Modulares Elektronikgehäuse für IoT-Geräte
Die Anforderungen an zukunftsorientierte Automatisierungsgeräte sind vielfältig – Gerätehersteller suchen heute hochflexible und multifunktionale Gehäusesysteme. Hier bietet das neue Gehäusesystem ICS von Phoenix Contact abgestufte Größen, erweiterte Anschlusstechnik und optionale Busverbinder.
Das modulare und flexible Elektronikgehäuse ICS wurde für die IoT-Geräte von morgen konzipiert (Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)
Erst durch den Einbau der bestückten Leiterplatte im Elektronik-Leergehäuse wird die elektronische Schaltung zum Gerät. Die eingebaute Leiterplatte wird durch das Gehäuse geschützt und kann 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 Steckeranschluss beschränken.
Mehr Einsatzmöglichkeiten dank Steckergrundleisten und 8-poligem Busverbinder (Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)
Zeitgemäße ‚Verpackung‘ auch für neue Schaltungen
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 Stecker an USB-, D-Sub- und RJ45-Buchsen angeschlossen sind, müssen dann im Bogen in die hinten liegenden Kabelkanäle geführt werden. 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 Power Supply- 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 Phoenix Contact Mitte der neunziger Jahre ein kompaktes modulares Elektronikgehäuse in Becherform auf den Markt gebracht. Auf dieser Basis wurde 15 Jahre später das modulare und seitlich anreihbare Gehäuse ME-Max vorgestellt. Um auch neu entwickelten Schaltungen und Geräten eine zeitgemäße ‚Verpackung‘ mit neuem Anschlusskonzept zu bieten, hat Phoenix Contact das Industrial Case System – kurz ICS auf den Markt gebracht.
Zusätzliche Flexibilität: Die vielfältige Anschlusstechnik ist beliebig platzierbar (Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)
Frei positionierbare Kommunikationsanschlüsse
Neben mehrpoligen kodierbaren Steckeranschlüssen kann die Leiterplatte des ICS-Gehäuses auch mit standardisierten Gehäuse-Elementen für integrierte Kommunikationsanschlüsse bestückt werden – wie etwa 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 22,5mm bietet das ICS-Gehäuse mit der neuen Breitenabstufung in der Basisbreite mit 25mm jetzt genügend Platz, um auch Relais, Elektrolyt-Kondensatoren oder andere hochbauende Komponenten auf der Leiterplatte anordnen zu können. Die Ausführung mit 20mm ermöglicht eine größere Gehäusedichte auf der Tragschiene. In weiteren Varianten kommen noch Gehäuse in den Breiten mit 15, 40 und 50mm hinzu. Die Höhen und Tiefen des Gehäuses orientieren sich im Bereich von 77 bis 132mm 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. Mit der Möglichkeit, auch zwei Leiterplatten in ein Gehäuse mit einer Basisbreite von 20 oder 25mm einsetzten zu können, eröffnet das ICS-Gehäuse neue Perspektiven. Denn damit kann die bestückbare Leiterplattenfläche von circa 10.000 auf 20.000mm² in einem ICS-Gehäuse mit Standardabmessungen – 100mm Höhe und 110mm Tiefe – verdoppelt werden. Zur Tragschiene hin kann die Leiterplatte mit einem Funktionserdkontakt (FE) sowie mit Kontakten zum 8-poligen Tragschienenbusverbinder T-Bus 8 ausgeführt werden. Das ICS-Anschlusskonzept basiert auf einer neuen Gehäusephilosophie: Neben mehrpoligen Grundleisten, die über die zugehörigen Stecker 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. Aufwendige Fräsarbeiten oder nachträgliche Bearbeitungen für die Ausschnitte solcher Anschlusstechniken entfallen dann.
8-poliger Tragschienenbus
Die Kabelabgänge dieser Anschlüsse befinden sich nicht mehr auf der Gehäusedeckelseite, sondern sind beim ICS-Konzept an der Gehäuseseite angeordnet. Somit befinden sie sich in unmittelbarer Nähe zum Kabelkanal und zur Tragschiene, wo auch die übrigen Stecker der Einzeladern zum Gehäuse geführt werden. Die Kabel gelangen dann ohne aufwendige Kabelschleifen oder -knicke direkt in den darüber- oder darunterliegenden Kabelkanal. Der Gehäusedeckel kann auch weiterhin für eine kopfseitige Parametrier- oder Konfigurationsschnittstelle mit einem USB-Ausschnitt oder ähnlichem ausgeführt werden. Auch das Tragschienenbuskonzept wurde erweitert. Durch das Rastermaß der Kontaktabstände von 2,54mm kann das Tragschienenbuselement T-Bus 8 jetzt acht Leiterplattenkontakte aufnehmen: entweder acht parallele Kontakte oder eine Kombination aus parallelen und maximal zwei seriellen. Da es sich bei diesem T-Bus technologisch um das gleiche Prinzip- und Steckgesicht wie beim Frontanschlussgehäuse ME-IO handelt, können beide Systeme kombiniert werden. Zudem haben Tests ergeben, dass der Achterbus für Kommunikationsfrequenzen von bis zu 100MHz eingesetzt werden kann. Individualisiert wird das Gehäuse schon durch die Farbgebung – zahlreiche Standardfarben stehen zur Auswahl. Gehäuse, Deckel, Anschlusstechnik und Blenden können – in geschlossener Ausführung oder mit Funktionsausschnitten – auch mit verschiedenen Farben zusammengestellt werden. Individuelle Bedruckungen an unterschiedlichen Positionen sind ebenso möglich wie die Bearbeitung für Bohrungen, Ausschnitte und Durchbrüche.
Gehäusesystem ICS: Abgestufte Größen, variable Anschlusstechnik und optionale achtpolige Busverbinder bieten viel Flexibilität (Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)
In Industrie 4.0 und Onlinekonfiguration
Über einen Online-Selektor und -Konfigurator kann das Elektronikgehäuse ICS in wenigen Schritten im Internet nach individuellen Kundenanforderungen zusammengestellt werden. Die nutzerfreundliche Auswahl und Konfiguration aller Einzelkomponenten mit Drag&Drop ist auch auf mobilen Endgeräten kein Problem. Über ein Auswahlmenü wird zunächst die Gehäusegröße mit Farbvarianten und zugehörigen Gehäusedeckel in geschlossener Ausführung oder mit transparentem Klappdeckel ausgewählt. Dann wird die Anschlusstechnik gewählt: Steckergrundleiste mit kodierbaren Steckern mit Push-in- oder Schraubanschluss, T-Bus-8-System mit parallelen und seriellen Kontakten sowie FE-Kontakt. Zu guter Letzt kommen die Kommunikationsanschlüsse, die auf einer oder zwei Leiterplatten je Gehäusebasisbreite positioniert werden. Bei jeder Auswahl wird das Gehäuse detailliert auf dem Bildschirm dargestellt. Zum Schluss steht das Leiterplattenlayout als 3D-Datei in einem wählbaren Dateiformat zum Download zur Verfügung. Die Konfiguration kann auch in Zwischenschritten gespeichert und später aufgerufen und fortgesetzt werden. Abschließend können die Einzelkomponenten in eine Stückliste exportiert und zur Bestellung in den Warenkorb übertragen werden.
Fazit
So vielfältig wie die Anforderungen an zukunftsorientierte Automatisierungsgeräte sind die Lösungen durch das neue modulare Gehäusesystem ICS. Profitieren können Anwender von einem Gehäusesystem mit abgestuften Größen, variabler Anschlusstechnik und optionalen Tragschienen-Busverbindern.
