Механических контактов

Выход годных на операциях присоединения выводов полупроводниковых приборов ультразвуком зависит от систем контроля, который может быть как прямым (на только что образованное сварное соединение подается контрольная нагрузка), так и косвенным (контролируется при сварке амплитуда скорости механических колебаний, напряжение или ток во входной цепи ультразвуковой колебательной системы и др.).

За последние 10...15 лет возникло и весьма бурно развивается новое направление микроэлектроники, образовавшееся на стыке акустики,-физики твердого тела и микроэлектроники, которое получило название «акусто-электроника». Под этим термином обычно понимают круг вопросов, связанных с изучением возбуждения, распространения и приема-, высокочастотных механических колебаний в твердых телах, взаимодействие этих колебаний с электромагнитными полями и электрическими зарядами, а также возможности создания новых функциональных приборов на основе возникающих здесь явлений [19, 29, 43, 44].

В результате наблюдается явление «захвата» или накопления энергии механических колебаний в подэлект-родных областях кварцевой пластины. Распределение амплитуд колебаний в пластине показано на 4.24. Рассмотрим причины возникновения указанного явления. Участки пластины с различной толщиной обеспечивают существование отдельных резонансных частот как в области собственно резонатора /р, так и в окружающей его более тонкой части пластины Д,, причем

Ультразвуковая сварка является разновидностью сварки давлением и осуществляется за счет пластической деформации поверхностных слоев соединяемых деталей при возбуждении в них механических колебаний ультразвуковой частоты с одновременным приложением статической нагрузки ( 5.6).

Масштаб по горизонтали (по оси времени) в некоторых светолучевых осциллографах задается с помощью отметчика времени, представляющего собой генератор механических колебаний определенной частоты. Эти колебания записываются на светочувствительную бумагу одновременно с исследуемым процессом.

Если же к пластине кварца приложить переменную разность потенциалов, то под действием переменного электрического поля пластина будет сжиматься и растягиваться, т. е. в ней возбудятся механические колебательные движения. Пластина кварца имеет высокую стабильность частоты механических колебаний, которые с помощью пьезоэлектрического эффекта и электронной лампы преобразуются в высокостабильные электрические колебания.

конструкции может быть определена по формуле /0=(1/2п)^/~Щ7п, где А—коэффициент жесткости конструкции, Н/м, определяемый как отношение силы к деформации, вызванной этой силой; т — масса конструкции, кг. Поведение конструкции при воздействии механических колебаний зависит от соотношения действующей и собственной частот конструкции, называемого коэффициентом расстройки: у=///0. Для виброизолирующих систем коэффициент расстройки стараются выбрать более 1,41, а для жесткозакреплен-ных компонентов—равным 0,8...0,3. При у=1 режим соответствует резонансному. ОДНОЙ ИЗ основных причин вибраций и резонан-сов является наличие зазоров между деталями и люфтов в соединениях. Чем выше частота колебаний, тем при меньшем зазоре может возникнуть резонанс. Зоны контакта деталей при их соударении являются центрами возбуждения механических колебаний.

Система виброизоляции Виброизоляция осуществляется путем установки между РЭС и основанием упругих опор, образующих вместе с конструкцией РЭС сложную колебательную систему, которая обладает свойствами демпфирования и частотной селекции механических колебаний. Демпфирование заключается в поглощении механических колебаний за счет трения в материале конструкции упругой опоры (резине, поролоне, вибропоглощающем покрытии), сочленениях амортизатора (сухом демпфере), перетекающем через дроссель материале (воздухе, вязкой жидкости). Частотная селекция механических колебаний заключается в том, что система виброизоляции в зарезонансной области является фильтром нижних частот, а при совпадении собственной частоты системы и частоты внешних воздействий переходит в резонансный режим.

4) защита от воздействия механических перегрузок и обеспечение высокой собственной резонансной частоты механических колебаний контактных элементов, так как при ее совпадении с частотой внешних воздействий возможен механический резонанс и, как следствие, нарушение работоспособности контактных элементов.

толщиной пластины. Выбор точек крепления на пластине проволочных стоек 6 зависит от типа механических колебаний, так как места пайки (точки крепления) должны находиться в его узлах. Вариант, показанный на 3.22, б, обеспечивает крепление на периферии пластины, а варианты, представленные 3.22, в, г,— в ее геометрическом центре. Так как крепление пластин в центре более критично к площади соприкосновения деталей конструкции, то к пластине припаиваются металлические струны 7, оставшиеся концы которых припаивают или приваривают к стойкам 6. В данном случае проволочные стойки выполняют функции растяжек. Принимая во внимание, что после сборки и пайки микромодуль должен подвергаться герметизации, необходимо предотвратить

Обозначения, принятые в программе: El, E2, ЕЗ — модули упругости материалов диска, связки, сердечника; Р0 — объемная плотность материалов диска и связок; Р — резонансное входное сопротивление; РЗ — объемная плотность материала сердечника; С — диаметр связки; С2, СЗ — скорости распространения механических колебаний в материале связки и сердечника; F0 — центральная частота полосы пропускания; F1 — ширина полосы пропускания; F2 — резонансная частота звена; F3 — нормированная резонансная частота; F8 — минимально допустимая рабочая частота фильтра; F9 — максимально допустимая рабочая частота фильтра; А — параметр, равный D/ta; A0 — уровень отсчета, на котором определяется коэффициент прямоугольное™ характеристики затухания фильтра; А1 — число крайних связок; А9 — допустимая неравномерность затухания фильтра в полосе пропускания; К — коэффициент связи резонаторов; К1 — коэффициент прямоугольное™; Q — требуемая добротность фильтра; Q1 — рассчитанное значение добротности фильтра; N0 — код нагрузки фильтра: 1 — разнотипная; 2 — однотипная; W — вспомогательный параметр; Wl — W5 — коды вопросов; W6 — код материала сердечника преобразователя; 1 — сплав 50 КФ; 2 — никель марки НП2; D — относительные полосы пропускания и прозрачности; D7, D8 — диаметры диска резонатора и сердечника; Н, Н0 — приведенная добротность и округленное ее значение; М — число звеньев фильтра; S — обобщенная расстройка; Т — толщина диска-резонатора; Л, J2 — вспомогательные параметры; V — относительная резонансная частота дискового резонатора; Y — число узловых окружностей колебаний диска; R — резонансное сопротивление нагрузки; R1 — характеристическое сопротивление диска; Z — коэффициент трансформации; L2, L3 — длина связки и сердечника; X — отношение характеристических сопротивлений внутренних и крайних связок; XI, Х2 — вспомогательные коэффициенты.

4. Замена механических и электромеханических элементов электронными. Например, верньерно-шкальное устройство профессионального приемника становится намного точнее и удобнее, если его заменить цифровым табло. Весьма ощутимый эффект дает замена механических контактов электронными переключателями, так как низкая надежность механических контактов и ограниченный ресурс их работы являются серьезным препятствием на пути обеспечения высокой надежности сложной аппаратуры.

Однако в бесконтактных аппаратах, в отличие от контактных, нет и подвижных частей, и механических контактов, благодаря чему они имеют существенные преимущества: высокую надежность, долговечность, быстродействие, легкость обслуживания.

1. Почему недостатки контактных аппаратов для управления электроприводами (по сравнению с бесконтактными) связаны с наличием у них подвижных частей и механических контактов?

Движение перфокарты точно синхронизировано с работой механических контактов, управляемых профильными кулачками. Таким образом, сигналы с перфокарты могут поступать только в тот момент, когда любая из позиций (строк) перфокарты находится под щетками. Так как в считывающем механизме расположены две группы щеток (рабочие и контрольные), то можно производить двукратное считывание одной и той же позиции (строки) с последующим сравнением результатов считывания.

При построении современных устройств автоматики и вычислительной техники широко используются бесконтактные переключающие устройства, выполняющие логические операции. Основой таких устройств являются элементы, обладающие свойствами электромагнитных реле, но не имеющие механических контактов.

Одним из перспективных путей повышения эффективности коммутации силовых цепей, позволяющим исключить возникновение дуги отключения или ограничить время ее горения, является использование силовых полупроводниковых приборов. Во многих странах и у нас в СССР ведутся работы по созданию коммутационных аппаратов на базе тиристоров и симисторов, однако до настоящего времени такие аппараты имеют ограниченное применение. Основными факторами, препятствующими широкому применению указанных аппаратов, даже при низком напряжении, являются высокая стоимость, значительные габариты, отсутствие видимого разрыва цепи, чувствительность к перегрузкам, скорости нарастания тока и напряжения. Подробно этот вопрос рассмотрен в разделе 4. Более приемлемыми для сильноточных аппаратов признаны устройства с бездуговой коммутацией, основанные на использовании механических контактов и тиристоров или механических синхронизирующих устройств, контактов и неуправляемых диодов.

После того как проведен монтаж ИМС, т. е. все ее элементы смонтированы на подложке или на основании корпуса, необходимо провести соединение контактных участков между собой для создания надежных электрических и механических контактов. Соединение контактных участков между собой в технологии ИМС достигается пайкой или сваркой, а также комбинацией этих методов.

С помощью транзисторов оказалось возможным создать преобразователи постоянного напряжения, обладающие большими преимуществами перед электромеханическими преобразователями. Важнейшими из этих преимуществ являются: 1) более высокая надежность и больший срок службы из-за отсутствия механических контактов; 2) более высокий к. п. д. (порядка 70—90 %); 3) возможность осуществлять преобразование на частотах от нескольких сотен герц до 10—20 кГц, что позволяет существенно уменьшить размеры и. массу трансформаторов и фильтров; 4) более высокая устойчивость к тряске и вибрации; 5) практически полное отсутствие акустических помех.

В зависимости от используемых ключей КУ могут быть контактными и бесконтактными. У первых подключение канала осуществляется замыканием механических контактов, у вторых — изменением проводимости каких-либо элементов: диодов, транзисторов, фоторезисторов и др.

7. Можно использовать ключи, построенные на основе эффекта Холла. Они представляют собой твердотельные ключи, управляемые магнитным полем, и используются в качестве панельных или клавиатурных ключей. Для их работы требуется напряжение +5 В; вырабатываемые ими бездребезговые логические выходные сигналы можно использовать для управления ТТЛ или КМОП-логикой, работающей от + 5 В. Поскольку ключи на эффекте Холла не имеют изнашиваемых механических контактов, они практически вечны (хотя однажды у нас случилась эпидемия прогрессирующей магнитной анемии клавиатуры на эффекте Холла; мы надеемся, что эта болезнь теперь побеждена).

При разрыве цепи с помощью механических контактов между ними возникает искра, представляющая собой дуговой.разряд, при котором выделяется энергия, накопленная в распределенных и сосредоточенных реактивных элементах цепей. Искра разрушает поверхность контактов и приводит к появлению сильной широкополосной

Выключатели и переключатели. При замыкании и размыкании цепей питания с помощью механических контактов возникают помехи в виде электромагнитных колебаний, возбуждаемых скачками в реактивных элементах цепей, связанных с этими устройствами. Кроме того, при случайном замыкании и размыкании цепи,