TraceParts GmbH

Bild: ESD

Displays & HMI Das Gesicht einer Applikation gestalten

15.10.2015

Bei der Wahl von Frontplatten, Steckbaugruppen und Kassetten sind viele Randbedingungen zu berücksichtigen. Zusätzliche Services sind hier genauso wichtig wie ein flexibles Standardprodukt. Auch wenn es um vermeintlich „unwichtigere“ Komponenten wie Frontplatten geht: Dem Anwender sollte klar sein, dass diese eher untergeordneten Bauteile das künftige Erscheinungsbild der Applikation prägen werden. Eine schlechte oder gar falsche Wahl kann die Funktion des gesamten Systems scheitern lassen oder zumindest beeinträchtigen.

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Tipp 1: Optischer und funktionaler Abschluss

Zunächst muss man zwischen Frontplatten, Steckbaugruppen oder Kassetten unterscheiden, die in 19-Zoll-Baugruppenträger, Gehäuse oder Systeme eingebaut werden.

Frontplatten sorgen für den optischen und funktionalen Abschluss des Frontbereichs und decken den nicht mit Leiterkarten bestückten Bereich ab. Außerdem sind sie eine wichtige Komponente beim durchgehenden EMV-Schutz und im Entwärmungskonzept. Steckbaugruppen, bestehend aus Frontplatte, Griff, Befestigungsmaterial und eventuell einer EMV-Dichtung, bilden den Abschluss für eingebaute Leiterkarten im Europakartenformat.

Kassetten dienen zur Aufnahme von genormten und ungenormten Leiterkarten und Baugruppen. Diese Baugruppen werden so zu in sich geschlossenen, prüfbaren elektronischen Funktionseinheiten. Oft sind Sicherheitsanforderungen der Grund für die Integration von Leiterkarten in Kassetten.

Tipp 2: Genormte Standardprodukte nutzen

Grundsätzlich sollte man auf genormte Standardprodukte zurückgreifen – dies spart Zeit und Kosten. Typisch sind die Abmessungen 3 und 6 HE. In der Breite bilden Frontplatten mit 4 bis 12 TE das Gros der Anwendungen. 84 TE breite Frontplatten in 3 oder 6 HE dienen beispielsweise auch zur Abdeckung der kompletten Front- und/oder Rückseite. Klapp- oder schwenkbare Frontplatten sorgen für einen schnellen Service bei Wartung oder Tausch eingebauter Komponenten. Übliche, am Markt verfügbare Standard-Kassetten werden in Breiten von 10 bis 42 TE angeboten.

Tipp 3: Dynamische und statische Belastungen berücksichtigen

Werden Systeme, in denen die Frontplatten, Steckbaugruppen und Kassetten eingesetzt sind, bewegt oder verschoben beziehungsweise sind grundsätzlich für den mobilen Einsatz vorgesehen, dann sind sie wechselnden dynamischen Belastungen ausgesetzt. Kassetten sind aufgrund ihrer stabilen Bauform ideal für Anwendungen, bei denen es auf eine hohe Schock und Vibrationsfestigkeit ankommt. Solche Einflüsse sind bei bestimmten Aufstellorten, wie etwa in der Nähe rotierender Maschinen, in der Verkehrstechnik sowie auf Schiffen oder in Flugzeugen, zu berücksichtigen. Liegt der Einsatzort in einer Erdbebenzone, müssen die Systeme inklusive der Frontplatten, Steckbaugruppen und Kassetten vorher sogar entsprechenden seismischen Tests unterzogen werden.

Tipp 4: Design für die Individualisierung

Frontplatten, Steckbaugruppen und Kassetten sind das eigentliche Gesicht einer Applikation. Die Gestaltung dieser Elemente ist zwar einerseits durch technische Vorgaben bestimmt, andererseits tragen sie durch verschiedenfarbige Aufdrucke und Beschriftungen auch wesentlich zum Design und somit zum Erscheinungsbild eines Systems bei. Auch die Kundenforderung nach einem hohen Individualisierungsgrad ist ein Trend der seit einigen Jahren immer deutlicher spürbar ist und sich im Design widerspiegelt.

Tipp 5: Normen und Spezifikationen beachten

Internationale und marktspezifische Normen und Spezifikationen definieren die Vorgaben für bestimmte Einsatzbereiche. Zusätzlich zu IEC-Normen gibt es Festlegungen für Applikationen (VME, CompactPCI, MicroTCA etc.), die in speziellen Marktsegmenten erforderlich sind. Darüber hinaus gelten spezielle Normen und Richtlinien für Anwendungen in der Bahntechnik sowie allgemein gültige Schutz- und
Sicherheitsnormen (IP-Schutzgrade, Brandschutz etc.).

Tipp 6: Verschiedene Materialien, Oberflächen und Formen

Heutzutage gibt es Frontplatten aus Stahl, Aluminium oder Edelstahl. Einzelne Frontplatten, Frontplatten an Steckbaugruppen und die, die als frontseitiger Abschluss von Kassetten eingesetzt werden, sind meist aus Aluminium und lassen sich lackieren oder per Sieb- oder Digitaldruck bedrucken.

Aluminiumfrontplatten werden meist in drei unterschiedlichen Oberflächen angeboten. Die rundum stück-eloxierte Oberfläche ist dekorativ und kratzunempfindlich. Die eloxierte Oberfläche, bei der durch Bearbeitung blanke Schnittkanten entstehen, ist ebenfalls dekorativ und kratzunempfindlich, jedoch preiswerter als die erste Variante. Die dritte Variante bilden Frontplatten für EMV-Anwendungen, deren Vorderseite eloxiert und deren Rückseite passiviert, also leitfähig ist. Auch hier gibt es eine dekorative, kratzfeste Oberfläche auf der Frontseite.

Auch die Form der Frontplatten kann unterschiedlich sein: flaches Tafelmaterial, flaches Tafelmaterial mit seitlichen Längsnuten oder als Aluminium-U-Profil. In die seitlichen Längsnuten werden zum Beispiel EMV-Dichtungen aus Edelstahl eingeklipst. Frontplatten aus Aluminium-U-Profil mit aufgeklebten EMV-Textildichtungen eignen sich ebenfalls für EMV-Anwendungen. Die U-Form sorgt außerdem bei 6 HE hohen Frontplatten für mehr Stabilität und kein Durchbiegen beim Ein-/Aushebeln der Steckbaugruppe, was den Stress für elektronische Bauteile reduziert und somit für eine erhöhte Lebensdauer sorgt.

Tipp 7: Elektromagnetische Abschirmung

Schirmung beginnt beim Thema ESD und reicht bis hin zu hochfrequenten elektromechanischen Störstrahlungen. Frontplatten, Steckbaugruppen und Kassetten werden daher mit einer leitenden Oberfläche (zum Beispiel passiviert) und mit Kontaktmaterialien wie EMV-Federdichtungen aus Edelstahl oder EMV-Textildichtungen (-40 bis 85 °C) umlaufend leitend miteinander verbunden. Ob die durchgeführten EMV-Dichtungsmaßnahmen den jeweiligen Anforderungen entsprechen, kann man anhand der genormten EMV-Tests nachvollziehen und die Reproduzierbarkeit nachweisen.

Tipp 8: Integration von weiteren Komponenten

Dies beinhaltet beispielsweise die Zusammenstellung von weiteren elektromechanischen und elektronischen Komponenten durch den Anbieter. So kann er Frontplatten gleich mit entsprechenden Griffen versehen. Oder er verkabelt Mikroschalter mit den Griffen. Leiterkartenhalter können vormontiert und eventuell eine beigestellte Leiterkarte des Kunden montiert werden. Um die Lötseite der Leiterkarten besser zu schützen, lassen sich Leiterkartenabdeckungen anbringen. Zur Unterstützung und Verbesserung der System-Entwärmung kann der Anbieter an den Frontplatten oder Steckbaugruppen bereits so genannte Luftschottbleche montieren.

Kassetten können ebenfalls mit diversen Zubehörteilen oder weiteren Komponenten, wie kleinen, auch ungenormten Backplanes oder der Verkabelung, auf Kundenwunsch vorkonfektioniert ausgeliefert werden.

Tipp 9: Unterstützung bei der Produktauswahl

Für Konstrukteure und Hardwareentwickler sollten unterstützende Services wie Testberichte, CAD-Zeichnungen in unterschiedlichen Formaten (zum Beispiel über www.traceparts.com) sowie Benutzeranleitungen in digitaler Form vom Hersteller kostenlos zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere bei Frontplatten, die oft in der Schlussphase der Produktentwicklung angepasst werden müssen, ist auch ein schneller und kostengünstiger Modifikations- und Beschriftungsservice von großem Vorteil. Hier zahlt es sich aus, bei der Produktauswahl darauf zu achten, welche Services der Hersteller hier anbieten kann.

Tipp 10: Sicheres, leichtes Ziehen und Stecken

Ein weiterer wichtiger Punkt sind die notwendigen Steck- und Ziehkräfte, die sich auf die Frontplatten, Steckbaugruppen und Kassetten auswirken. Je nach eingesetztem Bussystem sind entsprechende Steckverbinder im Einsatz, für die unterschiedliche Steck- und Ziehkräfte notwendig sind. Unterstützt wird das Stecken und Ziehen der Baugruppen durch verschiedene Griffformen, die zum Teil durch Hebelwirkung den erforderlichen Kraftaufwand senken können.

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