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Diseño de carcasa

Una carcasa de dispositivo no es solo una caja alrededor de componentes.

Debe sostener con seguridad:

  • calentador;
  • ventilador;
  • sensores;
  • fuente de alimentación;
  • controlador;
  • terminales;
  • cables;
  • conectores;
  • pantalla o botones;
  • partes mecánicas.

Para un dispositivo calentado, una carcasa pobre puede crear un problema incluso con buena electrónica: bloqueando flujo de aire, sobrecalentando el controlador, desgastando un cable o acercando plástico demasiado a una pieza caliente.

Comienza con el diseño del componente

Antes de modelar la carcasa, diseña componentes reales:

  • placa del controlador;
  • fuente de alimentación o convertidor DC-DC;
  • ventilador;
  • calentador;
  • sensor de temperatura;
  • terminales;
  • fusible;
  • cables;
  • conectores;
  • botones, pantalla, RFID u otros módulos.

La carcasa se diseña alrededor de dimensiones reales de piezas, no "aproximadamente este tamaño".

Verifica:

  • dónde están ubicados los conectores;
  • dónde sale USB;
  • dónde se presiona el botón de reinicio;
  • cómo se quitará la cubierta;
  • cómo se reemplazará el ventilador;
  • cómo correrá el cable de potencia;
  • cómo se montará la placa.

Separa zonas

En un dispositivo calentado, es útil pensar en zonas:

  • zona caliente;
  • zona de electrónica;
  • zona de cableado de potencia;
  • zona del usuario;
  • zona de servicio.

La zona caliente es el calentador, corriente de aire caliente, sensor de temperatura y partes cercanas.

La zona de electrónica es el controlador, pantalla, sensores de bajo voltaje, cables de lógica.

La zona de cableado de potencia es fuente de alimentación, SSR, MOSFET, terminales, fusibles, entrada de mains si está presente.

La zona del usuario es todo tocado por manos: botones, asas, cubiertas, pantalla, ubicación de lector RFID.

Estas zonas no deben intersectar aleatoriamente.

No coloques electrónica directamente al lado del calentador

Controlador, pantalla, DC-DC y cables no les gusta sobrecalentarse.

Deja:

  • distancia al calentador;
  • espacio de aire;
  • escudo o partición si es necesario;
  • ventilación para electrónica;
  • acceso para verificar temperatura después del ensamblaje.

Si la electrónica se sienta en un bolsillo cerrado sin ventilación, puede sobrecalentarse incluso sin contacto directo con el calentador.

El aire debe fluir donde sea necesario

Un ventilador por sí solo no garantiza flujo de aire.

La carcasa debe dirigir aire:

  • a través del calentador;
  • a través de la zona de carrete o trabajo;
  • a través de un filtro si está presente;
  • pasado el sensor en el punto correcto;
  • afuera o en un bucle como se diseñó.

El mal diseño puede resultar en un ventilador bonito y casi cero flujo útil. El aire seguirá el camino de menor resistencia, a través de huecos, alrededor de filtros o pasado el calentador.

Para conductos de aire, evita:

  • estrechamiento afilado;
  • curvas innecesarias;
  • canales largos delgados;
  • rejillas con área de apertura pequeña;
  • filtros sin ventilador con presión estática suficiente.

Haz monturas para tornillos reales

No confíes en un tornillo auto-roscante en un poste delgado durando para siempre.

Para una carcasa que será desensambrada, es mejor usar:

  • insertos de calor de latón;
  • tuercas en bolsillos;
  • soportes de placa adecuados;
  • tornillos de tamaño estándar;
  • arandelas donde el plástico puede hundirse.

Para soportes impresos, importante:

  • diámetro adecuado;
  • base redondeada;
  • sin paredes delgadas;
  • orientación correcta de impresión;
  • claro de material alrededor del agujero.

Si la cubierta será abierta a menudo, las roscas de plástico desnudo se desgastan rápido.

Los cables no deben desgastarse

Los cables en la carcasa deben estar asegurados.

Necesitas:

  • canales de cable;
  • espacios para ataduras;
  • alivio de tensión en entrada de cable;
  • radios en lugar de bordes afilados;
  • distancia del ventilador;
  • distancia del calentador;
  • protección de pellizco por la cubierta.

Un mal escenario: el usuario tira un cable externo y la fuerza va directamente a un terminal o pin de placa.

Mejor es que el cable sea fijado por la carcasa primero, luego alcance el conector o terminal.

No mezcles mains con bajo voltaje

Si el dispositivo tiene 110-230V AC, la carcasa debe diseñarse mucho más estrictamente.

Lógica mínima:

  • entrada de mains separada;
  • fusible accesible pero protegido;
  • terminales de mains cubiertos;
  • cables de bajo voltaje no mezclados con cables de mains;
  • usuario no puede tocar la parte de mains;
  • cable no puede salir del terminal bajo tensión;
  • plástico no toca terminales calientes y componentes de potencia;
  • conexión a tierra presente donde se requiere.

No inventes seguridad de mains "por foto". Para la parte de mains necesitas terminales apropiados, aislamiento, alivio de tensión, fusibles y entendimiento de requisitos de seguridad.

Deja acceso para servicio

El dispositivo necesitará mantenimiento.

Deja acceso a:

  • fusible;
  • terminales;
  • controlador;
  • conector USB o de servicio;
  • sensor de temperatura;
  • ventilador;
  • filtro;
  • calentador;
  • tornillos de montaje.

Si reemplazar un ventilador requiere dessoldar cables o remover el calentador, el diseño no será bien servido.

Verifica a temperatura real

Después del ensamblaje, necesitas más que solo verificar que todo encaje.

Verifica:

  • temperatura de electrónica después de operación extendida;
  • temperatura de pared cerca del calentador;
  • ¿se está ablandando el plástico?
  • ¿se está deformando el conducto de aire?
  • ¿se están calentando los terminales?
  • ¿han cambiado los huecos a partes calientes?
  • ¿huele el plástico?
  • ¿están tocando cables superficies calientes?

La primera prueba es mejor hacerla bajo supervisión con capacidad de cortar poder rápidamente.

Checklist antes de imprimir la carcasa

Antes de imprimir, verifica:

  1. Todos los componentes reales están medidos.
  2. Hay espacio alrededor de placas, conectores y cables.
  3. La zona caliente está separada de la electrónica.
  4. El flujo de aire tiene un camino claro.
  5. El ventilador puede ser reemplazado.
  6. El filtro puede ser reemplazado.
  7. El sensor de temperatura puede ser verificado y reinstalado.
  8. Los cables no pasan a través de bordes afilados.
  9. Hay lugares para ataduras o clips.
  10. Los cables de mains están separados del bajo voltaje.
  11. La cubierta no pellizca cables.
  12. Los tornillos e insertos tienen suficiente plástico alrededor.
  13. El material es adecuado para la temperatura de trabajo.
  14. La deformación de pieza no hace el dispositivo inseguro.

Errores comunes

  • diseñar una caja bonita primero, luego intentar encajar cables;
  • no dejar espacio para conectores;
  • bloquear ventilación de fuente de alimentación;
  • poner controlador en una esquina caliente;
  • correr cables de mains y señal juntos;
  • no proporcionar alivio de tensión de cable;
  • usar soportes delgados para tornillos;
  • olvidar que filtros y ventiladores necesitan mantenimiento;
  • imprimir la carcasa de PLA para una zona caliente;
  • no verificar la carcasa después de calentamiento extendido.

Conclusiones clave

  • La carcasa se diseña alrededor de componentes reales y cables.
  • La zona caliente, electrónica, cableado de potencia y zona del usuario deben estar separados.
  • El aire debe fluir en un camino útil, no solo "sopla en algún lado".
  • Los cables deben estar asegurados y protegidos de bordes afilados, calor y tensión.
  • El mains no puede ser mezclado con lógica de bajo voltaje.
  • El mantenimiento debe ser planeado antes de imprimir, no después del ensamblaje.

Referencias