Wärme sicher abführen mit schützendem Box-PC

Das Unternehmen b-plus konzipiert komplexe Hard- und Softwarelösungen inklusive begleitender Entwicklungswerkzeuge wie Diagnose- und Messtechnik für Fahrerassistenzsysteme und Sicherheitssteuerungen in der Automobilindustrie und der mobilen Automation. Eine aktuelle Entwicklung des Geschäftsbereichs Embedded Systems ist die Gatebox. Dieser Box-PC verbindet Funktechnologien wie zum einen WLAN und LTE/UMTS sowie zum anderen marktspezifische I/O-Schnittstellen und ist damit eine flexible IoT-Plattform (Internet of Things) für Anwendungen im Verkehrswesen und der Fahrzeugtechnik sowie in der digitalen Beschilderung und der Automatisierung. Der Industrie-PC lässt sich jedoch auch anwendungsspezifisch für den Einsatz in verschiedenen Branchen verändern.

Um überall flexibel genutzt und eingebaut zu werden, sollte die Gatebox möglichst modular aufgebaut und kompakt sein. Gleichzeitig musste das Gehäuse in der Lage sein, die entstehende Verlustleistung ohne zusätzliche wartungsintensive Komponenten wie Lüfter abzuführen.

Auf der Suche nach einem geeigneten Gehäuse stieß b-plus auf CTX Thermal Solutions (CTX). Der Spezialist für applikationsspezifische und Standard-Kühllösungen verfügt im Bereich Wärmebeherrschung und Umhüllung über eine umfassende technische Kompetenz. Zum Produktportfolio des Unternehmens zählt neben einem breiten Angebot an Kühllösungen zur Entwärmung von Hochleistungselektronik auch die Gehäusetechnik. Denn Elektronikkomponenten wie Netzteile oder Leiterplatten benötigen häufig Umhausungen, die mehr können als sie gegen Staub und Berührung zu schützen. Um die Funktion des Geräts nicht zu beeinträchtigen, müssen die Gehäuse auch in der Lage sein, die in Form von Wärme auftretende Verlustleistung abzuführen. Zudem ist in der Regel eine gute elektromagnetische Abschirmung erforderlich, um sowohl die Elektronik vor elektrischen und magnetischen Feldern zu schützen, als auch die Umgebung vor entsprechenden Abstrahlungen des Geräts zu sichern. Das Gehäusedesign richtet sich in jedem Fall nach der Höhe der zu erwartenden Verlustleistung.

Im Fall der Gatebox beträgt die Verlustleistung 15 W. Das Gehäuse musste also in der Lage sein, diese Wärme sicher abzuführen. Zudem sollte es der Schutzart IP4x entsprechen, Platz für den pITX Boardstandard (72 x 100 mm) und Zubehör wie beispielsweise ein 2,5-Zoll-Festplattenlaufwerk bieten. Darüber hinaus musste eine Schockresistenz bis 15 G und eine Vibrationsfestigkeit von 10 bis 50 Hz/2G gegeben sein sowie eine Eignung für FCC Class A Industry und die Europäischen Normen EN55022/EN55032 und EN61000-6-2.

b-plus entschied sich für ein schwarz eloxiertes Gehäuse in massiver Aluminium-Profiltechnik mit äußeren Rippen zur Vergrößerung der Oberfläche beziehungsweise zur Ableitung der Verlustleistung. Auf Wunsch von b-plus stattete CTX das Gehäuse für die Montage der Front-, Rück- und Bodenplatte zusätzlich mit insgesamt zwölf Einpressbohrungen aus.

Die Frontplatte für den I/O-Bereich wurde mit Aussparungen für PC-Schnittstellen versehen, anthrazit lackiert und mit den Beschriftungen für die Schnittstellen bedruckt. Die Rückseite erhielt neben der anthrazitfarbenen Lackierung lediglich Bohrungen für die Montage einer 2,5-Zoll-SSD (Solid State Drive) und eines Hutschienenadapters für die Hutschienenmontage. Außerdem verfügt das Gehäuse über Desktopfüße, lässt sich jedoch auch an der Wand befestigen. Die Auslegung des Gehäuses übernahm b-plus in Eigenregie und lieferte die fertigen Zeichnungen an CTX.

Da die Verlustleistung der Gatebox auf dem Weg der passiven Kühlung über natürliche Konvektion direkt über das Aluminiumdruckgussgehäuse und die speziell eingebrachten Gehäuserippen abgeführt wird, benötigt der Box-PC keinen Lüfter.

Da die Systemzeit im Gerät durch einen Supercap, statt durch eine Batterie gehalten wird und sie außerdem keine beweglichen Teile besitzt, ist sie komplett wartungsfrei und für den industriellen 24/7-Einsatz bestens geeignet.

Die Entscheidung für die passive Kühlung sowie der Einsatz von Supercaps und SSDs garantieren das zuverlässige Arbeiten und verringern die Betriebs- und Servicekosten. Die Stromversorgung der Gatebox unterstützt einen Spannungsbereich von 6,5 bis 32 V DC. Die Betriebstemperatur liegt zwischen -40 und +60 °C. Der dauerhafte Einsatz selbst bei extremen Bedingungen, beispielsweise im Außenbereich, ist damit gewährleistet.

Neben passiv kühlenden Aluminiumdruckgussgehäusen wie das der Gatebox zählen auch Gehäuse aus unbehandeltem oder verzinktem Stahlblech, Aluminium und Edelstahl in Stanzbiegetechnik zum Gehäuseportfolio von CTX. Außerdem bietet der Kühllösungsspezialist einen Frontplattenservice zur Herstellung individueller Frontplatten inklusive Filmerstellung, Beschriftungsdesign und Oberflächenbehandlung sowie technische Aluminiumteile an. tha