Koteloiden valinta elektroniikan suojaamiseksi sisällä ja ulkona

Järjestelmien sisäosat muuttuvat jatkuvasti, mutta piirilevyjä (Printed Circuit Board, PCB) täytyy aina suojata ympäristön lämmöltä, kylmyydeltä, valolta, vedeltä, pölyltä, kosteudelta ja kemikaaleilta. Ne tarvitsevat myös mekaanista eristystä suojaamaan niitä peukaloinnilta, sähköiskuilta ja oikosuluilta. Joissain tapauksissa voidaan tarvita myös suojaa iskuja ja tärinää vastaan. Koteloiden pitää suojella laitteita myös sähkömagneettisilta kentiltä ja häiriöiltä. Lopuksi piirilevyt tarvitsevat turvaa myös katastrofaalisia tapahtumia, kuten tulipaloja ja tulvia, vastaan.

Suunnittelijat voivat rakentaa omat kotelonsa, mutta tämä vie paljon aikaa eikä yleensä johda optimaalisiin tuloksiin. Ratkaisu on ostaa valmiit kotelot hyvämaineisilta toimittajilta, jotka tarjoavat laajan valikoiman materiaali-, koko- sekä kiinnitys- ja tiivistysvaihtoehtoja.

Tässä artikkelissa käsitellään sisä- ja ulkokäyttöön sopivien muovikoteloiden valintakriteereitä. Esimerkkeinä käytetään Hammond Manufacturingin tuotteita, ja tekstissä keskitytään sopivilla tiivistys- ja tulenkestävyysominaisuuksilla varustettujen koteloiden valintaan.

Elektroniikkakotelon valinta

Ennen kotelon valintaa täytyy määrittää laitteen sijainti ja ympäristö. Asennetaanko se sisälle vai ulos? Kiinnitetäänkö se seinään, tankoon vai onko se työpöydällä? Tarvitseeko sen olla vedenpitävä, korroosiota kestävä, pölytiivis tai auringonvaloa tai tulta kestävä? Onko kiinnitettävä alikokoonpano piirilevy vai DIN-kiskomoduuli? Valinnan voi aloittaa vasta, kun näihin kysymyksiin vastattu.

Pieniä elektroniikkakoteloita on saatavilla erilaisista materiaaleista valmistettuna. Hammond Manufacturing suunnittelee ja valmistaa pieniä elektroniikkakoteloita teräksestä, ruostumattomasta teräksestä, alumiinilevystä ja valualumiinista, ABS-muovista ja polykarbonaatista. Niitä on saatavilla eri kokoisina ja muotoisina. Viime vuosina muovikotelot ovat yleistyneet ensi sijassa niiden alhaisemman hinnan ja painon sekä parannetun ympäristösuojauksen ansiosta.

Muovikotelot

Hammond Manufacturing 1555F (kuva 1) on esimerkki vedenpitävien muovikoteloiden sarjasta, joka on suunniteltu käyttöön haastavissa olosuhteissa. Nämä ABS-muovista tai polykarbonaatista valmistetut tuotteet on suunniteltu seinäasennusta varten, ja niissä on integroidut kiinnityslaipat ja -tapit sekä tiiviste.

Kuva 1: Hammond Manufacturing 1555F -sarjan kotelon tärkeitä rakenneosia. (Kuvalähde: Hammond Manufacturing)

Hammond Manufacturing 1555F -sarjan tuotteilla on useita valmistajan muovikoteloiden yleisiä ominaisuuksia, kuten tasainen valettu pinta, jossa on syvennys merkintää tai kalvonäppäimistöä varten. Niissä on kaikissa integroidut kiinnitystapit piirilevyjen asennusta varten, ja joissakin on myös kiinnikkeet DIN-kiskomoduuleille. Nämä moduulit tiivistetään ponttiliitoksella, johon voi asentaa korkeita lämpötiloja kestävän vaihdettavan UL-hyväksytyn silikonitiivisteen. Ponttiliitokset pitävät tiivisteen paikallaan paremmin ja parantavat tiivistystä verrattuna alumiinivalukoteloissa käytettyihin yksinkertaisiin limiliitoksiin. Kaikki kotelon osat (mukaan lukien ruostumattomasta teräksestä ja messingistä valmistetut osat) kestävät korroosiota. Kansiruuvit ja tiiviste toimitetaan kotelon mukana, ja katoamisen ehkäisemiseksi pysyvät paikoillaan.

Saatavilla on myös koteloiden varaosia ja vaihtotiivisteitä. Sarjan kotelot ovat helppoja puhdistaa ja väriltään vaaleanharmaita (RAL-7035). Pinnoite on kauttaaltaan satiininen lukuun ottamatta näppäimistön tasaista syvennystä. Valettu kiinnityslaippa on myös yksi 1555F-sarjan ominaisuuksista. Tuotteisiin on saatavana myös galvanoidut teräksiset kiinnityspaneelit raskaiden piirilevyjen asennusta varten. Metallipaneeli toimii myös alustana sisäisille suojuksille, jotka vaimentavat sähkömagneettista häiriötä (Electromagnetic Interference, EMI). Kotelon aukkoihin on saatavana tuuletusaukkoja, paineentasaustulppia, nestetiiviitä johtojen vedonpoistajia ja sateelta suojattuja tuulettimia. Nämä mahdollistavat johdinten syöttämisen ja paineentasauksen heikentämättä kotelon vedenpitävyyttä.

ABS-mallit on tarkoitettu vain sisäkäyttöön. Niiden IP-suojausluokitus on IP66, mikä merkitsee tuotteen olevan täysin pölytiivis ja suojattu ajoittaisia vesisuihkuja vastaan. UV-stabiloidut polykarbonaattikotelot sopivat käyttöön sisä- ja ulkotiloissa. Niiden IP68-suojausluokitus merkitsee täyttä suojausta pölyä ja veteen upottamista vastaan. Ne ovat UL-hyväksyttyjä (sekä cUL- että UL508A-hyväksyntä) ja niiden syttyvyysluokitus on UL94 5VA. Ne on suunniteltu täyttämään NEMA-tyyppien 4, 4X, 6, 6P, 12 ja 13 vaatimukset.

Sarjaan kuuluu kunkin materiaalin osalta 23 kokoa välillä 65 (pituus) x 65 (leveys) x 42,4 mm (korkeus) – 240 (pituus) x 161 (leveys) x 61 mm (korkeus).

Hammond Manufacturing 1555H2F42GY (kuva 2) on esimerkki 1555F-sarjan kotelosta. Se on laipallinen polykarbonaattirasia, jonka mitat ovat 180 (pituus) x 120 (leveys) x 62 mm (korkeus).

Kuva 2: Hammond Manufacturing 1555H2F42GY on vedenpitävä polykarbonaattirasia IP68-luokituksella. (Kuvalähde: Hammond Manufacturing)

Kyseessä on seinälle asennettava keskisuuri kotelo. Laipan neljä pyöreää kiinnitysaukkoa mahdollistavat pysyvän kiinnityksen, kun taas kaksi avaimenreiän muotoista aukkoa tukevat nopeaa kiinnitystä ja irrotusta. Kotelo kiinnitetään alustan neljään ruostumattomasta teräksestä valmistettuun inserttiin ruostumattomilla M4-teräsruuveilla. Kannen ruuvit ja insertit ovat tiivisteen kulkureitin ulkopuolella, mikä mahdollistaa kunnollisen tiivistyksen.

Vedenpitävä 1557-sarja (kuva 3) tarjoaa suunnittelijoille lukuisia kiinnitysvaihtoehtoja. Sarja on saatavilla valmistettuna mustasta tai harmaasta ABS-muovista tai polykarbonaatista. Materiaalit täyttävät samat standardit kuin 1555F-sarja. Pyöristetyillä kulmilla varustetut kotelot tarjoavat nykyaikaisen ulkoasun heikentämättä pöly- ja vesitiiviyttä.

Kuva 3: 1557-sarjan koteloiden materiaalivaihtoehdot ovat musta ja harmaa ABS-muovi tai polykarbonaatti. Ne tarjoavat myös useita kiinnitysvaihtoehtoja. (Kuvalähde: Hammond Manufacturing)

Näitä koteloita on saatavilla kahdeksassa eri koossa, joiden pituus ja leveys ovat 80 x 80 mm – 200 x 200 mm ja niiden korkeus on 45, 60 tai 70 mm.

Nämä 1557-sarjan tuotteet on mahdollista kiinnittää seinään, pöytään tai haluttaessa myös tankoon (kuva 4).

Kuva 4: 1557-sarjan kiinnitysvaihtoehtoihin kuuluu kaksi seinäkiinnikettä, pöytäkiinnike ja tankokiinnike. (Kuvalähde: Hammond Manufacturing)

1557-sarjan 1557DBK on mitoiltaan 120 x 120 x 45 mm ja se koostuu mustasta ABS-muovista. 1557DBK on tarkoitettu käyttöön sisätiloissa, ja sen suojausluokitus on IP66. Tälle sarjalle on saatavilla lisävarusteina tankokiinnike, sisäinen alumiininen kiinnityspaneeli, nestetiiviit johtopidikkeet, tuuletusaukkosarja sekä paineentasaustulpat. Saatavilla on myös vaihtotiivisteitä, kansiruuveja ja kumitassuja.

1554- ja 1555-sarjat ovat yleiskäyttöisiä ABS-muovista tai polykarbonaatista valmistettuja koteloita. Niiden materiaalistandardit ovat samat kuin aiemmin käsiteltyjen koteloiden. Kuhunkin sarjaan kuuluu 32 eri kokoa. Koteloiden koot vaihtelevat välillä 66 x 66 x 40 mm – 300 x 240 x 120 mm. Poikkileikkausmuodot ovat joko neliöitä tai suorakulmaisia.

Sarjojen pääasiallinen ero on, että 1555-sarjan (kuva 5, vasen) kannessa on syvennys merkinnän tai näppäimistön asennusta varten, kun taas 1554-sarjan (kuva 5, oikea) kansi on tasainen.

Kuva 5: 1555-sarjan (vasen) kannessa on syvennys merkintöjä tai kalvonäppäimistöä varten, kun taas 1554-sarjan (oikea) kansi on tasainen. (Kuvalähde: Hammond Manufacturing)

1554-sarjan polykarbonaattiversioiden kannet ovat saatavilla läpinäkymättömänä harmaana, kirkkaana ja läpikuultavana savunharmaana. ABS-koteloiden kannet ovat saatavilla vain läpinäkymättömänä harmaana. Kirkkaat ja läpikuultavat kannet helpottavat sisäisten ilmaisimien ja mittareiden lukemista.

1554- ja 1555-sarjojen lisävarusteisiin kuuluu sisäpaneeleita kaliiberin 16 galvanoidusta teräksestä. Muihin lisävarusteisiin lukeutuvat tuuletusaukkosarja, paineentasaustulppa, aukkojen tulpat, pieni sateelta suojattu tuuletin, nestetiiviit johtopidikkeet ja tankokiinnityssarja. Vaihdettavia osia ovat varatiivisteet sekä kiinnitys- ja kansiruuvit.

Esimerkki 1554-sarjasta on 1554CGY. Tämä ABS-kotelo on mitoiltaan 120 x 65 x 40 mm.

Esimerkki 1555-sarjasta on 1555HGY. Tämä ABS-kotelo on mitoiltaan 180 x 120 x 60 mm.

Yhteenveto

Hammond Manufacturing tarjoaa laajan valikoiman valmiita koteloita kattavilla materiaali- ja kokovaihtoehdoilla. Näissä koteloissa on kiinnitystapit piirilevyille ja DIN-moduuleille, sisäiset metallilevyt, huoltoaukot sekä monipuoliset kiinnitysvaihtoehdot. Tämä monipuolisuus tarjoaa suunnittelijoille lukuisia tiivistys- ja kiinnitysvaihtoehtoja erilaisten tarpeiden mukaan.