EN
Када стандардни хардвер једноставно неће преживети
Уђете у било који фабрички под, на отворену контролну локацију или у транспортни центар, и услови околине говоре јасну причу. Температуре се крећу од нижег нивоа током ноћи до највиших поподневних температура. Прашина и честице виси у ваздуху. Вибрације од тешке машине пролазе кроз под и површине за монтажу. Влагапонекад само влага, понекад директна прскањазагрожава сваку изложену компоненту.
Стандардни комерцијални рачунари нису направљени за ово. Њихови фанци за хлађење увлаче прашински ваздух. Њихови хард дискови садрже покретне делове који се не могу користити под вибрацијама. Њихови ковчези немају запечатања која би задржала влагу. Издржљиви уграђени рачунари решавају ове слабости путем дизајна који даје приоритет преживљавању него штедњи трошкова. Разлика се показује у просечном времену између неуспјеха, учесталост позива за сервис и укупним трошковима власништва током трајања опреме.
Разумевање рејтинга за заштиту од уласка
Система за класификацију ИП, дефинисана у EN 60529, пружа стандардизовани начин да се разуме колико добро кутија штити од чврстих материја и течности. Прва цифра указује на заштиту од чврстих предмета прашине, прљавштине и случајног контакта. Друга цифра покрива улазак течностиод капи воде у млазнице високог притиска. IP65 означава да је уређај потпуно неотправан од прашине и заштићен од млазања воде ниског притиска. IP66 пружа заштиту од јачих струја воде. IP67 омогућава привремено потапање.
Ови рејтинзи су важни јер се директно преносе на преживљавање у стварном свету. Уграђени компјутер који се налази на саобраћајној кабинети на путу стално се суочава са прашином од пролазних возила и повременим прскањем од кише или чишћења улице. IP65 пружа адекватну заштиту. Исти уређај инсталиран у близини станице за прање у објекту за прераду хране треба да има IP66 или већи. Разумевање система рејтинга помаже у усаглашавању хардвера са окружењем, уместо да га погођамо и надамо се.
Екстремне температуре и пасивно хлађење
Дизајн без вентилатора представља један од најважнијих развоја у трајним уграђеним рачунарима. Узимање фан за хлађење елиминише уобичајену тачку неуспеха: фан се издржи, лежаји се заплени, лопатице акумулирају прашину док не престану да се окрећу. Али без вентилатора потребно је другачије управљање топлотом. Процесор генерише топлоту која се мора раскинути кроз само кутију, користећи шаси као џиновски грејач.
Овај приступ добро функционише у окружењима са умереним температуром околине. Изазов долази у екстремним условима. Издржлив инбедиран рачунар у пустинској соларној инсталацији може да види унутрашње температуре које су далеко изнад оних које пасивно хлађење може да поднесе. Исти уређај у хладном складишту суочава се са супротним проблемом кондензације која се формира на унутрашњим компонентама када топли, влажни ваздух наиђе на хладне површине. Правилан термички дизајн одговара оба сценарија, користећи материјале са одговарајућом топлотном проводношћу и премазе који се одупирају акумулацији влаге.
| Еколошки фактор | Ризик за стандардни хардвер | Издржљиво решење за уграђени рачунар |
|---|---|---|
| Екстремне температуре | Поремећај компоненте, топлотна искљученост | Компоненте за широку температуру, пасивно хлађење |
| Прашина и честице | Затицање вентилатора, прегревање, неуспех контакта | Заплетени корпуси, без кретајућих делова |
| Вибрација и шок | Механички неуспех, олабављење везе | Захранилиште у чврстом стању, појачано монтаже |
| Влажност и влажност | Кратко затварање, корозија, кондензација | ПР-ретификовани пломби, конформни премази |
| Електромагнетне интерференције | Поквареност података, грешке у комуникацији | Заштићени корпуси, филтрирани И/О |
Толеранција на вибрације и складиштење у чврстом стању
Механички хард дискови немају места у екстремним окружењима. Главе за читање и писање лете само на нанометри изнад вртећих плоча. Вибрације изазивају ударе главе. Удар током транспорта или монтаже може учинити да је погодан за употребу. Издржљиви уграђени рачунари користе складиштење у чврстом стању искључиво без кретајућих делова, без глава који се сукобе, без плоча које се покреше.
Разлика у поузданости се показује у пољским подацима. У објектима који су прешли са традиционалних рачунара на уграђене рачунаре са чврстом меморијом пријављено је мање неуспјеха везаних за складиштење. Побољшање није било маргинално, већ је било довољно драматично да промени одлуке о набавци у целој организацији. Осим складиштења, цео систем има користи од смањене механичке сложености. Мање покретних делова значи мање ствари које се могу разбити, што значи мање одржавања и мање хитних замена.
Проблем монтаже и повезивања
Екстремна окружења не изазивају само унутрашње компоненте - они подстичу и физичке везе. Стандардни Етернет портови са пластичним клипима се ломају под понављаним вучењем кабела. USB портови се лаже током времена са вибрацијама. Површице за напајање раде лабаво, узрокујући повремена искључења која су лудо тешко дијагностиковати.
Тргиви уграђени рачунари се баве овим слабима тачкама кроз појачане коннекторе, механизме за закључавање и индустријске И/О. М12 коннектори, првобитно развијени за индустријске сензоре и актуаторе, пружају сигурне, отпорне на вибрације Ови коннектори се затварају на своје место уместо да се ослањају на тријење клипове. Они одржавају интегритет везе чак и под континуираном вибрацијом. Разлика звучи мало, док не проведете неколико сати решавајући проблеме са повременом повезаност која се не испоручује само када блиска машина ради на пуној брзини.
Реално коришћење: Приобаљна станица за праћење
Једна станица за праћење околне околине на обали коју управља државна агенција представила је уџбенички случај издржљивих уграђених рачунара. Станица се налазила на пристаништу, изложена саљним прскавицама, јаким ветровима, температурним промјенама од скоро смрзнутих зимских ноћи до влажних летњих поподнева и константним вибрацијама од таласа који се преносе кроз структуру пристаништа.
Оригинално распоређивање користило је стандардне индустријске ПЦ-е са вентилаторима и механичким покретачима. Стопа неуспеха била је висока, око трећине јединица које су потребне за сервис у првој години. Агенција их је заменила инбедираним рачунарима без вентилатора са корпусом IP66, компонентама за широку температуру и складиштем чврстог стања. Побољшање је било значајно. Интервали у служби су се продужавали од месеци до година. Компјутери су једноставно наставили да раде, прикупљајући сензорске податке и преносећи их назад у штаб без жалби. Разлика у претходним трошковима брзо је надокнађена смањењем посета одржавању и елиминисањем хитних замена.
Када трајност не значи непобијност
Поштено процене признаје границе. Издржљиви уграђени рачунари преживљавају услове који би уништили стандардну опрему, али нису непобедиви. Екстремне температуре изнад њиховог номиналног опсега на крају ће изазвати неуспех. Продолжено излагање корозивним хемикалијама може оштетити пломбе и премазе. Физички удари изнад одређених толеранција могу оштетити кутије и унутрашње компоненте.
Кључ је у усаглашавању хардверских спецификација са стварним оперативним окружењем, а не идеалним окружењем, не окружењем које би неко желео да постоји, већ стварним. То значи разумевање температурних размера у различитим сезонама, процену нивоа прашине и влаге, мерење вибрација ако је могуће и одабир опреме са рејтингом која пружа безбедносну маржу. Превише прецизирања кошта више унапред, али смањује неуспехе. Недодавање детаља спасава новац у почетку, али води до већих укупних трошкова током времена. Прави баланс зависи од специфичне апликације и њеног толеранције за време простора.