EP Basics: Aufbausysteme (Teil 2) 19-Zoll-Technik: Wie kompatibel sind die Bauteile eigentlich?

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In fast allen technischen Bereichen hat sich die 19-Zoll-Technik durchgesetzt. Doch wie kompatibel sind einzelne Bauteile innerhalb der definierten vier Ebenen oder über diese hinweg?

Im ersten Teil dieser Serie haben wir die Herkunft der 19-Zoll-Technik beleuchtet und Grundbegriffe sowie die relevanten Normen erklärt. In diesem Beitrag geht es um das Thema „Kompatibilität“.

Bild 1 zeigt die Unterteilung der 19-Zoll-Technik in die vier Ebenen, anhand derer sich dieses Thema sehr gut und einfach erläutern lässt. Die Frage, die sehr oft gestellt wird, ist, ob Bauteile nur innerhalb der in Bild 1 beschriebenen Ebenen kompatibel sind oder ob diese auch darüber hinaus beliebig austauschbar sind.

Dies lässt sich eindeutig beantworten und ist in der Normenreihe IEC60297, die im ersten Teil bereits erwähnt wurde, definiert. Genauer gesagt werden Schnittstellen und die damit zusammenhängende Kompatibilität zwischen den dort beschriebenen Ebenen in einem Teildokument (IEC 60297-3) festgelegt. Vereinfacht gesagt verhält es sich so, dass Komponenten einer Ebene immer zu Komponenten der anderen Ebenen kompatibel sein müssen – und zwar absolut unabhängig vom jeweiligen Hersteller.

19-Zoll-Systeme: Die Normenreihe IEC60297

Um den Herstellern jedoch genügend Gestaltungsspielraum zu lassen, werden in dieser Norm bewusst nur die für die Kompatibilität benötigten Maße spezifiziert. Für die zahlreichen Anwendungen und Märkte kann so fast alles realisiert werden, so dass kundenspezifische Anforderungen oder Anpassungen jederzeit umgesetzt werden können. Selbstverständlich unterscheidet sich hier auch – zumal im globalen Wettbewerb – ein Lieferant von Standard-Katalogbauteilen von einem Dienstleister, der über langjährige Erfahrung im Bereich Gesamtlösungskonzepte verfügt. Ein solcher Dienstleister kann dem Kunden eher über mögliche Kompatibilitätsprobleme aufklären und bereits während der Designphase entsprechende Hinweise geben.

19-Zoll-Systeme: Austauschbarkeit innerhalb der einzelnen Ebenen

Das bisher Gesagte betrifft jedoch nur die Kompatibilität der Bauteile unterschiedlicher Ebenen, die Austauschbarkeit innerhalb der einzelnen Ebenen dagegen ist nicht definiert. Die Baugruppenträgerseitenwand des einen Herstellers passt beispielsweise nicht unbedingt zu den Komponenten eines anderen Herstellers.

Einige Punkte sind jedoch fundamental, ohne die ein 19-Zoll-System nicht realisierbar ist. Dazu ein Beispiel: das Frontsystem (Ebene 2) eines Herstellers muss unbedingt in den Baugruppenträger (Ebene 3) eines anderen Herstellers passen. Und jeder Baugruppenträger muss herstellerunabhängig in jeden 19-Zoll-Schrank (Ebene 4) problemlos eingebaut werden können.

Für die Schnittstelle von Ebene 2 der Baugruppe zu Ebene 3 des Baugruppenträgers (siehe Bild 1) werden in der IEC 60297-3-101 unter anderem folgende Abmessungen festgelegt: Das Maß D3 (siehe Bild 2) definiert die Leiterplattenlänge ohne zugehörigen Steckverbinder. D4 bestimmt die Gesamtlänge der Steckbaugruppe inklusive Steckverbinder.

Die Abmessungen dieser Steckverbinder werden in den Normen IEC 60603-2 und IEC 61076-4 beschrieben. Die Höhe des zugehörigen Frontsystems wird über H8 und H9 definiert. H8 gibt die Gesamthöhe der Baugruppe für den Einbau in den Baugruppenträger an. Durch H9 wird das Abstandsmaß der Befestigungspunkte des Frontsystems vorgegeben.

Um sicherzustellen, dass Steckbaugruppen in einem beliebigen Baugruppenträger mühelos montiert werden können, werden zusätzliche Abmessungen des Baugruppenträgers benannt. Hierbei kann es sich beispielsweise um die Einbauhöhe oder um erforderliche Befestigungspunkte handeln.

H7 definiert die notwendige Einschubhöhe für den Einbau der oben beschriebenen Steckbaugruppe. H6 gibt die Lage der Befestigungspunkte für die Verschraubung der Steckbaugruppe vor. Wie bereits im ersten Teil erwähnt, beruht die gesamte 19-Zoll-Systematik auf dem virtuellen Raster von sogenannten HE (Höheneinheiten von je 44,45 mm) und TE (Teilungseinheit von je 5,08 mm, siehe Bild 3), die den Einbauraum im Baugruppenträger bilden und vorgeben.

19-Zoll-Systeme: Die Norm IEC 60297-3-100

Die Norm IEC 60297-3-100 legt für die Schnittstelle von Ebene 3 (Baugruppenträger) zu Ebene 4 (Schaltschrank) ebenfalls exakte Abmessungen fest (siehe Bild 1). Die Einbaubreite der Baugruppenträgerfront wird in dieser Norm mit 482,6 mm angegeben, was 19 Zoll entspricht – und damit dem Überbegriff der bewährten Gesamtsystematik. Des Weiteren wird auch der zur Verfügung stehende Einbauraum in der Breite definiert, der größer als 450 mm sein muss. Die Einteilung in ein virtuelles Höhenraster mittels Höheneinheiten mit einer Höhe von 44,45 mm (siehe Bild 3) findet auch hier wieder Anwendung.

Angesichts all dieser Vorgaben mag es im ersten Moment überraschen, dass man bei der Gestaltung und Realisierung dennoch völlig flexibel ist, auch wenn die Abmessungen normativ festgelegt sind.

Ein Wechsel von einem Hersteller zu einem anderen ist aufgrund der genormten Schnittstellen also jederzeit und unkompliziert machbar. Eindesignte Komponenten dieser Ebene können vollkommen problemlos ausgetauscht oder ersetzt werden.

Drei Punkte bei der Kompatibilität von 19-Zoll-Systemen

Grundsätzlich sollten hinsichtlich der Kompatibilität drei Gesichtspunkte Berücksichtigung finden: Als erstes wäre die rein mechanische Kompatibilität zu nennen, als zweites die elektrische Kompatibilität, bei der u.a. die elektromagnetische Verträglichkeit zu berücksichtigen ist, und schlussendlich auch die optische Kompatibilität. Theoretisch wäre es sogar denkbar, Frontsysteme unterschiedlicher Hersteller in einem Baugruppenträger zu verwenden. Dies würde jedoch voraussetzen, dass der optische Aspekt keine Rolle spielt.

Die Ursache hierfür ist, dass auch die Abmessungen und Befestigungspunkte der Boards genormt sind, so dass jedes Frontsystem stets zu jedem der Norm konformen Boards passen muss. Frontplatten sind naturgemäß wegen der Optik wichtiger als Komponenten wie Profilschienen oder Seitenwände, die – je nach Art der Anwendung – eventuell nicht sichtbar sind.

In vielen Anwendungen spielt die Optik jedoch durchaus eine große Rolle, so dass bei der 19-Zoll-Technik zahlreiche Oberflächenvarianten erhältlich sind. Zu nennen sind hier beispielsweise blanke, chromatierte, eloxierte oder pre-eloxierte Oberflächen, sehr häufig in kundenspezifischer Farbgebung und/oder Bedruckung; dazu bunte Kartenführungen, ideenreiche Verriegelungsmechanismen oder außergewöhnliche Handgriffe – all das kann berücksichtigt werden.

Fazit: Die Frage der Kompatibilität lässt sich also generell recht einfach beantworten: Innerhalb einer Ebene: eher nicht. Zwischen den einzelnen Ebenen: auf jeden Fall.

Apropos Handgriffe: Wussten Sie, dass Ein- und Aushebegriffe nicht nur optisch eine Rolle spielen, sondern dass es hier die unterschiedlichsten Ausführungen gibt, die jeweils speziellen Einsatz finden? Mehr zu diesem spannenden Detail erfahren Sie im dritten Teil unserer Serie.

EP Basics: Aufbausysteme (Teil 1)

Aufbausysteme: Was verbirgt sich hinter dem Begriff „19 Zoll“?

High-Speed Backplanes: Welches System eignet sich für welche Anwendung?

Dieser Beitrag ist erschienen in der Fachzeitschrift ELEKTRONIKPRAXIS Ausgabe 22/2019 (Download PDF)

* Stephan Leng arbeitet als Produktmanager im Geschäftsbereich Elektronik bei Heitec in Eckental.

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