Dobór obudów do ochrony urządzeń elektronicznych wewnątrz i na zewnątrz budynków

Chociaż wnętrze systemów może się zmieniać, płytki układów elektronicznych (płytki drukowane) muszą być chronione przed zewnętrznymi warunkami środowiskowymi, takimi jak ciepło, zimno, światło, woda, kurz, wilgoć i chemikalia. Wymagają one również izolacji mechanicznej, w celu zabezpieczenia przed nieautoryzowaną ingerencją oraz zapobieżenia porażeniu prądem elektrycznym i zwarciom. W niektórych przypadkach mogą one dodatkowo wymagać izolacji od wstrząsów i wibracji. Obudowy muszą być również ekranowane przed polami elektrycznymi i magnetycznymi oraz zakłóceniami elektronicznymi. I wreszcie płytki układów elektronicznych wymagają ochrony przed katastrofalnymi zdarzeniami, takimi jak pożary i zalania.

Wprawdzie projektanci mogą tworzyć własne obudowy, jednak jest to czasochłonne i nie zapewnia optymalnych wyników. Rozwiązaniem jest zakup gotowej obudowy od renomowanego dostawcy, który oferuje szeroki wybór opcji materiałów, rozmiarów, montażu i uszczelnienia.

W tym artykule omówiono kryteria doboru obudów z tworzyw sztucznych, odpowiednich do użytku na zewnątrz i wewnątrz pomieszczeń. Posłużono się przykładami firmy Hammond Manufacturing, skupiając się na wyborze konstrukcji o właściwych cechach uszczelniających i ogniotrwałych.

Dobór obudowy urządzenia elektronicznego

Przed wybraniem obudowy należy określić lokalizację i środowisko urządzenia. Czy będzie montowane wewnątrz czy na zewnątrz? Czy będzie montowane na ścianie, słupie czy stole? Czy musi być wodoszczelne, pyłoszczelne, ognioszczelne, odporne na korozję i na promieniowanie słoneczne? Czy montowany podzespół będzie płytką drukowaną czy modułem na szynie DIN? Dobór można rozpocząć dopiero po uzyskaniu odpowiedzi na te pytania.

Niewielkie obudowy urządzeń elektronicznych są dostępne w wersjach wykonanych z różnych materiałów. Hammond Manufacturing projektuje i buduje małe obudowy urządzeń elektronicznych ze stali, stali nierdzewnej, blachy i odlewanego aluminium, plastiku ABS i poliwęglanu. Są one dostępne w różnych rozmiarach i konfiguracjach geometrycznych. W ostatnich latach obudowy plastikowe stały się bardziej popularne, głównie z powodu niższych kosztów i mniejszej wagi, a także lepszej ochrony przed warunkami środowiskowymi.

Obudowy plastikowe

Seria 1555F firmy Hammond Manufacturing (ilustracja 1) jest przykładem serii wodoszczelnych obudów plastikowych, zaprojektowanych do pracy w trudnych warunkach środowiskowych. Wykonane z tworzywa ABS lub poliwęglanu, są przeznaczone do mocowania ściennego i zawierają kołnierz mocujący, występy montażowe oraz uszczelkę.

Ilustracja 1: najważniejsze cechy konstrukcyjne obudowy Hammond Manufacturing 1555F. (Źródło ilustracji: Hammond Manufacturing)

Seria 1555F zawiera wiele typowych cech plastikowych obudów Hammond Manufacturing, w tym wygładzaną, formowaną powierzchnię, która posiada zagłębienie w celu umieszczenia etykiety lub klawiatury membranowej. Wszystkie one zawierają zintegrowane występy do montażu płytek drukowanych, a niektóre także mocowania na moduły szyny DIN. Moduły te są szczelnie zamykane za pomocą połączenia pióro-wpust, z zastosowaniem wymiennej, wysokotemperaturowej, silikonowej uszczelki klasy UL. Połączenia pióro-wpust przytrzymują uszczelkę i zapewniają lepsze uszczelnienie niż proste połączenie zakładkowe stosowane w obudowach odlewanych. Wszystkie mocowania są odporne na korozję, ponieważ zostały wykonane ze stali nierdzewnej lub mosiądzu. Zestaw zawiera niewypadające wkręty pokrywy i uszczelkę, aby zapobiec zgubieniu.

Dostępne są również zamienne mocowania i uszczelki. Obudowy z tej serii są standardowo jasnoszare w kolorze RAL-7035 z łatwym do czyszczenia satynowym wykończeniem, z wyjątkiem zagłębienia na klawiaturę, które jest gładkie. Formowany kołnierz mocujący jest cechą charakterystyczną serii 1555F. Akcesoria do wszystkich produktów obejmują galwanizowane stalowe panele montażowe do mocowania ciężkich płytek drukowanych. Metalowy panel służy również jako podstawa do wewnętrznego ekranowania przed zakłóceniami elektromagnetycznymi (EMI). Opcje kontroli dostępu obejmują odpowietrzniki, kompensatory ciśnienia, płynoszczelne odciążające uchwyty kablowe i wywietrzniki deszczoodporne. Umożliwiają one wprowadzanie przewodów i wyrównanie ciśnienia bez narażania wodoszczelnej integralności obudowy.

Modele ABS są zalecane wyłącznie do użytku wewnątrz pomieszczeń. Posiadają stopień ochrony IP66, co oznacza całkowitą ochronę przed pyłem i chwilowym zalaniem wodą. Obudowy z poliwęglanu są odporne na promieniowanie UV i mogą być używane wewnątrz i na zewnątrz pomieszczeń. Posiadają stopień ochrony IP68, co oznacza, że są chronione przed pyłem i pełnym zanurzeniem w wodzie. Posiadają one certyfikat UL (zarówno cUL, jak i UL508A) oraz klasę palności UL94 5VA. Zostały zaprojektowane tak, aby spełniać wymagania typu 4, 4X, 6, 6P, 12 i 13 według norm NEMA.

Seria obejmuje 23 różne rozmiary w każdym materiale wykonania, od 65mm x 65mm x 42,4mm (2,56in. x 2,56in. x 1,67in.) do 240mm x 161mm x 61mm (9,45in. x 6,34in. x 2,40in.) (dł. x szer. x wys.).

Przykładem wyrobu z serii 1555F firmy Hammond Manufacturing jest obudowa 1555H2F42GY (ilustracja 2). Jest to skrzynka z poliwęglanu z kołnierzem o wymiarach 180mm (7,086in.) długości, 120mm (4,723in.) szerokości i 62mm (2,441in.) wysokości.

Ilustracja 2: wodoszczelna obudowa 1555H2F42GY firmy Hammond Manufacturing o stopniu ochrony IP68, wykonana z poliwęglanu . (Źródło ilustracji: Hammond Manufacturing)

Jest to średniej wielkości obudowa przeznaczona do mocowania ściennego. Ma ona cztery cylindryczne otwory montażowe na kołnierzu mocującym oraz dwa otwory w kształcie dziurki od klucza, umożliwiające szybki montaż i demontaż. Cztery wkręty M4 ze stali nierdzewnej współpracują z wkładkami ze stali nierdzewnej w celu zamocowania skrzynki do podstawy. Wkręty pokrywy i wkładki znajdują się poza obwodem uszczelki, aby zapewnić odpowiednie działanie uszczelki.

Seria 1557 (ilustracja 3) jest wodoszczelna i umożliwia projektantom wybór różnych opcji montażu. Jest dostępna w wersji z tworzywa ABS i poliwęglanu, przy czym oba materiały są oferowane w kolorze czarnym lub szarym. Materiały spełniają te same normy co seria 1555F. Zaokrąglone narożniki nadają obudowie nowoczesny wygląd przy jednoczesnym zachowaniu wodoszczelności i pyłoszczelności.

Ilustracja 3: seria 1557 jest dostępna w kolorze czarnym lub szarym, zarówno w wykonaniu z tworzywa ABS, jak i poliwęglanu, z wieloma opcjami montażu. (Źródło ilustracji: Hammond Manufacturing)

Obudowy te są dostępne w ośmiu różnych rozmiarach o kwadratowych przekrojach poprzecznych od 80mm x 80mm (3,15in. x 3,15in) do 200mm x 200mm (7,874in. x7,874in.) , o wysokościach 45mm (1,77 in.), 60mm (2,36in.) lub 70mm (2,76in.).

Opcje montażu serii 1557 obejmują mocowanie ścienne, mocowanie stołowe i opcjonalne mocowanie na słupku (ilustracja 4).

Ilustracja 4: opcje montażu dla serii 1557 obejmują dwa uchwyty ścienne, mocowanie biurkowe/stołowe i mocowanie na słupku. (Źródło ilustracji: Hammond Manufacturing)

Obudowa 1557DBK z serii 1557 mierzy 120mm x 120mm x 45mm (4,724in. x 4,724in x 1,772in.) i jest wykonana z czarnego tworzywa ABS. Model 1557DBK jest przeznaczony do użytku wewnątrz pomieszczeń i posiada stopień ochrony IP66. Dostępne opcje dla tej serii obejmują mocowanie na słupku, wewnętrzny panel montażowy z aluminium, płynoszczelne uchwyty kablowe, zestaw odpowietrznika i kompensatory ciśnienia. Dostępne są również zamienne uszczelki, wkręty pokrywy, wkręty montażowe i gumowe nóżki.

Serie 1554 i 1555 to obudowy ogólnego przeznaczenia, wykonane z tworzywa ABS lub poliwęglanu. Są one zgodne z tymi samymi normami dla poszczególnych materiałów, co w przypadku poprzednich obudów. Każda seria obejmuje 32 różne rozmiary. Rozmiary obudów wahają się od 66mm x 66mm x 40mm (2,6in. x 2,6in. x 1,6in.) do 300mm x 240mm x 120mm (11,81in x 9,45in. x 4,72in.). Przekroje poprzeczne są kwadratowe lub prostokątne.

Podstawową różnicą między tymi seriami jest to, że pokrywa modelu 1555 (ilustracja 5, po lewej) posiada zagłębienie do montażu etykiety lub klawiatury, podczas gdy pokrywa modelu 1554 (ilustracja 5, po prawej) jest płaska.

Ilustracja 5: seria 1555 (po lewej) posiada pokrywę z zagłębieniem, w którym można umieścić etykiety lub klawiatury membranowe, podczas gdy seria 1554 (po prawej) ma płaską pokrywę. (Źródło ilustracji: Hammond Manufacturing)

Poliwęglanowe wersje serii 1554 są dostępne z nieprzezroczystymi szarymi, przezroczystymi lub półprzezroczystymi przydymionymi pokrywami. Obudowa z tworzywa ABS jest dostępna tylko w nieprzezroczystym kolorze szarym. Przezroczyste i półprzezroczyste osłony zapewniają widoczność wewnętrznych wskaźników i odczytów.

Opcje dla serii 1554 i 1555 obejmują panele wewnętrzne ze stali galwanizowanej o grubości 1,6mm (16GA). Inne opcje obejmują zestaw odpowietrznika, kompensator ciśnienia, zaślepki otworów, mały, deszczoodporny wywietrznik, płynoszczelne uchwyty kablowe i zestaw do mocowania na słupku. Części zamienne obejmują zapasowe uszczelki oraz wkręty montażowe i pokrywy.

Przykładem serii 1554 jest wyrób 1554CGY. Jest to obudowa z tworzywa ABS o wymiarach 120mm x 65mm x 40mm (4,724in. x 2,559in. x 1,575in.).

Wyrób 1555HGY jest przykładem serii 1555. Jest to obudowa z tworzywa ABS o wymiarach 180mm x 120mm x 60mm (7,087in. x 4,724in. x 2,362in.).

Podsumowanie

Firma Hammond Manufacturing oferuje szeroki wybór gotowych obudów wykonanych z różnych materiałów i dostępnych w jeszcze bardziej zróżnicowanych rozmiarach. Obudowy te zawierają występy montażowe na płytki drukowane lub moduły DIN, wewnętrzne metalowe panele, porty dostępowe i elastyczne opcje montażu. Ta różnorodność pozwala sprostać potrzebom projektantów, którzy mogą wybierać spośród różnych opcji uszczelnienia i montażu.