Корпуси для радіоелектроніки: з якого матеріалу краще виготовити корпус – метал чи пластик?

Кожен успішний інженерний чи комерційний проєкт у сфері приладобудування, промислової автоматизації чи IoT (інтернету речей) починається з розробки схемотехніки. Хоча вишенкою на торті є саме оболонка продукту, а точніше корпус в якому знаходиться пристрій.

Одразу на думку може спасти, що корпус для радіоелектроніки це звичайна коробка, що містить в собі різноманітні електронні плати. Однак передусім це поняття означає складні захисні системи, від яких залежить стабільність роботи пристрою, його довговічність, безпека користувача та ринковий успіх радіоелектронного пристрою.

Далі в цій статті розповімо Вам, як належним чином обрати корпус для електронного обладнання, які завдання він має вирішувати та чому індивідуальне проєктування часто виграє у готових штампованих рішень.

Що таке корпус для радіоелектроніки і навіщо він потрібен

На етапі прототипування пристрій може бути неідеальним і працювати на столі у вигляді сплетіння дротів та плат. Але для виходу на споживчий ринок або інтеграції на виробництві необхідна надійна обгортка.

Сучасний корпус для електронного обладнання виконує три базові функції:

1. Захисну: ізолює внутрішні компоненти приладу від пилу, вологи, механічних ударів та вібрацій;
2. Ергономічну: забезпечує зручний інтерфейс для користувача, тобто доступ до кнопок, роз’ємів, індикаторів та дисплеїв;
3. Естетичну: формує перше враження про продукт. Якісний корпус підвищує додану вартість обладнання в очах клієнта.

Які завдання має вирішувати корпус для радіоелектроніки:

Перед тим як замовити чи купити корпус, чітко сформулюйте технічне завдання (дізнатись як підготувати ТЗ можете тут). Він повинен закривати такі питання:

1. Захист від впливу зовнішнього середовища (показник герметичності конструкції – IP): якщо пристрій працюватиме на вулиці або в приміщенні з високим рівнем пилу, то Вам потрібен рівень захисту не нижче IP65 (повна герметичність від пилу та струменів води). Для офісних приладів достатньо IP20/IP40;
2. Терморегуляція та відведення тепла: електронні компоненти (трансформатори, процесори, реле) гріються під час роботи. Корпус має забезпечувати пасивне охолодження (через вентиляційні отвори або теплопровідність матеріалу) чи мати місце для кулерів;
3. Електромагнітна сумісність (ЕMI/RFI): корпус має забезпечувати необхідний рівень захисту від електромагнітних завад та сприяти дотриманню вимог електромагнітної сумісності обладнання;
4. Вандалозахищеність: для обладнання, що встановлюється в громадських місцях, надзвичайно важдивою складовою є стійкість до фізичного зламу (рейтинг IK)

Основні типи корпусів для радіоелектроніки:

В залежності від конструктиву та способу встановлення, корпуси для радіоелектронного обладнання можна поділити на кілька категорій:

• Стійкові (Rackmount): стандартизовані корпуси (найчастіше 19-дюймові) для встановлення в телекомунікаційні шафи та стійки. Вимірюються в юнітах (1U, 2U, 3U тощо).
• Настільні та приладові: використовуються для лабораторного обладнання, блоків живлення, медичної техніки. Подекуди мають ніжки або похилу передню панель.
• Настінні та модульні: призначені для монтажу на вертикальні поверхні або DIN-рейку (автоматика, датчики, контролери).
• Портативні (ручні): компактні рішення для мобільних приладів, пультів керування, які часто мають відсіки для батарейок чи акумуляторів.

Як обрати матеріал корпусу для радіоелектроніки?

Не секрет, що вибір вочевидь залежатиме від умов експлуатації та технічних вимог до Вашого обладнання.

Найімовірніше Ваш вибір впаде на метал (алюміній, сталь, нержавійка), або пластик (ABS, полікарбонат).

Характеристика	Пластикові корпуси (ABS, полікарбонат	Металеві корпуси (сталь, алюміній)
Вага	Легкі та зручні для простих портативних рішень	Трохи важчі, зате створюють відчуття надійності та якості
Міцність конструкції	Підходять для базових навантажень	Висока жорсткість і стійкість до механічних пошкоджень
Захист електроніки	Обмежений рівень захисту	Краще захищають внутрішні компоненти від ударів і зовнішніх впливів
EMI/RFI-захист	Потребують додаткового екранування	Природний захист від електромагнітних завад
Відведення тепла	Тепло накопичується всередині	Ефективне охолодження компонентів, особливо в алюмінієвих корпусах
Довговічність	З часом можуть втрачати жорсткість або колір	Розраховані на тривалу експлуатацію навіть у складних умовах
Стійкість до корозії	Стійкі	Схильні до корозії через значний період часу
Зовнішній вигляд	Практичний варіант для бюджетних пристроїв	Преміальний та професійний вигляд обладнання
Стійкість до температур	Менша при високих температурах	Стабільна робота при значних теплових навантаженнях
Використання у професійній техніці	Частіше в побутовій електроніці	Промислова, серверна, телеком апаратура тощо
Ремонтопридатність	Можливі тріщини або зношення кріплень	Вища стійкість до багаторазового монтажу/демонтажу
Герметичність та захист	Реалізується додатковими елементами	Легше досягти високого рівня IP-захисту
Складність створення та обробки	Менша, легше свердлити, різати, модифікувати	Дещо більша, проте металева конструкція міцніша
Відносна вартість	Нижча	Вища

Отже, пластикові корпуси краще підійдуть для маленьких побутових пристроїв. Їх міцність достатньо висока і її вистачатиме, тим паче якщо Ви будете використовувати їх в невибагливому середовищі без великого ризику для приладів. Сюди можна віднести корпуси для роутерів, зарядних пристроїв, різноманітних датчиків, сенсорів тощо.

Однак при виборі матеріалу корпусу для радіоелектроніки, слід придивитись до металу. Особливо якщо Ваше завдання потребує рішення у вигляді міцного і витривалого корпусу, який буде виконувати захисну функцію для Вашого радіоелектронного пристрою.

Наприклад різного роду промислові датчики/контролери, блоки керування, серверне та мережеве обладнання, телекомунікаційна апаратура. Це все потребує тривкої захисної оболонки у вигляді корпусу, котра забезпечить довгу роботу Вашої електроніки без перебоїв.

Цією захисною оболонкою можуть стати металеві корпуси для радіоелектроніки від Metabox.

На що слід звернути свою увагу під час проєктування корпусу?

Коли Ви розробляєте унікальний пристрій, стандартний корпус з Китаю навряд чи підійде без доопрацювань. Під час проєктування власного корпусу враховуйте наступне:

• Допуски та зазори: в пазах залиште по 1-1,5 мм на похибку виробництва та термічне розширення;

• Доступ до інтерфейсів: важливо правильно розташувати отвори під порти (USB, HDMI, Ethernet), дисплеї, індикатори, роз’єми живлення, кнопки;

• Кріплення плати: плата не повинна входити в пази впритул. Залиште по 1-1,5 мм з кожного боку на похибку виробництва та термічне розширення;

• Тепловідведення: оцініть нагрів компонентів, передбачте вентиляційні отвори або радіатори для охолодження приладу – все для уникнення перегріву внутрішніх компонентів;

• Електробезпека: особливо для металевих конструкцій обов’язково закладіть точку заземлення на корпусі, забезпечте захист від коротких замикань.

• EMI/RFI захист: важливо для того, щоб радіохвилі Вашого пристрою не перешкоджали іншим приладам, а зовнішні не вплинули на роботу Вашої радіоелектроніки. Металеві корпуси забезпечують природне екранування;

• Захист від зовнішнього середовища: визначте, яку герметичність від потрапляння пилу та води (рейтинг IP), Вам потрібно. Врахуйте також рівень впливу температур та ультрафіолету.

• Вандалозахищеність (рівень IK): при умові, що корпус знаходитиметься у місцях, де протиударність є одним з ключових факторів;

• Майбутня масштабованість: буде добре, якщо в корпусі залишиться можливість на додання нових модулів, змінення плати, встановлення додаткового охолодження, модернізування пристрою без повного редизайну корпусу.

Приклади застосування корпусів для радіоелектроніки

1. Металеві корпуси

Металеві корпуси для електроніки найбільш потрібні в тих випадках, коли важливі міцність і довговічність конструкції, а також високий рівень захищення обладнання.

Навіть в тих пристроях, де для корпусу можна використати пластик, метал гарантуватиме кращу безпеку та більш естетичний і професійний вигляд виробу. Хоча ціна зазвичай є трохи вищою, плюси корпусу з алюмінію, сталі чи нержавійки переважатимуть на фоні різниці у вартості пластику та металу.

Де застосовуються металеві корпуси?

Якщо говоримо про радіоелектроніку, то металеві корпуси зазвичай застосовуються для таких приладів:

• промислова автоматика та контролери;
• силова електроніка;
• телекомунікаційне обладнання;
• серверне та мережеве обладнання;
• прилади з високотемпературним режимом роботи;

2. Пластикові корпуси

Пластикові корпуси найчастіше використовуються для приладів, де ключовими критеріями є ціна, мала вага та відсутність високих вимог до захисту електроніки.

Пластик сам по собі є доволі хорошим рішенням. Для цього матеріалу характерною є більша еластичність, що робить пластик більш піддатливим до кастомізації. Його основним завданням буде утримування внутрішніх елементів в купі та часткове захищення від впливу ззовні.

Застосування пластикових корпусів

Застосування пластику можемо побачити у випадку таких пристроїв:

• побутова електроніка;
• системи розумного дому;
• навчальні та створені власноручно проєкти;
• сигналізації та охоронні датчики;
• пульти дистанційного керування (наприклад для керування воротами)
• інші прилади з невеликою потужністю

Остаточний вердикт

Для багатьох видів радіоелектронної техніки можна використовувати як пластиковий, так і металевий корпус. Однак все ж таки, варто придивитись до металевого корпусу, адже метал має безліч переваг.

Передусім металевий корпус надасть Вашому пристрою більший захист від зовнішніх впливів, що позитивно вплине на безпеку та стабільність експлуатації.

Також металевий корпус для електроніки краще відводитиме тепло, котре виділяється під час роботи електронного приладу.

Алюміній, сталь чи нержавійка характеризуються вищою механічною стійкістю та витривалістю ніж пластик ABS чи полікарбонат. Це в свою чергу чудово позначиться на строку служби корпусу.

Останнім аргументом на користь металу буде дизайн та естетика корпусу. Елегантність, чіткі лінії, а також професійний зовнішній вигляд – зокрема цим підкупають металеві корпуси.

Створення технічного завдання

Також немало важливим аспектом у виготовленні металевого корпусу є підготування чіткого технічного завдання – ТЗ.

Якщо Ви хочете отримати металевий виріб, який на 100% збігається з очікуваннями, то щиро рекомендуємо до перегляду статтю про приготування ТЗ.

---

Metabox

Ми з радістю допоможемо Вам у розробці та виготовленні металевого корпусу, який буде створений згідно з Вашими потребами та задачами.

Для замовлення або фахової консультації щодо металевих корпусів можете зателефонувати на ці номери:

+380 66 307 80 81 | +380 93 101 55 91

До того ж, можете звертатись на e-mail: info@metabox.kiev.ua