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Trucos y consejos para reducir el ruido en la informática industrial (II)

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Trucos y consejos para reducir el ruido en la informática industrialVentilador inteligente – Ajusta la velocidad de rotación al mismo tiempo que considera el ruido y la refrigeración.

En los sistemas de TI, la principal función del ventilador es proporcionar suficiente flujo de aire para disipar el calor. El modo de funcionamiento de los sistemas generales es bastante simple: una vez que el sistema está encendido, el ventilador funciona a una velocidad fija hasta que se desconecta. Este enfoque no sólo genera ruido, sino que también acorta la vida útil del ventilador. Debido a estos problemas, Advantech propuso un ordenador industrial silencioso usando el ventilador inteligente, que ajusta su velocidad de funcionamiento para controlar el ruido. Este enfoque no sólo puede reducir el ruido, sino que también debe ser capaz de cumplir con los requisitos de refrigeración del sistema.

LA norma ISO 7779 describe las condiciones ambientales y operacionales. Las condiciones ambientales generales son entre 15 y 30 °C. Sin embargo, este rango es demasiado grande. Así que el ISO 7779 también define un valor de temperatura de laboratorio de 23 ± 2 °C. En estas condiciones de temperatura ambiente, los diseñadores pueden utilizar dos enfoques para lograr el equilibrio entre la refrigeración y el ruido. Un enfoque consiste en establecer el nivel objetivo de ruido a 35 dBA, y luego ajustar la velocidad del ventilador para cumplir el valor objetivo. El otro enfoque es encontrar la relación entre los componentes clave y la temperatura del sistema. Por ejemplo, ¿cuál es la temperatura de la CPU cuando la temperatura ambiente es de 23 °C? En primer lugar, debe determinar la temperatura máxima posible de funcionamiento de la CPU, y luego ajustar la velocidad del ventilador y el valor de ruido. La especificación de temperatura para CPUs, Intel®, móvil, non-Atom™ es de alrededor de 100 °C, mientras que funcionan a plena carga. En estas condiciones, el ventilador debe funcionar a toda velocidad para evitar que la temperatura de la CPU exceda de 100 °C, el funcionamiento del sistema se mantendrá estable, y el nivel ocioso de ruido puede ser mantenido a 35 dBA.

Hay dos maneras de controlar la temperatura de la CPU con un ventilador. Una forma es configurar diferentes velocidades del ventilador que corresponden a diferentes rangos de temperatura entre 0 y 100°C. Por ejemplo, cuando la CPU está a 60 °C, el ventilador debe girar a 3000 rpm, cuando la temperatura aumenta a 70 °C, el ventilador debe acelerar a 5000 rpm, cuando la temperatura de la CPU se eleva a 80 °C, el ventilador debe funcionar a toda velocidad. La otra forma es la de mantener la temperatura de la CPU a un valor fijo, como 70 °C. La velocidad del ventilador debe ajustarse según la temperatura real de la CPU. Si la temperatura de la CPU está dentro del rango estándar (por ejemplo, de 67 a 73 °C), la velocidad del ventilador no debe cambiar. Sin embargo, cuando la temperatura es más baja que la gama estándar (por ejemplo, 67 °C), la velocidad del ventilador debe disminuir. Por otro lado, si la temperatura es más alta que la gama estándar (como 73 °C), la velocidad del ventilador debería aumentar.

La velocidad del ventilador se controla mediante la tensión equivalente. Ajustamos el ciclo de trabajo PWM (Pulse Width Modulation) para controlar el voltaje equivalente. La tensión media del ventilador es de 12 voltios. Los ventiladores inteligentes medirán la temperatura y ajustarán el ciclo de trabajo en consecuencia para controlar el voltaje equivalente, ajustando de ese modo la velocidad de funcionamiento del ventilador.

Los dos métodos anteriores tienen sus ventajas y desventajas. El primer enfoque define velocidades de rotación específicas que entrarán en vigor una vez que se alcance cierta temperatura. La ventaja es que la respuesta del sistema al calor es más rápida, pero el valor dBA fluctuará más. El segundo enfoque ajusta la velocidad del ventilador según la temperatura de la CPU, el ventilador se acelerará o se ralentizará lentamente. El valor dBA fluctuará menos con este enfoque, pero la respuesta térmica es más lenta en comparación con el primer enfoque. Los problemas térmicos se han mejorado gradualmente en los últimos años ya que las tecnologías de potencia y refrigeración de los fabricantes de CPUs han avanzado, dejando más espacio a estos fabricantes para centrarse en la reducción de ruido. En la actualidad, Advantech utiliza ambos métodos y los aplica sobre la base de los requisitos de la aplicación del producto.

Trucos y consejos para reducir el ruido en la informática industrialAdvantech lidera la implementación de la tecnología de reducción de ruido

Usar el ventilador para controlar la temperatura y el ruido, es la tecnología dominante en la industria. Sin embargo, la observación cuidadosa revela que muchos ordenadores industriales no han aplicado la tecnología, principalmente debido a factores relacionados con la aplicación del producto y el diseño del sistema.

Los primeros ordenadores industriales no fueron diseñados con circuitos específicos de la industria, los diseños se basaron en la máxima demanda. En el momento, los ordenadores industriales se utilizaron al aire libre o en plantas de fabricación, y el ruido no era en general un problema. Por lo tanto, estos ordenadores industriales no fueron diseñados con la reducción de ruido en mente.

Más tarde, las aplicaciones de informática industrial aumentaron rápidamente, y la industria de los ordenadores industriales específicos se introdujo en el mercado. Aunque varios modelos, tales como máquinas de azar, máquinas de la línea de producción, señalización digital, etc.; pueden no necesitar la reducción de ruido, las aplicaciones específicas, tales como las comunicaciones de red, sistemas médicos, o sistemas que se colocan en oficinas (instrumentos de medición, consolas de seguridad de vuelo, etc) requieren la tecnología de reducción de ruido. Desde una perspectiva de diseño de producto, la línea completa de productos de esta firma es líder en el mercado. Sus usuarios provienen de diferentes industrias, y aunque el ruido no puede afectar a todos los clientes, se sigue invirtiendo en I + D para satisfacer las necesidades de los clientes con los más altos estándares.

Vamos ahora a revisar la parte técnica. ¿Por qué no hay más equipos industriales incorporando la tecnología de reducción de ruido? Debido a que el enfoque del diseño de ordenadores industriales y de consumo de productos de TI es diferente. En general, los consumidores de productos de TI demandan rendimiento y estabilidad, pero las exigencias no son tan altas como las de los equipos industriales. Los ordenadores industriales son la columna vertebral de las operaciones comerciales, y siempre que el rendimiento del sistema es aceptable, otras demandas podrían no ser muy importantes. Pero la estabilidad es esencial para las empresas, ya que si un sistema falla, puede ser imposible calcular las pérdidas.

Para que el sistema sea estable, primero hay que resolver los problemas de disipación de calor. Los ventiladores son una solución primaria. Por experiencia, los ventiladores mecánicos son generalmente los primeros en fallar, causando un rápido recalentamiento de los sistemas. Evitar el fallo del ventilador es uno de los principales motivos de los diseños informáticos industriales sin ventilador.

Sin embargo, en ciertas aplicaciones, los requisitos del sistema son tan exigentes que los diseños sin ventilador no pueden cumplir con los requisitos de refrigeración del sistema. Los ventiladores resuelven los problemas de calentamiento, pero mantienen el ruido.

El ruido es causado principalmente por el aire o la estructura. Si la fuente principal de ruido del sistema es el ventilador, entonces está en el aire. Si los componentes se ensamblan débilmente, estos vibran cuando el sistema está funcionando, y esto se transmite a la estructura. Los problemas asociados a cada tipo de ruido son diferentes, y también lo son sus soluciones. Para hacer frente a los problemas de ruido, hay que encontrar la fuente de ruido, y como se transmite. Si los usuarios escuchan algunos sonidos inusuales, se puede notificar al administrador del sistema para resolver el problema de inmediato.

El objetivo de los ordenadores industriales silenciosos es mantener el ruido dentro de un rango aceptable para las personas. Algunos sistemas incluso pueden mantenerse dentro de 35 dBA. A partir de 2012, Advantech planea incorporar gradualmente la reducción de ruido en todos sus sistemas industriales para ofrecer a los clientes una gama completa de soluciones de sistemas silenciosos.

Los proyectos de I+D de esta firma han sido líderes en la industria de la informática industrial durante muchos años. Para el diseño de reducción de ruido, un equipo de profesionales plenamente comprometidos en este ámbito, han integrado la tecnología (tales como la estabilidad y la personalización flexible) y han creado un sistema de alto rendimiento estable y silencioso. El silencio, además, es un beneficio adicional de los ordenadores industriales, y no debería afectar el rendimiento o la estabilidad del sistema, crear tales sistemas es altamente dependiente de las habilidades generales del diseño del sistema. La introducción de los ordenadores industriales silenciosos, destaca los puntos fuertes en informática industrial. Por otra parte, la introducción de ordenadores industriales silenciosos mejora aún más la calidad de los productos para satisfacer las demandas de los clientes y aumentar el valor del producto, creando una situación de mutuo beneficio para los usuarios finales.