10 sfaturi pentru specificarea unei carcase electronice

Există multe lucruri care trebuie în considerare la începerea unui nou proiect, carcasa care va găzdui componentele utilizatorului fiind unul dintre acestea. Carcasa va fi ceea ce vor vedea consumatorii și lucrul cu care vor interacționa, iar utilizatorul vrea să știe că aceasta are toate calitățile necesare pentru aplicația sa.

Pe baza experienței pe care Hammond Manufacturing o are ca producător de carcase, există 10 criterii comune, dar esențiale, de care trebuie să țineți cont atunci când selectați o carcasă.

1. Dimensiunea

Într-o lume perfectă, carcasa va fi selectată înainte de proiectarea PCB-ului. Acest lucru garantează că placa va avea exact dimensiunea potrivită și, în cazul în care carcasa are știfturi de montare, că găurile de montare sunt exact în locul potrivit. Uneori apar situații inevitabile în care lucrurile se inversează, iar utilizatorul trebuie să își potrivească placa la o cutie.

Cât de mare este PCB-ul? Va fi montat pe orizontală sau pe verticală? Multe carcase din plastic au fante turnate în părțile laterale ale carcasei pentru montare verticală directă sau bosaje de montare pe PCB turnate în partea superioară și în bază pentru montarea orizontală. În general, carcasele din aluminiu extrudat vor avea fante pe toată lungimea părților laterale, pentru montarea PCB-ului pe orizontală. Dacă este cazul, cât spațiu trebuie să existe pe fețele externe pentru indicatoare, întrerupătoare, conectori, intrări de cabluri și componente similare? Ce înălțime este necesară pentru componentele montate pe placă sau pentru plăci orizontale multiple?

Figura 1: Carcase de plastic turnate cu ghidaje interne pentru plăci din seria 1591T de la Hammond. (Sursa imaginii: Hammond Manufacturing)

Figura 2: O carcasă din aluminiu extrudat cu fante pentru plăci PCB din seria 1455 de la Hammond. (Sursa imaginii: Hammond Manufacturing)

2. Mediul de instalare

Unde va fi utilizat produsul? Înăuntru, afară, sau ambele? Pentru instalarea în exterior, stabilitatea la razele UV este o problemă potențială pentru carcasele din plastic, astfel că policarbonatul este alegerea implicită. În cazul aplicațiilor mobile, cum ar fi cele rutiere și feroviare, este probabil ca șocurile și vibrațiile să reprezinte o problemă? Există un risc de pătrundere a apei sau a prafului (vedeți punctul 5 de mai jos)? Este posibil să fie prezenți contaminanți, cum ar fi uleiuri sau substanțe chimice? Este rezistența la deteriorarea prin impact o posibilă problemă? Sunt așteptate temperaturi deosebit de ridicate sau de scăzute?

ABS este ideal pentru utilizare în interior și pentru aplicațiile portabile. Datorită rezistenței sale ridicate la diferite temperaturi, stabilității UV și capacității de a rezista la impact, policarbonatul este un material bun pentru exterior și pentru utilizări industriale. Metalul, cum ar fi aluminiul turnat sub presiune, are o rezistență superioară la impact și temperatură.

Figura 3: O carcasă din policarbonat cu capac transparent din seria 1554 de la Hammond. (Sursa imaginii: Hammond Manufacturing)

3. Materialul

În general, pentru carcasele de mici dimensiuni se poate alege între plastic (inclusiv ABS și policarbonat) și metal (inclusiv aluminiu și oțel turnat sub presiune, pliat sau extrudat). Policarbonatul ar fi în mod normal specificat pentru utilizarea în exterior, deoarece rezistă mai bine decât ABS-ul la fragilizare sau decolorare cauzată de soare.

Carcasele din aluminiu oferă o bună rezistență la impact și sunt în mod inerent conductoare de electricitate, deși finisajele vopsite sau anodizate nu trebuie să acopere zonele de cuplare pentru a păstra continuitatea în întreaga carcasă. Unele modele de carcase extrudate oferă caracteristici precum aripioare multiple pentru a crește suprafața și a îmbunătăți disiparea căldurii. Carcasele din aluminiu turnat sub presiune sunt puternice și robuste; nu se corodează, sunt conductoare de electricitate, au un nivel intrinsec ridicat de atenuare electromagnetică și sunt ușor de prelucrat. Pentru aplicațiile în care protecția împotriva șocurilor este importantă, în cazul în care este probabil ca CEM să fie o problemă sau în cazul în care se așteaptă să existe temperaturi ridicate, praf sau apă, carcasa turnată sub presiune este alegerea necostisitoare ideală.

4. CEM (compatibilitatea electromagnetică)

Carcasele din plastic au un punct slab: nu oferă atenuare pentru CEM. În cazul în care EMI sau RFI emise de componentele electronice adăpostite sau susceptibilitatea acestora la câmpuri externe reprezintă o problemă potențială, lipsa de ecranare ar putea fi o provocare. Pe suprafețele interioare ale unei carcase din plastic se pot aplica tratamente interne dintr-o varietate de materiale pentru a obține diferite grade de atenuare, în funcție de cerințele proiectului. Prin punerea la dispoziție a diferitelor materiale cu o varietate de grosimi, se poate oferi cea mai rentabilă și mai adecvată soluție din punct de vedere tehnic.

Carcasele metalice, cu condiția ca acestea să fie proiectate astfel încât să existe continuitate electrică între partea superioară, bază și panourile detașabile, vor asigura un nivel de compatibilitate electromagnetică care va fi probabil mai mult decât suficient pentru majoritatea aplicațiilor comerciale. O garnitură conductivă va fi utilizată pentru a lega electric cele două jumătăți ale carcasei.

5. Etanșarea împotriva condițiilor de mediu

Carcasa va fi supusă unor riscuri din mediul extern, cum ar fi apa sau praful? Standardul internațional relevant este EN 60529, care definește clasificările scrise sub forma IPXX, unde prima cifră definește protecția împotriva obiectelor solide, iar a doua protecția împotriva pătrunderii apei.

În mod obișnuit, carcasele cu un grad de protecție IP54 sunt adecvate pentru utilizare generală. Pentru instalarea în medii în care este probabil să existe praf și apă, se specifică în mod normal IP66, 67 sau 68, iar acest nivel de protecție se obține prin utilizarea unei garnituri. Cea mai înaltă clasificare este IP69K, care oferă protecție împotriva curățării cu abur la presiune ridicată. În America de Nord, etanșarea la mediu a carcasei este definită în mod normal de un număr NEMA (National Electrical Manufacturers Association). Clasificările NEMA necesită, de asemenea, caracteristici și teste suplimentare ale produsului, cum ar fi funcționalitatea în condiții de îngheț, decuplările pentru conexiunile de cabluri și altele care nu sunt abordate de clasificările IP.

Figura 4: Unele carcase, cum ar fi această carcasă din seria 1551SNAP, sunt concepute pentru a permite pătrunderea factorilor externi, pentru aplicații precum detectarea condițiilor de mediu. (Sursa imaginii: Hammond Manufacturing)

6. Hardware-ul

Panourile și capacele carcasei trebuie fixate pe cealaltă jumătate de cuplare, iar pentru acest lucru există două metode principale pentru carcasele din plastic și cele turnate sub presiune. Fie un șurub autofiletant este fixat direct în materialul bazei, fie un șurub mecanic se cuplează cu o inserție filetată (sau bucșă) din bază. Un șurub mecanic este de preferat dacă se anticipează deschideri și închideri repetate pe toată durata de utilizare a echipamentului, în timp ce un șurub autofiletant este suficient pentru aplicațiile care nu mai necesită nicio activitate după configurare.

Figura 5: O carcasă economică din plastic fără inserții din alamă (stânga) și o carcasă din plastic ignifugat cu inserții din alamă (dreapta) din seria 1591 de la Hammond. (Sursa imaginii: Hammond Manufacturing)

7. Aspectul

Deși estetica poate fi cu siguranță subiectivă, utilizatorul are probabil cel puțin o idee generală despre cum dorește să arate și să se simtă produsul. Carcasele din plastic oferă posibilitatea de a alege între materiale opace și translucide într-o varietate de culori, și sunt ușoare, multe dintre ele cu capace încastrate pentru tastaturi și afișaje cu membrană. Carcasele extrudate au un finisaj anodizat elegant, care poate fi combinat cu accesorii, precum rame de plastic colorate, pentru un aspect deosebit. Carcasele din aluminiu turnat sub presiune pot fi vopsite într-o varietate de culori diferite și sunt preferate pentru produsele cu grad ridicat de personalizare, cum ar fi pedalele de chitară. Uneori, utilizatorul nu are nevoie decât de o carcasă robustă, nefinisată, turnată sub presiune!

Figura 6: Carcase din aluminiu turnat sub presiune pentru pedale tip „stomp box” vopsite, din seria 1590 de la Hammond. (Sursa imaginii: Hammond Manufacturing)

8. Disponibilitatea produselor și a suportului

Mulți producători specializați produc carcase standard pentru industria electronică și electrică, oferind o mare varietate de dimensiuni, stiluri și tipuri. O carcasă turnată, extrudată sau turnată sub presiune poate părea doar o simplă cutie, dar, de fapt, este rezultatul unei expertize extinse de proiectare care a dus la o carcasă bogată în caracteristici, potrivită pentru utilizarea într-o mare varietate de aplicații și medii. Distribuitorii păstrează pe raft stocuri extinse de carcase standard, iar cea mai recentă tendință este ca distribuitorii să se alăture producătorilor pentru a oferi asistență tehnică clienților, lucrând cu aceștia în etapa de proiectare pentru a-i ajuta să aleagă cea mai potrivită carcasă pentru aplicație.

9. Desenele și materialele de suport care pot fi descărcate

Orice producător și distribuitor de carcase de renume va pune la dispoziție o bibliotecă cuprinzătoare de informații tehnice pe site-ul său web. Resursele tipice care pot fi descărcate includ desene cotate în format PDF și CAD pentru a ajuta cu cerințele de proiectare și modificare, detalii tehnice și atributele cheie ale produsului.

Figura 7: Desenele cotate sunt disponibile pentru descărcare pentru toate carcasele Hammond. (Sursa imaginii: Hammond Manufacturing)

10. Personalizarea

Toate carcasele trebuie modificate într-un anumit fel pentru a fi utile, cum ar fi prin adăugarea orificiilor pentru conectori sau imprimarea etichetelor și a unui logo. Hammond oferă servicii interne de prelucrare și imprimare cu o cantitate minimă de comandă mică. Tipul de carcasă va veni cu posibilități unice de personalizare. De exemplu, putem instala componente presate, cum ar fi distanțiere în carcasele metalice, putem personaliza lungimea carcaselor din aluminiu extrudat și putem modela carcase din plastic în culori personalizate. Pentru mai multe informații despre carcasele modificate, vizitați pagina Carcase personalizate de la DigiKey.

Figura 8: O carcasă din aluminiu extrudat din seria 1455 personalizată cu rame colorate, decupaje și imprimare. (Sursa imaginii: Hammond Manufacturing)

Concluzie

Nu toate aceste sfaturi se vor aplica fiecărui proiect, dar îi vor ajuta pe proiectanți să vadă imaginea de ansamblu, de la înțelegerea disponibilității pe termen scurt și lung a unei anumite carcase, până la dimensionarea cutiei perfecte pentru următorul proiect. Ținând cont de cerințele dimensionale și tehnice, precum și de fezabilitate și estetică, ne asigurăm că fiecare proiect se desfășoară cât mai lin posibil, de la prototip la lansare.