بالحديث عن مفاتيح Micro ، قد يكون الجميع على دراية بها. في الواقع ، فهي أجزاء أساسية شائعة جدًا في الأجهزة الإلكترونية. على سبيل المثال ، يمكن العثور عليها في أماكن مثل الأزرار الموجودة في جهاز التحكم عن بُعد مكيف الهواء وأجهزة الاستشعار الموجودة داخل الطابعة. يعتمد هذا النوع من التبديل بشكل أساسي على جهات الاتصال المعدنية لتبديل التيار وإيقافها ، وبالتالي يمكن القول أن اختيار مواد الاتصال مرتبطة مباشرة بالمشكلات العملية مثل المدة التي يمكن استخدام المفتاح ومدى حساسية.
هناك العديد من أنواع مواد الاتصال في السوق الآن ، والمواد المختلفة مثل سبيكة الفضة وسبائك الذهب لها خصائصها الخاصة. تعتمد المواد التي يجب اختيارها على سيناريو التطبيق الفعلي ، ومن الضروري النظر بشكل شامل في النظر إلى عوامل مثل الموصلية وبيئة الاستخدام. على سبيل المثال ، فإن متطلبات المواد المستخدمة في أزرار المصاعد التي يجب تشغيلها وإيقافها بشكل متكرر وفي معدات الأمان التي يتم تشغيلها فقط في بعض الأحيان تختلف بالتأكيد.
أنواع شائعة من مواد الاتصال بالتبديل الصغير
المواد الأكثر شيوعا المعدنية هي ملامسة سبيكة الفضة. هذا النوع من المواد له موصلية جيدة بشكل خاص وليس من السهل الصدأ والتآكل ، لذلك يتم استخدامه أكثر في المواقف التي يلزم التوصيل العالي. على سبيل المثال ، يمكن رؤيته غالبًا في لوحة التحكم في الدوائر في المنازل الذكية أو وحدة التحكم في المعدات الصناعية. ومع ذلك ، فإن سبيكة الفضة لديها سمة أنها ناعمة نسبيا. في بعض الأحيان ، تتم إضافة النحاس والنيكل لزيادة الصلابة ، بحيث لا يتم تهالك جهات الاتصال بسهولة بعد الاستخدام طويل الأجل.
دعنا نتحدث عن الخيار المتطرف لجهات اتصال سبيكة الذهب. كما نعلم جميعًا ، يتمتع الذهب بحد ذاته بتوصيل ممتازة ومقاومة اتصال منخفضة للغاية ، لذلك فهو مناسب بشكل خاص للاستخدام في المعدات التي تتطلب دقة عالية ، مثل الأجهزة الطبية مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب. على الرغم من أن التكلفة أعلى بكثير من التكلفة من سبيكة الفضة ، في السيناريوهات التي يجب فيها ضمان الاستقرار على المدى الطويل ، مثل المكونات الإلكترونية على الأقمار الصناعية أو الأدوات الدقيقة ، لا يزال ينبغي إنفاق الأموال.
جهات اتصال سبائك النحاس: هذا النوع من الاتصال له سعر معقول نسبيًا وقوة هيكلية كافية ، وهو أكثر شيوعًا في التطبيقات الصناعية. على سبيل المثال ، الأجهزة المنزلية اليومية (مثل الثلاجات ومكيفات الهواء) أو الطابعات والناسخات وغيرها من المعدات في المكتب ، يمكن استخدام جهات اتصال سبائك النحاس بشكل أساسي متطلبات الموصلية ومتطلبات الأداء الميكانيكي ، ولا توجد مشكلة في الاستخدام اليومي.
من حيث جهات اتصال المواد المركبة ، فإن جهات اتصال أكسيد القصدير الفضية جديرة بالملاحظة بشكل خاص. تجمع هذه المادة بين المزايا الموصلة للفضة ومقاومة القوس لأكسيد القصدير ، وخاصة في السيناريوهات التي يلزم وجود دوائر التبديل المتكررة أو الصدمات الحالية. على سبيل المثال ، يمكن رؤية التتابع في نظام التحكم في المصعد في العديد من المناسبات. مقاومة درجة الحرارة العالية مناسبة أيضًا للاستخدام في بيئات درجة الحرارة العالية ، مثل خزانة التحكم في ورشة العمل المعدنية.
المواد المركبة الأخرى مثل جهات اتصال سبيكة الفضة نيكل هي أيضًا مثال نموذجي. من خلال الجمع بين الفضة والنيكل ، يتم الحفاظ على التوصيل الجيد للفضة ، وتصبح جهات الاتصال أصعب وأكثر مقاومة للارتداء. هذا النوع من الاتصال أكثر ملاءمة للاستخدام في معدات خط التجميع المتوسطة أو بيئات المصنع العادية ، والتي يمكن أن تضمن الموصلية وليس من السهل التالف قبل الأوان.
الاختلافات في موصلية مواد الاتصال المختلفة
من حيث الموصلية ، هناك بالفعل اختلافات واضحة في آثار التوصيل الحالية للمواد المعدنية المختلفة. على سبيل المثال ، تعمل سبائك الفضة بشكل أفضل ويمكن أن تضمن مرور التيار السريع ، تليها مواد سبيكة تحتوي على الذهب. سبائك النحاس أو بعض جهات اتصال المواد المختلطة لها كفاءة الموصلية أقل نسبيا. سيؤثر هذا الاختلاف بشكل مباشر على سرعة استجابة المفتاح واستقرار انتقال الإشارة ، وخاصة في المعدات الدقيقة التي تحتاج إلى تشغيل وإيقاف تشغيلها بسرعة ، من الضروري الانتباه إلى الاختيار.
فيما يتعلق بمشكلة المقاومة عندما يمر الحالي ، يعكس هذا المؤشر بشكل مباشر الجودة الموصلة للمادة. كلما كانت المقاومة أصغر تعني انخفاض فقدان الطاقة وارتفاع كفاءة العمل للمفتاح. على سبيل المثال ، عادة ما تؤدي سبائك الذهب والفضة بشكل جيد في هذا الصدد بسبب مزاياها الموصلية المتأصلة. تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أن هذا النوع من المواد له أداء جيد ، إلا أن تكلفته مرتفعة نسبيًا.
تأثير التغيرات في درجة الحرارة هو أيضًا عامل يجب مراعاته. خاصة في سيناريوهات الاستخدام ذات درجة الحرارة العالية ، سيتم خصم الموصلية لبعض المعادن ، مما يؤدي إلى مقاومة أكبر عند مرور الوقت ، وقد يتسبب في سوء التلامس للمفتاح. لذلك ، عندما يختار المهندسون المواد ، يجب ألا ينظروا فقط إلى البيانات الموجودة في درجة حرارة الغرفة ، ولكن أيضًا ينظرون إلى أداء الاستقرار في بيئات درجات الحرارة العالية.
العلاقة بين اختيار مواد الاتصال وبيئة الاستخدام
هناك بعدين رئيسيان للقدرة على التكيف البيئي: أولاً ، رطوبة الهواء عالية أو أن هناك غازات تآكل. سوف تسرع هذه الظروف أكسدة سطح المادة ، مثل المعدات الساحلية أو المعدات في النباتات الكيميائية. في هذا الوقت ، من المناسب استخدام السبائك الفضية مع علاج الطلاء أو المواد الذهبية مع مقاومة جيدة للتآكل.
يجب أن تركز معلمة نطاق القدرة على التكيف مع درجة الحرارة. بالنسبة للمعدات التي تعمل في تشغيل درجات الحرارة العالية لفترة طويلة ، مثل الأجزاء الموجودة داخل مقصورة المحرك ، يجب اختيار السبائك الخاصة ذات المقاومة الحرارية القوية ؛ بينما بالنسبة للمعدات المستخدمة في المناطق الشمالية الباردة ، ينبغي إيلاء الاهتمام لمقاومة المادة للتكسير الهش في درجات حرارة منخفضة لتجنب سوء التلامس بسبب التمدد الحراري والانكماش.
يحتاج اختيار المواد في بيئات الاهتزاز والصدمة إلى التركيز على الاستقرار. عندما تحتاج المعدات إلى التعامل مع الاهتزاز أو الصدمة المفاجئة ، سواء كانت مادة التلامس مستقرة بدرجة كافية ، تصبح المدة التي يمكن استخدامها مشكلة خاصة تحتاج إلى عناية خاصة. في هذا الوقت ، يعتمد اختيار المواد على الصلابة وارتداء المقاومة. على سبيل المثال ، المواد المخلوطة بالفضة والنيكل ، أو اتصالات مع معالجة سطحية خاصة لسبائك النحاس ، فإن خصائص هذه المواد هي أنها يمكن أن تزيد بشكل فعال من عمر خدمة مكونات التبديل.
وفقًا للاحتياجات المحددة لسيناريوهات الاستخدام المختلفة ، سيكون اختيار المواد مختلفًا بشكل كبير. في حالة السيارات التي تحتاج غالبًا إلى السفر لمسافات طويلة ، يجب أن تكون مواد التلامس في النظام الإلكتروني قادرة على تحمل درجات الحرارة العالية والاهتزازات المتكررة والتآكل من المواد الكيميائية المختلفة. في هذه الحالة ، عادة ما يختار المهندسون السبائك الفضية أو جهات اتصال السبائك التي تحتوي على الذهب ، والتي تكون أكثر موثوقية في ظل ظروف عمل معقدة.
أما بالنسبة للحقول الراقية مثل Aerospace ، فإن متطلبات مواد الاتصال أكثر صرامة. على سبيل المثال ، تُظهر الاهتزاز العنيف للطائرة أثناء الإقلاع ، أو التغيرات في درجات الحرارة القصوى في بيئة الفضاء ، في هذا الوقت ، أن جهات اتصال سبيكة الذهب تُظهر مزاياها-إن الموصلية جيدة بشكل خاص ، وأصبحت المقاومة صغيرة جدًا عندما تكون على اتصال ، وليس من السهل أن تواجه مشاكل في بيئات درجات الحرارة العالية ، لذلك أصبح هذا النوع من المواد المعدنية الثمينة هو الاختيار القياسي للفضاء.
النظر في مقاومة التآكل في اختيار مواد الاتصال
أثناء عملية التبديل ، ستشهد جهات الاتصال أشكالًا مختلفة من الخسارة ، مثل الخسارة التي تسببها الاحتكاك المادي ، وتلف القوس الناجم عن التلامس الحالي ، والتآكل الناجم عن تفاعل الأكسدة. سيساعدنا فهم كيفية حدوث ملابس هذه على إيجاد حلول مواد أكثر متانة.
في الوقت الحاضر ، يعتمد تقييم ما إذا كانت المادة مقاومة للارتداء بشكل أساسي على العديد من المؤشرات ، مثل صلابة وسلاسة المادة نفسها ، وبيانات اختبار مقاومة التآكل التي تتم في المختبر. بشكل عام ، ليس من السهل خدش المواد ذات الصلابة العالية ، وكلما كانت السطح أكثر سلاسة ، سيكون الاحتكاك الأصغر. النهج الأكثر شعبية الآن هو تحسين الأداء من خلال ضبط صيغة المواد أو القيام ببعض العلاج الخاص على السطح. على سبيل المثال ، ستقوم بعض الشركات المصنعة بتصوير فيلم ذهبي رفيع على سطح سبيكة الفضة ، والذي يمكن أن يمنع الصدأ ويقلل من التآكل ، وهو حل مربح للجانبين.
المفاضلة بين تكلفة مواد الاتصال والأداء
يجب حساب اختلاف السعر في المواد المختلفة بعناية ، ليس فقط النظر في تكلفة المواد الخام أثناء الإنتاج ، ولكن أيضًا بالنظر إلى تكلفة الصيانة والاستبدال اللاحقة. على سبيل المثال ، على الرغم من أن سعر الشراء الأولي لمادة معينة يكون رخيصًا ، إذا كان بحاجة إلى استبداله كل بضعة أيام ، فقد يكون أكثر تكلفة بشكل عام.
من حيث سيناريوهات الاستخدام المحددة ، فإن الأدوات الدقيقة المتطورة لها متطلبات عالية للتوصيل والمتانة. في هذا الوقت ، قد يتعين اختيار المواد الراقية مثل سبائك الذهب. من ناحية أخرى ، يمكن لمفاتيح الأجهزة المنزلية العادية تلبية الاحتياجات مع سبائك النحاس أو المواد الفضية ، والتكلفة أكثر فعالية من حيث التكلفة. المفتاح هو إيجاد توازن بين الأداء والتكلفة التي يرضيها الجميع ، مثل استبدال معدن واحد بمواد مركبة ، أو إجراء بعض التحسينات في التصميم الهيكلي ، بحيث لن يؤثر على تأثير الاستخدام وتوفير بعض الميزانية.
الخلاصة والتوقعات
بشكل عام ، يحل الجميع الآن مشكلة اختيار مواد الاتصال من خلال تحسين المواد وابتكار العملية. ومع ذلك ، لا يزال أداء الحلول الحالية في ظل ظروف العمل المتطرفة لديه مجال للتحسين ، مثل مشكلات المتانة في ظل بيئات الرطوبة الزائدة أو العالية. في المستقبل ، مع تطوير علوم المواد ، ربما يمكن العثور على حل أكثر مثالية لجعل مكونات التبديل اقتصادية ودائمة.
تناقش هذه الدراسة بشكل أساسي الأنواع المختلفة من مواد نقطة التلامس microswitch ، مثل الاختلافات في الآثار الموصلة لسبائك الفضة الشائعة والمواد المركبة القائمة على النحاس. تجدر الإشارة إلى أن هناك علاقة وثيقة بين أداء المواد وسيناريوهات الاستخدام. على سبيل المثال ، يجب إيلاء اهتمام خاص لخصائص مضادات الأكسدة للمواد في بيئات درجة الحرارة العالية وبيئات الرطوبة العالية. بالنسبة للسيناريوهات التي تتطلب تشغيلًا متكررًا ، تصبح مقاومة ارتداء المواد مؤشراً يجب مراعاته عند الاختيار.
من اتجاه التطوير ، مع تحسين تكنولوجيا التصنيع وتشديد سياسات حماية البيئة ، يتحول اختيار مواد نقطة الاتصال نحو الأداء العالي وتكلفة منخفضة. الأمر المثير للاهتمام بشكل خاص هو أن تطبيق عمليات جديدة مثل طلاء النانو وتطوير المواد المركبة يمكن القول أنه يوفر المزيد من الاحتمالات لاختيار المواد. ببساطة ، هو العثور على مواد جديدة تلبي متطلبات حماية البيئة ولها خصائص موصلة جيدة.
عند تحديد اختيارات محددة ، يجب النظر في جوانب متعددة في نفس الوقت ، مثل الموصلية ، وحياة الخدمة ، والتحكم في التكاليف. تجدر الإشارة إلى أن سيناريوهات التطبيق المختلفة لها تركيزات مختلفة على أداء المواد. على سبيل المثال ، تولي المعدات الصناعية المزيد من الاهتمام بالاستقرار ، في حين أن الإلكترونيات الاستهلاكية قد تولي المزيد من الاهتمام للتحكم في التكاليف. يوصى أيضًا بأن تولي المزيد من الاهتمام للتطورات الجديدة في مجال المواد ، مثل بعض السبائك الجديدة أو تقنيات المعالجة السطحية ، بحيث يكون لديك بدائل أكثر ملاءمة عندما تحتاج إلى الاختيار.
