Entmystifizierung von Racks: Wie Sie mehr aus Elektronikgehäusen und Schaltschränken herausholen

Racks mögen nicht glamourös erscheinen, aber sie unterstützen physikalisch und funktionell elektronische Komponenten in Industrieanlagen. Während Ingenieure Server, Testgeräte, Verbindungs-Hubs und mehr entwickeln, beherbergen standardisierte Racks wie die von Hammond Manufacturing zuverlässig elektronische Komponenten und nutzen den begrenzten Raum effizient. Eine kurze Einführung in die interne Logik von Racks vermittelt Ingenieuren die nötigen Kenntnisse, um die für ihr Projekt benötigten Racks und Zubehörteile auszuwählen.

Rack-Arithmetik

Ingenieure, die ihre Komponenten für den Einbau in ein Racksystem messen, müssen eine weitere Maßeinheit kennen: die Rack-Einheit. Diese Maßeinheit, die mit HE (für „Höheneinheit“, in englischen Dokumenten „U“) abgekürzt wird und 1,75" oder 44,45 mm entspricht, ersetzt Zoll und Millimeter bei der Beschreibung von Rack-Abmessungen.

Rack-Einheiten werden durch den maximal nutzbaren Einbauraum auf den internen Schienen beworben. Die Racks der Serie RCK von Hammond (Abbildung 1) sind beispielsweise 24,00" breit, in einer Tiefe von 25,00" oder 32,00" erhältlich und in sechs Höhen von 26,38" bis 78,00" verfügbar. Ihre Nutzmaße sind 19,00" Breite, 22,56" oder 29,56" Tiefe und 21,00" bis 73,50" Höhe. Unter Verwendung der obigen Definition des HE-Maßes haben die Schaltschränke eine Höhe von etwa 15 HE bis 44 HE mit einem nutzbaren Einbauraum von 12 HE bis 42 HE, was bei der Spezifikation eines Racksystems zu berücksichtigen ist.

Abbildung 1: Die Racks der RCK-Serie sind aus pulverbeschichtetem 16er-Stahl gefertigt. Montageschienen optimieren die Nutzung des verfügbaren Platzes von 12 HE bis 42 HE. (Bildquelle: Hammond Manufacturing)

Rack-Schienen, wie sie mit den Schränken der RCK-Serie geliefert werden, verfügen über #10-32-Gewindebohrungen im Abstand von 0,625", um Rack-Komponenten in 1HE-Schritten gemäß der Norm EIA-310D der Electronic Components Industry Association (ECIA) aufnehmen zu können. Die Schränke der RCK-Serie sind aus pulverbeschichtetem 16er-Stahl gefertigt und verfügen über eine selbsteinstellende Konstruktion, die sicherstellt, dass die Komponenten wie vorgesehen zusammenpassen, so dass die Schränke aneinandergereiht werden können.

Die Racks der RCK-Serie sind nicht nur in sechs Höhen und zwei Tiefen erhältlich, sondern bieten auch viele zusätzliche Bestelloptionen. Die Benutzer können massive, belüftete oder getönte Fenstertüren wählen, die Platzierung von Belüftungsöffnungen, Kabeldurchbrüchen und eingebauten Lüftern bestimmen und Füße, Rollen, Kabelbinder und elektrische Erdungen hinzufügen.

Aufnahme von Elektronik

Bei der Entwicklung eines Racksystems beginnen die Benutzer mit dem Grund, warum ein Racksystem überhaupt benötigt wird: dem Gehäuse oder den Gehäusen, in denen die primären elektronischen Komponenten untergebracht sind. Elektronikgehäuse wie die der RM-Serie von Hammond Manufacturing (Abbildung 2) sind so konzipiert, dass sie empfindliche Elektronikkomponenten mithilfe von robustem, leichtem Aluminium aufnehmen und schützen.

Abbildung 2: Die Elektronikgehäuse der RM-Serie sind 1 HE bis 5 HE hoch und bestehen aus vom Benutzer montierten, pulverbeschichteten Aluminiumplatten. (Bildquelle: Hammond Manufacturing)

Die vertikalen Paneele des Gehäuses bedecken die Seiten, die Vorderseite und die Rückseite des Gehäuses mit 0,125" dickem pulverbeschichtetem Aluminium. Die größeren Ober- und Unterplatten sind 0,064" dick. Die Gehäuse sind in Standardgrößen von 1 HE bis 5 HE Höhe, 8,30" und 16,60" Breite und von 4,25" bis 28,00" Tiefe erhältlich.

Die Gehäuse werden unmontiert als Bausatz mit flachen Aluminiumplatten, selbstklebenden Gummifüßen und Montagematerial geliefert. Für tiefere Modelle sind Zuggriffe und Beschläge für die Montage an einem Träger separat erhältlich. Die Versionen mit voller Breite werden außerdem mit Montagematerial geliefert, das für den Anschluss an Standard-Rackschienen ausgelegt ist.

Für Komponenten, die nicht in ein Gehäuse passen oder nicht für die Verwendung in einem Rack konfiguriert sind, greifen Benutzer auf universelle Rackeinschübe wie die der RAS-Serie von Hammond Manufacturing zurück (Abbildung 3). Die schwarz pulverbeschichteten Rackeinschübe sind 19" breit, aus 14er- oder 16er-Stahl gefertigt und können je nach Höhe von 1 HE bis 4 HE 42 lbs bis 200 lbs tragen.

Abbildung 3: Die Rackeinschübe der RAS-Serie haben eine Höhe von 1 HE bis 4 HE und können bis zu 200 lb an Komponenten aufnehmen, die nicht für die Rack-Montage vorgesehen sind. (Bildquelle: Hammond Manufacturing)

Sobald ein Benutzer die benötigte Schrank- oder Regalgröße kennt, ist es einfach, den verbleibenden Platz im Rack zu berechnen. Das kleinste Gehäuse der RCK-Serie hat beispielsweise 12 HE verfügbaren Platz. Bei Verwendung eines 4 HE hohen RM-Gehäuses verbleiben zusätzliche 8 HE Platz für Zubehör.

Hinzufügen von Zubehör

Zu den üblichen Zubehörteilen von Racksystemen gehören Stromverteilungseinheiten (PDUs), Kabelmanagementsysteme, Lüfter und Rackeinschübe. Jede dieser Komponenten ist in der Standardbreite von 19" und in Höhen erhältlich, die in 1HE-Schritten gestaffelt sind.

Im obigen Beispiel eines 4 HE hohen RM-Gehäuses, das in einem 12 HE hohen RCK-Schrank montiert ist, wird höchstwahrscheinlich ein Kabelmanager wie einer aus der Serie RB-HRM von Hammond Manufacturing (Abbildung 4) benötigt, um die Installation platzsparend und ordentlich zu halten. Diese 1HE-Zubehörteile, die für die horizontale Montage in paarweiser Anordnung Rücken an Rücken im Schrank konzipiert sind, umfassen vier Durchführungsöffnungen und Ringe, die 3,69" von der Vorderseite des Panels abstehen, um Kabel zu führen.

Abbildung 4: Die Kabelmanagement-Paneele RB-HRM, die Ringe und Durchführungen verwenden, um Kabel zu organisieren, sind aus 16er-Stahl gefertigt und passen in einen 1 HE x 19" Rack-Platz. (Bildquelle: Hammond Manufacturing)

Ein weiterer Grund für die Bündelung von Kabeln ist die Gewährleistung einer ausreichenden Luftzirkulation, um eine Überhitzung empfindlicher Elektronik zu verhindern. Racks verfügen über Belüftungsoptionen, um den Luftstrom zu fördern, aber viele Anwendungen setzen auch einen oder mehrere Abluftventilatoren ein. Belüftungseinheiten mit zwei Lüftern, wie die der PPG-Serie von Hammond Manufacturing (Abbildung 5), passen in ein 3HE-Panel und arbeiten mit 115 V oder 230 V und erzeugen einen Luftstrom von 210 ft³/min (CFM).

Abbildung 5: Die Lüfter der PPG-Serie bewegen bis zu 210 CFM Luft, um die Wärme aus den Racks abzuführen. Draht- und Stanzabdeckungen verhindern, dass Benutzer mit den Lüfterflügeln in Berührung kommen. (Bildquelle: Hammond Manufacturing)

Die zuverlässige, überspannungsfreie Stromversorgung sowohl der Elektronik im Gehäuse als auch der Zusatzlüfter ist ein weiterer wichtiger Aspekt. Stromverteilungseinheiten (PDUs), wie die der Serie 1582e von Hammond Manufacturing (Abbildung 6), passen horizontal in eine 1 HE x 19" große Rack-Installation.

Abbildung 6: Die PDUs der Serie 1582e sind 1 HE hoch und verfügen über acht Ausgänge, eine grüne Ein/Aus-Anzeige und einen 10A-Schutzschalter. Sie bieten bis zu 240 V_AC bei 50 Hz oder 60 Hz. (Bildquelle: Hammond Manufacturing)

Die PDUs der Serie 1582e sind für 100 V_AC bis 240 V_AC bei 50 Hz oder 120 V_AC bis 240 V_AC bei 60 Hz ausgelegt und verfügen über einen 10A-Schutzschalter. Sie entsprechen den Normen mehrerer weltweiter und regionaler Organisationen, darunter UL, CAN/CSA, CE, UKCA und TÜV SÜD.

Wenn das oben beschriebene Beispiel zwei 1HE-PDUs zusätzlich zu einem 4HE-Gehäuse, einem 3HE-Lüfter und einem 1HE-Kabelmanager erfordert, bleiben 2HE Platz im kleinsten RCK-Schrank unbelegt. Viele Benutzer entscheiden sich dafür, unbelegte Rack-Slots mit Abdeckplatten abzudecken, wie z. B. mit der PBPA-Serie von Hammond Manufacturing (Abbildung 7).

Abbildung 7: Aluminium-Abdeckplatten der Serie PBPA sind 1 HE bis 10 HE hoch und 0,125" dick. Sie werden so bearbeitet, dass sie zu dem Schrank passen, auf dem sie montiert werden. (Bildquelle: Hammond Manufacturing)

Die 0,125" dicken Aluminiumplatten 5052-H32 werden über vier Befestigungspunkte sicher am Rack montiert. Sie sorgen nicht nur für eine saubere Ästhetik an der Vorderseite des Racks, sondern verbessern auch den Luftstrom im Schrank.

Fazit

Standardisierte Racksysteme optimieren den Prozess der Erstellung von platzsparenden Regalen für elektronische Komponenten. Das für das Rack-Ökosystem konzipierte Zubehör bietet Plug&Play-Funktionen für Netzteile, Wärmemanagement, Kabelorganisation und vieles mehr und gibt Ingenieuren die Flexibilität, die sie für die Unterbringung elektronischer Geräte benötigen.