Sie sind gewissermaßen die kleinen Geschwister mächtiger Schaltschränke: Mobile Gehäuse für den Einsatz unterwegs. Dabei bezieht sich das klein nur auf die geometrischen Abmessungen, denn von der Funktionalität dürfen die Servicekoffer den großen Verwandten oft in nichts nachstehen.
Auf einen Blick
Mobile Elektronik will gut verpackt sein. Doch an das Gehäuse stellt jede Applikation andere Ansprüche. Der Koffer muss einerseits eine Schutzfunktion erfüllen aber andererseits gut zugänglich sein. Besonders wichtig ist es, schon im frühen Stadium der Entwicklung die Frage der idealen Entwärmung zu klären.
Soll beispielsweise nach durchgeführtem Service ein mächtiger Portalkran per Fernbedienung auf seine wiederhergestellte Fitness überprüft werden, so müssen sich vom Techniker – meist über Joysticks auf der Frontplatte – alle wesentlichen Funktionen abrufen lassen. Selbstverständlich darf für den Fall des Falles auch der Not-Aus-Schalter nicht fehlen. Die dabei zum Einsatz kommenden Geräte-Koffer müssen ihr Innenleben nicht nur sicher vor salzhaltiger Seeluft schützen, sondern auch für die eingebaute Leistungselektronik ein hinreichend kühles Innenraumklima sicherstellen (siehe Kasten).
Nicht in die Höhe, sondern in den Untergrund zielt eine zweite, hier näher beschriebene Applikation: die Untersuchung von Rohrleitungen. Santox hat dabei – in Kooperation mit seinem Auftraggeber Ibak (Ingenieurbüro Atlas Kiel, Helmut Hunger GmbH & Co. KG) – ein weiteres Mal seine Leistungsfähigkeit eindrucksvoll unter Beweis gestellt. Ibak ist, gemäß eigener Angaben, der größte Hersteller von Inspektionsanlagen zur Untersuchung schwer zugänglicher Rohrleitungen sowie Brunnen.
Ab in den Untergrund
Ibak entwickelt und produziert modulare TV-Inspektionssysteme, die sich in Funktion und Technik unterscheiden. Um alles aus einer Hand anbieten zu können, ist eine Vielzahl an Produkten erforderlich: Miniaturisierte Elektronikplatinen, um auch Rohre mit kleinen Durchmessern inspizieren zu können, aus Vollmaterial gefräste, stabile Gehäuse für die Kamerasysteme, Geräte zur Reinigung und Dichtheitsprüfung von Rohrleitungen, Spezialobjektive sowie komplexe Software für die Datenauswertung und deren Dokumentation. Der Einbau dieser Technik in Kraftfahrzeuge unterschiedlicher Art macht die Inspektionssysteme mobil.
Gemeinsam auf dem Weg
Mobilität bei Qualitätsanspruch – das war der gemeinsame Nenner, der Ibak und Santox zur Realisierung eines mobilen Gehäuses zusammenführte. Modular mussten die Gerätekoffer sein, denn hohe Flexibilität ist Teil der Firmenphilosophie bei Ibak. In Modultechnik lassen sich komplexe Aufgabenstellungen durch die Kombination bereits bestehender und noch zu konstruierender Komponenten wirtschaftlich umsetzen.
Bild 1: Alle Funktionen zur Bewegung von Fahrwagen und TV-Kamera per Joystick, Not-Aus, 12-Zoll-Monitors, Tastatur, umfangreichen Schnittstellen sowie alternativ eines PC-Moduls bilden im Gehäuse-Koffer eine Einheit.Santox
Mit den beiden Joysticks auf der waagerechten Frontplatte des Gehäuse-Koffers, den Bedientasten und der integrierten Tastatur lassen sich sämtliche Funktionen des Verfahrwagens für die Kamera sowie alle Kamerafunktionen steuern und kontrollieren. Dabei zeigt ein 5,7-Zoll-Farbdisplay anschaulich die Betriebszustände der einzelnen Systemkomponenten. Die eigentliche Inspektionskontrolle erfolgt an einem großen, benutzerfreundlich im aufklappbaren Deckel des Gehäusekoffers untergebrachten 12-Zoll-TFT-Farbmonitors mit hoher Auflösung für gute Bildwiedergabe. Zusätzlich lassen sich über die Tastatur und ein integriertes Dateneinblendgerät Texte und Symbole in das Videobild einspeisen.
Bild 2: Unterschiedliche Aufgabenstellungen führen zu unterschiedlichen funktionalen Gehäusen: Santox realisiert das durch variable, mobile Gehäusefamilien. Santox
Optional kann Santox den Bedienkoffer auch mit einem PC-Modul ausrüsten. Dadurch ist eine komplette Zustandsanalyse des untersuchten Kanals schon vor Ort möglich. Die Videobilder lassen sich im MPEG-1- oder MPEG-2-Format digitalisieren. Weiterhin besteht beim PC-Modul die Möglichkeit, eine externe Maus anzuschließen und die Untersuchungsdaten mittels USB-Stick zu übergeben. Aber auch ohne integrierten (beziehungsweise bei ausgeschaltetem) PC ist es möglich, die Video-Daten im MPEG-4-SP-Format auf einer Speicherkarte zu sichern. Das Firmware-Update lässt sich vom User mit Hilfe einer Standard-SD-Karte selbst durchführen.
Maßgeschneidert: Koffer-Gehäuse
Bild 3: Die Gehäuseserie S4000: Eine weit verbreitete Technik zur Elektronikkühlung ist bei mobilen Systemen durch den Einsatz von Lüftern umgesetzt.Santox
Um alle erforderlichen Komponenten sicher zu verpacken sowie die geforderten Schnittstellen nach außen zu realisieren, mussten die Konstrukteure in die Trickkiste greifen. Denn geringes Gewicht und möglichst kleine Abmessungen für höchste Mobilität bei gleichzeitig hoher Stabilität für auch raue Einsatzbedingungen waren sich nahezu diametral entgegen gesetzte Forderungen, die es zu erfüllen galt. Ein stabiler Tragegriff, robuste und rutschsichere Gerätefüße, unsichtbar in den Scharnieren verlaufende Kabel für das Display im aufgestellten Gehäusedeckel, eine platzsparende Konstruktion für die Joysticks sind nur einige Herausforderungen, die bestanden.
Klimatisieren von mobiler Elektronik
Je leistungsfähiger und kompakter mobile Elektronikanwendungen sind, desto wichtiger ist für ihre Funktionssicherheit und ihr langes Leben ein durchdachtes Klimatisierungskonzept. Oft geht es dabei um eine wirkungsvolle Kühlung, also um das Ableiten der durch die Elektronik im Betrieb erzeugten Verlustwärme. Unter frostigen Bedingungen ist gelegentlich eine Geräteheizung für die störungsfreie Funktion gefragt. In besonderen Fällen muss der mobile Gehäuse-Koffer Platz für beides – Kühlen und Heizen – haben. Immer müssen dabei die Betriebssicherheit und hoher mechanischer und elektromagnetischer Schutz für die Anwendung gesichert bleiben.
Die Praxis zeigt, wie wichtig es ist, dass die gehäusespezifischen Gegebenheiten und Vorteile mit der erforderlichen Klimatisierung von Anfang an verzahnt sind. Das bedeutet, dass die Entwicklung im ganzheitlichen Prozess gemeinsam entsteht. Grundsätzlich sollten dabei Wissen um verschiedene Klimatisierungs-Techniken bestehen, um je nach Anwendung, die optimale Variante wählen zu können. Die Wärmeabgabe lässt sich auf verschiedene Arten realisieren:
- durch die Nutzung der (metallischen) Gehäuseoberflächen,
- über die Wärmeleitfähigkeit von Metallprofilen,
- durch die innere oder durchströmende Luftumwälzung mittels Lüftern,
- über elektrisches Kühlen und Heizen über die Peltiertechnik,
- durch Heatpipes
- oder durch Conduction-Cooling-Konzepte.
Santox versteht sich als Anbieter für durchgängige, funktionale Systeme, die grundsätzlich auch das Wärmemanagement für die einzubauende Elektronik einschließen. Ab dem ersten Kundengespräch klassifiziert das Unternehmen die einzelnen Komponenten der Applikation auf ihre Verlustwärme hin und ordnet sie wärmetechnisch sinnvoll an. Dabei gilt für die Gehäuse die Devise: So klein wie möglich und dabei groß genug für das richtige Klima.
Entwärmung per Lüfter
Weit verbreitet bei mobilen Anwendungen ist die Kühlung per Luftumwälzung über Radiallüfter. Obschon zunächst trivial erscheinend, ist auch dabei die Planung entscheidend, beispielsweise um Luftkurzschlüsse zu vermeiden und Hotspots erst gar nicht entstehen zu lassen. Auch die vordergründig nahe liegende Formel „Je mehr Lüfter desto mehr Kühlung“ ist dabei nicht automatisch eine Gleichung, die aufgeht: beim Einsatz mehrerer Lüfter können diese durchaus auch gegeneinander arbeiten, anstatt sich wirkungsvoll bei der Wärmeabführung zu ergänzen. Die Gehäusefamilie S4000 von Santox ist eine Kühlkonzeption mit mehreren Lüftern für die Durchströmung von links nach rechts. Beim Einbau der Elektronikkomponenten unterstützen spezifisch gestaltete Luftleitbleche die Kühlung.
Peter Hauser
Gerhard Sprissler
(rao)
