Egyszerűen fogalmazva: a mikro kapcsoló egy elektromechanikus kapcsoló eszköz, amely nagyon kis mennyiségű mozgással képes vezérelni a kapcsoló be- és kikapcsolóját. Alapszerkezete elsősorban érintkezési pontokat, elasztikus alkatrészeket, külső héjakat és üzemeltetési rudakat tartalmaz. A működő alapelv valójában a fémkapcsolatok nyomása, hogy külső erővel leválaszthassa vagy csatlakozzon. A gyors válasz, az erős tartósság jellemzői vannak, és nem hajlamosak a kudarcra. Például a légkondicionáló távirányítók, a gyári összeszerelő vonal berendezéseinek vészleállító kapcsolóinak és az autó ajtózárakban lévő észlelési eszközök gombjai megtalálhatók a naponta megérinthető dolgokban.
A környezeti hőmérséklet nagy hatással van az ilyen típusú kapcsolók működési stabilitására. Pontosabban, magas hőmérsékleten, például 60 fok feletti hosszú távú munkavégzésben a műanyag héj könnyen deformálható és rossz érintkezést okozhat; Az alacsony hőmérséklet mínusz 20 fok, a rugó alkatrészeit megkeményítheti és befolyásolhatja a visszaállítási sebességet. Egyszerűen fogalmazva: a hőmérséklet -változások közvetlenül befolyásolják az anyagok teljesítményét, például a szigetelő réteg öregedését és a fém alkatrészek lefoglalását lerövidítik a szolgálati élettartamot. Ezért a terméktervezés szakaszában a hővédő intézkedéseket az alkalmazás forgatókönyve szerint kell meghozni, például a hőcsökkentők beépítését a magas hőmérsékletű területeken, vagy a fagyálló zsír alkalmazását az alacsony hőmérsékletű környezetben lévő kapcsolókra, amelyek hatékonyan javíthatják a berendezések működésének megbízhatóságát.
A magas hőmérséklet hatása a mikrohárok teljesítményére
A magas hőmérsékleti környezetnek számos hatása lesz a mikro kapcsoló működési állapotára. Például az elektromos teljesítmény szempontjából a szigetelési ellenállási érték folyamatos csökkenése lehet. Ez a jelenség elsősorban azért van, mert a magas hőmérséklet felgyorsítja a molekuláris mozgási sebességet a szigetelő anyag belsejében, ami a szivárgási áram valószínűségének növekedését eredményezi. Az érintkezési ellenállás értékének növekedése általában annak a ténynek köszönhető, hogy az érintkezési felület nagyobb valószínűséggel oxidréteget képez magas hőmérsékleten. Ez az oxidréteg akadályozza az áram normál átvitelét, mint egy gát. Ami az anyag szigetelési képességét illeti, amikor a hőmérséklet egy bizonyos szintre emelkedik, akkor valószínűbb, hogy feszültséggel bontják le.
A mechanikai teljesítmény szempontjából a rugó rugalmassága romlik. Ennek oka az lehet, hogy a fémanyagok hajlamosak magas hőmérsékleten kúszni, ami kevésbé visszapattanási erőt eredményez, mint korábban. Az olyan érintkezési anyagok, mint a réz vagy az ezüst, hajlamosak az oxidációs reakciókra vagy az anyag lágyulására magas hőmérsékletű környezetben, például egy rossz vezetőképességű oxidréteg előállítására. Vannak olyan műanyag alkatrészek is, mint például a külső héj vagy a belső konzol, amelyek a termikus tágulás és az összehúzódás miatt deformálódhatnak, amelyek repedéseket vagy méretbeli eltérést eredményeznek.
A magas hőmérséklet által okozott kémiai stabilitást szintén különös figyelmet igényelnek. A kenőanyagokat könnyen elpárologhatják és veszíthetők, különösen a magas hőmérsékletű környezetben végzett munka után, a belső súrlódási veszteség jelentősen súlyosbodni fog. Az olyan anyagok, mint a polimer anyagok, folyamatos magas hőmérsékleten törik a molekuláris láncokat, ezt gyakran gyorsított anyag öregedésnek hívjuk.
A hosszú távú, magas hőmérsékleti körülmények jelentősen lerövidítik a mikro kapcsoló élettartamát. Például, ha az érintkezőket többször be- és kikapcsolják, a magas hőmérséklet tapadást vagy ablációs jeleket okozhat az érintkezők között. Vannak olyan problémák is, mint például a szigetelő anyagok öregedése, amelyek véletlenszerű rövidzárlatot okozhatnak. Például egy bizonyos ipari berendezés tényleges felhasználásakor, amikor a mikrotapcsoló 2000 órán keresztül folyamatosan működött, magas hőmérsékleten, 85 fokos körülmények között, kiderült, hogy az érintkezés felületét vastag oxidréteg borítja. Ebben az időben a szigetelési rezisztencia értéke szignifikánsan csökkent a kezdeti 100 MegHm -ről csak 1 Megohm -re, ami végül a szigetelő réteg megszakadásának balesetéhez vezetett.
Az alacsony hőmérsékletű környezet hatása a mikrohárkapcsolókra
Az alacsony hőmérséklet által okozott negatív hatások
- Problémák a mechanikai működésben: Ha a hőmérséklet túl alacsony, akkor a fém anyag rugójának rugalmas modulusa növekszik, azaz a rugó nehezebbé válik, ami közvetlenül ahhoz vezet, hogy nagyobb működési erőt kell alkalmazni a kapcsoló kiváltásához. Ugyanakkor az anyag érintkezési nyomása az érintkezési ponton csökken az alacsony hőmérsékletű összehúzódás hatására, ami befolyásolhatja az áramkör stabilitását. Különösen érdemes megjegyezni, hogy az alacsony hőmérséklet a kenőanyag megszilárdulását is okozza. Például néhány zsír ugyanolyan viszkózus lesz, mint a ragasztó, ami a belső mechanikai szerkezet mozgását nem simítja.
- Az anyag szilárdságának változásai: Például a műanyag héjak hajlamosak a nulla környezetben lévő finom repedésekre, akárcsak a télen a szabadban elhelyezett műanyag vízpoharak hajlamosak a fagyasztásra és a repedésre. A fémkontaktusok esetében az alacsony hőmérsékletű környezetek kockázatot hozhatnak a fémfelületek egymáshoz való ragaszkodására, ezt gyakran hideg hegesztésnek hívjuk. Ez a helyzet különösen hajlamos a gyakori működési forgatókönyvekben.
- A kenési rendszer meghibásodása: A hagyományos kenőanyagok nulla hőmérsékleten szignifikánsan megszilárdulnak, és a mechanikai szerkezetek közötti súrlódási együttható ebben az időben exponenciálisan növekszik. Például néhány sebességváltó-strukturált kapcsoló ebben az esetben nyilvánvaló működési lekvárokat fog tapasztalni, és ebben a helyzetben a hosszú távú működés felgyorsítja az alkatrészek kopását és öregedését.
A kapcsoló jellemzőinek dinamikus változásai
Ha a hőmérséklet túl alacsony, a hajtó ruda mozgási ellenállása jelentősen növekszik, ami a teljes kapcsoló válaszsebességét lassúvá válik. Például az elektronikus ajtózár kapcsolójában, amelyet az északi télen szabadban használnak, gyakran fél másodpercig indítják a gomb megnyomása után. Az érintkezési pont érintkezési állapota alacsony hőmérsékleten is instabil lesz, akárcsak az áram hangja, amikor a régi rádió rossz érintkezéssel rendelkezik, és az időszakos rendellenes be-off jelenségek előfordulhatnak. Ezenkívül a tavaszi merevség jelentős növekedése miatt a kezelő gyakran úgy érzi, hogy a kapcsológombot nehezebb megnyomni, mint normál hőmérsékleten, és a kapcsoló művelet befejezéséhez több kézi szilárdság szükséges.
Védelmi intézkedések magas hőmérsékleti\/alacsony hőmérsékleti környezetben
A különböző hőmérsékleti feltételek tényleges alkalmazásában négy dimenzióból adaptív beállításokat végezhetünk. Mindenekelőtt az anyagválasztás szintjén, például magas hőmérsékleti alkalmakkor, ajánlott prioritást adni a kerámia bevonási folyamat érintkezési szerkezetének, vagy mérlegelni a magas hőmérsékletű ellenálló fém anyagokat, például a volfrám -ötvözetet. A tavaszi alkatrészek esetében magas hőmérsékletű ellenálló anyagok, például Inconel használhatók, vagy kerámia alapú rugószerkezetek kipróbálhatók. Az alacsony hőmérsékleti forgatókönyvek esetén különös figyelmet kell fordítani a műanyag alkatrészekre. Például a hidegálló tulajdonságokkal rendelkező anyagok, például a polikarbonát PC-vel megfelelőek. Ugyanakkor egy olyan bevonatot, amely megakadályozza a hideghegesztést az érintkezési felülethez, például egy arany bevonathoz.
A szerkezeti tervezési linkben a gumi tömítőgyűrűk felhasználhatók a tömítéshez, vagy a cserepes ragasztó közvetlenül kitölthető. A hőeloszlás optimalizálása szempontjából a tényleges alkalmazásokban megállapítható, hogy a kiegészítő hűtőborda hozzáadása vagy a szigetelő rétegek beállítása a kulcsfontosságú helyeken hatékonyan enyhítheti a drasztikus hőmérsékleti változások hatását.
A berendezések használati és karbantartási stratégiáit illetően itt meg kell különböztetni a különböző hőmérsékleti forgatókönyveket. A magas hőmérsékletű környezetben különös figyelmet kell fordítani a munkaidő ellenőrzésére, például arra, hogy megpróbáljuk elkerülni a berendezéseket túlterhelt állapotban hosszú ideig, és a kulcsfontosságú paramétereket, például az érintkezési ellenállást, rendszeresen ellenőrizni kell. Ha alacsony hőmérsékleten használják, akkor a legjobb, ha a berendezést az üzemi hőmérsékletre melegítjük. A kenőanyag választását szintén beállítani kell, például egy szilícium-alapú, alacsony hőmérsékleti kenőanyag-termékkel történő cseréje. Ezenkívül a működési gyakoriságot szintén megfelelően kell szabályozni.
Végül, a környezetvédelmi irányítás dimenziójában a hatékonyabb megoldások magukban foglalják a hőmérséklet-szabályozó eszközök telepítését, például a fűtési modulok konfigurálását alacsony hőmérsékleten, vagy a hűtőventilátorok telepítését a magas hőmérsékletű területeken. A hőszigetelés védelme szempontjából olyan anyagokat is választhat, mint a kerámia szál, hogy elkészítse a berendezés héját, vagy megpróbálja új Airgel -szigetelő anyagokat használni. A hővezetés innovatív ötlete egy hővezetési cső szerkezetének használata, amelyen keresztül a belső hő gyorsan a külső hőmosóhoz irányul.
Kísérlet és esettanulmány
Hőmérsékleti környezeti teszt adatok
Például, magas hőmérsékleten (85 fokos) körülmények között, a mikro -kapcsoló élettartama jelentősen megváltozik. Egyszerűen fogalmazva: a szolgáltatási élettartam közvetlenül a 100, 000 műveletekről normál hőmérsékleten kb. 10, 000 műveletekről csökken. Az alacsony hőmérsékleten (-40 fok) a helyzetben vannak jellemzői, különösen a működéshez szükséges erő az 1N standardról 3N -re növekszik.
A cselekvési jellemzők megváltozását illetően megfigyelhető, hogy az érintkezési ellenállás magas hőmérsékleten történő ingadozási tartománya növekszik, alapvetően a szint háromszorosára elérve normál hőmérsékleten. Az alacsony hőmérsékleti környezet által okozott probléma elsősorban a válasz sebessége szempontjából. Például az eszköz válaszideje körülbelül 50% -kal meghosszabbodik a normál körülményekhez képest. Ez a helyzet azt mutatja, hogy szignifikáns különbség van a hőmérsékletnek a berendezések teljesítményére gyakorolt hatására.
A tényleges alkalmazási helyzetek elemzése
A tényleges esetek révén megállapítható, hogy ha az autógyártás területén alkalmazzák, a mérnökök különös figyelmet fordítanak a motorrekesz hőmérsékletére. Például olyan megoldást választanak, amely magas hőmérsékletű rezisztens rugókkal rendelkező kerámia kapcsolatokat használ. Ez a kombináció stabilan működhet több mint 5, 000 órán keresztül, folyamatos, magas hőmérsékletű, 120 fokos környezetben.
Az űrrepülés speciális alkalmazási forgatókönyveiben a feldolgozási módszerek eltérőek. Például a műholdakra telepített mikro-kapcsolók vákuumcsomagolási technológiát fognak használni, és egyszerre speciális alacsony hőmérsékleti kenőanyagokat használnak, így a 100, 000 időbeli szokásos működési követelmények továbbra is garantálhatók egy szélsőséges környezetben, mínusz 60 fok. Ezek az esetek azt mutatják, hogy a különböző iparágak meghatározzák a megoldásokat az egyes igények szerint.
A magas hőmérséklet az anyag öregedési és szigetelési meghibásodását okozza, az alacsony hőmérséklet pedig mechanikus elakadást és anyagi öblítést okoz. A védelmi stratégiát négy szempontból átfogóan optimalizálni kell: anyagok, szerkezet, felhasználás és környezeti ellenőrzés.
