המונחים: Signal Conditioning in Data Centers

במרכזי נתונים מודרניים וסביבות השרת, השלמות של אותות חשמליים קובעת ישירות את האמינות של כל מערכת מחוברת - מחיישנים סביבתיים ועד רשתות אחסון מהירות גבוהה.זיהוי תאורה, תהליך של מניפולציה אותות גולמיים כדי לענות על הדרישות של ציוד לעיבוד במורד הזרם, ממלא תפקיד בסיסי בהבטחת שיטות עיבוד נתונים מדויקות, צמצום התערבות אלקטרומגנטית (EMI), והגנה על אלקטרוניקה רגישה.

מדוע אותות חומרים ב-Data Centers

מרכזי נתונים מארחים אלפי מכשירים מקושרים שיוצרים והחלפת אותות חשמליים באופן קבוע.קלטי חיישן לטמפרטורה, לחות, זרימת אוויר וצריכת חשמל חייבים להיות דיגיטציה מדויקת עבור ניטור ומערכות בקרה. כמו כן, אותות נתונים מהירים במהירות גבוהה בין שרתים, מערך אחסון, מתגי רשת חייבים לשמור על שולי תזמון הדוקים.רעש סביבתי - מכבלי חשמל סמוכים, מניעים משתנים או החלפת ציוד כוח - יכול להציג שגיאות כימות ביצועים או הפעלת תקלות או הפעלתיות כוזבות, או הפעלת אותות ממות, כלומר, או מאימתים, כלומר, כלומר, או מאימתיקים, או מאימתים, כלומר, כלומר, מקבצי בקרה, מקבצי בקרה, מקבצי בקרה, מקבצי בקרה, מקבצי בקרה, או מנקה, או מקבצי בקרה, או מקבצי בקרה, או מקבצי בקרה, או מקבצי בקרה, עם אותות יעילים, עם סימנים של תאים דיגיטליים, הם עלולים, עם סימנים של תאים דיגיטליים, עם סימנים של תאים דיגיטליים, עם סימנים של תאים דיגיטליים, עם סימנים של תאים דיגיטליים, עם סימנים של תאים דיגיטליים, עם סימנים של תאים מורכבים, עם סימנים של תאים מורכבים, או מקבצי בקרה, עם סימנים של תאים דיגיטליים, עם סימנים של תאים פגומים, או מנקה, עם סימנים של תאים דיגיטליים

המונחים: shape

מיזוג אותות כולל מספר פעולות נפרדות, כל אחת מהן מתייחסת לסוגיה מסוימת של איכות אות.הבנת טכניקות אלה היא הצעד הראשון ליישום נתיבי אות חזקים במרכז נתונים.

סינון

סינון רכיבי תדר לא רצויים ממרכזי נתונים, מקורות הרעש הנפוצים ביותר כוללים רדיו EMI מקווי חשמל, רעש עריכת דרך נתיבי קרקע משותפים, וצלילי מעבר גבוה מאספקת כוח השרתים.פילטרים נמוכים-pass מאפשרים אותות חיישן נמוך- ⁇ נמוך לעבור תוך הגדלת אותות אדסנסציה גבוהה עם מסנן V10.

יישום מעשי כולל הצבת טחנות ferrite על כבלי חשמל וסימן, באמצעות RC או LC סינון רשתות על קלטות אנלוגיות, ובחירת כבלים מעוותים מוגן עם שליטה נאותה של מוטציות.אימות ביצועים רגיל באמצעות ניתוח ספקטרום מסייע לזהות עקב הזדקנות רכיב או שינוי תנאי רעש.

Amplification

חיישנים רבים מייצרים מתחים פלט בטווח של מילימטר - נמוך מדי עבור המרה ישירה על ידי ממיר אנלוגי-לספרי (ADC) עם טווח 0-5 V. Amplification מגביר את אותות חלשים אלה לרמה שניתן להעלות על ידי שמירה על יחס אות ל-noise (SNR) עם אפקט של רזולוציה גבוהה יותר מגברות של נתונים כי הם מספקים גבוה גבוה, 000, 000, 000, 000, 000, 000 מתאים לפחות, 000.

בידוד

בידוד חודר חיבורים חשמליים ישירים בין מקור למקבל כדי להגן על ציוד מפני מתחים, לולאות קרקעיות ומתחים נפוצים-מו-ממד. במרכזי נתונים, לולאות קרקעיות מתעוררות לעתים קרובות כאשר חיישנים ומערכות רכישת נתונים מחוברים למקורות קרקעיים שונים, ויוצרות זרמים במחזורים של אותות אלקטרוניקה נמוכים.גלוואנסיים - באמצעות בידוד אופטי, מגנטי או קפיטל-מפס - בלוקים - DC ושפל של פחמן נמוך ככל הנראה, כאשר הם בעלי רמות נמוכות של תאים חשמליים.

אנליסט-to-Digital Conversion

המרת אות חיישן אנלוגי לערך דיגיטלי דורש ADC.הבחירה של ADC, קצב הדגימה, אדריכלות משפיעה ישירות על איכות הנתונים. A 12-bit ADC מספק 4,096 רמות קוונטיות, מתאים עבור יישומים רבים ניטור, בעוד 16 סיביות או 24bit delta-sigmaers נדרשים עבור מדידות גבוהות כגון סטיות נוכחיות בהתפלגות כוח, אך לעתים קרובות למנוע עלייה איטית יותר של נתונים ברזולוציה משולבת.

הפרקטיקה הטובה ביותר ליישום

יישום טכניקות מיזוג אותות דורש גישה שיטתית המשתרעת על עיצוב, התקנה ותחזוקה מתמשכת.הפרקטיקות הטובות ביותר נגזרות מניסיון שדה וסטנדרטים בתעשייה כגון אלה מהמכון למהנדסי חשמל ואלקטרוניקה (IEEE) והנציבות האלקטרונית הבינלאומית (IEC).

תכנון מקורות רעש סביבתי

לפני התקנת ציוד מיזוג אותות, לערוך סקר אתר כדי לזהות מקורות רעש פוטנציאליים.אשמים נפוצים כוללים כונן משתנה- ⁇ עבור מעריצים קירור, אספקת חשמל בלתי ניתנת לעצימה (UPS) מופנית, ואוטובוסים עתיריים עתיריים גבוהים.מפת כבל routing כדי להפריד כבלים אותות מכבלי חשמל על ידי לפחות 6 אינץ ' עבור אותות אנלוגיים נמוכים; עבור במהירות דיגיטלית גבוהה, לשמור על אותות הפרדה או מקבצי PDF ייעודיים עם רמות.

בוחרים Components with Appropriate Specifications

כל רכיב מיזוג אותות חייב להיות מדורג עבור התנאים החשמליים, התרמיים והמכניים של סביבת מרכז נתונים.עבור מסננים, לאמת אובדן הכנס, פס פס ripple, ו- stopband intenuation Rates. for amplifiers, לבחור מכשירים עם מתח נמוך מלמטה, יחס דחייה נפוצה גבוהה (CM > 90 dB), ורווח יציב על טווח ההפעלה950 (בדרך כלל 0- 50 מעלות) יש לעמוד בתקני אבטחה CRM (R) כדי לענות על תקן IR.

יישום נכון של התעלות ומגן

התעלות היא אחד ההיבטים הקריטיים ביותר אך לעתים קרובות להתעלם של מיזוג אותות.עקוב אחר ההנחיות האלה:

  • (ב) ויקרא י"א: "ה' א'"א: "ה', כל הארץ מגיעה ל'נקודה אחת', כדי למזער את הלולאות הקרקעיות.
  • (FLT:0)Use מגנים כבלים: FLT:1 עבור אותות אנלוגיים, לחבר את המגן בקצה אחד בלבד (בדרך כלל צד רכישת הנתונים) כדי להימנע יצירת לולאה קרקע דרך המגן עצמו.
  • (ב) ,0) , ללא עילה של אספקת שרשרת: ⁇ 1: כל חיישן או מכשיר צריך להיות חיבור קרקעי ייעודי משלו חזרה לנקודת הכוכבים.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

באופן קבוע לבדוק חיבורים קרקעיים עבור קורוזיה, מסופים רופפת, או התנגדות גבוהה באמצעות מיקרו-חום.לאה הקרקעית יכולה לגרום לשגיאות מדידה של כמה אחוזים, טעות קלה עבור סחף חיישן.

שימוש ב-Fiual Signaling היכן שניתן

אותות שונים, כגון RS-485 או LVDS, דוחים באופן חד-משמעי רעש משותף והוא אידיאלי עבור ריצות כבל ארוכות או סביבות רועשות. עבור אותות חיישן אנלוגי, להשתמש במגברים שונים ו- ADCs המדידה את ההבדל המתח בין שני חוטים ולא בין אות וקרקע.טכניקה זו מכפילה את האמפורה האפקטיבי תוך ביטול הרעש שמופיע באותה מידה בשני חיישנים תעשייתיים; לא ניתן לשנות את הפלט, אם לא ניתן לדגמי מידע ספציפי; אלא אם הוא בעל פה.

ביצוע Routine Calibration ו-Verification

רכיבי המיזוג של אותות נסחפו לאורך זמן עקב שינויים בטמפרטורה, הזדקנות רכיב וחשיפה ללחץ חשמלי. הקימו לוח זמנים של כיבוד מבוסס על המלצות היצרן וביקורתיות של המדידה.לדוגמה, חיישנים טמפרטורה במערכת המכילה חם יכול לדרוש calibration רבעי, בעוד פחות חיישני לחות קריטיים ניתן למקם מדי שנה.

בנוסף, בדיקות זהות תקופתיות באמצעות ניתוח oscilloscope עם FFT יכול לחשוף בעיות רעש מתעורר לפני שהם גורמים שגיאות נתונים. לחפש ripple, glitches מופרז, או עיוות הרמוני ב גלפורמת האות מותנה.

מסמך שרשרת האות

יצירת תיעוד מפורט לכל נתיב אות, כולל מפרטים חיישן, סוג כבל ואורך, מודל מודול מודול והגדרות, ופרמטרים ADC הסופי.מידע זה הוא יקר ערך כאשר בעיות לפתרון בעיות לסירוגין או שדרוגים תכנון. השתמש בלייבל ותוכניות הרצפה כדי למפות מסלולים פיזיים. Includessss, בנוי כמו schematics מראה חיבורים קרקעיים ומגן. a-cumented ההתקנה מופחתת זמן לתיקון (TR) תומך במספר שכפול נתונים עקבי או s).

שיקולים מתקדמים לסביבה גבוהה

בעוד מרכזי נתונים מתפתחים לכיוון של דחי חשמל גבוהים יותר ומסילות מתח נמוכות יותר, דרישות מיזוג אותות הופכות מחמירות יותר. Edge מחשוב אתרי קולוק לעתים קרובות לערבב מורשת וציוד מודרני, המורכב רעש ואתגרי קרקעי.

ניהול High-Speed Digital Signal Integrity

עבור ממשקי נתונים מהירים כגון PCIe, SATA, או 10 GbE, מיזוג אותות כולל טכניקות כמו שווה, pre-emphasis, ו שחזור שעון. מצבי אותות פעיל - חוזרים ו redrivers - יכול לפצות על הפחתת אות על עקבות לוח ארוכים או כבלים. in a Server rack, מכשירים אלה משולבים לתוך backplane או כרטיסי הרחבה. כאשר תיקון מתאים עבור מסלולים מהירים יותר, לא מאפשר שימוש פורמטים אחרים של תפקודים.

רשתות ניטור סביבתיות

מרכזי נתונים מסתמכים על מאות חיישנים לטמפרטורה, לחות, זרימת אוויר, ולחץ שונה על פני אליטות קרות וחם.חיישנים אלה נטו לעתים קרובות ברשת באמצעות פרוטוקולים כמו BACnet, Modbus, או SNMP על חיבורים אלחוטיים או אלחוטיים.מיזוג אותות עבור רשתות כאלה חייב להתמודד עם סוגים מרובים של חיישן עם תכונות שונות של תאורה חכמה שיכולה לצבור וסינון על בסיס זרם מחובר אלחוטי.

פיקוח איכות

יחידות הפצה כוח (PDUs) ומערכות UPS דורשות מתח מדויק, נוכחי, וגורם כוח המדידות (CTs) לייצר אותות AC ברמה נמוכה, אשר חייב להיות מותנה עם חסמים, בידוד מגברים, ופילטרים נגד הפליה מסננים לפני דיגיטציה.במרכזי נתונים בעלי זמינות גבוהה, אותות אלה לעתים קרובות להאכיל מערכות ניהול בנייה (BMS) כי שליטה ועומסים נגדיות נגדיות כגון 10 פעולות ניטור חשמל (F) מאפשר זיהוי מהיר (מעקביות) כגון: 10 פעולות אבטחה).

מלכודות נפוצות וכיצד להימנע מהם

גם עם עיצוב זהיר, שגיאות מסוימות חוזרות על ידי מיזוג אותות מרכז נתונים.זיהוי אותם עוזר למנוע עבודות חוזרות יקרות.

  • (FLT:0) אבחון כבל קיבולת: ראטאלף 1 (כבלים ארוכים) מוסיפים טעינה קיבולית שיכולה לעוות אותות משתנים במהירות. השתמש בכבלים בעלי יכולת נמוכה ומניח את המגבר המתניה ליד החיישן.
  • (FLT:0) שימוש בבידוד לא מספיק: 1.בסביבות עם מתחים טרנספורמטיביים גבוהים, מחסומים בידוד מדורגים עבור רק בידוד בסיסי יכול להיכשל באופן קטסטרופלי.תמיד לבחור מתח בידוד > 1500 V RMS עבור יישומים תעשייתיים במרכז נתונים.
  • (FLT:0) Overfiltering: FLT:1 פילטר אגרסיבי באופן מוגזם יכול להסיר תוכן אות חיוני לתגובה דינמית, כגון שינויים מהירים בטמפרטורות במהלך התאמות מערכת הקירור.
  • (FLT:0) סחף הטמפרטורה:FLT:1) Amplifiers ו- ADCs מושפעים מטמפרטורה מכוננת.שימוש רכיבים מדורגים עבור טווח התפעול של מרכז הנתונים, ורואים פיצוי טמפרטורה פעיל בדרכים קריטיות.
  • (FLT:0) נביחת כוויות ראשוניות: איור 1:1) מודולים חדשים של איתות עשויים להציג כשלי תמותה לתינוקות.להריץ אותם תחת עומס במשך 72 שעות לפני הגשת זיהוי פגמים מוקדמים.

פרוטוקולי בדיקה ואימות

לאחר ההתקנה, בדיקות קפדניות מאמתות כי שרשרת מיזוג האותות עומדת במטרות ביצועים.הבדיקות הבאות צריכות להתבצע עבור כל ערוץ או צומת:

  1. (ב) ,0) מדידה של רצפת רעש: 1FLT 1 קצר את הקלט ורשום את תפוקה האות מותנית במשך דקה אחת.ערך RMS מציין רעש חי, צריך להיות מתחת ל 0.1% של קנה מידה מלא עבור נתיבים בעלי דיוק גבוה.
  2. (FLT:0) מבחן התגובה: ההרחבה 1 (FLT:1) החל שלב מתח ידוע (למשל, 1 V) ולבחון את זמן ההתנחלות ופתרון יתר על המידה, יותר מ-5% עשויים להצביע על סינון בלתי יציב או אי התאמה.
  3. (FLT:0)מבחן דחיית הדחייה: FIRLT:1 [הזרקת מתח משותף (למשל, 10 V ב 60 הרץ) ומדד את התפוקה השונה. CMRR צריך לעלות על 80 dB עבור קלטות אנלוגיות מדויקות.
  4. (FLT:0) מבחן בטיחות: 1.FLT 1 סווט את הקלט לאורך כל הטווח ולהשוות את הערכים הדיגיטליים כנגד התייחסות מקוצרת.לא לינאריות צריכה להיות בתוך הלא לינאריות האינטגראלית של ADC (INL).
  5. (FLT:0) הדיוק של END-לקצה: FLT:1 סימולציה של אות חיישן בקנה מידה מלא דרך השרשרת כולה, והשוואה בין הקריאה הדיגיטלית הסופית לקלט הידוע.קבלה שגיאה תלויה ביישום; עבור חיישנים סביבתיים, ±0.5 מעלות צלזיוס או ±2% RH הוא טיפוסי.

מסמך כל תוצאות הבדיקה והשוואה נגד מפרט בסיס.אם קיימות פערים, בדוק כל שלב בנפרד באמצעות לוח פירוק אבחון או נקודות מבחן.

מגמות עתידיות ב-Desion Conditioning for Data Centers

האבולוציה של טכנולוגיית מרכז הנתונים היא שינוי פרקטיקות מיזוג אותות.תדרים מעבר גבוה יותר עבור ממירי חשמל דורשים בידוד מהיר יותר וסינון פתרונות.אימוץ של חיישנים אינטליגנטיים עם מיזוג מובנה (חיישנים חכמים) מפחית את הצורך במודולים חיצוניים אבל מציג אתגרים תקשורת דיגיטלית. Edge עם מגבלות חלל מתוחכמות של נתונים על פני השטח (התחילה) באמצעות לנטרל את רמת הדיוק של מערכת ההפעלה הקלה (CDR) לפני שתאפשר ניטור חיצוני של לחץ דם).

לקריאה נוספת, המכון הלאומי של התקנים וטכנולוגיה (NIST)FIRLT 1 מפרסם הנחיות למדידה במערכות תעשייתיות, והמכון הלאומי של התקנים ISOFLT 3 14644 קובע סטנדרטים לסביבות נקיות רלוונטיות לנקיון מרכז הנתונים.

מסקנה

התנייה של אותות אינה מחשבה בעיצוב מרכזי נתונים – זוהי משמעת בסיסית הקובעת את איכות הנתונים שעליהם מבוססת כל החלטה ניהולית.על ידי יישום טכניקות הליבה של סינון, שיפור, בידוד, וההמרות עם תשומת לב זהירה לקרקע, מגן, ו calibration, מהנדסים יכולים לשפר באופן דרמטי את אמינות המערכת ואת הדיוק.