Wie PCs für extreme Einsatzbedingungen fit gemacht werden
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Wie PCs für extreme Einsatzbedingungen fit gemacht werden
Für die thermische Auslegung des Gesamtsystems wurden umfassende Analysen des Betriebsverhaltens bestehender Systeme sowie extensive Simulationen durchgeführt. Das betrifft sowohl den Single-Board-Computer als auch das Systemgehäuse. Das Leiterplatten- Layout wurde gezielt so optimiert, dass die entstehende Wärme effizient von den Quellen zu geeigneten Senken abgeführt wird. Die größten Wärmequellen auf dem LittleBoard 800 sind die CPU und die Northbridge. Zwischen den Chips der CPU sowie der Northbridge und dem darüber befindlichen Wärmeverteiler wird Wärmeleitmaterial eingesetzt, das zusätzlich dem Ausgleich kleinerer Produktionstoleranzen der dreidimensionalen Position der Chips bei individuellen Leiterplatten dient. Die Auswahl des Wärmeleitmaterials beruht darauf, dass die transportierbare Wärmemenge umgekehrt proportional zur Materialdicke ist. Der bessere Wärmetransport (geringerer thermischer Widerstand) wird also mit einer möglichst dünnen Schicht des Wärmeleitmaterials erreicht.
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Das System läuft mit einer Auswahl an Betriebssystemen, die für rauhe Umgebungen geeignet sind. Dazu gehören Windows XP Embedded, Windows CE und Embedded-Linux. Normale Industrie-PCs in Standard- Gehäusen verwenden in der Regel Windows und Desktop-Linux. Windows XP Embedded lässt sich so konfigurieren, dass es nur die Komponenten umfasst, die erforderlich sind, um vorgegebene Aufgaben zu erfüllen. Alle anderen Komponenten werden weggelassen. Dadurch können die Hardware-Anforderungen unter Umständen drastisch verringert werden.
Windows CE unterstützt nur eine Teilmenge der Windows-Programmierschnittstellen, ist dafür jedoch sehr kompakt, effizient und skalierbar. Die Programmierunterstützung ist sehr gut. Windows CE ist ein echtzeitfähiges Multi-Threading-/Multi-Tasking-Betriebssystem, das für Hardware mit begrenzten Ressourcen ausgelegt wurde.
Systemtests nach Militär-Standards
Beim Systemdesign wurden viele einzelne Merkmale berücksichtigt, um die Robustheit der Applikation bezüglich thermischer Umgebungsbedingungen sowie der Festigkeit gegenüber Schock und Vibration zu optimieren. Dadurch entspricht das System den militärischen Anforderungen bezüglich Vibration: MIL-STD-810F, Methode 514.5, Kategorie 4 – Vibration in allen drei Raumachsen bei Frequenzen von 10 Hz bis 500 Hz und einer Gesamtamplitude von 1,04 geff (siehe Bild 3). Bezüglich Schockfestigkeit entspricht das System MIL-STD-810F, Methode 516.5 (40 g Schock für 6 ms in beiden Richtungen).
Industrielle Box-PCs haben sich deutlich weiterentwickelt, um einer Vielzahl von Applikationsanforderungen verschiedener Bereiche des Embedded- Computing gerecht zu werden. Um das Marktangebot richtig einschätzen zu können und die Anforderungen der Endanwendungen optimal zu erfüllen, müssen OEM-Hersteller und System-Integratoren über das nötige Hintergrundwissen verfügen, wie Boards und Systeme ausgelegt sind. Robustheit kann nur über eine Betrachtung des gesamten Systems erreicht werden. In diesem Fall führte dieser Gesamtansatz zum RuffSystem 800. jk
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