10 tips til at specificere et elektronisk kabinet

Der er mange ting at overveje, når man begynder på et nyt projekt, ikke mindst det kabinet, der skal huse brugerens komponenter. Kabinettet vil være det, forbrugerne ser og interagerer med, og brugeren vil sikre sig, at det har alle de kvaliteter, der er nødvendige for deres anvendelse.

Baseret på Hammond Manufacturings erfaringer som kabinetproducent er der 10 almindelige - men vigtige - kriterier, man skal huske på, når man vælger et kabinet.

1. Størrelse

I en perfekt verden vil kabinettet være valgt, før printkortet designes. Det sikrer, at kortet får den helt rigtige størrelse, og hvis kabinettet har monteringsstolper, at monteringshullerne sidder det helt rigtige sted. Nogle gange er det uundgåeligt, at det omvendte er tilfældet, og at brugeren skal matche sit printkort med et kabinet.

Hvor stort er printkortet? Skal den monteres vandret eller lodret? Mange plastkabinetter har slidser støbt ind i kabinettets sider eller bøsninger støbt ind i toppen og bunden til hhv. direkte lodret montering og vandret montering af printkort. Kabinetter af ekstruderet aluminium har typisk slidser i siderne i den fulde længde til vandret montering af printkort. Hvor meget plads, om nogen, skal der være på de udvendige flader til indikatorer, kontakter, stik, kabelindgange og lignende komponenter? Hvilken højde kræves der til printkortmonterede komponenter eller flere vandrette printkort?

Figur 1: plastkabinetter fra Hammonds 1591T-serie, der er støbt med interne skinner til printkortføring. (Billedkilde: Hammond Manufacturing)

Figur 2: et kabinet i ekstruderet aluminium fra Hammonds 1455-serie med slidser til printkort. (Billedkilde: Hammond Manufacturing)

2. Installationsmiljø

Hvor skal produktet bruges? Indenfor, udenfor eller begge dele? Ved udendørs installation er UV-stabilitet et potentielt problem for plastkabinetter, så polykarbonat er standardvalget. Er det sandsynligt, at stød og vibrationer vil være et problem i forbindelse med mobile anvendelser som veje og jernbaner? Er der risiko for indtrængen af vand eller støv (se punkt 5 nedenfor)? Er det sandsynligt, at der er forurenende stoffer til stede, f.eks. olie eller kemikalier? Er modstandsdygtighed over for stødskader et muligt problem? Forventes der særligt høje eller lave temperaturer?

ABS er fantastisk til indendørs og håndholdt brug. Polykarbonat er på grund af sin gode temperaturbestandighed, UV-stabilitet og evne til at modstå stød, et godt materiale til udendørs og mere industriel brug. Metal, som f.eks. trykstøbt aluminium, har overlegen slag- og temperaturbestandighed.

Figur 3: et kabinet af polykarbonat med klart låg fra Hammonds 1554-serie. (Billedkilde: Hammond Manufacturing)

3. Materiale

Til små kabinetter står valget typisk mellem plast (herunder ABS og polykarbonat) og metal (herunder trykstøbt, foldet eller ekstruderet aluminium og stål). Polykarbonat specificeres normalt blive til udendørs brug, fordi det modstår at blive skørt eller misfarvet af solen bedre end ABS.

Aluminiumskabinetter giver god slagfasthed og er intrinsisk elektrisk ledende, selvom malede eller anodiserede overflader ikke må dække kontaktområder for at bevare kontinuiteten i hele kabinettet. Nogle designs af ekstruderede kabinetter har funktioner såsom flere finner for at øge overfladearealet og dermed forbedre varmeafledningen. Kabinetter af trykstøbt aluminium er stærke og robuste; de korroderer ikke, er elektrisk ledende, har et intrinsiskt, højt niveau af elektromagnetisk dæmpning og er nemme at bearbejde. Til anvendelser, hvor beskyttelse mod stødskader er vigtig, hvor EMC sandsynligvis er et problem, eller hvor høje temperaturer, støv eller vand forventes at være til stede, er det trykstøbte kabinet det ideelle lavprisvalg.

4. EMC (Elektromagnetisk kompatibilitet)

Plastkabinetter har én særlig svaghed: De giver ingen EMC-dæmpning. Hvis EMI eller RFI fra den indbyggede elektronik eller deres følsomhed over for eksterne felter er et potentielt problem, kan den manglende afskærmning være et problem. Indvendige belægninger i en række forskellige materialer kan påføres de indre overflader af et plastkabinet for at give forskellige grader af dæmpning, afhængigt af projektets krav. Ved at tilbyde forskellige materialer i en række forskellige tykkelser kan man levere den mest omkostningseffektive og teknisk passende løsning.

Metalkabinetter, forudsat at de er designet på en sådan måde, at der er elektrisk kontinuitet mellem top, bund og aftagelige paneler, vil give et EMC-niveau, der sandsynligvis er mere end tilstrækkeligt til de fleste kommercielle anvendelser. En ledende pakning vil blive brugt til at forbinde de to halvdele af kabinettet elektrisk.

5. Miljømæssig forsegling

Vil kabinettet blive udsat for miljømæssige risici som vand eller støv? Den relevante internationale standard er EN 60529, som definerer klassificeringer udtrykt som IPXX, hvor det første ciffer definerer beskyttelsen mod faste genstande og det andet beskyttelsen mod vandindtrængning.

Typisk er kabinetter klassificeret som IP54 egnet til generel brug. Til installation i miljøer, hvor der sandsynligvis vil være støv og vand, vil IP66, 67 eller 68 normalt blive specificeret og opnået ved brug af en pakning. Den højeste klassificering er IP69K, som giver beskyttelse mod damprensning ved højt tryk. I Nordamerika defineres et kabinets miljøforsegling normalt som et NEMA (National Electrical Manufacturers Association) -nummer. NEMA-klassificeringer kræver også yderligere produktegenskaber og tests, som f.eks. funktionalitet under isdannende forhold, udslag til kabelforbindelser og andet, der ikke er omfattet af IP-klassificeringer.

Figur 4: Nogle kabinetter, som f.eks. dette kabinet i 1551SNAP-serien, er designet til at lukke elementerne ind til anvendelser som, f.eks., miljøsensorik. (Billedkilde: Hammond Manufacturing)

6. Hardware

Kabinetternes paneler og dæksler skal fastgøres til deres modstykke, og der er to hovedmetoder til plast- og trykstøbte skabe. Enten fastgøres en selvskærende skrue direkte i basens materiale, eller en maskinskrue passer sammen med en gevindindsats (eller bøsning), der er placeret i basen. En maskinskrue er at foretrække, hvis der forventes gentagne åbninger og lukninger i løbet af udstyrets levetid, mens en selvskærende skrue er tilstrækkelig til anvendelser af typen "sæt det, og glem det".

Figur 5: et prisbilligt plastkabinet uden messingindsatser (til venstre) og et flammehæmmende plastkabinet med messingindsatser (til højre) fra Hammonds 1591-serie. (Billedkilde: Hammond Manufacturing)

7. Udseende

Selv om æstetik bestemt kan være subjektiv, har brugeren sandsynligvis i det mindste en generel idé om, hvordan de ønsker, at produktet skal se ud og føles. Plastkabinetter tilbyder et udvalg af uigennemsigtige og gennemskinnelige materialer i en række farver og er lette, mange med forsænkede låg til membrantastaturer og displays. Ekstruderede kabinetter har en stilfuld, anodiseret finish, der kan kombineres med tilbehør som farverige plastikrammer for at få et look, der springer i øjnene. Kabinetter af trykstøbt aluminium kan males i en række forskellige farver og foretrækkes til meget tilpassede produkter som guitarpedaler. Nogle gange er et robust, ufærdigt trykstøbt kabinet alt, hvad brugeren har brug for!

Figur 6: malede "stomp box"-kabinetter i trykstøbt aluminium fra Hammonds 1590-serie. (Billedkilde: Hammond Manufacturing)

8. Tilgængelighed af produkter og support

Standardskabe til elektronik- og elindustrien produceres i et stort udvalg af størrelser, stilarter og typer af mange specialiserede producenter. Et støbt, ekstruderet eller trykstøbt kabinet ser måske bare ud som en simpel kasse, men faktisk er det resultatet af omfattende designekspertise, der har resulteret i et funktionsrigt kabinet, der er velegnet til brug i en lang række applikationer og miljøer. Distributørerne har et stort lager af standardkabinetter på hylderne, og den seneste tendens er, at distributørerne nu sammen med producenterne yder teknisk support til deres kunder og samarbejder med dem i designfasen for at hjælpe med at vælge det bedst egnede skab til anvendelsen.

9. Tegninger og støttemateriale, der kan downloades

Enhver velrenommeret kabinetproducent og -distributør har et omfattende bibliotek med tekniske oplysninger på sin hjemmeside. Typiske ressourcer, der kan downloades, inkluderer målfaste tegninger i PDF- og CAD-format, der kan hjælpe med design- og modifikationskrav, tekniske detaljer og vigtige produktegenskaber.

Figur 7: målfaste tegninger kan downloades til alle Hammond-skabe. (Billedkilde: Hammond Manufacturing)

10. Tilpasning

Alle kabinetter skal modificeres på en eller anden måde for at være brugbare, f.eks. ved at tilføje huller til stik eller trykke etiketter og et logo. Hammond tilbyder bearbejdning og trykningtjenester med et lille minimumsordreantal ’in-house’. Kabinettypen åbner op for unikke tilpasningsmuligheder. For eksempel kan vi installere indpresset hardware som afstandsstykker i metalkabinetter, tilpasse længden på ekstruderede aluminiumskabinetter og støbe plastkabinetter i tilpassede farver. For flere oplysninger om modificerede kabinetter, besøg DigiKey's Custom Enclosures (tilpassede kabinetter) -side.

Figur 8: Et ekstruderet aluminiumskabinet i 1455-serien, der er tilpasset med farverige rammer, udskæringer og tryk. (Billedkilde: Hammond Manufacturing)

Konklusion

Ikke alle disse tips gælder for hvert projekt, men hvis man overvejer dem, vil det hjælpe designerne med at have det store billede for øje - fra at forstå den kortsigtede og langsigtede tilgængelighed af en bestemt kabinet til at finde den perfekte kasse til det næste projekt. Ved at tage højde for de dimensionelle og tekniske krav samt gennemførlighed og æstetik sikres det, at hvert projekt forløber så gnidningsløst som muligt fra prototype til udrulning.