interruptor mecánico de 10 millones de ciclos

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He estado trabajando en mi interruptor eléctrico con 10 millones de ciclos de vida útil, y cambié el diseño del uso del contacto mecánico a los sensores de efecto Hall según el consejo de stackexchange. Sin embargo, no puedo dejar de pensar en el problema de hacer un interruptor mecánico con ese tipo de vida y encontrarlo como un experimento interesante. ¿Es un problema solucionable?

Aquí hay un dibujo rápido para mostrar mi idea básica:

Las placas A, B y C tienen un espesor de 1 milímetro y están hechas de metal conductor. La placa A es quizás medio milímetro por debajo de B y C y, por lo tanto, nunca los toca directamente. Cuando se presiona el botón, la corriente va de B a A y luego a C, formando así un circuito cerrado.

Si la corriente es de baja tensión (de 3 a 5 voltios, tensión del puerto digital Arduino), no deben formarse arcos eléctricos y, por lo tanto, no hay daños en las placas, ¿estoy en lo cierto?

El interruptor está sellado con goma hermética para evitar que entre humedad y, por lo tanto, las placas no deben oxidarse, ¿correcto?

¿De qué tipo de metal deben fabricarse las placas para sobrevivir a 10 millones de ciclos? Preferiblemente algo no demasiado caro.

¿Tal vez el material se caiga de la cubierta debido al desgaste y la fusión con las placas? Si es así, ¿podría resolverse este problema colocando el sello hermético justo delante de las placas B y C para que nada dentro del área sellada toque nada y, por lo tanto, no haya desgaste?

¿Me estoy perdiendo algo o funcionaría?

    

4 respuestas

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Es posible que desee consultar la hoja de datos del retenedor de diapositivas Smartlock® & Interruptor de límite que se especifica como que tiene una vida útil de más de 10 millones de ciclos.

    
respondido por el Barry
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Las cosas que harán que este cambio comience a fallar pueden incluir:

  • oxidación de los contactos metálicos que forman una capa no conductora.
  • las partículas de suciedad se depositan en los contactos evitando que se toquen.
  • deformación de los contactos metálicos, lo que significa que A & B hace contacto antes que A & C, evitando así que A & C se ponga en contacto.
  • las partículas de metal se desprenden y causan un cortocircuito.

Primero, uno no haría todas las partes metálicas de un metal no oxidante, ya que básicamente significa oro. Estarían hechas de cobre, luego chapadas con níquel y oro. El problema es que la capa de oro puede desgastarse eventualmente, exponiendo el níquel por debajo. Una forma de combatir esto es usar mercury contactos empapados . El mercurio líquido no acumula daños y proporciona una superficie de contacto fresca cada vez.

El sello de goma es una buena idea, pero la goma puede perecer y también generar partículas. Estas partículas pueden evitar que los contactos se toquen de forma fiable. Si perece, puede permitir la entrada de suciedad del medio ambiente. Intentaría deshacerme de la goma en este diseño. En su lugar, podría considerar un fuelle de metal. Estas cosas son como un sello de goma perfecto. Lo suficientemente flexible para su aplicación, pero con un mucho vida más larga.

Además, no hay nada en el diseño que lo proteja contra algo que presiona demasiado el interruptor. Un impacto fuerte podría dañar las placas de metal. Comenzaría por diseñar un 'botón' no eléctrico que pueda sobrevivir a ciclos de 10M bastante duros, y luego agregarle un sistema eléctrico que detecte el movimiento del botón sin ser sujeto a ninguno de los impactos que el botón pueda experimentar.

    
respondido por el Rocketmagnet
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Antes de poder diseñar un conmutador confiable, uno debe definir qué constituye un rendimiento aceptable y qué constituye un fallo. Por ejemplo, muchos interruptores mecánicos a medida que envejecen comienzan a tener características muy malas de rebote del interruptor, por lo que puede ser imposible distinguir entre una pulsación de botón lenta y dos pulsaciones. En algunas aplicaciones, tal comportamiento haría inutilizable un conmutador. En otras aplicaciones, una vez que se presiona un botón, las pulsaciones repetidas no tendrían efecto hasta mucho después de que se esperaba que el usuario soltara el botón, lo que hace que el rebote de teclas no sea un problema.

Si su objetivo es tener un interruptor que pueda leerse electrónicamente con una corriente de reposo esencialmente cero, sugeriría usar un interruptor de doble tiro. Existe una variedad de formas en que se puede conectar un interruptor de tal manera que el consumo de corriente estática sea cero si el contacto 0, el contacto 1 o ninguno está cerrado (en este último caso, el circuito continuará informando el último interruptor que se cerró) , pero un cambio de estado puede ser detectado instantáneamente. Problemas de rebote de teclas de interruptores de doble lanzamiento, ya que una vez que se observa que un contacto está cerrado, los cambios futuros en ese contacto no importarán hasta que el otro contacto se cierre.

Si se puede usar un interruptor de doble tiro con electrónica para "rebatirlo", esperaría que el mayor desafío de confiabilidad fuera la mecánica del botón en movimiento, asegurando que se mueva sin problemas.

    
respondido por el supercat
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Si quieres 10 millones de ciclos, tendrá que ser no mecánico, pero podría parecer mecánico ...

Tal vez un pistón móvil contenido magnéticamente, que podría estar vinculado a:
Un led / interruptor / detector
B imán / sensor HE

Pero si necesita las otras propiedades de un interruptor mecánico, sería mejor que use mejores elementos, juntas de gema / metal para piezas móviles, contactos de metal del grupo del platino, buen plástico para las carcasas. Apuesto a que podrías llegar al orden de 500,000 de manera bastante confiable, pero ciertamente no puedo imaginar trabajar de manera confiable a una velocidad de 1 / seg durante 116 días

    
respondido por el Grady Player

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