Как микропревключвателите могат да бъдат защитени във влажна или корозивна среда?

Микропревключвателят, като основен контролен елемент на електронно оборудване, се прилага широко в областта на индустриалната автоматизация, интелигентния дом и автомобилната електроника. Въпреки това във влажна или корозивна среда техните метални контакти са податливи на окисление, напукване на черупката и вътрешните структури могат да се залепят, което води до повишена устойчивост на излагане, неизправност и дори късо съединение. Според статистиката факторите на околната среда са отговорни за повече от 40%% от неизправностите на микропревключвателите в крайбрежните химически предприятия или външно оборудване. В тази статия стратегията за защита на микропревключвателя е систематично изложена от четири аспекта на оптимизация на материала, дизайн на структурата, процес на защита и управление на поддръжката, а ефектът от приложението на микропревключвателя е анализиран чрез пример.

1.1 Оптимизиране на контактните материали
Традиционните контакти от чисто сребро са склонни да образуват изолационен слой от сребърен сулфид или сребърен оксид във влажна среда, което води до значително увеличаване на контактното съпротивление. При 85% влажност на околната среда контактното съпротивление на контактите от стерлингово сребро може да се повиши от 10 омега до повече от 500 омега за 72 часа, показват данните. За справяне с този проблем най-често използваните контактни материали от сплави в индустрията са:

• Сребърен кадмиев оксид: Добавя частици кадмиев оксид към микропореста структура. Под действието на дъгата кадмиевите пари се отделят в повърхностния оксиден слой. То е три пъти по-устойчиво на сяра от стерлинговото сребро и е подходящо за сценарии с индуктивно натоварване, като стартиране и спиране на двигател.
• Сребърен никел: никел Никеловите частици могат да подобрят структурата на зърната, да увеличат контактната твърдост и да намалят ерозията на дъгата. При тестове със солен спрей устойчивостта на контактно съпротивление на AgNi контактите е по-малко от 30 омега след 96 часа.
• Позлатени контакти: кислородът и сулфидът могат да бъдат напълно изолирани, когато дебелината на златния слой е по-голяма или равна на 2 микрона. Разходите му обаче са сравнително високи, главно в области с висока надеждност, като космонавтиката.

1.2 Надграждане на материалите на корпуса
Материалът на корпуса пряко влияе върху ефективността на уплътняването и устойчивостта на атмосферни влияния на микропревключвателя:

• Неръждаема стомана (304/316L): Степента на корозия на корпусите от неръждаема стомана 316L в средата на киселинна мъгла на химически заводи е само 0,01 mm/година, много по-ниска от тази на конвенционалната въглеродна стомана (0,5 mm/година).
• Инженерни пластмаси (PBT/PC): PBT има диапазон на температурна устойчивост от -40 градуса до 125 градуса, степен на водопоглъщане под 0,1% и е подходящ за контрол на нивото на водата в кухненски уреди, вода в перални машини и т.н. PC има висока пропускливост на светлина и често се използва в микропревключватели, които изискват индикация за състояние.
• Керамични обвивки: Керамиката от алуминиев оксид има температурна устойчивост над 1000 градуса и съпротивление на изолацията повече от 10^14 Ω, но е относително скъпа и се използва главно в областта на превключватели за високо напрежение.

2.1 Повишаване степента на защита на интелектуалната собственост.
Степента на IP (защита от проникване) е основният индекс на способността за защита на корпуса. При влажни условия се препоръчва да изберете микропревключвател с IP67 или по-висок:

• Може да предотврати пръскане под ниско налягане и е подходящ за контрол на нивото на водата в кухненски уреди, вода в пералня и др.
• Може да се потопи в 1 метър вода за 30 минути без проникване на вода и се използва широко във външни улични лампи, ключалки на врати на автомобили и т.н.
• IP69K: Подходящ за екстремни среди, като оборудване за обработка на храни и системи за навигация на кораби, може да издържи до 80 градуса по Целзий при високо-налягане на водна струя.

2.2 Иновации в уплътняващите конструкции
Дву{0}}слойни уплътнителни пръстени: Поставете два уплътнителни пръстена от силиконов каучук между работния вал и корпуса. Първият пръстен блокира праха, а вторият - водната пара. Експериментите показват, че дву-слойното уплътнение може да намали вероятността от навлизане на вода с 90%.
Пълнеж от епоксидна смола: вътрешните компоненти са напълно капсулирани в епоксидна смола, образувайки безшевна структура. Според един производител на автомобили животът на микропревключвателя при тестове със солен спрей се е увеличил от 500 часа на 2000 часа след въвеждането на процеса.
Ултразвуково заваряване: високочестотни вибрации за топене на втулки за елиминиране на малки празнини. В сравнение с традиционното фиксиране на винтове, ултразвуковото заваряване има петкратно подобрение на ефективността на запечатване.

3.1 Технологии за повърхностна обработка
Никелиране: Слой никел от 5 микрона върху повърхността на контакт на основата на мед- може да предотврати проникването на сулфид и да подобри устойчивостта на абразия. Данните от производителите на микропревключватели показват, че никелираните-контакти издържат два пъти по-дълго от необработените.
Химическо позлатяване: златен слой с дебелина 0,5 μm, отложен върху контактната повърхност чрез реакции на химична редукция. Цената е само една трета от цената на позлатяването и равномерността на покритието е по-добра.
Конформно покритие: Акрилното покритие се напръсква върху повърхността на PCB, за да образува защитен филм с дебелина 0,1 mm срещу водна пара и солена мъгла. При 85 градуса /85% относителна влажност при висока-температура и висока-влажност, процентът на отказ на микропревключвател с конформни покрития е намален с 80%.
3.2 Приложения на смазочни материали
Използването на проводими лубриканти между контактите може да намали микро-корозията:

• Грес на сребърна основа: Грес, съдържаща сребърни частици, може да образува проводим филм върху контактната повърхност, за да предотврати окисляването. След 10^6 микроцикъла контактното съпротивление все още е по-малко от 50 mΩ.
• Нанолубриканти: Нанолубрикантите, използващи наночастици от титанов диоксид, имат коефициент на триене с 40% по-нисък от конвенционалните минерални масла и са стабилни в температурния диапазон от -40 градуса до 150 градуса.

4.1 Периодична проверка и почистване
Тестване на контактното съпротивление: измерване на съпротивлението между контактните точки с помощта на микроомметър. Ако надвишава 100 омега, изисква почистване или подмяна.
Проверка на външния вид: използвайте лупа, за да проверите корпуса за пукнатини, проверете дали работният вал не е задръстен.
Процес на почистване: Избършете контактите с-напоени с алкохол памучни тампони. Избягвайте използването на -съдържащи хлор препарати, за да предотвратите ускорена корозия.
4.2 Оптимизиране на съответствието на натоварването
Индуктивно потискане на натоварването: Във верига за стартиране и спиране на двигател, свободно въртящ се диод е свързан паралелно, прехвърляйки енергията на дъгата от контактната точка към диода и удължавайки живота на контакта с повече от 3 пъти.
Кондензаторен филтър: Паралелен кондензатор от 0,1 μF във входния край на импулсното захранване за намаляване на пиковете на напрежението и тяхното въздействие върху контактите.
4.3 Контрол на околната среда
Регулиране на температурата и влажността: Инсталирайте обезвлажнител във влажна среда, за да поддържате относителна влажност под 60%.
Конструкция за защита от прах: монтирайте капак за прах около микропревключвателя, за да намалите отлагането на прах. Случаят с химическа компания показва, че цикълът на поддръжка на микропревключвател е удължен от 1 месец на 6 месеца след монтирането на капаците за прах.
Заключение:
Защитата на микропревключватели във влажна или корозивна среда изисква координирана оптимизация по отношение на материали, структури, процеси и поддръжка. Прилагането на контакти AgCdO/AgNi, IP67 или по-висок корпус, двойни дву-слойни уплътнителни пръстени, пръскане на изолационно покритие и т.н. може значително да подобри неговата адаптивност към околната среда. В същото време редовната проверка, съгласуването на натоварването и контролът на околната среда могат допълнително да удължат експлоатационния му живот. В бъдеще, с развитието на наноматериалите и интелигентните технологии за наблюдение, ефективността на защитата на микропревключвателите ще достигне по-високо ниво, осигурявайки по-надеждна защита за индустриална автоматизация и интелигентни домове.