EN
Kada standardni uređaji jednostavno neće preživjeti
Uđite u bilo koju tvornicu, nadzorni prostor na otvorenom ili prometni centar, i uvjeti okoliša govore jasnu priču. Temperatura se mijenja od hladnih temperatura preko noći do visokih popodnevnih temperatura. Prašina i čestice visi u zraku. Vibracije od teških strojeva putuju kroz podove i površine za montiranje. Vlaga ‒ ponekad samo vlažnost, ponekad i izravno prskavanje ‒ ugrožava svaku izloženu komponentu.
Standardni komercijalni računari nisu napravljeni za ovo. Njihovi ventilatori za hlađenje privlače prašni zrak. Njihovi čvrsti diskovi sadrže pokretne dijelove koji propadaju pod vibracijama. Njihove kutije nemaju zaptivke potrebne da zadrže vlagu. Trajni ugrađeni računari rješavaju ove slabosti kroz dizajnerske izbore koji daju prioritet preživljavanju umjesto uštedi troškova. Razlika se pokazuje u prosjeku vremena između kvarova, učestalosti poziva za servis i ukupnim troškovima vlasništva tijekom životnog vijeka opreme.
Razumijevanje ocjene zaštite od upada
U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, zaštita od otpadnih tvari može se koristiti za zaštitu od otpadnih tvari. Prvi broj označava zaštitu od čvrstih predmeta, prašine, prljavštine i slučajnog kontakta. Druga brojka obuhvaća ulazak tekućine iz kapljice vode u mlaznice visokog tlaka. Uređaj je potpuno otporan na prašinu i zaštićen od mlaza vode niskog tlaka. IP66 pruža zaštitu od snažnijih mlaznica vode. IP67 omogućuje privremeno uronjenje.
Ove ocjene su važne jer se direktno odnose na preživljavanje u stvarnom svijetu. Ugrađeni računalnik postavljen u prometnu komoru na cesti stalno se suočava s prašinom koja dolazi od prolazećih vozila i povremenim prskanjem od kiše ili čišćenja ulica. IP65 pruža odgovarajuću zaštitu. U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, za proizvodnju proizvoda koji se upotrebljavaju u proizvodnji hrane, za proizvodnju proizvoda koji se upotrebljavaju u proizvodnji hrane, potrebno je utvrditi kriterij IP66 ili viši. Razumijevanje sustava ocjenjivanja pomaže u usklađivanju hardvera s okolinom umjesto nagađanja i nade.
Ekstremne temperature i pasivno hlađenje
Dizajn bez ventilatora predstavlja jedan od važnijih razvoja u izdržljivim ugrađenim kompjuterima. Uklanjanje ventilatora za hlađenje eliminira uobičajenu tačku kvaru: ventilatori se iscrpljuju, ležaji se hvataju, lopate se gomilaju prašinu dok se ne prestanu vrtjeti. Ali rad bez ventilatora zahtijeva drugačije upravljanje toplinom. Procesor stvara toplinu koja se mora razbaciti kroz sam kućište, koristeći šasiju kao džinovski radionik.
Ovaj pristup dobro djeluje u okruženjima s umjereno niskom temperaturom. Izazov dolazi u ekstremnim uvjetima. Trajan ugrađeni kompjuter u pustinjsku solarnu instalaciju može vidjeti unutarnje temperature daleko iznad onoga što pasivno hlađenje može podnijeti. Ista naprava u skladištu hladnjaka suočava se s suprotnim problemom kondenzacije koja se formira na unutarnjim komponentama kada topli, vlažni zrak susreće hladne površine. U slučaju da se ne uspije osigurati da se ne pojačavaju toplotne propusnosti, potrebno je osigurati da se ne pojačavaju toplotne propusnosti.
| Čimbenik okoliša | Rizici za standardni hardver | Trajno rješenje za ugrađene računare |
|---|---|---|
| Temperaturni ekstremi | U slučaju kvarova u sastavnim dijelovima, toplinsko isključenje | Uređaji za proizvodnju električnih vozila |
| Prah i čestice | U slučaju da se ne radi o ispitivanju, potrebno je utvrditi: | Uređaji za proizvodnju električnih vozila |
| Vibracija i šok | Mehanska kvar, otpuštanje spoja | Sklon za skladištenje čvrstog materijala, ojačana montaža |
| Vlaga i vlažnost | Uređaji za upravljanje električnim energijama | Uređaji za proizvodnju električnih goriva |
| Elektromagnetski nagib | Korupcija podataka, komunikacijske pogreške | S druge strane, za potrebe ovog članka, za sve proizvode koji sadrže: |
Vibracijski tolerancija i skladištenje u čvrstom stanju
Mehanički hard diskovi nemaju mjesta u ekstremnim uvjetima. Glave za čitanje i pisanje plutaju samo na nanometar iznad vrtećih tanjira. Vibracije uzrokuju udare glave. U slučaju da se pogon ne može koristiti tijekom transporta ili ugradnje, može se dogoditi da ga udarci ne uspiju koristiti. Trajni ugrađeni računari koriste samo čvrsto-stani skladište bez pokretnih dijelova, bez glave za srušiti, bez ploča za ogrebotine.
Razlika u pouzdanosti se pokazuje u podacima iz terena. U postrojenjima koja su prešla s tradicionalnih osobnih računala na ugrađene računala s čvrstom pohranom podataka zabilježeno je manje kvarova povezanih s pohranom podataka. Poboljšanje nije bilo marginalno, bilo je dovoljno dramatično da promijeni odluke o nabavci u cijelim organizacijama. Osim skladištenja, cijeli sustav ima koristi od smanjene mehaničke složenosti. Manje pokretnih dijelova znači manje stvari koje se mogu slomiti, što znači manje održavanja i manje hitnih zamjena.
Izazov s povezivanjem
Ekstremna okruženja ne izazivaju samo unutarnje komponente, već i fizičke veze. Standardni Ethernet portovi s plastičnim sponama pucaju pod ponavljajućim povlačenjem kabla. USB portovi se opusti s vremenom vibriraju. Spojnici za napajanje rade labavo, uzrokujući povremena isključenja koja su ludo teško dijagnosticirati.
Trajni ugrađeni računari rješavaju ove slabe točke pomoću ojačanih konektorima, mehanizama zaključavanja i industrijskih I / O konektorima. M12 konektor, prvobitno razvijeni za industrijske senzore i aktuatore, pružaju sigurne, otporne na vibracije veze za Ethernet i napajanje. Ti spojevi se ugradjuju na svoje mjesto umjesto da se oslanjaju na trenjačke spone. Oni održavaju integritet veze čak i pod stalnim vibracijama. Razlika zvuči manje do ste proveli sate rješavanje problema povremene veze koja ne uspijeva samo kada je obližnji stroj radi na punoj brzini.
Praktično korištenje: Pobrežna nadzorna postaja
Jedna obalna stanica za praćenje okoliša koju upravlja državna agencija predstavila je primjer za izdržljive ugrađene računare. Stanica je bila postavljena na pristaništu, izložena solnim sprejevima, jakim vjetrovima, promjenama temperature od gotovo mrazivog zimskog noći do vlažnih ljetnih popodneva i stalnim vibracijama od valova koji su se prenosili kroz strukturu pristaništa.
U prvobitnom primjenju korišteni su standardni industrijski računari s ventilatorima i mehaničkim pogonima. Stopa neuspjeha bila je visoka, oko trećine jedinica koje su trebale biti u servisu u prvoj godini. Agencija ih je zamijenila uređajima bez ventilatora s IP66 zaštitnim sustavom, komponentama za velike temperature i čvrstom pohranom. Poboljšanje je bilo značajno. Intervali u službi su se produžili od mjeseci do godina. Računari su samo nastavili raditi, prikupljajući podatke senzora i šaljući ih natrag u sjedište bez žalbi. Razlika u početnim troškovima brzo je nadoknadila smanjenje posjeta održavanju i ukidanje hitnih zamjena.
Kad trajanje ne znači da je nepromjenjivo
Iskrena procjena prepoznaje granice. Trajni ugrađeni računari preživljavaju uvjete koji bi uništili standardnu opremu, ali nisu nepobjedivi. Ekstremne temperature iznad njihovog raspona će na kraju uzrokovati neuspjeh. Dugo izlaganje korozivnim kemikalijama može narušiti čvrstoće i premaze. U slučaju da se ne primjenjuje određena tolerancija, može se uzrokovati oštećenje kućišta i unutarnjih komponenti.
Ključ je u usklađivanju hardverskih specifikacija s stvarnim operativnim okruženjem, ne idealnim okruženjem, ne okruženjem koje bi netko želio da postoji, već stvarnim. To znači razumijevanje temperaturnih raspona tijekom različitih godišnjih doba, procjenu razine prašine i vlažnosti, mjerenje vibracija ako je moguće i odabir opreme s ocjenama koje pružaju sigurnosnu maržu. Previše specifikacija košta više unaprijed, ali smanjuje neuspjehe. Neispunjavanje specifikacija štedi novac u početku, ali vodi do većih ukupnih troškova tijekom vremena. Odgovarajući balans ovisi o specifičnoj primjeni i toleranciji za vrijeme zastoja.