Com es poden protegir els microinterruptors en ambients humits o corrosius?

Microswitch, com a element de control bàsic d'equips electrònics, s'aplica àmpliament en els camps de l'automatització industrial, la llar intel·ligent i l'electrònica de l'automòbil. Tanmateix, en entorns humits o corrosius, els seus contactes metàl·lics són susceptibles a l'oxidació, esquerdes de la closca i les estructures internes es poden enganxar, provocant una major resistència a l'exposició, mal funcionament i fins i tot curtcircuits. Segons les estadístiques, els factors ambientals són responsables de més del 40%% de les avaries dels microinterruptors en empreses químiques costaneres o equips a l'aire lliure. En aquest article, l'estratègia de protecció del microinterruptor s'exposa sistemàticament a partir de quatre aspectes d'optimització de materials, disseny d'estructura, procés de protecció i gestió de manteniment, i s'analitza per exemple l'efecte d'aplicació del microinterruptor.

1.1 Optimització dels materials de contacte
Els contactes tradicionals de plata pura tendeixen a formar una capa aïllant de sulfur de plata o òxid de plata en ambients humits, donant lloc a un augment significatiu de la resistència de contacte. En un entorn d'humitat del 85%, la resistència de contacte dels contactes de plata de llei pot augmentar de 10 omega a més de 500 omega en 72 hores, segons les dades. Per solucionar aquest problema, els materials de contacte d'aliatge més utilitzats a la indústria són:

• Òxid de cadmi de plata: afegeix partícules d'òxid de cadmi a una estructura microporosa. Sota l'acció de l'arc, el vapor de cadmi s'allibera a la capa d'òxid superficial. Té tres vegades més resistència al sofre que la plata de llei i és adequat per a escenaris de càrrega inductiva com ara l'arrencada i l'aturada del motor.
• Níquel plata: les partícules de níquel de níquel poden refinar l'estructura del gra, augmentar la duresa del contacte i reduir l'erosió de l'arc. En les proves d'esprai de sal, la resistència al contacte dels contactes AgNi va ser inferior a 30 omega després de 96 hores.
• Contactes d'or: l'oxigen i el sulfur es poden aïllar completament quan el gruix de la capa d'or és superior o igual a 2 micres. No obstant això, els seus costos són relativament elevats, principalment en àrees d'alta fiabilitat com l'aeroespacial.

1.2 Actualització dels materials de la carcassa
El material de la carcassa afecta directament el rendiment de segellat i la resistència a la intempèrie del microinterruptor:

• Acer inoxidable (304/316L): la taxa de corrosió de les carcasses d'acer inoxidable 316L a l'entorn de boira àcida de les plantes químiques és de només 0,01 mm/any, molt inferior a la de l'acer al carboni convencional (0,5 mm/any).
• Plàstics d'enginyeria (PBT/PC): el PBT té un rang de resistència a la temperatura de -40 graus a 125 graus, una taxa d'absorció d'aigua inferior al 0,1% i és adequat per al control del nivell d'aigua en aparells de cuina, aigua de rentadora, etc. El PC té una alta transmissió de la llum i s'utilitza sovint en microinterruptors que requereixen indicació d'estat.
• Carcassa de ceràmica: la ceràmica d'alúmina té una resistència a la temperatura de més de 1000 graus i una resistència d'aïllament superior a 10 ^ 14 Ω, però són relativament cares i s'utilitzen principalment en el camp dels interruptors d'alta tensió.

2.1 Augmentar la taxa de protecció de la propietat intel·lectual.
La qualificació IP (protecció d'entrada) és l'índex bàsic de la capacitat de protecció de la carcassa. En condicions humides, es recomana seleccionar un microinterruptor d'IP67 o superior:

• Pot prevenir l'esprai de baixa pressió i és adequat per al control del nivell d'aigua en aparells de cuina, aigua de rentadora, etc.
• Es pot submergir en 1 metre d'aigua durant 30 minuts sense entrar aigua i s'utilitza àmpliament en fanals exteriors, panys de portes de cotxes, etc.
• IP69K: apte per a entorns extrems, com ara equips de processament d'aliments i sistemes de navegació de vaixells, pot suportar fins a 80 graus centígrads d'alta pressió-de raig d'aigua.

2.2 Innovacions en estructures de segellat
Anells de segellat de doble-capa: instal·leu dos anells de segellat de goma de silicona entre l'eix de funcionament i la carcassa. El primer anell bloqueja la pols i el segon el vapor d'aigua. Els experiments mostren que un segellat de doble-capa pot reduir la probabilitat d'entrada d'aigua en un 90%.
Farciment de resina epoxi: els components interns estan completament encapsulats en resina epoxi, formant una estructura perfecta. Segons un fabricant d'automòbils, la vida útil del microinterruptor en les proves d'esprai de sal va augmentar de 500 hores a 2000 hores després de la introducció del procés.
Soldadura per ultrasons: soldadura de mànigues de fusió de vibracions d'alta freqüència per eliminar petits buits. En comparació amb la fixació tradicional de cargols, la soldadura per ultrasons té una millora de cinc vegades en el rendiment de segellat.

3.1 Tecnologies de tractament superficial
Revestiment de níquel: una capa de níquel de 5 micres a la superfície d'un contacte basat en coure- pot evitar la infiltració de sulfurs i millorar la resistència a l'abrasió. Les dades dels fabricants de microinterruptors mostren que els contactes niquelats-duren el doble que els no tractats.
Revestiment d'or químic: capa d'or amb un gruix de 0,5 μm dipositada a la superfície de contacte per reaccions de reducció química. El cost és només un terç del cost del daurat i la uniformitat del recobriment és millor.
Recobriment de conformació: el recobriment acrílic es ruixa a la superfície del PCB per formar una pel·lícula protectora de 0,1 mm de gruix contra el vapor d'aigua i la boira de sal. En proves d'alta-temperatura i-alta humitat de 85 graus/85% HR, la taxa de fallada d'un microinterruptor amb recobriments conformes es redueix en un 80%.
3.2 Aplicacions de lubricants
L'ús de lubricants conductors entre contactes pot reduir la micro-corrosió:

• Greix a base de plata: el greix que conté partícules de plata pot formar una pel·lícula conductora a la superfície de contacte per evitar l'oxidació. Després de 10 ^ 6 microcicles, la resistència de contacte encara és inferior a 50 mΩ.
• Nanolubricants: els nanolubricants que utilitzen nanopartícules de diòxid de titani tenen un coeficient de fricció un 40% més baix que els olis minerals convencionals i són estables en el rang de temperatura de -40 a 150 graus.

4.1 Inspecció i neteja periòdiques
Prova de resistència de contacte: mesura de la resistència entre punts de contacte mitjançant un comptador de microohms. Si supera els 100 omega, cal netejar-lo o substituir-lo.
Inspecció de l'aparença: utilitzeu una lupa per comprovar si hi ha esquerdes la carcassa, comproveu que l'eix de funcionament no estigui encallat.
Procés de neteja: netegeu els contactes amb hisops de cotó remullats-d'alcohol. Eviteu utilitzar detergents-que contenen clor per evitar una corrosió accelerada.
4.2 Optimització de la concordança de càrrega
Supressió de càrrega inductiva: en un circuit d'arrencada i parada del motor, es connecta un díode de rotació lliure en paral·lel, transferint l'energia de l'arc des del punt de contacte al díode i allargant la vida del contacte més de 3 vegades.
Filtre de condensador: paral·lela un condensador de 0,1 μF a l'extrem d'entrada de la font d'alimentació de commutació per reduir els pics de tensió i el seu impacte en els contactes.
4.3 Control ambiental
Regulació de la temperatura i la humitat: instal·leu un deshumidificador en un ambient humit per mantenir la humitat relativa per sota del 60%.
Disseny de protecció contra la pols: instal·leu la coberta antipols al voltant del microinterruptor per reduir la deposició de pols. El cas d'una empresa química mostra que el cicle de manteniment d'un microinterruptor s'ha ampliat d'1 mes a 6 mesos després d'haver instal·lat els guardapols.
Conclusió:
La protecció dels microinterruptors en ambients humits o corrosius requereix una optimització coordinada quant a materials, estructures, processos i manteniment. L'aplicació de contactes AgCdO/AgNi, carcassa IP67 o superior, anells de segellat de doble-capa, polvorització de recobriment aïllant, etc. poden millorar significativament la seva adaptabilitat ambiental. Al mateix temps, la inspecció regular, la concordança de càrrega i el control ambiental poden allargar encara més la seva vida útil. En el futur, amb el desenvolupament de nanomaterials i tecnologies de vigilància intel·ligent, el rendiment de protecció dels microinterruptors arribarà a un nivell més alt, proporcionant una protecció més fiable per a l'automatització industrial i les cases intel·ligents.