RU170544U1

RU170544U1 - MODULAR ELECTRONIC DEVICE

Info

Publication number: RU170544U1
Application number: RU2016101255U
Authority: RU
Inventors: Александр Валентинович Клоков; Алексей Геннадиевич Шаталов
Original assignee: ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "МикроМакс Системс"
Priority date: 2016-01-18
Filing date: 2016-01-18
Publication date: 2017-04-28

Abstract

Полезная модель модульного электронного устройства относится к области аппаратостроения и может использоваться при конструировании электронной аппаратуры модульного типа для использования в движущихся объектах.Модульное электронное устройство содержит корпус с внутренними элементами, включающими собранные в стеки электронные модули и теплоотводящие средства. Корпус выполнен упрочненным с закрепленными на его панелях внутренними элементами. По меньшей мере, часть панелей корпуса имеет оребрение в виде рассеивающих тепло, одинаковых по высоте выступов, образующих гладкий внешний габарит устройства, обеспечивающий простоту и удобство его установки в место размещения. В стеках первым электронным модулем является модуль с наибольшим тепловыделением. Каждый стек закреплен на боковой панели корпуса так, что модуль с наибольшим тепловыделением обращен к панели корпуса и соединен с последней через посредство теплоотводящих средств.Предложенное модульное электронное устройство имеет упрощенную конструкцию, эффективное отведение тепла от электронных компонентов, высокие эксплуатационные характеристики: производительность, степень пыле- и влагозащиты и широкий рабочий температурный диапазон.A useful model of a modular electronic device relates to the field of apparatus engineering and can be used in the design of modular electronic equipment for use in moving objects. A modular electronic device contains a housing with internal elements, which include electronic modules assembled in stacks and heat sinks. The housing is hardened with internal elements fixed to its panels. At least a part of the body panels has a rib in the form of heat-dissipating protrusions of the same height, forming a smooth external dimension of the device, providing simplicity and ease of installation in the place of placement. In stacks, the first electronic module is the one with the highest heat output. Each stack is fixed on the side panel of the case so that the module with the highest heat dissipates towards the panel of the case and is connected to the latter through heat-dissipating means. The proposed modular electronic device has a simplified design, efficient heat dissipation from electronic components, high operational characteristics: performance, dust degree - and moisture protection and a wide operating temperature range.

Description

Полезная модель относится к области аппаратостроения и может использоваться при конструировании модульных электронных устройств. Областью применения полезной модели является электронная аппаратура модульного типа для использования в движущихся объектах, устанавливаемая в стеллажи, например на борту летательных аппаратов, наземных транспортных средств и др. Для такого рода аппаратуры важны габаритные размеры корпусов, параметры и места расположения узлов сопряжения и другие требования, обеспечивающие стандартизацию применимости разрабатываемой электронной аппаратуры.The utility model relates to the field of apparatus engineering and can be used in the design of modular electronic devices. The scope of the utility model is a modular type of electronic equipment for use in moving objects, which can be installed in racks, for example, on board aircraft, ground vehicles, etc. For such equipment, the overall dimensions of the hulls, parameters and locations of the interface nodes, and other requirements are important. providing standardization of the applicability of the developed electronic equipment.

Известен прибор с воздушным охлаждением (патент РФ 2491662 С1) [1]. Прибор содержит систему охлаждения, образованную входным и выходными отверстиями, нижней крышкой, внутренними и внешними левой, правой, задней стенками, а также двойной верхней крышкой, образующими замкнутые внутренний и внешний контуры и выполненными с возможностью прохождения между внутренними и внешними стенками охлаждающего потока воздуха, причем боковые внутренние стенки выполнены в виде радиаторов. При этом выходные отверстия выполнены на лицевой панели, внутренняя верхняя крышка выполнена в виде радиатора. Причем внутри корпуса размещены с возможностью прохождения между ними охлаждающего потока воздуха двойные перегородки, установленные с возможностью образования, по крайней мере, двух основных и одного дополнительного отсеков. Причем внутри каждого основного отсека размещен, по крайней мере, один функционально скомпонованный тепловыделяющий элемент, выполненный в виде электронного модуля с теплоотводом, установленный контактными поверхностями теплоотвода на внутренней боковой стенке корпуса или перегородке и закрепленный с возможностью плотного прилегания к их внутренним поверхностям, а торцевой контактной поверхностью - к поверхности внутренней верхней крышки корпуса. При этом в дополнительном отсеке установлен, по крайней мере, один электронный модуль.A known device with air cooling (RF patent 2491662 C1) [1]. The device contains a cooling system formed by the inlet and outlet openings, the lower cover, the inner and outer left, right, rear walls, as well as the double upper cover, forming closed internal and external circuits and made with the possibility of passage between the internal and external walls of the cooling air stream, moreover, the side inner walls are made in the form of radiators. In this case, the outlet openings are made on the front panel, the inner top cover is made in the form of a radiator. Moreover, double partitions are installed inside the case with the possibility of passing between them a cooling air flow, installed with the possibility of forming at least two main and one additional compartments. Moreover, at least one functionally arranged fuel element is arranged inside each main compartment, made in the form of an electronic module with a heat sink, mounted by the contact surfaces of the heat sink on the inner side wall of the housing or partition, and fixed with the possibility of tight fit to their internal surfaces, and the end contact surface - to the surface of the inner upper housing cover. At the same time, at least one electronic module is installed in the additional compartment.

К недостаткам такого решения можно отнести сложную конструкцию, содержащую двойные стенки, которая значительно увеличивает трудоемкость изготовления. Кроме того, радиаторные стенки находятся во внутреннем пространстве, что усложняет обслуживание и удаление пыли, та, в свою очередь, ухудшает со временем эффективность теплоотвода, что ведет к снижению ресурса и эксплуатационных характеристик. Отведение тепла от электронных модулей на верхнюю стенку имеет заметно меньшую эффективность в силу меньшей площади поверхности, рассеивающей тепло в окружающую среду. Расположение же радиаторов внутри корпуса не позволяет использовать максимально эффективно конвекционный способ их охлаждения, требуя создания принудительного обдува, что также снижает надежность системы в целом, поскольку добавляет в систему компонент, например вентилятор, имеющий конечные показатели расчетного времени наработки до отказа. Невысокая эффективность отведения тепла подобных корпусов и ограниченные расчетные параметры надежности системы, в целом, создают сложности при построении электронных устройств для применения современных высокопроизводительных процессоров, имеющих высокое тепловыделение.The disadvantages of this solution include a complex structure containing double walls, which significantly increases the complexity of manufacturing. In addition, the radiator walls are located in the inner space, which complicates the maintenance and removal of dust, which, in turn, worsens the heat removal efficiency over time, which leads to a decrease in resource and operational characteristics. Heat removal from the electronic modules to the upper wall has a significantly lower efficiency due to the smaller surface area that dissipates heat into the environment. The location of the radiators inside the case does not allow the convection cooling method to be used as efficiently as possible, requiring the creation of forced airflow, which also reduces the reliability of the system as a whole, since it adds a component to the system, for example, a fan having finite indicators of the estimated operating time to failure. The low heat removal efficiency of such cases and the limited design reliability parameters of the system, in general, make it difficult to build electronic devices for the use of modern high-performance processors with high heat dissipation.

Задачей заявляемого технического решения является упрощение конструкции корпуса модульного электронного устройства, повышение эффективности отведения тепла от электронных компонентов формата РС/104, размещаемых внутри корпуса, повышение эксплуатационных характеристик: производительности, степени пыле- и влагозащиты, рабочего температурного диапазона модульного электронного устройства и сокращение времени цикла его изготовления.The objective of the proposed technical solution is to simplify the design of the housing of a modular electronic device, increase the efficiency of heat dissipation from electronic components of the PC / 104 format placed inside the housing, increase operational characteristics: productivity, the degree of dust and moisture protection, the operating temperature range of the modular electronic device and reduce cycle time its manufacture.

Поставленная задача решается тем, что вмещающий внутренние элементы корпус модульного электронного устройства выполняется несущим, к которому крепятся внутренние элементы устройства, включающие электронные модули формата РС/104 и теплоотводящие средства, и содержащим боковые, фронтальную, верхнюю и нижнюю панели, по меньшей мере, часть из которых имеет внешнее теплоотводящее оребрение в виде проходящих по всей площади панели, способствующих рассеиванию тепла, одинаковых по высоте выступов, поверхность которых образует гладкий внешний габарит устройства, обеспечивающий простоту и удобство его установки в место размещения.The problem is solved in that the enclosure of the internal elements of the modular electronic device housing is carried by the carrier, to which the internal elements of the device are mounted, including electronic modules of the PC / 104 format and heat sinks, and containing side, front, upper and lower panels, at least part of which has an external heat sink fins in the form of panels extending over the entire area, contributing to heat dissipation, protrusions of the same height, the surface of which forms a smooth external the size of the device, providing simplicity and ease of installation in the placement.

Целесообразно электронные модули формата РС/104, используемые в модульном электронном устройстве, собирать в стек, в котором первым является электронный модуль с наибольшим тепловыделением.It is advisable that the electronic modules of the PC / 104 format used in a modular electronic device be stacked, in which the first is the electronic module with the highest heat generation.

В соответствии с настоящим техническим решением каждый стек закреплен на боковой панели корпуса так, что электронный модуль с наибольшим тепловыделением обращен к панели корпуса и соединен с последним через посредство теплоотводящих средств.In accordance with this technical solution, each stack is mounted on the side panel of the housing so that the electronic module with the greatest heat generation faces the panel of the housing and is connected to the latter through heat-removing means.

Заявляемая полезная модель поясняется с помощью чертежей, на которыхThe inventive utility model is illustrated using the drawings, in which

фиг. 1 - внешний вид модульного электронного устройства спереди;FIG. 1 is a front view of a modular electronic device;

фиг. 2 - вид модульного электронного устройства с частью снятых панелей корпуса сзади, содержащего закрепленные на боковой панели стеки электронных модулей формата РС/104;FIG. 2 is a view of a modular electronic device with a portion of the rear panels of the housing removed, comprising stacks of electronic modules of the PC / 104 format fixed on the side panel;

фиг. 3 - вид не содержащего стеки модульного электронного устройства с частью снятых панелей корпуса сзади, на боковой панели которого размещена теплоотводящая пластина с фрагментом эластичной теплопроводной прокладки;FIG. 3 is a view of the stacks-free modular electronic device with a part of the removed panels of the housing at the back, on the side panel of which there is a heat sink plate with a fragment of an elastic heat-conducting gasket;

фиг. 4 - поперечный разрез модульного электронного устройства.FIG. 4 is a cross-sectional view of a modular electronic device.

На фиг.1 показан общий вид модульного электронного устройства, корпус 1 которого, в соответствии с поставленной задачей, выполнен прочным, способным нести механическую нагрузку для того, чтобы надежно удерживать закрепляемые на его панелях 2 внутренние элементы. По меньшей мере, часть панелей 2 корпуса имеет оребрение. Оребрение выполняет функцию рассеивания тепла и представляет собой расположенные по всей поверхности панелей выступы 3 одинаковой высоты, благодаря чему создаваемый поверхностями выступов внешний габарит корпуса оказывается без каких-либо неровностей, что обеспечивает простоту и удобство установки устройства в место размещения, например в стеллаж. Это особенно важно, поскольку заявленная полезная модель должна иметь определенные, установленные спецификацией ARINC размеры. Для достижения лучших прочностных и теплоотводящих характеристик предлагается выполнять несущими и имеющими оребрение четыре панели (две боковые, верхнюю и нижнюю), максимально участвующие в охлаждении как кондуктивно отводя тепло от механически закрепленных на панели элементов, так и перенося тепло во внешнюю среду от конвекционных потоков воздуха внутри корпуса.Figure 1 shows a General view of a modular electronic device, the housing 1 of which, in accordance with the task, is made durable, able to bear mechanical load in order to reliably hold the internal elements fixed to its panels 2. At least part of the panels 2 of the housing has a fin. The fins perform the function of heat dissipation and are protrusions 3 of the same height located on the entire surface of the panels, so that the external dimension of the housing created by the surfaces of the protrusions is without any irregularities, which ensures simplicity and convenience of installing the device in a location, for example, in a rack. This is especially important because the claimed utility model must have certain sizes specified by the ARINC specification. To achieve the best strength and heat dissipation characteristics, it is proposed to carry four panels (two side, upper and lower), supporting and having fins, as much as possible conducting cooling by conductively removing heat from elements mechanically fixed on the panel, and transferring heat to the external environment from convection air flows inside the case.

В соответствии с настоящим вариантом выполнения имеющиеся внутри корпуса электронные модули 4 формата РС/104 собраны в два стека 5. При этом особенностью настоящей полезной модели является применяемый мезонинный принцип сборки. Такой способ позволяет избежать наличия так называемой базовой платы, выполняющей роль общей интерфейсной шины для собираемых электронных модулей 4. Отсутствие базовой платы обеспечивает более прочную конструкцию соединенных между собой в стек электронных модулей 4, что также повышает механические эксплуатационные характеристики устройства. Сочетание электронных модулей в стеке выполнено так, чтобы модуль с наибольшим тепловыделением 6 оказался первым. Каждый собранный стек 5 обращен стороной с первым модулем 6 с наибольшим тепловыделением к боковой панели 2 и закреплен на ней с помощью втулок 7. Для отвода тепла стек 5 соединен с боковой панелью 2 корпуса 1 через посредство теплоотводящего средства, включающего установленную на боковой панели 2 теплоотводящую пластину 8, имеющуюся на первом электронном модуле 6 кондуктивную пластину 9 и размещенную между ними эластичную теплопроводную прокладку 10. Теплоотводящая пластина 8 выполнена соответствующей по размеру присоединяемому к ней стека 5 и выступает внутрь корпуса так, чтобы максимально скомпенсировать расстояние от панели 2 до кондуктивной пластины 9, а прокладка 10 компенсирует неточности в линейных размерах соединяемых пластин 8 и 9. В рабочем режиме осуществляется охлаждение внутреннего пространства корпуса 1 как за счет движения окружающего воздуха, так и через теплоотводящее средство.In accordance with this embodiment, the electronic modules 4 of the RS / 104 format available inside the case are assembled in two stacks 5. The feature of this utility model is the mezzanine assembly principle used. This method avoids the presence of the so-called base board, which acts as a common interface bus for the assembled electronic modules 4. The absence of the base board provides a more robust design of the electronic modules 4 connected to each other on the stack, which also increases the mechanical operational characteristics of the device. The combination of electronic modules in the stack is made so that the module with the highest heat release 6 is the first. Each assembled stack 5 faces the first module 6 with the highest heat dissipation towards the side panel 2 and is mounted on it with the help of bushings 7. To remove heat, the stack 5 is connected to the side panel 2 of the housing 1 through a heat sink, including a heat sink installed on the side panel 2 a plate 8, a conductive plate 9, which is present on the first electronic module 6, and an elastic heat-conducting gasket 10 placed between them. The heat-removing plate 8 is made corresponding to the size of the stack 5 attached to it and protrudes into the housing so as to maximally compensate for the distance from the panel 2 to the conductive plate 9, and the gasket 10 compensates for inaccuracies in the linear dimensions of the connected plates 8 and 9. In the operating mode, the internal space of the housing 1 is cooled due to the movement of ambient air and through a heat sink.

Настоящее модульное электронное устройство с предложенным способом установки электронных модулей формата РС/104 с креплением стека к боковой панели обладает следующими преимуществами. Во-первых, таким образом достигается совместимость геометрических размеров широко применяемого в настоящее время формата электронных модулей РС/104 и типоразмера корпусов спецификации ARINC 404А. Ширина таких корпусов не позволяет устанавливать указанные электронные модули горизонтально. Во-вторых, при использовании теплоотводящей пластины 8, кондуктивной пластины 9 и эластичной теплопроводной прокладки 10 между ними достигается наиболее простая в изготовлении и наиболее эффективная конструкция для отвода тепла от электронных компонентов. Использование боковой панели 2, исполненной как радиатор охлаждения и имеющей самую большую площадь поверхности корпуса электронного устройства, позволяет иметь максимально эффективный кондуктивный теплоотвод. Выполнение боковых панелей корпуса несущими и имеющими оребрение значительно упрощает конструкцию и удешевляет изготовление самого корпуса относительно существующих видов корпусов с двойными стенками, как, например, описанный в патенте РФ 2491662 С1 [1].This modular electronic device with the proposed method of installing electronic modules of the PC / 104 format with the stack attached to the side panel has the following advantages. Firstly, in this way the compatibility of the geometric dimensions of the currently widely used electronic module format RS / 104 and the frame size of the ARINC 404A specification is achieved. The width of such cases does not allow the installation of these electronic modules horizontally. Secondly, when using a heat sink plate 8, a conductive plate 9 and an elastic heat-conducting strip 10 between them, the most simple to manufacture and most efficient design for removing heat from electronic components is achieved. Using the side panel 2, designed as a cooling radiator and having the largest surface area of the housing of the electronic device, allows you to have the most efficient conductive heat sink. The implementation of the side panels of the housing supporting and having fins greatly simplifies the design and reduces the cost of manufacturing the housing relative to the existing types of buildings with double walls, as, for example, described in the patent of the Russian Federation 2491662 C1 [1].

Claims

1. A modular electronic device comprising a housing comprising side, front, upper and lower panels, internal elements installed in the housing, including electronic modules of the PC / 104 format and heat dissipating means, characterized in that the housing is hardened with the possibility of mounting on its side panels internal elements, and at least part of the said panels has ribbing in the form of panels extending over the entire area of the panel, contributing to heat dissipation, of equal height protrusions, the surface of which The device has a smooth external dimension, which provides simplicity and ease of installation of a modular electronic device in a location.

2. The modular electronic device according to claim 1, characterized in that the electronic modules are formed in at least one stack so that the first electronic module in the stack is the module with the highest heat generation.

3. The modular electronic device according to claim 2, characterized in that each stack is fixed on the side panel of the housing so that the module with the highest heat generation faces the panel of the housing and is connected to the latter through heat-removing means.