無風(fēng)扇工控機(jī)設(shè)計(jì)及其工作原理

隨著工業(yè)4.0和邊緣計(jì)算的興起，越來越多的制造企業(yè)在工廠集成智能機(jī)器，這就增加了對(duì)耐用工業(yè)計(jì)算機(jī)的需求，即使在最惡劣的條件下也能做出反應(yīng)。一個(gè)經(jīng)常被忽視的常見設(shè)計(jì)是對(duì)抗寬熱溫度的能力，保證在惡劣的工業(yè)環(huán)境中機(jī)器能夠?qū)崿F(xiàn)全天候運(yùn)行的最有效可靠性。

因此，在堅(jiān)固的工業(yè)部署中，有兩種主要的設(shè)計(jì)原則以被動(dòng)或主動(dòng)冷卻為特色，用于消散計(jì)算機(jī)的有害熱量。

什么是主動(dòng)冷卻？

主動(dòng)冷卻依靠內(nèi)部風(fēng)扇迫使空氣或熱電冷卻器（TEC）通過計(jì)算機(jī)組件來管理熱水平。簡單的說就是風(fēng)扇型計(jì)算機(jī)，從工程的角度來看，扇形計(jì)算機(jī)更容易實(shí)現(xiàn)散熱，但有幾個(gè)設(shè)計(jì)缺陷，通常不適合工業(yè)應(yīng)用：

噪音污染：內(nèi)部風(fēng)扇涉及到移動(dòng)部件，這些部件可能會(huì)松動(dòng)并在電腦框架上振動(dòng)。這可能會(huì)堵塞通風(fēng)口并產(chǎn)生更多的熱量，導(dǎo)致你的風(fēng)扇工作得比它應(yīng)該工作的更努力。因此，隨著風(fēng)扇繼續(xù)加班，風(fēng)扇產(chǎn)生的噪音會(huì)逐漸變得越來越大。

顆粒物污染：與無風(fēng)扇設(shè)計(jì)不同，風(fēng)扇式計(jì)算機(jī)需要通風(fēng)才能使氣流順暢，這暴露了顆粒物污染的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)風(fēng)扇向內(nèi)吹時(shí)，它不僅攜帶冷空氣，還攜帶空氣中任何潛在的灰塵或碎屑。隨著時(shí)間的推移，碎片的堆積會(huì)導(dǎo)致通風(fēng)口堵塞，可能會(huì)損壞電氣部件，并導(dǎo)致計(jì)算機(jī)最終凍結(jié)、阻塞和關(guān)閉。

什么是被動(dòng)冷卻？它是如何應(yīng)用于工業(yè)計(jì)算機(jī)的？

被動(dòng)冷卻是一種通過構(gòu)造設(shè)計(jì)和散熱器實(shí)現(xiàn)高水平自然空氣對(duì)流和散熱的方法。例如，大多數(shù)工業(yè)計(jì)算機(jī)的外部機(jī)箱充當(dāng)堅(jiān)固的散熱器，為關(guān)鍵部件傳遞熱量。這種設(shè)計(jì)理念為可能不適合風(fēng)扇形計(jì)算機(jī)，在工業(yè)應(yīng)用環(huán)境中無風(fēng)扇計(jì)算機(jī)更容易滿足，例如：

靜音操作：電腦發(fā)出的大部分噪音都是由風(fēng)扇產(chǎn)生的。取出風(fēng)扇，你就會(huì)完全靜音，因?yàn)閷?duì)流迫使冷空氣通過散熱器來保持熱閾值。這就創(chuàng)造了一臺(tái)能夠在會(huì)議室、醫(yī)院和其他噪音敏感場(chǎng)所運(yùn)行的計(jì)算機(jī)。

導(dǎo)熱性：無風(fēng)扇計(jì)算機(jī)使用機(jī)箱上的金屬散熱片等建筑技術(shù)來幫助消散處理器和存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器等計(jì)算組件的熱量。這有助于增加表面積并最大限度地散熱，同時(shí)將計(jì)算機(jī)保持在安全的溫度范圍內(nèi)，即使在極端較寬的溫度下也是如此。

更少的停機(jī)時(shí)間：堅(jiān)固的嵌入式計(jì)算機(jī)深深地埋在更大系統(tǒng)的框架中，因此必須更換重要組件是不理想的。當(dāng)風(fēng)扇出現(xiàn)機(jī)械問題或故障時(shí)，需要立即注意，因?yàn)槟谐^熱閾值的風(fēng)險(xiǎn)。這對(duì)計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定性和健康極為不利，甚至可能永久損壞組件，導(dǎo)致關(guān)鍵操作停機(jī)。

更長的使用壽命：減少移動(dòng)部件的數(shù)量使計(jì)算機(jī)不太容易受到碎片、沖擊或振動(dòng)引起的機(jī)械故障的影響。更好地防止污染，否則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)關(guān)閉，這將防止收入和生產(chǎn)力的損失。

由于移動(dòng)部件和風(fēng)扇通常是故障點(diǎn)的罪魁禍?zhǔn)祝虼斯I(yè)嵌入式計(jì)算機(jī)通常首選被動(dòng)冷卻或無風(fēng)扇設(shè)計(jì)。被動(dòng)冷卻設(shè)計(jì)的主要好處是能夠消除移動(dòng)的風(fēng)扇，但最終能夠控制灰塵和顆粒物的侵入水平，從而防止不必要的硬件故障?！盁o風(fēng)扇設(shè)計(jì)”的概念在經(jīng)常暴露于碎片、灰塵或其他有害污染的工業(yè)和堅(jiān)固應(yīng)用中變得非常流行。工業(yè)計(jì)算機(jī)的主要目標(biāo)是最大限度地減少移動(dòng)部件的數(shù)量，這反過來又提高了計(jì)算機(jī)的可靠性和壽命，尤其是在易發(fā)生振動(dòng)和沖擊的部署中。