Máy tính nhúng, máy tính công nghiệp chống rung sốc là gì?

Máy tính nhúng, PC công nghiệp chống rung là những thiết bị có khả năng chịu đựng trong môi trường khắc nghiệt, máy tính phải chịu va đập mạnh và rung lắc liên tục. Máy tính chống rung (với SSD) có khả năng chịu rung động lên đến 5 Grms, 10-500 Hz, độ rung 0,5 giờ / trục và lên đến 50Gs, 1/2 sin, 11ms khi bị sốc. Khả năng chống rung cực kỳ quan trọng, đặc biệt là đối với các máy tính được triển khai trong môi trường công nghiệp, nơi thường xảy ra sốc và rung và có thể khiến máy tính thông thường bị hỏng trong thời gian ngắn. Do đó, các hệ thống nhúng chống rung được ưu tiên triển khai trong các môi trường như vậy.

Một số ứng dụng nhúng phổ biến 

Môi trường triển khai hệ thống đóng một vai trò quan trọng trong sự thành công của ứng dụng. Các ứng dụng công nghiệp thường yêu cầu triển khai các hệ thống trong môi trường khắc nghiệt với sự biến động nhiệt, sự xâm nhập của bụi, tiếp xúc với nước, va đập mạnh và rung động liên tục. Việc triển khai trong một môi trường khắc nghiệt có thể liên quan đến tất cả các mối đe dọa này có thể dễ dàng gây ra lỗi hệ thống cho các máy tính để bàn thông thường. Đó là lý do tại sao máy tính công nghiệp chống rung được yêu cầu cho các ứng dụng quan trọng trong đó thiết bị tiếp xúc với các điều kiện khó khăn, chẳng hạn như sốc và rung. Dưới đây là một số ứng dụng sử dụng máy tính chống rung do tiếp xúc nhiều với sốc và rung.

1. Máy tính công nghiệp cho ngành đường sắt | Railway Computer

Đường sắt là một trong những ứng dụng khiến máy tính nhúng phải rung lắc liên tục. Độ rung trên đường sắt rất đa dạng tùy thuộc vào chất lượng đường ray, tốc độ, loại phương tiện... Dựa trên báo cáo của Liên minh đường sắt quốc tế, rung động do tàu sinh ra từ mặt đất khi tàu tương tác với đường ray đã tạo ra rung động trong dải tần số khoảng từ 1Hz đến 100Hz. Do đó, có nhiều máy tính chống rung khác nhau được sử dụng trong các giải pháp đường sắt.

Các thiết bị điện tử được lắp đặt trên tàu phải đáp ứng một tiêu chuẩn nhất định về môi trường, EMC (tuân thủ điện từ), ESD (phóng tĩnh điện), tăng điện, cung cấp điện, sốc, rung và các yếu tố khác có thể xuất hiện trong quá trình triển khai. Với việc tuân thủ tiêu chuẩn EN50155 cho các ứng dụng đường sắt, các máy tính công nghiệp cần được thử nghiệm và xác nhận về độ an toàn và độ tin cậy của chúng trong quá trình triển khai đường sắt. Chứng chỉ này rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất của các thiết bị có khả năng chạy 24/7 trong 30 năm (khoảng 250.000 giờ) mà không ảnh hưởng đến độ an toàn và độ tin cậy của các ứng dụng.

>> Gợi ý Tìm kiếm máy tính công nghiệp chống rung tốt nhất

2. Máy tính lắp đặt trên phương tiện di chuyển | In-Vehicle Computer

Giao thông thông minh, quản lý đội xe và xe tự hành là một số giải pháp trong xe yêu cầu máy tính chống rung. Xe ô tô có thể tạo ra rung động khoảng 1Hz đến 25Hz trong quá trình hoạt động bình thường. Đây là nơi mà các hệ thống nhúng chống rung nên được sử dụng vì chúng có khả năng chịu sốc và rung động, nhưng cũng có khả năng chịu được nhiệt độ khắc nghiệt, sự xâm nhập của bụi và tiếp xúc với nước. Nhiều điều kiện môi trường khắc nghiệt tồn tại trong một giải pháp.

3. Máy tính công nghiệp trong công nghiệp khai thác

Máy tính công nghiệp chống rung được sử dụng để giải quyết các mối đe dọa và hoạt động rủi ro nhất cho các ứng dụng khai thác trên bề mặt và dưới lòng đất. Chấn động và rung chuyển là các yếu tố môi trường phổ biến trong khai thác mỏ do sử dụng chất nổ để đào và khai thác. Độ rung do nổ từ mặt đất có thể đạt khoảng 2,5Grms, 1Hz đến 300Hz xung quanh vị trí nổ. Vì vậy, máy tính công nghiệp chống rung và chống va đập được thực hiện thay vì sử dụng một máy tính tiêu chuẩn nhanh chóng bị hỏng trong tình huống này.

4. Máy tính công nghiệp trong quân sự | Military Computer

Các hoạt động quân sự cũng đòi hỏi những thiết bị chắc chắn nhất để đảm bảo nhiệm vụ thành công trong những tình huống chiến đấu quan trọng. Từ xe hạng nặng cho đến hệ thống mô phỏng...,máy tính công nghiệp đáp ứng tiêu chuẩn quân sự như MIL-STD-810G để đảm bảo chỉ những công nghệ mạnh mẽ, chắc chắn, đáng tin cậy và bền bỉ nhất mới hoạt động trong tình huống chiến đấu. Máy tính nhúng chống rung đã vượt qua chứng chỉ MIL-STD-810G về độ sốc và độ rung, cho thấy thiết kế và kiến trúc mạnh mẽ của máy tính nhúng chống rung. Máy tính có khả năng chống rung trải qua một loạt bài kiểm tra để đảm bảo mức độ sốc và rung đạt tiêu chuẩn MIL-STD-810G. Ví dụ, máy tính có thể chịu sốc 50G và rung 5GRMS tuân theo tiêu chuẩn MIL-STD-810G.

Tác động của rung sốc với độ bền máy tính công nghiệp

Nếu bạn hỏi rung sốc có ảnh hưởng tới máy tính không? Câu trả lời ngắn gọn là có. Rung động có thể nhanh chóng làm hỏng máy tính và dẫn đến hỏng hệ thống. Các máy tính tiêu chuẩn cấp tiêu dùng được trang bị ổ cứng HDD (ổ đĩa cứng) thậm chí còn dễ bị hư hại hơn ngay cả khi bị va đập hoặc rung động dù là nhỏ nhất. Điều này là do thành phần đĩa cơ học di chuyển rất nhanh để đọc và ghi dữ liệu để lưu trữ. Bất kỳ bộ phận chuyển động nào trong máy tính đều là một điểm tiềm ẩn khả năng bị hỏng hóc đối với sốc và rung động. Đĩa quay trong ổ cứng HDD có thể quay cực nhanh từ 1200 RPM đến 15000 RPM, rất dễ bị hỏng khi tiếp xúc với va đập và rung động.

Khi bạn nghĩ về rung động, hãy nhớ rằng rung động có thể xảy ra trong không gian ba chiều. 

*Hãy nhớ rằng: Càng ít bộ phận chuyển động càng tốt.

Các bộ phận chuyển động khác như quạt cũng là một điểm hỏng hóc rất lớn có thể gây nguy hiểm cho hoạt động của máy tính. Hơn nữa, PC thương mại để bàn được chế tạo bằng vật liệu nhựa và nhôm mỏng rẻ tiền không nhằm mục đích bảo vệ thành phần bên trong khỏi môi trường khắc nghiệt. Mặt khác, các giải pháp tính toán cấp công nghiệp được thử nghiệm để đảm bảo độ tin cậy ngay cả trong những điều kiện môi trường khó khăn nhất. Ngoài ra, máy tính công nghiệp chống rung được chế tạo cực kỳ chắc chắn và mạnh mẽ để chịu được các môi trường khắc nghiệt, bao gồm cả cú sốc va chạm và rung động liên tục trong khi vẫn duy trì độ bền, độ tin cậy và tuổi thọ của chúng.

>> Xem thêm điều gì tạo nên một chiếc máy tính công nghiệp mạnh mẽ

Điểm nổi bật của máy tính công nhiệp có khả năng chống rung sốc 

1. Thiết kế không quạt | Fanless Computer

Máy tính công nghiệp chống rung với thiết kế không quạt sử dụng làm mát thụ động để tản nhiệt hiệu quả từ thành phần bên trong ra môi trường bên ngoài. Bộ tản nhiệt dẫn nhiệt từ phần nóng nhất của máy tính là CPU và tản nhiệt qua vỏ ngoài để làm mát. Các tấm tản nhiệt được chế tác từ vật liệu dẫn điện cao, thường là nhôm và đồng, dẫn nhiệt rất hiệu quả. Thiết kế không quạt là một trong những tiêu chí cần chú ý khi chọn máy tính chống rung tốt nhất.

>> Máy tính công nghiệp không quạt làm mát bằng cách nào?

2. Thiết kế không cáp | Cable-Less Design

Kiến trúc giảm càng nhiều bộ phận chuyển động trong máy tính càng tốt  để có thể tăng độ bền của máy tính trước những cú sốc và rung động mạnh. Thiết kế không có cáp không chỉ giúp tăng khả năng chống rung mà còn ngăn ngừa các vấn đề về định tuyến cáp và khớp cáp, đồng thời ngăn ngừa độ trễ và suy giảm tín hiệu cáp. Bằng cách thực hiện thiết kế không có cáp, máy tính có thể tăng độ bền, độ tin cậy và tuổi thọ của nó.

3. Ổ cứng lưu trữ thể rắn

Một trong những thành phần dễ bị hỏng do va đập và rung động là ổ lưu trữ HDD do đĩa quay mỏng manh. Khi đĩa quay nhanh, rung lắc nhỏ trên máy tính có thể gây ra hỏng dữ liệu và một số chức năng lỗi. SSD hoặc ổ cứng thể rắn, không dựa vào bất kỳ bộ phận chuyển động nào. SSD lưu trữ dữ liệu trên một loạt chip NAND giúp duy trì điện tích mà không cần nguồn điện. Sử dụng chip thay vì đĩa quay làm cho SSD trở nên cực kỳ chắc chắn, điều này rất tốt cho các hệ thống nhúng chống rung. Hơn nữa, SSD nhanh hơn, kích thước nhỏ gọn và tiết kiệm năng lượng hơn nhiều so với HDD.

4. Thành phần cấp công nghiệp

Máy tính công nghiệp chống rung mạnh mẽ nhất tập trung vào cả thiết kế tiên tiến và vật liệu cao cấp. Máy tính chống rung tuyệt vời được chế tạo từ các thành phần cấp công nghiệp, ví dụ như điện trở, tụ điện, cuộn cảm điện, PCB, I/O... PC chống rung được chế tạo với các thành phần cấp công nghiệp để tăng độ tin cậy và tránh thời gian ngừng hoạt động.

5. Chassis máy tính nhúng, máy tính công nghiệp

Để đảm bảo máy tính công nghiệp chống rung có thể chịu được những cú sốc và rung động mạnh nhất trong quá trình triển khai, chassis là một khuôn duy nhất được làm từ kim loại nặng được ép đùn, cung cấp một cấu trúc chắc chắn để bảo vệ thêm. Khung máy liền mạch cũng hoạt động như một bộ tản nhiệt, giúp tản nhiệt từ thành phần bên trong. Với ít bộ phận khớp nối, khe hở và ốc vít hơn, vỏ kín có thể ngăn bụi xâm nhập và tăng mức độ bảo vệ trong quá trình triển khai.

Chassis máy tính công nghiệp không quạt NISE3900 Sê-ri

6. Tiêu chuẩn MIL-STD-810G

Cuối cùng là một tiêu chuẩn quan trong khi bạn tìm kiếm máy tính chống rung sốc, MIL-STD-810G. Đây là một tiêu chuẩn được tạo ra bởi Bộ quốc phòngHoa Kỳ để đảm bảo chất lượng của các thiết bị được sử dụng trong tình huống chiến đấu là hoàn toàn chắc chắn, mạnh mẽ và đáng tin cậy trong quá trình triển khai liên quan đến các thách thức môi trường khắc nghiệt trong tình huống chiến đấu. Nếu máy tính của bạn tuân thủ tiêu chuẩn kiểm tra và xác nhận MIL-STD-810G về chống sốc và rung, thì đó là một trong những chỉ số giúp đảm bảo chất lượng của máy tính chống rung của bạn.