LSPE-SWIPE Crate for readout electronics 3 Nov 2014 Marco Incagli, Franco Spinella

La meccanica di LSPE Presentazione ai referees (set 2014) Supporto meccanico delle batterie (~450kg e ~1m 3 ) all'interno della struttura Due rack VME esterni per elettronica dei sistemi Elettronica di STRIP sul dewar Connessioni termiche elettronica-batterie e isolamento non definiti Progettisti:

dopo il meeting a Roma del Ott il disegno delle batterie e' stato modificato per ottimizzare il trasferimento termico fra elettronica e batterie Spazio per elettronica: Lxlxh = 580x375x1030 mm 3 Come si agganciano i crate? Come si accoppiano termicamente al supporto? Come si connette alla Gondola?

STRIP electronics Due crate 6U ed uno 3U Profondita' 235 o 295 mm Backplane previsto per linee di power (3.3V,...) Connettori a pannello: 8 DB25 (Bias) 8 DB9 (segnale) 1 DB9 (CAN bus) 1 DB9 (SYNC) 1 RJ45 (ethernet) 1 VGA (?) 2 slot for mSD cards  Richiesta di Paolo: spostare (parte di) questa elettronica vicino alle batterie per sfruttare il calore dissipato nel riscaldamento delle stesse

Altri sistemi Al momento (che io sappia) non esiste un crate specifico per questi sistemi: – ACS (Attitude Control System) – TM (GPS  synchronization signal) – Computer di bordo + alimentazione + hard disk a stato solido per storage NOTA: e' la prima volta che un payload di queste dimensioni e' lanciato durante la notte polare  nessuna esperienza sulle questioni legate al riscaldamento dell'elettronica  e' necessaria una particolare attenzione al processo di termalizzazione

Crate per elettronica di SWIPE ci sono ancora molte incertezze per poter fare un disegno meccanico del crate ed uno studio serio della termica nell'attesa della riunione, e di capire l'interazione fra i vari sistemi, possiamo esplorare la soluzione usata per il crate dell'elettronica del calorimetro di AMS

The crate built for AMS experiment l~200mm (depth) H~300mm (height) L~235mm (width)

Features of the crate: – modular; for ECAL 11 slots have been used, but this number can be easily modified to host less (if only for SWIPE) or more boards – 6U boards 236x158 – NO backplane needed for SWIPE electronics, but a simple backplane to distribute, e.g., power can be foreseen – card lock system to hold boards in place, which can be used also for thermal exchange between boards and crate – front panels fixed with screws to structure

Ecrate with boards mounted Note the screws to hold the front panel and the holes to tighten the card lock holes for fasteners; if not necessary, this part can be removed

Example of a card lock for space applications Heat transfer

card-lok La termalizzazione della scheda avviene attraverso un piano di masso non connesso elettricamente al crateavviene attraverso Il trasferimento termico al crate avviene attraverso i card-loks Come si trasferisce il calore alla struttura di supporto e quale e' la temperatura a regime  da fare

Modello EM di scheda di volo AMS: 2 meta' indipendenti card-lok aggancio front panel

Front panels rear and front view

Notes white paint used for reflectivity; not needed for LSPE thermal connection to external structure through fixation screws located on the back; this can be improved to maximize heat exchange to minimize vibrations, boards should be kept vertical  58cm available to accomodate boards, according to last drawing circulated by Paolo distance between holes (=boards) is 20.3mm; including side walls, up to ~26 boards could be accomodated in a full crate

Versione semplificata progettata da A.Basti per Virgo

Partendo dal progetto modificato, si possono studiare gli scambi termici e gli agganci con la struttura di supporto NOTA: lo studio e la realizzazione dei pannelli frontali non e' un lavoro secondario!

schede commerciali come fare per schede commerciali? ex: switch ethernet. Ogni scheda di readout ha la sua uscita ethernet; o si mettono in daisy-chain, o e' necessario un hub quello a fianco e' military grade

conclusioni la struttura meccanica generale non e' ben definita (Gondola, supporto meccanico batterie, crates,...) per il crate di elettronica di SWIPE, non e' possibile pensare ad una struttura indipendente come invece sembrava all'inizio la potenza prodotta dalle schede e' necessaria per mantenere calde le batterie il progetto deve essere congelato il prima possibile, almeno per quanto riguarda il disegno della scheda (piano di massa, card-loks, dimensioni,...)  il disegno del crate di AMS puo' essere una base di partenza per partire quanto prima e, soprattutto, definire le condizioni al contorno per le schede

p.s. : last mail on batteries! disegno niente affatto congelato! Soluzione proposta nell'ultima mail di Boscaleri (IFAC-FI):