10 tipů pro specifikaci krytu elektroniky

Při zahájení nového projektu je třeba vzít v úvahu mnoho aspektů a v neposlední řadě je to kryt, ve kterém budou umístěny uživatelské součásti. Kryt bude tím, co spotřebitelé uvidí a co na ně bude působit, přičemž cílem uživatele je zajistit, aby měl všechny vlastnosti potřebné pro danou aplikaci.

Na základě zkušeností společnosti Hammond Manufacturing s výrobou krytů existuje 10 běžných, avšak zásadních kritérií, na která je třeba při výběru krytu pamatovat.

1. Rozměry

V ideální situaci bude kryt vybrán ještě před návrhem desky plošných spojů. Tím bude přesně zajištěna požadovaná velikost desky a správné umístění montážních otvorů, pokud je kryt opatřen montážními sloupky. Někdy je nevyhnutelné, že je tomu naopak a uživatel pak musí desku přizpůsobit krytu.

Jak velká je deska plošných spojů? Má se montovat vodorovně nebo svisle? Mnoho plastových krytů je opatřeno štěrbinami vylisovanými do stran pro přímou svislou montáž desky nebo montážní nálitky zalisovanými do horní a spodní části pro horizontální montáž. Skříně z extrudovaného hliníku budou mít obvykle po stranách drážky v celé délce pro horizontální montáž desky. Kolik místa, je-li vyžadováno, musí být na vnějších plochách pro indikátory, spínače, konektory, kabelové vstupy a podobné součásti? Jaká výška je požadována pro součásti namontované na desce nebo pro více vodorovných desek?

Obrázek 1: Plastové kryty s vnitřními vylisovanými vodítky karet řady 1591T od společnosti Hammond. (Zdroj obrázku: Hammond Manufacturing)

Obrázek 2: kryt z extrudovaného hliníku se sloty pro desku plošných spojů řady 1455 společnosti Hammond. (Zdroj obrázku: Hammond Manufacturing)

2. Prostředí instalace

Kde se bude produkt používat? Uvnitř, venku, nebo obojí? Vzhledem k tomu, že potenciálním problémem plastových krytů při venkovní instalaci je UV stabilita, výchozí volbou je polykarbonát. Je pravděpodobné, že u mobilních aplikací, jako je silniční a železniční doprava, budou otřesy a vibrace představovat problém? Existuje riziko vnikání vody nebo prachu (viz bod 5 níže)? Mohou být přítomny kontaminující látky, například oleje nebo chemikálie? Je možným problémem odolnost proti poškození nárazem? Předpokládají se zvlášť vysoké nebo nízké teploty?

Pro vnitřní a ruční použití je ideální materiál ABS. Polykarbonát je díky své dobré teplotní odolnosti, UV stabilitě a schopnosti odolávat nárazům vhodným materiálem pro venkovní a průmyslové použití. Kov, například tlakově litý hliník, vykazuje vynikající odolnost proti nárazům a teplotě.

Obrázek 3: polykarbonátový kryt s čirým víkem řady řady 1554 od společnosti Hammond. (Zdroj obrázku: Hammond Manufacturing)

3. Materiál

U malých krytů se obvykle volí mezi plastem (včetně ABS a polykarbonátu) a kovem (včetně tlakově litého, skládaného nebo extrudovaného hliníku a oceli). Polykarbonát je obvykle určen pro venkovní použití, protože lépe než materiál ABS odolává křehnutí nebo změně barvy vlivem slunečního záření.

Hliníkové kryty nabízejí dobrou odolnost proti nárazům a jsou vnitřně elektricky vodivé, lakované nebo eloxované povrchy však nesmějí zakrývat styčné plochy, aby byla zachována spojitost v celém krytu. Některé konstrukce extrudovaných krytů nabízejí funkce, jako je více žeber pro zvětšení povrchu, aby se zlepšil odvod tepla. Kryty z tlakově litého hliníku jsou pevné a robustní. Nekorodují, jsou elektricky vodivé, mají přirozeně vysokou úroveň elektromagnetického útlumu a snadno se opracovávají. Pro aplikace, kde je důležitá ochrana proti poškození nárazem, kde je pravděpodobný problém s elektromagnetickou kompatibilitou (EMC) nebo kde se předpokládá výskyt vysokých teplot, prachu nebo vody, je tlakově litý kryt ideální levnou volbou.

4. EMC (elektromagnetická kompatibilita)

Plastové kryty mají jednu specifickou slabinu: nenabízejí žádný EMC útlum. Pokud je potenciálním problémem rušení EMI nebo RFI vyzařované umístěnou elektronikou nebo její citlivost na vnější pole, může být problémem nedostatečné stínění. Na vnitřní povrchy plastových skříní lze aplikovat vnitřní nátěry z různých materiálů, které podle požadavků projektu poskytují různé stupně útlumu. Díky nabídce různých materiálů v různých tloušťkách lze zajistit nákladově nejefektivnější a technicky nejvhodnější řešení.

Kovové kryty, pokud jsou navrženy tak, aby byla zajištěna elektrická spojitost mezi horním, spodním a odnímatelným panelem, poskytují úroveň elektromagnetické kompatibility (EMC), která je pro většinu komerčních aplikací více než dostatečná. K elektrickému spojení obou polovin krytu bude použito vodivé těsnění.

5. Stínění proti vlivům prostředí

Bude kryt vystaven rizikům okolního prostředí, jako jsou voda nebo prach? Podle příslušné mezinárodní normy EN 60529, která definuje stupně krytí označované jako IPXX, definuje první číslice ochranu proti vnikání pevných předmětů a druhá ochranu proti vnikání vody.

Kryty s klasifikací IP54 jsou obvykle vhodné pro všeobecné použití. Pro instalaci v prostředí, kde je pravděpodobný výskyt prachu a vody, se obvykle stanovuje krytí IP66, 67 nebo 68, kterého se dosáhne pomocí těsnění. Nejvyšší stupněm krytí je IP69K, které poskytuje ochranu při vysokotlakém parním čištění. V Severní Americe je utěsnění krytu proti vlivům okolního prostředí obvykle definováno jako číslo NEMA (National Electrical Manufacturers Association). Stupně krytí NEMA vyžadují také další vlastnosti a testy výrobků, jako je funkčnost v podmínkách námrazy, vývody pro kabelové přípojky a další vlastnosti, na které se nevztahují stupně krytí IP.

Obrázek 4: některé kryty, jako je tato krabice řady 1551SNAP, jsou navrženy tak, aby propouštěly prvky pro různé aplikace, například snímání vlivů okolního prostředí. (Zdroj obrázku: Hammond Manufacturing)

6. Hardware

Panely a kryty skříní musí být připevněny ke své styčné polovině a pro plastové a lité skříně jsou k dispozici dvě hlavní metody. Buď je samořezný šroub upevněn přímo do materiálu základny, nebo je strojní šroub spojen se závitovou vložkou (nebo pouzdrem) umístěnou v základně. Strojní šroub je vhodnější, pokud se během životnosti zařízení předpokládá opakované otevírání a zavírání, zatímco samořezný šroub je dostačující pro aplikace typu „nastav a zapomeň“.

Obrázek 5: úsporný plastový kryt bez mosazných vložek (vlevo) a ohnivzdorný plastový kryt s mosaznými vložkami (vpravo) řady 1591 od společnosti Hammond. (Zdroj obrázku: Hammond Manufacturing)

7. Vzhled

Ačkoli může být otázka estetiky čistě subjektivní, uživatel má pravděpodobně alespoň rámcovou představu o tom, jak má výrobek vypadat a působit. Plastové kryty, které nabízejí výběr neprůhledného a průsvitného materiálu v různých barvách, jsou lehké a mnohé mají zapuštěná víka pro membránové klávesnice a displeje. Extrudované kryty mají stylovou eloxovanou povrchovou úpravu, kterou lze kombinovat s doplňky, jako jsou barevné plastové ráfky, a získat tak dokonalý vzhled. Kryty z tlakově litého hliníku, které mohou mít nátěr v řadě různých barev, jsou oblíbené pro výrobky na míru, jako jsou kytarové pedály. Někdy uživateli stačí robustní, nedokončený odlitek krytu!

Obrázek 6: lakované, tlakově lité hliníkové kryty „stomp box“ řady 1590 od společnosti Hammond. (Zdroj obrázku: Hammond Manufacturing)

8. Dostupnost produktů a podpory

Standardní kryty pro elektroniku a elektrotechnický průmysl vyrábí mnoho specializovaných výrobců v nejrůznějších velikostech, provedeních a typech. Ačkoli může tvarovaný, lisovaný nebo tlakově litý kryt vypadat jako obyčejná krabice, ve skutečnosti je výsledkem rozsáhlých konstrukčních zkušeností, z nichž vzejde kryt s bohatou funkční výbavou, vhodný pro použití v nejrůznějších aplikacích a prostředích. Distributoři mají skladem rozsáhlé zásoby standardních krytů a jako nejnovější trend se nyní připojují k výrobcům a poskytují svým zákazníkům technickou podporu, spolupracují s nimi ve fázi návrhu a pomáhají jim vybrat nejvhodnější kryt pro danou aplikaci.

9. Výkresy a materiály podpory ke stažení

Každý renomovaný výrobce a distributor krytů poskytuje na svých webových stránkách rozsáhlou knihovnu technických informací. Typické zdroje ke stažení zahrnují rozměrové výkresy ve formátech PDF a CAD, které pomáhají s požadavky na konstrukci a úpravy, technické detaily a klíčové atributy výrobků.

Obrázek 7: rozměrové výkresy jsou k dispozici ke stažení pro všechny kryty Hammond. (Zdroj obrázku: Hammond Manufacturing)

10. Přizpůsobení

Všechny kryty je třeba nějakým způsobem upravit, aby byly použitelné, například přidáním otvorů pro konektory nebo potiskem štítků a loga. Společnost Hammond nabízí vlastní obráběcí a tiskové služby s malým minimálním objednacím množstvím. Typ krytu otevírá jedinečné možnosti přizpůsobení. Do kovových krytů můžeme například instalovat lisovaný montážní materiál, jako jsou rozpěrky, přizpůsobit délku extrudovaných hliníkových krytů a lisovat plastové kryty ve vlastních barvách. Další informace o upravených krytech naleznete v části Vlastní kryty na webových stránkách společnosti Digi-Key.

Obrázek 8: extrudovaný hliníkový kryt řady 1455 s vlastními barevnými ráfky, výřezy a potiskem. (Zdroj obrázku: Hammond Manufacturing)

Závěr

Ačkoli se ne všechny tyto tipy budou vztahovat na každý projekt, jejich zohlednění pomůže konstruktérům pamatovat na širší souvislosti - od pochopení krátkodobé a dlouhodobé dostupnosti konkrétního krytu až po stanovení velikosti ideální krabice pro další projekt. Zohlednění rozměrových a technických požadavků, jakož i proveditelnosti a estetiky, zajistí, že každý projekt proběhne od prototypu až po uvedení do provozu co nejplynuleji.