Hoe stop je de 5 grootste bedreigingen voor computerhardware?

Industriële en embedded computers hebben tegenwoordig heel wat te verduren. We zetten ze neer in omgevingen waar ze worden blootgesteld aan constante elektronische ruis, straling en stroomfluctuaties. Maar hoeveel aandacht besteden we eigenlijk aan de mate waarin deze omgevingsfactoren onze computerhardware bedreigen?

De kwestie wordt nog verergerd door de immuniteits- en emissieklassen die niet altijd zijn wat ze lijken. Het kan frustrerend en kostbaar zijn om aan te nemen dat je bent gedekt door een FCC- of CE-markering, om er na een grote stroomstoring achter te komen dat je systeem niet is beschermd. Hoe had je dat kunnen weten?

We willen de verwarring wegnemen en toekomstige rampen helpen voorkomen met een overzicht van de vijf grootste bedreigingen voor computerhardware. Dit is met name belangrijk voor toepassingen waarbij immuniteit van essentieel belang is, zoals voor fabrieksbesturingssystemen, medische apparaten en nood communicatieapparatuur.

Wat zijn immuniteitstests?

Dankzij immuniteitstests kunnen fabrikanten toleranties testen voor realistische situaties. Statische ontladingen, magnetische velden, stroomdips en -fluctuaties, snelle stroompieken, stroomstoten en breedbandruis zijn allemaal vormen van interferentie waarmee een systeem dagelijks wordt geconfronteerd. Hoe zit het precies?

Magnetische interferentie

Dit wordt veroorzaakt door veranderingen in polarisatie vanuit nabijgelegen bronnen. Magnetische interferentie kan worden veroorzaakt door zaken als inductieve smelters of ovens, grote motoren of MRI-machines. Het manifesteert zich meestal in de vorm van gewiste opslagapparaten en inductorschade aan voedingen of andere componenten.

RF-interferentie

Radiofrequenties kunnen embedded systemen verstoren door de eigen werkfrequenties te verstoren. Veel voorkomende boosdoeners zijn VHF-radio’s of -zendontvangers, zoals die vaak worden aangetroffen in bussen, politieauto’s of handzenders. Als je last hebt van golfpatronen die over het beeldscherm rollen, piepende geluiden, bromtonen of of plotselinge geluiden via line-outverbindingen, videosynchronisatie die verloren gaat of computers die vastlopen, moet je misschien eens onderzoek doen naar RF-interferentie.

Spanningsonderbrekingen

Spanningsveranderingen komen vaker voor dan je denkt. Een HVAC-eenheid die wordt ingeschakeld, een energieverslindend gereedschap, zware machines of stroom die wordt geleverd door een generator kan de hoeveelheid stroom veranderen die aan jouw systeem wordt geleverd. Als je technologie niet wordt beschermd door de juiste filters, kan dit leiden tot uitval van het systeem of permanente schade.

Snelle elektrische stroomstoten

Lange communicatielijnen, zoals LAN-kabels, kunnen stroompieken van andere apparaten of slechte weersomstandigheden waarnemen. De stroomstoten kunnen de kabel binnenkomen en via de communicatiepoorten rechtstreeks in een systeem worden opgenomen, waardoor het systeem wordt getroffen.

Elektrostatische ontlading

Statische elektriciteit veroorzaakt schade aan onbeschermde systemen door gevoelige halfgeleiders te vernietigen. Installaties met een lage relatieve vochtigheid, met name in de wintermaanden of in de woestijn, bieden ideale omstandigheden voor meer dan normale statische ontladingen. Transportbanden, transportband-aangedreven apparatuur of andere apparaten die snelle of cirkelvormige wrijving veroorzaken, zijn de voornaamste boosdoeners als het gaat om het ongewenst aan-/uitschakelen, vastlopen of opnieuw opstarten van systemen.

Wanneer moet je immuniteitstests overwegen

Als je niet weet of je systeem is beveiligd en hoe, kijk dan eerst naar certificeringen. Kijk daarbij wel naar de juiste dingen. Een veelvoorkomend misverstand is dat de FCC-markering van toepassing is op immuniteit, maar deze geldt alleen voor apparaatemissies.

Zoek in plaats daarvan naar de CE-markering, die zowel emissie als immuniteit dekt. Maar hier zit een addertje onder het gras. Als een apparaat een CE-markering heeft, betekent dit niet per se dat deze goed is getest op immuniteit. Fabrikanten kunnen, zonder hun apparaten te testen, zelf verklaren dat hun apparaten aan de CE-normen voldoen. Het is pas bij een audit dat ze bewijs van naleving moeten kunnen overhandigen.

Hoe kun je er nou echt zeker van zijn dat de systemen die je koopt, beschermd zijn? Het gaat erom dat je de fabrikant expliciet moet vragen naar diens conformiteitsverklaring voor EN 55024 als ze een CE-markering hebben. EN 55024 is de norm voor de immuniteit van IT-apparatuur en is een veilige keuze voor de meeste computertoepassingen. De verklaring kan zijn gebaseerd op een technisch dossier of laboratoriumverificatie. Het geeft je inzicht in de manier waarop het apparaat is getest, de mate van immuniteit en of het voldoet aan andere normen.

Als de fabrikant geen bewijs heeft van naleving, zou je ook je eigen tests kunnen uitvoeren of een oplossing kunnen zoeken die aan jouw immuniteitsbehoeften voldoet. Het is niet verstandig om er simpelweg op te hopen dat het systeem niet kwetsbaar is.

Nu we meer inzicht hebben in de soorten interferentie die een bedreiging vormen voor computerhardware, gaan we kijken naar de manieren waarop we deze kunnen testen en beschermen.

Hoe we systemen testen op immuniteit

Immuniteit is een belangrijk punt van zorg voor onze klanten, dus ontwerpen we onze systemen conform EN 55024 en voeren we uitgebreide tests uit om deze normen te overtreffen. Om een scenario met zoveel mogelijk ruis te simuleren, testen we het hele apparaat in de meest ingewikkelde configuratie, inclusief de voeding en alle connectoren die zijn aangesloten op externe apparaten.

Het testen begint met een gezonde stroomstoot van 8.000 volt met een taser (ook een geweldige manier om stoom af te blazen op maandag). Daarna dompelen we het systeem onder in een magnetisch veld, tarten het met vreselijke stroomomstandigheden en blazen het op met enorme hoeveelheden geconcentreerde breedspectrum radiogolven met als doel te proberen problemen, stroomstoringen of een niet-herstelbare toestand te veroorzaken. Het lijkt misschien wat overdreven, maar deze tests overtreffen de echte gebeurtenissen waarmee onze systemen elke dag worden geconfronteerd.

Dit soort tests zijn de meest effectieve manier om te controleren of een systeem veel voorkomende afwijkende omstandigheden aankan. Vooral als je weet dat de apparatuur in de buurt van magnetische velden, vonken of inconsistente stroom terechtkomt, is het belangrijk om te controleren of de mate van immuniteit het apparaat daadwerkelijk beschermt.

Gelukkig kan er ook met engineering design al heel veel worden gedaan om computersystemen te beschermen tegen schade.

Ons ML400-systeem wordt getest op RF-interferentie. Alle systemen gaan!

Technische immuniteit

De systemen die we bouwen, worden in een breed scala aan toepassingen geïmplementeerd. Daarom moeten we ervoor zorgen dat ze alles wat ze voorgeschoteld krijgen, aankunnen. We gebruiken hiervoor elektronica die speciaal voor deze taak is ontworpen. We beginnen met het isoleren van de I/O-ingangssignalen. We scheiden het chassis en de digitale aarding, gebruiken een breed ingangsvermogen met de juiste filtering, installeren piekspanningsonderdrukkers die grillige ingangen ‘opeten’, en maken gebruik van aardingsschema’s die het circuit en de behuizing versterken om het hart en de hersenen van het systeem te beschermen.

De volgende fase van de verdediging komt van het chassis zelf. We maken gebruik van onze toonaangevende Hardshell™ Technology om een beschermend krachtveld rond het systeem te vormen en gebruiken sterk geleidend vernikkeld staal om ontladingen snel naar de grond te leiden. Dubbele haakse interfaces op de carrosseriepanelen zorgen ervoor dat radiofrequenties niet naar binnen of naar buiten kunnen ontsnappen. We gebruiken ook laserablatie op contactvlakken om de integriteit van het aardingsschema te behouden.

We voegen nog een extra beschermlaag toe met afschermende EMI-pakkingen, die deze beschermt tegen emissies en straling en tegelijkertijd een extra beschermingslaag tegen stof en vuil biedt. Ten slotte gebruiken we alleen hoogwaardige voedingen met internationale certificeringen en wereldwijde voedingsingangen om te zorgen voor een goede veiligheids- en voedingsfilterbescherming.

Hoewel je over veel zaken moet nadenken als het gaat om immuniteit, hopen we dat deze blog iets van de verwarring over bedreigingen voor je computerhardware opheft. We zijn er trots op dat we onze systemen ontwerpen voor gebruik in dit soort omgevingen en gebruiken onze praktijkervaring om systeemstoringen als gevolg van ongunstige omgevingsfactoren te voorkomen.

Als je meer wilt weten over de systemen die OnLogic aanbiedt voor jouw specifieke toepassing, klik dan hier om contact op te nemen met een van onze experts.