Wie PCs für extreme Einsatzbedingungen fit gemacht werden
Rauhe Umgebungsbedingungen stellen besondere Anforderungen an die PC-Technik. Je nach Einsatzzweck müssen abgestufte Maßnahmen getroffen werden, um das System robust gegen mechanische Einwirkungen oder hohe Temperaturen zu machen. Die Maßnahmen beschränken sich nicht nur auf einzelne Komponenten oder Teilaspekte, sondern müssen stets das Gesamtsystem im Blick haben.
Rauhe Umgebungsbedingungen stellen besondere Anforderungen an die PC-Technik. Je nach Einsatzzweck müssen abgestufte Maßnahmen getroffen werden, um das System robust gegen mechanische Einwirkungen oder hohe Temperaturen zu machen. Die Maßnahmen beschränken sich nicht nur auf einzelne Komponenten oder Teilaspekte, sondern müssen stets das Gesamtsystem im Blick haben.
Von Edgar Chen
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Standard-PCs mit ATX-Gehäuse, Panel-PCs und Industrie-PCs werden häufig in Kiosk-, Bedienerschnittstellen-, Leitsystem- und sogar Medizingeräte-Anwendungen eingesetzt. Diese Märkte sind sehr wettbewerbsintensiv. Kostenoptimierung führt hier oft zum Einsatz von Prozessoren mit hoher Verlustleistung, Lüftern und rotierenden Festplatten. Kritisch sind bei solchen Systemen die starke Wärmeentwicklung und die Wartungsanfälligkeit durch die mechanisch bewegten Teile. Trotzdem sind solche Lösungen unter dem Gesichtspunkt des Preis-Leistungs-Verhältnisses ideal, solange es sich um stationäre Indoor-Anwendungen handelt. Bild 1 zeigt als Beispiel für ein solches System das Adlink MK-100. Das Mini-ITX-System für Embedded- Anwendungen unterstützt Core-2- Duo-Prozessoren und bietet eine schockfeste 3,5-Zoll-Festplatte, ein Slim-CD-ROM-Laufwerk, ein eingebautes ATX-Netzteil sowie eine Riser- Card, die je nach verwendetem Motherboard den Einsatz einer PCI-Express- oder PCI-Karte erlaubt.
Wenn Standard-PCs im normalen Gehäuse nicht robust genug für die vorgesehenen Anwendungen sind, werden gelegentlich Lösungen gesucht, die auf marktgängigen Einzelkomponenten beruhen. Den Ausgangspunkt bilden günstige Motherboards – die Robustheit soll auf der Systemebene erreicht werden. Mit ein wenig Handarbeit scheinen selbst lüfterlose Designs möglich, wenn die Verlustleistung des Prozessors und des Chipsets über Kupferkühler und Wärmeleitpaste an das Gehäuse abgeführt wird. Die Vermeidung von Lüftern und rotierenden Festplatten verbessert die MTBF eines Systems ganz erheblich.
Selbst wenn eine montierte Baugruppe alle thermischen Tests besteht, darf die Langzeitstabilität eines solchen Systems nicht außer Acht gelassen werden. Schließlich sinkt die Zuverlässigkeit aller elektronischen Bauteile rapide bei steigenden internen Temperaturen.
Blick ins Gehäuse
Die Senkung der Temperatur wird durch mehrere Maßnahmen erreicht. Zunächst muss der thermische Widerstand zwischen den Wärmequellen und der äußeren Umgebung minimiert werden. Jedes an der Wärmeableitung beteiligte Teil benötigt einen thermischen Übergang, der zur Erhöhung der Temperatur beiträgt. Die besten Lösungen vereinen eine gewisse mechanische Elastizität, ohne den thermischen Kontakt zu verlieren, sodass kein Luftspalt entsteht, der isolierend wirkt und damit zum Temperaturanstieg beiträgt.
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