Kā var aizsargāt mikroslēdžus mitrā vai korozīvā vidē?

Mikroslēdzis kā elektronisko iekārtu galvenais vadības elements tiek plaši izmantots rūpnieciskās automatizācijas, viedās mājas un automobiļu elektronikas jomās. Tomēr mitrā vai kodīgā vidē to metāla kontakti ir jutīgi pret oksidēšanos, apvalka plaisāšanu, un iekšējās struktūras var iestrēgt, izraisot paaugstinātu izturību pret iedarbību, darbības traucējumiem un pat īssavienojumu. Saskaņā ar statistiku vides faktori izraisa vairāk nekā 40%% mikroslēdžu bojājumu piekrastes ķīmijas uzņēmumos vai āra iekārtās. Šajā rakstā mikroslēdža aizsardzības stratēģija ir sistemātiski izskaidrota no četriem materiāla optimizācijas, konstrukcijas projektēšanas, aizsardzības procesa un apkopes vadības aspektiem, un mikroslēdža pielietojuma efekts ir analizēts, izmantojot piemēru.

1.1. Kontaktu materiālu optimizācija
Tradicionālie tīrā sudraba kontakti mitrā vidē mēdz veidot izolējošu sudraba sulfīda vai sudraba oksīda slāni, kā rezultātā ievērojami palielinās kontaktu pretestība. 85% mitruma vidē sudraba kontaktu kontaktu pretestība var pieaugt no 10 omega līdz vairāk nekā 500 omega 72 stundu laikā, liecina dati. Lai risinātu šo problēmu, rūpniecībā visbiežāk izmantotie sakausējuma kontaktu materiāli ir:

• Sudraba kadmija oksīds: pievieno kadmija oksīda daļiņas mikroporainai struktūrai. Loka iedarbībā kadmija tvaiki tiek atbrīvoti uz virsmas oksīda slāni. Tam ir trīs reizes lielāka sēra izturība nekā sudrabam, un tas ir piemērots induktīvās slodzes scenārijiem, piemēram, motora iedarbināšanai un apturēšanai.
• Sudraba niķelis: Niķelis Niķeļa daļiņas var uzlabot graudu struktūru, palielināt kontakta cietību un samazināt loka eroziju. Sāls izsmidzināšanas testos AgNi kontaktu kontaktu pretestība pēc 96 stundām bija mazāka par 30 omega.
• Zelta pārklājuma kontakti: skābekli un sulfīdus var pilnībā izolēt, ja zelta slāņa biezums ir lielāks vai vienāds ar 2 mikroniem. Tomēr tā izmaksas ir salīdzinoši augstas, galvenokārt augstas uzticamības jomās, piemēram, aviācijā.

1.2. Apvalka materiālu uzlabošana
Korpusa materiāls tieši ietekmē mikroslēdža blīvēšanas veiktspēju un laika apstākļu noturību:

• Nerūsējošais tērauds (304/316L): 316L nerūsējošā tērauda korpusu korozijas ātrums ķīmisko rūpnīcu skābā miglas vidē ir tikai 0,01 mm/gadā, kas ir daudz zemāks nekā parastajam oglekļa tēraudam (0,5 mm/gadā).
• Inženierplastmasa (PBT/PC): PBT temperatūras izturības diapazons ir no -40 grādiem līdz 125 grādiem, ūdens absorbcijas ātrums ir mazāks par 0,1%, un tas ir piemērots ūdens līmeņa kontrolei virtuves iekārtās, veļas mazgājamās mašīnas ūdenī utt. PC ir augsta gaismas caurlaidība, un to bieži izmanto mikroslēdžos, kuriem nepieciešama statusa indikācija.
• Keramikas apvalki: Alumīnija oksīda keramikas temperatūras pretestība ir lielāka par 1000 grādiem un izolācijas pretestība vairāk nekā 10 ^ 14 Ω, taču tā ir salīdzinoši dārga un galvenokārt tiek izmantota augstsprieguma slēdžu jomā.

2.1. Palielināt intelektuālā īpašuma aizsardzības līmeni.
IP (iekļūšanas aizsardzības) vērtējums ir korpusa aizsardzības spējas galvenais rādītājs. Mitros apstākļos ieteicams izvēlēties IP67 vai augstāku mikroslēdzi:

• Tas var novērst zema spiediena izsmidzināšanu un ir piemērots ūdens līmeņa kontrolei virtuves iekārtās, veļas mazgājamās mašīnas ūdenī utt.
• To var iegremdēt 1 metru ūdenī uz 30 minūtēm bez ūdens iekļūšanas, un to plaši izmanto āra ielu lampās, automašīnu durvju slēdzenēs un tā tālāk.
• IP69K: piemērots ekstremālām vidēm, piemēram, pārtikas pārstrādes iekārtām un kuģu navigācijas sistēmām, var izturēt līdz pat 80 grādu pēc Celsija augsta spiediena -spiediena ūdens strūklu.

2.2. Inovācijas blīvēšanas konstrukcijās
Divslāņu blīvgredzeni-: uzstādiet divus silikona gumijas blīvgredzenus starp darbības vārpstu un korpusu. Pirmais gredzens bloķē putekļus, bet otrais - ūdens tvaikus. Eksperimenti liecina, ka divslāņu blīvējums var samazināt ūdens iekļūšanas iespējamību par 90%.
Epoksīda sveķu pildījums: iekšējās sastāvdaļas ir pilnībā iekapsulētas epoksīda sveķos, veidojot viengabalainu struktūru. Saskaņā ar viena autoražotāja teikto, mikroslēdža kalpošanas laiks sāls izsmidzināšanas testos palielinājās no 500 stundām līdz 2000 stundām pēc procesa ieviešanas.
Ultraskaņas metināšana: augstfrekvences vibrācijas kausēšanas uzmavu šuves, lai novērstu nelielas spraugas. Salīdzinot ar tradicionālo skrūvju fiksāciju, ultraskaņas metināšanai ir piecas reizes labāks blīvējuma veiktspējas uzlabojums.

3.1. Virsmas apstrādes tehnoloģijas
Niķeļa pārklājums: 5 mikronu niķeļa slānis uz vara kontakta virsmas var novērst sulfīdu infiltrāciju un uzlabot nodilumizturību. Mikroslēdžu ražotāju dati liecina, ka niķelēti{3}}kontakti kalpo divreiz ilgāk nekā neapstrādāti.
Ķīmiskā apzeltīšana: zelta slānis ar biezumu 0,5 μm, kas ķīmiskās reducēšanas reakcijās tiek nogulsnēts uz saskares virsmas. Izmaksas ir tikai viena trešdaļa no apzeltīšanas izmaksām, un pārklājuma viendabīgums ir labāks.
Konformāls pārklājums: Akrila pārklājums tiek izsmidzināts uz PCB virsmas, veidojot 0,1 mm biezu aizsargplēvi pret ūdens tvaikiem un sāls miglu. Pārbaudot 85 grādu /85%RH augstu-temperatūru un augstu{5}}mitrumu, mikroslēdža atteices līmenis ar konformālu pārklājumu tiek samazināts par 80%.
3.2. Smērvielu pielietojums
Vadošu smērvielu izmantošana starp kontaktiem var samazināt mikro{0}}koroziju:

• Smērviela uz sudraba bāzes: smērviela, kas satur sudraba daļiņas, uz saskares virsmas var izveidot vadošu plēvi, lai novērstu oksidēšanos. Pēc 10^6 mikrocikliem kontakta pretestība joprojām ir mazāka par 50 mΩ.
• Nanosmērvielas: Nanoeļļošanas vielām, kurās izmanto titāna dioksīda nanodaļiņas, ir par 40% zemāks berzes koeficients nekā parastajām minerāleļļām, un tās ir stabilas temperatūras diapazonā no -40 līdz 150 grādiem.

4.1 Periodiskā pārbaude un tīrīšana
Kontakta pretestības pārbaude: pretestības mērīšana starp kontaktpunktiem, izmantojot mikroomu mērītāju. Ja tas pārsniedz 100 omega, tas ir jātīra vai jānomaina.
Izskata pārbaude: izmantojiet palielināmo stiklu, lai pārbaudītu, vai korpusā nav plaisu, pārbaudiet, vai darba vārpsta nav iesprūdusi.
Tīrīšanas process: noslaukiet kontaktus ar spirtā{0}}samērcētus vates tamponus. Neizmantojiet hloru{2}}saturošus mazgāšanas līdzekļus, lai novērstu paātrinātu koroziju.
4.2 Slodzes atbilstības optimizācija
Induktīvās slodzes slāpēšana: motora palaišanas un apturēšanas ķēdē paralēli ir pievienota brīvi rotējoša diode, kas pārnes loka enerģiju no kontaktpunkta uz diodi un pagarina kontakta kalpošanas laiku vairāk nekā 3 reizes.
Kondensatora filtrs: paralēli 0,1 μF kondensators komutācijas barošanas avota ieejas galā, lai samazinātu sprieguma lēcienus un to ietekmi uz kontaktiem.
4.3. Vides kontrole
Temperatūras un mitruma regulēšana: Uzstādiet sausinātāju mitrā vidē, lai relatīvais mitrums būtu zem 60%.
Putekļu aizsardzības dizains: uzstādiet putekļu vāku ap mikroslēdzi, lai samazinātu putekļu nogulsnēšanos. Ķīmijas uzņēmuma gadījums liecina, ka mikroslēdža apkopes cikls ir pagarināts no 1 mēneša līdz 6 mēnešiem pēc putekļu vāku uzstādīšanas.
Secinājums:
Mikroslēdžu aizsardzībai mitrā vai korozīvā vidē nepieciešama saskaņota optimizācija materiālu, konstrukciju, procesu un apkopes ziņā. AgCdO/AgNi kontaktu, IP67 vai augstāka apvalka, dubultā dubultslāņa-blīvgredzenu, izolācijas pārklājuma izsmidzināšanas u.c. izmantošana var ievērojami uzlabot tā pielāgošanos videi. Tajā pašā laikā regulāra pārbaude, slodzes saskaņošana un vides kontrole var vēl vairāk pagarināt tā kalpošanas laiku. Nākotnē, attīstoties nanomateriāliem un viedajām novērošanas tehnoloģijām, mikroslēdžu aizsardzības veiktspēja sasniegs augstāku līmeni, nodrošinot uzticamāku aizsardzību rūpnieciskajai automatizācijai un viedajām mājām.