Mówiąc o mikro przełącznikach, wszyscy mogą się z nimi zapoznać. W rzeczywistości są to bardzo powszechne podstawowe części w urządzeniach elektronicznych. Na przykład można je znaleźć w miejscach takich jak przyciski w pilocie klimatyzacji i czujniki wewnątrz drukarki. Ten typ przełącznika opiera się głównie na kontaktach metalowych w celu włączenia i wyłączenia prądu, więc można powiedzieć, że wybór materiałów kontaktowych jest bezpośrednio związany z praktycznymi problemami, takimi jak długość przełącznika i jak wrażliwy.
Na rynku znajduje się obecnie wiele rodzajów materiałów kontaktowych, a różne materiały, takie jak stop srebrny i stop złota, mają swoje własne cechy. Który materiał do wyboru zależy od faktycznego scenariusza aplikacji i konieczne jest kompleksowe rozważenie czynników takich jak środowisko przewodności i użytkowania. Na przykład wymagania dotyczące materiałów używanych w przyciskach windy, które należy często włączać i wyłączać oraz w sprzęcie bezpieczeństwa, które są zasilane tylko czasami, są zdecydowanie inne.
Typowe rodzaje materiałów kontaktowych mikro przełącznika
Najczęstszym materiałem na bazie metalu jest kontakt ze stopu srebra. Ten rodzaj materiału ma szczególnie dobrą przewodność i nie jest łatwy do rdzewienia i korodowania, więc jest używany bardziej w sytuacjach, w których wymagana jest wysoka przewodność. Na przykład często można go zobaczyć na tablicy sterowania obwodami inteligentnych domów lub w module kontrolnym sprzętu przemysłowego. Jednak stop srebrny ma charakterystykę, że jest stosunkowo miękki. Czasami dodaje się miedź i nikiel w celu zwiększenia twardości, aby kontakty nie były łatwo zużyte po długoterminowym użyciu.
Porozmawiajmy o wysokiej klasy opcji kontaktów ze stopu złota. Jak wszyscy wiemy, samo złoto ma doskonałą przewodność i bardzo niską odporność kontaktową, dlatego jest szczególnie odpowiednie do stosowania w sprzęcie, które wymagają wysokiej precyzji, takich jak urządzenia medyczne, takie jak rozruszniki serca. Chociaż koszt jest znacznie wyższy niż w przypadku stopu srebra, w scenariuszach, w których należy zagwarantować długoterminową stabilność, takie jak komponenty elektroniczne na satelitach lub instrumentach precyzyjnych, pieniądze powinny być nadal wydawane.
Kontakty ze stopu miedzi: ten rodzaj kontaktu ma stosunkowo przystępną cenę i wystarczającą siłę strukturalną i występuje częściej w zastosowaniach przemysłowych. Na przykład codzienne urządzenia gospodarstwa domowego (takie jak lodówki, klimatyzatory) lub drukarki, kopiarki i inne urządzenia w biurze, stosowanie kontaktów ze stopu miedzi może zasadniczo spełniać wymagania przewodności i wymagania dotyczące wydajności mechanicznej oraz nie ma problemu z codziennym użyciem.
Pod względem kontaktów materiałowych, szczególnie godne uwagi są styki tlenku cyny srebrnej. Materiał ten łączy przewodne zalety srebra z opornością łuku tlenku cyny, szczególnie w scenariuszach, w których wymagane są częste obwody przełączające lub wstrząsy prądu. Na przykład przekaźnik w systemie kontroli windy można zobaczyć w wielu okazjach. Jego oporność w wysokiej temperaturze jest również odpowiednia do stosowania w środowiskach o wysokiej temperaturze, takich jak szafka kontrolna w warsztatach metalurgicznych.
Inne materiały kompozytowe, takie jak styki ze stopu srebrnego-nickel, są również typowym przykładem. Łącząc srebro i nikiel, utrzymuje się dobra przewodność srebra, a kontakty stają się twardsze i bardziej odporne na zużycie. Ten rodzaj kontaktu jest bardziej odpowiedni do stosowania w sprzęcie linii montażowej o średnim obciążeniu lub zwykłych środowiskach fabrycznych, które mogą zapewnić przewodność i nie jest łatwy do przedwczesnego uszkodzenia.
Różnice w przewodności różnych materiałów kontaktowych
Pod względem przewodności istnieją rzeczywiście oczywiste różnice w obecnych efektach przewodzenia różnych materiałów metali. Na przykład stopy srebrne działają najlepiej i mogą zapewnić szybkie przejście prądu, a następnie materiały stopu zawierające złoto. Stopy miedzi lub niektóre styki mieszanego materiału mają stosunkowo niższą wydajność przewodności. Różnica ta wpłynie bezpośrednio na szybkość reakcji przełącznika i stabilność transmisji sygnału, szczególnie w precyzyjnym sprzęcie, który należy szybko włączyć i wyłączyć, należy zwrócić uwagę na wybór.
Jeśli chodzi o problem oporu, gdy prąd przechodzi, wskaźnik ten w rzeczywistości bezpośrednio odzwierciedla jakość przewodzącego materiału. Im mniejszy opór oznacza niższą utratę energii i tym wyższa wydajność pracy przełącznika. Na przykład stopy złota i srebra zwykle działają dobrze w tym względzie ze względu na ich nieodłączne korzyści przewodzące. Należy zauważyć, że chociaż ten rodzaj materiału ma dobrą wydajność, jego koszt jest stosunkowo wysoki.
Wpływ zmian temperatury jest również czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę. Zwłaszcza w scenariuszach używania wysokiej temperatury przewodność niektórych metali zostanie zdyskontowana, co spowoduje większy opór, gdy przechodzi prąd, a nawet może powodować słaby kontakt przełącznika. Dlatego, gdy inżynierowie wybierają materiały, powinni nie tylko patrzeć na dane w temperaturze pokojowej, ale także patrzeć na jego wydajność stabilności w środowiskach o wysokiej temperaturze.
Związek między wyborem materiałów kontaktowych a środowiskiem użytkowania
Istnieją dwa główne wymiary dostosowania środowiska: po pierwsze, wilgotność powietrza jest wysoka lub są gazy korozyjne. Warunki te przyspieszą utlenianie powierzchni materiału, takiego jak nadmorski sprzęt lub sprzęt w roślinach chemicznych. W tej chwili bardziej odpowiednie jest stosowanie stopów srebrnych z obróbką powłok lub złotych materiałów o dobrej odporności na korozję.
Należy również skupić parametr zakresu dostosowalności temperatury. W przypadku urządzeń, które od dłuższego czasu działają w wysokiej temperaturze, takie jak części w komorze silnika, należy wybrać specjalne stopy o silnym odporności na ciepło; Podczas gdy w przypadku sprzętu używanego w zimnych regionach północnych należy zwrócić uwagę na odporność materiału na kruche pękanie w niskich temperaturach, aby uniknąć słabego kontaktu z powodu rozszerzenia cieplnego i skurczu.
Wybór materiałów w środowiskach wibracji i szoku musi skupić się na stabilności. Gdy sprzęt musi poradzić sobie z wibracjami lub nagłym szokiem, niezależnie od tego, czy materiał kontaktowy jest wystarczająco stabilny i jak można go użyć, staje się szczególnym problemem, który wymaga szczególnej uwagi. W tej chwili wybór materiałów zależy od twardości i odporności na zużycie. Na przykład materiały zmieszane ze srebrem i niklem lub kontakty ze specjalnym obróbką powierzchni stopów miedzi, cechami tych materiałów jest to, że mogą one skutecznie zwiększyć żywotność obsługi komponentów przełącznika.
Zgodnie z konkretnymi potrzebami różnych scenariuszy użytkowania wybór materiału będzie znacznie różny. W przypadku samochodów, które często muszą podróżować na duże odległości, materiały kontaktowe w układzie elektronicznym muszą być w stanie wytrzymać wysokie temperatury, częste wibracje i korozję z różnych chemikaliów. W takim przypadku inżynierowie zwykle wybierają stopy na bazie srebra lub kontakty ze stopu złota, które są bardziej niezawodne w złożonych warunkach pracy.
Jeśli chodzi o wysokiej klasy pola, takie jak lotnisko, wymagania dotyczące materiałów kontaktowych są jeszcze bardziej rygorystyczne. Na przykład gwałtowne wibracje samolotu podczas startu lub ekstremalne zmiany temperatury w środowisku kosmicznym, w tym czasie kontakty ze stopu złota pokazują, że ich zalety-przewodność jest szczególnie dobra, opór jest bardzo mały w kontakcie i nie jest łatwe w przypadku problemów w środowiskach wysokiej temperatury, więc ten rodzaj premiowego materiału metalu stał się standardowym wyborem dla wyposażenia lotniczego.
Rozważanie odporności na zużycie w wyborze materiału kontaktowego
Podczas operacji przełącznika kontakty będą doświadczać różnych form strat, takich jak utrata spowodowana tarciem fizycznym, uszkodzenie łuku spowodowane prądem kontaktowym i korozja spowodowana reakcją utleniania. Zrozumienie, w jaki sposób występują te zużycia, pomoże nam znaleźć trwałe rozwiązania materiałowe.
Obecnie ocena tego, czy materiał jest odporny na zużycie, zależy głównie od kilku wskaźników, takich jak twardość i gładkość samego materiału oraz danych testu odporności na zużycie wykonanych w laboratorium. Ogólnie rzecz biorąc, materiały o wysokiej twardości nie są łatwe do zarysowania, a im gładsza powierzchnia, tym mniejsze będzie tarcie. Bardziej popularnym podejściem jest poprawa wydajności poprzez dostosowanie formuły materiału lub wykonanie specjalnego obróbki na powierzchni. Na przykład niektórzy producenci pokonują cienką złotą warstwę na powierzchni stopu srebrnego, który może zapobiec rdzy i zmniejszeniu zużycia, co jest rozwiązaniem dla wszystkich osób.
Kompromis między kosztami materiałów kontaktowymi a wydajnością
Różnica cen różnych materiałów należy dokładnie obliczyć, nie tylko biorąc pod uwagę koszt surowca podczas produkcji, ale także uwzględniając koszt późniejszej konserwacji i wymiany. Na przykład, chociaż początkowa cena zakupu określonego materiału jest tania, jeśli trzeba ją wymieniać co kilka dni, może być ogólnie droższy.
Jeśli chodzi o konkretne scenariusze użytkowania, wysokiej klasy precyzyjne instrumenty mają wysokie wymagania dotyczące przewodności i trwałości. W tej chwili mogą być konieczne wybrane materiały wysokiej klasy, takie jak stopy złota. Z drugiej strony przełączniki zwykłych urządzeń gospodarstwa domowego mogą zasadniczo zaspokoić potrzeby ze stopami miedzi lub materiałami na bazie srebra, a koszt jest znacznie bardziej opłacalny. Kluczem jest znalezienie równowagi między wydajnością a kosztami, z których wszyscy są zadowoleni, takie jak wymiana pojedynczego metalu materiałem kompozytowym lub dokonanie optymalizacji w projekcie strukturalnym, aby nie wpłynęło ono na efekt użytkowania i oszczędzał pewnego budżetu.
Wniosek i perspektywy
Ogólnie rzecz biorąc, teraz wszyscy rozwiązują problem wyboru materiałów kontaktowych poprzez poprawę materialne i innowacje procesowe. Jednak wydajność istniejących rozwiązań w ekstremalnych warunkach pracy nadal ma miejsce na poprawę, takie jak problemy z trwałością w obecnym środowisku przeciążenia lub wysokiej wilgotności. W przyszłości wraz z rozwojem materiałów materiałowych być może bardziej idealne rozwiązanie można znaleźć, aby elementy przełącznika zarówno ekonomiczne, jak i trwałe.
W tym badaniu omówiono głównie różne rodzaje materiałów punktowych mikrosieci, takie jak różnice w przewodzących skutkach wspólnych stopów srebra i materiałów kompozytowych na bazie miedzi. Można zauważyć, że istnieje ścisła korelacja między wydajnością materialną a scenariuszami użytkowania. Na przykład szczególną uwagę należy zwrócić na właściwości przeciwutleniające materiałów w środowiskach wysokiej temperatury i wysokiej wilgotności. W przypadku scenariuszy wymagających częstej operacji odporność na zużycie materiału staje się wskaźnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy wyborze.
Z trendu rozwojowego, wraz z ulepszeniem technologii produkcyjnej i zaostrzenia polityk ochrony środowiska, wybór materiałów kontaktowych zmienia się w kierunku wysokiej wydajności i niskich kosztów. Szczególnie interesujące jest to, że zastosowanie nowych procesów, takich jak nano powłoki i opracowanie materiałów kompozytowych, zapewnia większe możliwości wyboru materiałów. Mówiąc najprościej, jest znalezienie nowych materiałów spełniających wymagania dotyczące ochrony środowiska i mają dobre właściwości przewodzące.
Dokonując konkretnych wyborów, należy wziąć pod uwagę wiele aspektów w tym samym czasie, takich jak przewodność, żywotność i kontrola kosztów. Warto zauważyć, że różne scenariusze aplikacji mają różne koncentruje się na wydajności materialnej. Na przykład sprzęt przemysłowy zwraca większą uwagę na stabilność, podczas gdy elektronika konsumpcyjna może zwrócić większą uwagę na kontrolę kosztów. Zaleca się również zwrócenie większej uwagi na nowe zmiany w dziedzinie materiałów, takie jak niektóre nowe stopy lub technologie oczyszczania powierzchni, abyś miał bardziej odpowiednie alternatywy, gdy trzeba dokonać wyboru.
