月: 2023年7月

Was ist ein KVM-Switch?

Ein KVM-Switch ist ein Stück Hardware, das zur Steuerung mehrerer Computer mit einem einzigen Satz von Tastatur, Bildschirm (Video/VisualUnit) und Maus (Mouse) verwendet wird. Er wird manchmal auch als CPU-Switcher oder PC-Switcher bezeichnet.

Grundsätzlich steuert ein einzelnes KVM-Paar mehrere Computer, obwohl einige Produkte die Steuerung eines einzelnen Computers durch mehrere KVMs ermöglichen. Multifunktionale KVM-Switches bieten auch die Möglichkeit, USB-Geräte und Lautsprecher gemeinsam zu nutzen. Außerdem können sie sowohl für Datenserver als auch für Computer verwendet werden.

Anwendungen von KVM-Switches

KVM-Switches können im privaten Bereich eingesetzt werden, werden aber hauptsächlich in industriellen und kommerziellen Anwendungen verwendet. Beispiele für die Verwendung sind unten aufgeführt:

• Rechenzentren, in denen eine große Anzahl von Servern betrieben wird.
• Fabriken, Büros und Labors mit mehreren PCs
• Fabriken mit Strukturen und Layouts, bei denen der Zugang zu den PCs selbst schwierig ist.

Große Räumlichkeiten oder wo mehrere PCs installiert sind.

Funktionsweise von KVM-Switches

Der KVM-Switch verbindet die Kabel der einzelnen Geräte mit dem KVM-Switch und gibt sie über ein spezielles Kabel, das USB und VGA kombiniert, an den Computer aus.

Es gibt zwei Arten von KVM-Switches, passive und aktive, die jeweils ein unterschiedliches Prinzip haben; die Eigenschaften des PCs und des Betriebssystems wirken sich auch auf die Kompatibilität des KVM-Switches aus, so dass ein geeigneter KVM-Switch ausgewählt werden sollte.

1. Passive KVM-Switches

Passive KVM-Switches, die auch als mechanische KVM-Switches bezeichnet werden, schalten elektrische Schaltkreise physikalisch um. Der PC wird mit Hilfe von Wahlschaltern oder Drucktastern geschaltet.

Der Aufbau ist zwar einfach und kostengünstig, aber die maximale Anzahl der anschließbaren PCs ist auf 12 begrenzt. Da das Schnittstellengerät als physisch nicht mit dem nicht ausgewählten PC verbunden wahrgenommen wird, kann es außerdem je nach PC und Betriebssystem nicht oder nur ohne Maus starten.

2. Aktive KVM-Switches

Aktive KVM-Switches, auch elektronische KVM-Switches genannt, verwenden simulierte Signale, um zwischen Peripheriegeräten umzuschalten. Im Gegensatz zu mechanischen KVM-Switches emulieren sie den Anschluss von Schnittstellengeräten an einen nicht selektierten PC. Dadurch wird verhindert, dass nicht ausgewählte PCs nicht starten können.

Aktive KVM-Switches eignen sich auch gut für PCs und Betriebssysteme, die den Verbindungsstatus der Schnittstellengeräte ständig überwachen. Das Umschalten zwischen PCs kann durch Drücken einer bestimmten Taste schnell und bequem erfolgen, da der KVM-Switch selbst nicht berührt werden muss.

Kommunikation über große Entfernungen bei KVM-Switches

KVM-Switches sind als Remote-KVM-Geräte erhältlich, die aus großer Entfernung bedient werden können. Es gibt zwei Arten von Remote-KVM, analoges KVM und digitales KVM, abhängig von der Steuerungsmethode.

1. Analoger KVM

Dieser KVM-Switch ist für den Betrieb über eine Entfernung von bis zu 300 m ausgelegt. Für den Anschluss wird ein LAN-Kabel verwendet, aber das Kommunikationsprotokoll ist einzigartig für dieses Produkt und kann nicht mit anderen LAN-Geräten verbunden werden.

Da er durch sein eigenes Protokoll gesteuert wird, zeichnet er sich durch geringe Kommunikationsverzögerungszeiten aus: Es können mehr als 256 Zugangspunkte konfiguriert und mehr als 8000 PCs gesteuert werden.

2. Digitales KVM

Digitales KVM, auch bekannt als KVM Over IP, ermöglicht das Senden und Empfangen von Signalen über das Internet mittels Ethernet-Kommunikation. Obwohl es aufgrund der Nutzung des Internets eine leichte Verzögerung im Betrieb gibt, kann er über eine größere Entfernung als ein analoger KVM betrieben werden. Aufgrund dieser Eigenschaft werden sie auch für die Fernarbeit eingesetzt.

Viele digitale KVMs steuern PCs über einen Browser oder eine spezielle Viewer-Software aus der Ferne. Zu den Fernsteuerungssoftwares, die einen PC über das Internet fernsteuern können, gehören VNC und Terminaldienste. Der Vorteil von digitalen KVM-Switches gegenüber diesen ist, dass sie keine Installation von Remote-Software erfordern.

Was ist ein IoT-Gateway?

Ein IoT-Gateway ist ein Gerät, das Daten von verschiedenen Geräten und Sensoren sammelt, sie in das entsprechende Format umwandelt und an die Cloud oder das Datenzentrum übermittelt.

Umgekehrt erhalten sie auch Anweisungen von der Cloud oder dem Datenzentrum und übermitteln die entsprechenden Befehle an die Zielgeräte. Dies verbessert die Effizienz und Sicherheit des gesamten IoT-Systems und ermöglicht einen reibungsloseren Betrieb.

In den letzten Jahren hat sich die IoT-Technologie (Internet of Things) in verschiedenen Branchen und in unserem täglichen Leben durchgesetzt, da die Zahl der mit dem Internet verbundenen Geräte weiterhin rasant zunimmt. Um diese IoT-Technologie nutzen zu können, sind die Kommunikation zwischen den Geräten sowie die Sammlung und Analyse von Daten unerlässlich, und IoT-Gateways sind wichtige Geräte, die diese Aufgabe übernehmen.

Anwendungen von IoT-Gateways

IoT-Gateways unterstützen IoT-Systeme in verschiedenen Bereichen. Im Folgenden werden vier typische Anwendungsbereiche aufgeführt:

1. Landwirtschaft

Viele IoT-Geräte werden in landwirtschaftlichen Betrieben eingesetzt, z. B. Bodensensoren und Ernteroboter. Diese Geräte übermitteln die von ihnen gesammelten Daten über IoT-Gateways an die Cloud.

Auf diese Weise können Landwirte Bodeninformationen und Wachstumsbedingungen aus der Ferne überwachen, was zu einer Verbesserung der Effizienz der landwirtschaftlichen Tätigkeiten beitragen kann.

2. Verkehrswesen

Intelligente Verkehrssysteme müssen Daten von verschiedenen auf der Straße installierten Sensoren sammeln und analysieren; das IoT-Gateways fungiert als Vermittler zwischen diesen Sensoren und dem Netz und ermöglicht den Verkehrsmanagementzentren einen Echtzeitüberblick über die Daten des Straßenverkehrs.

3. Energieinfrastruktur

Kraftwerke und Umspannwerke haben Sensornetzwerke zur Überwachung kritischer Anlagen installiert; der Status der Energieversorgung wird auf der Grundlage der über IoT-Gateways gesammelten Daten verwaltet und kontrolliert.

4. Fabriken

IoT-Sensoren werden in großem Umfang in Produktionslinien von Fabriken eingesetzt, um die Qualitätskontrolle zu gewährleisten. Der Betriebszustand der Produktionsanlagen und Daten zur Produktqualität werden über IoT-Gateways erfasst und vom Fabrikmanagementsystem überwacht und analysiert. Dies hilft bei der Automatisierung und Verbesserung der Effizienz der Fabrik.

Funktionsweise der IoT-Gateways

1. Datenempfang

IoT-Gateways empfangen Daten, die von Geräten und Sensoren gesendet werden. Die Geräte und Sensoren werden dann über drahtlose Kommunikationstechnologien wie Bluetooth, Wi-Fi und ZigBee oder drahtgebundene Kommunikationstechnologien wie RS-232 und RS-485 an das IoT-Gateways angeschlossen.

2. Umwandlung

Das IoT-Gateways wandelt die empfangenen Daten in das entsprechende Format und Protokoll um. So können beispielsweise über Bluetooth gesendete Daten in TCP/IP umgewandelt werden.

IoT-Gateways können auch eine Filterung und Aggregation der empfangenen Daten vornehmen. So können sie beispielsweise unerwünschte Daten ausschließen oder Daten von mehreren Geräten oder Sensoren zusammenfassen.

3. Schutz

IoT-Gateways können die Sicherheit und Zuverlässigkeit der von ihnen empfangenen Daten verbessern. Sie können Daten mit Methoden wie Verschlüsselung und Signaturen schützen und die Datenqualität mit Methoden wie Fehlererkennung und -korrektur sicherstellen.

4. Datenübertragung

IoT-Gateways übertragen verarbeitete Daten an Server in der Cloud oder vor Ort.

Weitere Informationen zu IoT-Gateways

1. IoT-Bereichsnetze

Ein IoT-Netz ist ein Netz, das IoT-Geräte verbindet, die sich in relativ geringer Entfernung zueinander befinden. Im Allgemeinen werden Geräte in einem Umkreis von etwa 100 m miteinander verbunden.

IoT-Geräte, die über ein IoT-Area-Network verbunden sind, werden über ein IoT-Gateways mit dem Internet verbunden, das eine Brücke zwischen dem IoT-Area-Network und dem Internet schlägt. IEEE 802.15.4-Standards wie Bluetooth und Thread werden häufig verwendet.

Diese Standards wurden als energiesparende, langsame Kommunikationsmethoden entwickelt, die für IoT-Geräte geeignet sind. Andererseits werden zwischen IoT-Gateways und dem Internet schnellere Standards wie Wi-Fi und Ethernet verwendet, was zu geringeren Infrastrukturkosten und einem optimierten Stromverbrauch führt.

Einzelne IoT-Geräte, die direkt mit dem Internet verbunden sind, erzeugen einen erheblichen Datenverkehr und verbrauchen viel Strom. IoT-Area-Netze vermeiden diese Probleme, indem sie Gruppen von IoT-Geräten gemeinsam verwalten.

2. Edge Computing

Edge Computing ist ein Konzept für eine verteilte Rechenumgebung.

Frühe IoT-Systeme
Ursprünglich handelt es sich bei IoT-Systemen um serverzentrierte Systeme, bei denen alle Felddaten direkt oder über ein IoT-Gateways an einen IoT-Server übermittelt werden, der die gesammelten Daten aggregiert und die notwendige Verarbeitung vornimmt.

Bei serverzentrierten Systemen müssen die Informationen aus allen Felddaten verarbeitet werden. Da der Server auch die Serverfunktion übernimmt, haben größere Systeme außerdem Probleme mit der Netzwerklast und der Beanspruchung von Ressourcen durch die Datenspeicherung und -verarbeitung.

Moderne IoT-Systeme
Mit der verbesserten Leistung der in IoT-Geräten und IoT-Gateways verwendeten Hardware ist es nun möglich, neben der Verwaltung des Bereichsnetzes und der Protokollkonvertierung verschiedene Funktionen bereitzustellen. Daher ist es jetzt möglich, die mögliche Vorverarbeitung in der Nähe des Feldgeräts durchzuführen, wodurch die Interaktion mit dem IoT-Server, die Belastung des Netzes und die Optimierung der zu übermittelnden Daten minimiert werden.

Auf diese Weise werden Edge-Computer eingesetzt, um den Feldgeräten oder den in ihrer Nähe platzierten IoT-Gateways zusätzlich zu den herkömmlichen Netzwerkrelaisfunktionen fortschrittlichere Datenverarbeitungs- und -analysefunktionen zur Verfügung zu stellen, damit das gesamte IoT-System, einschließlich des Netzwerks, effizient arbeiten kann.

Was ist eine GFK-Platte?

Eine GFK-Platte ist eine Platte aus faserverstärktem Kunststoff.

Das Akronym GFK steht für glasfaserverstärkte Kunststoffe. Fasern wie Glas und Kohlenstoff, die eine hohe Zugfestigkeit und Steifigkeit aufweisen, werden mit leichten, niedrigfesten Kunststoffen gemischt, um leichte, hochfeste und hochsteife Eigenschaften zu erzielen. Je nach den verwendeten Fasern unterscheidet man drei Arten von Fasern: CFK (carbonfaserverstärkte Kunststoff), glasfaserverstärkte Kunststoffe, Aramidfasern Aramidfaser-Regenverstärkte Kunststoffe.

GFK-Platten werden häufig für große Teile verwendet, können aber auch für relativ kleine Teile eingesetzt werden, da sie stark genug sind, um Stanzungen standzuhalten.

Anwendungen von GFK-Platten

Da GFK-Platten dünn, leicht und stabil sind, werden sie in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von alltäglichen Haushaltsgegenständen bis hin zu industriellen Anwendungen.

In kleinen Formaten werden sie als Rahmenteile für ferngesteuerte Autos und als Lippenmaterial für handgefertigte Köder verwendet. Wegen seines geringen Gewichts wird es auch in Notebooks verwendet. Es kann auch als Heimwerkermaterial verwendet werden, da es in Baumärkten erhältlich ist. Zu den Beispielen für die Verwendung in großen Produkten gehören Schiffe, Bedachungsmaterialien für die Beleuchtung von Fabriken unter Verwendung von hochpermeablem Harz, CFK und andere Außenteile wie Aeroteile, insbesondere für Sportwagen, und Flugzeuge.

Funktionsweise der GFK-Platten

GFK-Platten werden durch die Imprägnierung von Verstärkungsfasern mit einem Matrixharz hergestellt. Die Festigkeit und Steifigkeit hängen von der Art der verwendeten Fasern, ihrer Anordnung und dem Verhältnis von Fasern zu Harz ab, so dass die Art der Fasern, ihre Anordnung und ihr Gehalt entsprechend den für die Konstruktion erforderlichen Eigenschaften ausgewählt werden müssen.

Bei der Herstellung von GFK-Platten werden je nach Herstellungsverfahren unterschiedliche Methoden zum Mischen von Kunststoff und Fasern angewandt. Bei der üblichen Handlaminiertechnik wird ein Schutzharz, das so genannte Gelcoat, auf die Form aufgesprüht und die Glasfasern werden geformt. Das Kunststoffharz wird mit einer Rolle oder einem Pinsel auf die Glasfasern gestrichen und so lange wiederholt, bis die gewünschte Dicke erreicht ist. Sobald der Kunststoff ausgehärtet ist, wird die Form aus der Form genommen und Grate usw. entfernt, um den Vorgang abzuschließen.

Als Basismaterialien werden Polyester-, Vinylester-, Epoxid- und Phenolharze verwendet.

Weitere Informationen zu GFK-Platten

Merkmale von GFK-Platten

GFK-Platten haben drei Hauptmerkmale:

1. Geringes Gewicht und hohe Festigkeit
Im Vergleich zu metallischen Werkstoffen sind sie stark und überwiegend leicht. Je nach den verwendeten Fasern und der Menge der Fasern beträgt das spezifische Gewicht etwa 1/5 des Gewichts von Eisen und 1/2 des Gewichts von Aluminium. Die spezifische Festigkeit, d. h. die Festigkeit pro Gewichtseinheit, ist etwa dreimal so hoch wie die von Stahl.

2. Hohe Umweltbeständigkeit
Es rostet nicht wie Stahl und verrottet nicht wie Holz. Umgekehrt stellen die nicht verrottenden Eigenschaften eine Herausforderung in Bezug auf Recycling und Umweltfragen dar.

3. Gute Witterungsbeständigkeit
Da GFK auf der Außenseite mit Harz ummantelt ist, ist eine Zersetzung des Harzes unvermeidlich. Da jedoch die Fasern für die Festigkeit verantwortlich sind, bleibt die Festigkeit auch dann erhalten, wenn das Harz nachlässt. Das Material ist weniger anfällig für UV-Strahlen und Niederschläge. Aufgrund seiner hohen UV-Durchlässigkeit wird es manchmal für Dächer verwendet, um Hitzestrahlen auf Parkplätzen abzuhalten.

Was ist ein GFK-Tank?

GFK-Tanks sind Tanks aus leichtem, rostfreiem, faserverstärktem Kunststoff.

GFK ist ein witterungsbeständiges und starkes Material. Aus diesem Grund wird es für die Außenwände von Autos und Schiffen verwendet. Es sind auch Produkte mit hoher chemischer Beständigkeit erhältlich, die sich durch ihre hohe Leistungsfähigkeit als Lagertanks auszeichnen. Sie werden auch für die Lagerung von radioaktiven Isotopen und anderen in Kernkraftwerken erzeugten Materialien verwendet.

Produkte mit Polyurethan-Hartschaum oder Polystyrolschaum, die zwischen GFK laminiert sind, werden als Tanks mit ausgezeichneten Wärme- und Thermoisolierungseigenschaften verkauft.

Anwendungen von GFK-Tanks

GFK-Tanks werden für eine Vielzahl von Anwendungen hergestellt und verwendet, von Konsumgütern bis hin zu Industrieprodukten. Zu den spezifischen Verwendungszwecken gehören die folgenden:

• Tanks für Chemikalien wie Schwefelsäure und Salzsäure
• Vorläufige Lagertanks für die Wasserversorgung
• Tanks für die Lagerung von Sole in Kühlanlagen
• Tanks für die Zwischenlagerung von Industrieabwässern
• Versorgungstanks für Feuerhydranten
• Tanks für die Lagerung von Abfallflüssigkeiten in medizinischen Einrichtungen und Forschungsinstituten
• Tanks für die Umwälzung von Flüssigkeiten in Wäschern

GFK-Tanks mit ausgezeichneten Wärmedämmeigenschaften werden in Anwendungen wie Warm- und Kaltwassertanks und Solebehältern eingesetzt. Aufgrund der hohen chemischen Beständigkeit von GFK werden sie auch als Abwasser- und Chemikalientanks von medizinischen Einrichtungen verwendet. Sie können auch als Heißwassertanks in Schwefelquellen und anderen heißen Quellen verwendet werden. GFK-Tanks werden also in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt und sind daher in einer Vielzahl von Spezifikationen erhältlich.

Konstruktion von GFK-Tanks

GFK-Tanks werden aus einem Material namens FRP hergestellt, was für Fibre Reinforced Plastics steht und sich auf mit Glasfasern verstärkten Kunststoff bezieht.

Wo Kunststoff allein nicht stark genug ist, werden Glasfasern und andere Materialien beigemischt, um das Material stärker zu machen. Große GFK-Tanks werden durch den Verzicht auf interne Stützen und Stege vereinfacht, um Korrosion zu vermeiden.

Weitere Informationen über GFK-Tanks

1. Material von GFK-Tanks

GFK hat je nach der Kombination von Kunststoff und Fasern im Harz unterschiedliche Eigenschaften. Bei GFK-Tanks variieren die chemische Beständigkeit und andere Eigenschaften je nach Kunststoffmaterial, so dass es notwendig ist, das richtige Material für die jeweilige Anwendung auszuwählen.

Vinylesterharze
Harze auf Bisphenolbasis sind sowohl gegen Säuren als auch gegen Laugen sehr beständig und können für korrosionsbeständige Tanks verwendet werden. Materialien auf Novolac-Basis sind besonders säurebeständig und werden daher in Tanks für starke Säuren verwendet; sie sind auch hitzebeständig. Da es widerstandsfähiger ist als ungesättigtes Polyester, wird es für Abwassertanks verwendet.

Ungesättigtes Polyesterharz
Ungesättigte Polyester sind weniger beständig als Vinylester. Vor allem Isophthalsäureharze weisen keine hohe chemische Beständigkeit auf und werden im Allgemeinen für Wassertanks verwendet. Harze auf Bisphenolbasis weisen eine allgemeine Korrosionsbeständigkeit auf und werden für Verstärkungsschichten in Tanks verwendet.

2. Herstellungsverfahren für GFK-Tanks

Es gibt verschiedene Methoden zur Herstellung von GFK-Tanks. Typische Herstellungsverfahren sind die folgenden:

Handlaminierverfahren
Eine Form wird als Basis für den Tank hergestellt und das Harz und die Fasermaterialien werden laminiert. Nach dem Trocknen wird das Harzgrundmaterial imprägniert und mit einer Rolle oder einem Pinsel aufgetragen. Es kann für alle Größen und komplexen Formen verwendet werden. Das Verfahren ist jedoch kostspielig, da alles von Hand gemacht wird und die Qualität je nach den Fähigkeiten des Bedieners variiert.

Aufsprühverfahren
Bei diesem Verfahren werden Fasern und Harz mit einer Sprühpistole auf die Form gesprüht und die Form nach dem Aushärten entformt. Diese Methode ist produktiver als das Handauflegeverfahren und eignet sich für eine bestimmte Anzahl von Chargen.

Filament-Wickelverfahren
Bei dieser Methode wird harzgetränktes Glasfaser-Rovinggarn um eine mit konstanter Geschwindigkeit rotierende Form gewickelt. Diese Methode eignet sich für die Herstellung großer zylindrischer Behälter und ist produktiver als das Handlaminierverfahren. Es ermöglicht die Herstellung von Produkten mit gleichmäßigen und hervorragenden Festigkeitseigenschaften und hoher Maßgenauigkeit.

Auskleidungsmethode
Diese Methode ist für den Korrosionsschutz von Beton- und Stahltanks gedacht. Die Oberfläche des Tanks wird gereinigt und poliert, und es wird eine Grundierung aufgetragen. Darauf wird ein Faserträgermaterial aufgebracht und das Harz mit einer Rolle oder einem Pinsel laminiert. Je nach der Qualität der Flüssigkeit können mehrere Schichten aufgetragen werden.

3. Vor- und Nachteile von GFK-Tanks

GFK-Tanks haben im Vergleich zu Tanks aus Edelstahl folgende Vor- und Nachteile:

Vorteile

• Niedriger Preis
• Geringes Gewicht und einfache Installation und Reparatur
• Kann wärmerückhaltend sein

Nachteile

• Verschlechtert sich aufgrund von UV-Strahlen
• Empfindlich gegenüber Hitze und Stößen
• Schwierig zu recyceln, wenn es nicht mehr benötigt wird

Es gibt keine etablierten Recyclingmethoden, insbesondere für kohlefaserverstärkte Behälter.

4. Nutzungsdauer von GFK-Tanks

Sie wird für Vorflutbehälter in Eigentumswohnungen und anderen Gebäuden auf 15 Jahre geschätzt. Da jedoch Reparaturen möglich sind, kann der Tank je nach der Umgebung, in der er verwendet wird, länger genutzt werden. Im Allgemeinen sind bei Eigentumswohnungen größere Reparaturen im Abstand von 10 Jahren vorgesehen. Selten sind Eigentumswohnungen mit ausreichenden Mitteln für Reparaturen ausgestattet, und die Vorratstanks werden repariert und wiederverwendet.

Was ist ein glasfaserverstärktes Kunststoffgitter (GFK)?

Glasfaserverstärkte Kunststoffgitter sind Gitterroste aus GFK. Es handelt sich um ein relativ neues Material, das hauptsächlich im Bauwesen verwendet wird.

FRP ist eine englische Abkürzung für „Fibre Reinforced Plastics“. Das Material ist eine Kombination aus Kunststoff und Glasfasern, und seine Festigkeit ist mit der von Metall vergleichbar, obwohl es aus Kunststoff besteht. Da es nicht korrodiert, wird es häufig in Fabriken und im Freien verwendet, wo mit korrosiven Stoffen umgegangen wird.

Anwendungen von glasfaserverstärkten Kunststoffgittern (GFK)

Glasfaserverstärkte Kunststoffgitter (GFK) werden als Baumaterial an verschiedenen Orten eingesetzt. Im Alltag findet man sie in Aquariengängen und Kanalisationsabdeckungen. Der Grund dafür ist, dass die Verwendung von Gitterrosten aus Metall zu Korrosion durch das Meerwasser führen würde.

In industriellen Anwendungen werden sie in Rauchgasentschwefelungsanlagen eingesetzt. GFK wird auch in Rauchgasentschwefelungsanlagen verwendet, wo GFK-Material auch für Rauchgasabzugsanlagen nützlich ist. GFK ist in allgemeinen und chemikalienbeständigen Typen erhältlich, wobei der chemikalienbeständige Typ manchmal in Chemieanlagen eingesetzt wird.

Funktionsweise von glasfaserverstärkten Kunststoffgittern (GFK)

GFK wird durch die Mischung von Glasfasern mit Kunststoff verstärkt. Die Festigkeit wird erhöht, indem Kunststoff, der einen niedrigen Elastizitätsmodul hat und leicht bricht, mit Glasfasern gemischt wird, die einen hohen Elastizitätsmodul haben und fest sind.

Glasfaserverstärkte Kunststoffgitter (GFK) sind leichter als Gitterroste aus Metall. Sie haben ein spezifisches Gewicht von etwa 25 % von Gusseisen und 60 % von Aluminium und sind außerdem korrosionsbeständig. Als Baumaterial ist er leichter zu verarbeiten als Metallroste. Da es sich jedoch um eine Mischung aus Kunststoff und Glasfasern handelt, ist es schwierig zu recyceln und zu entsorgen.

Glasfaserverstärkte Kunststoffgitter (GFK) können entweder durch Oberflächenlackierung oder durch das Mischen von Pigmenten während der Formgebung eingefärbt werden. Das Mischen der Pigmente während des Formens ist vorteilhaft, da es ein Abblättern der Oberfläche verhindert.

Verwendung von glasfaserverstärkten Kunststoffgittern (GFK) als Bodenbelag

Glasfaserverstärkte Kunststoffgitter (GFK) sind ein leichtes und korrosionsbeständiges Material. Er eignet sich daher für den Einsatz als Bodenbelag in korrosiven Umgebungen, wie z. B. in Chemieanlagen und auf Schiffen, wo eine Lastreduzierung erforderlich ist. Die rutschfeste Form von Glasfaserverstärkten Kunststoffgittern (GFK) trägt auch dazu bei, Fußgänger vor Stürzen zu bewahren.

Glasfaserverstärkte Kunststoffgitter (GFK) sind sehr lichtdurchlässig und ermöglichen es, dass Licht durch die Fenster gelangt. Es ist auch möglich, das Design zu verändern, indem man die Farbe ändert. Als Bodenbelag ist es jedoch uncomfortable und nicht Barfuß geeignet. An Stellen, an denen man längere Zeit steht, kann Polycarbonat auf die Glasfaserverstärkten Kunststoffgitter (GFK) gelegt werden, um das Gewicht zu verteilen.

Glasfaserverstärkte Kunststoffgitter (GFK) sind isolierend, lassen Radiowellen durch und lassen sich leicht einfärben, sodass sie auch für Bodenplatten von Brücken und Treppen verwendet werden können.

Weitere Informationen zu glasfaserverstärkten Kunststoffgittern (GFK)

1. Festigkeit von glasfaserverstärkten Kunststoffgittern (GFK)

Die Festigkeit von glasfaserverstärkten Kunststoffgittern (GFK) beträgt bis zu 350 kg pro Quadratmeter, und die Lebensdauer von GFK-Gitterrosten wird auf der Grundlage der Ergebnisse von Freiluft- und beschleunigten Belastungstests auf 20-30 Jahre geschätzt. Eine Vergilbung des äußeren Erscheinungsbildes aufgrund von UV-Strahlen tritt nach 5-10 Jahren der Nutzung auf. Diese Vergilbung kann durch einen Anstrich verbessert werden.

Glasfaserverstärkte Kunststoffgitter (GFK) sind schlagzäh bei vollflächigen Stößen. Es gibt jedoch Einschränkungen bei der Stoßfestigkeit und der Fallbelastung durch Einstiche, sodass die Angaben des Herstellers überprüft werden sollten.

Die Hitzebeständigkeit üblicher glasfaserverstärkter Kunststoffgitter (GFK) liegt bei ca. 65~80 °C und ist damit nicht so hoch wie die von Metall. Beim Einsatz unter hohen Temperaturen sollten glasfaserverstärkte Kunststoffgitter (GFK) mit speziellen Harzen verwendet werden.

2. Außenanwendung von glasfaserverstärkten Kunststoffgittern (GFK)

Glasfaserverstärkte Kunststoffgitter (GFK) sind sehr witterungsbeständig und ihre Festigkeit wird durch Temperaturschwankungen kaum beeinträchtigt. Daher ist eine Verwendung im Freien möglich. Beispiele für die Verwendung im Freien sind Balkonböden, Pflanzenwege und Treppenstufen, Abdeckungen von Abflüssen und Außenwandabtrennungen.

Was ist FPGA-Entwicklungen?

FPGA-Entwicklungen sind das kundenspezifische Design eines FPGAs, um einen IC mit der gewünschten Funktionalität zu entwickeln.

FPGA steht für “Field Programmable Gate Array” und ist ein integrierter Schaltkreis, dessen Funktionen auf der Entwicklungsseite freiprogrammiert werden können.FPGAs enthalten eine große Anzahl von Schaltkreisen, darunter Recheneinheiten, Speicher, Register und einfache Logikschaltungen.

Ohne jegliche Modifikationen handelt es sich lediglich um eine Anordnung von Schaltkreisen ohne Funktionalität, aber durch die Kombination der internen Schaltkreise und die Gestaltung der logischen Schaltkreise kann der Entwickler die von ihm gewünschte Funktionalität frei bereitstellen.

Ähnlich wie bei FPGAs gibt es anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), die an die Wünsche des Benutzers angepasst werden können, aber dazu müssen vor der Herstellung des ICs kundenspezifische Funktionen entworfen werden. Dies nimmt Zeit für Design und Entwicklung in Anspruch, und sobald das Produkt in Produktion ist, kann die Funktionalität nicht mehr frei vor Ort geändert werden.

Einsatzmöglichkeiten von FPGA-Entwicklungen

FPGA-Entwicklungen sind für die Entwicklung von elektronischen Geräten und Platinen, die ICs enthalten, unerlässlich. FPGA-Entwicklungen werden bei der Entwicklung elektronischer Geräte in der Telekommunikation, der Automobilindustrie, der Medizintechnik, der Unterhaltungselektronik und in allen anderen Bereichen eingesetzt.

Die FPGA-Entwicklungen haben den Vorteil, dass die erforderlichen Funktionen in FPGAs programmiert werden können, diese dann in elektronische Geräte eingebaut werden können, um sie an realen Geräten zu überprüfen, und die Ergebnisse zurückgemeldet werden können.

Ein weiterer Nachteil sind die im Vergleich zu ASICs höheren Produktionskosten, und es besteht die Tendenz, FPGAs in der Entwicklungsphase zu verwenden und ASICs erst nach Fertigstellung des Entwurfs in das Endprodukt einzubauen. Die jüngsten Verbesserungen in der Halbleiterfertigungstechnologie haben jedoch zu einer höheren Integration und niedrigeren Kosten für FPGAs geführt, so dass immer mehr FPGAs in Endprodukten eingesetzt werden.

Grundsätze der FPGA-Entwicklungen

Der Ablauf der FPGA-Entwicklungen ist im Grunde derselbe wie bei anderen IC-Entwicklungen, z. B. ASICs: Während bei der ASIC-Entwicklung die Fertigungsabteilung für den Prototyping-Prozess zuständig ist, ist der FPGA-Entwickler bei der FPGA-Entwicklung auch für den Prozess der Implementierung des Programms auf dem eigentlichen Chip verantwortlich, der dem ASIC-Prototyp entspricht.

Der Ablauf der FPGA-Entwicklungen umfasst die folgenden Prozesse.

1. Festlegung der Spezifikationen

Die “Spezifikationen”, wie z. B. die im FPGA zu implementierenden Funktionen, die Schnittstellen zu anderen Komponenten des Systems, in das das FPGA integriert werden soll, die zeitlichen Vorgaben usw., werden zusammengestellt, und das FPGA, das die Spezifikationen erfüllt, wird ausgewählt.

2. Entwurf von Logikschaltungen

Die logische Funktion wird mit Hardware-Beschreibungssprachen wie VHDL und Verilog-HDL beschrieben.

3. Funktionale Verifizierung

Die Funktionssimulation wird durchgeführt, um zu überprüfen, ob das Verhalten der Logikschaltung korrekt ist.

4. Kompilierung

Aus der HDL-Beschreibung werden logische Ausdrücke erzeugt, die aus Gattern auf dem FPGA bestehen, und die logischen Ausdrücke werden weiter optimiert, um eine Netzliste zu erzeugen. Jede Schaltung wird dann auf dem tatsächlichen FPGA platziert und die Verdrahtung zwischen den Schaltungen wird festgelegt. Diese Reihe von Prozessen wird als Kompilierung bezeichnet.

5. Zeitliche Verifizierung

Auf der Grundlage der Platzierungs- und Routing-Informationen wird die physikalische Verzögerungszeit simuliert, um zu bestätigen, dass die Timing-Bedingungen erfüllt sind.

6. Herunterladen

Die generierten Schaltungsdaten werden auf den FPGA heruntergeladen. Durch diesen Prozess wird das FPGA, das nur ein Array von Gattern war, in die vom Entwickler gewünschte Schaltung umgewandelt.

7. Verifizierung des FPGA-Betriebs

FPGAs werden betrieben, um zu überprüfen, dass keine funktionalen Defekte oder Leistungsmängel vorhanden sind. Es gibt zwei Arten der Betriebsverifizierung: Bei der einen wird das FPGA auf ein Evaluation Board gesetzt und eine Evaluationssimulation durchgeführt, bei der anderen wird das FPGA tatsächlich in ein System eingebaut und betrieben. Die tatsächliche Geräteverifizierung eignet sich für FPGAs mit großen Gattergrößen, da sie weniger Zeit für die Verifizierung benötigt.

Weitere Informationen zu FPGA-Entwicklungen

1. Programmiersprachen für FPGA-Entwicklungen

HDL, das zum Schreiben von FPGA-Code verwendet wird, ist eine Low-Level-Sprache, die früher schwer zu schreiben war, es sei denn, man war ein Hardware-Ingenieur, der Schaltungen entwerfen konnte. Heutzutage ermöglichen integrierte Softwareplattformen FPGA-Entwicklungen in einer anderen Programmiersprache ohne HDL-Kenntnisse.

Die Plattform ermöglicht FPGA-Funktionen durch die Umwandlung von Hochsprachen in niedrigere Sprachen; es ist auch möglich, trainierte Deep-Learning-Modelle, die in den Frameworks Tensorflow und Pytorch erstellt wurden, zur Beschleunigung von FPGAs zu verwenden.

2. Hardware-Effizienz

Geräte wie ASICs verwenden Sprünge zwischen dem Programm und dem Speicher, die Energie zum Speichern und Abrufen von Daten verbrauchen und die Echtzeitleistung verringern; FPGAs müssen nicht zwischen dem Programm und dem Speicher springen, was eine effiziente Datenspeicherung und -abfrage ermöglicht. FPGAs können auch stromhungrige Aufgaben auslagern.

Was ist ein FPGA-Board?

Ein FPGA-Board (FPGA-Evaluierungsplatine oder FPGA-Entwicklungsplatine) ist eine Platine (Board) mit einem FPGA (Field Programmable Gate Array) und Peripheriekomponenten, die in der Anfangsphase der FPGA-Entwicklung oder zum Erlernen der FPGA-Entwicklung verwendet wird.

FPGAs werden in der Regel auf speziellen Boards montiert, die den Produktspezifikationen entsprechen. Da die Entwicklung dieser speziellen Boards jedoch Zeit in Anspruch nimmt, werden FPGA-Boards in der Regel dazu verwendet, FPGAs in den frühen Phasen der Produktentwicklung zu evaluieren. Aus diesem Grund sind FPGA-Boards in der Regel bereits vorbereitet und mit den verschiedenen Schnittstellen ausgestattet, die für die Entwicklung von FPGAs erforderlich sind.

Anwendungen von FPGA-Boards

FPGA-Boards werden verwendet, um die Produktentwicklung ohne Verzögerungen zu evaluieren und zu validieren, und zwar sowohl im Hinblick auf die IC-Schaltung (Hardware) als auch auf die für den Betrieb des FPGA erforderliche Softwarevorbereitung.

Dies liegt daran, dass in der normalen Produktentwicklungsphase mit FPGA-Entwicklung die Verifizierung der internen IC-Schaltung und der Betriebssoftware noch im Gange ist und das Evaluierungs-Board mit dedizierten peripheren Schaltungskomponenten oft noch unvollständig ist und sich alles noch in der Entwicklung befindet.

Es ist möglich, die Hard- und Software für alle Komponenten in Serie zu entwickeln, aber dies würde einen sehr langen Produktentwicklungszeitplan erfordern. Auch wenn es einige redundante (zusätzliche) Funktionen gibt, ist ein FPGA-Board ein wertvolles Element für Designer, da es ihnen erlaubt, den Betrieb während der IC-Entwicklung zu überprüfen.

Funktionsweise von FPGA-Boards

Für den Betrieb eines FPGA sind im Prinzip folgende Komponenten erforderlich: ein IC, d. h. das FPGA selbst; eine Platine zum Anschluss der verschiedenen Stromversorgungen und Vorspannungsverdrahtungen (z. B. Taktsignale für digitale Schaltungen) an das IC; und eine spezielle eingebettete Software auf einem PC, um verschiedene digitale Steuersignale zu senden.

Durch die Verwendung eines FPGA-Boards mit diesen Komponenten kann die Funktionsweise der elektrischen Schaltungen von FPGAs prinzipiell bewertet und verifiziert werden.

Verschiedene Bibliotheken von FPGA-Board-Funktionen, einschließlich einer Vielzahl von Schnittstellen, sind von verschiedenen Herstellern erhältlich, aber die anspruchsvolleren Modelle sind auch sehr teuer.

Weitere Informationen zu FPGA-Boards

1. Verwendung von FPGA-Boards

Wie bereits erwähnt, werden FPGA-Boards häufig für die vorläufige Bewertung und Entwicklung von FPGA-basierten Produkten verwendet, sie können aber auch für die folgenden anderen Zwecke eingesetzt werden:

• Funktionsüberprüfung von eingebetteter Anwendungssoftware
• IC-Evaluierungs- und Verifikationsanwendungen für digitale Schaltungen
• Einführungsanwendungen für FPGA-bezogenes Design

Es gibt eine breite Palette von FPGA-Boards verschiedener Hersteller, von multifunktionalen, hochleistungsfähigen Spezialplatinen bis hin zu einfach zu bedienenden Platinen für den Einstieg, und es wird empfohlen, das FPGA-Board auszuwählen, das dem gewünschten Zweck am besten entspricht.

Selbst wenn Sie ein teures FPGA-Board für die zukünftige Nutzung erwerben, kann es sein, dass Sie ein neues Board kaufen müssen, wenn aufgrund technologischer Neuerungen andere Funktionen benötigt werden.

2. Vorteile von FPGAs gegenüber ASICs

FPGAs enthalten ein System von Verbindungen, das Gate Array genannt wird und es den Entwicklern ermöglicht, eine Vielzahl von Funktionen nachträglich programmierbar zu realisieren. Infolgedessen ist die interne Schaltung des ICs selbst redundant und verschiedene Funktionen sind im IC vorinstalliert.

Obwohl die Leistungsindikatoren des IC selbst, wie Reaktionsgeschwindigkeit und Stromverbrauch, denen speziell entwickelter und optimierter ASICs unterlegen sind, besteht der Vorteil darin, dass die gewünschten Funktionen sofort und ohne die Kosten der Maskenentwicklung (des IC-Schaltungsentwurfs) realisiert werden können.

Bei den heutigen feinen CMOS sind die Kosten für die Entwicklung von IC-Masken und die Entwicklungszeiten in der Regel enorm, und es ist oft schwierig, dedizierte ASICs zu entwickeln, ohne dass die Menge und der Preis darunter leiden. In solchen Fällen ist ein FPGA-Board, mit der sich die Funktionsweise der Anwendungssoftware des Digitalteils leicht überprüfen lässt, ein nützliches Werkzeug für Designer und Entwickler.