Защита от внешних воздействий

Одним из основных вопросов, который приходится решать при конструировании КУиС, является вопрос обеспечения защиты от внешних воздействий. Особенно уязвимыми для них являются контактирующие поверхности. Опыт показывает, что для врубающихся и вставных контактов, у которых разрушаются поверхностные пленки, достаточно принять такие меры, которые исключают коррозию и механические повреждения, т.е. можно, например, использовать для контакт-деталей такой металл, как серебро.

Значительно сложнее решается вопрос защиты от внешних воздействий электрических (электромеханических и магнитоэлектрических) реле, которые управляются электрическим током, и герконов, управляемых магнитным полем. В этих устройствах обычно используются стыковые контакты. Если они предназначены для длительной работы с большим количеством включений и выключений и при малых токах и напряжениях, то даже применение благородных металлов при отсутствии герметизации может не обеспечить высокую надежность. Поэтому для электрических реле часто применяют герметичные кожухи, что, однако, не решает полностью задачу защиты от внешних воздействий. Поскольку в герметичном объеме находятся изоляционные материалы, которые могут испаряться, и трущиеся детали электромеханизмов, то контакт-детали даже из благородного металла подвержены загрязнению, на них образуются пленки и контакт нарушается.

Большим достижением в развитии КУ со стыковыми контактами, надежно работающих в условиях внешних воздействий, явилось создание герконов. Конструкция геркона с замыкающим контактом приведена на рис. 7.

 

Рис. 7. Конструкция геркона.

1 - колба из стекла; 2 - впаянные в колбу упругие пружины из материала с высокой магнитной проницаемостью; 3 - слой золота на концах пружины, через который осуществляется контакт.

 

Благодаря соответствующей установке пружин при впаивании их в колбу между ними обеспечивается зазор. Если поместить такое реле в магнитное поле, которое свободно проникает через стеклянную колбу, то происходит намагничивание пружин и возникает сила, сближающая их. При определенной напряженности магнитного поля контакты прижимаются друг к другу с силой, которая определяется напряженностью магнитного поля, свойствами пружины и зазорами между контактами в отсутствии магнитного поля. В таких контактных устройствах нет трущихся частей, изоляционных прокладок, и поэтому они оказываются наиболее надежными. Магнитоуправляемые контактные устройства могут работать на замыкание, размыкание и на переключение. Их характеристики приведены в справочниках.

К недостаткам герконов в настоящее время следует отнести трудность создания многополюсных переключателей из-за:

- сложности создания равномерного магнитного поля в большом объеме;

- усложнения конструкции самих герконов.

Указанные недостатки могут быть устранены в будущем.

Виды отказов

В связи с наличием отклонений в контактном нажатии и изменении состояния поверхности контакт-деталей при эксплуатации КУиС могут наблюдаться отказы следующих видов:

1. Внезапные (поломка).

Для правильно сконструированного и изготовленного изделия они встречаются редко, кроме случаев работы при значительных механических воздействиях.

2. С устойчивым нарушением контакта.

Такие отказы имеет место при значительном уменьшении контактного нажатия, сильной коррозии поверхности контакт-деталей в результате влияния агрессивной среды, при сильно выраженной эрозии и таком нарушении «регулировки» механических элементов перемещения и фиксации, при котором не происходит соприкосновения контакт-деталей.

3. Перемежающиеся.

Перемежающийся отказ – это отказ только при отдельных соединениях (переключениях), когда контактирование нарушается полностью или осуществляются с большим переходным сопротивлением. Этот вид отказа предшествует, как правило, полному (устойчивому) отказу и имеет большое значение, так как даже один отказ на тысячу переключений сказывается на надежности всей аппаратуры.

Можно отметить два характерных случая соотношения между количеством переключений и временем функционирования.

1) длительная работа коммутационного устройства без разъединения. В этом случае отказ происходит из-за образования пленок, усталостных изменений в пружинах. При наличии механических воздействий и изменении температуры имеют место механические деформации и относительное перемещение контакт-деталей, изменяются условия, при которых происходит контакт. В результате он может нарушаться.

2) частое переключение контактных устройств, когда основное влияние на надежность контактирования оказывает износ.

Таким образом, закономерности, характеризующие работу КУиС при длительном функционировании, значительно сложнее, чем для других элементов ЭВС как в отношении вероятности их правильного функционирования, так и продолжительности их работы.

Многие недостатки КУиС контактного типа устранены в бесконтактных КУиС, основанных на принципах оптоэлектроники, когда вместо механических элементов, осуществляющих коммутацию и соединения, используется световой поток и элементы, чувствительные к его наличию и интенсивности. КУиС на основе оптопар не содержат механически изготавливаемых деталей сложной формы и не требуют механической многоэтапной сборки, но им также свойственны определенные ограничения: сопротивление в открытом состоянии у них существенно больше, чем у контактных устройств.

В настоящее время получили также распространение новые бесконтактные КУ на МДП- и биполярных транзисторах. В МДП-транзисторах коммутируемая цепь подсоединяется к стоку и истоку, а напряжение, управляющее коммутацией, к затвору. Такие КУ обладают следующими преимуществами:

- могут быть использованы для коммутации постоянного и переменного тока;

- чрезвычайно компактны (до 1000 коммутационных элементов на 1 мм² в БИС-памяти);

- изготовление их основано на использовании технологических процессов микроэлектроники.

В качестве недостатка можно отметить значительно большее, чем у контактных устройств, сопротивление в открытом состоянии. Такая коммутация цепей нашла широкое применение в телефонных коммутаторах и при коммутации элементов памяти в БИС.

 

Список литературы.

 

1. Рычина, Г.А. Устройства функциональной электроники и электрорадиоэлементы / Г.А. Рычина, А.В. Зеленский. – М.: Радио и связь, 1989.

2. Резисторы. Конденсаторы. Трансформаторы. Дроссели. Коммутационные устройства РЭА: Справочник / Н.Н. Акимов и др. – Минск: Беларусь, 1994.

3. Справочник разработчика и конструктора РЭА. Элементная база: в 2-х кн. / М.Ю. Масленников и др. – М.: ТОО «Прибор», 1993.

4. Игловский, И.Г. Справочник по слаботочным электрическим реле / И.Г. Игловский, Г.В. Владимиров. - Л.: Энергоатомиздат, 1990.

5. Томас, Р.К. Коммутационные устройства: Справочник / Р.К. Томас.- М.: Радио и связь, 1989.

6. Лярский, В.Ф. Электрические соединители: Справочник / В.Ф. Лярский, О.Б. Мурадян. - М.: Радио и связь, 1988.

7. Леухин, В.Н. Выбор элементной базы по эксплуатационным и конструктивным параметрам: Справ. пособие / В.Н. Леухин. – Йошкар-Ола: МарГТУ, 2003.

8. Пестриков, В.М. Уроки радиотехника. Практическое использование современных радиоэлектронных схем и радиокомпонентов: Учебно-справ. пособие / В.М. Пестриков. – СПб.: КОРОНА-принт, 2000.

9. Ярош, А.В. Основы конструирования прецизионных контактных устройств зондового оборудования / А.В. Ярош, С.Е. Карпович // Электронная промышленность. -1991. - № 1-2. – С. 38-39.

10. Дмитриев, В.К. Контактирующие устройства для контроля матриц ЖКЭ / В.К. Дмитриев // Электронная промышленность. -1991. - № 1-2. – С. 58.

11. Ярош, А.В. Увеличение широкополосности контактных устройств для контроля параметров БИС на пластине / А.В. Ярош, В.А. Минченко, В.С. Кононов // Электронная промышленность. -1991. - № 1-2. – С. 58-59.

26. ГОСТ 2.710-81. ЕСКД. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах // Единая система конструкторской документации. Правила выполнения схем: Сборник. – М.: Изд-во стандартов, 1987. – С. 116-130.

25. ГОСТ 2.755-87. ЕСКД. Обозначения условные графические в электрических схемах. Устройства коммутационные и контактные соединения // Единая система конструкторской документации. Обозначения условные графические в схемах: Сборник. – М.: Изд-во стандартов, 1988. – С. 15-35.

15. ГОСТ 2492-84Е Выключатели (переключатели) силовые кнопочные и посты управления кнопочные. Общие технические условия.

16. ГОСТ 12434-93Е. Аппараты коммутационные низковольтные. Общие технические условия.

17. ГОСТ 14312-79. Контакты электрические. Термины и определения // Электротехника. Термины и определения: Сборник. Ч. 1. – М.: Изд-во стандартов, 2005. – С. 3-7.

18. ГОСТ 16022-83. Реле электрические. Термины и определения // Электротехника. Термины и определения: Сборник. Ч. 1. – М.: Изд-во стандартов, 2005. – С. 41-66.

19. ГОСТ 17468-76. Соединители низкочастотные на напряжение до 1500 В и комбинированные. Условные обозначения.

20. ГОСТ 17499-82. Контакты магнитоуправляемые. Термины и определения // Электротехника. Термины и определения: Сборник. Ч. 1. – М.: Изд-во стандартов, 2005. – С. 82-92.

21. ГОСТ 17703-72. Аппараты электрические коммутационные. Основные понятия. Термины и определения // Электротехника. Термины и определения: Сборник. Ч. 2. – М.: Стандартинформ, 2005. – С. 74-78.

22. ГОСТ 18311-80. Изделия электротехнические. Термины и определения // Электротехника. Термины и определения: Сборник. Ч. 1. – М.: Изд-во стандартов, 2005. – С. 93-111.

28. ГОСТ 21962-76. Соединители электрические. Термины и определения // Электроника. Термины и определения: Сборник. Ч. 2. – М.: Стандартинформ, 2005. – С. 171-181.

29. ГОСТ 22719-77. Микровыключатели и микропереключатели. Термины и определения // Электроника. Термины и определения: Сборник. Ч. 2. – М.: Стандартинформ, 2005. – С. 182-188.

30. ГОСТ 52002-2003. Электротехника. Термины и определения основных понятий // Электротехника. Термины и определения: Сборник. Ч. 1. – М.: Изд-во стандартов, 2005. – С. 231-262.

 

9. Изменение структуры мирового рынка электрических соединителей. Электронная промышленность, N 1-2, 1993.

10. Контактирующие устройства для ИС. Электронная промышленность, N 3, 1993.

⇐ Предыдущая12345

Поделиться: