SUPERPI : La méthode Maker - Assemblage Rack (2) & Rack-Conn - MCHobby

Bonjour à tous,

Le projet SuperPi Cluster (50+ Raspberry-Pi) est en mal de fabrication.
J'ai décidé d'en revenir à la méthode Maker pour avancer par mes propres moyens.

50+ Raspberry-Pi en Rack

A propos de SuperPi

Le projet SuperPi vise à créer un super-calculateur/Cluster didactique à l'aide de 50+ Raspberry-Pi. Voyez cet article contenant plus de détails dans cet article.

La force d'un Super-Calculateur/Cluster c'est le traitement en parallèle (Parallel Computing) pouvant servir dans de très nombreux domaines.

Assemblage du Rack (suite)

Le précédent article faisait un petit tour de l'assemblage du rack, finalisons l'assemblage et passons ensuite aux cartes.

Découpe du rail à rideau

Commençons par tronçonner le rail de rideau (voir cet article et celui-ci pour les dimensions) en section de 120mm.

Ensuite, ils sont troués en respectant les dimensions utilisées pour trouer le plateau en réutilisant le modèle (cfr l'article précédent).

Modèle de perçage

Fixation des rails

Placement des rails dans le rack

En utilisant des vis MakerBeam M3, la tête de vis ne dépasse que de 1.5mm que de 1.5mm.
Ce profile très bas est très avantageux.

Placement de presque tous les rails (il m'en manque un)

Suspension des cartes

Je me suis aussi penché sur la suspension des futures cartes, celles sur lesquelles viendrons se fixer les Raspberry-Pi.

J'ai retrouvé une carte proto du Ludik-HAT où l'on peut clairement identifier une ligne de pastilles de connexion à 1.8mm du bord supérieur.

En glissant la carte dans le rail (sur les têtes de vis), la première ligne de pastilles disparaît totalement dans le rail!

Nous pouvons donc envisager une accroche à partir de pastilles.
En utilisant une section connecteur mâle (PinHeader) standard de 11.6mm avec empattement de 2.54mm.

Et miracle... cela rentre très bien dans le rail sans se déboîter!
La beauté c'est qu'il ne faut même pas enlever, ni déplacer la partie seccable du connecteur.

Rapide, facile à mettre en place et mécaniquement fiable (du fait de la soudure).

Alors la carte glisse bien dans le rail mais celle-ci peut basculer de droite à gauche dans le rail sur une amplitude de +/- 21 degrés... c'est énorme!

Basculement de la carte dans le rail

Eviter le basculement de la carte

Une façon de limiter la basculement est d'utiliser autre chose que les pinHeader (ex: des éléments imprimés en 3D).
Cependant, l'insertion se fait en très aisément et sans basculement excessif (ce qui ne présenterait pas de danger).

Ce qu'il faudrait, c'est éviter le basculement une fois la carte en place dans le rail.
Ce qui est possible en plaçant le connecteur d'alimentation dans le bas de la carte.

J'ai opté pour un Board Edge Connector à 6 points (TE Connectivity, 7-5530843-7 disponible chez DigiKey pour 1.70 Eur).

Board Edge Connector à 6 points

L'intérêt de ce connecteur est multiple:

La carte s'y connectant doit présenter un connecteur en bordure de carte --dit Edge Connector-- très similaire à celui qui était présent sur les cartes ISA présent sur les carte ISA (Wikipedia)
C'est un connecteur nécessitant une force d'insertion... et donc retient la carte qui y est insérée.
Empechera la carte de basculer de gauche à droite sur le rail.
Chaque contact support un maximum de 2A.
6 Contacts = 4 contacts d'alimentation pour +5V et GND -ET- deux signaux
Le connecteur sera fixé sur une carte (PCB) et donc avec un espacement régulier et précis.

Rack-conn : connecteur d'alimentation

Rack-conn est la carte placée dans le fond du rack et permettant d'alimenter 7 des 14 Raspberry-Pi.

Rack-conn : Face avant

Rack-conn : Face arrière

Le haut de la carte reprend 3 emplacements pour distribuer l'alimentation 5V entre les 7 connecteurs Board Edge.
En distribuant l'alimentation en différents endroit, il est possible d'éviter les chutes de tensions excessive dans les pistes de la carte.

Le haut de la face avant (côté gauche et côté droit) permet de transmettre les signaux entre deux cartes placées côte à côte.

L'arrière de la carte reprend un connecteur JSTPH 3 pôles permettant d'amener les signaux jusqu'à la carte d'alimentation.

Schéma de la carte Rack-conn

Connecteur Edge Conn (à droite)

L'Edge connecteur est utilisé avec une numérotation anti-horlogique.

Empreinte du Board Edge Connector à 6 points

Alors selon le schéma

Les contacts du haut (1 & 6) permettent d'acheminer le 5V (à concurrence de 4A).
Les contacts du bas (3 & 4) permettent d'acheminer la masse.
Le contact 2 (en logique 3V) permet d'acheminer le signal Panic.
Ce dernier permet d'activer un arrêt d'urgence (shutdown) en plaçant le signal au niveau bas. Cela évitera de passer par la connexion réseau pour l'extinction d'une 50taine de Pi.
Le contact 5 (en logique 3V) n'est pas encore assigné. C'est pour cela qu'il porte le nom "Misc" pour "Miscellaneous" signifiant Divers.

Connecteur d'alimentation du Rack

L'image ci-dessus résulte d'un test visuel d'alignement de la carte face aux connecteurs d'alimentation.
Note: la photographie ne présente pas une erreur d'alignement... c'est problème de parallaxe parce que la photo est prise sur le côté.

La carte Rack-conn dispose de nombreux trous de fixation (pour éviter d'arracher la carte en extrayant une carte du connecteur. Ces trous permettent d'ajuster la position verticale de de la carte.