Embedded-Gehäusesysteme von Phoenix Contact

Dipl.-Ing. Ralf Bißmeier, Produkt-Manager Device Connector Solutions bei Phoenix Contact in Blomberg

Trends – wie Industrie 4.0, Internet der Dinge, LTE (Long Term Evolution – Mobilfunk der 4. Generation), Smart Home – vernetzen die Elektronik zunehmend. Die eingesetzten Geräte basieren immer häufiger auf Embedded-Systemen. Dabei bringen neue Anwendungsfelder eine Vielzahl an elektronischen Baugruppen hervor. Häufig ist es schwierig, ein passendes Gehäuse zu finden. Mit ihrem flexiblen Platinen-Befestigungssystem unterstützt die Gehäuse-Generation UCS den Gerätehersteller dabei, die Applikation schnell und einfach umzusetzen.

Die Leiterplatten mit der Elektronik müssen im Gehäuse optimal vor Umwelteinflüssen geschützt werden. Standardisierte Elektronik-Komponenten bieten im Hinblick auf eine Vernetzung gleich mehrere Vorteile: sie haben ihre Zuverlässigkeit im industriellen Umfeld bereits unter Beweis gestellt, und sie sind langfristig und zu wettbewerbsfähigen Konditionen erhältlich. Diese Vorteile helfen dem Gerätebauer, Entwicklungsprozesse von Elektronik-Geräten zu beschleunigen und die Entwicklungskosten zu senken. Gehäuse-Varianten hält der Markt in einer kaum überschaubaren Anzahl bereit. Oft werden Gehäuse speziell für eine bestimmte Lösung produziert, oder die Grundgehäuse werden mit einem hohen Aufwand an die applikationsspezifischen Anforderungen angepasst. Kommt die Elektronik in unterschiedlichen Anwendungen zum Einsatz, sind meist unterschiedliche Gehäuse erforderlich. Muss der Gerätehersteller seine Gehäuse von verschiedenen Gehäuseherstellern beziehen, wird dies zum Nachteil.

Das UCS-Konzept (Universal Case System) macht es dem Gerätehersteller einfach, die passende Lösung für seine Elektronik zu finden. So ist die UCS-Gehäusefamilie modular aufgebaut. Grundsätzlich besteht das Embedded-Gehäusesystem aus zwei identischen Halbschalen. Die herausnehmbaren Seitenwände werden durch die farblich abgesetzten Eckeinleger geführt und in den Halbschalen gestützt. Verschraubt wird das Gehäuse mit Dünnschaftschrauben mit kombiniertem Schlitz-Torx-Kopf, die nach dem erstmaligen Verschrauben in einer Halbschale sicher gegen Verlust fixiert sind.

Auch eine andere Gehäusehöhe bei gleicher Grundfläche ist kein Problem. Lediglich die Seitenwände und die Schrauben müssen durch eine höhere Variante ersetzt werden. Eckeinleger und Halbschalen bleiben erhalten. Zudem können auch die Seitenwände in unterschiedlichen Gehäusegrößen verwendet werden. Die Embedded-Gehäusesysteme sind so konzipiert, dass jeweils die größere der beiden unterschiedlich großen Seitenwände als kleine Seitenwand der nächstgrößeren Gehäuse-Variante eingesetzt werden kann. Die für die entsprechenden Schnittstellen bearbeitete Seitenwand kann also vorteilhaft in zwei Gehäusegrößen eingesetzt werden. Der gewonnene Bauraum kann somit für Erweiterungen genutzt werden. Die herausnehmbaren Seitenwände bieten zudem die Möglichkeit, Schnittstellen an mehr als einer Seite zu positionieren.

Das UCS bietet unterschiedliche Möglichkeiten, Leiterplatten zu befestigen. Um bei der Entwicklung eigener Schaltungen die maximale Bestückungsfläche auszunutzen, können die Leiterplatten mit dem integrierten Schraubdom direkt an den Eckeinleger fixiert werden. Soll mit standardisierten Leiterplatten – mit und ohne individuelle Erweiterungen – die Flexibilität erhöht werden, können die Eckeinleger auch ohne den integrierten Schraubdom verwendet werden. Hierbei werden dann spezielle Schraubdome eingesetzt, die an der vorgegebenen Position eingeklebt werden. Die Kombination aus beiden Befestigungssystemen erlaubt individuelle Gestaltungsmöglichkeiten. Auch zwei Leiterplatten stellen kein Problem dar, denn in jeder Gehäusehalbschale kann die gesamte Grundfläche genutzt werden. Nur die Aufbauhöhe der Leiterplatten bildet eine Begrenzung.

Für den Gerätehersteller wird es immer wichtiger, über welche Kanäle und vor allem wie schnell er an sein Gehäuse kommt. Wertvolle Unterstützung leistet hier der Online-Konfigurator, über den das passende Gehäuse in wenigen Schritten zusammengestellt wird. Am einfachsten ist es bei standardisierten Leiterplatten – hier muss nur der Formfaktor ausgewählt werden. Alternativ zeigt der Konfigurator aber weitere Varianten auf, die sich zur Integration der Elektronik-Bausteine eignen. Nahezu jede beliebige Leiterplatte kann in den Embedded-Gehäusesystemen montiert werden – auch dabei unterstützt der Konfigurator. Auch die Integration mehrerer Leiterplatten in einem Gehäuse ist unproblematisch. Alle für den Integrationsprozess erforderlichen 3D-Daten sind in verschiedenen Formaten zugänglich, um eine einfache Implementierung in das Gehäusesystem zu unterstützen.

Die Embedded-Gehäusesysteme, die über den Konfigurator ermittelt werden, bestehen entweder aus Komplett-Sets, welche in den Standardfarben Lichtgrau und Schwarz sowie in den Höhen 47 mm und 67 mm erhältlich sind. Oder es handelt sich um eine individuelle Lösung, die sich aus den Einzelkomponenten des Baukastens zusammensetzt. Auch aus dem umfangreichen Zubehörprogramm kann das neue Gehäuse über den Konfigurator um zahlreiche Funktionen erweitert werden. Alle ausgewählten Komponenten werden übersichtlich in einer Stückliste aufgeführt und können als Datei exportiert werden.

Ob liegend, stehend oder an der Wand – mit Hilfe des umfassenden Adapter-Programms ist nahezu jede Verwendungsart möglich. Auch eine Gehäuse-Montage auf der Tragschiene im Schaltschrank ist kein Problem – auch zu diesem Zweck gibt es Zusatzmodule im Konfigurator. Mittels unterschiedlicher Farben, in denen die Komponenten erhältlich sind, werden die Gehäuse individuell gestaltet. Mit den verschiedenfarbigen Elementen lassen sich besondere optische Effekte beim Gehäuse erzielen. Auch individuelle Farbgestaltungen nach Kundenwunsch oder nach Corporate Design können berücksichtigt werden.

Das Elektronik-Gehäusesystem UCS ist eine optimale Lösung für Embedded Systems – es bietet dem Gerätehersteller Flexibilität und Individualität. Dank des modularen Aufbaus entwickelt der Gerätehersteller innerhalb eines Gehäusesystems varianten- und funktionsreiche Geräte für den dezentralen Einsatz. Kombinierbare Gehäuseteile erlauben individuelle Design-Lösungen. Durch die strukturelle Beschaffenheit der Embedded-Gehäusesysteme und durch den Online-Konfigurator werden die Gerätehersteller optimal dabei unterstützt, Geräte und Systeme für zukunftsweisende Anwendungen bequem umzusetzen. ge