‏10 עצות בעת הגדרת מארז אלקטרוני

ישנם דברים רבים שיש לקחת בחשבון בעת התחלת פרוייקט חדש, לא פחות מכך הוא המארז שיאכלס את רכיבי המשתמש. המארז יהיה מה שהצרכנים רואים ומתקשרים אתו, והמשתמש רוצה להבטיח שיש לו את כל התכונות הדרושות ליישום שלו.

בהתבסס על הניסיון של Hammond Manufacturing‏ כיצרנית מארזים, ישנם 10 קריטריונים נפוצים, אך חיוניים, לזכור כשבוחרים מארז.

1. גודל

בעולם‏ מושלם, המארז יבחר לפני שלוח המעגל המודפס מתוכנן. זה מבטיח שהלוח יהיה בדיוק בגודל הנכון ואם למארז יש זקפי הרכבה, חורי ההרכבה נמצאים בדיוק במקום הנכון. לפעמים בלתי-נמנע שהמקרה הוא הפוך, והמשתמש חייב להתאים את הלוח שלו לקופסה.

כמה גדול הוא ה-PCB? האם יש להרכיבו אופקית או אנכית? למארזי פלסטיק רבים יש חריצים יצוקים בצידי המארז עבור הרכבה אנכית ישירה או זיזי הרכבה PCB יצוקים בחלק העליון ובבסיס עבור הרכבה אופקית. מארזי אלומיניום משוחל (extruded aluminum) בדרך כלל יהיו בעלי חריצים באורך מלא בצדדים עבור הרכבת PCB‏ אופקית. כמה מקום, אם בכלל, צריך להיות על הפנים החיצוניות עבור מחוונים, מתגים, מחברים, כניסות כבל ורכיבים דומים? מה הגובה הדרוש עבור רכיבים מורכבים על הלוח או לוחות אופקיות מרובות?

איור 1‏: מארזי פלסטיק יצוקים עם מובילי כרטיס פנימיים מסדרת 1591T של Hammond. (מקור תמונה: Hammond Manufacturing)

איור 2‏: מארז אלומיניום משוחל (extruded aluminum) עם חריצי לוח PC מסדרת 1455 של Hammond.‏ (מקור תמונה: Hammond Manufacturing)

2. סביבת התקנה

היכן יעשה שימוש במוצר? שימוש פנים, חוץ או שניהם? עבור התקנת חוץ, יציבות UV היא בעיה פוטנציאלית עבור מארזי פלסטיק, כך שפוליקרבונט הוא ברירת המחדל. עבור יישומים ניידים כגון כביש ומסילה, האם זעזועים ורעידות עלולים להיות מקור לדאגה? האם קיימת סכנה של חדירת מים או אבק (ראה נקודה ‏5‏ להלן)? האם סביר שיהיו מזהמים, כגון שמנים או כימיקלים? האם התנגדות לנזקי פגיעה היא בעיה אפשרית? האם צפויות טמפרטורות גבוהות או נמוכות במיוחד?

ABS הוא מעולה עבור שימוש פנים ובכף יד. פוליקרבונט, בשל התנגדותו הטובה לטמפרטורה, יציבות UV ויכולת עמידה בפגיעות, מהווה‏ חומר טוב לשימושי חוץ ושימושים תעשייתיים יותר. למתכת כגון אלומיניום יצוק (diecast) יש עמידות מעולה בפני פגיעה וטמפרטורה.

איור 3‏: מארז‏ פוליקרבונט עם מכסה שקוף מסדרת 1554 של Hammond. (מקור תמונה: Hammond Manufacturing)

3. חומר

עבור מארזים קטנים הבחירה היא בדרך כלל בין פלסטיק (כולל ABS ופוליקרבונט) ומתכת (כולל אלומיניום יצוק (diecast), מקופל או משוחל (extruded) ופלדה‏). פוליקרבונט בדרך כלל יצוין לשימוש חוץ כי הוא מתנגד לשבירה או דהייה מהשמש טוב יותר מ-ABS.

מארזי אלומיניום מעניקים עמידות טובה בפני פגיעות והם מוליכים חשמלית במהותם, למרות שגימורים צבועים או מאולגנים (anodized) אינם יכולים לכסות אזורי חיבור כדי לשמר רציפות של מוליכות חשמלית בכל המארז. תכנים מסוימים של מארזים משוחלים מציעים מאפיינים כגון סנפירים מרובים כדי להגדיל את שטח הפנים ולשפר פיזור חום. מארזי יציקת (diecast) אלומיניום הם חזקים וחסונים; הם אינם עוברים קורוזיה, מוליכים חשמלית, במהותם בעלי רמה גבוהה של הנחתה אלקטרו-מגנטית והם קלים לעיבוד מכונה. עבור יישומים בהם הגנה מפני נזקי זעזועים היא חשובה, היכן ש-EMC‏ עלולה להיות בעיה או היכן שטמפרטורות גבוהות, אבק, או מים צפויים להיות נוכחים, המארז היצוק (diecast) הוא הבחירה הזולה האידיאלית.

4. EMC (תאימות אלקטרו-מגנטית)

למארזי פלסטיק יש חולשה ספציפית אחת: הם אינם מציעים הנחתת EMC‏. אם האלקטרוניקה הארוזה פולטת EMI‏ או RFI‏ או שהרגישות שלה לשדות חיצוניים היא בעיה פוטנציאלית, העדר הסינון יכול להוות בעיה. ציפויים פנימיים במגוון חומרים ניתן ליישם למשטחים הפנימיים‏ של מארז פלסטיק כדי להעניק דרגות שונות של הנחתה בהתאם לדרישות הפרויקט. על ידי היצע של חומרים שונים במגוון‏ עוביים, ניתן לספק את הפתרון החסכוני ביותר והמתאים ביותר מבחינה טכנית.

מארזי מתכת, בתנאי שהם מתוכננים כך שקיימת רציפות חשמלית בין המכסה, הבסיס והלוחות הניתנים להסרה, יספקו רמה של EMC העשויה להיות די והותר עבור רוב היישומים המסחריים. אטם מוליך ישמש לחיבור חשמלי בין שני חצאי המארז.

5. איטום סביבתי

האם יהיה המארז חשוף לסיכונים סביבתיים כמו מים או אבק? התקן הבינלאומי הרלוונטי הוא‏ EN 60529, שמגדיר דירוגים כתובים כ-IPXX‏ בהם הספרה הראשונה מגדירה את ההגנה מפני פריטים מוצקים והשנייה את ההגנה מפני חדירת מים.

אופיינית, מארזים מדורגים IP54 מתאימים עבור שימוש למטרות כלליות. להתקנה בסביבות שבהן סביר להניח שיהיו אבק ומים, IP66,‏ 67 או 68 בדרך כלל יצוינו ויושגו באמצעות אטם. הדירוג הגבוה ביותר הוא IP69K, שמעניק הגנה מפני ניקוי קיטור בלחץ גבוה. בצפון אמריקה, אטימה סביבתית של מארזים מוגדרת בדרך כלל כמספר NEMA ‏(National Electrical Manufacturers Association). דירוגי NEMA‏ דורשים גם מאפייני מוצר נוספים ובדיקה כמו פונקציונליות תחת תנאי התקרחות, פתחי שבירה (Knockouts) עבור חיבורי כבלים ואחרים שלא מטופלים על ידי דירוגי IP.

איור 4‏: מארזים מסוימים, כמו מארז זה מסדרת 1551SNAP, מתוכננים להכניס את האלמנטים עבור יישומים כמו חישה סביבתית. (מקור תמונה: Hammond Manufacturing)

6. חומרה

לוחות וכיסויים של מארז חייבים להיות מקובעים לחצי המארז המזווג שלהם וישנן שתי שיטות עיקריות עבור מארזי פלסטיק ויציקת תבנית (diecast). או שבורג קודח מוברג ישירות לתוך החומר של הבסיס, או‏ בורג משוקע מתחבר עם‏ תותב מתוברג המוחדר בבסיס. בורג משוקע עדיף אם מצפים לפתיחות וסגירות חוזרות ונשנות במשך חיי המוצר, בעוד בורג קודח מספיק עבור יישומים מסוג "הברג ושכח".‏

איור 5‏: מארז פלסטיק חסכוני ללא תבריגי פליז מוחדרים (שמאל) ומארז פלסטיק מעכב בעירה עם תבריגי פליז מוחדרים (ימין) מסדרת 1591 של Hammond. (מקור תמונה: Hammond Manufacturing)

7. מראה

למרות שאסתטיקה בהחלט יכולה להיות סובייקטיבית, סביר להניח שלמשתמש יש לפחות מושג כללי על איך הוא רוצה שהמוצר ייראה וירגיש. מארזי פלסטיק מציעים מבחר של חומרים אטומים ושקופים במגוון צבעים והם קלי-משקל, רבים מהם עם מכסים שקועים עבור לוחות מקשים של ממברנה וצגים. מארזים משוחלים (extruded) הם בעלי גימור אנודייז מסוגנן שניתן לשלב עם אביזרים כמו מסגרות פלסטיק צבעוניות למראה בולט. מארזי יציקת אלומיניום ניתנים לצביעה במגוון צבעים‏ שונים והם עדיפים עבור מוצרים מותאמים אישית ביותר כמו דוושות מעבד צליל של גיטרה. לפעמים מארז מוקשח, יצוק וללא גימור הוא כל מה שהמשתמש צריך!

איור 6‏: מארזי אלומיניום יצוק (diecast) צבועים מסדרת 1590 של Hammond. (מקור תמונה: Hammond Manufacturing)

8. זמינות מוצרים ותמיכה

מארזים סטנדרטיים עבור תעשיות האלקטרוניקה והחשמל מיוצרים במגוון‏ עצום של גדלים, סגנונות וסוגים על ידי יצרנים מומחים רבים. מארז יצוק או משוחל עשוי להיראות כקופסה פשוטה, אך למעשה הוא התוצאה של מומחיות תכנון נרחבת שהניבה מארז עתיר מאפיינים, מתאים לשימוש במגוון רחב של יישומים וסביבות. המפיצים מחזיקים מלאי נרחב של מארזים סטנדרטיים על המדף, והמגמה האחרונה היא שמפיצים מצטרפים כעת ליצרנים באספקת תמיכה טכנית ללקוחות שלהם, עובדים איתם בשלב התכנון כדי לעזור לבחור את המארז המתאים ביותר עבור היישום.

9. שרטוטים וחומרי תמיכה ניתנים להורדה

כל יצרן ומפיץ מארזים מכובד יספק ספריה מקיפה של מידע טכני באתר האינטרנט שלו. משאבים אופייניים ניתנים להורדה כוללים שרטוטים עם מידות בפורמט PDF ו-CAD כדי לסייע בתכנון ודרישות התאמה, פרטים טכניים ותכונות מוצר מרכזיות.

איור 7‏: שרטוטים עם מידות זמינים להורדה לכל מארזי Hammond. (מקור תמונה: Hammond Manufacturing)

10. התאמות-מיוחדות

יש לשנות את כל המארזים בדרך כלשהי כדי שיהיו שימושיים, כמו על ידי הוספת חורים למחברים או הדפסת תוויות ולוגו. Hammond מציעה שירותי עיבוד שבבי והדפסה פנימיים עם כמות קטנה של הזמנה מינימלית. סוג המארז יפתח אפיקים ייחודיים להתאמה מיוחדת. לדוגמה, אנחנו יכולים להתקין חומרה בלחיצה-פנימה כמו מרווחים במארזי מתכת, התאמה מיוחדת של אורך מארזי‏ אלומיניום משוחל, ומארזי פלסטיק יצוק בצבעים מותאמים במיוחד. לפרטים נוספים אודות מארזים מותאמים במיוחד, בקרו בעמוד מארזים מותאמים במיוחד של DigiKey.

איור 8‏: מארז אלומיניום משוחל מסדרת 1455 מותאם-במיוחד עם מסגרות צבעוניות, חיתוך פתחים והדפסה. (מקור תמונה: Hammond Manufacturing)

סיכום

לא כל העצות האלו יהיו ישימות לכל פרויקט, אבל התחשבות בהן תעזור למתכננים לזכור את התמונה הגדולה, מתוך הבנת הזמינות בטווח הקצר והארוך של מארז מסוים, כדי להעריך את הקופסה המושלמת לפרויקט הבא. שקלול הדרישות הממדיות והטכניות, כמו גם היתכנות ואסתטיקה, מבטיח שכל פרויקט מתקדם באופן חלק ככל האפשר, מאב-טיפוס עד השקה.