de.wedoany.com-Bericht: Das Design von IIoT-Feldgeräten steht vor mehreren technischen Herausforderungen in extremen Umgebungen. Adam Justice, CEO von Grid Connect, weist darauf hin, dass der Designprozess mit der Abwägung zwischen Produktionskosten und langfristiger Überlebensfähigkeit beginnt, wobei Schutzklassen, Stromversorgungsoptionen und Signalintegrität Kernüberlegungen sind.
Bei den Schutzklassen besteht gemäß der IEC 60529-Norm die IP-Kennzeichnung aus zwei Ziffern: Fremdkörperschutz (Stufen 0-6) und Wasserschutz (Stufen 0-9). Justice erklärt, dass robuste Industrieanlagen mindestens mit IP67 (vorübergehendes Eintauchen in Wasser) beginnen. Für Umgebungen, die gespült werden müssen oder in denen Kondensation durch Temperaturschwankungen auftritt, können Gehäuse mit IP69K erforderlich sein. Eine andere Strategie ist das Vergießen empfindlicher elektronischer Komponenten in chemischen Materialien wie Epoxidharz oder Silikon. Epoxid härtet zu einer harten Schale aus, die vor Stößen und Vibrationen schützt, kann jedoch bei Temperaturen unter -40°C oder über 150°C reißen. Silikon-Vergussmassen können einen breiten Temperaturbereich von -60°C bis 200°C überstehen und sind nach der Aushärtung entfernbar, um interne Komponenten auszutauschen.
Bei der Stromversorgung werden Lithium-Thionylchlorid-Batterien aufgrund ihrer Leistungsdichte und Beständigkeit gegenüber extremen Temperaturen häufig eingesetzt. Diese spulenartig aufgebauten Batterien haben eine Energiedichte von etwa 700 Wh/kg bei minimaler Entladungsrate und eine jährliche Selbstentladungsrate von etwa 1%. Sie können bei Temperaturen von -80°C bis 125°C arbeiten und ermöglichen so den kontinuierlichen Betrieb einiger stromsparender Geräte über Jahrzehnte.
In Bezug auf die Signalintegrität sind IIoT-Geräte in abgelegenen Gebieten oft auf LPWAN-Protokolle (Low Power Wide Area Network) angewiesen. Quinn Jones, Senior Product Manager beim IoT-Konnektivitätsanbieter Digi International, erklärt, dass NB-IoT für die Übertragung kleiner Datenpakete bei statischen Installationen geeignet ist (max. 250 kbit/s). Für Szenarien, die höhere Geschwindigkeiten, Mobilität oder Echtzeitkommunikation erfordern, ist LTE-M die bevorzugte Lösung. In den abgelegensten Einsatzgebieten können Mesh-Netzwerke im Sub-GHz-Band (wie DigiMesh oder Wi-SUN) Hunderte von Hektar abdecken und bieten die Vorteile von Selbstentdeckung, Selbstheilung und Redundanz.
Sowohl Justice als auch Jones betonen, dass das Zusammentreffen mehrerer variabler Gefahrenbedingungen zu komplex ist, um sich ausschließlich auf Labortests zu verlassen. Feldtests sind erforderlich, um sicherzustellen, dass robuste IIoT-Geräte eine optimierte Lebensdauer aufweisen.
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