基于PXIe总线的宽温温控加固机箱的制作方法

本发明涉及通信机箱技术领域，特别是涉及一种用于恶劣环境条件下的基于pxie总线的宽温温控加固机箱。

背景技术：

目前pxie技术应用越来越广泛，国外和国内的pxie机箱均为商用级，虽然功能、主要技术指标基本都可以达到测试需求，但由于其环境的适应性使其在恶劣环境下使用受到限制。

pxie机箱国外主要以美国ni(nationalinstruments)公司为代表，ni公司针对不同的测量与自动化应用，研制了多种功能强大的pxiexpress和pxi机箱。国内pxie机箱基本上是跟随ni的产品，同样为一般商用级设计，一旦陷入恶劣的使用环境，如温度变化范围较大的条件，甚至最低温度低于0℃，设备便无法发挥出正常功能，应用范围大打折扣。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种应用范围广、性能稳定的基于pxie总线的宽温温控加固机箱。

本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱，包括机箱外壳、液晶屏和键盘，所述机箱外壳内侧设置有侧盖和基体，还包括安装在基体内部的pxie总线模块、恒温系统、供电系统和监控系统，

所述恒温系统包括密封机笼和风扇，所述密封机笼外部设置有散热通道，风扇位于散热通道内部；

所述监控系统包括温度、电压和电流三种传感器、控制板和固态继电器，所述三种传感器安装在基体内部和密封机笼内部，所述控制板能够接收三种传感器的电信号，且通过固态继电器控制风扇转速、密封机笼恒温和pxie背板供电；

所述供电系统包括ac/dc模块、输入切换模块、电池充放电管理模块、dc/dc模块和锂电池，所述ac/dc模块、输入切换模块、电池充放电管理模块、锂电池依次电性连接，输入切换模块还具有直流电接口、dc/dc模块接口和控制板供电接口；

载有pxie总线模块的pxie背板固定在密封机笼上，所述pxie背板的供电由外部直流电、外部交流电或锂电池提供。

本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱，其中所述铝合金板外侧平铺有多块热电制冷器，所述热电制冷器的另一面安装有铝合金散热片，薄板罩在铝合金散热片的外面。

本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱，其中所述薄板与风扇的连接处设置有密封橡胶垫，风扇安装在通风面板上，通风面板安装在基体上，且通风面板与基体之间设置有防水密封胶条。

本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱，其中所述热电制冷器为tec制冷片。

本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱，其中所述热电制冷器的工作温度为密封机笼内的温度小于0℃或大于40℃。

本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱，其中所述密封机笼包括由上下两块铝合金板和左右两块绝热树脂板组成的机笼框架，所述绝热树脂板与基体固定连接，机笼框架的两侧侧面安装有pxie背板和板卡，所述pxie背板固定在上下两块铝合金板上。

本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱，其中所述传感器用于在设备运行过程中实时采集环境温度、密封机笼温度和电源的电压电流信息，通过smbus总线将电压和温度状态上传至pxie控制器。

本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱，其中所述pxie总线模块采用8槽的pxie背板结构，pxie背板上的第一槽为pxie系统槽，第四槽为pxie定时槽，其他六槽为pxi/pxie混合槽。

本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱，其中所述pxie总线模块采用18槽的pxie背板结构，pxie背板上的第一槽为pxie系统槽，第十槽位pxie定时槽，其他第二、三、四、五和第十五、十六、十七、十八槽为pxi/pxie混合槽。

本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱，其中所述基体外侧的顶部安装有提手、后部安装有航插连接器，在侧盖和基体四周设置有减震橡胶垫脚。

本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱与现有技术不同之处在于，本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱在机箱内置密封机笼，机笼上下各布置散热通道，散热通道与风扇采用密封措施形成密封通道，解决散热问题的同时满足防水要求；本发明的机箱采用独立密闭的密封机笼，将密封机笼封闭在一个独立的空间，与基体外层隔离，满足密封机笼内部的板卡模块工作区域温度调节、防水、防尘和电磁兼容性的要求；本发明的机箱在电源上采用模块化设计，机箱用电和pxie背板用电相互独立，保证机箱的供电能力和电源稳定性。

下面结合附图对本发明的基于pxie总线的宽温温控加固机箱作进一步说明。

附图说明

图1为本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱的结构示意图；

图2为本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱中密封机笼的结构示意图；

图3为图2省去薄板和铝合金散热片后的结构示意图；

图4为本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱中密封机笼的后视图；

图5为本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱中整体系统的原理图；

图6为本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱实施例1中pxie背板的原理图；

图7为本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱实施例1中pxie背板触发总线原理图；

图8为本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱实施例2中pxie背板的原理图；

图9为本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱实施例2中pxie背板触发总线原理图；

图10为本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱中监控系统原理图；

图11为本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱中供电系统原理图；

图中标记示意为：1-减震橡胶垫脚；2-提手；3-液晶屏；4-侧盖；5-键盘；6-基体；7-通风面板；8-板卡；9-薄板；10-绝热树脂板；11-风扇；12-铝合金板；13-热电制冷器；14-pxie背板。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

如图1和图5所示，本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱主要包括机箱外壳、液晶屏、键盘、pxie总线模块、恒温系统、供电系统和监控系统。

机箱外壳内侧设置有侧盖4和基体6，本发明的机箱为下翻式铝合金加固机箱结构形式。侧盖4可以向下翻转，侧盖4内侧安装有键盘5，键盘5为三防加固键盘5。侧盖4通过转轴与基体6连接。基体6内侧的前部安装有液晶屏3，基体6外侧的顶部安装有提手2、后部安装有航插连接器。为了提高整体结构的抗振动冲击能力，防止提携机箱时损坏连接器，在侧盖4和基体6四周设置有减震橡胶垫脚1。恒温系统、供电系统、监控系统和pxie总线模块均安装在基体6内部。

如图2-图4所示，恒温系统包括密封机笼和风扇11，密封机笼为一个密封性极好的长方体箱体，其位于基体6内部，包括上下两块铝合金板12、左右两块绝热树脂板10、pxie背板14和板卡8。两块铝合金板12与两块绝热树脂板10形成一个机笼框架，绝热树脂板10与基体6固定连接。载有pxie总线模块的pxie背板14固定在上下两块铝合金板12上，插入板卡8后，板卡面板、铝合金板12、绝热树脂板10以及pxie背板14组成一个密封的机笼箱体。铝合金板12外侧平铺有多块热电制冷器13，热电制冷器13可以选择tec制冷片。热电制冷器13的另一面安装有铝合金散热片，铝合金散热片的外面罩有一个薄板9形成散热通道。散热通道的两端各设置有一组风扇11，薄板9与风扇11的连接处设置有密封橡胶垫。风扇11可以选择防水风扇。风扇11安装在通风面板7上，通风面板7安装在基体6上，且通风面板7与基体6之间设置有防水密封胶条。密封通道在解决散热问题的同时也满足了严格的防水要求。两组风扇11的安装方向相反，工作时一组用于吹风，另一组用于抽风，从而在散热片外面形成一条流畅的风道。

本发明的机箱采用独立密闭的密封机笼，将密封机笼内部的结构封闭在一个独立的空间，与基体6外层隔离，满足密封机笼内部的板卡模块工作区域温度调节、防水、防尘和电磁兼容性的要求。

如图11所示，本发明的机箱支持交流供电、直流供电和内部电池供电三种模式。供电系统包括ac/dc模块、输入切换模块、电池充放电管理模块、dc/dc模块和锂电池，其中ac/dc模块和dc/dc模块位于基体6底部，锂电池位于密封机笼内部。ac/dc模块、输入切换模块、电池充放电管理模块、锂电池依次电性连接，输入切换模块还具有直流电接口、dc/dc模块接口和控制板供电接口。

电源采用两级转换模式，当外部电源为交流电时，交流电应满足输入电压110v～220v，频率47hz～440hz要求。ac/dc模块将交流输入转换为24v直流电压，通过输入切换模块向监控系统、pxie背板14和锂电池供电。其中pxie背板14的供电需要再经过dc/dc模块转换，而输入切换模块与锂电池之间还设置有电池充放电管理模块。当外部电源为直流电时，直流电不需要进行ac/dc转换，直接进入输入切换模块进行供电。监控系统、pxie背板14和锂电池充电模块支持18v～36v宽电压输入。当外部电源掉电后，锂电池输出24v电压向监控系统和pxie背板14供电。本实施例中，锂电池选用24v8ah锂电池，在外部掉电时可持续工作20分钟。本实施例的8槽温控机箱的pxie供电能力见表1。

表1

本发明的内置电源采用模块化设计，机箱用电和pxie背板14用电相互独立，保证机箱的供电能力和电源稳定性。

如图10所示，监控系统包括温度、电压、电流三种传感器、控制板和固态继电器。其中传感器位于基体6和密封机笼内部，控制板位于密封机笼内部，固态继电器安装在基体6上。三种传感器将采集的信息通讯到控制板中，再由控制板通过固态继电器实现风扇11转速、密封机笼恒温和pxie背板14上电的控制。

机箱上电后监控系统通过3组温度传感器采集密封机笼内部温度，根据密封机笼内温度启动加温或降温电路。当密封机笼内的温度高于40℃时，启动降温电路，当密封机笼内部温度低于0℃时，启动加温电路，当密封机笼内部温度在0℃～+40℃范围内时，打开pxie背板14的供电，pxie总线模块正常启动。传感器在设备运行过程中实时采集环境温度、密封机笼温度，电源的电压电流信息，通过smbus总线将电压和温度状态上传至pxie控制器。当外部电源掉电或背板电源故障时，监控系统发出故障提示音，提醒使用人员及时采集措施。恒温控制电路和风扇11控制电路均为pwm脉冲驱动，可以根据内外温差实时调整热电制冷器13的输出功率和风扇11转速。

如图6所示，本实施例中的pxie总线模块采用8槽的pxie背板14结构，pxie背板14上的第一槽为pxie系统槽，第四槽为pxie定时槽，其他六槽为pxi/pxie混合槽。系统槽的四路1×4pcie链路分别与第二槽、两路pex8612和一路pex8616连接，两路pex8612分别扩展两路1×4pcie链路与第三～六槽连接；pex8616扩展三路1×4pcie链路，其中两路分别与第七槽和第八槽连接，另外一路连接pex8112，扩展为pci总线分别与第二、三、五、六、七、八槽连接。8槽pxie总线模块具备星型及差分星型触发线，其连接关系如图7所示。

实施例2

本实施例与实施例1不同之处在于，如图8所示，本实施例中的pxie总线模块采用18槽的pxie背板14结构，用于供电的锂电池位于基体6底部，且锂电池的规格为24v10ah。

18槽的pxie背板14第一槽为pxie系统槽，第十槽位pxie定时槽，其他第二、三、四、五和第十五、十六、十七、十八槽为pxi/pxie混合槽。系统槽的四路1×4pcie链路使用三片pex8533和一片pex8525扩展为十九组1×4pcie链路，其中17组1×4pcie分别连接2～17槽，另外两组分别通过pex8112转换为pci总线，与第二、三、四、五和第十五、十六、十七、十八槽连接。18槽pxie总线模块具备星型及差分星型触发线，其连接关系如图9所示。

具有18槽的pxie背板14供电能力见表2。

表2

本发明基于pxie总线的宽温温控加固机箱具有以下特点：

本发明在机箱内置密封机笼，机笼上下各布置多片热电制冷器13，同时加热或同时制冷，热电制冷器13的另一面放置铝合金散热片，并在散热片外面罩一个薄板9形成散热通道，通过固定在通风面板7上的风扇11对散热片进行散热，散热通道与风扇11采用密封措施形成密封通道，解决散热问题的同时满足防水要求。

本发明的机箱采用独立密闭的密封机笼，将密封机笼封闭在一个独立的空间，与基体6外层隔离，满足密封机笼内部的板卡8模块工作区域温度调节、防水、防尘和电磁兼容性的要求。

本发明的机箱的温度调节采用一体化排布的热电制冷器13，机箱内部及pxie背板14均具有温度、电压传感器，运行状态监控模块实时监测机箱的温度、电压、风扇11转速等状态信息。根据内部温度的变化，调整恒温系统的工作状态，当机箱内部温度大于40℃时，热电制冷器13开始工作在制冷模式，制冷器冷端与机箱内部热交换，冷却发热部件；机箱内部温度小于0℃时，控制电流方向反转，制冷器转为加热模式，热端与机箱内部热交换预热器件，满足板卡8在0℃～+40℃温度下工作。

本发明的机箱在电源上采用模块化设计，机箱用电和pxie背板14用电相互独立，保证机箱的供电能力和电源稳定性。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。