Kompakter Rugged-Computer: Karbon 300 – kundenorientiertes Design

Ein kompakter Rugged-Computer: Was steckt hinter seiner Entwicklung? Wir haben einige Schlüsselmitglieder des OnLogic-Teams um ihre Sichtweise auf die Entwicklung des neuen Karbon 300 Rugged-Computers gebeten. Der Karbon 300 vereint das Neueste in der Vision-Verarbeitung, der drahtlosen Kommunikation, der Sicherheit und der Cloud-Fähigkeiten in einem kompakten Formfaktor. Damit ist er ein kompakter Rugged-Computer der Wahl für Konstrukteur:innen auf der ganzen Welt, die eine Lösung für die widrigsten Umgebungen benötigen. Im Folgenden lesen Sie über einige der unglaublichen Dinge, die Innovatoren mit dem Karbon 300 bauen. Dabei entdecken Sie, was uns dazu bewogen hat, die Funktionen und Fähigkeiten des Karbon 300 in dieser Weise zu kombinieren.

Lernen Sie einige aus dem Team kennen!

Jim Watson ist Anwendungsingenieur hier bei OnLogic. Eine seiner Hauptaufgaben besteht darin, mit unseren Kund:innen zusammenzuarbeiten. Dabei hilft er ihnen, ein System zu finden, das etwas leistet, was ein herkömmlicher Computer nicht kann. Seine Aufgabe ist es, sicherzustellen, dass die von uns vorgeschlagene Hardware genau wie geplant funktioniert, wenn sie ausgepackt wird. Er führt auch viele Tests neuer Produkte durch. Dazu gehören insbesondere thermische und Funktionstests an der gesamten neuen Hardware. (Mit Jim auf LinkedIn verbinden)

Maxx Garrison ist einer der Produktmanager bei OnLogic. Er arbeitet unternehmensweit an der Entwicklung der bestmöglichen Produkte für unsere Kund:innen. Produktmanager sind die Verbindung zwischen Kund:innen und dem Entwicklungsteam. Sie arbeiten eng mit den Kund:innen zusammen, um deren Anwendungsanforderungen jetzt und in der Zukunft zu verstehen. Dann arbeiten sie mit der Entwicklung daran, diese Anforderungen zu erfüllen. (Mit Maxx auf LinkedIn verbinden)

Was waren bestimmte Kundenbedürfnisse, die ein kompakter Rugged-Computer wie der Karbon 300 erfüllt?

Jim: Um den besten kompakten Rugged-Computer zu entwickeln, wollten wir die volle Kontrolle über Design, Konstruktion und Tests haben. Deshalb wurde der Karbon 300 bei OnLogic von Grund auf entwickelt. Dabei haben wir sichergestellt, dass dieses System unter allen Bedingungen die volle Leistung bietet. So kann dieser Rugged-Computer in ein Gehäuse eingesetzt werden, das in der Wüste von der Sonne aufgeheizt wird. Gleichzeitig überwacht er eine Ölquelle. Daneben kann er auch in einem Gefrierschrank in einer Fleischverpackungsanlage montiert werden. Dort fndet man Temperaturen unter dem Gefrierpunkt. Darüber hinaus haben wir uns vorgenommen, ein System zu schaffen, das nicht nur in diesen Umgebungen überlebt, sondern auch auf einem hohen Niveau funktioniert.

Maxx: Wir haben den Karbon 300 gebaut, um anwendungsspezifische Funktionen zu kombinieren, die unsere Kund:innen benötigen. Beispielsweise sind das Schnittstellen im Fahrzeug wie Zündungssteuerung oder CAN-Bus und industrielle Funktionen wie DIO und eine breite Leistungsaufnahme. Indem wir diese Funktionspalette in einem kompakten, robusten System kombiniert haben, bieten wir ein differenziertes Angebot. Dennoch weist es einen Kostenrahmen auf, der in das Projektbudget unserer Kund:innen passt.

Welche Anwendungen in der Praxis gibt es für den Karbon 300?

JW: Interessanterweise finden wir oft Lösungen, die für eine Anwendungsart konzipiert wurden, tatsächlich aber Herausforderungen in einem anderen Fall lösen.

Ein solches Beispiel ist eine Fertigungsanwendung in Deutschland. Dort wird der Karbon 300 in ein bestehendes Wagensystem eingebaut, um die Stabilität von Metallkomponenten nach dem Schweißen zu prüfen. Obwohl diese Anwendung von industrieller Natur ist, wird sie eine Reihe von Automobilfunktionen nutzen. Dazu gehört beispielsweise der CAN-Bus. Er ist erforderlich, um mit anderen Geräten auf dem Wagen zu kommunizieren. Der für Automobilanwendungen nötige breite Spannungseingang ist in Umgebungen nützlich, in denen das System an eine unregulierte Stromzufuhr wie etwa eine Batterie angeschlossen werden kann. Zusätzlich wird der Fahrzeugzündungssensor als Möglichkeit zum sicheren Ein- und Ausschalten des Systems über eine SPS verwendet.

Das ist nur ein erster Anwendungsfall für den Karbon 300. Jedoch hören wir bereits von einer Reihe interessanter Anwendungen, die in Arbeit sind. Ich freue mich, darin einzutauchen, während sie sich entwickeln.

MG: Einen weiteren interessanten Anwendungsfall für den Karbon 300 hat ein Kunde von uns, der das CBRS-Funkband für die drahtlose Kommunikation der nächsten Generation nutzt. Diese Technologie war bisher nur für die militärische Nutzung verfügbar. Jedoch wurde sie nun auch für die zivile Nutzung zugänglich. Ein kompakter Rugged-Computer wie der Karbon 300 kann in wetterfesten Containern auf Mobilfunkmasten rund um die Küste eingesetzt werden. So kann er die Priorisierung des Funkbandes aktiv verwalten. Dabei erkennt das IoT-Gateway, ob ein Marineschiff das Band für Radarzwecke nutzt. Somit werden die genutzten Kommunikationsbänder automatisch priorisiert. Dadurch ist eine dynamische Verwaltung sowohl des militärischen als auch des zivilen Zugangs möglich. Ein robustes System ist für einen Embedded-Anwendungsfall wie diesen erforderlich, da große Temperaturschwankungen üblich sind und Verlässlichkeit essentiell ist.

Können Sie einige Beispiele dafür nennen, wie der Karbon 300 die Datenverarbeitung im Edge antreibt?

JW: Es ist üblich geworden, dass alle Daten in die Cloud gesendet werden. Allerdings wird dies in vielen Fällen, insbesondere bei Bildverarbeitungsanwendungen, schnell unglaublich teuer. Das liegt daran, dass Sie eine Flotte von Servern in der Cloud benötigen würden, um die Daten zu verarbeiten. Außerdem müssten Sie auch eine Menge drahtloser Datenübertragung durchführen, was teuer ist.

Wir arbeiten mit Kunden, die Fahrzeugflotten haben, deren Datenerfassung und Edge-Verarbeitung ein Maß an Rechenleistung direkt im Fahrzeug erfordert. Autonome Fahrzeuge müssen zum Beispiel Daten von Kameras und anderen Sensoren in Echtzeit verarbeiten. Wenn eine Ampel von Grün auf Gelb umschaltet, ist die Zeit, die benötigt wird, um diese Daten zu sammeln, sie zur Verarbeitung an die Cloud zu übermitteln und dann die Anweisungen zu empfangen, viel zu lang zur Vermeidung eines Unfalls. Deshalb ist eine lokalisierte Rechenleistung erforderlich. Ein kompakter Rugged-Computer wie der Karbon 300 ist für deren Verwaltung ausgerüstet.

Diese Edge-Compute-Verarbeitung sorgt für eine wesentlich schnellere Reaktionszeit. Wir haben gesehen, wie andere Kunden diese Optionen nutzen, um die Effizienz zu maximieren. Zum Beispiel haben wir Interesse von Städten festgestellt. Da dank der Verarbeitung im Edge-Bereich kein großes Rechenzentrum mehr erforderlich sein wird, streben sie bei der Erstellung neuer Infrastruktur Einsparungen bei der Gemeinkostenentwicklung an.

Der Karbon 300 wurde als kompakter Rugged-Computer konstruiert, inwiefern ist dies von Vorteil?

JW: Der kompakte Formfaktor unterstützt viele Kunden, die auf der Suche nach einer robusten Lösung für große Temperaturbereiche sind. Gleichzeitig soll sie an einem Ort mit begrenztem Platzangebot installiert werden, wie in einem versiegelten und wasserdichten Gehäuse mit anderer Elektronik. Daher kann das sehr heiß werden. Ein Computer, der auf einer DIN-Schiene in einem kleinen Formfaktor montiert werden kann, ist wirklich äußerst vorteilhaft. Schließlich verfügen die Kund:innen häufig nur über einen sehr beschränkten Platz, um den Computer tatsächlich selbst zu installieren.

Es gibt typischerweise eine Reihe anderer Komponenten, die ebenfalls eingebaut werden müssen. Daher kann es eine Herausforderung sein, alle benötigten Komponenten auf engem Raum, wie etwa in einem Fahrzeug, unterzubringen. Ein kompakter Rugged-Computer bietet die Möglichkeit, einen hochleistungsfähigen, Rugged-Computer diskret zu installieren. Dennoch bleibt Platz für die anderen Sensoren und Kameras, die ebenfalls im Fahrzeug untergebracht werden müssen. Er bietet auch Erweiterungsoptionen. Dadurch haben Techniker:innen die Option, durch die Zusammenführung und Integration zahlreicher externer Geräte, wie 4G-Gateways, GPS und Movidius, in den Computer, noch weiteren Platz zu sparen.

Wie hilft die Kombination der Intel® Apollo Lake-Plattform in einem robusten System den Kunden, ihre Ziele zu erreichen?

MG: Mit der Apollo Lake-Plattform sind wir in der Lage, drei unabhängige Digital-Signage-Bildschirme zu betreiben. Zudem ist der frische Lebenszyklus ein großer Vorteil für viele unserer Kund:innen, die diese Geräte an Orten einbauen, an denen Wartung und Austausch von Ausrüstung schwierig sind. Kombinieren Sie das mit einem robusten Wide-Temp-Design und Sie eröffnen sich wirklich eine Vielzahl von Möglichkeiten. Beispielsweise brauchen Sie dies in einer Digital-Signage-Umgebung im Freien wirklich. Schließlich wird dort Ihre gesamte Elektronik hinter dem Bildschirm untergebracht. Außerdem kennenSie die großen Temperaturschwankungen im Winter oder Sommer. Also soll Ihre Lösung das ganze Jahr über verlässlich sein.

JW: Genau, denken Sie an Kund:innen, die möglicherweise Kioske an Orten wie Texas oder Florida installieren oder an Kund:innen, die ein Video-Display in Zapfsäulen im Norden Kanadas installieren möchten. Wenn das Umsatzmodell zum Beispiel das Abspielen von Anzeigen beinhaltet, dann ist es entscheidend, ob das System in der Lage ist, jene Anforderungen zu erfüllen. Außerdem muss es immer betriebsbereit sein, um diesen Umsatz zu sichern.

Wie passt ein kompakter Rugged-Computer wie der Karbon 300 in das bestehende Rugged-Portfolio von OnLogic?

MG: Ich denke, er ist eine hervorragende Ergänzung unseres Portfolios, weil er umfangreiche integrierte Funktionen mit einem Einstiegspreis für ein robustes System vereint. Der integrierte CAN-Bus ist eigentlich eine relativ neue Funktion. Somit sind nur sehr wenige Systeme erhältlich, die ihn auf dem Motherboard integriert haben. Es ist eine sehr interessante Funktion für Kunden aus der Automobilbranche und sogar für einige Kunden aus der Industrieautomatisierung. Darüber hinaus ist der integrierte DIO in der Regel nicht an robusten Systemen mit einem Einstiegspreisniveau zu finden, wie es hier der Fall ist.

JW: Das Stichwort ist „integriert“. Jedes System hat eine maximale Anzahl von Erweiterungsmöglichkeiten. Das gilt auf ganzer Linie. Wenn man darüber spricht, fortschrittliche Funktionen in den Computer zu integrieren, wird damit Platz frei für andere Dinge zur Erhöhung der Konnektivität. Darunter sind WLAN, Mobilfunk, LoRa und Bluetooth. Wenn das Board selbst nur eine bestimmte Anzahl von Erweiterungsoptionen akzeptieren kann, schränken Sie Ihre Möglichkeiten ein, offen und flexibel zu sein. Indem diese Funktionen dem Board standardmäßig hinzugefügt werden, sind diese Erweiterungsoptionen immer noch frei. So erhalten Innovatoren auf diesem Gebiet die Möglichkeit, ein robustes System mit Erweiterungsoptionen zu schaffen, die wir bisher noch nicht hatten.

Möchten Sie noch etwas zum Karbon 300 hervorheben?

MG: Ich möchte noch einmal auf die Größe des Systems zurückkommen. Es ist nicht das kleinste verfügbare. Aber da es sich um ein firmeneigenes Motherboard-Design handelt, bietet es weit mehr als ein Board mit Standardformfaktor. Wir haben dieses System so kompakt und leistungsstark wie möglich konstruiert Dennoch bietet es einen wirklich weitreichenden Funktionsumfang, der kaum zu übertreffen ist. Wir haben 3 LAN-, 4 USB-, 8-Bit-DIO-, NVMe- oder SATA-Speicher sowie mPCIe für 4G und M.2 für WiFi in ein so kleines System gepackt. Jede Komponente wurde thermisch optimiert, um einen zuverlässigen Betrieb in einem breiten Betriebstemperaturbereich zu ermöglichen. Dabei befindet sich all das in einem Gehäuse, das thermisch so konzipiert ist, dass es in jeder Situation, in der es sich befindet funktioniert. Das reicht von Wüsten bis zu Gletschern.

JW: Wir waren in der Lage, dieses Gehäuse so zu entwerfen, dass es thermisch alle Erweiterungsmöglichkeiten berücksichtigt, die sich Innovatoren auf diesem Gebiet vorstellen können. Das haben wir während des gesamten Entwicklungsprozesses im Blick behalten.

Sie möchten mehr über den Karbon 300 erfahren? Dann besuchen Sie www.onlogic.de/karbon300/ oder wenden Sie sich an unsere Spezialist:innen.

Hinweis: Dieser Blog wurde ursprünglich am 08.04.2019 veröffentlicht und am 29.07.2020 inhaltlich aktualisiert.