Passive Gehäusekühlung über natürliche Konvektion Wartungs- und Lüfterfrei - wirautomatisierer

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Passive Gehäusekühlung über natürliche Konvektion

Wartungs- und Lüfterfrei

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Der bei Bedarf anwendungsspezifisch anpassbare Box-PC Gatebox von B-Plus bildet eine flexible IoT-Plattform. Damit er außerdem auch im Dauerbetrieb komplett wartungsfrei arbeitet, hat der Hersteller zusammen mit CTX ein entsprechend passiv kühlendes Gehäuse entworfen.

Wilfried Schmitz, Geschäftsführer, CTX Thermal Solutions

Eine aktuelle Entwicklung des Geschäftsbereichs Embedded Systems des Herstellers von komplexen Hard- und Softwarelösungen B-Plus ist die Gatebox. Dieser Box-PC eignet sich beispielsweise für Anwendungen in der Automatisierung genauso wie etwa im Straßenverkehr oder der Fahrzeugtechnik – für den Einsatz in einer bestimmten Applikation lässt er sich bei Bedarf zudem anwendungsspezifisch entsprechend anpassen. Um den Anforderungen gerecht zu werden, verbindet der Box-PC Funktechnologien wie WLAN und LTE/UMTS mit marktspezifischen I/O-Schnittstellen und bildet somit eine flexible IoT-Plattform. Bei der endgültigen Gestaltung dieser Plattform, sodass sie komplett wartungsfrei und für den industriellen Dauerbetrieb geeignet ist, wurde B-Plus mit CTX Thermal Solutions von einem Spezialisten für applikationsspezifische und Standard-Kühllösungen unterstützt.
Kompakt modular und wartungsfrei
Zu den Anforderungen, die an das Gehäuse der Gatebox gestellt werden, gehört, dass es kompakt, möglichst modular aufgebaut und somit überall flexibel einsetzbar sein soll. Gleichzeitig muss das Gehäuse in der Lage sein, die entstehende Verlustleistung von 15 W ohne zusätzliche wartungsintensive Komponenten wie Lüfter abzuführen. Dies wird nun auf dem Weg der passiven Kühlung über natürliche Konvektion direkt über das Aluminiumdruckgussgehäuse und speziell eingebrachte Gehäuserippen realisiert. Da zudem die Systemzeit im Gerät durch einen Supercap, statt durch eine Batterie gehalten wird und der Box-PC somit keine beweglichen Teile aufweist, ist er komplett wartungsfrei und für den industriellen 24/7-Einsatz geeignet.
Die Entscheidung für eine passive Kühlung sowie den Einsatz von Supercaps und SSDs garantieren dabei die Zuverlässigkeit des Systems und verringern die Betriebs- und Servicekosten. Die Stromversorgung der Gatebox unterstützt einen Spannungsbereich von 6,5 V bis 32 VDC und die Betriebstemperatur liegt zwischen -40 °C und +60 °C. Somit ist der dauerhafte Einsatz selbst bei rauen Bedingungen, beispielsweise im Außenbereich, sicher gewährleistet.
Individuelle Anpassungen
Zusätzlich soll das Gehäuse der Schutzart IP4x entsprechen und Platz für den PITX-Boardstandard mit 72 mm x 100 mm sowie Zubehör wie beispielsweise ein 2,5-Zoll-Festplattenlaufwerk bieten. Des Weiteren muss eine Schockresistenz bis 15 G und eine Vibrationsfestigkeit von 10-50 Hz/2G sowie eine Eignung für FCC Class A Industry und die Europäischen Normen EN55022/EN55032 und EN61000-6-2 gegeben sein. Aufbauend auf diesem Anforderungskatalog hat sich B-Plus für ein schwarz eloxiertes Gehäuse in massiver Aluminium-Profiltechnik mit äußeren Rippen zur Vergrößerung der Oberfläche beziehungsweise zur optimalen Ableitung der Verlustleistung entschieden. Auf Wunsch des Unternehmens hat CTX das Gehäuse für die Montage der Front-, Rück- sowie der Bodenplatte zusätzlich mit insgesamt zwölf Einpressbohrungen ausgestattet. Die Frontplatte für den I/O-Bereich ist außerdem mit Aussparungen für PC-Schnittstellen versehen, anthrazit lackiert und mit den Beschriftungen für die Schnittstellen bedruckt. Die Rückseite erhielt neben der ebenfalls anthrazitfarbenen Lackierung lediglich Bohrungen für die Montage eines 2,5-Zoll-SSD (Solid State Drive; Halbleiterlaufwerk) sowie eines Hutschienenadapters für die Hutschienenmontage. Darüber hinaus verfügt das Gatebox-Gehäuse über Desktopfüße, lässt sich jedoch auch an der Wand befestigen. Die Auslegung des Gehäuses hat B-Plus in Eigenregie übernommen und CTX die fertigen Zeichnungen geliefert.
Erfahrung und ein breites Produktportfolio
CTX Thermal Solutions verfügt im Bereich der 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: Häufig benötigen Elektronikkomponenten wie Netzteile oder Leiterplatten Umhausungen, die mehr können, als sie gegen Staub und Berührung zu schützen. Um die Funktion des Geräts nicht zu beeinträchtigen, müssen die Gehäuse zudem, wie in diesem konkreten Beispiel, oft in der Lage sein, die in Form von Wärme auftretende Verlustleistung ohne zusätzliche Komponenten abzuführen. Ergänzend 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.
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 technischer Aluminiumteile an. ik
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