Normlage

In Katastrophengebieten, auf hoher See, im ewigen Eis, unter Tage oder in anderen extremen Umgebungen sind portable Computer im Einsatz, die zuverlässig funktionieren und widerstandsfähig gegen mechanische Belastungen oder Umwelteinflüsse sein müssen. Für militärische Einsatzgebiete zum Beispiel gibt es zudem besondere Laptops, unter der Bezeichnung TEMPEST (Temporary Emanation and Spurious Transmission) geführt. Es steht als Synonym für alle Aktivitäten und Maßnahmen, die Hersteller ergreifen müssen, um kompromittierende elektromagnetische Felder eines Laptops zu unterdrücken und damit eine Abhörsicherheit zu gewährleisten.

Auf dem Markt gibt es Notebooks, die nach der MIL-STD461E (TEMPEST) getestet sind. Sämtliche Kabel im Gerät sind geschirmt und die Tastaturen so konstruiert, dass man aus der Abstrahlcharakteristik beim Betätigen einer Taste nicht mehr auf den zugehörigen Buchstaben schließen kann. Die verwendeten Magnesium-Legierungen für die Gehäuse sparen Gewicht und schirmen zusätzlich elektromagnetische Wellen ab. Darüber hinaus sind noch mögliche Strahlungslecks mit HF-Litze abgedichtet.

Nach Aussage der Firma GETAC sind 75 % aller bekannten Schäden bei Laptops darauf zurückzuführen, dass jemand das Gerät fallen gelassen hat, etwas daraufgefallen oder eine Flüssigkeit darübergelaufen ist. Das führte zu Überlegungen, welche generellen Anforderungen an ein „ruggedized“-Gerät zu stellen sind, und letztlich dazu, sie in einer Norm festzulegen.

Normen und Klassen für ruggedized

Grundsätzlich findet man vier Normen beziehungsweise Geräteklassen:

• Die IP-Schutzklassen (IEC 60529, DIN 40050), definieren Gehäusearten und sind in Europa gebräuchlich. IP steht für „Ingress Protection“ was übersetzt ungefähr Schutz gegen Eindringen bedeutet.
• In den USA gibt es als Pendant das sogenannte NEMA-„Rating“. Es bezieht sich auf den NEMA-250-2003-Standard, der Geräte nach ihrer Eignung für Anwendungsbereiche klassifiziert.
  
• Die ATEX-Klassifizierung, die für jedes Gerät in allen EG-Mitgliedstaaten verpflichtend ist. Sie beschreibt die Verwendbarkeit von Geräten an Orten, an denen eine mehr oder weniger große Explosionsgefahr durch Gase und Stäube besteht.
  
• MIL-STD-810F stammt wie zu erwarten vom amerikanischen Verteidigungsministerium und war ursprünglich nur für militärisches Gerät gedacht. Sie hat den größten Umfang und den höchsten Grad an Qualität, erprobt in Umweltsimulationen (Environmental Stress Screening; ESS) und letztlich im Feld.
  

NEMA 250-2003 im geschlossenen Räumen
Schützt in gewissem Maße vor	NEMA-Typ
	1	2	4	4X	5	6	6P	12	12K	13
gefährlichen Teilen eines Gerätes	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
Eindringen von festen Fremdkörpern(herabfallender Schutz)	+	+	+	+	+	+	+	+	+	x
Eindringen von Tropf- oder leichtem Spritzwasser	-	+	+	+	+	+	+	+	+	+
Eindringen von festen Fremdkörpern(windgetriebener Staub, Flusen, Fasern und Textilstaub)	-	-	+	+	-	+	+	+	+	+
Eindringen von Strahl- und Spritzwasser	-	-	+	+	-	+	+	-	-	-
Öl und Kühlmittel	-	-	-	-	-	-	-	+	+	+
versprühtes oder verspritzes Öl und Kühlmittel	-	-	-	+	-	-	+	-	-	-
gelegentliches zeitlich begrenztes Eintauchen in Wasser	-	-	-	-	-	+	+	-	-	-
gelegentliches längeres Eintauchen in Wasser	-	-	-	-	-	-	+	-	-	-

IP bezieht sich auf die Gehäuse, es geht dabei um feste und flüssige Stoffe. Die IP-Schutzklassen hat das Deutsche Institut für Normung in der DIN 40050 oder die International Electrotechnical Commission in der IEC 60529 beschrieben, wobei die IP-Klassen mit zwei-bis dreistelligen Ziffern gekennzeichnet sind.

IP-Schutzklassen
Schutz- level	erste Ziffer	zweite Ziffer	dritte Ziffer
0	kein Schutz	kein Schutz	kein Schutz
1	Schutz gegen großflächige feste Fremdkörper mit einem Durchmesser von 50 mm und größer	Schutz gegen senkrecht fallende Wassertropfen	Schutz gegen Stöße von 0,225 Joule (ein Gewicht mit 150 g aus 15 cm Fallhöhe)
2	Schutz gegen feste Fremdkörper mit einem Durchmesser von 12,5 mm und größer (z.B. Finger oder andere kornförmige Fremdkörper)	Schutz gegen fallende Wassertropfen, wenn Gehäuse bis 15 Grad geneigt ist	Schutz gegen Stöße von 0,375 Joule (ein Gewicht mit 250 g aus 15 cm Fallhöhe)
3	Schutz gegen feste Fremdkörper mit einem Durchmesser von 2,5 mm und größer (z.B. Drähte, Werkzeuge oder andere kornförmige Fremdkörper)	Schutz gegen Sprühwasser aus einer Richtung	Schutz gegen Stöße von 0,5 Joule (ein Gewicht mit 250 g aus 20 cm Fallhöhe)
4	Schutz gegen feste Fremdkörper mit einem Durchmesser von 1 mm und größer (z.B. Drähte, Werkzeuge oder andere kornförmige Fremdkörper)	Schutz gegen Wasserstrahlen aus allen Richtungen	Schutz gegen Stöße von 2,0 Joule (ein Gewicht mit 500 g aus 40 cm Fallhöhe)
4k	-	Schutz gegen Wasserstrahlen aus allen Richtungen mit erhöhtem Druck (gilt laut DIN 40050 nur für Straßenfahrzeuge)	-
5	staubgeschützt (Schutz gegen Staubanlagerungen) aus jeder Richtung	Schutz gegen Wasserstrahlen als schwacher Strahl	Schutz gegen Stöße von 6,0 Joule (ein Gewicht mit 1500 g aus 40 cm Fallhöhe)
6	vollständig staubgeschützt (kein Staubeintritt)	Schutz gegen Wasserstrahlen als starker Strahl aus jeder Richtung	Schutz gegen Stöße von 20,0 Joule (ein Gewicht mit 5000 g aus 40 cm Fallhöhe)
6k	-	Schutz gegen Wasserstrahlen aus allen Richtungen mit erhöhtem Druck (gilt laut DIN 40050 nur für Straßenfahrzeuge)	-
7	-	Schutz gegen zeitweiliges Untertauchen (15 cm - 100 cm)	-
8	-	Schutz gegen länger andauerndes Untertauchen in einer Tiefe unter einem Meter	-
9k	-	Schutz gegen Hochdruck-/Dampfstrahl-Reinigung aus allen Richtungen mit stark erhöhtem Druck (gilt laut DIN 40050 nur für Straßenfahrzeuge)	-

Eine Differenzierung der IP-Klassen erkennt man an zwei- bis dreistelligen Ziffern: Die erste steht für den Grad der Schutzmaßnahmen eines technischen Gerätes gegen das Eindringen fester Fremdkörper wie Staub oder Schmutz, die zweite Ziffer bezieht sich auf den Schutz, den es gegen Feuchtigkeit oder Flüssigkeiten besitzt. Ein x erscheint, wenn die entsprechende Kategorie keine Rolle spielt; IPx5 würde bedeuten, dass es nur um den Schutz vor Nässe geht. Manchmal erscheint eine dritte Ziffer, die den Grad der Widerstandsfähigkeit bei mechanischer Beanspruchung beschreibt, etwa durch Schläge oder Stöße. Mit der IP-Normierung wollen die Gremien grundsätzlich zwei unterschiedliche Ziele erreichen: Sie sollen sicherstellen, dass weder Personen noch Betriebsmittel Schaden nehmen.

Als Erweiterung der DIN behandelt die IEC 60529 speziell Belastungen durch Hochdruck und hohe Wassertemperaturen, wie sie beim Einsatz von Baufahrzeugen vorkommen, erkennbar am Buchstaben „K“ am Ende der IP-Nummer.

In den USA gibt es äquivalent zu den IP-Schutzklassen den Standard NEMA-250-2003, festgelegt von der National Electrical Manufacturers Association. Er unterscheidet zwischen Geräten für den Einsatz in geschlossenen Räumen und im freien Gelände.

Darüber hinaus schlägt die NEMA einen Anwendungsbereich für die jeweilige Unterkategorie vor. Außerdem behandelt sie noch vier Stufen für gefährliche Bereiche und bezieht sich bei der Einordnung auf drei Typen des National Electrical Code NEC I bis III. Beim Typ I geht es um entzündbare Gase, wobei die wiederum den Klassen A bis D zugeordnet sind (Acetylen, Wasserstoff, Ethylen Propan). NEC II gilt für entzündbaren Ruß-, Kohle- oder Metallstaub in den Klassen E bis G, und Typ III ist für gefährliche Bereiche zuständig, in denen hochentzündliche Fasern oder Textilflugstaub vorkommen können.

Neben den NEC-Typen I bis III gibt es besonders gefährliche Bereiche etwa in Bergwerken, in denen die Geräte den Anforderungen der Mine Safety and Health Administration (MSHA) genügen müssen. Die MSHA ist das amerikanische Amt für Bergbau, das dem amerikanischen Innenministerium zugeordnet ist.

Den kompletten Artikel unter anderem mit Erläuterungen der Testmethoden sowie eine ausfährliche Marktübersicht zum Thema "Ruggedized Notebooks" finden Sie in der Printausgabe von iX 12/07. (rh)