CC BY
3Роман УСТИНОВ
roman.ustinov@weidmueller.ru
Корпуса CH20M —
перспективная платформа для разработки электронных устройств
В статье рассказано о CH20M — новой перспективной платформе корпусов для электроники компании WeidmйNer. Используя корпуса CH20M, разработчики промышленной электроники могут сосредоточить свое внимание на таких важных вещах, как схемотехнические решения и технические характеристики будущего изделия. О других важных аспектах — модульности, гибкости при проектировании и удобстве эксплуатации — позаботились специалисты компании Weidmйller.
Введение
Любое электронное устройство нуждается в корпусе. Для одних необходимо обеспечение высокого класса пылевлагозащиты, другим требуется функциональность и модульность, третьим — привлекательный дизайн. Кроме того, для корпусов также важны эргономич-ность, невысокая цена, прочность конструкции, удобство использования и т. д.: список можно продолжать долго. Как правило, эти требования противоречат друг другу. Их реализация подразумевает разные подходы к решению задачи. Иногда удается совместить несколько из вышеперечисленных качеств. Но не все сразу. Если нам необходим высокий класс мы особое внимание уделяем уплотнительным элементам, часто в ущерб
стоимости и массогабаритным характеристикам. Но, к счастью, значительная часть электронных узлов не нуждается в герметичном корпусе, потому что они используются в составе комплексов, например в шкафах управления. Именно о корпусах для такого класса устройств пойдет речь в этой статье.
Если отпадает необходимость обеспечивать высокий класс можно уделить повышенное внимание другим, не менее важным качествам: функциональности, гибкости, модульности, дизайну. Как правило, привлекательный дизайн может быть реализован без ущерба для прочих качеств только при условии серийного производства, так как появляется возможность изготовления недорогого литьевого корпуса по индивидуальному проекту.
Что же ожидает разработчик промышленной электроники, эксплуатируемой в составе шкафа, от корпуса стороннего производителя?
• Модульность. Разделение сложного устройства на функционально законченные модули упрощает поиск неисправности и восстановление работоспособности комплекса в целом, повышает гибкость при изготовлении устройств и комплектовании шкафа.
• Функциональность. Возможности, которые предоставляет платформа (производитель) для использования изделия в дальнейшем, например связь модулей между собой; возможность организации ограничения доступа к органам управления или интерфейсам, обеспечение заземления и т. д.
• Гибкость. Возможность, используя стандартные комплектующие, сформировать корпус, соответствующий требованиям, или легко модифицировать его по необходимости.
• Простота сборки. Отсутствие необходимости в специальных технологических процессах и инструментах для сборки изделия.
• Удобство использования. Монтаж и демонтаж на объекте, а также подключение и отсоединение проводов не должны вызывать затруднения и занимать много времени.
CH20M — модульность, гибкость, надежность
Семейство продуктов CH20M (Component Housings IP20 Modular) компании Weid-muller — новая перспективная платформа, которая сочетает гибкость при проектировании, модульность и удобство использования.
Она оптимально подходит для размещения электронных узлов промышленной автоматизации в составе шкафа. Система отличается масштабируемостью, универсальностью, высоким уровнем безопасности и инновационной функциональностью и включает в себя шесть стандартных типоразмеров корпусов шириной 6,1, 12,5, 17,5, 22,5, 45 и 67,5 мм (рис. 1). Конструкция корпусов CH20M разработана на основе практического опыта, с учетом текущих требований рынка и возможных требований завтрашнего дня.
Модульность
Как правило, сложный комплекс можно и нужно разделить на функционально законченные узлы — модули. Это позволяет упростить обслуживание системы: при установке модуля или замене его при ремонте нет необходимости демонтировать соседние узлы.
Гибкость при компоновке — отличительная черта комплексов, построенных по модульному принципу. Модульная система проста в использовании: изменения в составе комплекса и его масштабирование реализуются быстро и просто.
Поворотная крышка
На основе корпусов CH20M реализовать модульную систему не составит труда: шесть стандартных типоразмеров корпусов с возможностью объединения их через шину на монтажной рейке обеспечат удобство эксплуатации и возможность масштабирования (рис. 2).
Базовый элемент, опционально с вырезом для шины
Рис. 3. Уставные части корпуса ^2014
Гибкость
Корпус должен полностью соответствовать поставленным задачам. Ни больше, ни меньше. Только требуемая ширина, только необходимое количество разъемов, только нужный функционал. Корпус должен быть таким, чтобы можно было легко менять его в процессе разработки или модификации изделия.
Каждую составную часть корпуса CH20M (боковой, базовый, передний элемент или поворотную крышку) можно заказать отдельно (рис. 3). Если появляется необходимость модификации изделия, например нужно увеличить количество разъемов, достаточно заменить лишь боковой элемент (рис. 4). И наоборот —
используя заглушку, можно легко уменьшить количество разъемов на изделии.
При необходимости установки на печатную плату элементов большей высоты достаточно использовать корпус нужной ширины, при этом конфигурация печатной платы остается неизменной.
При формировании сложного комплекса часто бывает полезно организовать цветовую дифференциацию модулей в соответствии с их функциональным назначением (рис. 5).
Для заказа доступны элементы корпусов в шести стандартных цветах: черном, темно-сером, светло-сером, синем, желтом и красном. Кабельные части разъемов доступны с экстракторами трех стандартных цветов:
Рис. 4. Боковые элементы на разное количество разъемов
Рис. 5. Возможность цветовой дифференциации модулей
Рис. 6. Пример готового устройства на базе корпуса ^2014
черном, оранжевом и синем. Используя возможности корпусов CH20M компании WeidmйПer по выбору цвета, доработки и маркировки, легко придать своему устройству уникальный внешний вид (рис. 6).
Эксплуатационная надежность
Надежность работы оборудования при эксплуатации складывается из надежности самого оборудования и возможности организации его эксплуатации и восстановления работоспособности. Благодаря наличию разъемных соединений, использованию шины для коммутации и прямому доступу к каждому отдельному модулю замена оборудования происходит просто и быстро, сокращается время простоя.
Возможность доработки и маркировки
Передняя панель любого стандартного корпуса практически всегда нуждается в доработке: разъемы, органы управления и индикации и их взаимное расположение уникальны для каждого изделия и зависят от многих факторов. Фирма, использующая стандартные корпуса для своих устройств, может выполнить разделку передней панели своими силами, заказать доработку на стороннем механическом производстве или получить переднюю панель с необходимыми отверстиями и маркировкой непосредственно от Weidmйller (рис. 7). Кроме того, на боковой поверхности корпуса, а также на передней панели или поворотной
крышке может быть нанесена лазерная маркировка или тампопечать — надписи, схемы, графики и т. д., любая информация по желанию заказчика (рис. 8).
Совместимость с технологией пайки оплавлением припоя
Разъемы, а также шинные контакты, предлагаемые для корпусов CH20M, изготовлены из высокотемпературного материала LCP GF и совместимы с технологией пайки оплавлением припоя. Это означает, что из технологического процесса монтажа печатной платы может быть исключен этап пайки волной припоя, так как разъемы распаиваются на плате в одном технологическом цикле с SMD-компонентами (рис. 9). Кроме того, PCB-разъемы и шинные контакты корпуса CH20M могут поставляться в ленте на катушке для полной интеграции их в процесс автоматического монтажа. Все это ведет к повышению технологичности и снижению производственных затрат.
Рис. 9. Разъемы корпуса ^2014 совместимы с технологией пайки оплавлением припоя
Конструктивные особенности
шина
Для объединения модулей больше нет необходимости использовать трудоемкий и снижающий удобство эксплуатации навесной объемный монтаж: с помощью шины можно решить эту задачу легко и изящно. Шина представляет собой печатную плату с пятью дорожками
(покрытие — золото), которая вставляется в поддерживающий элемент, устанавливаемый на стандартной монтажной рейке TS-35. Предлагается два варианта поддерживающего элемента: для установки в DIN-рейку высотой 15 или 7,5 мм. Длину шины можно выбрать из стандартных размеров: 250, 500 или 750 мм. Кроме того, шину можно легко укоротить до нужной длины. Торцы шины закрываются заглушками, а неиспользуемые участки — крышкой (рис. 10).
Разъемы
Для корпусов CH20M предлагаются специальные разъемы на два, три или четыре контакта, в зависимости от ширины корпуса: вилка SHL-SMT и розетка BHZ. В них используется хорошо зарекомендовавшая себя и проверенная временем технология винтового соединения компании Weidmйller. Стальной зажимной хомут и винт обеспечивают вибростойкое соединение провода с шиной и большое пятно контакта. И вилка, и розетка имеют конструктивную защиту от касания.
Система кодирования
Как уже говорилось ранее, использование разъемных соединений для модульных устройств позволяет повысить эксплуатационную надежность, упростить обслуживание и улучшить ремонтопригодность. Однако при использовании разъемов остается вероятность ошибочного подключения. Для того чтобы избежать подобных ситуаций, WeidmйЦer предлагает инновационную си-
Рис. 8. Лазерная маркировка или тампопечать
1 i i t и м t i • * мнн Л Л А * # Л
ц * t « * « » « * * ' 1 t * . . -V * ♦ * ■ « тя -f. <т t * ■ * 4 —llltl -1С < «
стему кодирования: кодирующие элементы устанавливаются в нужную позицию на кабельной части разъема и переносятся на блочную часть при первом сочленении (функция AutoSet) (рис. 11). Для каждого разъема возможно 16 вариантов кодировки.
Экстрактор
Встроенный экстрактор позволяет аккуратно и быстро извлекать кабельную часть разъема, не нагружая точку подсоединения проводов и не повреждая вилку на печатной плате. Не нужно тянуть за провод: для извлечения разъема достаточно обычной отвертки с плоским наконечником. Напомним, что кабельные части разъемов доступны с экстракторами трех стандартных цветов: черным, оранжевым и синим.
Маркировка
На экстрактор разъема может быть нанесена маркировка (поставляется в формате мультикарты, совместимой с системой печати PrintJet ADVANCED) (рис. 12). Это повышает удобство эксплуатации и позволяет избежать ошибок при монтаже.
Выступающий контакт
В каждой блочной вилке SHL-SMT, 2-, 3-или 4-полюсной, имеется выступающий контакт, который первым соединяется с розет-
кой при сочленении и последним размыкается (рис. 13). Используя это преимущество, можно обеспечить дополнительную безопасность электронного оборудования.
Универсальный шлиц
Винтовое соединение и универсальный шлиц (рис. 14) разъема BHZ оптимально подходят для использования электроинструмента, что позволяет повысить скорость монтажа.
Технологии Wire Ready и Wire Guard
Технология Wire Ready гарантирует, что все места подсоединения проводов полностью открыты и готовы к работе, даже после транспортировки в любую точку мира. А защитный механизм Wire Guard предотвращает случайную вставку провода вне зажима и предохраняет от появления соединений со скрытыми дефектами (рис. 15). Все это позволяет ускорить монтаж и повысить его качество.
Запаиваемый фланец обеспечивает надежное механическое крепление шинного контакта к печатной плате, формируемое в едином технологическом цикле пайки. Для возможности его использования следует выбирать базовую часть корпуса с соответствующим вырезом под шинный контакт (рис. 17): она имеет в своем обозначении буквы BUS (например, CH20M45 B BUS BK/OR).
Эффективное охлаждение
При стандартном горизонтальном размещении монтажной рейки в шкафу корпус располагается вертикально, и боковые части корпуса, имеющие вентиляционные отверстия (рис. 18), находятся внизу и вверху, что обеспечивает естественную конвекцию воздуха и эффективный отвод тепла от эле-
Шинные контакты
Для обеспечения связи электронного модуля и шины предусмотрен шинный контакт. Он имеет пять сдвоенных подпружиненных контактов (рис. 16). Все металлические поверхности гальванизированы. Контакты позолочены, что обеспечивает качественное электрическое соединение с шиной. В качестве изоляционного материала для шинного контакта используется LCP GF: допускается пайка в конвекционной печи.
ментов, расположенных на печатной плате внутри корпуса.
поворотная крышка
Важным элементом безопасности системы является возможность ограничения доступа к органам управления или интерфейсам. Решить эту задачу поможет откидывающаяся крышка (рис. 19), которая устанавливается на передний элемент корпуса и имеет возможность пломбирования (рис. 20). Крышка защелкивается и может быть открыта только с использованием инструмента, что обеспечивает дополнительную безопасность. На поворотную крышку может быть нанесена маркировка (поставляется в формате мультикар-ты, совместимой с системой печати PrintJet ADVANCED). Поворотная крышка изготовлена из полупрозрачного (светлого или темного) матового пластика, что позволяет визуально контролировать органы индикации.
Гибкое размещение печатных плат в корпусе
При компоновке конструкции разработчик не привязан к жесткому размещению печатных плат в корпусе: их положение в корпусе определяется исполнением блочной вилки SHL-SMT. Можно выбрать левую или правую версии, а также два варианта по длине запаиваемых контактов: 1,5 и 4,2 мм (или 5,9 мм для пайки волной припоя). От исполнения по длине запаиваемых контактов зависит расстояние от печатной платы до стенки корпуса. Для исполнения 1,5 мм расстояние составит 5 мм, а для 4,2 мм — 2,3 мм. Разъемы можно разместить на левой или правой стороне печатной пла-
Рис. 19. Откидывающаяся крышка
ты, соответственно, расстояние до нее от-считывается от правой или левой стороны корпуса (рис. 21).
Для корпусов шириной 6,1, 12,5, 17,5 и 22,5 мм предусмотрено размещение одной печатной платы. Причем для корпуса 22,5 мм есть два варианта положения платы. В корпусе шириной 45 мм можно разместить две печатные платы, а в корпусе 67,5 мм — три платы в четырех положениях каждая.
Площадь печатных плат, доступная для размещения компонентов, зависит от количества разъемов на плате: от 7034 мм2 при размещении на плате шести разъемов и шинного контакта до 9096 мм2 при размещении на плате двух разъемов.
Заглушка
Если по каким-либо причинам разъем отсутствует, то его место может закрыть защелкивающаяся заглушка AD-SHL-SMT
Рис. 20. Пломбирование откидывающейся крышки
Рис. 22. Защелкивающаяся заглушка
Рис. 21. Варианты размещения печатных плат в корпусах CH20M
(рис. 22). Это можно учесть при формировании корпуса.
Заземление
В некоторых случаях требуется объединение общей цепи схемы электронного узла с заземлением шкафа. В корпусах серии CH20M этот вопрос решен просто и эффективно: подпружиненный контакт (FE), запаиваемый на печатную плату, обеспечивает надежное электрическое соединение с монтажной рейкой (рис. 23). Для этого следует выбирать базовую часть корпуса с вырезом под контакт заземления: она имеет в своем обозначении буквы FE (например, CH20M45 B FE BK/OR).
Заключение
Используя все возможности перспективной платформы CH20M компании Weidmйller, разработчики электроники могут уделить больше внимания схемотехническим решениям и функциональности своих устройств. Для производителей электронных устройств нет необходимости заботиться о размещении заказа на доработку или маркировку корпусов на стороннем производстве. Поставка компонентов корпуса, аксессуаров к нему, а также доработка передней панели и нанесение маркировки — задача Weidmйller. Сборка корпусов CH20M проста и не требует особых
Рис. 23. Подпружиненный контакт заземления
навыков, специальных инструментов или технологических процессов. ■
новости I рынок
«АВИТОН» — дистрибьютор компании Zettlex
Компания «АВИТОН» заключила дистрибьюторское соглашение с английским производителем энкодеров — компанией Zettlex.
Zettlex является разработчиком и производителем датчиков скорости вращения и линейного перемещения на основе уникальной технологии индуктивных измерений своей собственной разработки. Эти датчики Zettlex могут работать в жестких условиях окружающей среды.
Руководствуясь принципом «Точность в экстремальных условиях», компания Zettlex:
• разрабатывает и производит датчики положения и скорости;
• поставляет датчики и их компоненты;
• разрабатывает датчики по требованиям заказчика.
Физические принципы работы индуктивных энкодеров схожи с процессами, происходящими в трансформаторах. В традиционных индуктивных датчиках используются отмотки из медного провода, которые делают их громоздкими и дорогими. Zettlex применяет специализированную бесконтактную технологию на основе эластичных печатных плат для минимизации размеров и веса датчика при его максимальной точности.
Это позволяет создавать компактные, точные, легкие и одновременно надежные датчики положения, которые не имеют контактных поверхностей, подшипников и чувствительных к внешним воздействиям элементов и не требуют обслуживания.
Продукция Zettlex применяется в различных приложениях, таких как управление положением, интерфейс пользователя или управление приводами в про-
фгеШех
1Г> [¿IV Е.Л|П]*ТЪ*
мышленной, оборонной, медицинской, авиационно-космической, морской и нефтегазовой отраслях.
Многие из энкодеров Zettlex используются в приложениях, критических по безопасности, связанных с безопасностью или искробезопасных (ATEX).
Помимо стандартных датчиков — изделий из линеек IncOder и LINTRAN, компания Zettlex выпускает широкий спектр пользовательских OEM-датчиков.
www.aviton.spb.ru
ЭЛЕКТРОННЫЕ КОМПОНЕНТЫ ПО КАТАЛОГУ
■ РагпеП
ОТ ОФИЦИАЛЬНОГО ДИСТРИБЬЮТОРА 011 5ПИМ
www.elim.ruofflce@elim.ru Санкт-Петербург, наб. Обводного канала, д. 40 Тел. (812) 320-88-25
Москва, 105275 ул. Уткина Дом 40
ОАО ТЕХНО
Тел.: (495)735-44-29 Факс: (495)735-44-28 http://www.techno.ru
ВРШ
п_п_п_ги
Универсальный программатор
ВР-1710
Новая версия универсального программатора позволяющего одновременно программировать от 2 до 4 микросхем
Поддерживает более 40 ООО типов микросхем Позволяет программировать ПЛИС фирмы АСТЕ1. Поставляются специализированные адаптеры для микросхем АСТЕ1. ЭМ208СОВ-АСТ корпус 2080РР 8МвХ-84СС1-АСТЕ1_ корпус 84<2РР ЗМАХ-6241_С-АСТЕ1_ корпус 624РСА
