Démystifier les unités de racks : comment tirer le meilleur parti des boîtiers et armoires électroniques

Les unités de racks peuvent sembler peu glamour, mais elles supportent physiquement et fonctionnellement les composants électroniques essentiels à l'industrie. Tandis que les ingénieurs innovent en matière de serveurs, d'équipements de test, de concentrateurs de connectivité et plus, les unités de racks standardisées telles que celles de Hammond Manufacturing hébergent de manière fiable les composants électroniques et exploitent efficacement l'espace limité. Une rapide introduction à la logique interne des unités de racks fournit aux ingénieurs les connaissances dont ils ont besoin pour sélectionner les unités et les accessoires requis pour leur projet.

Arithmétique des racks

Les ingénieurs qui mesurent leurs composants en vue de leur installation dans un système de rack doivent connaître une autre unité de mesure : l'unité de rack. Abrégée en U et égale à 1,75 pouce ou 44,45 mm, cette unité de mesure remplace les pouces et les millimètres dans les descriptions des dimensions des racks.

Les unités de racks sont identifiées selon l'espace de montage utilisable maximum sur les rails internes. Par exemple, la série RCK d'armoires de racks de Hammond (Figure 1) mesure 24,00 pouces de largeur, et elle est disponible en profondeur de 25,00 ou 32,00 pouces et en six hauteurs s'étendant de 26,38 à 78,00 pouces. Les dimensions utiles sont de 19,00 pouces de largeur, 22,56 ou 29,56 pouces de profondeur, et de 21,00 à 73,50 pouces de hauteur. En utilisant la définition ci-dessus de la mesure U, les armoires ont une hauteur d'environ 15U à 44U avec un espace de montage utilisable de 12U à 42U, le facteur de mérite à prendre en compte lors de la spécification d'un système de rack.

Figure 1 : Les armoires de racks série RCK sont fabriquées en acier de calibre 16 avec revêtement en poudre. Les rails de montage optimisent l'utilisation de l'espace disponible de 12U à 42U. (Source de l'image : Hammond Manufacturing)

Les rails de racks, tels que ceux fournis avec les armoires de la série RCK, sont dotés de trous filetés #10-32 espacés de 0,625 pouce pour accueillir des composants de racks par incréments de 1U, conformément à la norme EIA-310D de l'ECIA (Electronic Components Industry Association). Les armoires de la série RCK sont fabriquées en acier de calibre 16 avec revêtement en poudre, et elles disposent d'une conception à auto-équilibrage qui garantit que les composants s'adaptent comme prévu, permettant d'assembler les armoires entre elles.

En plus d'être disponibles en six hauteurs et deux profondeurs, les armoires série RCK offrent de nombreuses options de commande supplémentaires. Les utilisateurs peuvent spécifier des portes pleines, à évents ou à vitres teintées, choisir l'emplacement des évents, des orifices de passage de câbles et des ventilateurs intégrés, et ajouter des pieds, des roulettes, des attaches de câbles et des mises à la terre électriques.

Intégration des composants électroniques

Lors de la conception d'un système de rack, il convient de se rappeler la raison pour laquelle un tel système est nécessaire : le ou les boîtiers contenant les principaux composants électroniques. Les boîtiers électroniques comme ceux de la série RM de Hammond Manufacturing (Figure 2) sont conçus pour contenir et protéger les composants électroniques fragiles grâce à l'utilisation d'aluminium robuste et léger.

Figure 2 : Les boîtiers électroniques série RM présentent une hauteur de 1U à 5U et sont constitués de panneaux en aluminium à revêtement en poudre devant être assemblés par l'utilisateur. (Source de l'image : Hammond Manufacturing)

Les panneaux verticaux des boîtiers recouvrent les côtés, l'avant et l'arrière du boîtier avec de l'aluminium à revêtement en poudre de 0,125 pouce d'épaisseur. Les panneaux supérieur et inférieur, plus grands, ont une épaisseur de 0,064 pouce. Les boîtiers sont disponibles en formats standard de 1U à 5U de hauteur, de 8,30 et 16,60 pouces de largeur, et de 4,25 à 28,00 pouces de profondeur.

Les boîtiers sont livrés non assemblés, sous forme de kit comprenant des panneaux plats en aluminium, des pieds en caoutchouc adhésifs et du matériel d'assemblage. Pour les modèles plus profonds, des poignées de tirage et du matériel pour le montage sur rack arrière sont vendus séparément. Les versions pleine largeur sont également fournies avec du matériel de montage conçu pour s'adapter aux rails de racks standard.

Pour les composants qui ne tiennent pas dans un boîtier ou qui ne sont pas configurés pour être utilisés dans une armoire de rack, les utilisateurs peuvent se tourner vers des étagères de racks universelles comme celles de la série RAS de Hammond Manufacturing (Figure 3). Les étagères à revêtement en poudre noir mesurent 19 pouces de large, sont en acier de calibre 14 ou 16, et ont une capacité de charge de 19 à 90 kg, en fonction de la hauteur (1U à 4U).

Figure 3 : Les étagères de racks série RAS ont une hauteur de 1U à 4U et peuvent supporter jusqu'à 90 kg de composants non destinés à un montage sur rack. (Source de l'image : Hammond Manufacturing)

Une fois que l'utilisateur connaît la taille de boîtier ou d'étagère requise, il est facile de calculer l'espace restant dans le rack. Par exemple, le plus petit boîtier de la série RCK offre 12U d'espace disponible. L'utilisation d'un boîtier RM 4U laisse un espace supplémentaire de 8U pour les accessoires.

Ajout d'accessoires

Les accessoires fréquents dans les systèmes de racks incluent les unités de distribution d'alimentation (PDU), les systèmes de gestion des câbles, les ventilateurs et les étagères de racks. Chacun d'entre eux est disponible dans la largeur standard de 19 pouces et dans des hauteurs par incréments de 1U.

Dans l'exemple ci-dessus d'un boîtier RM 4U monté dans une armoire RCK 12U, un gestionnaire de câbles, comme ceux de la série RB-HRM de Hammond Manufacturing (Figure 4), sera très probablement nécessaire pour maintenir une installation compacte et ordonnée. Ces accessoires 1U, conçus pour être montés horizontalement par paires dos à dos dans l'armoire, incluent quatre anneaux et découpes de passage qui dépassent de 3,69 pouces de la face avant du panneau pour guider les câbles.

Figure 4 : Les panneaux de gestion des câbles RB-HRM, qui utilisent des anneaux et des découpes de passage pour organiser les câbles, sont fabriqués en acier de calibre 16 et s'adaptent à un espace de rack 1U x 19 pouces. (Source de l'image : Hammond Manufacturing)

Une autre raison de regrouper les câbles est de garantir une circulation d'air suffisante afin d'éviter la surchauffe des composants électroniques sensibles. Les armoires de racks disposent de systèmes de ventilation pour favoriser la circulation de l'air, mais de nombreuses applications utilisent également un ou plusieurs ventilateurs d'extraction. Les unités à deux ventilateurs, telles que celles de la série PPG de Hammond Manufacturing (Figure 5), s'intègrent dans un panneau 3U et fonctionnent sur 115 V ou 230 V pour générer un débit d'air de 210 pi³/min (CFM).

Figure 5 : Les ventilateurs série PPG déplacent jusqu'à 210 CFM d'air pour évacuer la chaleur des armoires de racks. Des grilles de protection empêchent tout contact avec les pales. (Source de l'image : Hammond Manufacturing)

Fournir une alimentation fiable et sans surtension aux composants électroniques dans le boîtier et aux ventilateurs est également primordial. Les unités de distribution d'alimentation (PDU), comme celles de la série 1582e de Hammond Manufacturing (Figure 6), s'intègrent horizontalement dans une installation de rack 1U x 19 pouces.

Figure 6 : Les unités de distribution d'alimentation série 1582e présentent une hauteur de 1U et comportent huit prises, un voyant marche/arrêt vert et un disjoncteur de 10 A. Elles supportent jusqu'à 240 V_CA à 50 Hz ou 60 Hz. (Source de l'image : Hammond Manufacturing)

Les PDU de la série 1582e sont répertoriées pour fonctionner de 100 V_CA à 240 V_CA à 50 Hz ou de 120 V_CA à 240 V_CA à 60 Hz, et elles incluent un disjoncteur de 10 A. Elles sont conformes aux normes de plusieurs organismes internationaux et régionaux, notamment UL, CAN/CSA, CE, UKCA et TÜV SÜD.

Si l'exemple mentionné ci-dessus requiert deux PDU 1U en plus d'un boîtier 4U, d'un ventilateur 3U et d'un gestionnaire de câbles 1U, il reste 2U d'espace inoccupé dans la plus petite armoire RCK. De nombreux utilisateurs choisissent de recouvrir les unités de racks inutilisées avec des panneaux d'obturation tels que ceux de la série PBPA de Hammond Manufacturing (Figure 7).

Figure 7 : Les panneaux d'obturation en aluminium PBPA ont une hauteur de 1U à 10U et une épaisseur de 0,125 pouce. Leur finition correspond à celle de l'armoire sur laquelle ils seront montés. (Source de l'image : Hammond Manufacturing)

Les panneaux en aluminium 5052-H32 de 0,125 pouce d'épaisseur se fixent solidement au rack via quatre points de fixation. En plus d'offrir une esthétique épurée en façade du rack, ils améliorent la circulation de l'air dans l'armoire.

Conclusion

Les systèmes de racks standardisés simplifient le processus de conception de boîtiers compacts pour les composants électroniques. Les accessoires destinés à l'écosystème de racks offrent des fonctionnalités plug-and-play pour les alimentations, la gestion thermique, l'organisation des câbles et bien plus encore, offrant aux ingénieurs la flexibilité dont ils ont besoin pour loger les composants électroniques.