غالبا ما تبدأ الأعطال الميكانيكية في المنتجات الإلكترونية من واجهات صغيرة نسبيا: موصل يصبح من الصعب إدخاله، أو مفصل يفقد مقاومته للإمساك، أو اتصال كابل ينفصل تحت الحمل.
فكر في لابتوب قيد التطوير. يجب أن يوفر موصل USB-C أداء إدخال واستخراج مقبول، ويجب أن تحافظ المفصلة على مقاومة دوران محكمة، ويجب أن تتحمل توصيلات الكابلات الداخلية الأحمال الميكانيكية المحددة.
تنتمي هذه المتطلبات إلى نفس المنتج، لكنها تتطلب اتجاهات تحميل مختلفة، وأنظمة قياس، وتركيبات مختلفة.
بالنسبة لمصنعي الإلكترونيات، يبدأ اختيار معدات الاختبار الميكانيكية من المكون الفردي وتشغيله المقصود — وليس فقط فئة المنتج النهائي.
حيث تحدث الأعطال الميكانيكية في المنتجات الإلكترونية
تحتوي التجميعات الإلكترونية على عدة واجهات ميكانيكية تتعرض لأنواع مختلفة من الأحمال أثناء التصنيع والتجميع والاستخدام العادي.
بعضها يجب أن يتحمل قوة محددة دون أن ينفصل. ومن المتوقع أن تعمل أخرى بشكل متكرر مع الحفاظ على الأداء الميكانيكي المقبول.
يحتاج الموصل إلى احتفاظ كاف بالتلامس دون مقاومة زائدة للتزاوج. يجب أن يوفر مفصل اللابتوب مقاومة محكمة في جميع زاوية تشغيله. يحتاج الزر إلى تفعيل مستمر، بينما يجب أن يبقى خاتم الكابل آمنا ميكانيكيا.
المكونات الهيكلية تضيف متطلبات إضافية. قد تتعرض تجميعات اللوحات المطبوعة للانحناء أثناء التعامل أو التجميع، بينما قد تتطلب وحدات العرض المختارة والمكونات الملتصقة تقييم القوة الميكانيكية.
لا يمكن تقييم هذه التطبيقات باستخدام اختبار قوة عام واحد.
أي اختبار ميكانيكي يحتاجه منتجك؟
يعتمد الاختبار المناسب على الحدث الميكانيكي الذي يتم إعادة إنتاجه والمعلومات المطلوبة لتقييم النتيجة.
توفر المصفوفة التالية مرجعا أوليا لتطبيقات المنتجات الإلكترونية الشائعة.
تصف هذه القياسات سلوكيات ميكانيكية مختلفة. قد يقيس جهاز اختبار قوة الموصل، وجهاز اختبار عزم الدوران المفصلي، وجهاز الاختبار الشامل جميعها الأحمال الميكانيكية، لكن ترتيب التحكم في الحركة وترتيب العينات غير قابل للتبادل.
اختبار الموصل والكابلات
اختبار إدخال واستخراج الموصل يقيم المقاومة أثناء التزاوج والفك. عند الحاجة، يمكن لمنحنى القوة-الحركة أن يكشف كيف يتغير الحمل طوال الحركة بدلا من الإبلاغ فقط عن قيمة قصوى.
اختبار سحب الكابل والطرفية يعالج متطلبا مختلفا: ما إذا كان الاتصال قادرا على تحمل حمل شد محدد.
يجب أن تؤخذ القوة المقاسة بجانب موقع الفشل. الاتصال الذي ينفصل عند المفصل المقصود لا يعادل عينة تنزلق داخل المقبض.
يوفر <a href="https://www.itm-lab.com/product/servo-control-automatic-tester-rs-6600a.html" target="_blank" rel="noopener">RS-6600A نقطة انطلاق لتطبيقات إدخال واستخراج الموصلات المتوافقة. لاختبارات سحب المكونات المختارة، يمكن النظر في اختبار RS-8010A المناسب.
تغطى أدلة اختبار قوة الموصل الحالية الخاصة ب ITM-LAB إجراءات مفصلة للموصلات.
التشغيل الميكانيكي المتكرر
الأداء الأولي للمكون لا يصف بالضرورة سلوكه بعد الاستخدام المتكرر.
اختبار متانة توصيل الموصلات، وعمر الأزرار، وتحمل المفصل يعيد إنتاج تسلسلات تشغيل محددة على مدى عدد محدد من الدورات.
تتطلب هذه التطبيقات تحكما مناسبا في الحركة، وتحديد موقع العينة، وشوط التشغيل أو الزاوية المحددة. اعتمادا على الإجراء، قد تكون هناك حاجة إلى قياسات إضافية قبل أو أثناء أو بعد ركوب الدراجة.
المكونات الهيكلية والمرتبطة
قد تتطلب تجميعات لوحات الدوائر المطبوعة، والمكونات المتعلقة بالعرض، والهياكل الإلكترونية الملتصقة اختبارات شد أو ضغط أو ثني أو تقشير أو اختبارات تطبيقات محددة أخرى.
يعتمد ترتيب التحميل على هندسة العينة والإجراء المطبق.
قد تستوعب آلة الاختبار الشاملة القابلة للتكوين عدة اختبارات ميكانيكية ثابتة متوافقة، لكن يجب مراجعة التركيبات المطلوبة وملحقات القياس بشكل فردي.
على سبيل المثال، يتطلب ترتيب ثني لوحة الدوائر المطبوعة تباعد دعم مناسب وهندسة تحميل مناسبة. لا ينبغي التعامل معه كاختبار شد عادي ببساطة لأن كلا الإجراءين يستخدمان قياس القوة.
لماذا تؤثر التركيبات والمحاذاة على نتائج الاختبار
التركيبة جزء من نظام القياس، وليست مجرد جهاز لحمل العينة.
يصبح هذا مهما بشكل خاص عند اختبار المكونات الإلكترونية ذات الأبعاد الصغيرة، أو الأشكال غير المنتظمة، أو نقاط الاتصال الدقيقة.
قد توفر الآلة قدرة كافية وأداء قياس، لكنها تنتج نتائج مضللة إذا كان اتجاه التحميل أو وضع العينة غير صحيح.
مثال على محاذاة الموصلات
أثناء اختبار إدخال الموصل، يجب أن تتحرك مكونات التوصيل على محور الإدخال المقصود.
حتى عندما يتم تحديد سرعة الاختبار ونطاق القوة بشكل صحيح، يمكن لترتيب التزاوج خارج المحور أن يضيف مقاومة إضافية إلى منحنى القوة-الحركة المسجل.
قبل مقارنة النتائج، يجب على المهندسين التحقق من موقع الموصل، واتجاه التزاوج، وتكرار التركيبة.
زيادة سعة الجهاز لن تحل مشكلة المحاذاة.
تظهرمشاكل مماثلة في تطبيقات إلكترونية أخرى.
للاختبارات المتكررة، يجب أيضا أن يبقى وضع العينات متسقا بين المشغلين ودورات الاختبار.
إذا تم تركيب نفس المكون بشكل مختلف في كل مرة، فقد يأتي بعض التغير الملحوظ من التركيبة وليس من المنتج.
وهذا مهم بشكل خاص لمراقبة جودة الإنتاج، حيث يكون الإعداد المتكرر ضروريا لمقارنة النتائج عبر الدفعات.
قد تكون التركيبات المخصصة ضرورية عندما لا تستطيع المقابض التقليدية إعادة إنتاج اتجاه التحميل المقصود أو استيعاب هندسة العينة بشكل آمن.
اختيار نظام القياس والتحكم
بمجرد تحديد طريقة الاختبار وترتيب التجهيزات، تكون الخطوة التالية هي تحديد ما يجب على المعدات قياسه والتحكم فيه.
سعة القوة هي جزء واحد فقط من هذا القرار.
قد يتضمن الاختبار الميكانيكي الإلكتروني حركة خطية، حركة دورانية، أو تكرار تشغيل. يعتمد النظام المناسب على الحركة المطلوبة والبيانات المحددة في إجراء الاختبار.
القوة القصوى، المنحنيات وبيانات الدورة المتكررة
قيمة القوة القصوى تجيب على سؤال محدد: ما هي القوة القصوى المسجلة خلال الاختبار المحدد؟
لا يصف بالضرورة سلوك المكون طوال حركته.
بالنسبة للموصل، قد تكون هناك حاجة لبيانات القوة والسفر لتقييم عملية التزاوج. بالنسبة للمفصل، يمكن لبيانات عزم الدوران والزاوية أن توفر معلومات عن المقاومة على مدى التشغيل.
يتناول اختبار الدورة المتكررة سؤالا آخر: هل يحافظ المكون على الأداء المطلوب بعد عدد محدد من العمليات.
الآلة المصممة لتسجيل قوة ذروة واحدة ليست مناسبة تلقائيا لتقييم الأداء الميكانيكي على مدى دورات متكررة.
يجب تحديد وظائف القياس والمراقبة المطلوبة قبل اختيار وحدة التحكم وتكوين البرنامج.
اختيار معدات الاختبار الميكانيكي الإلكتروني
تبدأ قائمة مختصرة للمعدات المفيدة بالآلية الميكانيكية المطلوبة.
اختبار إدخال الموصل المحوري، واختبار المفصل الدوار، واختبار سحب المكون الثابت لا يجب أن تجمع معا ببساطة لأن كل منها يتطلب قياس حمل ميكانيكي.
يقدم ITM-LAB سلاسل معدات اختبار مختلفة لهذه التطبيقات.
هذه هي اتجاهات المعدات الأولية، وليست تكوينات ثابتة لكل منتج. تتطلب التوصية النهائية وجود الجهاز الفعلي قيد الاختبار، والإجراءات ذات الصلة، وظروف القياس المتوقعة.
هل يمكن لجهاز UTM إجراء كل اختبار ميكانيكي على منتج إلكتروني؟
ليس بالضرورة.
قد يدعم جهاز UTM القابل للتكوين عدة اختبارات قوة ثابتة متوافقة، بما في ذلك الشد والضغط والانحناء، عند تزويده بتركيبات وأنظمة قياس مناسبة.
اختبارات متانة توصيل الموصلات، وعمر الأزرار، وعزم المفصل تتطلب متطلبات حركة وتحكم. قد تتطلب هذه التطبيقات معدات مخصصة.
يجب على المختبر تجميع احتياجات اختباره حسب الإجراء الميكانيكي وطريقة القياس بدلا من محاولة استبدال كل نظام بجهاز واحد.
ثلاث تكوينات مختبرية عملية
تعتمد تركيبة المعدات المناسبة على مجموعة منتجات الشركة المصنعة وعبء عمل الاختبار.
توضح الأمثلة التالية كيف يمكن لمختبرات الإلكترونيات المختلفة تنظيم متطلبات الاختبار الميكانيكي الخاصة بها.
التكوين أ — مراقبة جودة الموصل والكابل
بالنسبة لمصنعي الموصلات وتجميع الكابلات، غالبا ما يكون الاختبار الميكانيكي جزءا من مراقبة جودة الإنتاج الروتينية.
قد تحتاج قوة الإدخال، وقوة الاستخراج، ومتطلبات قوة السحب المختارة إلى تقييم عبر أنواع المكونات المختلفة.
يمكن أن يتضمن التكوين الأولي <a href="https://www.itm-lab.com/product/servo-control-automatic-tester-rs-6600a.html" target="_blank" rel="noopener">RS-6600A لاختبار قوة الموصل المتوافقة، وإعداد مناسب RS-8010A لتطبيقات اختبار السحب المختارة.
على الرغم من أن كلا النظامين يقيسان القوة، إلا أن هندسة التزاوج للموصل ومتطلبات قبضة مجموعة الكابل يجب أن تؤخذ في الاعتبار بشكل منفصل.
عندما يتطلب الأمر أيضا تكرار تشغيل الموصل، قد يكون من المهم تكوين متانة مخصص مثل RS-8115A.
التكوين ب — متانة الإلكترونيات الاستهلاكية
قد يحتوي الهاتف الذكي أو السماعة أو الجهاز اللوحي أو اللابتوب على عدة واجهات تخضع لتشغيل ميكانيكي متكرر طوال عمر خدمة المنتج.
قد يحتاج المختبر الذي يقيم هذه المنتجات إلى اختبار متانة وعمر الأزرار وعزم أو قدرة التحمل.
التحدي ليس فقط في تحقيق عدد الدورات المستهدف. يجب على كل اختبار إعادة إنتاج الحركة المحددة مع الحفاظ على موقع العينة والتحكم المناسب.
توفر أنظمة اختبار الأزرار والمفصلات في ITM-LAB وأنظمة اختبار الأزرار والمفصلات ذات الصلة نقاط انطلاق لمراجعة هذه التطبيقات.
يجب تحديد الشوط المطلوب، والزاوية، ومعدل التشغيل، وعدد الدورات، وأي فحوصات أداء محددة قبل اختيار المعدات.
التكوين C — البحث والتطوير للمكونات الإلكترونية
غالبا ما تعمل مختبرات التطوير مع مواد مختلفة، وأجزاء هيكلية، ووصلات ميكانيكية مختلفة بدلا من نوع واحد من العينة الثابتة.
يمكن لجهاز UTM القابل للتكوين أن يوفر منصة اختبار عملية لعدة إجراءات شد وضغط وثني متوافقة.
تقدم سلسلة RS-8010A من ITM-LAB وسلسلة RS-8000 خيارات مختلفة لسعة القوة، بينما يمكن للتركيبات الخاصة بالتطبيق دعم ترتيبات تحميل مختلفة.
يجب أن توجه القوة العاملة المتوقعة، وأبعاد العينة، وحجم النقل، ونطاق القياس، والإجراءات المطبقة الاختيار النهائي.
السعة القصوى الأكبر للآلة لا يوفر تلقائيا أداء قياسا أفضل للمكونات الإلكترونية الأصغر.
هذه التكوينات المختبرية هي أمثلة وليست حزم معدات ثابتة. قد تحتاج بعض المنشآت إلى نظام اختبار واحد فقط، بينما تحتاج أخرى إلى عدة أجهزة متخصصة.
ما الذي يجب أن يحدده المهندسون قبل طلب عرض السعر
توفير معلومات واضحة عن التطبيق يسمح لمصنع المعدات بمراجعة تكوين الجهاز المطلوب وتحديد مشاكل محتملة في التركيبات أو القياس قبل تقديم العرض.
بالنسبة لمشاريع الاختبار الميكانيكي الإلكتروني، التفاصيل التالية مفيدة بشكل خاص:
-
الجهاز قيد الاختبار: اسم المكون، الصور، الأبعاد وتفاصيل التجميع ذات الصلة.
-
الفعل الميكانيكي: السحب، الدفع، الإدخال، الاستخراج، الدوران أو التشغيل المتكرر.
-
نطاق القياس المتوقع: القوة أو مدى العزم، حيثما كان معروفا.
-
شروط الاختبار: السرعة، السفر، الزاوية، معدل التشغيل وعدد الدورات.
-
طريقة الاختبار: الإصدار القياسي المعمول أو إجراء خاص بالعميل.
-
متطلبات إضافية: تجهيزات مخصصة، تسجيل منحنيات، مراقبة كهربائية أو وظائف محددة أخرى.
عندما لا يعرف بعد القوة أو العزم المتوقع، يمكن أن توفر معلومات العينة وإجراء الاختبار المقصود نقطة انطلاق لمراجعة هندسية.
تساعد المواصفات الواضحة في الاختبار على تجنب شراء معدات ذات سعة اسمية كافية لكنها تفتقر إلى الحركة أو التركيبة أو التكوين القياسي المطلوب.
الخاتمة
يبدأ مختبر اختبار ميكانيكا إلكتروني فعال بالمتطلبات الميكانيكية الفعلية للمنتج، وليس بقائمة معدات عامة.
قدتتضمن تركيب الموصلات، وضغط الأزرار، وتدوير المفصل، وسحب الكابلات، واختبار قوة المكونات جميعها أحمال ميكانيكية، لكنها تتطلب ترتيبات اختبار وبيانات قياس مختلفة.
النظام المناسب هو النظام الذي يعيد إنتاج الفعل الميكانيكي المقصود، ويثبت العينة بشكل صحيح، ويوفر نتائج موثوقة على نطاق القياس المطلوب.
قم بتكوين نظام اختبار ميكانيكي لمنتجك الإلكتروني
هل تختبر موصلا، زر، مفصلة، مجموعة كابل أو مكون هيكلي؟
يوفر ITM-LAB معدات اختبار ميكانيكية ودعم تكوين تطبيقي خاص للبحث والتطوير في الإلكترونيات ومراقبة الجودة.
سهم تفاصيل DUT الخاصة بك، وطريقة الاختبار، ومتطلبات القياس مع فريقنا لمراجعة تكوينات الآلات والتركيبات المناسبة.
