Trotz Power cool bleiben IPC für anspruchsvolle Umgebungen

An der Vorderseite des Geräts befindet sich eine kleine, staubdichte Klappe, hinter der sich ein Wechseleinschub für zwei 2,5-Zoll-Laufwerke (SSD / Industrial HDD) verbirgt.
An der Vorderseite des Geräts befindet sich eine kleine, staubdichte Klappe, hinter der sich ein Wechseleinschub für zwei 2,5-Zoll-Laufwerke (SSD / Industrial HDD) verbirgt.

DSM Computer präsentiert zur embedded world den ersten Vertreter der neuen IPC-Familie »Arctis«, die trotz sehr hoher Rechen- und Grafikleistung für den Einsatz in staubigen Umgebungen ausgelegt ist. Erreicht wird dies durch ein hybrides Kühlkonzept.

Im rauen Industrieumfeld kommen zunehmend auch High-end-Rechnersysteme zum Einsatz, die jedoch wegen der hohen Verlustleistung von Prozessor und Chipsatz mit Lüftern gekühlt werden müssen. Damit sind sie jedoch für staubige Umgebungen nicht geeignet. Für diese Anwendungen hat DSM Computer die komplett neue Produktlinie Arctis (Advanced Rugged Cool Temperatur Industrial System) entwickelt.

»Wir haben festgestellt, dass viele Kunden kompakte Computer mit hoher Rechen- und Grafikleistung benötigen, aber gleichzeitig eine hohe Robustheit und Staubdichtigkeit der Systeme für den Einsatz in rauer Umgebung fordern. Viele Kunden wünschen sich deshalb ein High-end-Rechnersystem, das ohne Lüfter arbeitet«, erklärt Christian Lang, Leiter Marketing von DSM Computer. »Doch bei einer genauen Betrachtung stellt sich oft heraus, dass es eigentlich nicht um den Lüfter geht. Denn die eingesetzten Lüfter sind dank ihrer guten Qualität heute nicht mehr der begrenzende Faktor für die Lebensdauer eines Systems. In den meisten Fällen steht im Vordergrund, dass der IPC in einer staubigen Umgebung arbeiten soll und deshalb das Gehäuse komplett dicht sein muss.«

Der erste Vertreter der Arctis-Systemfamilie ist der »A1-QM67«. Da der Rechner für den Einsatz in staubiger Umgebung ausgelegt ist, darf kein Luftaustausch von außen nach innen stattfinden. Deshalb wurde von DSM ein hybrides Kühlkonzept entwickelt mit dem Ziel, den Wärmewiderstand von innen nach außen zu minimieren. Da bei einem geschlossenen System die Wärmeabgabe nur über die Gehäuseoberfläche erfolgen kann, spielen hier vier Parameter eine Rolle:

  • die Größe der äußeren Oberfläche,
  • die durch Konvektion entstehende Luftgeschwindigkeit außen,
  • die Größe der inneren Oberfläche und
  • die durch Konvektion entstehende Luftgeschwindigkeit innen.


Um eine optimierte Kühlung zu erreichen, nutzt die hybride Lösung ein ausgefeiltes Heatpipe-System: Damit wird die Wärme des Prozessors und des Chipsatzes möglichst direkt an das Außengehäuse geleitet. Da zwei Heatpipes integriert sind, kann die Wärme schnell an die beiden großflächigen, abgerundeten Kühlrippen an der Außenseite des Gehäuses abgeführt werden. Ein innen liegender Lüfter sorgt für den Wärmeübergang an der Innenwand des Gehäuses und vermeidet so Hot Spots.

Dank des hybriden Kühlkonzepts ist es möglich, die Arctis-Industrierechner mit einem nach Schutzklasse IP50 dichten Gehäuse zu realisieren. Die Betriebstemperatur liegt zwischen 0°C und 45°C. Für Anwendungen, die einen komplett lüfterlosen Rechner erfordern, ist optional ein Fanless-System erhältlich. Dieses arbeitet abhängig von der eingesetzten CPU, dem Laufwerk und der Einsteckkarte im leicht eingeschränkten Temperaturbereich von 0°C bis 40°C.
Mit dem hybriden Kühlkonzept lässt sich die Verlustwärme sogar von sehr leistungsstarken Prozessoren abführen. Die Standardversion des A1-QM67 integriert Intels Core-Prozessor der zweiten Generation i5-2510E, der mit 2,5 GHz getaktet wird. Der Dual-Core-Prozessor weist einen 3 MByte großen Cache-Speicher auf. Daneben ist optional ein leistungsstärkeres Modell mit der Core-i7-2710QE-CPU erhältlich, die über vier Cores und einen 6 MByte großen Cache verfügt. Angeboten werden optional auch ein A1-QM67 mit Intels Core i3-2330E mit zwei Prozessorkernen und eine kostengünstigere Variante mit Intels Celeron-G810-CPU.

Als Chipsatz kommt Intels »QM67« zum Einsatz. Der Grafikcontroller Intel HD3000 (nur bei i7/i5/i3-Modellen) ist im Prozessor-Die integriert. Der schnelle DDR3-RAM-Arbeitsspeicher lässt sich bis auf eine Kapazität von 8 GByte erweitern.

Die beiden Prozessoren Core i5 und i7 haben die Turbo-Boost-Technologie von Intel integriert, durch die die CPU bei Bedarf automatisch mehr Leistung erhält und sich der Industrie-PC damit an anspruchsvollere Anforderungen anpassen lässt. Die implementierte Virtualisierungstechnologie von Intel unterstützt den parallelen Ablauf unterschiedlicher Betriebssysteme und Applikationen in gegenseitig voreinander geschützten Speicherbereichen und die Virtualisierung von I/O-Schnittstellen und Laufwerken. Speziell für die Systemverwaltung über ein Netzwerk dient Intels Active-Management-Technologie AMT 7.0. Damit kann ein heruntergefahrenes Embedded-System über Netzwerk verwaltet, geprüft und aktualisiert werden. Das läuft weitestgehend ohne den Prozessor und ohne Betriebssystem-Support ab. Diese Funktionalität findet immer mehr auch Interesse in der Industrie, da damit die Fernwartung weit entfernt installierter Maschinen erheblich erleichtert wird.

Trotz der kompakten Abmessungen von 305 x 305 mm x 133 mm findet im A1-QM67 ein PCI-Express-x16-Steckplatz Platz. Damit lässt sich der IPC bei Bedarf mit einer zusätzlichen Grafikkarte oder einem Framegrabber erweitern, um auch anspruchsvolle Grafikanforderungen zu erfüllen. Eine Hauptanwendung des kompakten Rechners ist die Bildverarbeitung, bei der es auf hohe CPU- und Grafikperformance zur Darstellung hoch auflösender Bilder ankommt. Die Systeme werden aber oft in einem rauen, staubigen Industrieumfeld eingesetzt und müssen entsprechend robust ausgelegt sein. Christian Lang: »Wir sehen hier einen viel versprechenden Markt. Die Arctis-Familie erfüllt alle geforderten Features - eine extrem hohe Rechenleistung, die flexible Erweiterungsmöglichkeit mit einer Framegrabber-Karte und IP50 durch das hybride Kühlkonzept.«

Auch der VDMA prognostiziert dem deutschen Markt für Bildverarbeitungssysteme im vergangenen Jahr 2011 eine Umsatzsteigerung um mindestens 20 Prozent auf gut 1,5 Mrd. Euro. Das Fundament der BV-Industrie macht die Qualitätsinspektion in der industriellen Fertigung aus mit den Automobilherstellern und -zulieferern als Hauptabnehmern.

Ein weiteres wichtiges Einsatzgebiet für die Embedded-Systeme Arctis ist für Christian Lang die parallele Darstellung von mehreren hoch auflösenden Bildern auf verschiedenen HD-Monitoren. Für diese Anwendungen sind Rechner mit Intels Core-Prozessor der zweiten Generation besonders geeignet, da sie drei unabhängige Displays mit unterschiedlichen Bildschirmen unterstützen.

Der A1-QM67 verfügt über eine Reihe an Standardschnittstellen. Zum Anschluss von hoch auflösenden Displays sind extern die digitalen Display-Interfaces HDMI, DVI-I, DVI-D vorhanden. Neben acht USB-2.0-Anschlüssen (4 x extern, 4 x intern) und vier seriellen Ports (3 x RS232, 1 x RS232/422/485) steht Serial-ATA für zwei SATA-III- und vier SATA-II-Geräte zur Verfügung. Neben 2 x Gigabit-LAN wird auf Anfrage Wireless-LAN 802.11b/g/n unterstützt. Darüber hinaus ist ein interner Mini-PCI-Express-x1-Steckplatz vorgesehen.

An der Vorderseite des Geräts befindet sich eine kleine, staubdichte Klappe, hinter der sich ein Wechseleinschub für zwei 2,5-Zoll-Laufwerke (SSD oder Industrial-HDD) verbirgt. Für Embedded-Anwendungen mit geringem Speicherbedarf ist ein CompactFlash-Sockel zum Booten des Betriebssystems vorhanden. Durch die versetzte Rückwand des A1-QM67 entsteht ein Kabelschacht für die einfache Fixierung der Anschluss- und Schnittstellenkabel.
Die Stromversorgung des Industriecomputers ist über ein Weitbereichsnetzteil mit 12 V DC und 24 V DC sichergestellt. Darüber hinaus ist ein externes 120-W-AC-Netzteil einsetzbar. Der Rechner weist einen niedrigen Standby-Energieverbrauch auf und entspricht damit der EuP/ErP-Richtlinie.

embedded world 2012, Halle 1, Stand 254