Lujitetut tietokoneet ovat enemmän kuin pelkkiä ”kovia kuoria”

Edes lujitettujen kenttäkannettavien, tablet-tietokoneiden ja älypuhelinten ammattikäyttäjät eivät aina tiedä, mitä ”lujitettu tietokone” täsmälleen tarkoittaa, millä testeillä kestävyysominaisuuksia testataan ja miten nuo testit suoritetaan.

Lujitettu vai vahvistettu tietokone

Oikea lujitettu tietokone on paljon enemmän kuin vain tavallinen, vahvempaan koteloon pakattu tietokone. Ajatellaan esimerkiksi lujitetun (rugged) ja vahvistetun ”(ruggedized)” tietokoneen (tai tablet-tietokoneen tai älypuhelimen) eroa. Sana ”vahvistettu” antaa vaikutelman, että hauraat sisäiset komponentit on jollakin tavoin suojattu. Oikea lujitettu tietokone on kuitenkin alusta loppuun suunniteltu toimimaan luotettavasti erittäin ankarissa ympäristöissä ja olosuhteissa.

Vahvat ja kestävät kannettavat tietokoneet ja älypuhelimet ovat jatkuvasti kysytympiä ja suositumpia. Joitakin suurten valmistajien laitteita mainostetaan lujitettuina, koska niissä on vedenpitävyyden kaltaisia ominaisuuksia. Nämä laitteet ovat kuitenkin vain vahvistettuja, eivät todellisia lujitettuja laitteita. Ne voivat olla vedenkestäviä, mutta niistä puuttuvat muut lujitettujen laitteiden ominaisuudet, kuten kyky sietää tärinää tai kolhuja sekä toimia moitteettomasi niin korkeissa kuin matalissakin lämpötiloissa.

Miten lujitettuja kämmenlaitteita testataan?

Jotta tietokonetta voidaan pitää lujitettuna, sen pitää läpäistä useita kestävyystestejä. Toimialan standardeina käytetään MIL-STD-sotilasstandardin testimenetelmiä sekä IP-suojausluokitusta.

  • MIL-STD-testit, eli Yhdysvaltojen armeijan laitteistoja koskevan standardin mukaiset testit, käsittävät 24 laboratoriotestimenetelmää, joilla varmistetaan, että laite sietää korkealla vallitsevaa matalaa ilmanpainetta, altistumista korkeille ja matalille lämpötiloille sekä nopeille lämpötilan vaihteluille, sateelle, kosteudelle, hiekalle ja pölylle, vuodoille sekä iskuille ja tärinälle.
  •  IP -luokituksella (Ingress Protection) mitataan sitä, kuinka hyvin laite on suojattu pölyltä ja nesteiltä. IP-luokitus esitetään kaksinumeroisena lukuna. Ensimmäinen numero kuvaa pölynsuojausta ja toinen nesteensuojausta (vedenkestävyyttä).  IP65-luokitus tarkoittaa laitteen olevan täysin pölytiivis ja kestävän vesisuihkun joka suunnasta.

Nämä testistandardit mittaavat tietokoneen kykyä kestää maailman ankarimpia ympäristöjä. Seuraavassa on esitetty tärkeimmät testit, joilla yksittäisten ympäristötekijöiden sietoa testataan:

Pudotuksen- ja iskunkestävyyden testaus. Kahdeksan erilaista testausmenetelmää tuottaa iskuja ja törmäyksiä eri tavoin. ”Kuljetuksen putoamistesti” (Transit Drop Test) on niistä yleisimmin käytetty. Se edellyttää, että testattava laite selviytyy kaikkiaan 26 pudotuksesta kovalle pinnalle (esim. betoni) 122 cm korkeudelta kullekin kyljelleen, reunalleen ja kulmalleen.

Nesteenpitävyyden testaus. Vedenkestävyystesteissä tietokone altistetaan voimakkaille vesisuihkuille useista eri suunnista. Testin kesto, veden määrä ja paine vaihtelevat luokituksesta riippuen.

Tärinätestaus. Tärinänsiedon laboratoriotestauksessa käytetään täristimiä, joissa simuloitujen värähtelyjen aaltomuoto, esiintymistiheys ja intensiteetti vaihtelevat laitetyypin ja simuloitavan ympäristön mukaan. Testeissä simuloidaan laitteen kuljetusta sekä käyttäjän mukana että ajoneuvojen kyydissä.

Hiekan ja pölyn siedon testaus. Pölynsietotesteissä testataan laitteen tiiviyttä pieniä pölyhiukkasia vastaan. Laitteeseen puhalletaan jauhoja ja hiekkaa vaihtelevan voimakkailla puhallusnopeuksilla korkeissa lämpötiloissa useiden tuntien ajan samalla, kun laitetta pyöritetään.

Äärimmäisten lämpötilojen testaus. Kun laitteen toimivuutta korkeissa ja matalissa lämpötiloissa testataan, laite altistetaan äärimmäiselle kuumuudelle ja kylmyydelle sekä virta pois kytkettynä (säilytys) että virta päällä (käyttö). Lisäksi testataan, toimiiko laite hyvin käyttölämpötiloissaan altistuttuaan ensin niitä korkeammille varastointilämpötiloille (taktinen testi – lepotilasta käyttöön).

Kosteuden siedon testaus. Kosteuden siedon testauksessa tietokoneet altistetaan reilusti yli 90 % kosteudelle useiden päivien ajan trooppisessa kuumuudessa. Monet samat ominaisuudet, joilla toteutetaan kannettavien tietokoneiden nesteenpitävyys, ehkäisevät voimakkaan kosteuden aiheuttamia vaurioita.

Lujitetun tietokoneen rakentaminen

Miten valmistajat sitten tekevät lujitettuja mobiililaitteita, jotka läpäisevät tällaisia testejä ja saavuttavat korkeita luokituksia MIL-STD- ja IP-sertifioinneissa?

Tässä on muutamia tapoja:

  • Tavallisista tietokoneista poiketen lujitetuissa tietokoneissa ei ole sisällä tuulettimien tai pyörivien kovalevyjen kaltaisia liikkuvia osia. Pyörivien kovalevyjen sijaan lujitetuissa koneissa käytetään SSD-kiintolevyjä (ilman liikkuvia mekaanisia komponentteja toimivia massamuisteja) jotka kestävät paremmin fyysisiä iskuja
  • Lujitetuissa tietokoneissa on useimmiten alumiinista tehtyjä kovikkeita, jotka estävät komponentteja ja piirilevyjä taipumasta iskun sattuessa. Ulompi kuori (kotelo) ja vaimentimet on suunniteltu vaimentamaan putoamisessa syntyvää voimaa ja ehkäisemään sisäiset vauriot.
  • Tavallisen älypuhelimen tai tietokoneen kosketusnäyttö on pohjimmiltaan lasia, joka on päällystetty kosketuksen havaitsevalla pinnoitteella. Lujitettujen tietokoneiden näytöissä käytetään kemiallisesti vahvistettua lasia, joka kestää tavanomaista lasia paremmin naarmuuntumatta ja säröytymättä. Näytöt voidaan myös sijoittaa ympäröivää koteloa matalammalle, mikä vähentää niiden haavoittuvuutta.
  • Näytössä käytetään taustavaloa, jonka ansiosta näyttö on helppolukuinen jopa suorassa auringonvalossa.
  • Joihinkin lujitettuihin tietokoneisiin asennetaan lisäksi sisäiset lämmittimet, jotta käyttö on mahdollista jopa erittäin kylmissä olosuhteissa. Lämmitin pitää komponentit hyväksyttävässä käyttölämpötilassa ja eliminoi samalla lämpötilan muutoksista syntyvän kosteuden tiivistymisen.

Lyhyesti sanottuna oikean lujitetun kenttäkoneen joka ikinen pieni osa on valittu, tutkittu ja kehitetty siten, että koneesta on saatu niin kestävä kuin mahdollista.

Kun ymmärrät syvällisemmin nämä standardit ja testit, sinulla on paremmat edellytykset valita itsellesi sellainen lujitettu tietokone, tabletti tai älypuhelin, joka sopii juuri sinun tarpeisiisi.

Jos haluat lujitetun tietokoneen, älä osta vahvistettua tietokonetta. Lujitetut tietokoneet rakennetaan sekä sisältä että ulkoa lujiksi. Ne eivät ole vain kovalla kuorella peitettyjä hauraita komponentteja.