Neuer Standard bietet neue Möglichkeiten

Die Autorinnen: Amy Escobio ist Global Product Manager für Baugruppenträger, Gehäuse, Frontplatten und Retainer bei Pentair; Ansgar Hein ist Business Development und Marketing Manager bei ies

embedded NUC ist ein neuer, offener Standard für Embedded Computing, der im Januar 2015 von der Standardization Group for Embedded Technologies (SGET e.V.) verabschiedet wurde. Er definiert die Spezifikationen für Industrie-PCs mit kleinem Formfaktor in Anlehnung an die in Verbraucherprodukten verwendeten Intel NUC-Computer. Dadurch können nun die Vorteile von Intels Next Unit of Computing (NUC), wie der geringe Platzbedarf (Abmessungen von etwa 10 cm x 10 cm), auch in Industrieanwendungen genutzt werden. Zusätzlich erleichtert der embedded-NUC-Standard die Produktauswahl, da er für Konformität sorgt und spezifische, klar definierte Rahmenbedingungen vorgibt. Im Gegensatz zu anderen Lösungen mit kleinem Formfaktor wird er außerdem von mehreren Herstellern unterstützt. So können Anwender von einem standardisierten Mindestfunktionsumfang, einer entsprechenden Kompatibilität der Komponenten sowie einer langfristigen Verfügbarkeit profitieren.

Pentair entwickelte unter seiner Marke Schroff für Electronic-Packaging-Produkte die ersten, mit embedded-NUC-konformen, Gehäuse. Sie beruhen auf Schroff Interscale, einem bewährten und flexiblen Konzept für Gehäuse mit kleinem Formfaktor.

Gehäuse dieses Konzeptes bieten eine Reihe an Eigenschaften, von denen Entwicklungsingenieure profitieren können:

Um das Interscale-C-embedded-NUC-Gehäuse weiter zu optimieren, entwickelte Pentair wärmeleitende Elemente, die mit Blick auf die Konduktionskühlung eine branchenweit einmalige Leistung bieten und mittlerweile zum Patent angemeldet sind. Diese flexiblen Wärmeleitkörper sind in der Höhe variabel, um Toleranzen entlang des Wärmepfads auszugleichen und so eine optimale Konduktionskühlung zu gewährleisten. Zusätzlich können sie bei Verwendung mit Interscale C-Gehäusen die Prozessorleistung verbessern, die Lebensdauer der Elektronik verlängern und für einen leiseren Betrieb sorgen.

Für komplexe Systeme bietet die eNUC-Box von ies eine effiziente Alternative zu anderen Embedded-Standard-Box-PCs, nicht nur in Bezug auf die Erweiterbarkeit. Sie ist beispielsweise mit zwei CPU-Optionen erhältlich: Mit einem Quad-Core-Prozessor (AMD GX-412 HC) und mit einem Dual-Core-Prozessor ohne WLAN. Da der embedded-NUC-Formfaktor zudem die Verwendung von Qseven- und Smarc-Modulen zulässt, können unterschiedliche Arten von Prozessoren ohne Wechsel des Trägerplatinendesigns definiert werden. Auf diese Weise kann die Hardware in Zukunft leichter aktualisiert werden und die Gefahr, dass Teile veralten, ist geringer. Die Höhe des Gehäuses für beide CPU-Optionen ist identisch, da jeweils ein Schroff Interscale C eingesetzt wird. Die Positionen für die Ausbrüche an der Gehäuserückseite können unterschiedlich sein – je nachdem, ob eine WLAN-Antenne genutzt wird. Die EMV-geschirmte Box besteht aus dem eigentlichen Gehäuse, einer Deckplatte mit integriertem, patentierten Kühlkörper sowie einer Frontplatte.

Die erste Version des embedded-NUC-Standards definiert folgende Anforderungskriterien:

Dazu kommen Empfehlungen für die Gehäusegröße sowie das Kühlkonzept.

Die gemäß dem Standard zu erfüllenden Mindestspezifikationen bezüglich Computerplatinen sollen eine Migration, Konfiguration oder auch einen Ersatz durch Produkte ermöglichen, die dem Standard auch entsprechen. Ferner sollte der Formfaktor alle vom Entwicklungsingenieur gewünschten zusätzlichen Schnittstellen und Eigenschaften zulassen – in Bezug auf die Kompatibilität und die Nutzung zukünftiger Architekturen, Eigenschaften und Schnittstellen soll es keine Einschränkungen geben.

In den letzten Jahren hat vor allem die hohe Integrationsdichte von Komponenten und Boards im Bereich der kompakten PCs zur Entwicklung einer neuen Embedded-Technologie geführt. Da moderne Systemkarten nun praktisch alle peripheren Elemente und Schnittstellen für PCs auf sich vereinen, sind in Verbrauchergeräten eingesetzte Technologien wie Intels NUC für Industrieanwendungen interessant geworden.

Allerdings erfordern NUC-Systeme in der Regel robuste Gehäuse und optimierte Kühllösungen, weshalb ein einheitliches Konzept – der Standard embedded NUC – benötigt wurde. Der Aufgabe, ein solches zu erstellen, widmete sich die Standardization Group for Embedded Technologies. Hierbei handelt es sich um eine herstellerunabhängige Arbeitsgruppe von Experten aus über 45 Unternehmen, die im Bereich Embedded-Technologie tätig sind. Pentair und ies tragen als aktive Mitglieder des Gremiums ihre Erfahrungen und ihr Know-how zur Definition der Spezifikation bei. ik

Pentair Technical Solutions GmbH

Straubenhardt

Tel. +49 7082 794–0

ies GmbH & Co. KG

Meinerzhagen

Tel.: +49 2354 70655–0

Details zumembedded NUC:

Die Next Unit of Computing wurde im Jahr 2012 von Intel mit dem Desktop-Minicomputer eingeführt. Die Barebone-Kits bestehen aus einem Motherboard, einem Kunststoffgehäuse mit einem integrierten Lüfter, einem externen Netzgerät und einer Vesa-Montageplatte (Video Electronics Standards Association). Zudem bietet das System eine Vielzahl an Prozessoren, Grafik-, Audio-, Video- und Speicher- Schnittstellen mit hoher Flexibilität. Es ermöglicht eine effiziente Leistungsaufnahme sowie eine hohe Rechenleistung und ist dabei nicht höher als drei übereinander gestapelte CD-Hüllen.