O Que Torna uma Caixa de PCB Robusta?

Os produtos que você compra prontos ou pela internet estão sempre dentro de uma caixa. Para alguns produtos, a caixa é intencionalmente robusta, com o objetivo de resistir a ambientes severos ou a choques mecânicos.

Então, o que exatamente torna uma caixa robusta? Eu compilei alguns exemplos de computação militar e sistemas industriais. Quando essas pessoas dizem que algo é robusto, elas realmente querem dizer robusto! Então, se você quer ter algumas ideias para tornar seu próprio produto mais robusto, siga estes exemplos.

O Que Torna uma Caixa Robusta?

Caixas eletrônicas robustas têm algumas características comuns que permitem que elas resistam a calor, líquidos, vibração, corrosão e choque:

• Elas são geralmente construídas a partir de alumínio extrudado
• As interfaces de conectores são seladas
• Os estilos de conectores incluem travamento e retenção
• Elas são seladas de alguma forma para prevenir a entrada
• Elas incluem postes de montagem e furos para fixadores que fixam a PCB no lugar
• A caixa pode precisar suportar pilhas de placas verticais

Dê uma olhada no exemplo abaixo. Esta caixa inclui um sistema de computação embutido robusto, é construída a partir de alumínio extrudado e inclui muitos estilos de conectores industriais que podem resistir ao calor, danos mecânicos e altas voltagens. Essas caixas não estão disponíveis prontas, elas são projetadas sob medida para se ajustarem à PCB e aos conectores, incluindo pontos de montagem na PCB.

Se você abrir uma dessas caixas, pode parecer com a imagem abaixo. Aqui temos uma pilha de placas que são fixadas com espaçadores e presas diretamente ao fundo da caixa. Os lados da caixa então aceitariam a peça de encaixe e a manteriam no lugar com parafusos/boltas. A peça de encaixe também pode ter aberturas para conectores de montagem em painel.

A Caixa é o Dissipador de Calor

Caixas robustas são às vezes usadas para dispositivos que geram muito calor, mas que não podem incorporar um ventilador para refrigeração. É aí que um dissipador de calor seria necessário para ajudar a manter os componentes frios. Se a placa é colada diretamente à caixa, então a caixa pode ser usada como um grande dissipador de calor. Esta colagem pode ser feita com um pad térmico padrão e fixadores diretamente na caixa.

Para incorporar a dissipação de calor no invólucro, a melhor maneira é usar um grande invólucro metálico e construir aletas na parte superior. Isso basicamente transforma toda a superfície do invólucro em um grande dissipador de calor. Simulações térmicas são importantes neste tipo de invólucro; em alguns casos, esses invólucros são obrigados a ter um limite de temperatura máximo em pleno uso de potência, como ser suficientemente frio para um humano tocar.

Classificações IP

Uma vez que o invólucro foi construído e está pronto para testes, um ponto importante é a classificação de proteção contra ingresso do produto, ou classificação IP. A classificação IP de um invólucro determina o nível de ingresso de detritos sólidos ou de umidade que é observado em certas condições. A classificação de "à prova d'água" que você às vezes vê em dispositivos eletrônicos é baseada nessas categorias de classificação IP.

Então, qual classificação IP seu invólucro deve visar e como chegar lá? Engenheiros mecânicos que trabalham com design de invólucro precisarão liderar o projeto para uma classificação IP específica. Felizmente, os designers de PCB podem colaborar diretamente com usuários de MCAD com um plugin, saiba mais aqui.

Não Esqueça os Conectores!

Uma caixa que precisa resistir a poeira, líquidos ou umidade é tão segura quanto seus conectores. Os conectores usados para uma caixa também têm classificações IP, e as classificações IP dos seus conectores devem corresponder à classificação geral que você deseja para o produto. Se desejar, você pode superdimensionar a interface do conector selecionando um valor IP mais alto, mas deve notar que a classificação do produto será a menor classificação entre os componentes da sua caixa.

Interfaces como Ethernet e USB têm versões robustas dos conectores padrão. Com montagens de cabos personalizados ou chicotes, um fabricante de conectores deve ser usado para construir um corpo de conector personalizado que possa fornecer a classificação IP necessária. Alternativamente, você pode encontrar conectores industriais padronizados com altas classificações IP e projetar seu próprio pinout para a cablagem.

Felizmente, você não precisa adivinhar a forma e o ajuste da sua PCB em uma caixa robusta. Designers mecânicos e elétricos podem trabalhar juntos de forma integrada com os recursos de colaboração ECAD e MCAD em Altium Designer. Para implementar a colaboração no ambiente interdisciplinar de hoje, empresas inovadoras estão usando a plataforma Altium 365 para compartilhar facilmente dados de design e colocar projetos em fabricação.

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