Tio tips när du specificerar en elektronisk kapsling

Det finns många saker att tänka på när man påbörjar ett nytt projekt, inte minst det vilkan kapsling som ska innehålla användarens komponenter. Kapslingen kommer att vara det som konsumenterna ser och interagerar med, och användaren vill försäkra sig om att den har alla de egenskaper som krävs för deras tillämpning.

Baserat på Hammond Manufacturings erfarenhet som tillverkare av kapslingar finns det tio vanliga men viktiga kriterier att tänka på när man väljer en kapsling.

1. Storlek

I en perfekt värld skulle kapslingen väljas innan kretskortet konstrueras. Det garanterar att kortet får exakt rätt storlek och att monteringshålen sitter på exakt rätt ställe, om skåpet har monteringsdistanser. Ibland är det oundvikligt att det blir tvärtom och användaren måste anpassa sina kretskort till en kapsling.

Hur stort är kretskortet? Ska det monteras horisontellt eller vertikalt? Många plastkapslingar har gjutna slitsar i kapslingens sidor för direkt vertikal montering eller monteringsdistanser gjutna i kapslingens övre och undre del för horisontell montering. Kapslingar av pressad aluminium har vanligtvis spår i full längd på sidorna för horisontell montering av kretskort. Hur mycket utrymme, om något, behöver det finnas på utsidan för indikeringar, omkopplare, kontaktdon, kabelgenomföringar och liknande komponenter? Vilken höjd krävs för kretskortsmonterade komponenter eller flera horisontella kretskort?

Figur 1: Plastkapslingar med invändiga gjutna kretskortsspår serien1591T från Hammond. (Bildkälla: Hammond Manufacturing)

Figur 2: Ett hölje i pressad aluminium med kretskortsspår i serien 1455 från Hammond. (Bildkälla: Hammond Manufacturing)

2. Installationsmiljö

Var ska produkten användas? Inomhus, utomhus eller både och? Vid installation utomhus är UV-stabilitet ett potentiellt problem för plastkapslingar, så polykarbonat är standardvalet. Är det sannolikt att stötar och vibrationer kommer att vara ett problem i mobila tillämpningar som väg och järnväg? Finns det risk för att vatten eller damm tränger in (se punkt 5 nedan)? Är det sannolikt att det förekommer föroreningar, t.ex. oljor eller kemikalier? Är tålighet mot stötskador ett möjligt problem? Förväntas särskilt höga eller låga temperaturer?

ABS är perfekt för inomhusbruk och handhållen användning. Polykarbonat är tack vare sin goda temperaturbeständighet, UV-stabilitet och förmåga att motstå stötar ett bra material för utomhusbruk och mer industriella användningsområden. Metall, som t.ex. pressgjuten aluminium, har överlägsen slag- och temperaturtålighet.

Figur 3: Ett hölje av polykarbonat med kretskortsspår i serien 1554 från Hammond. (Bildkälla: Hammond Manufacturing)

3. Material

För små kapslingar står valet vanligen mellan plast (t.ex. ABS och polykarbonat) eller metall (t.ex. pressgjuten, vikt eller pressad aluminium eller stål). Polykarbonat specificeras normalt för utomhusbruk eftersom det är mer motståndskraftigt mot att bli sprött eller missfärgas av solen än ABS.

Kapslingar av aluminium har god stöttålighet och är elektriskt ledande i sig, även om målade eller anodiserade ytor inte får täcka kontaktytor för att bevara kontinuiteten i hela kapslingen. Vissa pressade kapslingar har funktioner som t.ex. flera fenor för att öka ytarean och förbättra värmeavledningen. Höljen av pressgjuten aluminium är starka och robusta; de korroderar inte, är elektriskt ledande, har en egen hög nivå av elektromagnetisk dämpning och är lätta att maskinbearbeta. För tillämpningar där skydd mot stötar är viktigt, och där EMC sannolikt är ett problem eller där höga temperaturer, damm eller vatten förväntas förekomma, är den pressgjutna kapslingen det perfekta valet till låg kostnad.

4. EMC (Elektromagnetisk kompatibilitet)

Plastkapslingar har en specifik svaghet: de har ingen EMC-dämpning. Om EMI eller RFI som avges av den inbyggda elektroniken eller dess känslighet för externa fält är ett potentiellt problem, kan bristen på skärmning vara ett problem. Invändiga ytbehandlingar i en mängd olika material kan appliceras på de inre ytorna av en plastkapsling för att ge olika grader av dämpning beroende på projektets krav. Genom att erbjuda olika material i en rad olika tjocklekar kan den mest kostnadseffektiva och tekniskt lämpliga lösningen tillhandahållas.

Metallkapslingar, förutsatt att de är konstruerade på ett sådant sätt att det finns elektrisk kontinuitet mellan topp, botten och avtagbara paneler, kommer att ge en EMC-nivå som sannolikt är mer än tillräcklig för de flesta kommersiella tillämpningar. En ledande packning används för att förbinda de två halvorna av kapslingen elektriskt.

5. Miljötätning

Kommer kapslingen att utsättas för miljörisker som vatten eller damm? Den relevanta internationella standarden är EN 60529, som definierar klassificeringar som IPXX där den första siffran definierar skyddet mot fasta föremål och den andra siffran skyddet mot vatteninträngning.

Kapslingar med IP54-klassificering är vanligtvis lämpliga för allmänt bruk. För installation i miljöer där damm och vatten kan förekomma bör IP66, 67 eller 68 normalt specificeras och uppnås med hjälp av en packning. Den högsta klassificeringen är IP69K, som ger skydd mot ångtvätt under högt tryck. I Nordamerika definieras kapslingars miljötätning normalt som ett NEMA-nummer (National Electrical Manufacturers Association). NEMA-klassificeringar kräver även ytterligare produktegenskaper och tester, t.ex. funktionalitet under isiga förhållanden, brottytor för kabelanslutningar och annat som inte omfattas av IP-klassificeringar.

Figur 4: Vissa kapslingar, som t.ex. den här i serien 1551SNAP, är utformade för att släppa in elementen, i tillämpningar som miljöavkänning. (Bildkälla: Hammond Manufacturing)

6. Hårdvara

Skåpens paneler och lock måste fästas i sina motsvarande halvor och det finns två huvudsakliga metoder för plast- och pressgjutna kapslingar. Antingen fästs en självgängande skruv direkt i sockelns material, eller så skruvas en maskinskruv in i en gängad insats (eller bussning) som finns i sockeln. En maskinskruv är att föredra om upprepade öppningar och stängningar förväntas under utrustningens livslängd, medan en självgängande skruv är tillräcklig för applikationer av typen "montera och glöm bort".

Bild 5: En plastkapsling i ekonomiklass utan mässingsinsatser (vänster) och ett flamskyddat plasthölje med mässingsinsatser (höger) i serien 1591 från Hammond. (Bildkälla: Hammond Manufacturing)

7. Utseende

Även om estetik förvisso kan vara subjektivt, har användaren troligen en allmän uppfattning om hur han eller hon vill att produkten ska se ut och kännas. Plastkapslingar finns i ogenomskinliga och genomskinliga material i en mängd olika färger och är lätta, många med infällda lock för membranknappsatser och displayer. Pressade kapslingar har en elegant anodiserad finish som kan kombineras med tillbehör som färgglada plastramar för en snygg look. Kapslingar av pressgjuten aluminium kan lackeras i en mängd olika färger och används ofta för specialanpassade produkter som t.ex. gitarrpedaler. Ibland är en robust obehandlad pressgjuten kapsling allt som användaren behöver!

Figur 6: Målade "pedal"-kapslingar i pressgjuten aluminium i serien 1590 från Hammond. (Bildkälla: Hammond Manufacturing)

8. Tillgänglighet för produkter och support

Standardkapslingar för elektronik- och elindustrin tillverkas i en mängd olika storlekar, stilar och typer av många specialiserade tillverkare. En gjuten, pressad eller pressgjuten kapsling kan se ut som en enkel kapsling, men i själva verket är den resultatet av omfattande konstruktionsexpertis som har medfört en kapsling med många funktioner, som är lämplig för användning i en mängd olika tillämpningar och miljöer. Distributörer har ett omfattande lager av standardkapslingar på hyllorna, och den senaste trenden är att distributörer tillsammans med tillverkarna ger teknisk support till sina kunder och samarbetar med dem i konstruktionsstadiet för att göra det lättare att välja den lämpligaste kapslingen för tillämpningen.

9. Nedladdningsbara ritningar och supportmaterial

Alla välrenommerade tillverkare och distributörer av kapslingar tillhandahåller ett omfattande bibliotek med teknisk information på sin webbplats. Typiska nedladdningsbara resurser inkluderar måttsatta ritningar i PDF- och CAD-format för att underlätta konstruktions- och ändringskrav, teknisk information och viktiga produktegenskaper.

Figur 7: Måttsatta ritningar på alla kapslingar från Hammond finns tillgängliga för nedladdning. (Bildkälla: Hammond Manufacturing)

10. Anpassningar

Alla kapslingar måste ändras på något sätt för att vara användbara, t.ex. genom att lägga till hål för kontakter eller trycka etiketter och en logotyp. Hammond erbjuder maskinbearbetning och tryckning i egen regi med en liten lägsta orderkvantitet. Typen av kapsling öppnar upp för unika möjligheter till kundanpassning. Vi kan t.ex. montera inpressad hårdvara som distanser i metallkapslingar, anpassa längden på pressade aluminiumkapslingar och gjuta plastkapslingar i anpassade färger. Mer information om modifierade kapslingar finns på DigiKey:s sida om Anpassade kapslingar.

Figur 8: En kapsling av pressad aluminium i serien 1455 som har försetts med färgglada ramar, brottytor och tryck. (Bildkälla: Hammond Manufacturing)

Sammanfattning

Alla dessa tips är inte tillämpliga för alla projekt, men genom att beakta dem kan konstruktörer hålla helheten i åtanke - från att förstå den kortsiktiga och långsiktiga tillgängligheten för en viss kapsling till att dimensionera den perfekta kapslingen för nästa projekt. Genom att ta hänsyn till måtten och de tekniska kraven, liksom genomförbarhet och estetik, garanterar vi att varje projekt löper så smidigt som möjligt från prototyp till lansering.