|
|
ТехнКомпЭВС. Практикум По дисциплине Технология компонентов эвс
Электрические соединители. Классификация электрических соединений по их применению включает:
1группу: – низковольтные; низкочастотные (НЧ) – предназначенные для работы на Uh<1500 В и f<3 МГц, длительность фронта < 0,1 мс.
2группу: – соединители, работающие при напряжениях более 1,5 кВ.
3группу: – высокочастотные (ВЧ) соединители, для соединения различных электрических цепей при f<3 МГц.
4группу: – комбинированные соединители с контактами для НЧ и ВЧ цепей.
По особенностям конструкции и форм изолятора, соединители различают как: цилиндрические (форма сечения близка к кругу); прямоугольные. Цилиндрические соединители делятся по способу сочленения и фиксации сочлененного соединения: резьбовые; врубные; самозапирающиеся; байонетные. Прямоугольные делятся по способу монтажа на соединители для корпусных деталей и межузлового монтажа, а также для печатного монтажа (традиционного, т.е. в отверстиях плат, и поверхностного монтажа).
Все соединители делятся по габаритам: соединители нормальных габаритов (шаг H между контактами больше 5мм.); соединители малогабаритные.(3,5 < H < 5мм); соединители субминиатюрные.(1,75 < H < 3,5 мм); соединители миниатюрные.(1,25 < H < 1,75 м); соединители микроминиатюрные.(H=1,112мм); соединители супермикроминиатюрные (H=0,625мм).
Все соединители по принципу контактирования делятся на: соединители c обычным контактом; униполярные соединители; соединители с опаянными контактами; соединители с принудительным обжатием контактов.
Важно привести некоторые условно-графические обозначения соединителей.
Ш   тырь –
Ш тырь ВЧ-соединителя –
Гнездо –
Гнездо ВЧ – соединителя –
Н еразъемное соединение –
Т    окосъем – или
Для того чтобы показать, что гнезда принадлежат к одному соединителю, используют обозначения:
а  ) б) X1.1
X1.2
 X1.3
С оединение –
Все соединители обозначаются буквой X. XS – гнездо; XP – штырь; XW- ВЧ- соединитель.
Обозначение низкочастотного соединителя состоит из последовательности букв и цифр.
Первый блок состоит из трех букв: первая буква в обозначении означает общего применения соединитель или специального; вторая буква обозначает: Н – низкочастотный или низковольтный, либо К – комбинированный; Третья буква обозначает: Ц – цилиндрический, либо П – прямоугольный соединитель. Если последние буквы строчные ц или п, то этот соединитель предназначен для печатного монтажа.
Второй блок состоит из двух букв: первая буква определяет тип соединителя (Б – байонетного типа; Р – резьбового; В – врубного; С – самозапирающийся; П – с принудительным обжатием контактов); вторая буква определяет габарит соединителя ( Н – соединители нормальных габаритов; Г – соединители малогабаритные; С – соединители субминиатюрные; М – соединители миниатюрные; К – соединители микроминиатюрные).
Третий блок в виде числа обозначает порядковый номер разработки, а четвертый в виде числа обозначает количество контактов у соединителя.
Далее указывается размер соединителя (пятый блок): для прямоугольного соединителя размер обозначается как AхB (например 45х20мм); для цилиндрического А обозначает диаметр (например 25мм).
Шестым блоком в обозначении идет буква: В – вилка, Р – розетка, Г – гибрид, У – униполярный соединитель. Далее идет номер типа конструкции.
Рассмотрим пример обозначения соединителя:
ОНп – ВГ – 7 – 48/94х15 – В – 53 или ОНц – БГ – 2 – 45/39 – Р – 11.
Для ВЧ – соединителя существуют свои обозначения.
Буквы СР или СРГ- соединитель радиочастотный. Далее идет цифра, обозначающая волновое сопротивление соединителя.
Например 50 или 75. Третьим стоит номер разработки (от 1 до 100 – байонетного типа; от 101 до 500 – резьбового; от 501 до 700 – врубного).
Вид изоляционного материала обозначается так: П – полиэтилен; С – полистирол; К – керамика; Ф – фторопласт.
Пример обозначения ВЧ- соединителя: СР – 75 – 110Ф.
Основные параметры соединителей
Контактное сопротивление – R к (5-15 мОм); статическая нестабильность Rст; динамическая нестабильность Rдин; максимальный рабочий ток (величина тока определяется температурным режимом); максимальное рабочее напряжение (которое может действовать между любыми контактами и корпусом); минимальное рабочее напряжение; сопротивление изоляции (определяется электропроводностью изолятора); усилие расчленения Fp соединителя; износоустойчивость (максимальное число сочленений/расчленений).
Конструкция соединителей обычно включает следующие элементы: контактный узел, изолятор, корпусные детали (рис.1).
Контактный узел – это основной функциональный элемент соединителя (состоит из штыря и гнезда). В свою очередь гнездо и штырь состоят из: рабочих элементов (которые выполняют функцию электрического соединения и создания механического давления). Различают рабочие элементы с совмещенными электрическими и упругими парами (за счет использования цилиндрического разрезного штыря и гнезда); с разделенными электрическими и упругими элементами; с контактной парой и с гиперболоидным гнездом; с элементами крепления (которые выполняют функции электрической изоляции и крепления контактного узла); с хвостовиком, предназначенным для крепления проводников. Материалами контактных узлов обычно выбирают для упругих частей бронзу, а неупругих частей латунь (ковар).
Изолятор предназначен для крепления контактного узла, электрической изоляции, передачи механического усилия при сочленении/расчленении. Материал изолятора – пластмассы, керамика, стекло.
Корпусные детали предназначены для крепления изолятора, защиты соединителя от механических повреждений и воздействия окружающей среды. Они обеспечивают взаимную ориентацию ответных частей при сочленении; фиксацию при сочлененном положении; крепление жгута или кабеля; крепление соединителя к поверхности или планке платы, к стенке блока; экранирование и т.д. Корпусные детали изготавливают из следующих материалов: стали, цветных металлов и сплавов, пластмасс и др.
Рис. 1. Конструкция (а) и сечение (б) объемного соединителя, монтируемого на поверхности печатной платы.
Коммутационным устройством (КУ) можно считать устройство, которое может скачкообразно изменять свои выходные характеристики при пороговом значении входного параметра, независимо от закона его предшествующего изменения. Зависимость выходных параметров от входных можно представить в виде:
где: Y – выходная характеристика; X – входной параметр; значение выходного параметра, при котором происходит переход из исходного состояния в рабочее - Xср., а обратный переход происходит при Xотп.; Xдоп. – допустимое значение входного параметра, превышение которого может привести к выходу из строя устройства.
Классификация КУ может осуществляться:
по типу управляющего сигнала (электрическое управление, механическое (ручное) управление);
по принципу коммутации (контактные, бесконтактные);
по принципу действия (контактного типа: механические, электромагнитные, магнитоуправляемые, магнитогидродинамические, электростатические, электротепловые, электромагнитнострикционные; бесконтактного типа: электронные, магнитные, гальваномагнитные, оптоэлектронные, пьезоэлектрические, криотронные, халькогенидные, оптические).
Коммутационные устройства с механическим управлением, или иначе переключатели, в зависимости от способа управления приводом разделяются на: нажимные (кнопочные); перекидные (тумблер); поворотные (галетные); движковые; сенсорные.
Первые 4-е типа могут быть контактными и бесконтактными, а сенсорные, как правило, бывают бесконтактными. Контактные переключатели в зависимости от формы контактов делятся на переключатели с накладными контактами и со скользящими контактами.
Конфигурации накладных контактов схематически показаны на рис. 2.
Функции соединения и разрыва электрической цепи пространственно совпадают, для улучшения качества переключателей используют притирающиеся контакты.
а)
б)
в)
Рис. 2. Схематическое изображение конфигураций накладных контактов: а - одинаковых; б – различных для обычных цепей; в – различных для слаботочных цепей.
П
ри использовании скользящих контактов функции соединения и разрыва контактов пространственно разнесены, что способствует увеличению усилия для контакта, т.е. происходит интенсивное зачищение контакта (рис.3).
а)
б)
Рис.3.Схематическое представление скользящих контактов: а – разомкнут; б – замкнут.
Основные параметры таких контактов: контактное сопротивление – R к; статическая нестабильность контактного сопротивления – R ст; динамическая нестабильность контактного сопротивления – R дин; максимальное рабочее напряжение – U max; сопротивление изоляции – R из; коммутируемая мощность – P к; коммутируемое напряжение –U к; коммутируемые токи – I к; износоустойчивость.
На высоких частотах работы переключателя появляются паразитные параметры.
Система обозначений: В, П – выключатель или переключатель; Кн, Т, Г, П, Д – соответственно кнопочный, тумблер, галетный, программируемый и движковый переключатели; Б – бесконтактный, а если нет обозначения, то контактный; последующие цифры – порядковый номер разработки; далее цифра – номер типономинала; последняя цифра – число полюсов. Например: ПГ39-3-4.
Условно-графические обозначения переключателей:
     
 
п   ереключатели без фиксации
контакт с опережением
контакт повторным нажатием
 нажатие \ отжатие разными кнопками
переключатель без фиксации в кайних положениях
м ногопозиционный переключатель
Нажимные (кнопочные) переключатели, которые приводятся в действие нажатием кнопки (рис.3), обеспечивают наибольшую скорость переключения. Часто в микроэлектронной аппаратуре используются кнопочные микропереключатели, которые имеют значительно лучшие массогабаритные показатели и электрофизические параметры по сравнению с обычными кнопочными (например, повышенную скорость переключения и др.).
Перекидные преключатели (тумблеры) имеют не более четырех полюсов. Их привод выполнен в виде рычага, который перекидывается с контакта на контакт (инода на рычаг наносится слой люминофора). Такие переключатели имеют два или три положения при переключении.
а)
б)
г)
в)
Рис.3. Конструкции кнопочных переключателей и их обозначение в схеме электрической принципиальной: а, б – малогабаритные, соответственно типов КМ1-1, КМ2-1 (для постоянного U=0,5…30B при I=0,0005…4А, и переменного U=0,5…250B при I=0,0005…3А); в, г – обычные (для постоянного и переменного U=10…50B при I=0,05…1,5A).
Поворотные преключатели (галетные) являются многопозиционными, которые имеют специальное условное обазначение, например, 24П15Н, где число 24 означает количество возможных положений при переключениях, а 15 – число направлений переключений.
Разновидности переключателей по форме конструкции бывают (рис.4):
галетные (контактная группа в виде галеты);
щеточного типа(особенность – большое усилие контактного нажатия, применяется при больших токах);
барабанного типа;кулачкового типа;
движковые (имеют орган управления в виде движка);
сенсорные (обычно не имеют подвижного контакта, включаются при прикосновении пальца к некоторой поверхности переключателя. Существуют также квазисенсорные переключатели, которые имеют подвижный контакт, замыкающийся или размыкающийся по управляющему сигналу от устройства управления).
а)
б)
в)
г)
Рис.4.Схематическое изображение галетных (а), щеточных (б), барабанных (в), кулачковых (г) переключателей.
Весьма перспективны КУ с электрическим (дистанционным) управлением, к которым относятся различного рода реле.
Основные параметры реле: чувствительность; рабочие напряжение и ток Uраб, Iраб; коэффициент возврата Кв; сопротивление обмотки Rоб ; время срабатывания(отпускания) tср; сопротивление контактов Rк (или Rвн); коммутируемая мощность; износоустойчивость.
Реле – устройство для автоматического переключения электрических цепей, которое при воздействии на него внешнего управляющего сигнала скачком изменяет состояние внешней электрической цепи.
Разновидности реле по принципу действия могут реализоваться в виде большого разнообразия конструкций (рис.5.).
Электромагнитные реле (рис. 6, а), принцип действия которых основан на явлении электромагнитной индукции, срабатывают в результате взаимодействия ферромагнитного якоря с магнитным полем обмотки, по которой течет управляющий ток. Различают реле переменного и постоянного тока. Реле постоянного тока могут быть одностабильными (одно устойчивое состояние) и двустабильными (два устойчивых состояния при отсутствии напряжения на обмотке). Одностабилные реле могут быть: нейтральными (срабатывают при любой полярности напряжения); поляризованными (срабатывают при определенной полярности).
По массогабаритным показателям реле делят на: микроминиатюрные (масса m<6 грамм); миниатюрные (m<16 грамм); малогабаритные (m<40 грамм); нормальные габариты (m>40 грамм).
Система обозначений электромагнитных реле включает несколько блоков. Первый блок состоит из трех букв: первая Р означает реле; вторая буква определяет принцип действия (Э – электромагнитное, П – поляризованное, Г – герконовое нейтральное, И – герконовое поляризованное); третяя буква определяет частотную характеристику реле (К – низкочастотное, А – высокочастотное, П-промежуточное). Второй блок из цифр означает порядковый номер разработки. Пример: РЭК- 20.
Преимущества электромагнитного реле: большой диапазон коммутируемых токов и напряжений; малое переходное сопротивление в замкнутом состоянии; очень высокое сопротивление между контактами в разомкнутом состоянии; хорошие электроизоляционные свойства. Недостатки: малое быстродействие; низкая чувствительность; наличие дребезга контактов.
Магнитоуправляемое (герконовое) реле (рис.6, б) представляет собой катушку с герконом.
Геркон – переключатель с пружинящими контактами из ферромагнитного материала, помещенными в герметичный стеклянный баллон. В баллоне создается вакуум или газовая среда (азот, аргон, водород). Контакты геркона, свободные концы которых разделены промежутком в несколько десятков или сотен мкм, соприкосаются под действием магнитного поля.
Различают сухие и жидкостные герконы.
Ж
идкостный геркон (см.рис.5) по сравнению с сухим ( см.рис.6,б) имеет недостатки: его нельзя поворачивать на угол больше 300; при низких температурах
Т<-300С ртуть замерзает.
Различают герконы: замыкающие; размыкающие; переключающие.
По габаритам герконы делят на: стандартные (длина баллона 50мм.); промежуточные (36мм.); миниатюрные (20мм.); сверхминиатюрные (10мм.).
Герсикон – герметичный силовой контакт. В баллон герсикона вмонтирована магнитная система, связанная с внешним электромагнитом. У герсиконов меньшее переходное сопротивление, чем у герконов.
Система обозначения герконов: первые блок состоит из двух букв МК (магнитный контакт); второй блок – из одной буквы (А – замыкающий; В – размыкающий; С – переключающий); третий блок – из буквы Р (означает ртутный геркон, а если в обозначении геркона эта буква не указана, то геркон сухой); в следующем блоке указана длина геркона в мм; в конце обозначения имеются две цифры (1 – малой и средней мощности; 2 – повышенной мощности; 3 – мощный геркон; 4 – высоковольтный геркон; 5 – высокочастотный; 6 – геркон с памятью).
Д
а)
остоинства магнитоуправляемых реле:повышенное быстродействие;повышенный срок службы;очень малое стабильное переходное сопротивление Rперех у жидкостных герконов.Недостатки: большое и менее стабильное Rперех у сухих герконов; меньшие возможности по диапазону коммутируемых токов и напряжений; чувствительность к внешним магнитным полям.
  
Рис.6.Схематическое представление основных деталей разных видов реле для пояснения принципов их функционирования; а – электромагнитных; б – магнитоуправляемых (герконов); в – магнитодинамических; г – электростатических; д – электронных; е – электромагнитострикционных; ж – электротепловых; з, и, к, л, м – оптоэлектронных реле (соответственно, резисторных, диодных, транзисторных, тиристорных оптопар и на основе однопереходных транзисторов); н – электретных; о – пьезоэлектрических.
б)
в)
г)
д)
е)
ж)
з)
и)
к)
л)
м)
н)
о)
В магнитодинамических реле (рис.6,в) для их переключения необходимо воздействовать магнитным полем на каплю ртути и из-за тока, проходящего по среднему управляющему выводу. Направление перемещения капли зависит от направления тока или магнитного поля. Объем ртути должен быть небольшим.
Достоинства: очень стабильное и малое R пер.; нет ограничений по числу коммутаций. Недостатки: не работает при температуре ниже -35С; гальваническая связь между входной и выходной цепью; ограничение по коммутируемой мощности (зависит от объёма капли ртути).
|
|
|
Скачать 40.57 Mb.