Elektronikgehäuse: Anforderungen an Gehäuse für IoT-Geräte

| Autor / Redakteur: Joachim Gräfer * / Kristin Rinortner

Elektronik-Leergehäuse: Das modulare Elektronikgehäuse ICS wurde für die IoT-Geräte von morgen konzipiert.
Elektronik-Leergehäuse: Das modulare Elektronikgehäuse ICS wurde für die IoT-Geräte von morgen konzipiert. (Bild: Phoenix Contact)

Gerätehersteller suchen hochflexible und multifunktionale Gehäuse. Hierfür bietet das Gehäusesystem ICS abgestufte Größen, erweiterte Anschlusstechnik und optionale Busverbinder.

Erst durch den Einbau der bestückten Leiterplatte im Elektronik-Leergehäuse wird die elektronische Schaltung zum Gerät. Das Gehäuse schützt die eingebaute Leiterplatte. So kann sie auf die Tragschiene im Schaltschrank eingebaut werden, wo sie nach der elektrischen Verdrahtung und der Inbetriebnahme als Gerät ihre Aufgabe erfüllt.

Neben dem Schutz der Elektronik und der einfachen Befestigung als Gerät auf der Tragschiene spielt die Anschlusstechnik eine wichtige Rolle. Konventionelle Gehäusekonzepte bieten dem Gerätehersteller oft nur Anschlussmöglichkeiten, die sich auf Printklemmen und Grundleisten mit Steckerverbinder-Anschluss beschränken.

Um der Leiterplatte weitere Anschlussmöglichkeiten zu erschließen, müssen zur Aufnahme der Signal- und Kommunikationsanschlüsse Ausbrüche und Ausfräsungen in das Gehäuse eingebracht werden. Aus Platz- und Geometriegründen bietet sich hier oftmals nur die Deckelfläche des Leergehäuses an. Kabel, die über einen Steckverbinder an USB-, D-Sub- und RJ45-Buchsen angeschlossen sind, müssen dann im Bogen in die hinten liegenden Kabelkanäle geführt werden.

Leergehäuse mit flexiblen Einsatzmöglichkeiten

Die Anforderungen an ein Elektronik-Leergehäuse richten sich auch nach der jeweiligen Applikation - von der Prozess-, Fabrik- und Gebäudeautomatisierung über die Steuerungs- und Regelungstechnik bis hin zu Stromversorgung und Safety-Anwendungen. Design und Farbgebung fließen in eine Entscheidung für ein Gehäuse genauso mit ein wie technische Anforderungen – etwa die einbaubare Leiterplattenfläche und die Funktionalität der Anschlusstechnik. Auch Handhabungs- und Montagefreundlichkeit spielen eine Rolle.

Mit der Gehäusegeneration ME hatte das Unternehmen aus Blomberg Mitte der 1990-er Jahre ein kompaktes modulares Elektronikgehäuse in Becherform in Baubreiten von 12,5 bis 90 mm auf den Markt gebracht.

Auf dieser Basis wurde 15 Jahre später die Version ME-Max vorgestellt. Dabei wurde das Gehäuse nicht als Becher, sondern als modulares, seitlich anreihbares Gehäuse konzipiert. Die Leiterplatte mit der Anschlusstechnik ist seitlich in die linke Gehäusehälfte eingelegt und mit dem rechten Seitenteil zum Gesamtgehäuse verschlossen.

Um auch neu entwickelten Schaltungen und Geräten eine zeitgemäße „Verpackung“ mit neuem Anschlusskonzept zu bieten, präsentiert das Unternehmen jetzt das Industrial Case System – kurz ICS.

Standardisierte Elemente für integrierte Kommunikationsanschlüsse

Neben mehrpoligen kodierbaren Steckverbinder-Anschlüssen kann die Leiterplatte des ICS-Gehäuses auch mit standardisierten Gehäuseelementen für integrierte Kommunikationsanschlüsse bestückt werden – wie RJ45 und USB für Industrie-4.0-Anwendungen oder D-Sub- und Antennenanschlüsse. Über eine neuartige Einschubtechnik wird die bestückte Leiterplatte einfach und schnell in das Gehäuse eingeschoben und verrastet.

Ausgehend von gängigen Gehäusebreiten mit 22,5 mm bietet das ICS-Gehäuse mit der neuen Breitenabstufung in der Basisbreite mit 25 mm jetzt genügend Platz, um auch Relais, Elektrolyt-Kondensatoren oder andere hochbauende Komponenten auf der Leiterplatte anzuordnen.

Die Ausführung mit 20 mm ermöglicht eine größere Gehäusedichte auf der Tragschiene. In weiteren Varianten werden im Laufe des Jahres Gehäuse in den Breiten mit 15, 40 und 50 mm hinzukommen. Die Höhen und Tiefen des Gehäuses orientieren sich im Bereich von 77 bis 132 mm am Bauraum im Schaltschrank.

Auch die Höhen und Tiefen werden ausgebaut. Das ICS-Gehäuse mit der eingeschobenen Leiterplatte wird mit einem geschlossenen Gehäusedeckel oder mit transparentem Klappdeckel über eine wieder lösbare Verrastung verschlossen (Bild 1).

Mit der Möglichkeit, auch zwei Leiterplatten in ein Gehäuse mit einer Basisbreite von 20 oder 25 mm einzusetzen, eröffnet das ICS-Gehäuse neue Perspektiven. Denn damit kann die bestückbare Leiterplattenfläche von circa 10.000 auf 20.000 mm² in einem ICS-Gehäuse mit Standardabmessungen – 100 mm Höhe und 110 mm Tiefe – verdoppelt werden. Zur Tragschiene hin kann die Leiterplatte mit einem Funktionserdekontakt (FE) sowie mit Kontakten zum 8-poligen Tragschienenbusverbinder T-Bus 8 ausgeführt werden (Bild 2).

Neue Gehäusephilosophie: alles frei positionieren

Das ICS-Anschlusskonzept basiert auf einer neuen Gehäusephilosophie: Neben mehrpoligen Grundleisten, die über die zugehörigen Steckverbinder miteinander kodiert werden, können Kommunikationsanschlüsse wie RJ45-, USB-, D-Sub- oder Antennenanschlüsse mittels Blenden – sogenannter Filler – mit Funktionsausschnitten frei auf der Leiterplattenseite positioniert und in jeder beliebigen Position und Gehäuseetage bestückt in das Gehäuse eingeschoben werden. Aufwändige Fräsarbeiten oder nachträgliche Bearbeitungen für die Ausschnitte solcher Anschlusstechniken entfallen dann.

Die Kabelabgänge dieser Anschlüsse befinden sich nicht mehr auf der Gehäusedeckelseite, sondern sind an der Gehäuseseite angeordnet. Somit befinden sie sich in unmittelbarer Nähe zum Kabelkanal und zur Tragschiene, wo auch die übrigen Steckverbinder der Einzeladern zum Gehäuse geführt werden.

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