Au-delà des limites des systèmes de refroidissement
Le capteur miniature a été conçu dans le cadre du projet CORA (Sensor for convective and radiative heat loss), financé par l'UE, pour détecter séparément le transfert de chaleur dû à la convection et au rayonnement. Ceci intéresse tout particulièrement l'environnement complexe de l'aviation où l'équipement électronique et mécanique doit être refroidi. Plus précisément, les composants électroniques dépendent du passage d'un courant électrique pour exécuter leurs tâches et deviennent des points de chaleur excessive du fait que le flux de courant au travers d'une résistance engendre de la chaleur. La miniaturisation de ces systèmes a entraîné une forte hausse de la chaleur générée par unité volumétrique. La principale caractéristique du nouveau capteur devant être installé à la surface de ces composants réside dans sa très petite taille. Grâce à la flexibilité inhérente à sa construction géométrique, dans les mêmes conditions d'écoulement de l'air, une déformation du capteur n'aurait aucun effet notable sur le résultat de mesure. Avec le capteur CORA, le transfert de chaleur est déterminé par des modules de refroidissement thermoélectrique disponibles dans le commerce, appelés également modules Peltier. La température de surface est déterminée à l'aide d'un thermocouple intégré. Deux capteurs de flux de chaleur servent d'éléments de détection. Une procédure de calibrage dédiée a été élaborée pour obtenir la précision de mesure nécessaire dans des conditions extrêmes. Un montage d'essai approprié a été construit en vue de vérifier de façon expérimentale les propriétés thermiques et électriques des composants du capteur. Outre les éléments du capteur, l'évaluation a couvert l'électronique, le raccordement électrique au système d'enregistrement des données et l'interface graphique (GUI) de mesure et de configuration. Les essais ont confirmé une résolution actuelle d'environ 2 W/m2 qui peut être encore améliorée par filtrage. Les points chauds peuvent être repérés en disposant plusieurs capteurs en réseau et, si nécessaire, éliminés en apportant des modifications structurelles. De cette façon, il est possible d'utiliser des surfaces plus grandes pour le refroidissement des composants embarqués et de procéder à une dissipation passive de l'excès de chaleur. Le dispositif de détection développé dans le cadre du projet CORA présente un attrait particulier pour les architectures plus électriques qui équiperont à l'avenir les avions et qui poseront de nouveaux défis en matière de gestion de l'électricité.
Mots‑clés
Transfert de chaleur, capteur, équipement électronique, avion, CORA, perte de chaleur
