Проектирование для высокого ускорения

17

Я смотрю на разработку платы для приложения робототехники, которая будет вращаться очень быстро, и мне интересно, есть ли что-то особенное, чтобы принять во внимание. Это будет на приблизительной скорости 6000 об / мин, с краем доски в 50 мм от центра. Это постоянное ускорение около 2000 г, с потрясениями в пару раз больше. Если я шокирую крепление платы, это уменьшит внезапное ускорение, но не вращательное.

Что я должен делать иначе, чем обычный дизайн печатной платы? Будет ли сквозное отверстие лучше, чем поверхностный монтаж? Каким образом я должен ориентировать доску, чтобы ускорение было параллельно плате (предпочтительно) или перпендикулярно? Каким образом следует ориентировать компоненты? Будет ли хорошей идеей конформное покрытие или заливка? Я бы предпочел этого не делать, как из-за ремонтопригодности, так и из-за веса. При каких ускорениях сами внутренние компоненты компонента начинают ломаться?

Кроме того, может быть, это неправильное место, чтобы спросить об этом, но какова лучшая ориентация для литий-полимерного аккумулятора в этой среде?

ahalekelly
источник
Я нашел этот вопрос полезным, хотя он относится к внезапному шоку, а не к постоянному ускорению, и не отвечает на многие вопросы.
ahalekelly
Чем меньше составляющих импульса, тем лучше. Убедитесь, что ваш субстрат не сгибается. CALCE в UMD calce.umd.edu - это целый отдел тестирования электроники и не только!
HL-SDK
Я знаю об исследовательских проектах в моем университете, которые используют почти исключительно гибкую печатную плату для подобных стрессовых ситуаций; главным образом из-за меньшей массы и лучшего соответствия изгибу компонентов ведет.
user36129
Устанавливайте на плату только те детали, которые вам необходимы. Перпендикулярная катушка может образовывать трансформатор, заменяющий батарею.
Optionparty

Ответы:

13

Лучший совет, который я могу вам дать, это держать тяжелые вещи вдоль центральной линии. Это также относится к осцилляторам xtal, которые вы можете использовать. Возможно, вы также захотите убедиться, что масса используемых вами элементов сбалансирована относительно центральной линии вращения, или вы можете получить сильную вибрацию.

Для компонентов SMT малой / малой массы поверхностное крепление хорошо, но, возможно, стоит подумать о клее, чтобы добавить дополнительное склеивание - конечно, не слишком много, потому что клей имеет массу.

Более 10000 г мы склонны к прочной заделке электроники, и у нас не было проблем с работами, отгруженными в течение многих лет, до сил более 20000 г. Разъемы (межплатные платы) могут быть немного ненадежными, поэтому используйте разъемы с повернутыми контактами и многолистовыми контактами (не менее трех).

В США есть компания под названием Statek, которая делает hi-G xtals - недешево, но если вы хотите спокойствия, я бы подумал об их использовании. В качестве альтернативы, посмотрите на массив кремниевых генераторов Linear Technology - они неплохие (и никаких движущихся частей, кроме электронов) - я недавно тестировал один температурный генератор, и он оставался в пределах 10 ppm / degC при 60degC.

Я никогда не знал, что внутренние провода на чипе выходят из строя. Мы всегда стараемся убедиться, что ускорение выталкивает компоненты на печатную плату, но иногда это неосуществимо, и тогда мы собираем вещи. Я считаю, что в 6000g вы должны быть в порядке, не поттинг.

Кроме того, возможно, стоит провести тестирование на готовом изделии, чтобы проверить, нет ли вибрации и что-то не так. Мы делаем это со всем нашим комплектом. Вибрацию мы фиксируем точно так же, как это делает сборщик шин - малый вес не является предпочтительным, поэтому мы обычно сверлим небольшое количество металла с наружных кожухов.

Энди ака
источник
Это интересный момент о XTAL. Если вращаться (или иным образом ускоряться) достаточно быстро, есть ли измеримое физическое искажение кристалла? Если да, то как это влияет на пьезоэлектрическое поведение - изменения частоты, амплитуды, фазы, рабочего цикла?
Маркт
Артиллерийские снаряды с умными взрывателями испытывают более 30 000 граммов. Предохранители "RADAR" возвращаются к ламповым дням. Вибрация (рывок в физике - производная от ускорения da / dt) - большая проблема с течением времени. Мгновенные силы от da / dt могут быть сумасшедшими. #andy aka что ты делаешь :-)
C. Towne Springer
@ C.TowneSpringer - модули мониторинга телеметрии для работы на вращающихся машинах, как при тестировании реактивных двигателей. Множество тензометрических входов и входов термопар. Все оцифровано и передано с ротора на тупо высоких скоростях передачи данных!
Энди ака
@ Andyaka Очень круто. Я работал в Боинге некоторое время в старые времена. Весь тестовый провод был оранжевым, так что я думаю, что он не остался позади. Также очень длинные сапфировые световые трубки, чтобы смотреть на внутренности двигателей GE. Аккуратные вещи.
К. Таун Спрингер,