Neuer Standard

ModBlox7 – ein Blick auf den Stecker

14. März 2023, 9:24 Uhr | Corinna Puhlmann-Hespen

ModBlox7 beschreibt die Basisspezifikation eines modularen Box-PCs, bestehend aus funktionalen Baugruppen wie CPU, Stromversorgung und I/Os. Für die Verbindung der einzelnen Module hat die PICMG den Steckverbinder „zero8“ von ept gewählt.

Der Bedarf an modularen Industrie-PCs ist groß – und wird weiter steigen. Aus diesem Grund hat sich ein Arbeitskreis der PICMG unter dem Namen ModBlox7 auf einen neuen, herstellerübergreifenden Standard geeinigt, um Module, die größtenteils in der Bus- und Bahntechnik zum Einsatz kommen, zu verbinden. Ziel der PICMG war es dabei, neben Kosten zu reduzieren auch die Nachhaltigkeit zu fördern.

Die Spezifikation Modblox7

Die neue Spezifikation der PICMG umfasst sowohl die Mechanik, die modularen Funktionseinheiten, als auch die elektrische Verbindung mittels Steckverbinder im vordefinierten Pinout.

Ein Box-PC besteht demnach aus einem Gehäuse, einer oder zwei Power Supply Units sowie einer oder zwei CPUs mit je bis zu vier PCI-Express- und bis zu acht USB-basierten I/Os. Jedes Modul kann dabei je nach Komplexität der Einheit bis zu drei gestapelte Leiterplatten umfassen. Die Dimensionen des Box-PCs sind in der Höhe sowie in der Tiefe vorgegeben. Die Frontbreite variiert hingegen in Abhängigkeit von der Anzahl der Units. Diese können jeweils aus einem oder mehreren sogenannten Slots à 1,4 Zoll bestehen. Zwölf Slots dürfen bis zu einer maximalen Breite von 16,8 Zoll aneinandergereiht werden.

Die Anforderungen an den Steckverbinder

Besonderes Augenmerk gilt bei einem Standard zur modularen Gerätekonfiguration der elektrischen und mechanischen Verbindung der einzelnen Module mittels Steckverbinder. Entsprechend der Einsatzbedingungen der Box-PCs muss es sich hierbei um einen Highspeed-fähigen Steckverbinder in SMT handeln, der sich durch Robustheit bei der Installation, hohe Toleranzen im Betrieb sowie Widerstandsfähigkeit gegenüber Umweltbedingungen auszeichnet. Da es bei manchen Anwendungen erforderlich ist, durch einen weiteren Steckverbinder für Ausfallsicherheit durch Redundanz zu sorgen, muss außerdem ein simultaner Einsatz mehrerer Stecker auf einer Leiterplatte möglich sein. Dies erfordert einen hohen Versatzausgleich beim Stecken sowie Toleranzen im Betrieb.

Zero8-Steckverbindersystem

Als Steckverbinder, der diesen Anforderungen entspricht, hat das ModBlox7-Gremium den Steckverbinder „Zero8“ von ept gewählt: Für die ModBlox7-Spezfikation kommt dieser Stecker in der gewinkelten, 80-poligen Ausführung zum Einsatz und ermöglicht somit die horizontale Leiterplatten-Verbindung angrenzender Units. Um Redundanzen zur Ausfallsicherheit zu gewährleisten, ist entsprechend der Spezifikation auch die simultane Verwendung zweier „Zero8“-Stecker zugelassen. Ermöglicht wird dies durch einen Versatzausgleich von 0,4 mm bei der Installation sowie Toleranzen im Betrieb von 0,7 mm. Andernfalls könnten die Module bei der Verbindung Schaden nehmen.

Ein Vorteil des „Zero8“ ist die Möglichkeit zur zeitgleichen Übertragung von hohen Strömen und Highspeed-Signalen. Was zunächst unvereinbar klingt, ist durch das Steckverbinder-Design in Kombination mit einer entsprechenden Pinbelegung durchaus realisierbar und spart somit Platz und Kosten.

Durch seine genderneutrale ScaleX-Anschlusstechnologie mit ineinander verschränkten Messer- und Federleisten verfügt der „Zero8“ außerdem über eine hohe Kontaktsicherheit und garantiert somit auch bei Vibration und Schock eine zuverlässige Signalübertragung.

PCB-Verbindung innerhalb einzelner Units

Auch für die Mezzaninverbindungen der bis zu drei Leiterplatten einer CPU bietet das „Zero8“-Portfolio eine passgenaue Lösung zu gleichen Installationsbegebenheiten. Der Einsatz mehrerer Steckverbinder einer skalierbaren Produktfamilie bietet dabei noch einen entscheidenden Vorteil: So müssen die Stecker nicht immer wieder aufs Neue eindesignt und freigegeben werden – die damit verbundenen Kosten kann sich der Anwender sparen.