Embedded-Systeme für alle Einsatzzwecke

Aus einem breiten Portfolio an Standardkomponenten können Systeme für jeden geforderten Rugged-Level zusammengestellt werden. Manche Einsatzbereiche, wie zum Beispiel die Bahn-, Verkehrs- und Verteidigungstechnik oder der Einsatz an rotierenden Maschinen, erfordern zum Teil relativ hohe Schock- und Vibrationsfestigkeiten. Mit einer entsprechenden Schroff-Systemplattform und dem breiten Sortiment an Standardkomponenten können hierfür Standardsysteme mit Schock- und Vibrationsfestigkeiten von 2 bis 40 g zusammengestellt werden. Durch die individuelle Konfiguration der mechanischen Systembasis, basierend auf Schroff-19-Zoll-Baugruppenträgern mit unterschiedlich starken Seitenwänden (geschraubt oder getoxt), 19-Zoll-Winkeln und Eckprofilen sowie verschiedenen Varianten von Modulschienen wie zum Beispiel einer leichten Modulschiene mit Einpunkt-Befestigung, einer Heavy-Version mit Zweipunkt-Befestigung oder mit Dreiloch-Befestigung, ist eine Schockfestigkeit bis 25 g möglich. Das reicht für viele Anwendungen in mobilen Anwendungen, der Verteidigungstechnik oder ähnlichen Umgebungen meist aus.

Individuell konfiguriertes System auf Baugruppenträgerbasis.Pentair Equipment Protection

Bei höheren Stabilitätsanforderungen kommt eine andere Systembasis zum Einsatz. Die hierfür entwickelte Gehäuseplattform wird aus Aluminium-Einzelteilen (Boden, Deckel, Seitenteile, Front- und Rückteil) aufgebaut und verschraubt. Durch ein Lochraster in den Seitenteilen, dem Deckel- und dem Bodenelement können weitere optionale Teile, wie zum Beispiel Montagewinkel angebracht werden. Front- und Rückteil sind symmetrisch aufgebaut und mit identischen Lochbildern beziehungsweise Anschraubmaßen versehen. Hier lassen sich unterschiedliche Ausbrüche für Stecker, Schalter und mehr integrieren. Im Boden und im Deckel des Gehäuses sind die Führungen für die Leiterkarten eingefräst. Diese modulare Gehäuseplattform ist für Schock und Vibration bis 40 g für nicht-militärische Anwendungen ausgelegt. Seit einiger Zeit hat Pentair Equipment Protection auch eine Systemplattform für den Einsatz in der Verteidigungstechnik im Programm. Dieses Titan-ATR-System erreicht ebenfalls Werte von 40 g für die Schock- und Vibrationsfestigkeit. Auch können die Systeme mit einem hohen IP- und EMV-Schutz ausgerüstet werden und die Kühlung der Komponenten über Conduction Cooling realisieren. Darüber hinaus gibt es eine mechanische Systembasis, die diese beiden Plattformen kombiniert: 19-Zoll-Baugruppenträger plus hoher IP- und EMV-Schutz sowie Conduction Cooling. Ein solches System, das zum Beispiel als Laborsystem für Conduction-Cooled-Karten eingesetzt wird, wird ebenfalls aus Standardkomponenten zusammengestellt. Diese Plattformen bieten Anwendern eine Möglichkeit, die Technologie beziehungsweise Applikation mit den Conduction-Cooled-Karten zunächst im Labor zu testen. Dann können die gleichen Komponenten auch in ein Titan-ATR-System einbaut werden.

Komplett geschlossenes Titan-ATR-System: hohe Schock- und Vibrationsfestigkeit, hoher IP- und EMV-Schutz sowie hohe Entwärmungsleistung.Pentair Equipment Protection

IP- und EMV-Schutz

Normale Baugruppenträger haben naturgemäß keinen hohen IP- oder EMV-Schutz, da sie sehr offen sind. Der Schutz der hier eingebauten Systemkomponenten wird in der Regel durch den Einbau in einen Schrank gewährleistet. Die Frontseiten der Systeme werden dann mit entsprechenden EMV-Dichtungen versehen. Sollen die Systeme selbst einen hohen IP- und EMV-Schutz gewährleisten, müssen sie eine nahezu geschlossene Hülle aufweisen. Das Titan- und das Titan-ATR-System entsprechen dieser Forderung, sind in der Grundausstattung allerdings ohne entsprechende Dichtungen aufgebaut. Bei höheren Anforderungen kann, auch nachträglich, in eine dafür vorgesehene Nut entweder eine reine IP-Dichtung oder eine kombinierte IP-/EMV-Dichtung eingelegt werden.

Kühlungsbedarf und Art der Kühlung

In den meisten Fällen wird der Kühlungsbedarf und die Art der Kühlung anhand von zwei Kriterien gewählt: der Höhe der Verlustleistung und dem Aufstellort. Stimmen die Randbedingungen, sind die Luftkühlung durch Konvektion und die forcierte Luftkühlung in vielen Fällen das Mittel der Wahl. Betrachtet man die Kosten, ist sie auch am günstigsten. Reicht diese Art der Kühlung nicht aus, kommen Conduction Cooling und Wasserkühlung ins Spiel, entweder auf Schrank- oder auf Systemebene. Dies kann zum Beispiel der Fall sein, wenn das System einen sehr hohen IP- oder EMV-Schutz aufweisen muss, denn diese Anforderungen wirken einer effektiven Luftkühlung entgegen.

Stabiles Laborsystem für „normale“ und Conduction-Cooled-Karten.Pentair Equipment Protection

Bei dem beschriebenen Laborsystem werden in einem Bereich die Steckkarten über Conduction Cooling gekühlt und die Wärme über Lüfter an der Seite des Systems abgeführt. Die normalen Leiterkarten des Systems werden nur durch diese Lüfter gekühlt. Das Titan-ATR-System bietet eine noch effektivere Möglichkeit der Kühlung. Auch hier haben wir einen Mix aus Conduction Cooling und Luftkühlung. Die Wärme wird von den Leiterkarten über einen einfachen Leiterkartenrahmen oder einen geschlossenen Rahmen (Clamshell) zur Gehäuseoberfläche mit Kühlrippen geleitet. Die Kühlkörper sind mit einer Blechverkleidung versehen und im hinteren Bereich des Gehäuses ist ein Lüfter mit Ansaugraum integriert. Durch die Blechverkleidung entsteht ein Luftkanal. Mit dem eingebauten Lüfter wird nun die Luft durch die Kühlkörper geblasen und abgeführt.

Auch für den Fall, dass zwar kein besonders hoher IP-Schutz, aber eine hohe Berührsicherheit auf Kartenebene gefordert ist, gibt es eine passende Kühllösung. Die Leiterkarten werden dann zum Beispiel in ein Clamshell eingeschlossen, das im unteren und oberen Bereich entsprechende Luftöffnungen hat. Durch diese Luftkanäle wird dann Luft gepresst und die Wärme an den Karten abgeführt. Eine andere Möglichkeit ist die Flüssigkeitskühlung von Hotspots auf den Leiterkarten in Kombination mit forcierter Luftkühlung.

Bustechnologien und Netzgeräte

Für ein komplettes System werden natürlich auch Backplanes und Netzgeräte benötigt. Auch hier kann der Kunde aus einem breiten Spektrum an Standard-Komponenten wählen. Es stehen leicht zu modifizierende Standard-Backplanes für unterschiedliche Bustechnologien (zum Beispiel VME, VPX, VXS, CompactPCI, CompactPCI Plus IO, CompactPCI Serial) und eine Auswahl an Standard-Netzteilen zur Verfügung, die die Leistungsanforderungen unterschiedlicher Applikationen abdecken.

(ah)