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對于許多 DIY 或原型項目設計人員來(lái)說(shuō)，一旦完成電子設備的布局，往往要到最后一刻才會(huì )去尋找合適的外殼。如果項目是放在室內桌子上或掛在墻壁上短時(shí)間使用，這種做法合情合理。但是，如果該項目打算長(cháng)時(shí)間在戶(hù)外使用，那么很快就會(huì )受到氣候的影響，或因為惡意破壞或無(wú)聊的獵奇心而遭受有意或無(wú)意的破壞。 若使用可用的材料制作合適的外殼，這會(huì )非常困難，而且雖然現成的外殼可能符合耐用性要求，但它們的尺寸可能不合適，很容易被破壞，或者缺乏美觀(guān)。如果要在住宅或商業(yè)建筑的外部使用，后兩者可能會(huì )成為問(wèn)題。 對于將要放置在外面的小型電子設備殼體或外殼，最好選擇一系列經(jīng)過(guò)官方 IP-68 鑒定，能夠有效地密封電子設備的聚碳酸酯外殼，以免受氣候影響。 本文將討論雨水、極端溫度和日光對電子系統及其外殼的影響；接著(zhù)介紹 IP-68 防護的含義，之后再介紹 Hammond Manufacturing 提供的同時(shí)符合物理和美觀(guān)要求的外殼及相關(guān)襯墊。 為什么電子設備外殼需要提供環(huán)境防護 戶(hù)外使用的電子系統容易受熱、冷、濕氣、直射陽(yáng)光（尤其是紫外線(xiàn) (UV)）、振動(dòng)和物理破壞的影響，從而引起性能下降。它們還會(huì )受到許多電氣和電磁噪聲源的影響。設計人員可通過(guò)適當的電路設計、元器件降額和熱管理技術(shù)（例如散熱器、風(fēng)扇），并通過(guò)最大限度地降低總功耗，來(lái)解決極端溫度問(wèn)題。通過(guò)將印刷電路板安裝在隔振器，可以解決振動(dòng)問(wèn)題；使用濾波器、扼流圈和適當的接地技術(shù)，可以減少電氣和射頻噪聲。 不過(guò)，濕氣和濕度極為有害。一旦濕氣滲透到系統中，就會(huì )增加濕度，導致凝結物，繼而隨著(zhù)時(shí)間的推移發(fā)生腐蝕，最終導致半導體的鈍化層、焊點(diǎn)和物理連接發(fā)生性能退化。再加上可能在外殼封閉前就進(jìn)入外殼的污染物（如灰塵和碎屑等）時(shí)，損害效應將會(huì )加倍。濕氣對元器件的影響體現在多個(gè)方面，包括電化學(xué)、電流、陽(yáng)極和陰極影響。所有這些都會(huì )對電子設備的可靠性造成危害，其中有些比較細微，有些則更為明顯（圖 1）。 
圖 1：隨著(zhù)時(shí)間的推移，濕氣和濕度對電子元器件、電路板和互連器件可能會(huì )造成非常大的傷害。（圖片來(lái)源：PCFixit.au） 若采用在關(guān)鍵元器件上涂覆環(huán)氧樹(shù)脂或凝膠之類(lèi)的材料，則可以緩解濕氣侵入的影響。對于大批量生產(chǎn)的系統，可以用 20 到 50 微米的保形涂層（極端情況下甚至可達 100 微米）覆蓋整個(gè)印制電路板，這是一種很好的解決方案。但是，某些元器件如 DIP 開(kāi)關(guān)、可變電阻器和電池座，卻無(wú)法使用此類(lèi)涂層。此外，保形涂層可能無(wú)法完全覆蓋邊緣（邊緣涂布不均），導致印制線(xiàn)和連接暴露在腐蝕環(huán)境之下。 濕氣的全部作用取決于熱量和相對濕度。有關(guān)室外設備完整的濕氣和濕度測試準則，請參閱 ETSI EN 300 019-1-4 V2.2.1 (2014-04)“環(huán)境工程 (EE)；電信設備的環(huán)境條件和環(huán)境測試；第 1-4 部分：環(huán)境條件的分類(lèi)；在無(wú)氣候防護場(chǎng)所固定使用”。 這對業(yè)余愛(ài)好者來(lái)說(shuō)是一個(gè)有用的測試指南，對專(zhuān)業(yè)人士而言更是不可或缺。它將設備可能面臨的各種條件分類(lèi)為地震、沖擊、太陽(yáng)輻射和溫度，并進(jìn)一步將環(huán)境類(lèi)別細分為水、降雨、霉菌生長(cháng)、動(dòng)物攻擊（即白蟻）和空氣鹽度。此外，還包含一些與本文直接相關(guān)的實(shí)用定義，并強調了濕度的重要性： · 絕對濕度：空氣/水蒸氣混合物中，一立方米干燥空氣對應的水蒸氣質(zhì)量（克）。 · 無(wú)氣候防護場(chǎng)所：設備所在場(chǎng)所未針對直接氣候影響提供防護。 · 相對濕度：在給定溫度下，濕空氣中的水蒸氣分壓與相同溫度下飽和空氣中的水蒸氣分壓之比。 · 固定使用：使用固定安裝在結構體或安裝裝置上的設備，或將設備永久放置在特定位置。 不過(guò)，對于設計人員而言，預防永遠比治療更有效。這正是國際防護 (IP) 等級 IP-68 發(fā)揮作用的地方。 什么是 IP-68？ IP 是英文 Ingress Protection（侵入防護）的首字母縮寫(xiě)，IP 編碼源自 EN 60529 標準，其中分配了兩位數字來(lái)指示所提供的灰塵和濕氣防護等級（圖 2）。分配的數字就針對固體物（例如手指和手）以及灰塵和水提供的防護程度進(jìn)行了分類(lèi)。目的是明確地闡述“防水”之類(lèi)模糊且主觀(guān)的術(shù)語(yǔ)。 IP 后的第一個(gè)數字與固體有關(guān)，第二個(gè)數字與液體有關(guān)。因此，就 IP-68 而言，系統如果能夠針對灰塵 (6) 以及長(cháng)時(shí)間的水流噴射或受壓沉浸 (8) 提供完全防護，則表明其符合要求。
圖 2：IP 代碼分配了指示系統灰塵（左）和濕氣（右）防護程度的數字。（圖片來(lái)源：focusondrives.com） 如何滿(mǎn)足 IP-68 要求 盡管可以從頭開(kāi)始設計 IP-68 外殼，但由于 Hammond Manufacturing 等公司已經(jīng)完成相應的基礎工作，實(shí)際上并不需要重起爐灶。該公司的 1557 系列外殼適用于惡劣環(huán)境，采用了紫外線(xiàn)穩定型聚碳酸酯材料，達到 IP-68 要求，同時(shí)還兼顧了美觀(guān)性，擁有“現代化”的外觀(guān)和“柔和”曲線(xiàn)，并提供兩種顏色（黑色和淺灰色）選擇（圖 3）。
圖 3：1557 系列外殼可滿(mǎn)足 IP-68 和設計美觀(guān)性要求，同時(shí)提供多種安裝選擇。（圖片來(lái)源：Hammond Manufacturing） 1557 系列具有 UL94-5VA 可燃性等級，并通過(guò)采用兩件式榫槽結構以及通過(guò) UL 認證的耐高溫硅橡膠墊片（型號為 1557BGASKET），來(lái)達到防塵、防油和防水的效果（圖 4）。
圖 4：1557BGASKET 由通過(guò) UL 認證的硅橡膠制成，有助于 1557 外殼達到 IP-68 要求。（圖片來(lái)源：Hammond Manufacturing） 然后，用 M4 不銹鋼機械螺絲（型號為 SC576-50）固定蓋子（圖 5）。它們被旋入耐腐蝕的襯套中，允許重復拆裝（例如在設計的原型階段）。
圖 5：SC576-50 型 M4 機械螺絲牢固地旋入耐腐蝕的襯套中，可允許重復拆裝。（圖片來(lái)源：Hammond Manufacturing） 1557 系列具有寬尺寸范圍，可滿(mǎn)足各種應用需求，并附帶多種安裝選件（包括印制電路板），因此安裝靈活。尺寸基于四種基本平面尺寸，并分別具有兩種高度。尺寸包括： · 80 x 80 mm 平面圖，高度為 45 mm 或 60 mm · 120 x 120 mm、160 x 160 mm 和 200 x 200 mm 平面圖，高度為 45 mm 或 70 mm 安裝選件如下所示（同樣參見(jiàn)圖 3）： · 重型墻壁法蘭安裝（安裝支腳向外） · 齊平壁裝（將安裝支腳作為鎖孔插槽） · 臺式/桌面式安裝（包括橡膠支腳） 每個(gè)選項都有明確的側重點(diǎn)。重型壁裝型號帶有一組兩個(gè)或四個(gè)壁裝凸耳，可以用螺釘牢固地安裝于外殼的背面。凸耳從外殼的邊緣突出，以便用戶(hù)使用他們選擇的五金件將外殼牢固地安裝到墻上。對于安全性至關(guān)重要且永久安裝的應用來(lái)說(shuō)，這就是理想的選擇。 齊平壁裝型號具有相同的壁裝凸耳，不同的是它們可以翻過(guò)來(lái)并將外殼背面安裝到空腔中。在此配置中，凸耳充當鎖孔槽，可實(shí)現更優(yōu)雅的嵌裝外觀(guān)。對于將外殼臨時(shí)固定在墻上的應用，此配置也是理想的選擇。 每個(gè)外殼均包含四個(gè)用于臺式/桌面式安裝的粘性橡膠支腳。在這種模式下，不再使用壁裝凸耳，而是在每個(gè)角上安裝橡膠支腳。每個(gè)角都有一個(gè)與橡膠支腳大小匹配的凹陷區域，以確保正確安裝，保持較低的高度并確保支腳穩固就位。如有必要，可以訂購更多的橡膠支腳（型號為 1421T6CL）。 外殼附帶的配件包括液密性電線(xiàn)夾/電纜密封套和立桿安裝套件。 結語(yǔ) 設計人員將大量開(kāi)發(fā)工作集中在電子設備的設計上，以至于他們可能低估了為戶(hù)外應用選擇合適外殼的重要性。如果沒(méi)有適當的防護，濕度、極端溫度、灰塵、油污和其他污染物組合在一起，可能會(huì )損害設計的電氣和結構完整性。 不過(guò)，設計這種外殼非常困難。設計人員可以選擇滿(mǎn)足 IP-68 要求的現成外殼，迅速將設計推向市場(chǎng)，以應對長(cháng)期戶(hù)外使用面臨的挑戰。 來(lái)源：Digi-Key 作者：Patrick Mannion |
