Корпуса для электроники: виды, материалы, степень защиты IP и как выбрать

Корпус почти всегда выбирают последним, когда плата уже разведена, а компоненты закуплены. Отсюда и типовые беды: разъем упирается в стенку, кабель некуда вывести, внутри держится плюс семьдесят, а через месяц на улице в коробке стоит вода. В статье разберем, чем приборный корпус отличается от шкафа и стойки, как на самом деле читается маркировка IP, почему герметичный корпус нельзя охладить вентилятором, сколько места закладывать под внутренний монтаж и почему корпус разумнее выбирать до разработки платы, а не после.

Содержание

• Что делает корпус кроме того, что закрывает плату
• Классы корпусов: от карманного бокса до напольного шкафа
• Материалы: пластик, алюминий, сталь
• Степень защиты IP: как читать две цифры
• Размеры: считать надо внутренние, а не наружные
• Формат 19 дюймов и юниты
• DIN-рейка и шкафы автоматики
• Тепловой режим: корпус как радиатор
• Кабельные вводы, уплотнения и герметизация
• Экранирование и электромагнитная совместимость
• Внутренний монтаж: панели, стойки, направляющие
• Лицевая панель: кнопки, индикация, окна
• Замки, петли, ручки и доступ внутрь
• Улица, цех и агрессивные среды
• Доработка корпуса: фрезеровка, покраска, маркировка
• Как выбрать корпус: порядок действий
• Типичные ошибки
• Частые вопросы

Что делает корпус кроме того, что закрывает плату

Корпус привычно считают упаковкой: коробка, в которую убирают готовое изделие. На практике он несет минимум шесть самостоятельных функций, и каждая из них влияет на схемотехнику и на разводку платы.

Первая функция очевидна: механическая защита. Корпус принимает на себя удары, вибрацию и вес того, что на него поставят. Вторая: защита от среды, то есть от пыли, влаги, масляного тумана и брызг. Третья: электробезопасность, потому что корпус отделяет человека от опасного напряжения, а при металлическом исполнении еще и требует подключения к защитному проводнику.

Четвертая функция чисто электронная: металлический корпус работает экраном и в обе стороны, и наружу, и внутрь. Пятая тепловая: стенки участвуют в отводе тепла, а иногда корпус прямо служит радиатором для силовых компонентов. Шестая функция интерфейсная: на лицевой панели живут кнопки, индикаторы, дисплей и разъемы, а значит панель диктует эргономику всего изделия.

Из этого следует практический вывод, который экономит недели работы: корпус выбирают на старте проекта, вместе с выбором элементной базы, а не в конце. Размеры платы, расположение разъемов, точки крепления и высота самых высоких компонентов определяются доступным корпусом, а не наоборот. Ассортимент собран в разделе корпусов и установочных изделий.

Классы корпусов: от карманного бокса до напольного шкафа

Корпуса делят по конструктиву и по способу установки. Классы решают разные задачи, и подменять один другим обычно не выходит.

Проектные и приборные боксы это самая массовая группа: пластиковая или алюминиевая коробка с крышкой на винтах, объемом от спичечного коробка до обувной. В нее ставят одну плату, реже две. Основной ассортимент лежит в подразделе корпусов.

Настенные шкафы это тот же принцип, но крупнее и с монтажной панелью внутри. У них есть петли, замок и заранее продуманные места под кабельные вводы снизу. Такой шкаф вешают на стену в помещении или на улице и набивают автоматикой.

Стойки и напольные шкафы стандарта 19 дюймов решают задачу плотной установки многих устройств друг над другом. Это мир серверного и телекоммуникационного оборудования, а также промышленных систем управления. Компоненты собраны в подразделах стоек и составных частей стоек.

Модульные корпуса под DIN-рейку это узкие блоки шириной в один или несколько модулей, которые защелкиваются на рейку в электрощите. Отдельно стоят пультовые и наклонные корпуса с удобной для оператора панелью, носимые корпуса под аккумулятор и руку, а также специализированные корпуса для отладочных и оценочных плат с готовыми вырезами под популярные одноплатники.

Материалы: пластик, алюминий, сталь

Материал определяет сразу три вещи: как корпус переносит среду, экранирует ли он и отводит ли тепло. Ошибка на этом шаге обходится дорого, потому что исправляется только заменой корпуса.

Ударопрочный полистирол и его родственники это самый дешевый вариант для помещения. Он легко обрабатывается, хорошо красится, но не любит ультрафиолет и растворители. Поликарбонат заметно дороже, зато держит удар, работает в широком диапазоне температур и в стойком к ультрафиолету исполнении спокойно живет на улице годами. Полиамид и полиэстер со стекловолокном занимают верхнюю ступень пластиков: жесткие, стойкие к химии, применяются в промышленных шкафах.

Литой под давлением алюминий это классика для приборов, работающих в тяжелых условиях. Он герметичен по своей природе, экранирует, отводит тепло примерно в три раза лучше стали и не боится ультрафиолета. Минусы это вес и цена. Отдельная ветка это корпуса из алюминиевого профиля: две боковые крышки и протяжка между ними, с готовыми пазами под платы. Такой конструктив удобен, когда высота платы известна, а длину надо подобрать.

Листовая окрашенная сталь дешевле алюминия и жестче на больших размерах, поэтому из нее делают шкафы и стойки. Нержавеющая сталь идет туда, где есть мойка, пищевое производство или химия. Важная тонкость: у стали теплопроводность ниже алюминиевой в разы, поэтому стальной корпус хуже работает радиатором, зато экранирует магнитные поля лучше.

Практическое правило звучит так: пластик берут ради цены, электробезопасности и радиопрозрачности, алюминий ради тепла и экрана, сталь ради жесткости и объема. Если внутри есть беспроводной модуль или антенна, металл вокруг них становится проблемой, и корпус либо делают пластиковым, либо выносят антенну наружу.

Степень защиты IP: как читать две цифры

Маркировка вида IP плюс две цифры описывает, насколько оболочка защищена от посторонних предметов и от воды. Первая цифра отвечает за твердые тела и пыль, вторая за влагу. Обе читаются независимо, и большая цифра не всегда означает большую защиту в вашем конкретном случае.

Отсюда сразу видно неочевидное. Корпус с индексом IP67 выдерживает погружение, но не обязан держать струю под давлением, а корпус IP65 держит струю, но утонет. Если оборудование и моют из шланга, и заливают, производители указывают двойную маркировку, например IP65 и IP67 через дробь, потому что одна цифра обе задачи не описывает.

Рядом с IP встречается индекс IK, который описывает стойкость к удару: он идет от IK00 до IK10 и растет с энергией удара в джоулях. Для уличных и вандалозащищенных корпусов на него смотрят так же внимательно, как на воду. В американской документации вместо IP часто стоит система NEMA с другими типами оболочек, и прямого пересчета между ними нет: соответствие приблизительное, поэтому при подборе замены сверяют условия испытаний, а не номера.

Класс защиты относится к корпусу в собранном виде, с фирменной прокладкой, всеми штатными заглушками и правильно затянутыми вводами. Любое отверстие, просверленное под разъем или кнопку без герметичного уплотнения, обнуляет заявленный класс полностью. То же касается неиспользуемых готовых выбиваемых отверстий: если их не закрыть заглушкой, паспортный IP66 превращается в открытую коробку.

Размеры: считать надо внутренние, а не наружные

В каталогах у корпуса указано несколько групп размеров, и путать их дорого. Наружные габариты нужны для того, чтобы понять, куда изделие встанет. Внутренние габариты нужны для того, чтобы понять, что в него влезет. Разница между ними бывает в сантиметры из-за толщины стенок, ребер жесткости, бобышек под винты и посадочного места прокладки.

Отдельно смотрят на высоту. Ее съедают три вещи: монтажные стойки под платой, самый высокий компонент над платой и жгуты, которые всегда занимают больше, чем кажется на чертеже. Электролитические конденсаторы, трансформаторы, радиаторы и вертикальные разъемы легко забирают полтора и два сантиметра, и о них вспоминают, когда крышка уже не закрывается.

Плату сажают на резьбовые стойки или на готовые бобышки корпуса. Стойка задает зазор между платой и дном, необходимый для выводов деталей со стороны пайки и для воздуха. Ассортимент лежит в разделе стоек для печатных плат, а крепеж в разделе винтов и болтов.

Рабочее правило по запасу выглядит так: закладывайте примерно пятую часть свободного объема сверх расчетного. Он уйдет на жгуты, на монтажные хомуты, на изоляцию, на доработки после первого прототипа и на то, что в серии всегда добавляется хотя бы один компонент. Корпус, в который изделие входит впритык, почти гарантированно придется менять на следующий типоразмер.

Второй практический прием: до заказа партии распечатайте чертеж панели в масштабе один к одному и приложите к реальным разъемам и кнопкам. Ошибка в межцентровом расстоянии или в диаметре видна за минуту и стоит ноль рублей, тогда как та же ошибка на фрезерованной партии стоит всей партии.

Формат 19 дюймов и юниты

Стандарт на монтажные стойки родом из телефонии и держится десятилетиями. Ключевая цифра тут не ширина шкафа, а монтажная ширина между направляющими, которая составляет 19 дюймов, то есть 482,6 мм. Именно под нее делают фальшпанели, блоки питания, коммутаторы и приборы.

Высота измеряется в юнитах. Один юнит это 44,45 мм, то есть 1,75 дюйма, и обозначается буквой U. Прибор высотой 2U занимает две позиции в стойке. Реальная высота панели у корпусов делается чуть меньше расчетной, чтобы соседние блоки не упирались друг в друга, поэтому суммарная высота нескольких устройств всегда немного меньше произведения количества юнитов на 44,45 мм.

Третий важный размер это глубина. Она в стандарт не входит и определяется конкретным шкафом, поэтому перед покупкой сверяют не только юниты, но и глубину монтажных направляющих, а также запас за прибором под кабели и радиус изгиба разъемов. Для многих коммутационных решений именно глубина оказывается ограничением, а не высота.

Внутри стойки живет целый набор сопутствующих изделий: комплектующие стоек, коммутационные панели, стойки с направляющими для плат и кросс-платы для модульных систем, где платы вставляются в общий разъемный ряд.

Для тепла в стойках предусмотрен отдельный класс изделий: вентиляторные полки, крышные блоки и фильтры, собранные в подразделе систем охлаждения стоек. Логика подбора у них та же, что у обычных вентиляторов, и разобрана в статье Вентиляторы для охлаждения электроники.

DIN-рейка и шкафы автоматики

Второй по распространенности конструктив после 19 дюймов это DIN-рейка. Самая ходовая рейка имеет ширину 35 мм и обозначается как TS35, встречаются также узкая на 15 мм и широкая на 75 мм для тяжелых аппаратов.

Ширина устройств на рейке кратна модулю, который равен 17,5 мм. Отсюда привычные обозначения вида один модуль, два модуля, четыре модуля. Считать место в щите удобно именно в модулях: сложили ширину всех аппаратов, добавили запас на клеммы и на резерв, получили нужную длину рейки. Сама рейка и монтажные профили лежат в разделе профилей и реек DIN.

Внутренняя разводка шкафа строится вокруг двух вещей: клеммников на рейке и кабель-каналов. Клеммники дают точку разделки внешних кабелей и делают схему обслуживаемой, а каналы держат жгуты в порядке и оставляют место для последующих добавлений. Компоненты собраны в разделах клеммных колодок для DIN-рейки и кабельных каналов и коробов. Про выбор самих клемм подробно написано в статье Клеммники и клеммные колодки: виды и критерии выбора.

Планировка шкафа подчиняется простой логике. Силовые вводы и аппараты защиты ставят внизу и слева, слаботочную часть разносят подальше от силовой, а между ними по возможности оставляют перегородку или хотя бы воздушный промежуток. Ввод кабелей делают снизу, чтобы вода по оболочке стекала наружу, а не внутрь. Аппараты защиты подбирают отдельно, ассортимент собран в разделе защиты цепей.

Тепловой режим: корпус как радиатор

Как только изделие закрыли, все выделяемое внутри тепло обязано уйти через стенки. Пока мощность мала, этого хватает: корпус греется на несколько градусов и отдает тепло воздуху. Дальше начинается арифметика, которую полезно сделать заранее.

Ориентир для оценки такой: гладкий металлический корпус в спокойном воздухе отводит порядка пяти ватт с квадратного метра поверхности на каждый градус превышения над окружающей средой. Значит, корпус с полезной площадью 0,2 квадратного метра при допустимом перегреве 20 градусов отдаст примерно 20 Вт. Если внутри рассеивается 60 Вт, пассивной схемы не хватит и потребуется либо больший корпус, либо ребра, либо активная вентиляция.

Пассивную схему усиливают тремя приемами. Первый: прижать горячий компонент к стенке через теплопроводящую прокладку и сделать саму стенку радиатором. Второй: добавить вентиляционные щели, обязательно снизу и сверху, чтобы работала естественная тяга. Третий: ориентировать корпус так, чтобы теплый воздух поднимался вдоль ребер, а не поперек.

Активная схема начинается с вентилятора и упирается в противоречие с герметичностью. Как только появляются вентиляционные отверстия, класс защиты падает до значений вида IP54 в лучшем случае. Для уличных и цеховых шкафов эту задачу решают иначе: ставят теплообменник воздух-воздух, где внутренний и наружный контуры разделены, либо кондиционер, либо элемент Пельтье для небольших мощностей. Готовые компоненты для активной части лежат в разделе вентиляторов и теплового оборудования.

У полностью герметичного корпуса появляется собственная беда: конденсат. Днем воздух внутри нагревается и расширяется, ночью сжимается, и через микронеплотности внутрь подсасывается влажный наружный воздух. Влага накапливается циклами и в итоге выпадает росой прямо на плату, хотя формально корпус имеет высокий класс защиты. Лечится это мембранным клапаном выравнивания давления, который пропускает воздух, но не пропускает воду, а в шкафах дополнительно нагревателем с термостатом, удерживающим температуру внутри чуть выше точки росы.

Кабельные вводы, уплотнения и герметизация

Место, где кабель входит в корпус, это самая частая точка отказа герметичности. Просто отверстие, даже аккуратное, не считается вводом ни при каком классе защиты.

Штатное решение это кабельный ввод, он же сальник: резьбовая втулка с уплотнительным конусом и накидной гайкой. Резьба бывает метрическая, обозначаемая буквой M с диаметром, и дюймовая типа PG, доставшаяся в наследство от старых стандартов. Ключевой параметр при подборе это не резьба, а диапазон диаметров кабеля, который ввод обжимает. Кабель тоньше нижней границы диапазона не уплотняется вообще, толще верхней не затягивается. Ассортимент собран в разделе кабельных вводов.

Для сухих помещений задача проще: там достаточно резиновой втулки или проходной манжеты, которая защищает изоляцию кабеля от острой кромки металла. Такие изделия лежат в разделе втулок, вкладышей и шайб. Кромка листового металла режет изоляцию медленно и незаметно, а находят это уже по короткому замыканию, поэтому втулкой стоимостью в несколько рублей пренебрегать нельзя.

Неиспользуемые отверстия закрывают заглушками, а не изолентой. Готовые изделия под стандартные диаметры собраны в разделе заглушек. Отдельная история это разъемы на панели: обычный разъем герметичности не дает, поэтому для улицы берут исполнения с уплотнением и байонетом. Круглые и герметичные серии разобраны в статье Разъемы: виды, характеристики и как выбрать, а компоненты лежат в разделах сверхмощных разъемов и входных разъемов питания.

Последняя тонкость по монтажу: ввод затягивают с усилием, но без фанатизма, потому что перетянутая гайка выдавливает уплотнитель и герметичность падает. И вводы всегда размещают снизу или сбоку, никогда сверху, чтобы вода не стояла на уплотнении.

Экранирование и электромагнитная совместимость

Металлический корпус работает экраном, пластиковый не работает никак. Это первое, что нужно принять при выборе, потому что дорисовать экранирование к пластику потом можно только проводящим покрытием, а оно капризно и недешево.

Экран работает в обе стороны. Снаружи внутрь он не пускает помехи от соседнего оборудования, преобразователей частоты и радиопередатчиков. Изнутри наружу он удерживает собственное излучение импульсных источников питания и быстрых цифровых шин, а это уже вопрос прохождения сертификационных испытаний.

Главный враг экрана это не толщина металла, а щели. Сплошная стенка толщиной в десятую долю миллиметра ослабляет поле отлично, а вот длинная узкая щель между крышкой и корпусом ведет себя как антенна и излучает наружу. Работает простое правило: важна не площадь отверстия, а его максимальный линейный размер. Ряд мелких круглых дырок для вентиляции испортит экран гораздо меньше, чем одна длинная прорезь такой же суммарной площади.

Отсюда следуют практические приемы. Крышку прижимают винтами достаточно часто, а не по четырем углам. В стык между крышкой и корпусом кладут проводящую прокладку. Красочное покрытие в местах контакта зачищают, потому что краска это изолятор и электрического контакта между половинами корпуса через нее не будет. Материалы для этих задач собраны в разделе защитных и экранирующих материалов.

Отдельный пункт это заземление. Металлический корпус изделия, питающегося от сети, подключают к защитному проводнику отдельным винтом с зубчатой шайбой, в зачищенной от краски точке, и этот винт не используют больше ни для чего. Съемные металлические двери и панели соединяют с основным корпусом гибкой перемычкой, потому что через петли надежного контакта нет.

Внутренний монтаж: панели, стойки, направляющие

Внутри корпуса нужно на что-то опереться. Способов три, и они не взаимозаменяемы.

Монтажная панель это стальной или алюминиевый лист, который крепится на шпильках ко дну шкафа. Ее вынимают, сверлят и набивают аппаратурой на верстаке, а потом ставят обратно целиком. Для шкафов автоматики это стандарт де-факто, потому что позволяет собирать изделие вне шкафа.

Стойки и резьбовые бобышки нужны для плат. В пластиковых корпусах бобышки обычно отлиты сразу, и винт закручивается прямо в пластик. Тут есть тонкость: такое соединение выдерживает считанное количество циклов сборки и разборки, после чего резьба слизывается. Если корпус будут открывать часто, ставят латунные резьбовые вставки, которые запрессовывают или впаивают в пластик.

Направляющие для плат применяют в модульных конструкциях, где плата вставляется в корпус как книга на полку и попадает в ответный разъем на кросс-плате. Компоненты собраны в разделах направляющих для плат и комплектующих к ним. Такой подход дает быструю замену модуля без пайки и без разборки всего изделия.

Общее правило по компоновке: тяжелое ставят вниз и ближе к точкам крепления, горячее выше и ближе к вентиляции, чувствительную аналоговую часть подальше от силовой. Жгуты укладывают так, чтобы при открытии крышки они не натягивались, а крышку с органами управления соединяют с платой не жестким шлейфом впритык, а с запасом длины и с фиксацией разъема.

Лицевая панель: кнопки, индикация, окна

Панель это единственная часть корпуса, с которой контактирует пользователь, и именно она определяет впечатление от прибора. Проектируют ее по монтажным диаметрам стандартных изделий, а не по свободной фантазии.

Промышленные кнопки и переключатели выпускают под посадочные отверстия диаметром 16 мм и 22 мм, реже 19 мм и 30 мм. Малогабаритные приборные кнопки используют ряд от 6 мм и выше. Важно, что собственный класс защиты кнопки указывается отдельно и относится только к ее лицевой части: если корпус имеет IP66, а кнопка IP54, итоговый класс изделия определяется худшим звеном. Ассортимент собран в разделе переключателей, а выбор разобран в статье Переключатели и кнопки: виды, схемы подключения и выбор.

Индикация делится на два класса. Готовые панельные лампы и светосигнальная арматура ставятся в такое же круглое отверстие и уже содержат внутри светодиод с резистором или драйвером. Второй путь дешевле: светодиод стоит на плате, а на панель выводится световод, который переносит свет к поверхности через маленькое отверстие. Готовые изделия лежат в разделе панельных индикаторов и контрольных ламп, а расчет токоограничения разобран в статье Светодиоды: характеристики, подключение и расчет резистора.

Окно под дисплей делают либо вырезом с наклеенным изнутри светофильтром, либо прозрачной вставкой. Тут два подводных камня. Первый: прозрачная накладка на улице должна быть стойкой к ультрафиолету, иначе через сезон она помутнеет и пожелтеет. Второй: между дисплеем и окном нужен небольшой зазор либо мягкая прокладка, потому что жесткое прижатие стекла к матрице дает пятна на изображении.

Маркировку панели проще всего делать пленочной накладкой или мембранной клавиатурой: она закрывает все технологические неровности вокруг отверстий, дает готовую надпись и одновременно уплотняет кнопки. Для мелких серий это дешевле любой гравировки.

Замки, петли, ручки и доступ внутрь

Вопрос, который забывают на этапе выбора: как часто корпус будут открывать и кто это будет делать. От ответа зависит вся фурнитура.

Если внутрь лезут раз в несколько лет для замены батарейки, хватит крышки на винтах. Если обслуживание регулярное, ставят замок, а крышку вешают на петли, чтобы она не падала и не терялась. Четвертьоборотные замки открываются монетой или ключом за долю секунды и удобны для шкафов, куда персонал заходит ежедневно. Изделия собраны в разделах защелок и замков и ручек, замков и защелок.

Ручки решают две разные задачи. Крупные ручки на стойках и приборах нужны для переноски и для выдвижения блока, и их считают по весу изделия с запасом. Малые ручки на панели служат ограничителями и защищают органы управления от удара при постановке прибора лицом вниз. Ассортимент лежит в разделе ручек.

Съемные петли облегчают монтаж: дверь снимают на время наладки и вешают обратно перед сдачей. Их же выбирают там, где вокруг шкафа мало места и полностью открытая дверь мешает проходу. Готовые петли собраны в разделе петель.

Если оборудование работает под опасным напряжением или содержит движущиеся части, доступ внутрь блокируют. Простейшее решение это концевой выключатель на двери, который снимает питание при открытии. Его же используют для сигнализации о вскрытии в системах, где важна целостность. Саму коммутацию питания при этом обычно возлагают на реле, устройство и виды которых разобраны в статье Реле: устройство, виды и принцип работы.

Улица, цех и агрессивные среды

Условия эксплуатации меняют требования к корпусу сильнее, чем сама начинка. Разберем три типовых сценария.

Улица это в первую очередь ультрафиолет и суточные перепады температуры. Обычный полистирол за пару сезонов становится хрупким и выцветает, поэтому берут поликарбонат в стойком исполнении, полиэстер со стекловолокном или металл. Второй фактор это солнечный нагрев: темный корпус под прямым солнцем прибавляет внутри двадцать и больше градусов сверх температуры воздуха, поэтому выбирают светлые цвета и по возможности ставят солнцезащитный козырек с воздушным зазором.

Цех добавляет пыль, масляный туман, вибрацию и механические удары. Тут смотрят на первую цифру IP и на индекс IK, а корпус ставят на амортизирующие опоры, если рядом работает оборудование с ударными нагрузками. Вибрация опасна не столько для корпуса, сколько для внутреннего монтажа: винты откручиваются, разъемы разбалтываются, поэтому применяют резьбовые фиксаторы и разъемы с механическим замком.

Агрессивная среда, то есть мойка, пищевое производство и химия, диктует материал напрямую. Нержавеющая сталь с гладкими сварными швами и скошенной крышей, чтобы вода не стояла, это стандартное решение для пищевки. Для химических производств чаще берут пластик, потому что он не корродирует, а перечень стойкости к конкретным реагентам смотрят в документации на материал, как это описано в статье Что такое datasheet и как его читать.

Отдельный мир это взрывоопасные зоны, где применяют корпуса во взрывозащищенном исполнении. Там нельзя ни сверлить, ни менять фурнитуру, ни ставить произвольные вводы: любая доработка выводит изделие из области действия сертификата. В таких проектах корпус подбирают вместе с полным комплектом штатных аксессуаров от одного изготовителя.

Для питающих цепей уличного оборудования отдельно предусматривают защиту от импульсных перенапряжений, потому что длинные кабели снаружи собирают наводки от грозовых разрядов. Подбор компонентов разобран в статье Защита от перенапряжения: варисторы, TVS-диоды и супрессоры.

Доработка корпуса: фрезеровка, покраска, маркировка

Готовый корпус почти всегда требует отверстий. Способ обработки зависит от материала, и здесь легко испортить деталь на последней операции.

Пластик режется легко, но по-разному. Полистирол и полиамид сверлятся спокойно. Поликарбонат и оргстекло склонны трескаться от нагрева и от сверла с обычной заточкой: их сверлят на малых оборотах, тупым или специально переточенным сверлом с малым передним углом, обязательно с опорой снизу. Прямоугольные окна не выпиливают лобзиком по разметке, а сначала засверливают углы, чтобы трещина не пошла от острого внутреннего угла.

Алюминий обрабатывается хорошо, но требует удаления заусенцев и восстановления покрытия на кромке, иначе в этом месте начнется коррозия. Сталь после сверления по той же причине подкрашивают. Стружку из корпуса вычищают до сборки полностью: металлическая пыль внутри прибора это готовое замыкание, которое проявится через месяц от вибрации.

Порядок работ, который экономит корпуса: сначала бумажный шаблон в масштабе один к одному, потом пробное отверстие на обрезке или на самом дешевом экземпляре, и только потом партия. Для мелких серий выгоднее заказать фрезеровку у изготовителя корпуса, потому что ручная работа по десяти штукам обходится дороже, чем кажется. Инструмент для доработки собран в разделе инструмента, а материалы для макетирования в разделе заготовок плат и материалов.

Маркировку наносят пленкой, гравировкой или лазером. Пленка дешева и терпит любые неровности, гравировка долговечна и не боится растворителей, лазер по анодированному алюминию дает самый аккуратный результат. Для уличного оборудования пленку берут с ламинацией, иначе печать выгорает за сезон.

Как выбрать корпус: порядок действий

1. Определите условия эксплуатации: помещение, улица, цех, мойка. Из них сразу следуют требования к материалу, к классу защиты IP и к стойкости к удару IK.
2. Выберите конструктив: приборный бокс, настенный шкаф, стойка формата 19 дюймов или модульный корпус под DIN-рейку. Это решение потом почти не меняется.
3. Посчитайте рассеиваемую мощность внутри и оцените, справится ли пассивный отвод через стенки. Если нет, решите вопрос вентиляции или теплообменника до выбора габарита.
4. Соберите внутренние размеры: плата, стойки под ней, самый высокий компонент над ней, жгуты. Добавьте примерно пятую часть объема запасом.
5. Разместите на панели все органы управления, индикацию и разъемы. Проверьте межцентровые расстояния по реальным изделиям, а не по каталожным картинкам.
6. Подберите кабельные вводы по диаметрам кабелей и заглушки на неиспользуемые отверстия. Убедитесь, что класс защиты вводов и разъемов не ниже класса корпуса.
7. Решите вопрос экранирования: нужен ли металл, где будут точки контакта крышки, где зачищать краску, куда подключать защитный проводник.
8. Определите фурнитуру по частоте обслуживания: винты, замок, петли, ручки, блокировка при открытии.
9. Сделайте бумажный или печатный макет панели и приложите к реальным компонентам. Только после этого заказывайте партию и фрезеровку.

Проверить целостность цепи защитного заземления и отсутствие замыкания корпуса на токоведущие части несложно обычным прибором, порядок действий описан в статье Как пользоваться мультиметром: инструкция для начинающих.

Типичные ошибки

• Выбор корпуса после разводки платы: разъемы упираются в стенки, крепежные отверстия не совпадают, приходится переделывать плату.
• Подбор по наружным габаритам вместо внутренних: изделие не влезает из-за ребер, бобышек и посадочного места прокладки.
• Сверление отверстий под кнопки и разъемы без герметичных уплотнений в корпусе с высоким классом защиты: паспортный IP обнуляется.
• Вентиляционные отверстия в уличном шкафу вместо теплообменника: внутрь попадают вода и пыль.
• Полностью герметичный корпус без клапана выравнивания давления: конденсат накапливается циклами и выпадает росой на плату.
• Подключение защитного проводника к окрашенной поверхности без зачистки: контакта нет, хотя винт затянут.
• Металлический корпус вокруг антенны или беспроводного модуля: связь не работает, и лечится это только выносом антенны наружу.
• Кабель, заведенный в отверстие листового металла без втулки: кромка перетирает изоляцию за несколько месяцев вибрации.
• Расчет корпуса без запаса объема: любая доработка после первого прототипа требует следующего типоразмера.

Частые вопросы

Чем IP65 отличается от IP67 и какой класс брать для улицы?

Первые цифры у обоих одинаковые и означают полную пыленепроницаемость. Разница во второй цифре: пять это защита от струи воды из сопла, семь это защита от кратковременного погружения. Эти условия не вкладываются друг в друга, поэтому корпус IP67 не обязан держать напорную струю, а IP65 не переживет затопления. Для обычного уличного шкафа под козырьком берут IP65 или IP66, для оборудования, которое может оказаться под водой при подтоплении, ищут двойную маркировку с указанием обоих классов.

Можно ли ставить металлический корпус, если внутри беспроводной модуль?

Внутри сплошного металла антенна работать не будет, потому что корпус экранирует именно то излучение, которое нужно выпустить наружу. Вариантов три: сделать корпус пластиковым, сделать в металлическом корпусе радиопрозрачную вставку напротив антенны либо вынести антенну наружу через герметичный высокочастотный разъем. Третий вариант надежнее всего, потому что дает предсказуемую диаграмму направленности и не зависит от того, как ляжет плата.

Как посчитать нужную высоту оборудования в стойке?

Высоту считают в юнитах, где один юнит равен 44,45 мм. Сложите юниты всех устройств, добавьте фальшпанели и вентиляционные полки, прибавьте резерв хотя бы в два или три юнита на будущее расширение. Отдельно проверьте глубину: она в стандарт не входит, определяется конкретным шкафом и часто оказывается более жестким ограничением, чем высота, особенно с учетом места под разъемы и радиус изгиба кабелей за прибором.

Как понять, хватит ли пассивного охлаждения без вентилятора?

Оцените полезную площадь наружной поверхности корпуса в квадратных метрах, умножьте ее примерно на пять и на допустимое превышение температуры внутри над окружающей средой в градусах. Полученная цифра в ваттах это грубая оценка того, сколько корпус способен отдать пассивно. Если рассеиваемая внутри мощность заметно больше, пассивной схемы не хватит. Оценка приблизительная и не учитывает запыленность, ориентацию корпуса и соседнее оборудование, поэтому итог всегда проверяют измерением на прототипе.

Итог короткий: корпус выбирают первым, а не последним. Сначала определите среду и требуемый класс защиты, потом конструктив, потом посчитайте тепло и только затем габариты, добавив запас на жгуты и на доработки. Отдельно проверьте, чтобы вводы, разъемы и кнопки имели класс защиты не ниже, чем у самого корпуса, иначе паспортная цифра ничего не значит. Приборные корпуса, шкафы, стойки формата 19 дюймов, монтажная фурнитура и комплектующие собраны в разделе корпусов и установочных изделий каталога Эиком с фильтрами по материалу, габаритам и степени защиты.

Читать также

• Вентиляторы для охлаждения электроники: виды, характеристики и как выбрать
• Разъемы: виды, характеристики и как выбрать
• Клеммники и клеммные колодки: виды и критерии выбора
• Корпуса микросхем и типоразмеры: SMD, DIP, SOIC, QFP, BGA
• Электронные компоненты: виды, классификация и назначение