Advantech UIO40-Express - bo mạch đơn 2,5 inch nền UIO40

Advantech UIO40-Express là bo mạch máy tính đơn khổ 2,5 inch, làm phần tính toán cho thiết bị nhúng theo nền ghép tầng UIO40. Bo mạch cung cấp các chức năng của một bo mạch chủ tiêu chuẩn trên một tấm mạch duy nhất, chạy được liên tục 24 giờ mỗi ngày và có dải nhiệt mở rộng âm 40 đến 85 độ C. Bài viết trình bày thông số, khác biệt giữa bo mạch đơn và bo mạch chủ thông thường, các tình huống dùng thực tế, so sánh với những bo mạch nhúng khác đang phân phối và nơi đặt mua.

Cần nói rõ ngay để tránh nhầm khi lập dự toán: đây là linh kiện, không phải máy đóng sẵn. Mua về là được một tấm mạch, chưa có vỏ, chưa có bộ nguồn và chưa có cáp. Người mua là đơn vị chế tạo thiết bị hoặc nhóm kỹ thuật tự dựng máy, chứ không phải người dùng cuối cần một máy cắm điện là chạy.

Thông số kỹ thuật Advantech UIO40-Express

Bảng dưới gom các đặc điểm chắc chắn của bo mạch. Cấu hình vi xử lý, bộ nhớ và bảng kê cổng thay đổi theo mã đặt hàng, nên những ô đó phải đối chiếu tài liệu hãng trước khi chốt cấu hình.

Hai dòng trong bảng quyết định phần lớn phương án. Dải nhiệt âm 40 đến 85 độ C cho phép đặt bo mạch trong tủ kín và ngoài trời, là chỗ mà bo mạch máy bàn không đáp ứng. Vòng đời cung ứng dài quan trọng không kém với đơn vị chế tạo thiết bị: một dây chuyền hoặc một dòng máy bán trong năm năm cần đúng một mã bo mạch trong suốt thời gian đó, vì đổi bo mạch là phải kiểm định lại cả thiết bị.

Bo mạch đơn 2,5 inch khác bo mạch chủ tiêu chuẩn ở đâu

Câu hỏi này quyết định việc chọn giữa một bo mạch đơn và một bộ máy tính công nghiệp thông thường. Khác biệt nằm ở bốn điểm, và cả bốn đều ảnh hưởng tới thiết kế thiết bị chứ không chỉ tới giá.

• Diện tích và cách bố trí. Bo mạch đơn gom bộ vi xử lý, bộ nhớ, mạch hình và các cổng lên một tấm mạch khổ 2,5 inch. Bo mạch chủ Micro-ATX trải cùng chừng ấy chức năng trên diện tích lớn hơn nhiều lần, vì còn phải chừa chỗ cho khe cắm rời và cho nhiều khe bộ nhớ.
• Cách mở rộng. Bo mạch chủ mở rộng bằng khe cắm dựng đứng, card cắm vuông góc với mặt mạch. Nền UIO40 mở rộng bằng cách ghép tầng: thẻ mở rộng nằm song song và chồng lên bo mạch lõi qua cụm chân cắm. Cụm mạch vì thế mỏng theo một chiều và chịu rung tốt hơn, do không có card công xôn dài.
• Nguồn cấp. Máy dùng bo mạch chủ cần bộ nguồn nhiều nhánh điện áp theo chuẩn máy bàn. Bo mạch đơn thường nhận một mức điện áp một chiều duy nhất, nên thiết bị chỉ cần một bộ chuyển nguồn nhỏ, đôi khi lấy thẳng từ nguồn 24 V có sẵn trong tủ điện.
• Đối tượng dùng. Bo mạch chủ hướng tới việc lắp thành một máy tính hoàn chỉnh. Bo mạch đơn hướng tới việc nhúng vào một thiết bị lớn hơn, nơi phần máy tính chỉ là một khối bên trong, không có bàn phím và màn hình riêng.

Đổi lại, bo mạch đơn đòi hỏi nhiều việc hơn ở khâu thiết kế. Phải tự lo phần cơ khí, tự lo bộ chuyển nguồn, tự lo cáp và tự kiểm nhiệt cho cụm mạch. Bù lại là kích thước, điện năng và chi phí trên mỗi máy khi sản xuất theo lô. Lý do các đơn vị chế tạo chọn nền tính toán tiêu thụ điện thấp cho họ UIO40 đã nêu trong bài về bảng mở rộng vào ra UIO-4030, phần đó không lặp lại ở đây.

Advantech UIO40-Express dùng cho việc gì

Bo mạch này đóng vai trò khối tính toán bên trong một thiết bị lớn hơn. Bốn tình huống dưới đây phản ánh cách các đơn vị trong nước sử dụng nhóm bo mạch đơn khổ nhỏ.

• Máy bán hàng tự động và quầy tra cứu. Phần máy tính nằm trong thân máy cùng với bộ nhả hàng, đầu đọc thẻ và tấm màn. Bo mạch khổ 2,5 inch chiếm rất ít chỗ, để dành khoang cho phần cơ khí, vốn là phần khó thu nhỏ.
• Bộ điều khiển máy do đơn vị trong nước chế tạo. Máy đóng gói, máy dán nhãn hoặc máy kiểm tra cần một khối tính toán chạy liên tục theo ca, giao tiếp với cảm biến qua các cổng nối tiếp và cổng vào ra số. Không quạt nghĩa là không có phần tử quay để hỏng, một lý do lớn khi máy chạy ba ca.
• Thiết bị đặt trong tủ điện ngoài trời. Trạm bơm, tủ đèn tín hiệu và trạm quan trắc có tủ phơi nắng cả ngày. Dải nhiệt mở rộng cho phép đặt bo mạch trong tủ mà không cần lắp điều hoà tủ, tức giảm cả chi phí đầu tư lẫn chi phí bảo trì.
• Thiết bị gắn trên phương tiện. Xe nâng, xe chuyên dụng và toa vận chuyển trong nhà máy rung liên tục. Cụm ghép tầng không có card cắm dựng đứng nên ít chịu ứng suất tại chân cắm, khác với máy dùng bo mạch chủ và card rời.

Nếu bài toán chỉ là lắp vài chục máy vào tủ điện và không có nhu cầu thiết kế thân máy riêng, hướng đúng là chọn máy hộp đóng sẵn có vỏ và có nguồn trong danh mục giải pháp nhúng cho IoT. Tổng chi phí thường thấp hơn khi tính cả công thiết kế cơ khí và công kiểm thử.

So sánh với các bo mạch nhúng đang phân phối

Bảng dưới đặt UIO40-Express cạnh ba bo mạch nhúng khác có trên trang cửa hàng, xếp theo khổ mạch và cách mở rộng. Đây là hai tiêu chí quyết định trước tiên, vì chúng ràng buộc phần cơ khí của thiết bị.

Cách chọn quy về ba câu hỏi. Thiết bị đã có khung cơ khí theo chuẩn nào chưa: đang dùng PC/104 thì giữ nguyên khung và chọn PCM-3343, khỏi phải làm lại phần gá. Phần mềm có buộc phải chạy trên nền x86 không: nếu thư viện thương mại chỉ có bản x86 thì MIO-2261 là hướng an toàn. Còn nếu bắt đầu từ đầu, cần cụm mạch mỏng nhất và số cổng linh hoạt theo từng đời máy, nền ghép tầng UIO40 cho phép đổi thẻ mở rộng mà không phải sửa phần xử lý; các thẻ trong họ được mô tả ở bài UIO-4032 và bài UIO-4036.

Mua Advantech UIO40-Express ở đâu

Nhóm bo mạch và mô-đun mở rộng được xếp trong chuyên mục thiết bị công nghiệp trên site này. UIO40-Express không nằm trong danh sách hàng có sẵn trên trang cửa hàng, nên cấu hình và thời gian giao được xác nhận theo từng đơn. Các bo mạch nhúng có bán sẵn, như PCM-9343, có trang mô tả riêng kèm tài liệu kỹ thuật.

Khi gửi yêu cầu báo giá, năm thông tin nên nêu trước: hệ điều hành và ngôn ngữ lập trình của phần mềm sẽ chạy, danh sách cổng cần có kèm số lượng từng loại, nguồn cấp tại thiết bị, nhiệt độ cao nhất đo được tại vị trí lắp, và sản lượng dự kiến theo năm. Thông tin cuối cùng quyết định nên giữ khung máy có sẵn hay tự thiết kế vỏ riêng, và cũng là căn cứ để so tổng chi phí với phương án mua máy hộp nguyên chiếc.

Để đối chiếu với các nền tính toán đóng sẵn cùng hãng, xem danh mục máy tính nhúng Advantech trên IPC247. Nếu chưa chốt được nên tự ghép bo mạch hay mua máy hộp có vỏ và nguồn, có thể chạy công cụ chọn máy theo yêu cầu rồi gửi kết quả kèm đề nghị báo giá.

Câu hỏi thường gặp về Advantech UIO40-Express

Advantech UIO40-Express là thiết bị gì?

Đây là một bo mạch máy tính đơn khổ 2,5 inch, tức phần tính toán của một thiết bị nhúng nằm gọn trên một tấm mạch duy nhất. Bo mạch theo nền ghép tầng UIO40, dùng chung cụm chân cắm với các thẻ mở rộng cùng họ. Đây không phải máy đóng sẵn có vỏ và có nguồn, mà là linh kiện dành cho đơn vị chế tạo thiết bị.

UIO40-Express khác bo mạch chủ máy bàn ở đâu?

Khác ở ba chỗ. Bo mạch đơn gom bộ vi xử lý, bộ nhớ và các cổng lên một tấm mạch nhỏ, thay vì trải trên khổ ATX. Cổng mở rộng đưa ra bằng cụm chân cắm ghép tầng thay vì khe cắm dựng đứng, nên cụm mạch mỏng và chịu rung tốt hơn. Nguồn cấp thường là một mức điện áp một chiều duy nhất, không cần bộ nguồn nhiều nhánh.

Dải nhiệt âm 40 đến 85 độ C dùng ở đâu?

Dải này dành cho thiết bị đặt ngoài trời, gắn trên phương tiện hoặc trong tủ kín không có thông gió cưỡng bức. Ở Việt Nam, đầu nóng quan trọng hơn đầu lạnh: một tủ điện phơi nắng có thể vượt 60 độ C vào buổi trưa. Vẫn cần đo nhiệt độ thực tế tại vị trí bo mạch, vì dải nhiệt là điều kiện của linh kiện chứ không phải bảo đảm cho cả cụm máy.

Mua UIO40-Express rồi còn phải bổ sung những gì?

Còn ba phần. Thứ nhất là thẻ mở rộng nếu số cổng trên bo mạch lõi chưa đủ. Thứ hai là phần cơ khí, gồm vỏ hoặc giá đỡ để cố định cụm mạch. Thứ ba là nguồn cấp và các thiết bị ngoại vi theo bài toán. Thẻ mở rộng chọn trong họ UIO-40xx, ví dụ UIO-4030 thêm 1 cổng RS-232, 1 cổng RS-485 cùng 4 vào số và 4 ra số; vỏ, giá đỡ và nguồn cấp không đi kèm thẻ nên phải chuẩn bị riêng hoặc hỏi hãng.

Cần nêu thông tin gì khi hỏi mua Advantech UIO40-Express?

Nên nêu năm nội dung: hệ điều hành và ngôn ngữ lập trình của phần mềm sẽ chạy, danh sách cổng cần có kèm số lượng từng loại, nguồn cấp tại thiết bị, nhiệt độ cao nhất đo được tại vị trí lắp, và sản lượng dự kiến theo năm. Thông tin cuối quyết định nên giữ khung máy có sẵn hay tự làm vỏ riêng.

Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.