Bij de keuze van een industriële pc voor apparatuur die aan hoge trillingen wordt blootgesteld, is meer nodig dan alleen een computer die als "robuust" wordt omschreven. Continue trillingen kunnen elektrische verbindingen losmaken, gegevensoverdracht onderbreken, bewegende onderdelen beschadigen en printplaten en soldeerverbindingen herhaaldelijk mechanisch belasten. Incidentele schokken door stoten of plotselinge stops creëren een ander soort belasting.
De juiste industriële computer moet daarom afgestemd zijn op het daadwerkelijke trillingsprofiel van de apparatuur. Kopers dienen te letten op geverifieerde testomstandigheden, opslag- en koelontwerp, connectorbevestiging, montagemethode, stroomvoorzieningsstabiliteit en milieubescherming. Processorprestaties zijn belangrijk, maar moeten pas in overweging worden genomen nadat de mechanische geschiktheid van de computer is vastgesteld.
Definieer de trillings- en schokomstandigheden van de apparatuur.
Begin met het vaststellen van de mechanische spanningen waaraan de pc zal worden blootgesteld. Een computer die naast een stationaire schakelkast is gemonteerd, ondervindt niet dezelfde omstandigheden als een computer die is geïnstalleerd op een mijnbouwvoertuig, mobiele robot, CNC-machine of triltransportband.
Scheid trillingen van schokken.
Trillingen zijn herhaalde oscillaties die worden gegenereerd door motoren, pompen, machines, compressoren of beweging over oneffen oppervlakken. Ze kunnen sinusvormig zijn, met voorspelbare frequenties, of willekeurig, waarbij de energie over een frequentiebereik is verdeeld.
Een schok is een mechanische gebeurtenis van korte duur, zoals een impact, een abrupte stop of een plotselinge bewegingsverandering. Hoewel trillingen en schokken vaak samen worden genoemd, worden ze beoordeeld aan de hand van verschillende testprocedures. Een computer die voor het ene is beoordeeld, is niet automatisch ook geschikt voor het andere.
Voordat u industriële pc's met elkaar vergelijkt, verzamel dan zoveel mogelijk van de volgende informatie:
- Soort trilling: sinusvormig, willekeurig of gecombineerd
- Frequentiebereik
- Versnellingssnelheid, uitgedrukt in g of Grms.
- Duur en frequentie van blootstelling
- Richting en aantal assen
- Verwachte schokken of gevolgen
- PC-montagepositie
- Of de pc tijdens de blootstelling moet blijven functioneren
Als er geen meetbare trillingsgegevens beschikbaar zijn, kunnen de mechanische specificaties van de fabrikant of gegevens van een vergelijkbare installatie als uitgangspunt dienen. Het doel is niet simpelweg de hoogst gepubliceerde waarde te selecteren, maar een testprofiel te vinden dat de beoogde toepassing redelijkerwijs vertegenwoordigt.
Controleer de trillingstestwaarden van de industriële pc.
Fabrikanten verwijzen vaak naar IEC 60068 of MIL-STD-810 bij de beschrijving van trillingsbestendige industriële pc's. Deze referenties zijn echter alleen bruikbaar als de bijbehorende testgegevens beschikbaar zijn.
Relevante testmethoden zijn onder meer:
| Test methode | Wat het evalueert |
|---|---|
| IEC 60068-2-6 | sinusvormige trilling |
| IEC 60068-2-64 | Breedband willekeurige trilling |
| IEC 60068-2-27 | Mechanische schok |
| MIL-STD-810H-methode 514.8 | Trillingen onder gedefinieerde levensduuromstandigheden |
| MIL-STD-810H-methode 516.8 | Schokbestendigheid onder geselecteerde procedures |
Een standaardnaam staat niet gelijk aan één universeel ernstniveau. Testfrequentie, versnelling, duur, golfvorm, as en systeemconditie kunnen variëren. MIL-STD-810H biedt met name methoden die moeten worden afgestemd op de verwachte omgeving, in plaats van één enkele prestatieclassificatie die voor elk getest product geldt.
Vraag de leverancier om een testrapport of een gedetailleerde testverklaring waaruit het volgende blijkt:
- De exacte norm, methode en procedure.
- Frequentiebereik en trillingstype
- Versnelling of Grms-niveau
- Duur per as
- Aantal geteste assen
- Bedrijfs- of niet-bedrijfstoestand
- Systeemconfiguratie gebruikt tijdens de tests
- Slagings- en faalcriteria
Let erop of de complete computer is getest met geïnstalleerd geheugen, opslag en uitbreidingsmodules. Een test met alleen een kale behuizing geeft mogelijk geen volledig beeld van de configuratie die in het apparaat is geïmplementeerd.
Evalueer het hardwareontwerp op trillingsbestendigheid.
Testresultaten moeten worden ondersteund door een hardwareontwerp dat beweging en verbindingsproblemen minimaliseert.
Geef de voorkeur aan ventilatorloze, solid-state constructies.
Een ventilatorloze industriële pc elimineert koelventilatoren die kunnen slijten, vuil kunnen verzamelen of instabiel kunnen worden door trillingen. In plaats daarvan wordt de warmte van de processor overgedragen naar een aluminium behuizing die fungeert als passieve warmteafvoer.
Solid-state drives (SSD's) hebben de voorkeur boven roterende harde schijven in toepassingen met hoge trillingen, omdat ze geen draaiende schijven of bewegende leeskoppen bevatten. De SSD en de connector moeten echter nog steeds goed bevestigd worden. Een industriële SSD kan, afhankelijk van het gekozen model, ook een betere temperatuurbestendigheid, duurzaamheid en levensduurcontrole bieden.
De behuizing moet mechanisch stevig zijn en ontworpen om de interne componenten te ondersteunen. Interne kabels, geheugenmodules, M.2-opslag en uitbreidingskaarten moeten op geschikte wijze worden bevestigd, zodat herhaalde trillingen geen geleidelijke verschuiving veroorzaken.
Controleer de stroom- en I/O-aansluitingen.
Externe aansluitingen zijn veelvoorkomende zwakke punten. Standaard stekkers en niet-ondersteunde kabels kunnen losraken bij langdurige trillingen.
Afhankelijk van de toepassing zijn de volgende functies nuttig:
- Vergrendelbare klemmenstrook voor de voeding
- Schroefvergrendelende seriële en beeldschermconnectoren
- M12-aansluitingen met schroefdraad voor Ethernet of USB.
- Vergrendelbare USB-aansluitingen
- Bevestiging voor verwijderbare opslag- en uitbreidingskaarten
- Kabelklemmen of trekontlasting
Het type connector moet ook aansluiten op de installatieomgeving. M12-aansluitingen zijn bijvoorbeeld geschikt voor voertuigen of blootgestelde machines, terwijl klemmenblokken en schroefvergrendelende connectoren volstaan in een beschermde schakelkast.
Stem de computer-, energie- en milieueisen op elkaar af.
Een trillingsbestendige behuizing compenseert niet voor een onjuist gedimensioneerd computerplatform. Nadat de mechanische geschiktheid is vastgesteld, dient u de werkbelasting en de systeeminterfaces te evalueren.
Voor eenvoudige gegevensverzameling of machinebesturing kan een energiezuinige processor volstaan. Machine vision, realtime analyses en edge AI vereisen mogelijk een krachtigere CPU, een dedicated GPU of een AI-accelerator. Meer rekenkracht produceert meer warmte, dus controleer of het ventilatorloze koelsysteem de prestaties binnen het verwachte temperatuurbereik kan handhaven.
Controleer ook de vereisten:
- RAM-geheugen en opslagcapaciteit
- Ethernetpoorten en netwerksnelheid
- RS-232-, RS-422- of RS-485-aansluitingen
- CAN-bus en digitale I/O
- USB- en beeldschermuitgangen
- PoE-ondersteuning
- PCIe of andere uitbreidingsmogelijkheden
De kwaliteit van de stroomvoorziening verdient evenveel aandacht. Computers die in apparatuur zijn ingebouwd, kunnen te maken krijgen met spanningsschommelingen, elektrische ruis of korte onderbrekingen. Afhankelijk van de stroombron, is het belangrijk te letten op een geschikte gelijkstroomingang met een breed spanningsbereik, bescherming tegen omgekeerde polariteit, overspanningsbeveiliging en overspanningsbeveiliging. Systemen in voertuigen vereisen mogelijk ook ontstekingsregeling en een vertraagde uitschakelfunctie.
Trillingen kunnen optreden in combinatie met stof, vocht en extreme temperaturen. Controleer het bedrijfstemperatuurbereik en de beschermingsgraad (IP-classificatie) van de computer op basis van de daadwerkelijke installatielocatie. Een IP-geclassificeerd frontpaneel betekent niet noodzakelijkerwijs dat de gehele computer waterdicht is; maak daarom onderscheid tussen bescherming van het frontpaneel en volledige bescherming van de behuizing.
Plan de montage en valideer het geïnstalleerde systeem.
Zelfs een industriële pc met de juiste specificaties kan slecht presteren als deze verkeerd is geïnstalleerd. Monteer de computer in een door de fabrikant goedgekeurde oriëntatie en bevestig hem aan een voldoende stevige constructie. Flexibele panelen kunnen bepaalde frequenties versterken in plaats van de pc stevig te ondersteunen.
Kabels moeten worden ondersteund, zodat hun gewicht en beweging de connectoren niet belasten. Vermijd lange, onondersteunde kabeltrajecten in de buurt van de computer. Bevestigingsmiddelen moeten geschikt zijn voor de trillingsomgeving en moeten worden gecontroleerd volgens het onderhoudsschema van de apparatuur.
Trillingsdempers kunnen de overgedragen energie verminderen, maar ze mogen niet zomaar gekozen worden. Een ongeschikte demper kan resonantie veroorzaken, overmatige beweging toestaan of de warmteoverdracht van een ventilatorloze behuizing belemmeren. De isolatie moet gebaseerd zijn op het trillingsspectrum, de massa van de apparatuur en het montageontwerp.
Test de complete geïnstalleerde configuratie vóór de volledige implementatie onder representatieve bedrijfsomstandigheden. Monitor de volgende zaken:
- Onverwachte herstarts of stroomonderbrekingen
- Opslag- of bestandssysteemfouten
- Netwerk- en seriële communicatiestoringen
- Losse verbindingsstukken of bevestigingsmiddelen
- Thermal smoren
- Uitbreidingskaartbeweging
- Wijzigingen in systeemlogboeken
Een proefinstallatie is met name nuttig wanneer het trillingsprofiel onzeker is of wanneer de computer op aangepaste apparatuur wordt geïnstalleerd.
Conclusie
Bij de keuze van een industriële pc voor apparatuur met hoge trillingen is het belangrijk om de trillingsbron, het frequentiebereik, de versnelling, de duur en de montagepositie te begrijpen. Vervolgens is het essentieel om de volledige IEC- of MIL-STD-testomstandigheden te vergelijken – niet alleen de certificeringslabels – en te onderzoeken hoe de computer de opslag, interne modules, stroomvoorziening en I/O-aansluitingen beveiligt.
De rekenkracht, milieuvriendelijkheid en stroomvoorziening moeten vervolgens worden afgestemd op de toepassing. Ten slotte moet het complete systeem worden gevalideerd in de beoogde montagepositie, met alle kabels en uitbreidingsmodules geïnstalleerd.
De beste trillingsbestendige industriële pc is niet per se het model met het hoogste getal op het specificatieblad. Het is het systeem waarvan het geverifieerde testprofiel, het mechanisch ontwerp en de installatiemethode het meest overeenkomen met de werkelijke bedrijfsomstandigheden van de apparatuur.
