Отпор контакта клизног прстена: како га измерити и поставити границе прихватања

Отпор контакта клизног прстена је електрични отпор који се уводи када струја или сигнал прелази преко интерфејса ротирајућих контаката.

Међутим, број приказан на листи података добављача може укључивати више од клизног контакта. Такође може садржати отпор унутрашњих проводника, кримпова, лемних спојева, проводних жица, терминала и конектора.

Из тог разлога, изјава као што је „отпор контакта испод 10 мΩ“ је непотпуна осим ако не дефинише и електричну путању, метод мерења, температуру и услове рада.

Ниско стационарно очитавање је корисно, али не доказује да клизни прстен остаје стабилан током ротације. Инжењери ће можда морати да процене динамичке варијације отпора, кратке сметње, пад напона, пораст температуре и померање отпора након тестирања издржљивости.

Овај водич објашњава како да дефинишете границу мерења, користите метод са четири жице, забележите динамички отпор, успоставите границе специфичне за примену и дијагностикујете абнормалне резултате.

Шта укључује отпор контакта клизног прстена?

У конвенционалном брушеном клизном прстену, електрична струја пролази између стационарне четке и ротирајуће проводне стазе. Отпор мерен између екстерног улаза и излаза може да садржи неколико елемената.

Граница мерења стога треба да буде наведена исто тако јасно као и сама вредност отпора.

Пример границе: потпуни отпор канала мерен од стационарног летећег кабла до ротационог летећег кабла, укључујући унутрашњи контакт и обе наведене дужине електроде.

ИЕЦ 60512-2-1:2002 дефинише методу миливолтног нивоа за мерење отпора на спојеним контактима, док ИЕЦ 60512-2-2:2003 дефинише метод специфициране испитне струје. Ови стандарди се односе на електричне конекторе и повезане контакте, а не посебно на комплетан клизни прстен, али показују зашто испитна струја и конфигурација мерења морају бити документовани. :цонтентРеференце[оаиците:5]{индек=5}

Опште позадина о електричној путањи доступна је у БиТуне-овом водичу заиспитивање клизног прстена.

Статичка отпорност, динамичка варијација и поремећај контакта

Три различита резултата се често групишу под тим појмомконтактни отпор.

Статички контакт отпор

Статички отпор се мери док је клизни прстен непомичан. Обезбеђује основну линију за један канал и једну угаону позицију.

Може се измерити неколико стационарних положаја да би се утврдило да ли се основна линија мења око прстена. Чак и тада, статички тест не може да репродукује вибрације, варијације контактне силе или кратке догађаје током континуиране ротације.

Динамички контактни отпор

Динамички контактни отпор описује измерену путању док се клизни прстен ротира.

Резултат се може извести као:

• Просечан отпор
• Максимални отпор
• Минимални отпор
• Варијација од врха до врха
• Траг отпора у односу на време
• Траг отпора наспрам угла
• Краткотрајни број скокова

Цонтацт Дистурбанце

Тест контактних поремећаја тражи кратке догађаје који прелазе дефинисани праг отпора или континуитета. Ови догађаји могу бити прекратки да би значајно променили просечну вредност, али и даље довољно дуги да поремете контролни улаз или комуникациони систем.

ИЕЦ 60512-2-3:2002 описује варијацију контактног отпора под одређеним динамичким условима, а ИЕЦ 60512-2-5:2003 описује методу за откривање контактних поремећаја у електромеханичким компонентама. Пројекат клизног прстена и даље треба своју брзину, оптерећење, температуру, пропусни опсег, трајање и критеријуме прихватања. :цонтентРеференце[оаиците:6]{индек=6}

Зашто је важна отпорност на контакт са клизним прстеном

Пад напона и топлота у каналима напајања

Пад напона на отпору је:

V = I × R

Електрична снага претворена у топлоту је:

P = I² × R

Пошто је струја квадратна у прорачуну грејања, мали отпор може постати важан у струјном колу.

Ово су математички примери, а не БиТуне оцене производа.

Генерисана топлота може бити концентрисана на једној стази четкице, савијању или спољашњој ушци, а не равномерно распоређена. Мерење укупне путање би стога требало да буде подржано мерењима пада напона и температуре при релевантном оптерећењу.

Пројекти са значајном струјом такође треба да преиспитају захтеве дизајна за ависокострујни клизни прстени методе које се користе за контролупораст температуре клизног прстена.

Аналогни и сигнали ниског нивоа

Промена серијског отпора не утиче на свако аналогно коло на исти начин.

За осетљиве канале, отпор контакта треба проценити заједно са уземљењем, заштитом и распоредом канала. БиТуне-ови водичи застабилан пренос сигналаиелектрични шум клизног прстенапружају додатни контекст.

Дигитална комуникација и кодери

Низак отпор једносмерне струје не доказује да ће ротирајући канал подржавати Етхернет, УСБ, видео, енкодер или неки други протокол велике брзине.

Дигиталне везе такође могу зависити од:

• Карактеристична импеданса
• Губитак уметања
• Повратни губитак
• Преслушавање
• Континуитет штита
• Баланс пара
• Прелази конектора
• Цоммон-моде интерференције
• Тајминг протокола и толеранција пријемника

ИЕЕЕ 802.3 дефинише Етхернет физичке слојеве за различите брзине и медије за пренос. Ово појачава потребу да се квалификује релевантни Етхернет канал и физички слој уместо да се користи вредност отпора на једносмерни контакт као једини резултат прихватања. :цонтентРеференце[оаиците:7]{индек=7}

За сродне захтеве дизајна, прегледајте БиТуне-овеВодич за етернет клизни прстен, решења за заштиту сигналаи упутство заспречавање преслушавања канала.

Шта узрокује да отпорност на контакт расте или флуктуира?

Контактни материјал и стање површине

Различити контактни материјали имају различит капацитет струје, карактеристике хабања, понашање површинског филма и осетљивост на контаминацију.

Сам назив материјала не дефинише перформансе. Геометрија контакта, сила, брзина, густина струје, окружење и одржавање такође су важни.

БиТунеово поређење одзлатни и графитни контакти са клизним прстеномобјашњава зашто различите апликације могу захтевати различите контакт системе.

Цонтацт Форце

Недовољна контактна сила може смањити ефективну контактну површину и учинити динамички сигнал мање стабилним. Прекомерна сила може повећати хабање, трење и обртни момент.

Контактна сила је део одобреног механичког дизајна и не би требало да се подешава на терену без процедуре произвођача.

Хабање и остаци

Хабање може променити геометрију површине и створити честице. Крхотине могу повећати просечан отпор, створити насумичне сметње или контаминирати суседне канале.

Знакове и одлуке о одржавању треба проценити коришћењем стварног контакт система. Погледајте БиТуне-ов водич заузроци хабања клизног прстена и знаци упозорења.

Испадање, вибрације и неусклађеност

Механичко трзање може проузроковати промену контактне силе у поновљивој угаоној позицији. Вибрације, неподржано ожичење или превише крута структура против ротације могу довести до мање предвидљивих догађаја.

Врх отпора који се понавља под истим углом осовине сугерише другачије истраживање од насумичних шиљака који се јављају без угаоног понављања.

Температура

Унутрашњи проводници обично мењају отпор са температуром. Топлотно ширење такође може утицати на геометрију контакта и терминални притисак.

Већа отпорност на топлоту не доказује аутоматски да је контактни интерфејс покварен. Упоредите:

• Иста граница мерења
• Иста испитна струја
• Снимљени проводник и температура кућишта
• Очекивано температурно понашање проводног пута
• Динамичка варијација пре и после загревања

Екстерни каблови и прикључци

Лабав ушица, оштећени проводник, лош набор или оксидовани конектор може изгледати као грешка унутрашњег клизног прстена када се мери цела путања машине.

Поделите стазу на делове пре него што замените клизни прстен.

Пет корака за мерење контактног отпора клизног прстена

Корак 1: Дефинишите електричну путању и сврху тестирања

Прво одлучите шта тест мора да потврди.

Забележите да ли су каблови и конектори укључени. Промена тачака осећаја између почетног и коначног теста може поништити тренд.

Корак 2: Користите одговарајуће четворожилно мерење

У двожичном мерењу, инструмент мери непознату путању заједно са отпором проводника, сонди и њихових контактних тачака.

У четворожичној или Келвин конфигурацији:

• Један пар проводника напаја тестну струју.
• Одвојени пар електрода детектује напон директно на изабраној путањи.

НИСТ услуге калибрације отпора користе мерења са четири терминала где би отпор везе иначе био значајан на потребном нивоу тачности. Ово подржава општи принцип метрологије, иако тест производног клизног прстена и даље захтева сопствени инструмент, струју, опрему и анализу несигурности. :цонтентРеференце[оаиците:8]{индек=8}

Записник теста треба да садржи:

• Статус инструмента и калибрације
• Изабрана испитна струја
• Тачке убризгавања струје
• Тачке чула напона
• Мерни опсег и резолуција
• Конфигурација уређаја и конектора
• Компонента и температура околине
• Нула инструмента и праг буке

Термални ЕМФ и грешка померања

Веома мали напони се могу произвести тамо где се сусрећу различити метали и температурни градијенти. Ови термоелектрични напони могу искривити резултат ниског отпора.

Тамо где инструмент и метода испитивања то подржавају, компензација офсета или мерења са обрнутом струјом могу помоћи да се одвоји отпорнички напон од релативно стабилног термичког офсета.

Било који метод компензације треба да буде наведен у извештају, а не да се примењује прећутно.

Корак 3: Успоставите хладну статичку основну линију

Измерите сваки потребан канал пре континуиране ротације.

Запис:

• Идентификација канала
• Угаона позиција где је релевантно
• Почетна температура
• Тест струја
• Отпор
• Стање спољашњег терминала
• Конфигурација конектора и каблова

Мерење неколико угаоних позиција може помоћи да се утврди да ли је абнормалност локализована на делу стазе.

Корак 4: Снимите динамички отпор без скривања догађаја

Ротирајте јединицу под одређеним механичким и електричним условима док снимате изабрану путању.

Процедура треба да дефинише:

• Нормална и максимална брзина
• Рад у смеру казаљке на сату и у супротном смеру
• Трајање теста или број обртаја
• Електрично оптерећење
• Температурно стање
• Бандвидтх инструмента
• Интервал узорковања
• Дигитално филтрирање
• Обавезно трајање догађаја
• Канали мерени истовремено
• Да ли се бележи угао осовине

Узорковање и пропусни опсег

Инструмент мора бити у стању да одговори на најкраће сметње које су важне за апликацију. Спор инструмент или јак филтер за усредњавање могу да претворе кратки шиљак високог отпора у малу промену безопасног изгледа.

План испитивања стога треба да дефинише:

• Најкраћи догађај који се мора открити
• Ширина опсега инструмента
• Стопа узорковања или евидентирања
• Филтрирање се примењује пре и после аквизиције
• Да ли ће необрађени нефилтрирани подаци бити задржани

Не постоји универзална стопа узорковања за све клизне прстенове. Потребна вредност зависи од трајања догађаја, брзине ротације и осетљивости апликације.

Синхронизација угла

Када је практично, забележите угао осовине или референцу једном по обртају заједно са трагом отпора.

Врх који се понавља под приближно истим углом на узастопним обртајима може указивати на:

• Локализовано стање стазе
• Механички испад
• Поновљиво оптерећење уређаја
• Положај кабла који се мења једном по обртају

Угаоно понављање је доказ за даљу истрагу, а не доказ једног специфичног неуспеха.

Корак 5: Проверите апликацију под оптерећењем и после старења

Мерење отпора ниске струје карактерише електрични пут, али можда неће показати перформансе оптерећеног канала напајања.

За струјна кола забележите:

• Цуррент
• Пад напона
• Температура терминала
• Температура становања
• Температура кабла
• Брзина
• Радни циклус
• Време стабилизације

За сигнале, тестирајте стварни сензор, симулатор, протокол или метрику грешке.

Када је поузданост важна, поновите основне и динамичке тестове након дефинисане ротације, температуре, влажности, вибрација или изложености одржавању.

Оригинални и коначни резултати треба да користе исте тачке мерења и упоредиве температуре. Додатна упутства су доступна у БиТунеовом чланку оживотни век клизног прстена и фактори рада.

Како поставити границу прихватања

Не постоји универзална граница отпора контакта која је тачна за сваки клизни прстен. Вредност треба да буде изведена из границе примене и мерења.

1. Почните са максималним дозвољеним падом напона

За дефинисану путању:

Максимални дозвољени отпор путање=Максимални дозвољени пад напона ÷ Максимална струја

Илустративно израчунавање

Претпоставимо да комплетна ротирајућа струја не сме да изгуби више од 0,30 В на 15 А.

Рмак=0.30 В ÷ 15 А=0.020 Ω=20 мΩ

Израчуната топлота на тој граници би била:

P = 15² × 0.020 = 4.5 W

Ово не доказује да је 20 мΩ термички прихватљиво. Дистрибуција топлоте, кућиште, хлађење, температура каблова и оближња изолација се још увек морају тестирати.

2. Додајте захтеве динамичке стабилности

Максимални статички отпор не дефинише дозвољену ротирајућу варијацију.

Динамичка спецификација може засебно да идентификује:

• Максимални просечни отпор током ротације
• Максимална варијација од врха до врха
• Максимални појединачни скок
• Максимално трајање скока
• Максималан број граничних догађаја

Дозвољено трајање догађаја треба да буде повезано са стварним оптерећењем, контролним улазом, интерфејсом сензора или комуникационим системом.

3. Додајте температурни захтев за струјна кола

Дизајн може прећи израчунату границу пада напона, али и даље ствара неприхватљиву локалну температуру.

Наведите:

• Струја оптерећења и радни циклус
• Амбијентално стање
• Учитани суседни канали
• Брзина ротације
• Мерне тачке
• Максимална температура или пораст температуре
• Неопходно стање стабилизације

4. Користите прецизност од краја до краја за аналогне сигнале

За аналогна мерења, најкориснији критеријум може бити укупна грешка ротације, а не општа граница у милиомима.

Могући показатељи прихватања укључују:

• Максимални помак нуле
• Грешка максималног распона
• Максимална варијација зависна од позиције
• Максимална бука
• Максимални дрифт након термичке стабилизације

5. Користите критеријуме на нивоу протокола за дигиталне канале

Дигиталну комуникацију треба верификовати са потребним протоколом, брзином, каблом, конектором и електричним оптерећењем.

У зависности од система, докази о прихватању могу укључивати:

• Стабилност комуникације
• Бројачи грешака
• Губитак пакета
• Грешке у битовима
• Прекиди везе
• Мерења канала специфична за протокол

6. Дефинишите пост-ендуранце дрифт

Захтјев за тестом животног вијека треба да упореди коначни резултат са почетном базом.

Наведите да ли је прихватање засновано на:

• Апсолутни максимални отпор
• Максимални проценат повећања
• Максимална динамичка варијација
• Максимална промена температуре
• Протокол или резултат перформанси сензора

Како прочитати траг динамичког отпора

Траг треба тумачити заједно са брзином, углом, струјом, температуром и спољним стањем терминала.

Хипотетички пример: грејани ротациони сто

Следећи пример је илустративан. То није случај корисника или БиТуне резултат теста.

Ротациони сто напаја грејач и преноси аналогни температурни сигнал. Током пуштања у рад:

• Један грејач производи мање снаге од очекиваног.
• Очитавање температуре се благо мења на поновљивој позицији стола.
• Један спољни терминал постаје топлији од осталих.

Било би прерано закључити да је унутрашњи клизни контакт неисправан.

Ако унутрашњи отпор остане стабилан док спољни терминал показује висок пад напона и температуру, замена клизног прстена не би исправила стварну грешку.

Решавање проблема са отпорношћу на контакт

Производе на бази четке треба прегледати и одржавати у складу са одобреним дизајном. БиТуне пружа додатне смернице заодржавање проводних четкица са клизним прстеном.

Контактирајте РФК за отпор и контролну листу за прихватање

• Опис машине и апликације
• Функција сваког кола
• Волтаге
• Континуирана и вршна струја
• Радни циклус
• Сигнални или комуникациони протокол
• Граница мерења
• Укључивање кабла и конектора
• Четворожични или други одобрени метод мерења
• Тест струја
• Резолуција инструмента и пропусни опсег
• Захтев за статичку отпорност
• Динамички просечни захтев
• Захтеви за варијацију од врха до врха
• Праг кратког догађаја и трајање
• Нормална и максимална брзина ротације
• Смер ротације
• Трајање теста или број обртаја
• Метода узорковања и филтрирања
• Синхронизација угла где је потребно
• Хладни и топли услови испитивања
• Захтеви за пад напона
• Захтев за температуром или порастом температуре
• Изложеност животне средине
• Циклуси издржљивости
• Отпорност после издржљивости и захтев за заношење
• Аналогна тачност или прихватање на нивоу протокола
• Потребан необрађени траг и извештај о испитивању
• Захтеви за одржавање и инспекцију

Цитат који само наводинизак отпор контактане успоставља упоредиве или мерљиве перформансе.

Снабдевач треба да идентификује вредност, електричну путању, радно стање, метод мерења и доказ о прихватању. БиТуне'спроцес управљања квалитетомможе се прегледати заједно са планом тестирања специфичним за пројекат.

Коначна препорука

Отпор контакта клизног прстена треба третирати као дефинисано радно мерење, а не као један каталошки број.

Почните тако што ћете дефинисати електрични пут и ограничење примене. Користите одговарајуће четворожилно мерење за хладну основну линију, забележите динамичко понашање са довољно пропусног опсега за снимање релевантних догађаја и проверите пад напона, температуру или перформансе сигнала у репрезентативним радним условима.

За канале напајања, поставите ограничења од пада напона и термичких перформанси. За аналогне сигнале, проверите укупну грешку мерења. За дигиталну комуникацију, тестирајте комплетан ротирајући канал протокола. Ради поузданости, упоредите иста мерења пре и после наведене издржљивости или изложености околини.

Апликације са неуобичајеним захтевима за струју, сигнал, брзину, величину или тестирање могу захтевати априлагођена конфигурација клизног прстена. Доставите распоред кола, услове рада и потребне тестове прихватања путемКонтакт страна за инжењеринг БиТунеза преглед.