A NEMA rugged computer is a computer specifically designed to operate reliably in harsh environments and conditions, such as strong vibrations, extreme temperatures, and wet or dusty conditions. They are built for rough use, not only in the external housing but also in the internal components and cooling arrangements. Typical environments for rugged laptops, tablet PCs, and PDAs are public safety, field service, manufacturing, retail, healthcare, transportation, warehouse and logistics, and the Defence.
Virtually all rugged computers share an underlying design philosophy of providing a controlled environment for the installed electronics.
NEMA rugged computer are engineered to operate in the face of multiple challenges, including:
Electronic components are selected to withstand higher and lower operating temperatures than typical commercial components. Design engineering decisions such as reducing cabling, the addition of liquid cooling and heat sinks, and rugged materials ensure performance in harsh environments. The right choice of high-quality components, high-tech material, and mechanical design is our core competence. Also, related know-how about assembling, connecting, and mounting is a necessity.
Ingress Protection
IP sealing is needed in various applications to seal the products against liquids, dust, or humidity. Winmate is following the standard testing procedures to test the product design.
We provide various levels of mechanical dust & water-resistant design and offer ruggedized industrial flat-panel LCDs. These ruggedized products are highly reliable, withstand shocks and vibrations, survive extreme temperatures and corrosive environments. Exterior materials like dust/ water can be very destructive to any equipment over time.
Winmate Ingress Protection Technology
There are many different possibilities for sealing the product. The most typical sealing is the front sealing. After mounting, the product is sealed for dust and water protection depending on the tested grade. Other parts besides the front sealing include the connectors, rear, top, and complete sealing, depending on the application.
Tests are carried out to ensure the degree of sealing with the products and check if there is any water, dust, or dirt passing our sealing design.
The sealing concept of Winmate contains the following product sealing:
- Glass or touchscreen to the front bezel
- Internal dust sealing from LCD to the glass or touchscreen
- Prepared sealing for mounting to the equipment
Besides the water sealing, other liquids for cleaning, disinfection, or saltwater are possible environments, which influence the choice of material and the methods for sealing.
Also, direct sunlight needs to be considered in this choice, as UV light can destroy the polymer structure of most sealing materials. The right choice of material is a core competence of Winmate engineering and design capabilities.
Picture 1. Ingress protection mechanical design
Picture 2. Ingress Protection (IP) Ratings Guide
NEMA Enclosure Rating and Comparison to IP Code
NEMA (National Electrical Manufacturers Association) sets the industry standards in the USA for electrical equipment enclosures. In non-hazardous locations, there are several different NEMA ratings for specific enclosure types, their applications, and the environmental conditions they are designed to protect against when completely and properly installed.
The following provides an overview of the NEMA types. For complete definitions, descriptions, and test criteria, see the National Electrical Manufacturers Association (NEMA) Standards Publication No. 250. The European Standards are determined by the Institute of Petroleum and are sometimes referred to as Ingress Protection (IP) numbers. The standards are listed below.
Tabelle 1. NEMA-Gehäusestufen und Vergleich mit IP-Code
| NEMA-Gehäuse Bewertung |
Beschreibung |
IP-Klassifizierungscode |
| 1. |
NEMA 1
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Konstruiert für die Verwendung in Innenräumen, um einen gewissen Schutz des Personals gegen zufälligen Kontakt mit dem eingeschlossenen Gerät und einen gewissen Schutz gegen herabfallenden Schmutz zu gewährleisten.
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IP20 |
| 2. |
NEMA 2
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Wie NEMA 1, einschließlich Schutz gegen Tropfwasser und leichte Flüssigkeitsspritzer.
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IP21 |
| 3. |
NEMA 3
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Gehäuse, die für die Verwendung in Innenräumen oder im Freien konstruiert wurden, um einen gewissen Schutz für das Personal gegen zufälligen Kontakt mit dem eingeschlossenen Gerät zu bieten; um einen gewissen Schutz gegen herabfallenden Schmutz, Regen, Graupel, Schnee und vom Wind verwehten Staub zu bieten; und die durch die äußere Bildung von Eis auf dem Gehäuse nicht beschädigt werden können.
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IP54 |
| 3R. |
NEMA 3R
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Wie NEMA 3, jedoch ohne Schutz gegen verwehten Staub.
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IP24 |
| 3S. |
NEMA 3S
|
Gehäuse, die für die Verwendung in Innenräumen oder im Freien konstruiert sind, um einen gewissen Schutz für Personen gegen zufälligen Kontakt mit dem eingeschlossenen Gerät zu bieten; um einen gewissen Schutz gegen herabfallenden Schmutz, Regen, Graupel, Schnee und vom Wind verwehten Staub zu bieten; und bei denen der/die externe(n) Mechanismus/Mechanismen bei Eisbildung funktionsfähig bleiben.
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IP54 |
| 4, 4X. |
NEMA 4
|
Gehäuse, die für die Verwendung in Innenräumen oder im Freien konstruiert wurden, um einen gewissen Schutz für das Personal gegen zufälligen Kontakt mit dem eingeschlossenen Gerät zu bieten; um einen gewissen Schutz gegen herabfallenden Schmutz, Regen, Graupel, Schnee, vom Wind verwehten Staub, Spritzwasser und durch Schläuche geleitetes Wasser zu bieten; und die durch die äußere Einwirkung von Eis auf das Gehäuse nicht beschädigt werden können.
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IP56
IP65
IP66 |
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NEMA 4X
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Wie NEMA 4, einschließlich Schutz vor Korrosion.
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| 5. |
NEMA 5
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Gehäuse, die für die Verwendung in Innenräumen konstruiert wurden, um einen gewissen Schutz des Personals gegen zufälligen Kontakt mit dem eingeschlossenen Gerät zu gewährleisten; um einen gewissen Schutz gegen herabfallenden Schmutz, gegen sich in der Luft absetzenden Staub, Flusen und Fasern zu gewährleisten und um einen gewissen Schutz gegen Tropfwasser und leichte Flüssigkeitsspritzer zu gewährleisten.
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IP52 |
| 6, 6P. |
NEMA 6
|
Gehäuse, die für die Verwendung in Innenräumen oder im Freien konstruiert wurden, um einen gewissen Schutz des Personals gegen zufälligen Kontakt mit dem eingeschlossenen Gerät zu gewährleisten; um einen gewissen Schutz gegen herabfallenden Schmutz, Regen, Graupel, Schnee, vom Wind verwehten Staub, Spritzwasser und durch Schläuche geleitetes Wasser zu gewährleisten; und die durch die äußere Einwirkung von Eis auf das Gehäuse nicht beschädigt werden können.
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IP67 |
|
NEMA 6P
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Wie NEMA 6, einschließlich Schutz gegen das Eindringen von Wasser bei längerem Untertauchen in einer begrenzten Tiefe.
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| 12, 12K. |
NEMA 12
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Gehäuse, die (ohne Ausbrechungen) für den Innenbereich konstruiert sind, um einen gewissen Schutz des Personals gegen zufälligen Kontakt mit dem eingeschlossenen Gerät zu gewährleisten; um einen gewissen Schutz gegen herabfallenden Schmutz, gegen umherfliegenden Staub, Flusen, Fasern und gegen Tropfwasser und leichte Flüssigkeitsspritzer zu gewährleisten.
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IP52 |
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NEMA 12K
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Wie NEMA 12, einschließlich Gehäusen mit Ausbrüchen.
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| 13. |
NEMA 13
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Gehäuse, die für die Verwendung in Innenräumen konstruiert wurden, um einen gewissen Schutz des Personals gegen zufälligen Kontakt mit dem eingeschlossenen Gerät zu gewährleisten; um einen gewissen Schutz gegen herabfallenden Schmutz, gegen umherfliegenden Staub, Flusen, Fasern und gegen Spritzen, Spritzen und Versickern von Wasser, Öl und nicht korrosiven Kühlmitteln zu gewährleisten.
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IP54 |
Schock- und Vibrationsbeständigkeit
Durch die Wahl von High-Tech-Materialien wie Butylkautschuk, ENR, hochdämpfendes Silikon und SBR sowie die richtige mechanische Konstruktion garantiert Winmate, dass das Produkt den geforderten Industriestandard erfüllt. Um Schäden während des Transports zu vermeiden, wird auch eine geeignete Verpackungsart berücksichtigt.
Schock- und vibrationsbeständiges Design
Bei der Entwicklung robuster Produkte führt Winmate in seinem internen Labor Umweltbelastungstests durch. Die hauseigenen Testeinrichtungen geben unseren Forschungs- und Entwicklungsingenieuren die Möglichkeit, potenzielle Probleme bereits in der frühen Phase der Produktentwicklung zu erkennen und das Design oder die Materialauswahl entsprechend zu verbessern, um Ausfälle in der Massenproduktion zu vermeiden.
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Vibrations- und Schocktest
Der Zweck des Vibrationstests ist die Überprüfung der mechanischen Resonanz in allen 3 Richtungen (X, Y und Z). Anhand der Testergebnisse können unsere Maschinenbauingenieure das Design optimieren und das Produkt für den Einsatz so zuverlässig wie möglich machen. Während und nach diesem Verfahren muss das Produkt zu 100 % funktionsfähig sein und darf keine Fehlfunktionen aufweisen.
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Falltest
Ein Falltest ist ein Test zur Überprüfung der strukturellen Integrität eines Produkts.
Temperatur und Luftfeuchtigkeit
Robuste Geräte sind extremen Wetterbedingungen ausgesetzt. Von klirrender Kälte bis zu brütender Hitze muss das Gerät in der Lage sein, stabile Arbeit zu garantieren, egal wo die Aufgabe Sie hinführt. Winmate testet die Widerstandsfähigkeit seiner Geräte bei niedrigen Temperaturen (-20°C), hohen Temperaturen (60°C) und in Luftfeuchtigkeitskammern.
Korrosionsbeständigkeit
Korrosion ist eine Verschlechterung der Materialeigenschaften, die durch chemische Reaktionen mit der Umgebung verursacht wird. Zum Beispiel ist die Korrosion von Eisen auf die Wechselwirkung mit Sauerstoff und Wasser zurückzuführen, wodurch Rost entsteht.
Methoden der Korrosionsprävention
Marine- und elektronische Geräte leiden unter Korrosion, weil Salz und Wasser in den Beton eindringen. Die bewährten Methoden des Korrosionsschutzes sind:
- Auswahl von Korrosionsschutzmaterial
- Konstruktion des Gehäuses zum Schutz vor Korrosion
- Anstrichbehandlung der Oberfläche
- Chemische Konversionsbeschichtung auf der Oberfläche
- Galvanische Behandlung der Oberfläche
- Kontrolle der Betriebsumgebung
- Eloxieren (anodische Oxidation)
- Zwei Arten des Korrosionsschutzes
- Positive Passivität: Anodischer Schutz
- Negative Immunität: Kathodischer Schutz
Wie testet Winmate die Korrosionsbeständigkeit?
Der Salzsprühnebeltest ist ein standardisierter Test, der in der Schifffahrt und bei Industrieprodukten weit verbreitet ist, um verschiedene Korrosionsschutzmethoden zu bewerten.
Testmethoden
Die Testdauer hängt von der Korrosionsbeständigkeit der Beschichtung ab; je besser der Korrosionsschutz, desto länger die Testdauer, ohne dass Korrosionserscheinungen auftreten.
Bild 1. Winmate-Salznebeltestgerät Weiss/SC45, Nationale Universität Taiwan.
Siehe IEC60945:2002, Abschnitt 8.12
Testsequenz-1: Salzsprühnebeltest, 2 Stunden lang exponiert
Bei einer Temperatur von 35C
Kochsalzlösung: 5% NaCl, PH 6,5 bis 7,2
Menge des Nebels: 1,0~ 2,0ml/80 cm2 / Stunde
Testsequenz-2: Feuchtigkeitslagertest, Belichtung für 168 Stunden
Lagertemperatur: 40C
Luftfeuchtigkeit in der Kammer während der Lagerung: 93%.
Die oben genannten Testsequenzen werden für 4 Zyklen durchgeführt
Bild 2. Zeitskala Zyklus der Salzmaschine
Datenquelle: Dr. RollyLuo, Abteilung für fortgeschrittene Elektrochemie und Korrosionsschutz, Material- und Chemieforschungslaboratorien, Forschungsinstitut für industrielle Technologie, Taiwan.
