Traatharja libisemisrõngad edastavad võimsust, signaale ja paljudel juhtudel andmeid pidevalt pöörleva liidese kaudu. Need valitakse siis, kui pöörlev süsteem vajab stabiilset kontakti kompaktses pakendis, ilma traditsiooniliste süsinikharjade tekitatud süsiniku tolmuta. Need ei ole aga vaikimisi uuendused. Tugeva-vooluülekande, abrasiivse keskkonna või spetsiaalsete RF-liinide jaoks on sageli sobivam mõni muu kontakti konstruktsioon.
See juhend on kirjutatud libisemisrõnga rakenduse inseneri vaatenurgast. See selgitab, kuidas traatharja kontakt töötab, kus see oma koha välja teenib, kuidas seda võrreldakse süsinikharja libisemisrõngastega ostjate tegelike mõõtmete osas ja millist teavet teie tarnija enne pakkumise tegemist vajab. Lõpus on realistlike parameetritega töötatud näide koos KKK-ga küsimuste jaoks, mis valiku käigus kõige sagedamini esile kerkivad.
Mis on traatharja libisemisrõngas?
Traatharja libisemisrõngas on elektromehaaniline koost, mis hoiab elektriühendust statsionaarse konstruktsiooni ja pöörleva komponendi vahel. Seda funktsiooni jagavad kõikelektriline libisemisrõngas; erinevus seisneb kontaktis.
Iga juhtiva rõnga vastu surutud ühe süsinikploki asemel kasutatakse traatharja konstruktsioonis peente, vetruvate juhtivate juhtmete kimpu. Iga juhe on oma kontaktpunkt ja mitu juhet sõidavad samaaegselt samal rõngal. See mitmepunktiline kontakt on enamiku konstruktsiooni elektrilise ja mehaanilise käitumise allikas: väiksem kontakttakistuse varieeruvus, väiksem elektriline müra signaaliliinidel ja kulumisprofiil, mis ei lase juhtiva süsiniku tolmu ümbritsevasse mehhanismi.
Traatharja kontakti nimetatakse tehnilises kirjanduses mõnikord fiiberharjaks või mitme{0}}kiudharja kontaktiks, eriti kui madala tasemega signaaliahelates kasutatakse väga peeneid väärismetallisulamist-traate.
Kuidas traatharja kontakt tegelikult töötab
Libisemisrõngal on statsionaarne korpus (staator) ja pöörlev võll või hülss (rootor). Juhtivad rõngad asuvad pöörleval küljel. Harjaplokid asuvad statsionaarsel küljel, millest igaüks hoiab traadikimpu, mis surub vastu ühte rõngast. Kui rootor pöörleb, liigub vool või signaal läbi harja juhtmete rõngasse ja välja viib rootor kõik, mis on paigaldatud pöörlevale seadmele.
Kolm detaili on olulisemad, kui enamik katalooge tunnistab:
- Tõhusate kontaktide arv.Ühel süsinikplokil võib olla üks peamine kontaktplaaster. Juhtmekimbul võib samal rõngal olla kümme kuni mitukümmend sõltumatut mikro{1}kontakti. Kui mõned on hetkeks vibratsiooni või saaste tõttu üles tõstetud, juhivad teised endiselt. Just see muudab traatharja kontakti atraktiivseks andurite, kodeerijate ja madalpinge{4}}digitaalliinide jaoks.
- Kontaktrõhk juhtme kohta.Iga juhe on kerge. Üldine normaaljõud on süsinikharjaga võrreldes väike, mis vähendab hõõrdemomenti ja kuumust kontaktpinnal. Kompromiss-on see, et ükski juhe ei suuda läbida tugevat voolu; suure voolu-vooluahelaid haldavad paralleelsed rõngad või laiemad harjarühmad.
- Materjalide sidumine.Pintsli juhtmed on signaaliahelate jaoks tavaliselt vääris-metallisulamid (hõbeda- või kulla{2}}põhised), samas kui rõngaspindadel kasutatakse täiendavaid plaate. Sidumine kontrollib kontakttakistuse stabiilsust kogu kasutusea jooksul ja see on suurim tegur, kas libisemisrõngas vastab ka pärast miljonit pööret tehnilistele nõuetele.
Traatharja kontakt kulub endiselt. Kaubandus ei ole "kulumata" versus "süsinikkulumine" -, see on peen metallist kulumine, mis jääb korpuse sisse, versus süsinikuosakesed, mis võivad sattuda ümbritsevatesse mehhanismidesse.
Kus traatharja libisemisrõngad oma koha teenivad
Traatharja kujundus määratakse tavaliselt siis, kui on tõene vähemalt üks järgmistest:
- Süsteem edastab madalpinge{0}}signaale, kodeerija tagasisidet või andmeliine, mis ei talu kulunud söeharja müra.
- Ümbritsev keskkond on tundlik tahkete osakeste suhtes (optilised süsteemid, meditsiiniline pildistamine, pooljuhtide käsitsemine, puhasruumid).
- Vertikaalne või radiaalne ruum on kitsas ja lühike virna kõrgus loeb rohkem kui maksimaalne vooluvõimsus.
- Juurdepääs hooldusele on halb - seade peab enne mis tahes teenindussekkumist töötama kümneid tuhandeid tunde.
- Toiteahelad ja signaaliahelad peavad jagama ühte kompaktset korpust.
Disain sobib halvasti, kui domineeriv nõue on sadu ampreid vooluringi kohta, kui keskkond on tugevalt abrasiivne või keemiliselt söövitav või kui kasutatakse spetsiaalset lahendust, näiteksfiiberoptiline libisemisrõngasvõi andmesideühenduse jaoks on vajalik RF-pöördliides.
Traathari vs süsinikharja libisemisrõngad
Mõlemad kontaktistiilid töötavad. Küsimus on selles, milline neist sobib rakenduse elektriliste, mehaaniliste ja teeninduspiirangutega. Traditsioonilinesüsinikharja libisemisrõngasjääb õigeks vastuseks paljudes rasketes{0}}pöörlevates rakendustes; traathari võidab erineval maastikul.
| Mõõtmed | Traatharja libisemisrõngas | Süsinikharja libisemisrõngas |
|---|---|---|
| Tüüpiline vool ahela kohta | Üldiselt sobib madala{0}} ja keskmise voolu-vooluahelatele; suurt voolu käsitletakse paralleelsete rõngaste abil | Mugav suure{0}}ahela voolu korral raskete{1}}konstruktsioonide puhul |
| Elektrimüra signaaliliinidel | Madalam müratase,{0}}sobib hästi kodeerija, analooganduri ja digitaalsete andmeliinide jaoks | Suurem kontaktmüra, kuna harjad kuluvad; tavaliselt filtreeritakse või kasutatakse ainult toiteallikana |
| Tahkete osakeste tekitamine | Korpuse sees on säilinud peen metallist kulumine | Töö käigus eralduv süsiniktolm; nõuab isoleerimist puhtas keskkonnas |
| Hooldusintervall | pikk; harja vahetamine on tavapärastes-töötingimustes harv | Perioodiline harjade ülevaatus ja vahetamine on osa hooldusplaanist |
| Hõõrdemoment | Madal; kerge traadi kontakti -kontakti surve | Kõrgem; vedru{0}}koormustega süsinikplokid |
| Kompaktsus | Tugev; toetab lühikest virna kõrgust ja väikest ava läbimõõtu | Suurem ümbrik, eriti{0}}suure vooluga kujunduste jaoks |
| Vibratsioonitaluvus | Mitme-punktiga kontaktsõit lühikeste häirete korral | Üksikkontaktne plaaster on lobisemise suhtes tundlikum |
| Maksumus suure voolu korral | Tõuseb kiiresti, sest paralleelselt tuleb asetada rohkem rõngaid | Tasuv-ainult raske{1}}võimsusega-rakendustes |
| Parim sobivus | Segatoide ja signaal, kompaktsed koostud, signaali{0}}tundlikud süsteemid, vähese{1}}hooldusega paigaldised | Suure-voolu jõuülekanne, traditsioonilised tööstuslikud ajamid, generaatori ergutus, rasked{1}}pöörlevad seadmed |
Tehniline märkus: kui rakendus kombineerib väikese hulga kõrge{0}}voolu võimsust paljude madalpinge{1}}signaaliliinidega, on praktiline otsus tavaliselt traathari - ja haruldast kõrge-vooluahelat käsitletakse paralleelsete rõngaste, mitte kontakti vahetamise tehnoloogiaga.
Levinud rakendused koos oluliste elektriliste detailidega
Üldisi rakenduskategooriaid on lihtne loetleda. Kasulikum on järgmine: tüüpiline ahelate kombinatsioon, mida iga seade vajab, ja see, mis kipub spetsifikatsiooni juhtima.
Tööstusautomaatika: indekseerimislauad, pöörlevad täiteained, märgistustornid
Pakendiliini pöörlev indekseerimislaud või märgistustorn vajab tavaliselt 24 V alalisvoolu juhtimisvõimsust, käputäis digitaalseid I/O liine, ühte või kahte koodri kanalit ja mõnikord ka väljasiini ühendust. Traatharja kontakt sobib signaali poolele; töötsükkel on kõrge (mitu vahetust päevas) ja hooldusaknad on lühikesed. Kompaktneläbi-augu libisemisrõngatraatharja kontaktikomplektiga on tavaline konfiguratsioon, kuna keskne ava võimaldab pneumaatilise või mehaanilise võlli läbimist.
Järelevalve, EO/IR ja Pan{0}}kallutatud kaameraplatvormid
Pidevalt pöörlevad kaameraplatvormid edastavad alalisvoolu, mootori ajamiliine, juhtsignaale ja video- või Etherneti linki. Spetsifikatsioonis domineerib signaali terviklikkus: igasugune kontaktmüra ilmneb kujutise artefaktide või pakettide kadumisena. Otsus on harva "millist tüüpi pintslit" -, see on "milline varjestusstrateegia ja kanalite eraldamine on vajalik".
Robootika, ROV, UAV-i kardaanid ja pöörlevad otsaefektorid
Siin on kõige olulisem kompaktne ja madala pöördemomendiga{0}}kujundus. EOAT-d kandev robotranne ei saa endale lubada rasket libisemisrõngast. Traatharja kontakti madal hõõrdemoment ja väike mähis on otsustavad tegurid koos mitmeUSB või Etherneti signaalikanalidkasuliku koormuse jaoks.
Testimis- ja mõõtmisseadmed
Pöörlevad katseseadmed, instrumentidega varustatud dünamomeetrid ja autoosade testimisseadmed kannavad madalal{0}}tasemel analoogsignaale, termopaari sisendeid ja mõnikord ka kiireid{1}}digitaalliine. Kontaktmüra on vaenlane. Materjalide sidumine ja varjestus libisemisrõngas on olulisemad kui harja kuju ise.
Seireradarid, antennid ja pöörlevad sideplatvormid
Antenni positsioneerijad ühendavad sageli võimsuse ja signaali ühes pöörlevas ühendusliiges, mõnikord koos kõrgsageduslikul{0}}teel spetsiaalse raadiosagedusliku pöördliigendiga. Traatharja kontakt käsitleb puhtalt-madala sagedusega signaale ja alalisvoolu.
Kuidas määrata traatharja libisemisrõngast
Kiireim viis õige hinnapakkumise saamiseks on määratleda rakendus kuue mõõtmega enne tootjaga ühenduse võtmist. Ükskõik millise neist vahelejätmine on pärast esimest prototüüpi ümberkujundamise kõige levinum põhjus.
1. Loetlege iga vooluring eraldi
Ärge andke tarnijale ühte numbrit, näiteks "10 ahelat". Eraldage:
- Ahela funktsioon (mootori võimsus, juhtimine, kodeerija A/B/Z, Etherneti paar, video jne)
- Pideva voolu reiting jatipp/sissevoolu vool- mootori- ja solenoidliinide kontaktide suuruse määrab sisselülitusarv
- Pinge, vahelduv- või alalisvool ja nõutav isolatsioon
- kas liin on varjestatud ja kas varjestus peab pöörlema koos kaabliga või lõppema korpuses
Kui pidevad ja tippvoolud aetakse segi, töötab tulemuseks olev disain kas kuumalt või on üle{0}}määratud vajalikust suurema kuluga.
2. Määratlege täpselt signaali- ja andmetüübid
"See peab kandma signaale" ei ole spetsifikatsioon. Tuvastage iga liini protokoll, kiirus ja elektristandard. Levinud juhtumite hulka kuuluvad analooganduri 0–10 V või 4–20 mA väljundid, RS-485- või CAN-siin, Profinet, EtherCAT, 100Base-TX, 1000Base-T, video (HD-SDI, analoogkomposiit, GigE Vision) või RF.
Eelkõige Ethernet ei ole üksainus spetsifikatsioon. 100 Mbps Fast Etherneti jaoks mõeldud libisemisrõngas ei pruugi tingimata läbi minnaGigabit Ethernetpöörleval kontaktteel ilma sisemise impedantsi juhtimiseta, paaridevahelise kontrollitud läbirääkimise ja piisava varjestuseta. Edastamise nõuded on määratletudIEEE 802.3 standard, ja libisemisrõngast, mida nende nõuetega ei ole iseloomustatud, ei saa eeldada, et see link toetab.
Tehniline märkus: suunake Etherneti paarid mootori- ja solenoidahelatest eemale, kui kanali paigutus seda võimaldab. Kui segamine on vältimatu, muutub varjestusstrateegia kriitiliseks disainivalikuks - vt seda praktilist ülevaadetvarjestuslahendused libisemisrõnga signaali edastamiseks.
3. Kinnitage kiirus ja töötsükkel
Libisemisrõngad on tavaliselt hinnatud pideva pöörete arvu jaoks, kuid töötsükkel määrab eluea. Masin, mis pöörleb pidevalt 24/7 kiirusel 20 p/min, kogub aastaga rohkem pöördeid kui 300 p/min süsteem, mis töötab tund aega päevas. Pakkuda:
- Maksimaalne ja tüüpiline pöörete arv
- Pidev vs katkendlik töö
- Suund (ühe{0}} või kahesuunaline)
- Eeldatav töötundide või pöörete koguarv kuni kasutusea lõpuni
4. Määrake mehaaniline ümbrik
Loetlege kõik mehaanilised piirangud, mida libisemisrõngas peab arvestama: välisläbimõõt, üldkõrgus, nõutav -ava läbimõõt, kui see on olemas, paigaldusliides, kaabli väljumise suund ja pikkus, pistiku eelistused ja rootori lubatud pöördemoment. Kui vertikaalne ruum on kitsas, apannkoogi slip ringtraatharja kontaktiga võib sobida paremini kui virnastatud silindriline konstruktsioon.
5. Kirjelda keskkonda
Töötemperatuuri vahemik, niiskus, tolm, pesu, vibratsioon, löök, kõrgus merepinnast ja söövitav keskkond mõjutavad kõik materjali valikut, tihendamist ja kontaktide sidumist. Nõutav sissepääsukaitse tuleks esitada all määratletud IP-koodinaIEC 60529; Konteksti selle kohta, mida iga number praktikas tähendab, vaadake siitlibisemisrõnga IP reitingute tõlgendamine.
6. Otsustage standardse ja kohandatud varajase vahel
Tavalise kataloogi mudeli tarnimine on kiirem ja odavam. Akohandatud libisemisrõngason õigustatud, kui mehaanilist ümbrist, vooluringide segu või keskkonda ei saa varuosa - teenindada, mis on sageli nii kompaktsete, kombineeritud võimsusega-ja-signaalide puhul. Kompromissi-käsitletakse põhjalikumalt selles artiklisstandardsed vs kohandatud libisemisrõngad.
Valiku kontrollnimekiri
Enne RFQ väljastamist veenduge, et saate vastata igale selle loendi üksusele.
- Vooluahelate arv funktsioonide kaupa
- Iga vooluahela jaoks: pidev vool, tipp-/sisselülitusvool, pinge, vahelduv- või alalisvool
- Signaaliprotokollid ja kiirused (koodri tüüp, väljasiin, Etherneti kiirus, videostandard, RF-sagedus)
- Varjestuse ja maanduse nõuded ahela kohta
- Maksimaalne pöörete arv, tüüpiline pöörete arv, töötsükkel, suund
- Eesmärk kasutusiga tundides või pööretes
- Välisläbimõõt, kogupikkus, läbi{0}}ava suurus, kinnitusviis
- Kaabli väljumissuund, kaabli pikkus, pistiku tüüp
- Töötemperatuuri vahemik
- Nõutav IP-reiting vastavalt standardile IEC 60529, millele lisandub pesu või kemikaalidega kokkupuude
- Vibratsiooni- ja šokikeskkond
- Vastavusnõuded (UL, CE, sõjaväe, meditsiini jne)
Töötatud näide: Toite ja Gigabit Ethernetiga pöörlev kontrolliplatvorm
Allolevad parameetrid on illustratiivsed - need peegeldavad pigem konfiguratsiooni, mida me sageli näeme, mitte ühegi kliendiprojekti.
- Rakendus:Pidevalt pöörlev optilise kontrolli torn, siseruumide puhasruum{0}}külgnev ala
- Rootori kasulik koormus:Tööstuskaamera, ringvalgusti, juhtpult, ümbritseva õhu temperatuuriandur
- Vooluahelad:2 × 5 A pidev alalisvool (24 V), 1 × Gigabit Ethernet (4 keerdpaari), 2 × digitaalne I/O, 1 × termopaari sisend
- RPM:60 p/min pidev, kahesuunaline
- Töötsükkel:22 tundi päevas, 6 päeva nädalas
- Mehaaniline ümbris:50 mm saadaval oleva virna kõrgus, 25 mm läbiv-ava pneumaatilise toru jaoks
- Keskkond:15–30 kraadi, vähe tolmu, ei pese maha, piisab IP54-st
- Eesmärk kasutusiga:Vähemalt 8000 tundi enne mis tahes teenindussekkumist
Sobiv konfiguratsioon on läbiva-suuriga traatharja libisemisrõngas, mille Etherneti paarid suunatakse spetsiaalsetele sisemiselt varjestatud kanalitele, mis on eraldatud 24 V toiterõngastest. Termopaari liin on rühmitatud madala-taseme signaalidega korpuse vastasküljel toiterõngastest. Pintsli materjal on vääris-metallisulam signaali poolel ja raskem{6}}paar kahel jõurõngal.
See näide ei illustreeri seda, et traatharja kontakt "toetab Etherneti" üldiselt -, vaid selleks, et link töötaks pidevalt pöörleva kontakti kaudu, tuleb luua konkreetne kanali paigutus, varjestusplaan ja materjali sidumine.
Levinud spetsifikatsioonivead
- Töötlemise ahelate arv on ainus arv.Kahel 12-ahelalisel libisemisrõngal võib olla täiesti erinev eluiga, kui üks on sisendvoolu jaoks ja teine mitte.
- "Ethernet" määramine ilma kiiruseta.Mudelil 100Base-TX ja 1000Base-T on erinevad nõudmised impedantsi juhtimisele ja libisemisrõngas läbirääkimisele.
- Keskkonna alahindamine.Osa, mis töötas töölaua prototüübis, võib mõne kuu jooksul rikki minna, kui see on paigaldatud jahutusvedeliku udu lähedusse või igapäevaste kondensatsioonitsüklitega välikambrisse.
- Eeldusel, et standardmudel paigaldatakse.Kaabli väljumissuund, pistiku tüüp ja pöördemomendi ümbris välistavad sageli näilise kataloogi sobivuse.
- Vaikimisi kasutatakse suure{0}}voolutugevuse jaoks traatharja.Suure koormusega-ühe vooluahela sadade ampritega on enamikul juhtudel ikkagi süsinikharja territoorium.
KKK
K: Kas traatharja libisemisrõngad on paremad kui süsinikharja libisemisrõngad?
V: Kumbki pole üldiselt parem. Traatharja kontakti eeliseks on signaali puhtus, kompaktsus, vähene hooldus ja puhas töö. Süsinikharja kontaktil on eelis tugevate üheahelaliste voolude korral- ja puhta võimsusega-ülekanderakenduste maksumus. Õige vastus sõltub vooluringide kombinatsioonist, keskkonnast ja teenuse ootustest.
K: Kas traatharja libisemisrõngas saab Etherneti edastada?
V: Jah, kui libisemisrõngas on selle jaoks mõeldud. Ei saa eeldada, et üldotstarbeline-mudel edastaks Gigabit Etherneti standardile. Sisemine kanalite paigutus, impedantsi juhtimine, paaride eraldamine ja varjestus peavad vastama IEEE 802.3 edastusnõuetele ning seadet tuleks enne kriitilisel lingil kasutuselevõttu nende nõuete suhtes testida.
K: Kui kaua traatharja libisemisrõngas kestab?
V: Kasutusaeg sõltub kogupöörete arvust, vooluahelast, kontaktmaterjalide sidumisest, keskkonnast ja koormusprofiilist. Tüüpilised signaali-klassi konstruktsioonid on ette nähtud kümnete miljonite pöörete jaoks, enne kui kontakttakistus kaldub spetsifikatsioonist välja; tugevalt koormatud jõurõngad kuluvad kiiremini. Küsige tarnijalt alati teie tegeliku töötsükliga seotud kasutusiga, mitte üldist "pika eluea" väidet.
K: Millise vooluga saab traatharja libisemisrõngas hakkama?
V: Iga vooluringi kohta on traatharjade konstruktsioonid kõige mugavamad madalas{0}} kuni keskmises-vooluvahemikus -, tavaliselt kuni mõnekümne amprini ühe standardsuurusega rõngaga. Suuremaid voolusid käsitletakse paralleelsete rõngastega samas korpuses. Kui teie disain vajab ühel vooluringil sadu ampreid, on süsinikhari või spetsiaalne kontakt tavaliselt säästlikum.
K: Kas traatharja libisemisrõngaste hooldus on{0}}tasuta?
V: Tõhusalt hooldus-vaba on tõele lähemal kui sõna otseses mõttes hooldus-vaba. Kontakt kulub, lihtsalt aeglaselt ja ilma süsinikutolmu vabastamata. Enamik paigaldusi ei vaja tuhandete tundide jooksul plaanipärast hooldust, kuid soovitatava hooldusintervalli järel kontrollimine on siiski osa vastutustundlikust töökindlusplaanist.
K: Mis vahe on traatharja libisemisrõngal ja kiudharja libisemisrõngal?
V: Termineid kasutatakse sageli vaheldumisi. "Fiiberhari" rõhutab tavaliselt väga peeneid -ahelalisi kontaktkimpe, mis on sageli väärismetallisulamist- ja mida kasutatakse signaali-klassi ahelates. "Traathari" on laiem mõiste ja hõlmab nii signaali -klassi kui ka raskema{6}} ülesande rakendusi.
K: Millal peaksin selle asemel valima süsinikharja libisemisrõnga?
V: Valige söehari, kui rakenduses domineerib suur ühe-vooluahela vool, kui keskkond on raske-tööstuslik ja süsiniktolm on vastuvõetav, kui eelarvesurve ainult võimsusega-ainult konstruktsioonile on tugev või kui pöörleva seadme hooldusplaani osana on juba ette nähtud süsinikharja hooldus.
K: Kas mul on vaja tavalist või kohandatud traatharja libisemisrõngast?
V: Kui teie vooluringi segu, mehaaniline ümbris ja keskkond sobivad kataloogiüksusega, on standardosa kiirem ja odavam. Kui mõni neist piirangutest on ebatavaline - pinu tihe kõrgus, segatud võimsus-ja-Etherneti vooluringide loend, konkreetne pistik ja kaabli väljund -, kohandatud disain annab parema tulemuse. Lihtne viis otsustamiseks on täita ülaltoodud valiku kontroll-loend ja vaadata, kas mõni reaüksus jääb standardkataloogist välja.