10 dicas para especificar um gabinete para eletrônica

Há muitos aspectos a serem considerados ao iniciar um novo projeto, entre eles o gabinete que abrigará os componentes do usuário. O gabinete será o que os consumidores verão e com o qual interagirão, e o usuário quer garantir que ele tenha todas as qualidades necessárias para sua aplicação.

Com base na experiência da Hammond Manufacturing como fabricante de gabinetes, há 10 critérios comuns, mas vitais, que devem ser levados em conta ao selecionar um gabinete.

1. Tamanho

Em um mundo perfeito, o gabinete será selecionado antes que a placa de circuito impresso seja projetada. Isso garante que a placa terá exatamente o tamanho correto e, se o gabinete tiver colunas de montagem, que os furos de montagem estarão no lugar certo. Às vezes, é inevitável que ocorra o inverso, e o usuário precisa combinar sua placa com uma caixa.

Qual é o tamanho da placa de circuito impresso? Ela deve ser montada na horizontal ou na vertical? Muitos gabinetes de plástico têm ranhuras moldadas nas laterais do gabinete para montagem vertical direta ou saliências de montagem moldadas na parte superior e na base para montagem horizontal da PCI. Os gabinetes de alumínio extrudado normalmente têm ranhuras de comprimento integral nas laterais para montagem horizontal das PCIs. Quanto espaço, se houver, precisa haver nas superfícies externas para indicadores, interruptores, conectores, entradas de cabos e componentes semelhantes? Qual é a altura necessária para componentes montados em placas ou várias placas horizontais?

Figura 1: Gabinetes de plástico moldados com guias internas para placas da série 1591T da Hammond. (Fonte da imagem: Hammond Manufacturing)

Figura 2: Um gabinete de alumínio extrudado com ranhuras para placas de circuito impresso da série 1455 da Hammond. (Fonte da imagem: Hammond Manufacturing)

2. Ambiente instalado

Onde o produto será usado? Externamente, internamente ou ambos? Para instalação externa, a estabilidade aos raios UV é um problema em potencial para gabinetes de plástico, portanto, o policarbonato é a escolha padrão. Para aplicações móveis, como estradas e ferrovias, é provável que o choque e a vibração sejam uma preocupação? Há risco de entrada de água ou poeira (consulte o item 5 abaixo)? É provável que haja a presença de contaminantes, como óleos ou produtos químicos? A resistência a danos por impacto é um possível problema? Há previsão de temperaturas particularmente altas ou baixas?

O ABS é ótimo para uso interno e portátil. O policarbonato, devido à sua boa resistência à temperatura, estabilidade aos raios UV e capacidade de resistir a impactos, é um bom material para uso externo e mais industrial. O metal, como o alumínio fundido, tem resistência superior ao impacto e à temperatura.

Figura 3: Um gabinete de policarbonato com tampa transparente da série 1554 da Hammond. (Fonte da imagem: Hammond Manufacturing)

3. Material

Para gabinetes pequenos, a escolha normalmente é entre plástico (incluindo ABS e policarbonato) e metal (incluindo alumínio fundido, dobrado ou extrudado e aço). Normalmente, o policarbonato é especificado para uso externo, pois resiste melhor à fragilização ou à descoloração causada pelo sol do que o ABS.

Os gabinetes de alumínio oferecem boa resistência a impactos e são intrinsecamente condutores de eletricidade, embora os acabamentos pintados ou anodizados não devam cobrir as áreas de contato para preservar a continuidade em todo o gabinete. Alguns designs de gabinetes extrudados oferecem recursos como várias aletas para aumentar a área da superfície e melhorar a dissipação de calor. Os alojamentos de alumínio fundido são fortes e robustos; não corroem, são condutores de eletricidade, têm um nível intrinsecamente alto de atenuação eletromagnética e são facilmente usinados. Para aplicações em que a proteção contra danos por choque é importante, em que a EMC provavelmente será um problema ou em que se espera a presença de altas temperaturas, poeira ou água, o gabinete fundido é a opção ideal de baixo custo.

4. EMC (compatibilidade eletromagnética)

Os gabinetes de plástico têm um ponto fraco específico: eles não oferecem atenuação de EMC. Se a EMI ou RFI emitida pelos componentes eletrônicos alojados ou sua suscetibilidade a campos externos for um problema em potencial, a falta de blindagem pode ser um problema. Revestimentos internos em uma variedade de materiais podem ser aplicados às superfícies internas de um gabinete de plástico para proporcionar diferentes graus de atenuação, dependendo dos requisitos do projeto. Ao oferecer diferentes materiais em uma variedade de espessuras, é possível fornecer a solução mais econômica e tecnicamente adequada.

Os gabinetes de metal, desde que sejam projetados de forma que haja continuidade elétrica entre a parte superior, a base e os painéis removíveis, fornecerão um nível de EMC que provavelmente será mais do que suficiente para a maioria das aplicações comerciais. Uma junta condutora será usada para conectar eletricamente as duas metades do gabinete.

5. Vedação ambiental

O gabinete estará sujeito a riscos ambientais, como água ou poeira? O padrão internacional relevante é o EN 60529, que define classificações escritas como IPXX, em que o primeiro dígito define a proteção contra objetos sólidos e o segundo a proteção contra a entrada de água.

Normalmente, os gabinetes classificados como IP54 são adequados para uso geral. Para a instalação em ambientes com probabilidade de presença de poeira e água, o IP66, 67 ou 68 normalmente seria especificado e obtido com o uso de uma junta. A classificação mais alta é IP69K, que oferece proteção contra limpeza a vapor em alta pressão. Na América do Norte, a vedação ambiental dos gabinetes é normalmente definida como um número NEMA (National Electrical Manufacturers Association). As classificações NEMA também exigem recursos e testes adicionais do produto, como funcionalidade sob condições de congelamento, aberturas para conexões de cabos e outros não contemplados pelas classificações IP.

Figura 4: Alguns gabinetes, como este da série 1551SNAP, são projetados para permitir a entrada de elementos, para aplicações como sensoriamento ambiental. (Fonte da imagem: Hammond Manufacturing)

6. Hardware

Os painéis e as tampas dos gabinetes devem ser fixados em suas metades correspondentes e há dois métodos principais para gabinetes de plástico e fundidos. Um parafuso autoatarraxante é fixado diretamente no material da base ou um parafuso de máquina é acoplado a uma inserto rosqueado (ou bucha) localizado na base. É preferível usar um parafuso de máquina se houver previsão de aberturas e fechamentos repetidos durante a vida útil do equipamento, enquanto um parafuso autoatarraxante é suficiente para aplicações do tipo "coloque e esqueça".

Figura 5: Um gabinete de plástico econômico sem insertos de latão (esquerda) e um gabinete de plástico retardador de chamas com insertos de latão (direita) da série 1591 da Hammond. (Fonte da imagem: Hammond Manufacturing)

7. Aparência

Embora a estética possa certamente ser subjetiva, o usuário provavelmente tem pelo menos uma ideia geral de como deseja que o produto seja visto e sentido. Os gabinetes de plástico oferecem uma opção de material opaco e translúcido em uma variedade de cores e são leves, muitos com tampas rebaixadas para teclados de membrana e displays. Os gabinetes extrudados têm um acabamento anodizado elegante que pode ser combinado com acessórios, como engastes plásticos coloridos, para um visual que se destaca. Os gabinetes de alumínio fundido podem ser pintados em uma variedade de cores diferentes e são preferidos para produtos altamente personalizados, como pedais de guitarra. Às vezes, um gabinete fundido reforçado e sem acabamento é tudo o que o usuário precisa!

Figura 6: Gabinetes de alumínio fundido pintado do tipo "caixa de pisar” da série 1590 da Hammond. (Fonte da imagem: Hammond Manufacturing)

8. Disponibilidade de produtos e suporte

Os gabinetes padrões para os setores eletrônico e elétrico são produzidos em uma enorme variedade de tamanhos, estilos e tipos por muitos fabricantes especializados. Um gabinete moldado, extrudado ou fundido pode parecer apenas uma caixa simples, mas, na verdade, é o resultado de uma ampla experiência em design que resultou em um alojamento repleto de recursos, adequado para uso em uma ampla variedade de aplicações e ambientes. As distribuidoras mantêm um amplo estoque de gabinetes padrões nas prateleiras e a tendência mais recente é que as distribuidoras agora se juntem aos fabricantes para fornecer suporte técnico aos seus clientes, trabalhando com eles na fase de projeto para ajudar a escolher o gabinete mais adequado para a aplicação.

9. Desenhos e materiais de apoio que podem ser baixados

Qualquer fabricante e distribuidora de gabinetes de boa reputação fornecerá uma biblioteca abrangente de informações técnicas em seu site. Os recursos típicos que podem ser baixados incluem desenhos dimensionados nos formatos PDF e CAD para auxiliar nos requisitos de projeto e modificação, detalhes técnicos e principais atributos do produto.

Figura 7: Os desenhos dimensionados estão disponíveis para download para todos os gabinetes Hammond. (Fonte da imagem: Hammond Manufacturing)

10. Personalização

Todos os gabinetes precisam ser modificados de alguma forma para serem úteis, por exemplo, adicionando furos para conectores ou imprimindo etiquetas e um logotipo. A Hammond oferece serviços internos de usinagem e impressão com uma pequena quantidade mínima para pedidos. O tipo de gabinete abrirá caminhos exclusivos para a personalização. Por exemplo, podemos instalar ferragens prensadas, como espaçadores, em gabinetes de metal, personalizar o comprimento de gabinetes de alumínio extrudado e moldar gabinetes de plástico em cores personalizadas. Para obter mais informações sobre gabinetes modificados, visite a página de gabinetes personalizados da DigiKey.

Figura 8: Um gabinete de alumínio extrudado da série 1455 personalizado com engastes coloridos, recortes e impressão. (Fonte da imagem: Hammond Manufacturing)

Conclusão

Nem todas essas dicas se aplicam a todos os projetos, mas considerá-las ajudará os projetistas a manter o panorama geral em mente, desde a compreensão da disponibilidade de curto e longo prazo de um determinado gabinete até o dimensionamento da caixa perfeita para o próximo projeto. Considerar os requisitos dimensionais e técnicos, bem como a viabilidade e a estética, garante que cada projeto seja executado da melhor forma possível, desde o protótipo até o lançamento.