Mi az, hogy robosztus? – A robosztusság alapvető vizsgálatának leírása A kézi számítógépek irodán kívüli használata egyre népszerűbb. A sokoldalúságuk teszi őket hasznos eszközzé a közbiztonság, a rendészet, a terepi alkalmazások és építkezések, csakúgy, mint a közművekkel, az erdészettel és hadsereggel kapcsolatos alkalmazások számára. Azonban a Hewlett Packard iPAQ-hoz és Palm Pilothoz hasonló fogyasztói szintű vezérlőket nem a mindennapos kültéri használata találták ki. Ezeket nem olyan alkalmazások számára tervezték és építették, amelyek során a felhasználók esőben, szélsőségesen hidegben vagy melegben, vagy poros, nedves és saras építkezéseken használják. Ezek a gépek nem bírják az ismétlődő eséseket és rezgéseket sem. Ezekre a kemény körülményekre és a mindennapos használatra sokkal jobb választás a teljesen robosztus vagy a fél-robosztus vezérlők. Ez a dokumentum definiálja a fél-robosztus és robosztus vezérlők közti különbséget, leírja az IP és MIL-STD tartóssági szabványokat és a vizsgálatok előírásait. Ez után egy részletesebb leírás következik arról, hogy a Trimble miként teszteli a robosztus vezérlőit ezen előírások alapján. Az IP és a MIL-STD szabványok objektív információt nyújtanak ahhoz, hogy segítsenek kiválasztani azt a kézi számítógépet, ami elviseli az ön felhasználói munkakörülményeit.
IP besorolás és MIL-STD-810F Két alapvető szabványt – a Bemeneti Védelem (Ingress Protection – IP) és a MILSTD-810F – használnak a kézi számítógépek robosztusságának meghatározására. Az IP szabvány számokat használ annak a leírására, hogy az eszköz mennyire védett a porral és vízzel szemben. Az első számjegy (1-től 6-ig) a porállóságot méri, a második számjegy (1-tól 8-ig) pedig a vízállóság leírására szolgál.
Fél-robosztus vezérlők A fél-robosztus vezérlők a fogyasztói szintű vezérlőknél durvább bánásmódot is elviselik, de nem teljesen víz- és porállóak. A legtöbb fél-robosztus vezérlő IP besorolása az IP54. Ez azt jelenti, hogy az eszköz védett, noha nem szigetelt a porral szemben. Csak a kisebb fröccsenésekkel szemben ellenálló, a vízsugarat vagy a vízbe merülést nem bírja ki. Nem mindegyik, de néhány fél-robosztus vezérlő is teljesíti egyes MIL-STD-810F szabványok követelményeit, noha nem felelnek meg merülés- és porállóság szempontjából.
Teljesen robosztus vezérlők A teljesen robosztus vezérlők IP67 besorolással rendelkeznek, ami azt jelenti, hogy teljesen szigetelt a porral szemben és kibírják az átmeneti vízbe merülést is. Ezek szintén átmentek a MIL-STD-810F tesztek sorozatán, amikbe beletartoznak az ejtések, vibrációk, vízbe merítés és az extrém hőmérsékletek is.
IP kódok
A Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC) által kifejlesztett IP kód az elektronikus berendezések védettségi fokának osztályozására szolgáló rendszer. A rendszert arra szánták, hogy egységes módszert állítson fel az eszközök háza által nyújtott védelem leírására. Az IP kódban található számok a védettség különböző szintjeit jelölik, ahogy azt az alábbiak szemléltetik: IP
#
#
Bementi Védelem Védelem mértéke szemcsék ellen 0 – nem védett 1 – 50 mm átmérőig 2 – 12.5 mm átmérőig 3 – 2.5 mm átmérőig 4 – 1.0 mm átmérőig 5 – por ellen védett 6 – porálló
Védelem mértéke vízzel szemben 0 – nem védett 1 – függőleges csepegés 2 – csepegés (15°) 3 – permetezés, szitálás 4 – fröccsenés 5 – vízsugár 6 – erős vízsugár 7 – átmeneti merülés 8 – folyamatos merülés
Ahogy korábban említettük, a legtöbb fél-robosztus vezérlő IP54 besorolással rendelkezik. Ez azt jelenti, hogy az egység védett, de nem szigetelt por és fröccsenés ellen. Az M3 besorolása IP64. Ez azt jelenti, hogy a műszerbe nem tud bejutni a por és túléli a vízzel való permetezést is.
MIL-STD A MIL-STD vizsgálati procedúrája az eszközt érő természetes és mesterséges hatások következményeit határozza meg. 1961-ben készítették el, a MIL-STD-810 szabványt az elmúlt 45 évben hatszor dolgozták át. A termékek adatlapjain gyakran szerepel az állítás, hogy „a MIL-STD-810 vizsgálati eljárásait felhasználva készült”. Mióta a MIL-STD-810 több száz tesztfolyamatot foglal magában, amelyek mindegyike különböző védettségi típusokat vizsgál, nem elegendő az egyszerű hivatkozás a MIL-STD-810-re. Fontos tudni, hogy melyik MIL-STD-810 vizsgálatot végezték el az eszközön, hogy meghatározzuk mennyire robosztus valójában. A következőkben a fontosabb MIL-STD-810 vizsgálatokat írjuk le.
MIL-STD-810F 500.4 módszer – Alacsony nyomás
Az alacsony nyomású kamra vizsgálatok azt határozzák meg, hogy az eszköz kibírjae az alacsony nyomású környezetet és képes-e ott működni. A vizsgálat azt is megmutatja, hogy az eszköz kibírja-e a gyors nyomásváltozásokat. Néhány probléma, ami jelentkezhet a nyomáscsökkenés után: 1. A szigetelt burkok megrepednek vagy fölrobbannak. 2. Az kis sűrűségű anyagok fizikai és kémiai tulajdonságai megváltoznak. 3. Az ívesedés vagy gerincesedés eredményeképpen akadozva vagy hibásan működik az eszköz. 4. A csökkenő hőmérséklet-átvitel miatt túlmelegszik a készülék. 5. A légmentes szigetelések meghibásodnak.
MIL-STD-810F 501.4 módszer – Magas hőmérséklet A magas hőmérséklet megváltoztatja az eszköz fizikai tulajdonságait, a borítás és a belső alkatrészek méretét, ezzel átmenetileg vagy folyamatosan gyengíti a kézi számítógép teljesítményét. Néhány probléma, amit a magas hőmérséklet okoz: Az anyagok különböző hőtágulása miatt az egyes részek összeszorulnak. Az anyagok méretei teljesen vagy részben megváltoznak. A tömítések maradandó deformációt szenvednek. Megrongálódnak a kapcsolók és a tömítések. A fix ellenállások értéke megváltozik. Az anyagok különböző hőtágulása következtében változik az áramkör stabilitása. 7. Az áramátalakítók és az elektromechanikai alkatrészek túlmelegednek. 8. Lerövidül a működési élettartam. 9. A szigetelt tartókban magas nyomás alakul ki. 10. A szerves anyagok elszíntelenednek, eltörnek vagy apró repedések jelennek meg rajtuk. 1. 2. 3. 4. 5. 6.
MIL-STD-810F 502.4 módszer – Alacsony hőmérséklet A különösen alacsony hőmérséklet majdnem minden alapvető anyagra kedvezőtlen hatással van. Ennek következtében az alacsony hőmérsékletű vizsgálat után a tesztelt eszközök borításának és alkatrészeinek megváltoztak a fizikai tulajdonságai, ami miatt átmenetileg vagy folyamatosan gyengült a teljesítményük. Ezért az alacsony hőmérsékletű tesztet figyelembe kell venni valahányszor az eszközt a mértékadó környezeti hőmérsékletnél alacsonyabb hőmérsékletnek tesszük ki. Néhány probléma, ami a különösen nagy hideg miatt felmerülhet: 1. Az anyagok rideggé és törékennyé válnak. 2. Az egyes részek összeszorulnak, mivel az egyes anyagok a hőmérsékletváltozás hatására különböző mértékben tágulnak. 3. Az elektronikai alkatrészek, mint például az ellenállások és kondenzátorok módosulnak. 4. Az ütköző alkatrészek megmerevednek. 5. Csökken az anyagok ellenállása a törésekkel és repedésekkel szemben.
6. Az üvegek statikusan elfáradnak. 7. A víz és a nedvesség kondenzálódik és megfagy.
MIL-STD-810F 503.4 módszer – Hőmérsékleti-sokk A hirtelen, extrém mértékű hőmérsékletváltozás átmenetileg vagy folyamatosan befolyásolhatja az eszköz teljesítményét. A hőmérsékleti-sokk teszteket azért végzik, hogy megállapítsák az egység fizikai rongálódás vagy a teljesítmény romlása nélkül kibírja-e a hirtelen hőmérsékletváltozást. Néhány probléma, amiket a hirtelen hőmérsékletváltozás okoz: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Az üvegek összetörnek. A mozgó alkatrészek összeszorulnak vagy meglazulnak. Az egyes alkatrészek elválnak, deformálódnak vagy eltörnek. Az ütköző alkatrészek megmerevednek. Az elektronikai alkatrésze módosulnak. A víz gyors kondenzációja vagy fagyása miatt elektronikai vagy mechanikai hibák lépnek föl. 7. Az anyagok különböző mértékben tágulnak vagy húzódnak össze a hőmérsékletváltozás hatására. 8. A burkolat megreped. 9. A szigetelt rekeszek áteresztenek.
MIL-STD-810F 506.4 módszer – Eső Az esőtesztet azért kell elvégezni, hogy megállapítsuk a védőburok vagy tartó hatásosan óvja-e meg az eszközt az eső beszivárgásától. Az esőteszt azt is meghatározza, hogy az egység kielégíti-e a teljesítményére vonatkozó követelményeket az eső közben és után. Néhány probléma, amit az esőnek való kitettség okoz: 1. 2. 3. 4.
A fizikai ellenállóképesség csökken. A fémek korrodálódnak. A bevonatok elkopnak. Az elektromos alkatrészek hibásan működnek.
MIL-STD-810F 507.4 módszer – Nyirkosság A nedvesség sok fajta fizikai és kémiai meghibásodást okozhat. Ezek közé tartoznak: a felületi hatások, mint a korrózió és az organizmusok fejlődése, mint a rozsda és a penész; a nedvesség beszivárgása, ami megváltoztatja az anyagok tulajdonságait; és a kondenzáció, ami hatással van az elektronikai és a mechanikai teljesítményre. Néhány probléma, amit a meleg, párás környezet okoz: 1. 2. 3. 4. 5.
A nedvességfelszívódás hatására az anyagok megduzzadnak. A fizikai ellenállóképesség csökken. Megváltoznak a mechanikai tulajdonságok. A megsértett anyagok elektromos- és hőtani tulajdonságai romlanak. A kondenzáció rövidzárlatokat okoz.
6. A mozgó alkatrészek a korrózió vagy a kenőanyagok beszennyeződése miatt összeszorulnak. 7. A fémek oxidálódnak és/vagy galvanikus korrózió lép föl. 8. Csökken a képlékenység. 9. Felgyorsulnak a kémiai reakciók.
MIL-STD-810F 510.4 módszer – Homok és por A homok és por teszt két részre van osztva. A kisszemcsés (por és finom homok) eljárást azért végzik, hogy megállapítsák az eszköz mennyire ellenálló azon porszemcsék hatása ellen, amik behatolhatnak a repedéseken, réseken és hézagokon keresztül. A szálló homok vizsgálatot azért végzik, hogy megállapítsák az eszközt lehet-e tárolni és használni, amikor a környezetében száll a homok. Ahhoz, hogy a szálló homok teszten megfeleljen egy eszköz nem szabad, hogy csökkenjen a teljesítménye, a hatékonysága, a megbízhatósága és a tartóssága a nagy és éles szélű porszemcsék által okozott kopás (erózió) vagy eltömődés miatt. Néhány példa azokra a problémákra, amik annak az eredményei, hogy az eszközt homok és por hatásának tettük ki: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Kopnak a felületek. A szigetelések átjárhatóvá válnak. Felületi erózió hatása érvényesül. Az áramkörök meghibásodnak. A nyílások és a szűrők eltömődnek. A párásodó alkatrészeken fizikai interferencia lép fel. A mozgó alkatrészek összeszorulnak vagy meghibásodnak.
MIL-STD-810F 512.4 módszer – Vízbe merülés A merülési tesztet működésen kívül és működés közben is elvégzik azokon az eszközökön, amik átmeneti, vagy hosszabb idejű vízbe merülésnek lehetnek kitéve. Bizonyos esetekben az esőteszt (506.4 módszer) helyett végzik, hogy megerősítsék, az egység vízálló. Ez elfogadható, feltéve hogy az eszközök összeállítása azonos mindkét esetben és a víz behatolásának módja jól megfigyelhető. Azonban vannak olyan dokumentált esetek is, amikor az esőteszt során a vízsugár hatására a szigeteléseken átnyomódik a víz. Ez nem jelentkezik a merülési teszt során, amikor a tömítéseket a statikus nyomás szorosan a hátlemezhez szorítja. Ez az oka annak, hogy mind az eső, mind a merülési tesztet el kell végezni. A víz behatolása az eszközbe vagy a zárt csomagolásba számos problémát okozhat. Az alábbi tipikus problémákat kell figyelembe venni, amik segítenek megállapítani, hogy ez a módszer megfelelő-e az eszköz vizsgálatához. A lista nem tekinthető teljesnek. 1. A mozgó részek közti tömítőanyagok elkoszolódnak. 2. Elektromosan vezetőképes útvonalak alakulnak ki, ami az elektronika vagy az elektromos alkatrészek hibás működéséhez vezethetnek, vagy veszélyessé válhat az eszköz használata. 3. Korrózió lép fel a víznek való direkt kitettség vagy a viszonylag magas páratartalom miatt.
MIL-STD-810F 514.5 módszer – Rezgések A rezgéstesztet azért végzik, hogy megállapítsák a szállítás és a tipikus használat közbeni rezgések által okozott igénybevétellel szemben mennyire ellenálló az eszköz. A rezgések okozta hibák: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Kopnak a vezetékek. A csatlakozók meglazulnak. Az elektromos csatlakozások megszakadnak. Az elektromos alkatrészek összeérnek és rövidzárlatot okoznak. A tömítések eldeformálódnak. Az alkatrészek elfáradnak. A kijelző/érintőképernyő csatlakozása meghibásodik. Repedések, szakadások jelennek meg. Túlzott elektromos zaj keletkezik.
MIL-STD-810F 516.5 módszer – Ütődések Az ütődéses tesztet azért végzik, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy az eszköz elviseli a viszonylag ritka, nem ismétlődő ütéseket vagy az ideiglenes vibrációt, amit a normális használat és szállítás okoz. Az ütődéses teszteket arra is használják, hogy megállapítsák az egyes részek törékenységét, mivel a csomagolást arra is tervezhették, hogy szükség esetén megvédje az eszközt. A mechanikai ütődések arra késztetik az eszközt, hogy kényszerített és természetes rezgésekkel válaszoljon. Ez a reakció – egyebek mellett – a következőket okozhatja: 1. Hibák jelentkeznek a megnövekedett vagy lecsökkent súrlódás, vagy az alkatrészek közti interferencia miatt. 2. A dielektromos ellenállás megváltozik, a szigetelések gyengülnek és változik a mágneses és az elektrosztatikus tér erőssége. 3. Maradandó deformációk keletkeznek a túl nagy igénybevétel következtében. 4. Az anyagok gyorsabban elfáradnak.
Megalapozott döntés Napjaink kézi számítógépeinek sokoldalúsága teszi őket egyre hasznosabbá. A rendes körülmények között törékeny számítógép alkatrészekbe robosztusságot építve ki lehet terjeszteni az elérhetőségüket és növelni lehet a hasznosságukat azokon az alkalmazási területeken ahol a felhasználó és az eszköz kültéri körülményekkel szembesül. Az IP és a MIL-STD szabványok objektív információt nyújtanak ahhoz, hogy segítsenek kiválasztani azt a kézi számítógépet, ami elviseli az ön felhasználói munkakörülményeit.
