حلقه های برس سیمی برای انتقال سیگنال تمیز

حلقه‌های لغزنده برس سیمی قدرت، سیگنال‌ها و در بسیاری موارد داده‌ها را از طریق یک رابط دائماً در حال چرخش انتقال می‌دهند. آنها زمانی انتخاب می شوند که یک سیستم دوار نیاز به تماس پایدار در یک بسته فشرده داشته باشد، بدون گرد و غبار کربن تولید شده توسط طرح های برس کربن سنتی. با این حال، آنها یک ارتقاء پیش فرض نیستند. برای{3}}انتقال جریان سنگین، محیط های ساینده، یا خطوط تخصصی RF، طراحی تماس دیگری اغلب مناسب تر است.

این راهنما از دیدگاه مهندسی نرم افزار Slip ring نوشته شده است. توضیح می‌دهد که تماس با برس سیمی چگونه کار می‌کند، جایگاه خود را از کجا به دست می‌آورد، چگونه با حلقه‌های برس کربنی در ابعادی که خریداران وزن واقعی آن را وزن می‌کنند مقایسه می‌شود، و تامین‌کننده شما قبل از نقل‌قول به چه اطلاعاتی نیاز دارد. یک مثال کار شده با پارامترهای واقعی در پایان همراه با یک پرسش متداول برای سوالاتی که اغلب در حین انتخاب مطرح می شوند گنجانده شده است.

حلقه لغزنده برس سیمی چیست؟

حلقه لغزنده برس سیمی یک مجموعه الکترومکانیکی است که اتصال الکتریکی بین یک سازه ثابت و یک جزء دوار را حفظ می کند. این تابع توسط هر یک به اشتراک گذاشته می شودحلقه لغزش برقی; تفاوت در تماس است

به جای یک بلوک کربنی منفرد که روی هر حلقه رسانا فشار داده شده است، یک طرح برس سیمی از بسته‌ای از سیم‌های رسانای ظریف و فنری استفاده می‌کند. هر سیم نقطه تماس خودش است و چندین سیم به طور همزمان روی یک حلقه می‌روند. این تماس چند نقطه‌ای منشأ بیشتر رفتارهای الکتریکی و مکانیکی طراحی است: تغییرات مقاومت تماس کمتر، نویز الکتریکی کمتر در خطوط سیگنال، و نمایه سایش که گرد و غبار کربن رسانا را به مکانیزم اطراف نمی‌ریزد.

در متون فنی، تماس برس سیمی را گاهی اوقات برس فیبر یا چند{0}}برس فیبر تماس می‌گویند، به‌ویژه زمانی که سیم‌های آلیاژی فلزی بسیار ظریف-برای مدارهای سیگنال سطح پایین{2}}استفاده می‌شوند.

تماس برس سیمی واقعاً چگونه کار می کند

یک حلقه لغزنده دارای یک محفظه ثابت (استاتور) و یک شفت یا آستین چرخان (روتور) است. حلقه های رسانا در سمت چرخان قرار می گیرند. بلوک های قلم مو در سمت ثابت قرار می گیرند و هر کدام دسته سیم را نگه می دارند که روی یک حلقه فشار می آورد. همانطور که روتور می چرخد، جریان یا سیگنال از سیم های برس به داخل حلقه می گذرد و روتور به هر چیزی که بر روی تجهیزات دوار نصب شده است منتهی می شود.

سه جزئیات بیشتر از آن چیزی است که اکثر کاتالوگ ها اذعان می کنند:

• تعداد مخاطبین موثریک بلوک کربن منفرد ممکن است یک پچ تماس اصلی داشته باشد. یک دسته سیم ممکن است ده تا چند ده تماس میکرو- مستقل روی یک حلقه داشته باشد. اگر تعداد کمی به طور لحظه ای توسط ارتعاش یا آلودگی بلند شوند، بقیه هنوز در حال انجام هستند. این همان چیزی است که تماس برس سیمی را برای حسگرها، رمزگذارها و خطوط دیجیتال با ولتاژ پایین{4} جذاب می‌کند.
• فشار تماس در هر سیمهر سیم سبک است. مجموع نیروی نرمال در مقایسه با برس کربن کم است که باعث کاهش گشتاور اصطکاک و گرما در سطح تماس می شود. مزیت-این است که هیچ سیمی نمی تواند جریان سنگینی را عبور دهد. مدارهای جریان بالا توسط حلقه‌های موازی یا گروه‌های برس گسترده‌تر مدیریت می‌شوند.
• جفت شدن موادسیم های برس معمولاً آلیاژهای فلزات گرانبها- (بر پایه نقره- یا طلا-) برای مدارهای سیگنال هستند، در حالی که سطوح حلقه از آبکاری های مکمل استفاده می کنند. جفت شدن، پایداری مقاومت تماس را در طول عمر سرویس کنترل می‌کند، و این تنها عاملی است که نشان می‌دهد آیا یک حلقه لغزنده پس از یک میلیون چرخش همچنان با مشخصات مطابقت دارد یا خیر.

تماس برس سیمی هنوز فرسوده است. معامله "بدون سایش" در مقابل "ساییدگی کربن" نیست - سایش فلزی ظریفی است که در داخل محفظه می ماند در مقابل ذرات کربنی که می توانند به مکانیسم های اطراف فرار کنند.
 

جایی که حلقه های برس سیمی جای خود را به دست می آورند

طرح‌های برس سیمی معمولاً زمانی مشخص می‌شوند که حداقل یکی از موارد زیر درست باشد:

• این سیستم سیگنال‌های ولتاژ پایین-، بازخورد رمزگذار یا خطوط داده را حمل می‌کند که نمی‌توانند سطح نویز یک برس کربن فرسوده را تحمل کنند.
• محیط اطراف به ذرات حساس است (سیستم های نوری، تصویربرداری پزشکی، حمل و نقل نیمه هادی ها، اتاق های تمیز).
• فضای عمودی یا شعاعی تنگ است و ارتفاع پشته کوتاه بیش از حداکثر ظرفیت فعلی اهمیت دارد.
• دسترسی به تعمیر و نگهداری ضعیف است - واحد باید ده ها هزار ساعت قبل از هرگونه مداخله خدماتی کار کند.
• مدارهای برق و مدارهای سیگنال باید یک محفظه فشرده واحد مشترک داشته باشند.

این طراحی زمانی که نیاز غالب صدها آمپر در هر مدار است، زمانی که محیط به شدت ساینده یا خورنده شیمیایی است، یا زمانی که یک راه حل تخصصی مانندحلقه لغزنده فیبر نورییا اتصال دوار RF برای پیوند داده مورد نیاز است.

برس سیمی در مقابل حلقه های لغزنده برس کربنی

هر دو سبک تماس کار می کنند. سوال این است که کدام یک با محدودیت های الکتریکی، مکانیکی و خدماتی برنامه مطابقت دارد. یک سنتیحلقه لغزنده برس کربندر بسیاری از برنامه های کاربردی قدرت دوار سنگین-به عنوان پاسخ درست باقی می ماند. برس سیمی در زمین های مختلف برنده می شود.

نکته مهندسی: زمانی که یک برنامه کاربردی مقدار کمی از-قدرت جریان بالا را با بسیاری از خطوط سیگنال ولتاژ پایین- ترکیب می‌کند، تصمیم عملی معمولاً برس سیمی - است و مدار جریان بسیار نادر- توسط حلقه‌های موازی کنترل می‌شود، نه با تغییر فناوری تماس.

کاربردهای رایج، با جزئیات الکتریکی که مهم است

فهرست بندی دسته های برنامه های عمومی آسان است. آنچه در ادامه می‌آید مفیدتر است: ترکیب معمولی مدارهایی که هر دستگاه نیاز دارد، و آنچه که تمایل به هدایت مشخصات دارد.

اتوماسیون صنعتی: جداول نمایه سازی، پرکننده های چرخشی، برجک های برچسب گذاری

یک میز ایندکس چرخشی یا یک برجک برچسب گذاری در یک خط بسته بندی معمولاً به برق کنترلی 24 ولت DC، تعداد انگشت شماری خط ورودی/خروجی دیجیتال، یک یا دو کانال رمزگذار و گاهی اوقات یک اتصال فیلدباس نیاز دارد. تماس برس سیمی مناسب سمت سیگنال است. چرخه کار زیاد است (چند شیفت در روز) و پنجره های تعمیر و نگهداری کوتاه است. یک جمع و جوراز طریق حلقه لغزش سوراخبا یک مجموعه تماس برس سیمی یک پیکربندی رایج است زیرا سوراخ مرکزی به شفت های پنوماتیک یا مکانیکی اجازه عبور می دهد.

پلت‌فرم‌های دوربین مداربسته، EO/IR و Pan{0}}Tilt Camera

پلتفرم‌های دوربین که به طور مداوم در حال چرخش هستند، توان DC، خطوط درایو موتور، سیگنال‌های کنترلی و یک ویدیو یا پیوند اترنت را انتقال می‌دهند. یکپارچگی سیگنال بر مشخصات غالب است: هر نویز تماسی به عنوان مصنوعات تصویر یا از دست دادن بسته نشان داده می شود. تصمیم به ندرت این است که "چه نوع قلم مو" - این است که "چه استراتژی محافظ و جداسازی کانال مورد نیاز است."

رباتیک، ROV، گیمبال های پهپاد، و افکت های انتهایی چرخشی

طراحی‌های فشرده و کم گشتاور{0}}در اینجا بیشترین اهمیت را دارند. مچ دست رباتیکی که EOAT را حمل می کند نمی تواند یک حلقه لغزش سنگین را بخرد. گشتاور اصطکاک کم تماس برس سیمی و پوشش کوچک عوامل تعیین کننده هستند، در کنار ترکیبی ازکانال های سیگنال USB یا اترنتبرای بار.

تجهیزات تست و اندازه گیری

دستگاه‌های تست چرخان، دینامومترهای ابزاردار، و دستگاه‌های تست اجزای خودرو سیگنال‌های آنالوگ سطح پایین، ورودی‌های ترموکوپل، و گاهی اوقات خطوط دیجیتالی با سرعت{1} بالا را حمل می‌کنند. صدای تماس دشمن است. جفت شدن مواد و محافظ درون حلقه لغزنده از خود فاکتور شکل برس مهمتر است.

رادارهای نظارتی، آنتن‌ها و بسترهای ارتباطی چرخشی

موقعیت‌دهنده‌های آنتن اغلب قدرت و سیگنال را در یک مفصل چرخان، گاهی اوقات در کنار یک اتصال چرخشی اختصاصی RF برای مسیر- فرکانس بالا، ترکیب می‌کنند. کنتاکت برس سیمی سیگنال‌های فرکانس پایین‌تر و برق DC را به خوبی کنترل می‌کند.

نحوه تعیین حلقه لغزنده برس سیمی

سریعترین راه برای یک نقل قول صحیح این است که قبل از تماس با سازنده، برنامه را در شش بعد تعریف کنید. نادیده گرفتن هر یک از آنها شایع ترین علت طراحی مجدد پس از اولین نمونه اولیه است.

1. هر مدار را به طور جداگانه فهرست کنید

به یک تامین کننده یک عدد واحد مانند "10 مدار" ندهید. مورد بندی:

• عملکرد مدار (قدرت موتور، کنترل، رمزگذار A/B/Z، جفت اترنت، ویدئو و غیره)
• رتبه بندی جریان پیوسته واوج / جریان هجومی- شکل هجومی چیزی است که اندازه تماس را در خطوط موتور و شیر برقی تعیین می‌کند
• ولتاژ، AC یا DC، و ایزولاسیون مورد نیاز
• این که آیا خط محافظ است، و آیا سپر باید با کابل بچرخد یا به محفظه ختم شود.

اگر جریان‌های پیوسته و پیک اشتباه گرفته شوند، طرح حاصل یا داغ می‌شود یا بیش از-با هزینه‌ای بالاتر از حد لازم مشخص می‌شود.

2. نوع سیگنال و داده را دقیقاً تعریف کنید

"نیاز به حمل سیگنال دارد" یک مشخصات نیست. پروتکل، سرعت و استاندارد الکتریکی هر خط را مشخص کنید. موارد رایج شامل خروجی های حسگر آنالوگ 0-10 ولت یا 4-20 میلی آمپر، RS{8}}485 یا گذرگاه CAN، Profinet، EtherCAT، 100Base-TX، 1000Base-T، ویدیو (HD-SDI، کامپوزیت آنالوگ)، یا GigERF است.

اترنت به طور خاص یک مشخصات واحد نیست. یک حلقه لغزشی طراحی شده برای اترنت سریع 100 مگابیت بر ثانیه لزوما عبور نمی کندگیگابیت اترنتدر مسیر تماس چرخشی بدون کنترل امپدانس داخلی، تداخل کنترل شده بین جفت ها و محافظ کافی. الزامات انتقال در تعریف شده استاستاندارد IEEE 802.3، و یک حلقه لغزشی که مطابق با این الزامات مشخص نشده باشد نمی تواند از پیوند پشتیبانی کند.

نکته مهندسی: هر زمان که چیدمان کانال اجازه دهد، جفت های اترنت را از مدارهای موتور و شیر برقی دور کنید. در جاهایی که اختلاط اجتناب ناپذیر است، استراتژی محافظ به انتخاب حیاتی طراحی تبدیل می شود - این نمای کلی عملی را ببینیدراه حل های محافظ برای انتقال سیگنال حلقه لغزش.

3. سرعت و چرخه وظیفه را تأیید کنید

حلقه های لغزشی معمولاً برای یک دور در دقیقه پیوسته رتبه بندی می شوند، اما چرخه کار تعیین کننده عمر است. ماشینی که با سرعت 20 دور در دقیقه به طور مداوم، 7/24 می چرخد، نسبت به یک سیستم 300 دور در دقیقه که یک ساعت در روز کار می کند، دورهای بیشتری در یک سال جمع می کند. ارائه کنید:

• حداکثر و معمولی RPM
• عملیات مداوم در مقابل عملکرد متناوب
• جهت (یک- یا دو جهته)
• کل ساعات کار مورد انتظار یا کل چرخش ها تا پایان عمر

4. پاکت مکانیکی را مشخص کنید

تمام محدودیت‌های مکانیکی را که حلقه لغزش باید رعایت کند، فهرست کنید: قطر خارجی، ارتفاع کلی، اندازه سوراخ مورد نیاز در صورت وجود، رابط نصب، جهت و طول خروجی کابل، اولویت‌های رابط، و گشتاور مجاز روی روتور. اگر فضای عمودی تنگ است، الفانگشتر پنکیکتماس با برس سیمی ممکن است بهتر از یک طرح استوانه ای انباشته باشد.

5. محیط را توصیف کنید

محدوده دمای عملیاتی، رطوبت، گرد و غبار، شستشو، لرزش، شوک، ارتفاع، و جو خورنده همگی بر انتخاب مواد، آب بندی و جفت شدن تماس تأثیر می گذارند. حفاظت از ورود مورد نیاز باید به عنوان یک کد IP تعریف شده در زیر بیان شودIEC 60529; برای اطلاع از مفهوم هر رقم در عمل، این را ببینیدتفسیر رتبه بندی IP حلقه لغزش.

6. بین استاندارد و سفارشی اولیه تصمیم بگیرید

یک مدل کاتالوگ استاندارد تحویل سریع‌تر و ارزان‌تر است. الفانگشتر لغزنده سفارشیزمانی توجیه می شود که پوشش مکانیکی، ترکیب مدار، یا محیط توسط یک قطعه استوک - قابل استفاده نباشد که اغلب برای طرح های فشرده، مختلط-و{2}}سیگنال صدق می کند. این مبادله{4}}در این مقاله به طور عمیق‌تر پوشش داده شده استحلقه های لغزنده استاندارد در مقابل سفارشی.

چک لیست انتخاب

قبل از صدور RFQ، تأیید کنید که می‌توانید به هر مورد در این لیست پاسخ دهید:

• تعداد مدارها بر اساس تابع شکسته شده است
• برای هر مدار: جریان پیوسته، جریان پیک/هجومی، ولتاژ، AC یا DC
• پروتکل‌ها و سرعت‌های سیگنال (نوع رمزگذار، فیلدباس، سرعت اترنت، استاندارد ویدئو، فرکانس RF)
• الزامات محافظ و اتصال به زمین در هر مدار
• حداکثر RPM، RPM معمولی، چرخه وظیفه، جهت
• عمر سرویس را بر حسب ساعت یا دور تعیین کنید
• قطر بیرونی، طول کلی، اندازه سوراخ، سبک نصب
• جهت خروج کابل، طول کابل، نوع کانکتور
• محدوده دمای عملیاتی
• رتبه IP مورد نیاز بر اساس IEC 60529، به علاوه هرگونه شستشو یا قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی
• محیط لرزش و شوک
• الزامات انطباق (UL، CE، نظامی، پزشکی و غیره)

مثال کار شده: پلت فرم بازرسی چرخشی با برق و اترنت گیگابیتی
 

پارامترهای زیر گویای - هستند.

• کاربرد:برجک بازرسی نوری در حال چرخش مداوم، اتاق تمیز داخلی-منطقه مجاور
• بار محموله روتور:دوربین صنعتی رینگ لایت برد کنترل سنسور دمای محیط
• مدارها:برق DC پیوسته 2×5 (24 ولت)، اترنت 1×گیگابیت (4 جفت پیچ خورده)، ورودی/خروجی دیجیتال 2×، ورودی ترموکوپل 1×
• دور در دقیقه:60 دور در دقیقه پیوسته، دو جهته
• چرخه وظیفه:22 ساعت در روز، 6 روز در هفته
• پاکت مکانیکی:50 میلی‌متر ارتفاع پشته موجود، 25 میلی‌متر از طریق- سوراخ برای خط پنوماتیک
• محیط زیست:15-30 درجه، گرد و غبار کم، بدون شستشو، IP54 کافی است
• عمر سرویس هدف:حداقل 8000 ساعت قبل از هرگونه مداخله خدماتی

پیکربندی مناسب، یک حلقه لغزنده-برس سیمی است که جفت‌های اترنت روی کانال‌های اختصاصی محافظ داخلی و جدا از حلقه‌های برق 24 ولتی هدایت می‌شوند. خط ترموکوپل با سیگنال های سطح پایین در طرف مقابل محفظه از حلقه های برق گروه بندی می شود. مواد برس یک آلیاژ فلزی گرانبها در سمت سیگنال و یک جفت سنگین‌تر{6}}در دو حلقه قدرت است.

چیزی که این مثال نشان می‌دهد این نیست که تماس برس سیمی "از اترنت پشتیبانی می‌کند" به طور کلی - بلکه این است که یک طرح کانال خاص، طرح محافظ و جفت‌سازی مواد باید مهندسی شود تا پیوند روی یک کنتاکت دائما در حال چرخش کار کند.

اشتباهات رایج در مشخصات

• در نظر گرفتن تعداد مدار به عنوان تنها عدد.دو حلقه لغزش 12 مدار می توانند عمر کاملاً متفاوتی داشته باشند اگر یکی برای جریان هجومی اندازه باشد و دیگری نباشد.
• مشخص کردن "اترنت" بدون سرعت.100Base-TX و 1000Base-T تقاضاهای متفاوتی در مورد کنترل امپدانس و تداخل در حلقه لغزش دارند.
• دست کم گرفتن محیطقطعه ای که در یک نمونه اولیه رومیزی کار می کرد، پس از نصب در نزدیکی یک غبار خنک کننده یا در یک محفظه بیرونی با چرخه های تراکم روزانه، ممکن است در چند ماه از کار بیفتد.
• با فرض اینکه یک مدل استاندارد سوار شود.جهت خروج کابل، نوع کانکتور و پوشش گشتاور غالباً مطابقت ظاهری کاتالوگ را رد می کند.
• به‌طور پیش‌فرض برس سیمی برای قدرت جریان بالا-.یک مدار تکی{0}}سنگین با صدها آمپر هنوز در بیشتر موارد قلمرو برس کربن است.