Industrie-Motherboards: Anforderungen, Merkmale und Unterschiede

Ob für Standard-PCs oder industrielle Steuerungsrechner (IPCs) – das Motherboard ist die zentrale Komponente. Industrie-Motherboards sind jedoch einem breiteren Anwendungsspektrum und anspruchsvolleren Betriebsbedingungen ausgesetzt, weshalb Anwender höhere Leistung, Kompatibilität und Zuverlässigkeit erwarten. Welche Schlüsselanforderungen müssen industrielle Motherboards erfüllen?

Anforderungen an das Produktdesign

Industrielle Motherboards müssen über lange Zeiträume im Dauerbetrieb laufen und benötigen daher spezielle Konstruktionen hinsichtlich Temperaturbeständigkeit (hohe/niedrige Temperaturen), Vibrationsfestigkeit und elektromagnetischer Störfestigkeit (EMI). Darüber hinaus werden ihre Komponenten strengen Langzeittests unterzogen, um eine hohe Zuverlässigkeit unter komplexen Bedingungen zu gewährleisten.

Formfaktor-Anforderungen

Um sich an unterschiedliche industriestandorte anzupassen, Müssen iPC-Hersteller folgendes bieten: industrie-Motherboards mit unterschiedlichen architekturen (z.B. X86, ARMUnd Größen, darunter 2,5 Zoll, 3,5 Zoll, 5,25 Zoll, ATX und Micro-ATX. Hochintegrierte Modelle sind ebenfalls unerlässlich, um die Anforderungen an Umweltverträglichkeit und Leistung zu erfüllen.

Funktionale Anforderungen

• Umfassende Prüfung: Vor der Auslieferung werden industrielle Motherboards umfangreichen Kompatibilitäts- und Stabilitätstests unterzogen – darunter Alterungstests, Umweltverträglichkeitstests und Software-Sicherheitstests –, um einen langfristigen, störungsfreien Betrieb in Umgebungen mit unterschiedlichen Temperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit, Vibrationen oder Staub zu gewährleisten.
• Umfangreiche E/A-Schnittstellen: Sie verfügen über zahlreiche externe Schnittstellen wie serielle Ports, USB, LAN und LVDS sowie Erweiterungssteckplätze wie PCI, PCIe und Mini-PCIe für hohe Erweiterungsmöglichkeiten. Mehrere Display-Schnittstellen (VGA, HDMI, DP, DVI, LPT) gehören ebenfalls zum Standard.
• Fernverwaltung: Neben der Möglichkeit zur Fernverbindung unterstützen sie auch das unbeaufsichtigte Ein- und Ausschalten aus der Ferne. Im Falle von Störungen wie Abstürzen gewährleistet der automatische Neustart eine hohe IPC-Stabilität.

Sonstige Anforderungen

Industrie-Motherboards müssen in einem Temperaturbereich von -40 °C bis 80 °C betrieben werden können. Hersteller setzen spezielle Wärmeableitungs- und Isolierungskonzepte ein, wie z. B. Vollaluminiumgehäuse und Hochleistungslüfter, sowie gezielte Behandlungen für wärmeerzeugende Komponenten (CPU, North-/Southbridge, Festplatten). Lüfterlose Designs werden zunehmend bevorzugt, um den Stromverbrauch und die Wärmeentwicklung zu reduzieren und so die Effizienz zu steigern und gleichzeitig die Ausfallrate zu senken.

Konstruktionsmerkmale von Industrie-Motherboards

• Komponenten: Im Gegensatz zu kommerziellen Motherboards (die auf Kosteneffizienz ausgerichtet sind) verwenden industrielle Motherboards Widerstände, Kondensatoren und ICs in Industriequalität, die hohen Temperaturen und Feuchtigkeit standhalten.
• Interface-Design: Schnittstellen werden entweder individuell angepasst oder für spezifische Anwendungsfälle erweitert. Beispielsweise versorgen industrielle Motherboards mit mehreren Netzwerkanschlüssen IPCs, die in Firewalls, Schwachstellenscans, industriellen Gateways, Intrusion-Detection-Systemen und zentralisierter Überwachung eingesetzt werden – und somit die Datensicherheit gewährleisten.
• Schutzfunktionen: Ein Watchdog-Timer ermöglicht den automatischen Neustart nach Abstürzen und gewährleistet so die Stabilität auch unter schwierigen Bedingungen – eine Funktion, die bei kommerziellen Motherboards aus Kostengründen weggelassen wird.

Industrie-Motherboards arbeiten unter rauen Bedingungen und erfüllen die Anforderungen industrieller Standards: Betriebstemperatur von -40 °C bis 85 °C, relative Luftfeuchtigkeit von 0–95 % (nicht kondensierend), Beständigkeit gegen Metall- und Staubpartikel sowie hohe EMV-Leistung bei geringer Strahlung. Sie ermöglichen einen 24/7-Betrieb über ihre gesamte Lebensdauer – Eigenschaften, die herkömmliche Motherboards übertreffen.

Wesentliche Unterschiede Zwischen Industriellen und Kommerziellen Motherboards

1. Industrie-Motherboards verwenden Komponenten in Industriequalität (stabil bei -20°C bis 70°C), während kommerzielle Motherboards nicht den Industriestandards entsprechen.
2. Industrielle Leiterplatten verwenden umweltfreundliche Substrate und können mit einer Schutzlackierung versehen werden (Schutz vor Feuchtigkeit, Leckagen, Staub, Alterung und Koronaentladungen); kommerzielle Leiterplatten verwenden gewöhnliche Substrate mit EMI- und Oxidationsbeständigkeit.
3. Industrie-Motherboards erfüllen die EMI/EMV-Störungsnormen.
4. Industriemodelle stellen sDKs Für die sekundärentwicklung bereit.

Anwendungen von Industrie-Motherboards

Industrielle Motherboards finden aufgrund ihrer Langzeitstabilität und langen Lebensdauer breite Anwendung in den Bereichen Finanzen, Einzelhandel, Gesundheitswesen, All-in-One-Terminals, IPCs, intelligente Selbstbedienungsterminals, Kassenterminals, Roboter und industrielle Automatisierung. Bekannte Beispiele sind Express-Schaltschrankdisplays und Begrüßungsroboter in Einkaufszentren, wobei ihr Haupteinsatzgebiet weiterhin im industriellen Bereich liegt.

Industrie-Motherboards sind speziell für industrielle Anwendungen entwickelt und eignen sich für einen breiten Temperaturbereich, raue Umgebungsbedingungen und den Dauerbetrieb unter hoher Last. Sie erfüllen zudem hohe Anpassungsanforderungen. Touchfly Technology bietet hochgradig individualisierbare Industrie-Motherboards für vielfältige Einsatzbereiche.