Завдань / Контрольні роботи (Скидан) / Методичні матеріали / Презентации по корпусам / РС7 Rugged

РС7 Rugged встраиваемый компьютер для тяжелых условий эксплуатации.

Современный рынок встраиваемых систем имеет одну парадоксальную особенность, сильно выраженную в России - несмотря на большое предложение промышленных РС с различным набором характеристик (размер, функциональность, температурный диапазон) - практически отсутствуют недорогие конструктивно-законченные решения для тяжелых условий эксплуатации.

Производители промышленных компьютеров (далее IPC), как правило, предлагают оборудование в обычном, коммерческом исполнении, которое не предусматривает защиты от таких агрессивных воздействий как повышенная запыленность, влажность, температурные колебания, электромагнитные помехи. Хорошо, если есть возможность установить IPC в шкаф управления или в специальный защитный кожух. В большинстве же случаев ограниченное пространство не позволяет использовать дополнительную защиту. И поэтому Заказчик, покупая отдельную процессорную плату, вынужден разрабатывать и изготавливать для нее специальный корпус. При этом существенно возрастает стоимость оборудования, возникают технические проблемы, а главное значительно увеличиваются сроки реализации проекта.

Учитывая эти обстоятельства, более предпочтительны законченные решения – когда оборудование готово к применению без серьезных дополнительных доработок. Примером тому может служить одна из последних новинок, разработанная и производимая компанией «SBS Technologies» - РС-совместимый промышленный компьютер PC7 Rugged. Данный компьютер представляет собой конструктивно-законченное изделие, предназначенное для встраивания в системы различного назначения на тяжелых машинах, кораблях, буровых установках, открытых производственных площадках и других объектах, где высок уровень запыленности, влажности, наведенных электромагнитных полей, а также тяжелые температурные условия.

Герметичный корпус Благодаря специальному корпусу новая конструкция соответствует современным требованиям пыле и влагозащиты в соответствии с IP65 и NEMA. При этом даже прямое попадание на корпус PC7 Rugged обильных потоков воды не нарушит нормальное функционирование компьютера.

Рис. 1: Корпус PC7 Rugged - конструктивно-законченное устройство - имеет защиту в соответствии с IP65. Резьбовые разъемы защищены в соответствии с IP-67.

Специальные резьбовые разъемы Для подключения питания и необходимых интерфейсов на корпусе PC7 Rugged установлены герметичные разъемы с резьбовой фиксацией. Специальные заглушки наворачиваются на незадействованные разъемы и предохраняют открытые контакты от загрязнения и влаги. Все разъемные соединения имеют защиту в соответствии с IP67, которая допускает временное погружение PC7 Rugged в воду. Это очень важно, так как места электрических соединений особенно подвержены коррозии и разрушению.

В отличии от разъемов, используемых на обычных IPC, разъемы PC7 Rugged устойчивы к вибрации. Эта особенность позволяет применять PC7 Rugged в составе бортового оборудования на базе наземного, водного и воздушного шасси. Для предотвращения ошибочного подключения 14-ти контактные разъемы имеют различное расположение контактных групп. Например, разъем Ethernet нельзя случайно подключить к интерфейсу VGA.

На корпусе PC7 Rugged предусмотрен запасной разъем для вывода на внешнюю панель сигналов от дополнительно устанавливаемых плат РС104+ .

В комплект поставки входят ответные разъемы и заглушки.

Рис. 2: Разъемы на PC7 Rugged: Каждый разъем имеет различное расположение контактов, что исключает ошибочное подключение.

Температурный режим При создании надежного IPC не достаточно установить процессорную плату в специальный корпус и полагать, что это будет надежно работать. Обязательным требованием является обеспечение нормального температурного режима. Поскольку алюминиевый корпус не имеет вентиляционных отверстий (в противном случае вода и пыль попали бы внутрь корпуса), нагретый воздух от процессора и других компонентов не отводится.

PC7 Rugged комплектуется процессором Intel® Celeron® 566 MГц или Pentium® III 700 MГц. На этих тактовых частотах процессор выделяет значительное количество тепла.

И если не обеспечить необходимый теплоотвод, процессорная плата быстро выйдет из строя. При условии полной герметичности корпуса IPC правильным решением проблемы теплоотвода является кондуктивное охлаждение процессора. Это решение реализовано на использовании специальных теплостоковых пластин, напрямую передающих тепло от процессора на корпус, и позволяет поддерживать оптимальный температурный режим.

В современных промышленных компьютерах тепло излучается не только самим процессором, но и другими компонентами платы. В PC7 Rugged применяются чипсет Intel 810, который состоит из трех высоко интегрированных компонентов, управляющих оперативной памятью до 256 МБ, BIOS и интерфейсами ввода-вывода. В чипсете также реализована функция графического контроллера. Эти и другие компоненты, такие как контроллер LAN, PCI Bridge, Super I/O также излучают тепло. Для предотвращения образования «застойных» зон внутри корпуса IPC установлен компактный воздушный вентилятор. Он перемешивает воздух внутри корпуса и гарантированно отводит тепло от элементов платы к стенкам корпуса.

PC7 Rugged устойчиво работает при температурах окружающей среды от -40^оС до +50^оС. Между платой и CPU установлен температурный датчик, контролирующий температуру в диапазоне от –55^оС до +125^оС, с точностью 0,5^оС. Датчик имеет встроенный выход выключения по превышению температуры, сигнал с которого может быть использован для уменьшения загрузки CPU.

Электромагнитная защита Помимо защиты от воды, пыли и грязи PC7 Rugged защищен от наводимых и излучаемых электромагнитных помех. При тактовой частоте процессора до 700 МГц электромагнитное излучение незначительно. Тем не менее, оно есть и может быть причиной неисправности других устройств. Поэтому PC7 Rugged имеет полностью радио герметичный корпус. Стыковочные поверхности крышки и корпуса уплотняются эластичным уплотнителем, в котором присутствуют тонкие частицы металла. Благодаря такому уплотнителю достигается непроницаемость для электромагнитных помех, а так же влаги и пыли. К тому же такой уплотнитель проводит тепло, что позволяет тепловым нагрузкам распределяться более равномерно, по всему корпусу. Чтобы исключить проникновение электромагнитных помех через незадействованные разъемы, на них устанавливаются металлические заглушки с резьбовой фиксацией.

Питание и потребляемая мощность Для питания PC7 Rugged необходимо внешнее нестабилизированное питание от 10В до 30В постоянного тока. Потребляемая мощность без учета дисковых накопителей и клавиатуры составляет 19Вт для комплектации с процессором Celeron/566МГц и 25Вт для комплектации с процессором Pentium III/700МГц.

Установка и монтаж При монтаже PC7 Rugged на объекте допускается любая ориентация, расположение корпуса. Не имеет значение, под каким углом или наклоном подводятся электрические кабели. Герметичность корпуса (IP65) и разъемов (IP67) предотвращают попадание воды и пыли внутрь корпуса и через разъемы в любом случае.

Рис. 3: Геометрические размеры.

PC7 Rugged оснащена следующими интерфейсами:

1. - СОМ1/2 (RS-232/422) и СOM3/4 (RS-232/422/485, оптоизолированные);

2. - Fast Ethernet;

3. - два порта USB;

4. - «полевая» шина CAN2.0;

5. - LCD/VGA;

6. - клавиатура/мышь;

7. - Watchdog;

8. - два двунаправленных параллельных LPT - порта;

9. - 5 оптоизолированных линий дискретного ввода/вывода;

10. - локальная шина расширения РС/104+ (для внутренней установки плат формата РС104+).

Конфигурация PC7 Rugged может быть сконфигурирован под определенные требования заказчика, то есть включать только необходимые функциональные узлы. Благодаря этому обеспечивается эффективное использование, и снижение стоимости аппаратной части. Опционально, вместо COM1/2 (RS-232) и COM3/4 (RS-232), могут быть установлены СОМ1/2 (RS-422) и СOM3/4 (оптоизолированные RS-232/422/485). Также можно выбрать тип и объем памяти Flash (от 32МБ до 2ГБ) или HDD (от 30ГБ до 60ГБ), объем оперативной памяти (SDRAM) от 64МБ до 256МБ. Процессор в стандартной комплектации Celeron/566 МГц, либо Pentium III/700 МГЦ опционально.

Внутренний слот расширения РС104+ позволяет расширять функциональные возможности компьютера, дополнительно устанавливать внутри корпуса платы стандарта РС/104+ (аналоговый и дискретный ввод/вывод, счетчики, таймеры, контроллеры промышленных сетей Ethernet, Profibus, MIL-1553, ARINC-429).

Наличие слотов расширения РС/104+ позволяет создавать на базе PC7 Rugged компактные, конструктивно законченные встраиваемые системы с различным набором каналов по своим функциональным характеристикам и возможностям.

Совместимость PC7 Rugged - это РС-совместимый компьютер, который полностью совместим с широко применяемыми стандартными компьютерами. PC7 Rugged работает со всеми РС-совместимыми операционными системами: QNX, Linux, MS-DOS, Windows 2000/XP, Embedded NT, VxWorks, ... Это значит, что программисты могут разрабатывать и отлаживать программы для PC7 Rugged на обычных офисных компьютерах.

После создания и тестирования программы загружаются в PC7 Rugged на носитель памяти – Flash диск или HDD. После завершения загрузки и подключения внешних кабелей PC7 Rugged готов к работе.

В заключение следует отметить, что если условия эксплуатации IPC являются нормальными и не требуют защиты от воздействий воды и пыли, экономически целесообразно использовать промышленный компьютер PC7, производства компании “SBS-Technologies”, который является полным функциональным аналогом модели PC7 Rugged.

Все интерфейсы РС7 выведены на стандартные разъемы, расположенные на боковой стенке корпуса.

Рис. 4: РС7 устанавливается в шкаф управления на 35мм DIN-рельс.