Conception pour une accélération élevée

17

Je cherche à concevoir une carte pour une application robotique qui va tourner très rapidement et je me demande s'il y a quelque chose de spécial à prendre en compte. Ça va être dans le stade de 6000 tr / min, avec le bord de la planche à 50 mm du centre. C'est une accélération constante d'environ 2000 g, avec des chocs de quelques fois. Si je montais sur la planche, cela réduirait l'accélération soudaine mais pas la rotation.

Que dois-je faire différemment de la conception de PCB normale? Le trou traversant serait-il meilleur que le montage en surface? De quelle manière dois-je orienter la planche, de sorte que l'accélération soit parallèle à la planche (préférable) ou perpendiculaire? De quelle manière dois-je orienter les composants? Un revêtement ou un rempotage conforme serait-il une bonne idée? Je préfère ne pas le faire, à la fois pour la réparabilité et à cause du poids. À quel type d'accélérations les composants internes des composants commenceraient-ils à se rompre?

En outre, ce n'est peut-être pas le bon endroit pour poser cette question, mais quelle est la meilleure orientation pour une batterie de poche au lithium-polymère dans cet environnement?

ahalekelly
la source
J'ai trouvé cette question utile, même si elle se rapporte à un choc soudain par opposition à une accélération constante et ne répond pas à beaucoup de questions.
ahalekelly
Moins il y a de composants dynamiques, mieux c'est. Assurez-vous que votre substrat ne fléchit pas. CALCE à UMD calce.umd.edu est tout un département sur les tests électroniques et plus encore!
HL-SDK
Je connais des projets de recherche dans mon université qui utilisent presque exclusivement des PCB flexibles pour des situations de stress élevé comme celui-ci; principalement en raison de la masse plus faible et d'une meilleure conformité à la flexion des fils des composants.
user36129
Montez uniquement les pièces dont vous avez besoin sur la carte. Une bobine perpendiculaire peut former un transformateur remplaçant la batterie.
Optionparty

Réponses:

13

Le meilleur conseil que je puisse vous donner est de garder des objets lourds le long de la ligne médiane. Cela s'applique également aux oscillateurs xtal que vous utilisez. Vous pouvez également vous assurer que la masse d'éléments que vous utilisez est équilibrée par rapport à la ligne médiane de rotation ou vous pouvez obtenir des vibrations intensives.

Pour les composants SMT de petite / faible masse, le montage en surface est bien, mais il peut être utile d'envisager de la colle pour ajouter une liaison supplémentaire - pas trop bien sûr, car la colle a de la masse.

Sur environ 10 000 g, nous avons tendance à solidifier l'électronique et nous n'avons pas eu de problème avec les travaux expédiés depuis de nombreuses années jusqu'à des forces g supérieures à 20 000. Les connecteurs (composants PCB inter-cartes) peuvent être un peu floconneux, utilisez donc ceux avec des broches tournées et des contacts à plusieurs feuilles (au moins trois).

Aux États-Unis, il y a une entreprise appelée Statek qui fabrique des xtals hi-G - pas bon marché, mais si vous voulez avoir l'esprit tranquille, je pense à les utiliser. Alternativement, regardez la gamme d'oscillateurs au silicium de Linear Technology - ils ne sont pas mauvais (et pas de pièces mobiles autres que les électrons) - J'en ai testé une à travers la température récemment et elle est restée à moins de 10 ppm / degC à 60 ° C.

Je n'ai jamais connu de défaillance des fils internes d'une puce. Nous essayons toujours de nous assurer que l'accélération pousse les composants sur le PCB mais parfois ce n'est pas possible et ensuite nous faisons des trucs. Je pense qu'à 6000g, vous devriez être OK et ne pas rempoter.

En outre, il peut être utile de faire un test de rotation sur l'article fini pour vérifier les vibrations et tout ce qui ne va pas. Nous le faisons avec tout notre kit. Les vibrations que nous fixons comme un monteur de pneus le font - les petits poids ne sont pas préférés, donc nous forons généralement de petites quantités de métal sur les enveloppes extérieures.

Andy aka
la source
C'est un point intéressant à propos des XTAL. S'il est filé (ou autrement accéléré) assez rapidement, y a-t-il une distorsion physique mesurable du cristal? Si oui, comment affecte-t-il le comportement piézo-électrique - variations de fréquence, d'amplitude, de phase, de rapport cyclique?
Markt
Les obus d'artillerie dotés de fusibles intelligents font l'expérience de plus de 30 000 g. Les fusibles "RADAR" remontent à l'époque des tubes. La vibration (Jerk en termes physiques - la dérivée de l'accélération da / dt) est un problème plus important au fil du temps. Les forces instantanées de da / dt peuvent être folles. #andy aka qu'est-ce que tu fais :-)
C. Towne Springer
@ C.TowneSpringer - modules de surveillance de télémétrie pour aller sur des machines tournantes comme lors des tests de réacteurs. Beaucoup d'entrées de jauge de contrainte et d'entrées de thermocouple. Le tout numérisé et transmis depuis le rotor à des débits stupidement élevés!
Andy aka
@Andyaka Très cool. J'ai travaillé chez Boeing pendant un certain temps dans le passé. Tout le fil de test était orange - donc il n'a pas été laissé de côté je pense. Également de très longs tubes de lumière en saphir pour regarder l'intérieur des moteurs GE. Des trucs sympas.
C.Towne Springer