ПРОМЫШЛЕННАЯ ПОРТАТИВНАЯ ПЕРСОНАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА

Промышленная портативная персональная электронная вычислительная машина (ПППЭВМ) относится к области вычислительной техники и предназначена для эксплуатации в экстремальных условиях.
Известна портативная персональная электронная вычислительная машина, содержащая корпус с откидной крышкой, где размещены композиционные элементы: жидкокристаллический дисплей, электронные функциональные блоки, клавиатура, интерфейсные модули, разъемы внешних соединений, аккумуляторная батарея, при этом в ней корпус и крышка выполнены из высокотеплопроводного материала, преимущественно из алюминиевых сплавов, снабжена конвективным теплообменником на наружных поверхностях, образованного: на верхней и нижней поверхностях - выступающими прямоугольными ребрами правильных геометрических форм в виде частей концентричных эквидистантных окружностей, локализованных вокруг четырех углов, и расположенными между ними вертикальными прямоугольными в сечении ребрами, а на боковых поверхностях - выступающими ребрами той же формы в виде полуокружностей и сопряженными с ними параллельными выступами (RU №54224).
Недостатками данной вычислительной машины является ограниченность диапазона применения в неблагоприятных условиях окружающей среды, например в подземных коллекторах, а именно: при слабой освещенности, отсутствии вентиляции, повышенной влажности, воздействии электромагнитных полей и неблагоприятного химического состава атмосферы.
Известна также портативная персональная электронная вычислительная машина, содержащая металлические корпус с откидной крышкой, где размещены композиционные элементы: жидкокристаллический видеомонитор, электронные функциональные системные блоки, разъемы внешних соединений и размещенная в панели управления клавиатура, причем клавиатура выполнена в виде единого литого модуля из силиконовой резины со сплошными перемычками между каждой
кнопкой с уплотнительными выступами и уплотнительного, замкнутого по периферии клавиатуры, прямоугольного пояса, при этом уплотнительные выступы и прямоугольный пояс поджаты к корпусу соответствующими им по форме прилегания элементами прижимной рамки, где уплотнительные выступы и прямоугольный пояс связаны с каждой кнопкой перемычками с возможностью обеспечения ими упругого возврата кнопок, причем каждая кнопка с внутренней (рабочей) стороны выполнена с цилиндрическим контактом, зазор между которым и печатной платой ввода информации соответствует величине упругой деформации перемычек, причем рабочая поверхность контакта выполнена в виде металлических мембран с износостойким золотым покрытием (RU №58747, 2006, прототип).
Недостатками данной вычислительной машины также является ограниченность диапазона применения в неблагоприятных условиях окружающей среды, а именно: при слабой освещенности, отсутствии эффективной вентиляции, повышенной влажности, воздействии электромагнитных полей и неблагоприятного химического состава атмосферы на открытом воздухе и в производственных помещениях.
Технической задачей полезной модели является создание эффективной портативной персональной электронной вычислительной машины и расширение арсенала портативных персональных электронных вычислительных машин.
Технический результат, обеспечивающий решение задачи, состоит в расширении диапазона применения в неблагоприятных условиях окружающей среды, например при слабой освещенности, отсутствии вентиляции, повышенной влажности, воздействии электромагнитных полей и неблагоприятного агрессивного химического состава атмосферы на открытом воздухе и в производственных помещениях, а также в увеличении длительности автономной работы.
Сущность полезной модели состоит в том, что промышленная портативная персональная электронная вычислительная машина содержит корпус и откидную крышку из алюминиевого сплава, размещенные в корпусе композиционные элементы: электронные функциональные системные блоки с процессором, аккумуляторной батареей и жестким или электронным диском, разъемы внешних соединений, радиатор и клавиатуру с клавишами из резины, а в откидной крышке - жидкокристаллический дисплей, причем корпус и крышка выполнены литыми из
алюминий-магниевого сплава, а клавиатура снабжена зелеными светодиодами подсветки, установленными внутри клавиш, при этом процессор установлен на радиатор, имеющий механический и тепловой контакт с корпусом, в котором выполнен универсальный отсек для установки сменных устройств.
Предпочтительно корпус и крышка снабжены резиновыми угловыми амортизаторами, жесткий или электронный диск находится в герметизированном быстросъемном контейнере, над клавиатурой расположены девять индикаторов и кнопка электропитания, а под клавиатурой - сенсорная панель с правой и левой кнопками, дисплей оснащен ударостойким стеклом с антибликовым покрытием, разъемы внешних соединений размещены слева и сзади корпуса, а справа - герметизированный быстросъемный контейнер жесткого диска и универсальный отсек для установки сменных устройств, универсальный отсек выполнен с возможностью установки дисковода или дополнительной аккумуляторной батареи.
На фиг.1 изображен общий вид промышленной портативной персональной электронной вычислительной машины, на фиг.2 - вид снизу фиг.1, на фиг.3 - вид на клавиатуру, на фиг.4 - вид снизу с извлеченными сменными устройствами, на фиг.5 - вид справа на корпус, на фиг.6 - вид сзади на корпус, на фиг.7 - вид слева на корпус.
Промышленная портативная персональная электронная вычислительная машина (ПППЭВМ) содержит литой корпус 1 и литую откидную крышку 2 из алюминий-магниевого сплава, например из сплава АМ208, с ребрами жесткости (не изображены). В корпусе 1 размещены с применением системы амортизации композиционные элементы: электронные функциональные системные блоки с процессором (не обозначен), аккумуляторной батареей в герметизированном быстросъемном контейнере 3 и носителем информации: жестким диском (накопитель) или электронным диском, размещаемыми в быстросъемном герметизированном герметичном контейнере 4. ПППЭВМ имеет разъемы 5, 6 внешних соединений, радиатор 7 и клавиатуру 8 с клавишами 9 из резины. В откидной крышке 1 расположен жидкокристаллический (ЖК) дисплей 10. Клавиатура 8 снабжена зелеными светодиодами (не изображены), установленными внутри клавиш 9 с возможностью подсветки последних. Процессор установлен на радиатор 7, имеющий механический и тепловой контакт с корпусом 1.
Корпус 1 и крышка 2 снабжены резиновыми угловыми амортизаторами 11. Над клавиатурой 8 расположены девять индикаторов 12 и кнопка 13 электропитания, а под клавиатурой 8 - сенсорная панель 14 с ее правой и левой кнопками 15, 16.
Предусмотрены следующие индикаторы 12: индикатор активности PC-карты, индикатор Num Lock, индикатор Caps Lock, индикатор Scroll Lock, индикатор активности жесткого диска, индикатор зарядки первой батареи, индикатор зарядки второй батареи, индикатор электропитания, неиспользуемый (резервный) индикатор.
Дисплей 10 оснащен ударостойким стеклом с антибликовым покрытием (не изображены). Разъемы 5 внешних соединений (в том числе: разъем для подключения модема к телефонной линии, порт IEEE 1394 (I-Link), порт PS/2, порт IEEE 1394 (I-Link), разъем для подключения наушников или колонок, разъем для подключения к локальной сети, линейный вход, порт USB, разъем для подключения внешнего микрофона, порт USB, слоты PC-карт) вместе с платой объединительной также находятся в герметичном отсеке (не изображен) и размещены слева - на левой боковой панели корпуса 1. Разъемы 6 (в том числе: разъем внешнего электропитания, последовательный порт СОМ 1/COM4, порт VGA для подключения внешнего монитора, порт для подключения док-станции, параллельный порт, последовательный порт СОМ2/СОМ3) размещены сзади корпуса 1. С правой стороны (правая боковая панель) корпуса 1 расположены герметизированный быстросъемный контейнер 4 жесткого или электронного диска и универсальный отсек 17 для установки сменных устройств. Универсальный отсек 17 выполнен с возможностью установки дисковода или дополнительной аккумуляторной батареи 18 для увеличения длительности автономной работы ПППЭВМ. Корпус 1 состоит из двух частей 19 и 20, между которыми находится прокладка 21 уплотнительная. Резьбовые крепежные изделия составных частей ПППЭВМ имеют дополнительную фиксацию от самооткручивания (не изображено).
Промышленная портативная персональная электронная вычислительная машина эксплуатируется следующим образом.
Транспортирование ПППЭВМ транспортируется в закрытом состоянии, при этом крышка 2 скреплена с корпусом 1.
На месте эксплуатации крышка 2 откидывается. Нажатием кнопки 13 электропитание подается от стационарной сети, если она подключена, или от аккумуляторной батареи. После исчерпания последней автономное электропитание и работа ПППЭВМ может продолжаться от дополнительной аккумуляторной
батареи, если она установлена. Соответствующий индикатор 12 показывает действующий в настоящее время источник электропитания.
С помощью клавиатуры 8, панели 14, кнопок 15, 16 оператор производит необходимые действия. Клавиатура 8 ПППЭВМ монолитная резиновая высокопрочная (гарантировано 20 млн. нажатий на каждую клавишу), герметичная, с подсветкой. Подсветка клавиш 9 клавиатуры 8 производится зелеными светодиодами изнутри, что позволяет работать с ПППЭВМ при недостаточной освещенности и даже в полной темноте.
ПППЭВМ может использоваться для организации научных, инженерных, экономических расчетов и исследований, организации информационно-поисковых систем, создания базовых средств автоматизации индивидуального труда, для работы в информационных сетях, а также для применения в контрольно-измерительных комплексах различных отраслей промышленности. ПППЭВМ может выполнять вычислительные функции, а также функции ввода-вывода, хранения, отображения и обработки информации.
ПППЭВМ не имеет вентиляторов охлаждения. Процессор установлен на радиатор 7. Радиатор 7 имеет механический и тепловой контакт с корпусом 1 ПППЭВМ. Таким образом, металлический корпус 1, материал которого имеет высокий коэффициент теплопередачи, является эффективным теплоотводом, обеспечивая надежную работу ПППЭВМ при высоких температурах окружающей среды. Вычислительная мощность при этом сравнима с настольными системами, т.к. установлен процессор Intel Pentium M с номинальной частотой 1,6 ГГц. (В ближайшее время планируется переход на процессор Core Duo).
Жесткий или электронный диск находится в быстросъемном контейнере (отсеке) 17. Это позволяет оперативно заменить его, что расширяет возможности в программном обеспечении, повышает ремонтопригодность и защиту информации пользователя. Если вместо жесткого диска в контейнере 4 установить электронный диск, тем самым еще более повысится устойчивость к внешним воздействующим факторам.
Аккумуляторная батарея, устанавливаемая в контейнер 3, является быстросъемной и обеспечивает автономную работу ПППЭВМ в течение от 2 до 2,5 часов. Совместно с дополнительной аккумуляторной батареей 18, которую при необходимости можно установить в универсальный контейнер 17, обеспечивается
автономная работа ПППЭВМ в течение от 4 до 6 часов. Максимальная потребляемая мощность ПППЭВМ - не более 76 Вт при номинальном напряжении 19 В.
Конструкция, компоновка, выбор комплектующих, режимов работы и выполнение корпуса 1 обеспечивают соответствие ПППЭВМ высоким требованиям комплексу стандартов «Совместимость технических средств электромагнитная» (ГОСТ 30429-96, ГОСТ Р 51317.4.2-99).
Уплотнения и раздельная герметизация обеспечивают сохранение работоспособности узлов, составных частей ПППЭВМ в случае проникновения агрессивных сред в отдельные отсеки.
Принятые конструктивные решения по герметизации обеспечивают общую степень защиты IP64 (пыленепроницаемое, защита от сплошного обрызгивания) по ГОСТ 14254-96 «Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (Код IP)» и повышают надежность ПППЭВМ. Система амортизации совместно с надежной фиксацией герметичного контейнера 4 в отсеке обеспечивает устойчивость жесткого или электронного диска к механическим воздействиям.
Промышленная портативная персональная электронная вычислительная машина сохраняет работоспособное состояние при внешних воздействующих факторах (климатических, механических), которые имеют место при эксплуатации на открытом воздухе, на колесных, гусеничных транспортных средствах, на летательных аппаратах. А также в условиях агрессивных сред и сильных электромагнитных полей, защиту от которых в необходимой степени обеспечивает алюминий-магниевый сплав (например, сплав АМ208). Благодаря этому ПППЭВМ помехоустойчива при воздействии электростатических разрядов, наносекундных и микросекундных импульсных помех.
Характеристики ПППЭВМ подтверждены натурными испытаниями, результаты которых приведены в таблице.
Таблица
Внешний воздействующий фактор
Характеристика воздействующего фактора
Значения внешнего воздействующего фактора
Синусоидальная вибрация
Амплитуда ускорения, м/с<sup>2</sup> (g)
60 (6)
Диапазон частот, Гц
5-500
Случайная широкополосная вибрация
Спектральная плотность виброускорения, g<sup>2</sup>/Гц,
0,01 и 0,001
Диапазон частот, Гц
10-500
Акустический шум
Диапазон частот, Гц
50-10000
Уровень звукового давления, Дб
140 (150 электронный диск)
Механический удар одиночного действия
Пиковое ударное, ускорение м/с<sup>2</sup> (g)
1200 (120)
Длительность действия ударного ускорения, мс
1-5
Механический удар многократного действия
Пиковое ударное, ускорение м/с<sup>2</sup> (g)
150 (15)
Длительность действия ударного ускорения, мс
15
Атмосферное пониженное давление
Значение при эксплуатации, Па
4,67*10<sup>4</sup> (350)
(мм. рт.ст.)
1,87*10<sup>4</sup> (140) с электронным диском
Значение при авиатранспортировании, Па (мм. рт.ст.)
1,87*10<sup>4 </sup>(140)
Повышенное давление воздуха или газа
Значение при эксплуатации, Па (мм рт.ст.)
15,2*10<sup>4</sup> (1140)
Повышенная температура среды:
Рабочая, °С
55
Предельная, °С
70
Пониженная температура среды
Рабочая, °С
-20
Предельная, °С
-50
Повышенная влажность воздуха:
Относительная влажность при температуре 35°С, %
98
Солнечное излучение
Плотность потока, Вт/м<sup>2</sup>:
1120
Атмосферные выпадающие осадки (дождь)
Верхнее значение интенсивности при эксплуатации, мм/мин
5 мм/мин
Атмосферные конденсированные осадки (иней и роса)
п.5.9 ГОСТ РВ20.57.306-98
при (-20)°С выдержка 2 ч, при (+20)°С влажность 60%, Р=764 мм. рт.ст до росы
Соляной (морской) туман
метод 215-1 ГОСТ РВ20.416-98
+35±2°С, концентрация соляного тумана 5%
Плесневые грибы
по ГОСТ 28206
устойчив
Статическая пыль (песок)
Концентрация, г/м<sup>3</sup>
5
Скорость воздуха, м/с
2
Динамическая пыль (песок)
Концентрация, г/м<sup>3</sup>
5
Скорость воздуха, м/с
15
Агрессивные среды: сернистый газ сероводородаммиакдвуокись азота озон
Концентрация, мг/м
75
20
1000
100
250
Линейное ускорение
Значение ускорения, м/с<sup>2</sup> (g)
150 (15)
Качка
Амплитуда качки, град
±45
Период, с
16
Наклон: длительный
Максимальный угол наклона, град
45
Радиочастотное электромагнитное поле
Полоса частот, МГц
80-1000 МГц
Напряженность испытательного поля, В/м (дБ)Степень жесткости испытаний
10(140)
Критерий качества функционирования
3
А
Радиочастотное электромагнитное поле
Полоса частот, ГТц
1-4
Напряженность испытательного поля, В/м (дБ)Степень жесткости испытаний
30(150)
Критерий качества функционирования
4
А
Магнитное поле промышленной частоты
Частота, Гц
50
Напряженность испытательного поля, А/м
1000
Электромагнитное поле постоянного тока
Напряженность испытательного поля, А/м
1000
Кондуктивные помехи по порту питания, наведенные радиочастотными эл. магнитными полями
Диапазон частот, МГц
0,15-80
Напряжение помехи, В/м
30
Критерий качества функционирования
А
Кондуктивные помехи по порту связи, наведенные радиочастотными эл. магнитными полями
Диапазон частот, МГц
0,15-80
Напряжение помехи, В/м
30
Критерий качества функционирования
А
Электростатические разряды
Контактные разряды, кВ
8
Воздушные разряды, кВ
15
Критерий качества
функционирования
А
Наносекундные импульсные помехи
«Провод-провод», кВ
4
«Провод-земля», кВ
4
Микросекундные импульсные помехи большой энергии
«Провод-провод», кВ
3
«Провод-земля», кВ
4
Динамические изменения напряжения сети электропитания
Провалы, % Uн, Длительность,
70
мс
500
Выбросы, % Uн,
120
Длительность, мс
500
Критерий качества функционирования
В
Таким образом, создана эффективная портативная персональная электронная вычислительная машина и расширен арсенал портативных персональных электронных вычислительных машин.
При этом расширен диапазон применения ПППЭВМ в неблагоприятных условиях окружающей среды, например при слабой освещенности, отсутствии вентиляции, повышенной влажности, воздействии электромагнитных полей и неблагоприятного агрессивного химического состава атмосферы, а также увеличена возможная длительность автономной работы.