电子通讯类机箱设计指导Word格式.docx

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四.19”机箱的设计重点

五.19”机箱產品实例参考

六.结论

七.附录

一前言:

1-何谓19”机箱?

19”机箱泛指装设在19”机柜（CabinetorRack）内的机器设备,其中Cabinet和Rack的差异為Cabinet四周有外壳和上下盖保謢,而Rack则无,Rack為和Cabinet有所区别常被称為”机架”,此二者外形均為长方体,19”机箱（Chassis）為了能装在机柜内,其外形多设计成长方体,并遵守特定之高度限制让不同製造者所生產之机箱能放入依规格设计之机柜.

2-19”机箱和机柜的由来

19”机箱和机柜原本是美国军方电子控制仪器的一种规格,其设定的目的在於统一仪器的外形尺寸和方便快速组装抽换和维护,最后随著军方技术转移民间,此一规格亦广泛的被企业界所採用.

2-19”机箱產品的种类.

2-1-机柜的优点在於提供机箱安全保护和扩充的便利性,早期常用於工业控制机台,近几年由於网路的发展,网路通讯设备也开始大量使用;

因此其產品的种类大致可区分成办公室用和工业用產品两大类:

2-2-办公室用產品

2-2-1-Server.

2-2-2-Telcom產品

2-2-3-Internet/Intranet產品

2-2-4-其他电脑周边相关產品

2-3-工业用產品

2-3-1-IPC（IndustrialPC）

2-3-2-ControlPanel

2-3-3-其他机器辅助相关產品

二.19”机箱外部结构和机柜的规格

1-机柜之规格.

机柜不单如字面上的解释一般像个柜子,其外形有很多种,如下列三图所示,图中的机柜均為HP公司產品,但用於不同操作环境时,机柜之外形和尺寸亦会有所差异,所有机柜都依相关规格製造,机柜之宽度,高度与深度有一定之规格,在IEC-60297系列和EIA-310系列中均有详细规格,此二规格明定高度单位為U（1U=1.75”=44.45mm）,宽度為19”（尚有其他之宽度规格,但以19”规格最為常用）,深度虽亦有规定,但其变化却比较多,机柜之规格可分成高度,宽度和深度三项.

1-1-高度单位U之定义:

1U=1.75英吋=44.45mm.机柜均以U為基本单位,如35U高度之机柜,是指此一机柜中可装入总共35U高之机箱,而非机柜由上到下的高度是35U.

1-2-19英吋（482.6mm）宽度之定义為机箱由正前方观察可视之最宽距离,通常是机箱两侧之mountingflange宽度,而非机柜本体之宽度,19”机柜之宽度受限於机箱尺寸,几乎全都大於500mm（因19”机箱宽度為483mm左右）,目前市面上之机柜宽度由500mm~800mm都有,甚至有超过1000mm之特殊规格,但最常用的為600mm宽之机柜.

1-3-在机柜深度方面,虽然有规定但却很少被提及,因其不像高度和宽度一般限制机箱设计,即使短机箱卜亦可用长机柜,只要其设计规格完全符合规格设计,而机柜製造商不泛各种不同深度规格之机柜,其中又以600mm,700mm和800mm深度的机柜最常被使用（深度系指机柜外观不含把手的深度）.

2-机箱设计时外观结构和机柜的关系.

2-1-外观尺寸:

机箱受限於机柜的尺寸限制,因此设计时需考虑下列几点:

2-1-1-在高度方面;

由於高度以U為单位,1U為1.75”或44.45mm,因此如果1U机箱的高度不可超出44.45mm,為了堆叠和拆装方便,通常设计成44mm以下,以此类推即使不同U之机箱其实际高度亦比该U少一些,让机柜内每一台机箱之箱有间隙而不会影响组装和拆卸.

2-1-2-在宽度方面;

19”机柜在内部四个角落都有鈑金件（或铝矩形）支柱用以支撑机柜和固定机箱,因此其内部宽度只有450mm（约17.7”左右）可装机箱,而非有19”宽度可装机箱,且机箱在设计上為要考量组装性,不可能宽度设定成450mm,通常不会超过440mm,左右会各留5mm间隙,若有考虑在两侧装设滑轨（装滑轨的机箱高度都比较低,大都不会超过4U高度）以方便机箱拆装和保养时,机箱还要再缩小宽度,常用的滑轨厚度有10~20mm不等,双边都要装滑轨,扣除两倍的厚度,如此机箱宽度就更窄了.

2-1-3-在深度方面;

深度要考虑的就是机箱在机柜内必需有空间散热,跑线和其他机构的安排,由於左右两侧空间不大,只好利用前后方的空间了,通常前后各有75mm以上的空间（和固定架位置有关）,因此600mm的机柜其机箱深度最好设计在450mm以下.

2-2-机柜固定孔:

机箱放入机柜时必需由两侧固定,其固定孔通常在mountingflange上,其位置尺寸如下图所示（资料来源:

EIA-310-D）,

图中尺寸在宽度标示上有3个,每个尺寸又各有三个数字,其中最上层的尺寸為19英吋机柜的标準尺寸（即450,465,483.4三个尺寸）,三个尺寸所代表的意义如下:

450mmà

机箱可放入机柜内之最宽距离.

465mmà

机箱和机柜之固定孔的间距.

483.4mmà

机箱上mountingflange两侧可容许之最宽距离.

31.8mmà

1U高度内之两个固定孔距离,若1U高度内有三个固定孔时,其固定孔之间距為31.8mm的一半15.9mm.

12.7mmà

两个U之间最近的固定孔距离,即上面U的最下方固定孔和下面U的最上方固定孔距离,因此1U和1U之相接合位置在12.7mm距离的正中间.

6.75à

机箱在最上方（或最下方）的固定孔和机柜内侧上端（或下端）之间的距离.

2-3-正面把手:

机箱放入机柜时是由前方推入,拉出时自然是由前方操作,為了方便机箱能由前方推入和拉出,在机箱前方两侧经常会设计有把手固定在机箱上,方便使用者的操作,在设计把手时要特别注意不可干涉到机箱和机柜组装的螺丝固定孔,因其位置正好也在机箱两侧.

2-4-脚垫:

有些机箱设计成在机柜外侧仍能独立作业,因此其下方大多装有脚垫,如此放於桌上时便不会括伤桌面,但如要装入机柜时就会迼成脚垫和下方机箱干涉的情形,因此脚垫最好能设计成可拆装的较好.

三.19”机箱内部结构和组装元件的规格

由於19”机箱和机柜目前在工业/商业上使用的非常频繁,因此市面上的產品很多,兹就依產品的种类分别介绍如下:

1.Server/Webserver/Serverrack產品

19”机箱Server和DesktopServer最大的差别在於外观尺寸的差异,并导致整体设计的方式和重点完全不同,当然其使用的目的和环境亦完全不一样,DesktopServer除了要考虑机能（系统稳定性）外,外观造形更是重要,因其

作业环境是在Office内,反观19”机箱Server,除了是放在机柜之内外,机柜又通常摆放在系统室内,因此外观造形便不似那麼重要了,唯近年来因开发机箱Server的公司越来越多,其造形开始慢慢的多样化起来了.

下列的图片是目前在市面上常见到的19”机箱Server,大都是1U~2U高度左右,此一高度亦是目前最常见的,在设计时可供参考,唯其中一些机构有专利限制,必须小心评估:

2.Telcom產品

Telcom產品係指所有的通訊產品,此類產品大都高度較高,且插卡可由前方或後方插拔,並有網線或光纖做為傳輸媒介,因此在設計上跑線和一些插拔機構就變的很重要了,目前市面上這類產品較少,因其在設計上須和電子方面相配合,不是一般鈑金加工製造商能切入的,因此下列的圖片主要是目前較知名公司的產品.

3.Internet/Intranet產品

通稱為網路產品,由於近年來網路的盛行,此類產品數量亦激增不少,相對的製造商也多了很多,常見的產品如Router,Switch,Hub等等,在有架設網路的Office內隨處可見,其高度約只有1U~2U左右,下列的圖片就只針對較知名公司的產品加以介紹:

4.其他電腦周邊相關產品

電子產品在運作時仍需相關人員的操作與維護,因此除了一些電腦設備外,尚需其他的輔助產品,如Keyboard,Monitor等等,下列的圖片就這類的產品加以介紹:

5.IPC產品

IPC俗称工业电脑,是一种用以仪器或机器设备的控制和操作的机箱,因為其工作环境较差,且系统要求更高的稳定性,因此这类產品外形看起来都较為单调和方正,高度约在4U~8U左右,下列的图片就这类的產品加以介绍:

6.ControlPanel

ControlPanel是指控制儀器設備的操控面板,通常由一些觸控按鈕和顯示器所構成,由於常和機器搭配設計,因此市面上看的到的較少,下列的圖面是一些相關的產品:

7.配件

在机柜中,為了更加强產品的功能品质,有一些附加的零件常常会被使用,例如可增加拆装方便性的滑轨,提供电源安全和稳定的多电源模组,和增加进风提升散热能力的风扇模组等等,这些配件不一定是必要的,但往往能提升產品的功能和价值,下列的图面可提供参考.

在市面上眾多的机箱中,19”机箱虽然只是其中的一种规格,但却是最常被使用的,其优点是规格明确统一,即使是不同公司生產的机箱,和其他公司在搭配上没有丝毫的问题,取得极為方便,选择性也多,因此在使用上也越来越广泛.

目前使用19”机箱规格来製作的產品非常多,大到机器设备,小到网路用品都看的到,且这些產品都是现在和未来最热门的產品,尤其是通讯和网路產品,目前更是蓬勃发展,在可见的将来,產品的需求量会越来越大.

平心而论,19”机箱规格并不困难,引用到產品设计上亦没有太大的问题,所以要注意的重点反而是產品本身的规格和生產製造的问题,因為採用此一规格的產品大多為电子类產品或高科技类產品,这两类的產品对EMI的防护,Safety的要求和Thermal的解决要求非常高,19”机箱规格反而成為最基本的,因此在设计时除了要遵守这些规格外,设计技巧和对產品的认知（包含產品规格,特性,功能,相关產品的研究等等）就变得更重要,但不管如何,基本的规格如果都不懂的话,就不用再谈如何设计了.