Behuizing

Dit hoofdstuk biedt een overzicht van de belangrijkste overwegingen en richtlijnen bij de selectie van de behuizing voor de biosensor. Door aandacht te besteden aan een aantal vereisten kan een geschikte behuizing worden gekozen die de elektronica goed beveiligt en om het op een presenteerbare manier aan de man te brengen.

Eisen

Voordat er een behuizing gekozen wordt, moet er eerst een aantal eisen opgesteld worden op basis van het beoogde gebruik van de biosensor. Ten eerste is de aanwezigheid van PCB-standoffs een must, zodat de printplaat mooi vastgeschroefd kan worden. Ten tweede zou de biosensor draadloos werken, waardoor we ook ruimte moeten hebben voor een batterij, die óf oplaadbaar óf wegwerpbaar kan zijn. Dit betekent ook dat het draagbaar zou moeten zijn. Als laatste zou de behuizing ook een bepaalde graad van waterdichtheid moeten hebben, omdat het in vochtige omgevingen zoals de badkamer zal gebruikt worden.

Keuzes

3D-printing

Voor onze behuizing werd er kort gedacht aan het 3D-printen van een custom case. Maar al gauw leek het een beter idee om een behuizing bij een fabrikant te halen waarbij we met 100% zekerheid kunnen zeggen dat het voldoet aan onze eisen en van goede kwaliteit is. Meestal bieden de fabrikanten cnc-freeswerk aan en het printen van logo, user-interface, ... Als het product dan klaar is voor verkoop, kan er een grote bestelling aan kant- en klare behuizingen geplaatst worden.

Behuizing Bopla BoPad

In de zoektocht naar de geschikte behuizing sprong de BoPad handheldbehuizing van Bopla als eerste in het oog. Met een waterbeschermingsklasse IP65, PCB-standoffs en genoeg keuze in ruimte voor de batterij. Ook bieden zij integratie van elektronica aan, wat interessant kan zijn naar productie toe.

Behuizing Takachi Enclosure WH series

Natuurlijk is het goed idee om meerdere fabrikanten te bekijken. Bij Takachi Enclosure wordt er een handheld behuizing met waterbeschermingsklasse IP67 aangeboden. Hiermee kan water niet indringen indien ondergedompeld voor 30 minuten op 1 m. Bovendien wordt er ook silicone aangebracht om te beschermen tegen vallen en is de behuizing mooi ontworpen. Net zoals bij Bopla is het mogelijk om cnc-freeswerk te verrichten en schermen, logo's en bedieningselementen toe te passen.

Keuze

Na zorgvuldig te vergelijken en te overwegen tussen de Bopla BoPad en Takachi Enclosure WH series behuizingen, heb ik uiteindelijk besloten om verder te gaan met de Takachi Enclosure behuizing. Hieronder beschrijf ik de belangrijkste redenen.

• Waterbeschermingsklasse: De BoPad heeft een waterbeschermingsklasse van IP65. De 6 betekent dat het volledig stofvrij is en de 5 geeft aan dat het sproeidicht is, waarbij er geen schade is tenzij bespoten (12,5 l/min) onder eender welke hoek. De WH series behuizing daarentegen heeft een waterbeschermingsklasse IP67: waarbij 7 aangeeft dat het dompeldicht is, en er geen waterindringing is tenzij ondergedompeld voor 30 min op 1 m. Dit kan zeer belangrijk zijn in situaties waarbij de sensor mogelijk in bad of in het toilet valt.

• Net zoals bij Bopla kan er CNC-freeswerk gedaan worden, hiermee kunnen we gaten laten maken voor de USB-ingang en voor de sensor zelf. Bovendien kunnen we bedieningselementen toevoegen waarmee de sensor in configuratiemodus gaat en aan- en uitgeschakeld kan worden.

• Als laatste vind ik dat de behuizing er passend uit zien.

Voor de behuizing werd het type WH170-33-N, waarbij er geen AAA-batterijvak voorzien wordt, er is voldoende ruimte voor de batterij en mogelijk kan de sensor er ook volledig in.

Sample van Takachi Enclosure

Afstemming van de PCB op de behuizing

Bij het ontwerp van de PCB spreekt het voor zich dat de PCB perfect past in de behuizing. Onderaan staat een schema van Takachi met de aanbevolen PCB afmetingen. Hierbij heb ik de PCB die ik eerst had ontworpen aangepast om de gegeven ruimte te benutten en vooral dat er minstens 4 PCB-standoffs gebruikt worden voor een goede stevigheid. Hierbij werd ook rekening gehouden met de plaatsing van bepaalde componenten zoals de batterij zodat er hiervoor genoeg plaats beschikbaar is, de plaatsing van de USB-ingang op een logische plaats en misschien zelfs de druksensor zelf in de behuizing te bevestigen.

Recommended PCB dimensions

Schema met afmetingen voor PCB

Warmteonderzoek

In de loop van het project werd beslist om gebruik te maken van de ESP32, deze microcontroller moet constant via WiFi data kunnen versturen. Hierdoor verbruikt de microcontroller meer energie dan een microcontroller met enkel BLE (Bluetooth Low Energy). Mocht de ESP32 te warm worden in de behuizing kan dit voor problemen zorgen. Volgens een theoretische berekening met een tool van PowerStream zou er zich geen temperatuurstijging in de behuizing voordoen.