Ein wichtiges Element, das die Verbreitung von Box-PC-Systemen geradezu explosionsartig beschleunigt, ist die zunehmende Verfügbarkeit großer, preisgünstiger Flachdisplays für Multimedianwendungen. Mit einem kleinen, kompakten Box-PC in Kombination mit einem LCD-Flachdisplay können einfach und preisgünstig leistungsfähige mit großen Bildschirmen ausgestattete Multimediaplayer aufgebaut werden, die in zahllosen Anwendungen eingesetzt werden können. Beispiele hierfür sind vernetzte Informationsterminals in Flughäfen oder multimediale interaktive Präsentations- und Verkaufsterminals.
Ein weiteres Element das dazu beiträgt, dass die Wachstumsraten bei Box-PCs zweistellig sind, ist die zunehmende Verbreitung von Ethernet in der Automatisierungstechnik. Hierdurch verändert sich die Architektur von industriellen PC-Installationen in der Industrie dramatisch. Klassische 19“-Industrie-PC-Lösungen werden durch kompakte Controller, basierend auf einem Box-PC, ersetzt. Industrielle E/As sind nicht mehr im IPC, sondern außerhalb installiert, und werden über Ethernet angekoppelt.
Bei allen Systemen, die in den unterschiedlichsten Umgebungen, weit verteilt, meist unbeobachtet betrieben werden, liegt es nahe, dass der Anwender hohen Wert auf Zuverlässigkeit und Wartungsfreiheit legt. Ein niedriger Geräuschpegel ist bei zahlreichen Applikationen darüber hinaus eine wichtige Randbedingung. Ein lüfterloses PC-System scheint hier die Lösung des Problems zu sein, ist es doch völlig abgeschlossen gegenüber der Umwelt, damit verschmutzungsunempfindlich, wartungsfrei und leise. Doch auch hier gibt es Probleme, die es zu berücksichtigen gilt und die zu Einschränkungen im Einsatzspektrum für derartige PC-Systeme führen.
Hitze kontra Lebensdauer
Der grösste Feind der Zuverlässigkeit bei vielen Komponenten, die in einem PC eingebaut sind, ist die Hitze. Mit steigender Betriebstemperatur sinkt die Lebensdauer teilweise dramatisch auf ein nicht mehr akzeptables Niveau ab. Bei Festplatten verhält es sich erfahrungsgemäß so, dass jedes Grad Celsius über der Normtemperatur, die bei 25 °C liegt, ein Absenken der Zuverlässigkeit um 2-3 % zur Folge hat. Bei lüfterlosen PC-Systemen können sich während des Betriebs im Innern lokale Wärmenester bilden, da dort eine Luftzirkulation meistens fehlt. Dies kann zu hohen Betriebstemperaturen an Komponenten im Gerät führen, was ebenfalls zu einer massiven Absenkung von deren Lebensdauer führen kann. Ist ein System mit Erweiterungssteckplätzen ausgestattet, können durch die Integration von Erweiterungskarten weitere Wärmequellen „eingebaut“ werden, welche die ganze thermodynamische Konzeption eines Systems ohne Lüfter ad absurdum führen können. Weitere Probleme bezüglich der Temperatur im Innern können sich durch die Einbausituation des Geräts ergeben. Lüfterlose Systeme werden in der Regel gekühlt, indem Wärme aus dem Inneren durch Strahlung und Konvektion an die Umgebung abgegeben wird. Dies erfordert eine Einbaussituation, die es ermöglicht, dass eine ungestörte Luftzirkulation an denjenigen Oberflächen des Geräts stattfinden kann, die für die Kühlung des Gesamtsystems wichtig sind. Oft gestattet die Anwendung dies jedoch nicht. Es ist sehr wohl möglich, ein lüfterloses PC-System mit hoher Betriebssicherheit für einen ganz bestimmten Einsatzfall zu entwickeln, soll das System allerdings skalierbar, erweiterbar, unter wechselnden Umgebungs- und Einbaubedingungen verwendbar sein, ist dies eher ein schwieriges oder extrem teures Unterfangen.
Hybridkühlung schafft Sicherheit
Die industriellen Mini-PCs der Spectra PowerBox-Serie wurden primär mit dem Ziel entwickelt, hohe Langlebigkeit und Betriebssicherheit auch bei 24-h-Dauerbetrieb und hoher Systembelastung zu garantieren. Das bedeutet, im Innern der Geräte muss es kühl bleiben. Sie sollten skalierbar, durch PCI-Karten erweiterbar sein und unter den unterschiedlichsten Einbausituationen sicher betrieben werden können. Ein weiteres Ziel bei der Entwicklung war ein geräuscharmer Betrieb, mit einem derart niedrigen Geräuschniveau, dass Multimedia-Applikationen nicht durch Eigengeräusche des Geräts gestört werden. Grundsätzlich wird eine PowerBox lüfterlos betrieben. Die Kühlung wird in diesem Fall durch eine großzügig ausgelegte Heatpipe mit außenliegendem Kühler durch Konvektion sichergestellt.
Überschreitet die Temperatur im Inneren ein gewisses Niveau, schaltet sich der Lüfter zu. Damit das System dann trotzdem geräuscharm betrieben werden kann, wird ein langsamlaufender, temperaturgesteuerter Lüfter mit großem Querschnitt eingesetzt. Der PC ist sozusagen mit einer Hybridkühlung, d.h. einer Kühlungseinrichtung die mit und ohne Lüfter betrieben werden kann, ausgestattet. Erlaubt die Anwendung eine optimale Einbaulage mit guter Konvektionsströmung, kann er gänzlich ohne Lüfter betrieben werden. Damit wurde ein kompakter Box-PC entwickelt, der in einem weiten Anwendungsfeld eingesetzt werden kann.
Box-PCs – alles Wichtige on Bord
Die Spectra PowerBox-Serie besteht aus mehreren Grundmodellen, die sich durch die angebotenen Optionen an die jeweiligen Anforderungen anpassen lassen. Die Box-PCs sind mit Mini-ITX-Boards ausgestattet und können modellabhängig eine CPU von Pentium M, über Celeron M bis Core 2 Duo besitzen. Die 12xx-Serie verfügt über zwei freie PCI-Steckplätze, die 11xx-Serie bietet einen PCI-Steckplatz. Alle Geräte verfügen über ein robustes Aluminiumgehäuse und sind wie folgt ausgestattet:
40 GB Festplatte, analog VGA-Grafik, DVI-Grafik modellabhängig als Standard oder Option, sechs USB-Schnittstellen, zwei RS-232, Gigabit-LAN, Audio inkl. SPDIF-coax und SPDIF-optisch. Detailierte Angaben oder Datenblatt unter www.spectra.ch .