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Luft- und Raumfahrt: Entwicklung einer Trägerplatine für ein COM-HPC-Mini-Modul

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Ein Anbieter von Anwendungen für die Luft- und Raumfahrt benötigte eine kundenspezifische Trägerplatine für ein COM-HPC-Mini-Modul auf Basis eines Intel® Core™ Ultra Series 3-Prozessors, um eine kompakte, robuste Rechenplattform zu realisieren.

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Vor welchem Problem stand der Kunde?
Die größte Herausforderung bestand darin, hohe Rechenleistung mit extremer Robustheit auf engstem Raum zu vereinen. Das System musste vier 1000BASE-T-Ethernet-Ports, zwei konfigurierbare serielle Schnittstellen (umschaltbar zwischen RS232, RS422 und RS485), eine zusätzliche RS232-Terminalschnittstelle sowie proprietäre Schnittstellen für die Inbetriebnahme und Fehlerbehebung bereitstellen. Zudem musste die Plattform unter rauen Umgebungsbedingungen zuverlässig funktionieren, darunter Temperaturen von −55 bis +55 °C, Höhenlagen bis zu 10.000 m sowie Vibrationsbelastungen gemäß MIL-STD-810G und AECTP-400. Eine entscheidende Anforderung war der zuverlässige Start und Betrieb bei sehr niedrigen Temperaturen.
Keine auf dem Markt erhältliche Standardlösung konnte diese Kombination aus COM-HPC-Mini-Integration, hoher Schnittstellendichte und strengen Umgebungsanforderungen erfüllen.

Wie sieht die Lösung aus?
esd electronics unterstützte den Kunden zunächst bei der Auswahl und dem Entwurf der geeigneten Plattform und entwickelte, fertigte und lieferte anschließend eine maßgeschneiderte Trägerplatine für das verwendete COM-HPC-Mini-Modul. Die Trägerplatine versorgt das CPU-Modul mit Strom und unterstützt die integrierten Onboard-Funktionen. Es verfügt über einen COM-HPC-Mini-Steckplatz mit einer Einbauhöhe von 10 mm, einen M.2-M-Key-Steckplatz für SSDs in den Formaten 2242, 2260 und 2280 sowie einen zusätzlichen M.2-E-Key-Steckplatz, beispielsweise für WLAN-Module. Darüber hinaus umfasst das Design vier 1000BASE-T-Ethernet-Ports, zwei konfigurierbare serielle Schnittstellen, die RS232, RS422 und RS485 unterstützen, eine RS232-Terminalschnittstelle sowie proprietäre DisplayPort- und USB-2.0-Schnittstellen für Inbetriebnahme- und Debugging-Zwecke.

Um einen zuverlässigen Betrieb bei Umgebungstemperaturen unter −40 °C zu gewährleisten, wurde ein intelligentes Heizsystem integriert. esd electronics lieferte zudem einfache Software-Tools zur Konfiguration der seriellen Schnittstellenmodi und zur Steuerung der Heizung. Für den Einsatz in rauen Umgebungen wurde die Trägerplatine mit einer schützenden Konformbeschichtung versehen. Darüber hinaus beschichtete esd electronics die vom Kunden für den Prototypeneinsatz gelieferten CPU-Module und konfektionierte die erforderliche Verkabelung sowohl für interne Verbindungen als auch für externe Schnittstellen über die verwendeten Rundsteckverbinder.

„esd electronics hat uns während des gesamten Prozesses, vom Plattformdesign bis zur Realisierung der Trägerplatine, eng begleitet. Dank ihrer technischen Beratung und ihrer Integrationskompetenz konnten wir unsere Systemanforderungen effizient in eine voll funktionsfähige Lösung umsetzen.“ Projektleiter des Systemanbieters

Welche Vorteile bietet diese Lösung dem Kunden?
Der Kunde erhielt eine auf seine spezifische Anwendung zugeschnittene Hardwareplattform, einschließlich Beratung, Entwicklung, Schutzbeschichtung, Kabelkonfektionierung, Konfigurationstools und Prototypenfertigung.
Dadurch konnten wichtige Integrationsaufgaben – wie Stromversorgung, Schnittstellenimplementierung, Servicezugang, interne und externe Verkabelung sowie Leistung bei niedrigen Temperaturen – frühzeitig im Rahmen eines kohärenten und realisierbaren Systemdesigns berücksichtigt werden. Dadurch wurde der Gesamtintegrationsaufwand reduziert, technische Risiken (beispielsweise im Zusammenhang mit dem Kaltstartverhalten, der mechanischen Integration und der Schnittstellenkonnektivität) wurden minimiert und die Notwendigkeit der Koordination mehrerer Partner entfiel. Dieser Ansatz bot dem Kunden eine zuverlässige Grundlage für die weitere Systemintegration, das Testen und die Qualifizierung des robusten Computersystems.

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