10 tanács a megfelelő elektronikai készülékház kiválasztásához

Egy új projekt megkezdésekor sok mindent figyelembe kell venni, nem utolsósorban azt, hogy milyen legyen az a készülékház, amelyben a felhasználó alkatrészei majd helyet kapnak. A készülékház lesz az, amit a fogyasztók látnak és megfoghatnak, és a felhasználók azt szeretnék, hogy a készülékház alkalmas legyen mindarra, amire a készülék esetében szükség van.

A Hammond Manufacturing készülékházgyártói tapasztalatai alapján 10 hétköznapi, de létfontosságú szempontra kell odafigyelni a készülékház kiválasztásakor.

1. Méret

Egy tökéletes világban a készülékház kiválasztása már a nyomtatott áramköri lap megtervezése előtt megtörténik. Ez garantálja, hogy a nyomtatott áramköri lap pontosan a megfelelő méretű legyen, és ha a készülékházban vannak kártyatartó lábak is, akkor a rögzítőfuratok a megfelelő helyeken legyenek. Néha elkerülhetetlen, hogy a fordított eset álljon elő, és a felhasználónak készülékházat kelljen a nyomtatott áramköri laphoz valót választania.

Mekkora a nyomtatott áramköri lap? Vízszintesen vagy függőlegesen lesz felszerelve? Sok műanyag készülékház oldalaiba nyílásokat öntöttek a nyomtatott áramköri lap közvetlen függőleges felszereléséhez, vagy a nyomtatott áramköri lap tartására szolgáló kártyatartó lábakat a tetejébe és az aljába a vízszintes felszereléshez. A sajtolt alumínium készülékházak oldalán jellemzően teljes hosszúságú nyílások vannak a nyomtatott áramköri lap vízszintes rögzítéséhez. Mennyi helyre van szükség a külső felületeken a kijelzők, kapcsolók, csatlakozók, kábelbevezetések és hasonló elemek számára, ha vannak egyáltalán ilyenek? Milyen magasságú készülékházra van szükség a nyomtatott áramköri lapra szerelt alkatrészek vagy több vízszintesen szerelt nyomtatott áramköri lap esetén?

1. ábra: Belső kártyavezetőkkel ellátott, Hammond 1591T sorozatú műanyag készülékházak (kép: Hammond Manufacturing)

2. ábra: Hammond 1455-ös sorozatú sajtolt alumínium készülékház számítógéppanel-helyekkel (kép: Hammond Manufacturing)

2. Telepítési környezet

Hol fogják használni a terméket? Beltérben, kültérben vagy mindkét helyen? Kültéri telepítésnél a műanyag készülékházak esetében lehetséges problémát jelenthet az ibolyántúlifény- (UV-) állóság, ezért ott a polikarbonát anyag az alapértelmezett választás. Az olyan mobil készülékek esetében, mint a közúti és vasúti közlekedésben használt eszközök, várható, hogy okot adnak az aggodalomra az ütések és rezgések? Fennáll-e a víz vagy a por behatolásának veszélye (lásd az alábbi 5. pontot)? Vannak várható szennyeződések, például olajok vagy vegyi anyagok az adott környezetben? Lehet probléma az ütésállóság hiánya? Várható-e különösen magas vagy alacsony hőmérséklet?

Az ABS műanyag kiválóan alkalmas beltéri használatra és kézi készülékekhez. A polikarbonát jó hőmérséklet-, UV- és ütésállósága miatt megfelelő anyag kültéri és ipari felhasználásra. A fémeknek – például az öntött alumíniumnak – kiváló az ütés- és hőmérséklet-állóságuk.

3. ábra: Egy Hammond 1554-es sorozatú, átlátszó fedelű polikarbonát készülékház (kép: Hammond Manufacturing)

3. Anyag

A kis méretű készülékházak anyagaként jellemzően műanyag (többek közt ABS vagy polikarbonát) és fém (egyebek mellett öntött, hajtogatott vagy sajtolt alumínium és acél) közül lehet választani. A polikarbonátot általában kültéri használatra szánják, mivel jobban ellenáll a napsugárzás miatti törékennyé válásnak és elszíneződésnek, mint az ABS.

Az alumínium készülékházak jó ütésállóságot nyújtanak, és természetüknél fogva villamosan vezetőképesek, bár a csatlakozó területeknek nem szabad festetteknek vagy eloxáltaknak lenniük, hogy a készülékház egészében megőrizzék a vezetési folytonosságot. Egyes sajtolt készülékházak olyan funkciókat kínálnak, mint például a többlamellás kialakítás, amely megnöveli a felületet a hűtés javítása érdekében. Az öntött alumínium készülékházak erősek és strapabíróak, nem korrodálódnak, villamosan vezetőképesek, az elektromágneses csillapításuk természetüknél fogva magas szintű, és könnyen megmunkálhatóak. Olyan készülékekhez ideális, olcsó választás az öntöttvas készülékház, ahol fontos az ütés okozta sérülések elleni védelem, ahol valószínűleg problémát jelent az elektromágneses összeférhetőség, vagy ahol magas hőmérséklet, por vagy víz jelenléte várható.

4. Elektromágneses összeférhetőség

A műanyag készülékházaknak van egy sajátos gyenge pontjuk: nem nyújtanak elektromágneses zavarvédelmet. Ha a beépített elektronika által kibocsátott elektromágneses vagy rádiófrekvenciás zavarás, illetve a készülékházban lévő elektronika külső elektromágneses terekre való érzékenysége problémát okozhat, gondot jelenthet az árnyékolás hiánya. A műanyag készülékházak belső felületére különböző anyagokból készült bevonatokat lehet felvinni, amelyek a készülék követelményeitől függően különböző mértékű zavarvédelmet nyújtanak. Azáltal, hogy többféle vastagságú különböző anyagok közül lehet választani, a legköltségtakarékosabb és műszakilag legmegfelelőbb megoldás érhető el.

A fém készülékházak, feltéve, hogy úgy vannak tervezve, hogy a felső, az alsó és a levehető panelek között villamos vezetési folytonosság legyen, olyan szintű elektromágneses zavarvédelmet nyújtanak, amely a kereskedelmi készülékek többségéhez valószínűleg több mint elegendő. A készülékház két felének villamos összekötését egy vezető tömítéssel oldják meg.

5. Környezetállósági tömítés

A készülékház ki lesz téve környezeti veszélyeknek, például víznek vagy pornak? A vonatkozó nemzetközi szabvány az EN 60529, amely IPXX kódok formájában adja meg a minősítéseket, ahol az első számjegy a szilárd testek, a második pedig a víz behatolása elleni védelmet határozza meg.

Az IP54-es védettségű készülékházak általában alkalmasak általános célú használatra. Olyan környezetben történő használathoz, ahol por és víz jelenléte valószínűsíthető, általában IP66, IP67 vagy IP68 behatolásvédelmi minősítésre van szükség, és ezt tömítéssel lehet elérni. A legmagasabb minősítés az IP69K, amely védelmet nyújt a nagynyomású gőzzel való tisztítás ellen is. Észak-Amerikában a készülékházak környezetállósági tömítettségét általában a NEMA-számmal (NEMA: National Electrical Manufacturers Association, Nemzeti Villamosságicikk-gyártók Szövetsége) adják meg. A NEMA-besorolások további termékjellemzőket és teszteket is megkövetelnek, ilyen például a jegesedési körülmények közötti működés, a kábelcsatlakozásokhoz szükséges kitörések és egyéb, az IP-besorolások által nem érintett jellemzők.

4. ábra: Egyes készülékházakat, például a képen látható 1551SNAP sorozatú készülékházat úgy tervezték, hogy beengedje az elemeket, például a környezeti jellemzők érzékelése érdekében (kép: Hammond Manufacturing)

6. Hardver

A készülékházpaneleket és -fedeleket az ellenpárjukhoz kell rögzíteni. Erre a műanyag és az öntöttvas készülékházak esetében két fő módszer létezik. Vagy egy önmetsző csavart csavarnak közvetlenül az alaplap anyagába, vagy egy gépcsavar (csavarhúzós fejű menetes csavar) illeszkedik az alaplapban található menetes betétbe (vagy perselybe). A gépcsavar előnyösebb, ha a berendezés élettartama alatt várhatóan többször kinyitják és bezárják a készülékházat, míg az önmetsző csavar a „csavard be és felejtsd el” típusú lezáráshoz megfelelő.

5. ábra: Egy gazdaságos műanyag készülékház sárgaréz betétek nélkül (balra) és egy tűzálló műanyag készülékház sárgaréz betétekkel (jobbra) a Hammond 1591-es sorozatából (kép: Hammond Manufacturing)

7. Megjelenés

Bár az esztétika kétségtelenül szubjektív megítélés alá eshet, a felhasználónak valószínűleg van legalább egy általános elképzelése arról, hogy a termék hogyan nézzen ki, és milyen érzés legyen azt megfogni. Műanyag készülékházak kaphatóak átlátszatlan és áttetsző anyagból, különböző színekben. Ezek a készülékházak könnyűek, sok esetben süllyesztett fedéllel a membrános billentyűzetek és kijelzők számára. A sajtolt készülékházak elegáns eloxált felületűek, amelyekhez a szemrevalóbb megjelenés érdekében olyan kiegészítők társíthatóak, mint a színes műanyag keretek. Az öntött alumíniumházak számos különböző színre festve kaphatóak, és nagyon kedveltek egyedi termékek, például gitáreffektpedálok készülékházaiként. Néha viszont a felhasználónak csak egy erős, bevonat nélküli öntöttvas készülékházra van szüksége.

6. ábra: A Hammond 1590-es sorozatának festett, öntött alumínium lábkapcsoló-készülékházai (kép: Hammond Manufacturing)

8. A termék és a támogatás elérhetősége

Számos erre szakosodott gyártó gyárt az elektronikai és villamossági ipar számára szabványos készülékházakat a legkülönbözőbb méretekben, kivitelben és típusban. Az öntött, sajtolt vagy fröccsöntött készülékház szemre egyszerű doboznak tűnhet, de valójában kiterjedt tervezési szakértelem eredménye, amely egy számos felhasználási területen és környezetben használható, funkciókban gazdag készülékház kialakítását tette lehetővé. A forgalmazók sokféle szabványos készülékházat tartanak készleten, és a legújabb tendencia az, hogy a forgalmazók a gyártókhoz csatlakozva technikai támogatást nyújtanak ügyfeleiknek, és már a tervezési szakaszban együttműködnek velük a felhasználási területnek legmegfelelőbb készülékház kiválasztásában.

9. Letölthető műszaki rajzok és segédanyagok

Minden jó hírű készülékházgyártó és -forgalmazó műszaki információk kiterjedt tárházát is kínálja a webhelyén. A letölthető források között jellemzően megtalálhatók a PDF és CAD formátumú méretezett műszaki rajzok, amelyek segítenek a kialakítási és módosítási követelmények megállapításában, valamint a műszaki adatok és a legfontosabb termékjellemzők megtervezésében.

7. ábra: Az összes Hammond készülékházhoz letölthetőek méretezett műszaki rajzok (ábra: Hammond Manufacturing)

10. Testreszabás

Minden készülékházat valamilyen módon módosítani kell ahhoz, hogy hasznos legyen, például furatokkal kell őket ellátni a csatlakozók számára, vagy címkéket és emblémákat kell rájuk nyomni. A Hammond a készülékházon belüli megmunkálási és nyomtatási szolgáltatásokat is kínál kis minimális megrendelési mennyiségre is. A készülékház típusa egyedi utakat nyit a testreszabáshoz. A fémházakba például bepréselt hardvereket, többek közt kiálló elemeket tudunk beépíteni, testre tudjuk szabni a sajtolt alumínium készülékházak hosszát, és egyedi színű műanyag készülékházakat tudunk önteni. A módosított készülékházakkal kapcsolatos további tudnivalókért látogasson el a DigiKey Egyedi készülékházak weblapjára.

8. ábra: 1455-ös sorozatú sajtolt alumínium készülékház színes keretekkel, kivágásokkal és nyomtatással testreszabva (kép: Hammond Manufacturing)

Összegzés

Nem mindegyik fent leírt tanács használható minden projekt esetében, de a figyelembe vételük segíthet a tervezőknek a teljes képet szem előtt tartani – egy adott készülékház rövid és hosszú távú elérhetőségének megértésétől kezdve a következő készülékhez tökéletes készülékház méretezéséig. A méretbeli és műszaki követelmények részletes elemzése, valamint a megvalósíthatóság és az esztétika figyelembevétele biztosítja, hogy minden projekt a lehető leggördülékenyebben haladjon a prototípuskészítéstől a bevezetésig.