Практическое использование корпусов для электроники

Производители устройств специализируются на выпуске электроники. Когда дело доходит до монтажа готовых электронных компонентов в корпус, обычно эту задачу решают группы специалистов в области электромеханики. Однако, всегда ли такой подход является наилучшим, или, может быть, имеет смысл выбирать подходящий корпус на более ранних этапах проектирования и производства? При выпуске своих устройств семейства CAN-CBX, компания ESD, специализирующаяся на производстве электроники, приняла решение начать с корпусов, то есть система ввода/вывода разрабатывается только после того, как для устройства будет подобран подходящий корпус.

 

До начала разработки электронных компонентов нового устройства следует подумать о том, как эти компоненты будут расположены в корпусе. Для компании ESD electronic system design gmbh, которая находится в г. Ганновер, Германия, и занимается изготовлением электронных компонентов для систем промышленной автоматизации, такой подход является совершенно логичным. Компания ESD была основана двумя выпускниками Ганноверского университета 30 лет назад, и основным направлением ее деятельности избрали разработку и изготовление промышленных коммуникационных модулей, использующих такие протоколы CAN, как CANopen и DeviceNet. Компания ESD является одним из основателей некоммерческой организации CiA (CAN in Automation e.V.) и членом ODVA (Ассоциация поставщиков устройств стандарта Open DeviceNet), и на сегодняшний день входит в число ведущих производителей коммуникационных модулей стандарта CAN.

“С запуском модулей серии CBXмы пополнили непрерывно обновляемый и расширяемый ассортимент нашей продукции системой ввода-вывода, работающей на базе протокола CAN, – сообщает Директор по продажам компании ESD Гарм-Питер Краузе. – Мы предлагаем многочисленные коммуникационные шлюзы для связи с другими сетями, включая Profibus, Profinet, Ethernet и EtherCAT. Также заказчикам доступны модули, обеспечивающие интеграцию устройств с последовательными и беспроводными интерфейсами”.

 

 

От корпуса — к идее

При разработке модулей семейства CBX, их окончательный внешний вид был определен в самом начале. Начальной точкой процесса разработки явилось решение об использовании модульных корпусов для электронных компонентов серии MEMAX, выпускаемых компанией PhoenixContact. Причиной такого решения стало то, что данная система корпусов не только служит для защиты и размещения электронных компонентов, но также и обладает конструктивными особенностями, которые позволяют разработчикам осуществить внедрение новой концепции системы.

“Входящий в состав данной системы корпусов шинный соединитель, устанавливаемый в монтажную рейку, прекрасно подходит для обеспечения связи между модулями”, – замечает Гарм-Питер Краузе. – Нашей целью было при помощи 5-контактного шинного соединителя передать два сигнала CANopen, например, сигналы с высоким и низким уровнем, при этом два контакта из оставшихся используются для подачи питания с напряжением 24 В, а еще один обеспечивает функциональное заземление”.

Коммуникация между модулями осуществляется внутри монтажной рейки, более точно такую схему называют шиной монтажной рейки. T-образные вставные соединители легкофиксируются на DIN-рейке. “Такое решение позволяет ускорить выполнение монтажа, кроме того, наши заказчики смогут оценить снижение затрат времени и средств на процесс подключения, – добавляет Краузе, – а что касается проведения технического обслуживания, то модули могут быть заменены без прерывания действующих процессов”.

Чтобы обеспечить соответствие требованиям самых строгих стандартов по безопасности, контакты угловых шинных соединителей имеют покрытие из золота. После того, как компания esdутвердила для новой серии устройств концепцию монтажа при помощи шинных соединителей, устанавливаемых в монтажной рейке, разработчики занялись проектированием электронных компонентов. Результатом реализации такого подхода стала серия устройств, в которой все модули имеют одинаковые корпуса – модули с цифровыми или аналоговыми входами/выходами, модули для контроля температуры, а также модули контроллеров, действующих в режиме реального времени. Поскольку данная серия в любое время легко может быть дополнена новыми устройствами, в ее состав добавляется все больше и больше шлюзов, которые облегчают осуществление коммуникации в сетях  Profibus, Profinet, Ethernet и EtherCAT.

 

Сделано в Ганновере

Вся деятельность компании, связанная с проектированием, производством и испытанием устройств, происходит на производственном предприятии, расположенном в г. Ганновер. После того, как полученные от внешних поставщиков печатные платы с исходным оснащением пройдут тестирование, и на них будет установлено встроенное программное обеспечение, выполняется их монтаж в соответствующих корпусах. Вначале в левой половине корпуса размещается функциональное заземление и устанавливается печатная плата. Контакт функционального заземления будет установлен в корпус позже, после того, как корпус зафиксируют на монтажной DIN-рейке. «Такое решение значительно упрощает манипуляции с модулями для наших заказчиков», – замечает Гарм-Питер Краузе.

Далее, при помощи монтажных элементов выполняется сборка и фиксация правой половины корпуса, после чего вставляется крышка корпуса. При монтаже используются самые разнообразные крышки, которые имеют различную маркировку, а также отверстия для установки различных средств индикации и рабочих элементов. Таким образом, все корпуса являются одинаковыми, но их крышки выполняются, исходя из функционального назначения конкретного модуля.

Индивидуальное исполнение крышек включает в себя отверстия для соединительных элементов различных типов, таких как разъемы линий передачи данных или сигналов. В устройствах серии СВХ преимущественно используются вставные соединители с технологией подключения push-in. Пружинные контакты специальной конструкции обеспечивают надежное газонепроницаемое подключение и обладают значительным усилием удержания проводника. Поскольку такие клеммы характеризуются незначительным усилием вставки, эта технология может применяться для быстрого подключения как жестких проводников, так и многожильных проводников с кабельными наконечниками. Последним этапом сборки является установка вставных соединительных элементов, после чего модули упаковываются для доставки заказчику.

 

Решения, соответствующие требованиям конкретного заказчика

Компания ESD также разрабатывает и производит индивидуальные решения для конкретных заказчиков, ведущих свою деятельность в таких отраслях, как автомобилестроение, машиностроение, медицинское оборудование, авиакосмическая промышленность, а также морские объекты добывающей промышленности (см. боковую полосу). Требования, предъявляемые к корпусам, вырабатываются в процессе консультаций с заказчиком. После того, как полностью сформированы требования к окончательному техническому решению, могут быть определены функциональные параметры корпусов, такие как требуемое монтажное пространство, материал корпуса, типы соединительных элементов, а также условия эксплуатации. То есть, подходящий корпус для электронных компонентов определяется до начала проектирования печатных плат.

Изготовление исходного прототипа обычно занимает от четырех до шести месяцев, в течение которых по-прежнему поддерживается тесное взаимодействие с заказчиком. Переход к серийному производству обычно осуществляется в течение трех последующих месяцев. Примером пользовательского решения для авиационной промышленности является имитатор пассажирского салона воздушного судна. «Что произойдет, если все пассажиры одновременно нажмут кнопки включения индивидуальных светильников? – спрашивает Г.-П. Краузе. – Хотя на практике возникновение такой ситуации маловероятно, смоделировать ее все же необходимо, так как система освещения салона должна постоянно оставаться полностью функциональной».

 

Заключение

Воспользовавшись системой корпусов MEMAX, выпускаемой компанией PhoenixContact, компания ESD нашла для своей системы ввода-вывода наиболее подходящее решение. Главным преимуществом такого выбора стало наличие в составе системы корпусов устанавливаемого в монтажную рейку шинного соединителя, который позволяет передавать данные и подключать питание. Благодаря этому устраняется необходимость выполнения проводных подключений, а значит, исключаются ошибки, вызванные человеческим фактором. Монтаж выполняется простой фиксацией модулей на DIN-рейке, что обеспечивает значительную экономию времени. Поскольку используются корпуса только одного типа, это позволяет значительно сократить номенклатуру компонентов, при этом все индивидуальные функциональные элементы могут быть легко размещены в модуле при помощи изменяемых крышек корпусов.

 

Применение в составе гидравлических молотов для подводных работ

Хорошим примером одного из множества специальных пользовательских решений, реализованных компанией ESD, является гидравлический молот, выпускаемый компанией MenckGmbH (Кальтенкирхен  /Германия). Данный молот применяется на глубинах от 1 800 до 3 000 м при строительстве глубоководных оснований для морских буровых платформ. Использование модулей ввода-вывода серии CAN-CBXв составе этих молотов обеспечило повышение эксплуатационной надежности и позволило расширить функциональность системы управления. Для защиты компонентов системы управления и мониторинга используется герметичный контейнер, выдерживающий высокое давление. Этот контейнер устанавливается непосредственно на свайном молоте.

Связь между погружаемым молотом и бортовым управляющим компьютером осуществляется при помощи проводных линий DSL, входящих в состав единого кабеля. Модули ввода-вывода, расположенные внутри корпуса мультиплексора, поставляются вместе с датчиками, и используются для решения таких задач, как определение глубины погружения или контроль ускорения. Ряд дополнительных входов, предназначенных для работы с термопарами Pt100, обеспечивает регистрацию различных температур. Эти измеренные величины, отображаемые в управляющем компьютере, позволяют получать информацию о проникновении воды, давлении воды, температуре масла, а также о многих других параметрах.

 

Компания СЭА поставляет корпуса для электроники различных производителей.

Компании СЭА - 25 лет!

Компания СЭА является официальным дистрибьютором Phoenix Contact на территории Украины. За дополнительной информацией обращайтесь в отдел электротехнической продукции Компании СЭА по телефону +38 +7 (495) 228-32-82 или присылайте запросы по электронной почте: info@searu.com

Программа поставок: