Проектирование электронных корпусов: что действительно нужно знать инженерам.

Хорошийэлектронный корпус Это выполняет две функции: защищает содержимое и не создает новых проблем. Звучит очевидно, но именно разрыв между этими двумя целями является причиной провала большинства проектов по созданию защитных сооружений.

Мы занимались изготовлениемкорпуса для электроники на заказ С 2017 года. Панели управления для промышленного применения. Телекоммуникационные коробки для наружного применения. Корпуса для медицинского оборудования. Сенсорные узлы IoT. Каждое приложение требует различных компромиссов между экранированием, тепловым режимом, стоимостью и технологичностью производства.

В этой статье рассматриваются практические решения, определяющие, будет ли ваш...электронный корпус работает на практике или превращается в редизайн через шесть месяцев.

Что на самом деле делает электронный корпус

Защита — это основа.электронный корпус Предотвращает попадание пыли, влаги и пальцев на работающие от напряжения цепи. Но современные приложения добавляют дополнительные уровни защиты:

Экранирование от электромагнитных помех/электромагнитной совместимости

Радиочастотные помехи от импульсных источников питания или приводов двигателей могут проникать через пластиковые корпуса.Металлические электронные корпуса — сталь или алюминий — обеспечивают естественное электромагнитное экранирование. Для чувствительного измерительного оборудования или устройств связи мы используем проводящие прокладки и сварку швов для поддержания непрерывности экранирования. Мы изготавливали корпуса для прецизионного испытательного оборудования, где уровень внутреннего шума должен был оставаться ниже -80 дБм. Непрерывность швов имела большее значение, чем толщина стенок.

Терморегулирование

Полупроводники продолжают нагреваться.электронный корпус Задержанная влага быстрее выводит компоненты из строя, чем влага. Мы проектируем схемы вентиляции, интерфейсы радиаторов и конструкции для крепления вентиляторов, основываясь на фактических тепловых нагрузках, а не на догадках. Для наружного применения мы балансируем степень защиты IP с воздушным потоком. Степень защиты IP67 без вентиляции подходит для маломощных датчиков. Она не подходит для приводов двигателей или преобразователей мощности.

Физическая безопасность

Винты с защитой от вскрытия, запирающиеся защелки и точки крепления для датчиков проникновения. Распространены всистема хранения энергии контрольное оборудование иинфраструктура центров обработки данных удаленные узлы управления.

Экологическая герметизация

Степень защиты IP определяет степень защиты от твердых и жидких веществ. Однако условия испытаний (статическое воздействие воды, кратковременное воздействие) не соответствуют реальным условиям. Проливной дождь на телекоммуникационный шкаф. Полив из шланга на предприятии пищевой промышленности. Мы разрабатываем...электронные корпуса с учетом этих реальных условий, а не только с учетом сертификационного значка.

Выбор материалов: когда и что использовать

Выбор материала дляэлектронный корпус На долю этого фактора приходится 60% производительности и 40% затрат. Вот как мы помогаем клиентам:

Холоднокатаная сталь (ХКС)

Наиболее распространен для использования в помещении.промышленные электронные корпусаПрочный, формуемый, экономичный. Порошковое покрытие для защиты от коррозии. Стандартная толщина: от 1,0 до 2,0 мм для панелей, от 1,5 до 3,0 мм для несущих конструкций.

Ограничение: без покрытия подвержен коррозии во влажной среде. Не подходит для использования на открытом воздухе без надлежащей обработки поверхности.

Нержавеющая сталь (304/316)

Используется там, где важны коррозионная стойкость, гигиена или внешний вид.Корпуса из нержавеющей стали 316 для прибрежных или химически загрязненных сред.Корпуса из нержавеющей стали 304 для пищевой промышленности, медицинского оборудования или чистых помещений.

Мы держим на складе сталь толщиной от 1,5 до 3,0 мм. Стоимость материала выше, но зачастую стоимость жизненного цикла ниже, чем у стали с покрытием в агрессивных средах.

Алюминиевый сплав (5052/6061)

Алюминиевые электронные корпуса Преобладает в областях применения, чувствительных к весу и требующих высоких температур. Сплав 5052-H32 хорошо формуется. Сплав 6061-T6 точно обрабатывается для создания интерфейсов радиаторов. Естественное оксидирование обеспечивает базовую коррозионную стойкость; анодирование улучшает ее и расширяет возможности выбора цвета.

Ключевое преимущество: теплопроводность.алюминиевый электронный корпус действует как теплораспределитель, снижая повышение внутренней температуры на 10-20 °C по сравнению со сталью в конструкциях с пассивным охлаждением.

Ограничение: более низкая эффективность экранирования от электромагнитных помех по сравнению со сталью, если конструкция не предусматривает использование проводящих прокладок и обработки швов.

Оцинкованная сталь

Экономичный компромиссный вариант. Обладает лучшей коррозионной стойкостью, чем нержавеющая сталь, и дешевле нержавеющей стали. Часто используется на открытом воздухе.телекоммуникационные корпуса а также распределительные коробки, где внешний вид второстепенн по сравнению с функциональностью.

Рейтинги IP: что на самом деле означают эти цифры.

Инженеры часто указывают степень защиты IP65, потому что это звучит безопасно. Иногда это излишне. Иногда этого недостаточно.

IP54 — Защита от пыли и брызг воды. Подходит для чистых производственных полов с периодической мойкой.

IP55 — Пылезащищенные, водоструйные установки. Подходят для использования на открытом воздухе под карнизами или в крытых промышленных зонах.

IP65 — Пыленепроницаемые, с водяными форсунками. Стандарт для наружного применения.электронные корпуса В умеренном климате. Но в ходе испытаний расход воды составил 12,5 л/мин с высоты 3 метров в течение 3 минут. В реальных муссонных дождях этот показатель выше. Для тропических или прибрежных районов мы рекомендуем дополнительную дренажную систему.

IP66 — Пыленепроницаемые, мощные струи воды. Более высокое давление, та же продолжительность действия. Лучше подходит для открытых мест.

IP67 — Пылезащита, кратковременное погружение. Подходит для установок, подверженных затоплению, или погружного оборудования. Однако испытание проводится в течение 30 минут на глубине 1 метр. Для непрерывного погружения требуется степень защиты IP68 с определенной глубиной и продолжительностью.

Нет оценок — Американский стандарт с дополнительными требованиями к коррозионной стойкости и конструкции. Стандарт NEMA 4X примерно соответствует IP66 с учетом коррозионной стойкости. Мы производим продукцию в соответствии с обоими стандартами в зависимости от целевого рынка.

Производственные процессы, имеющие значение

Лазерная резка

НашAMADA 3015LVP-40CF иБайчао 6000 Вт Обработка профилей панелей, вентиляционных отверстий и монтажных вырезов. Допуск: ±0,1 мм для критически важных элементов.электронные корпуса Благодаря плотной компоновке разъемов такая точность предотвращает помехи при сборке.

ЧПУ-перфорация

ДваAMADA AE2510 Револьверные пуансоны для высокопроизводительного сверления отверстий. Быстрее, чем лазерная резка, для стандартных конфигураций. Стоимость оснастки амортизируется на тысячах единиц.

Гибка на станках с ЧПУ

ВосемьАккурпресс тормоза (от 40 до 300 тонн) плюс один300-тонная роботизированная гибочная ячейка. Дляэлектронные корпусаТочность изгиба определяет равномерность зазоров между панелями и эффективность герметизации. Мы обеспечиваем погрешность ±0,2 мм по размерам фланца.

Сварка

Сварка MIG, TIG, точечная сварка, а такжеХён иЯскава Роботизированные сварочные аппараты. Для защиты от электромагнитных помех.металлические электронные корпусаСварка непрерывным швом обеспечивает проводимость в местах соединений. Для стандартных шкафов экономически выгодной является точечная сварка с герметизирующими швами.

Обработка поверхности

Полностью автоматизированная линия порошковой окраски. Стандартные цвета: RAL 9005 (черный), RAL 7035 (светло-серый). Цвета на заказ.алюминиевые электронные корпусаАнодирование (декоративное покрытие типа II, твердое покрытие типа III) обеспечивает износостойкость и коррозионную стойкость.

Тепловое проектирование: наиболее распространенная ошибка.

Мы получили чертежи дляэлектронные корпуса При полном отсутствии вентиляции, внутренней рассеиваемой мощности 500 Вт и соответствии стандарту IP65, чем-то приходится жертвовать.

Стратегии пассивного охлаждения

1. Тепловой интерфейс — Плоская монтажная поверхность для внешнего радиатора

2. Плавники и рёбра — Отлитые или обработанные механическим способомалюминиевый электронный корпус стены

3. Тепловые переходные отверстия — Внутренние теплоотводящие элементы, передающие тепло на внешнюю поверхность

4. Стратегическое размещение вентиляционных отверстий — Нижний впуск, верхний выпуск, использование естественной конвекции

Интеграция активного охлаждения

1. Модули вентиляторов — Стандартные осевые вентиляторы от 40 до 120 мм, термостатическое управление.

2. Системы вентиляторов — Для применений с высоким статическим давлением и плотной внутренней структурой компонентов.

3. теплообменники — С воздушным или жидкостным охлаждением для герметичных корпусов высокой мощности

Компромиссы

Каждое вентиляционное отверстие снижает степень защиты IP. Каждая герметичная поверхность задерживает тепло. Мы моделируем это вместе с клиентами на этапе проектирования с учетом технологичности производства (DFM) — лучше обсудить тепловой бюджет на этапе чертежа, чем после того, как прототипы окажутся неэффективными.

Часто задаваемые вопросы: Сотрудничество с FOXSEN в проектах по созданию электронных корпусов

В: Какие материалы вы рекомендуете для электроники, используемой на открытом воздухе?

Алюминиевые электронные корпуса с анодированием илиКорпуса из нержавеющей стали 316 для воздействия прибрежной зоны.Оцинкованная сталь Подходит для умеренного климата по более низкой цене. Мы обсуждаем фактические условия установки, а не просто «на открытом воздухе», чтобы дать правильные рекомендации.

В: Можно ли достичь степени защиты IP67 с помощью активного охлаждения?

Да, но для этого требуются герметичные теплообменники или контуры жидкостного охлаждения. Корпус остается герметичным; тепло передается через настенный теплообменник. Более сложный, более дорогой, но необходимый вариант для мощных наружных применений.

В: Вы проводите тестирование на электромагнитную совместимость или сертификацию?

Мы изготавливаем изделия в соответствии с принципами экранирования — сварка швов, токопроводящие прокладки, надлежащее заземление. Мы не проводим формальные испытания на электромагнитную совместимость собственными силами. Мы можем порекомендовать сторонние лаборатории и скорректировать изготовление на основе результатов испытаний.

В: Каков ваш типичный срок изготовления прототипов?

Стандартэлектронный корпус Изготовление прототипов: 5-10 дней на обработку листового металла, плюс 2-3 дня на обработку поверхности. Сложные узлы со встроенными радиаторами или изготовленными на заказ элементами: 2-3 недели.

В: Вы можете работать со сборками из смешанных материалов?

Часто задаваемый вопрос.Алюминиевый электронный корпус Корпус с монтажными кронштейнами из стали или лицевая панель из нержавеющей стали на оцинкованном стальном корпусе. Гальваническая изоляция обеспечивается с помощью изоляционных элементов или совместимого интерфейсного покрытия.

В: Как указать требования к тепловым характеристикам?

Укажите максимальную внутреннюю температуру окружающей среды, тепловыделение в ваттах, а также наличие внешнего радиатора или системы воздушного потока. Мы рассчитаем площадь вентиляции или порекомендуем активное охлаждение. Если у вас есть результаты теплового моделирования, мы разработаем проект с учетом этих данных.

В: Какие форматы чертежей вы принимаете?

STEP, IGES, DWG, DXF, PDF, SolidWorks. Эскизы с размерами тоже подойдут — мы создавали корпуса по эскизам, нарисованным от руки, с пометками на фотографиях.