主题：【原创】话说军规 / 工规与商规电脑的差异 -- 四月一日

【原创】话说军规 / 工规与商规电脑的差异

军规与工规电脑使用的料件与商用不同, 基本的差别在于对抗恶劣环境的部份, 主要的为宽温湿度, 防尘, 防水, 防盐雾, 防撞击与震动, 以及特殊需求的如重工规格的防高突波脉冲, 防雷击, 防 EMI 干扰, 防火等等, 还有就是高标准的 reliability / redundancy 要求. 这里先谈谈环境规格.

工作环境温度 (Operating Temperature)

一般商用机元件的工作温度为 0 ~ 70 度 C, 工规宽温为 -20 ~ 85 度 C, 军规依情况等于或高于工规. 由于 IC 本身的限制, 若要求系统能在更严苛的环境温度下工作, 一般是采取系统调适的解决方法, 比如说环境过冷时, 系统启动后先运行增温线圈, 再经过导热板或系统内空气传送到需要较高温度才能启动的组件, 待系统内部增温到零度以上再行触发主板启动.

防尘 (dirt / dust proof / resistant)

防尘处理用于工规是指用于工厂环境或户外应用, 也就是非 PC 指定的室内 (home and office / with air condition) 的 "舒适环境". 这个部份广的来说是在进风孔添加 air filter, 细的来说就要看所处环境的粉尘颗粒与系统内部的粉尘容许度 (dust tolerance) 和系统所需要的进风量 (一般与散热有关) 来设计. Air filter 可用如冷气机滤网, 泡棉, 不织布等材料, 若合并考虑抗盐雾或特殊环境 (如矿坑或火山口内的腐蚀性或易爆性气体) 会有所不同.

防水 (water proof / resistant)

一般常见的防水规范是 IP54 / IP65 / IP67 等, 细的还很多. 较简易的防水规范是防泼水 (splash), 也就是可以防止系统局部的泼水或溅水, 如下雨或打翻果汁等, 这个规格在较高档的商用笔记本即可达到要求. 简易的处理方法是在系统曝露在外的 device 进行设计, 如 NB 的 Keyboard, LCD 接缝与 button 做处理. 工厂或户外环境使用的 Workstation / Panel PC 一般是以 Touch Panel 或 全防护型的 Matrix Keyboard 来达成. 较为严苛的防水设计要计入耐水压值, 这个就不能以简单的方法达成 (用硅胶或橡胶垫圈抗不住 200M 的水压). 高耐压值的防水系统使用的机壳无法以拼装的方式达成, 必须使用如铝铸模一体成型的方式. 另外全防水设计要求机器能直接浸在水中运行, 这和半防水或局部防水又有不同. 由于 IC 的限制, 较高效能的 CPU 几乎不可能在没有透过空气散热的环境下工作, 所以一般使用 486 以下或是 PowerPC 等 RISC 做为运算核心. 防水的另一样特殊的部份在于 external connector 和 cable linkage. 一般使用圆形旋入式接头, 如附图.

防盐雾 / 腐蚀性化合物

用于船舶, 海岸, 海上钻油平台或观测站等的设备需要具备防盐雾的功能. 如果运算要求不高, 处理方式与防水类似. 若是系统需求较高, 如 586 以上必须开孔散热的就很麻烦, 要使用风扇的更是麻烦. 一般的克服方法是进风口加上过滤器以排除对系统有害的物质. 也有在主机外再包覆一台具备隔离效果甚至内部衡温的机箱 (车载式) 或护套 (便携式), 以达到所需要的要求. 军规的由于士兵的体能较佳, 也有放在如拉杆箱的防护内的. (士兵搬台三十公斤的机箱应该不成问题, 但让行业应用的工程师这么干就很难了.)

防震动 / 冲击 (Vibration / Shock Proof)

这个在 system configuration 必须考虑的. 由于工规或军用的应用方式较为特殊, 比如单兵背了台电脑在肩上做卧倒的冲击 (1.5 M / 1 ~ 1.5G / Operating), 或是装在军车上的电脑必须能在石子路上以高速跑, 若是一般的家用 PC 一定会给震散了, 更别说要保持工作状态, 特别是脆弱的组件如 HDD 之类的. 避震的方式很多, 依系统需求也有许多不同的解决方式. 如 HDD 避震架, Add-in Cards 压条, 基板悬吊式结构等等. 主板必须避免使用大颗的电解电容, 小型系统或 device 甚至有完成组装后打入硅胶固定的方式. (这个方法几乎可以达到完全避震, 缺点是无法维修.)

防雷击, 防高 EMI 与防火

特殊应用的电脑必须符合特殊规格, 如不受雷击干扰而能正常工作. 简单的系统设计是在透过 RS422/485 连结的 port 端加防护. 工规 / 军规的 EMI 环境要求与商用 / 家用的也不相同, 如进入高 EMI 环境工作的便携式笔记本或工作站不能一进去就不能开机. 防火应用亦同. 如果是属于简单数据的, 使用 programmable 单片机即可, 且单片机的抗环境能力高于 PC 组件甚多.

关于前面帖子谈到的产品涉及国内某公司的不便多说, 呵呵, 拿工规 / 军规的项目经费去开发出个不军不商的产品的例子多了去了. 基本上以 PC-based 的组件可以达到的严格军规的系统规格上限在 Intel Pentium 166 / 430TX / PIIX4E 的组合以内, 再往上因为 IC 本身达不到要求, 必须以系统设计来克服商用组件的不足之处, 或是只能适应部份工规 / 军规要求. 即便是工规也有许多不同应用与级别的规范, 如简单的 EIA RS310C 或是更高的规格. OS 一般不会使用 "开机就要等半天 + 非法关机就会挂" 的 M$ Windows.

附图: 防水 external connector / cable linkage

• 我认为军用，工业用， 民用是选件差别
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