负压检测技术在防水型连接器中的应用论文_梁乃安

负压检测技术在防水型连接器中的应用论文_梁乃安

1、引言:连接器的应用已经普及到我们生活,工作,科研等各个领域,它的设计及制造必须符合相关的技术标准。因此,国际电工委员会针对电气设备外壳对异物侵入,规定了防护等级标准 IEC60529。此标准主要是针对电器产品的防水防尘方面的测试要求,简称 IP 等级,应用环境不同,等级要求不同。国内对应的国标是 GB4028,用途与 IEC60529 相同,本文这里不详细论述。连接器制造过程中,必须验证是否符合 IP 等级。根据标准,IPXX 代表对设备防护的要求,XX 防护等级。第一位数字:防尘程度 ; 第二位数字:防水程度

本文以 IP65 为例,则防护等级含义是:

防尘等级 IP6X:防尘测试,对产品内部抽气,产生负压,并喷粉尘试验。防水等级 IPX5:防水测试,对产品喷水试验,对产品小水枪冲水。

1) 试验设备:喷嘴的喷水口内径为 6.3mm;2) 试验条件:使试验样品至喷水口相距为2.5~3m,水流量为12.5 L/min(750L/h);3) 试验时间:按被检样品外壳表面积计算,每平方米为 1min( 不包括安装面积 ) 最少 3min。在产品开发时应设计合理的防护结构并充分试验。本文主要论述防水等级的测试。

2、制造验证

2.1 采取外观检验:目视检查或 CCD 测试仪显微放大,观连接器产品的结合部位是否存在微孔、间隙或气泡等表面缺陷。但是可能出现视觉死角、视觉疲劳等因素,会影响实际检验结果。

2.2 采取抽样检验:在批次的产品中,按比例抽取小数量的样品,用小水枪对着 3 米外样品冲水,然后再进行电性能测试,以检验是否漏水或失效。用样品测试结果代表整个批次是否合格。然而,经过外观、抽样检验认为合格的一批产品中,还可能会含有一些不合格品的概率。检验方式与实际检验结果是必要条件,不是充分条件。防护等级是针对每个产品的安全要求,应该充分对整批产品逐个进行全面检验。抽样检验方法,不仅费时,而且结论不充分。

由此可见,实现快速检验及充分保证品质,就成为行业的技术瓶颈。本文论述用空气代替水快速检验来解决这个问题。

3、临界微孔理论估算

3.1 水滴与微孔附加压强。水滴最小直径约 20μm 即 Ф0.0毫米。水是属于浸润液体,水在孔的地方有向上的表面张力,该表面张力与孔的大小成正比。假设水滴准备在圆孔小孔通过,先形成液滴,设半径为 R,液体表面张力系数为 α。根据拉普拉斯公式,推导:孔的边界周长 L=2mR;表面张力 F=αLπR; 产生附加压强 与表面张力系数成正比,与液滴半径成反比。水的表面张力系数可以用 Harkins 的经验公式:

α = 75.796 - 0.145t - 0.00024t 2 . 式中 t 为摄氏温度。20℃时 ,α=72.75*10 -3 N/m;假设微孔 A 直径是 Ф0.02 毫米,与水滴大小相当,则 R=0.01mm=0.01*10 -3 m 则微孔边水产生附加压强是:

3.2 连接器微孔压强。

连接器设计内腔尺寸和应用环境有关,按IP1X防护等级要求,防 50mm 直径异物侵入。假设内腔 h=100mm 装水的压强是:

P 水 =ρ*g*h=1*10 3 *10*100*10 -3 =1000N/m 2

A 点下压强为 P 下 ,是由 P 0 大气压和 P s 附加压强叠加。

P 下 = P 0 + P s = P 0 +14550

A 点上压强为 P 上 ,是由 P 0 大气压和 P 水 压强叠加。

P 上 =P 0 +P 水 = P0+1000

这时 A 点上、下压强比较,可以看出 P 0 +14550 >> P 0 +1000由于的附加压强原因,A 点下面压强比 A 点上面远大得多,水滴不能够流入微孔。ρ:密度;g:重力常数一般取10;h:深度;

P 0 :标准大气压

3.3 喷水冲击压强。

喷水时会有冲击作用力,作用到连接器,连接器也会产生反作用力抵消,孔的大小取决于能否进水。射流经过空气阻力,能量衰减,打击到连接器表面,这些过程比较复杂,这里不作研究。我们假设忽略空气阻力,产品垂直于水流方向,这样算起来简单点。水流撞击后,垂直方向的速度为 0,相当于水压直接作用在连接器上。

试验时:喷嘴的喷水口内径为 6.3mm;水流量为

12.5 L/min(750L/h)

流量=液体体积 / 时间,即流量

Q=v/t=12.5 L/min ≈ 2.08*10 -4 m3/s

根据管道流体水压与流量的关系公式: 得

出 流量系数 μ,喷出水管外,这里取 1

A=π * R 2 =3.14 * (6.3 * 10 -3 /2) 2 ≈ 3.115 * 10 -5 m 2

所以 就是说,将连接器产品直接放在喷水口,如果微孔直径是 Ф0.02 毫米,孔边水滴产生附加压强 Ps=14550 N/m 2 小于 22293 N/m 2 ,这样测试微孔就会进水。

实际上,经过相距为 2.5~3m,作用过程会重力和阻力的作用、受空气阻力、反作用力等因素影响,喷水压会衰,就不能确定让Ф0.02 毫米微孔进水。

如 果 微 孔 A 直 径 是 Ф0.01 毫 米, 比 水 滴 小, 则R=0.005mm=0.005 * 10 -3 m,则微孔边水产生附加压强是:孔边水滴产生附加压强大于 22293N/m 2 ,可确定 Ф0.01 毫米微孔不进水。所以,微孔直径 Ф0.02 毫米,就是区分漏水与不漏水的临界微孔。

4、设计方案

4.1 如果对样品抽真空的方式,测量出真空度即可以发现是否存在临界微孔。实验得出,采用真空表精度是 0.1 kpa,每 0.1Kpa 单位,相当检测到 Ф0.02mm 微孔。

4.2 原理说明。机构整体由真空泵,经过管路及过滤器,对附着在硅胶模具上的样品内腔抽真空,真空的负压力使样品与柔软的硅胶模具密封,管路连接的真空表对样品真空度的检测,真空表设定有标准的真空度,真空度为负值显示,数值越小表示真空度越高,当检测到的数值比标准值低时,蜂鸣警示。

4.3 检测步骤。

4.3.1 打开电源开关,启动设备,真空表显示 0 kpa,真空泵开始抽气工作。

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4.3.2 将需要测试的样品放入硅胶模具中,测试型腔位置与样品外形一致,真空泵产生负压的作用下, 样品与硅胶模具型腔紧密贴合。

4.3.3 约 3 秒钟后,真空表显示 -101 kpa( 真空泵所能达到的真空度或标准值 ),表示样品没有漏点,检测合格。真空表显示低于标准值 -0.1 kpa 以上,蜂鸣器警示,表示样品不合格。技术要点:不同地区的大气压强及环境温度差异,及不同类型的真空泵所能达到的真空度差异,所以测量环境条件应保持稳定,在标准状态:298.15 K(25℃ ) 和 101.325kPa 下使用。否则,应当用标准样品校对。

4.4 机构参数

4.4.1 采用硅胶模具的邵氏硬度约 40-50 度,确保与测试样品柔性的紧密吸合。并且容易装取测样品。

4.4.2 采用无油润滑型真空泵,确保测试的样品无油污及低能耗。额定功率可视样品测试内腔大小选定,一般小型连接器,可以采取 350W - 500W。

4.4.3真空泵抽气流量与测试时间关联,一般小型连接器,可以采取 68L/min 以上 , 工作时真空度 -98 ~-101kpa。

4.4.4 真空泵与硅胶模具之间用内径 Ф4mm,外径 Ф6mm 的胶管连接,长度≤ 1 米。胶管中间的用过滤 Add JARS:添加当前项目目录的 jar 文件。Add External JARS:添加当前项目目录之外的外部目录的jar 文件。Add Variable:添加变量。Add Library:添加 JRE 系统的库。(注:添加 Android4.2.2 类库文件就在此操作)Add Class Folder:添加当前项目中编译之后的.class文件。Add External Class Folder:添加当前项目之外的 .class文件。

注:1、导入项目时项目报错,大多数情况是 Libraries 出了问题;2、公司的 Android 项目一般会有如上三种类库文件:Android4.2.2 是系统运行类库文件,Private Libraries 就是libs 中 jar 包的映射,Dependencies 是引用的 Libraries。3、类库引用目录

(4)Order and Export。可以为当前项目已经添加进来的库进行排序,也可以设置当前项目导出时,库文件是否也跟随项目导出。

3.3.3 关于 DDMS 的使用。集成好 ADT 插件后,在 Eclipse 界面的右上角 Java 旁边就有 DDMS。DDMS(Dalvik Debug MonitorService):可以提供 Android 开发环境中的 Dalvik 虚拟机调试监控服务。可以进行的操作有:为设备截屏,Logcat,FileExplorer 等,功能很强大。

主界面:1)Devices:查看到所有与DDMS连接的设备详细信息,以及每个设备上正在运行的 APP 进程,每个进程右边相对应的是与调试器链接的端口。2)Logcat:查看日志信息,也可以对日志进行 Filter 过滤,过滤器设置。日志类型有以下 6 种:

Verbose:详细 , 将程序运行中所有的日志信息都打印出来

Debug:将程序 debug 调试的信息打印出来

Info:将程序运行的信息打出来

警告信息,将程序运行时出现的警告信息打印出来

Erro:错误,将程序运行时出现的异常信息打印出来——非常严重的异常

Assert:断言,将程序运行的断言的信息打印出来注:当 Logcat 不打印日志时,可进行如下四种操作:双击设备;关掉 Logcat 再打开;Devices 设备旁边有个小三角,Reset adb;关掉 Eclipse 再打开。

(3)Screen Capture:截屏操作,

(4)File Explorer:文件浏览器,查看 Android 设备中的文件,可以方便的导入 / 导出文件。(注:/system/drivers 下放的是驱动,/system/app 下放的是 APK, /data/app 下放的是自己安装的 APK)

3.4adb 常见命令

adb:android debug bridge—android 调试桥。

adb devices 列出所有的设备

adb start-server 开启 adb 服务

adb kill-server 关闭 adb 服务

adb install D:\HelloKitty.apk 安装应用程序 ( 安装失败的话,加一个 -r 覆盖安装 )

adb uninstall com.hellokitty 卸载应用程序

adb push D:\HelloKitty.apk \system\app 安装应用程序未成功,因为只读,需要开启 root 权限,在 ddms 成功

adb pull <local> <remote>

install 安装,设备不会保存 apk 文件;push 安装,会覆盖掉原来系统中对应的 apk

adb shell 挂载到 Linux 的空间,进入车机环境

sqlite3 访问数据库

ls 查看文件

ps 查看进程

cd data/app rm apk 包 卸载 apk 包

adb logcat -s 标签名 在命令行中查看 LOG 信息

adb remount 重新挂载系统分区,使系统分区重新可写

总结:本文就车载导航音视频开发进行研究,并以安卓开发平台为例进行设计与开发论述。

参考文献:

[1] 肖文平 , 杨斌 . 基于 Android 的车载导航系统的研究与设计 [J]. 单片机与嵌入式系统应用 ,2012,12(04):67-70.

[2] 孙奥 , 朱桂斌 , 江铁 . 车载导航系统的研究现状及未来发展 [J]. 微型机与应用 ,2012,31(02):1-4.

[3] 曹晓航 .GPS 车载导航系统技术趋势浅析 [J]. 现代测绘 ,2006(01):14-17.

论文作者:梁乃安

论文发表刊物:《红地产》2017年9月

论文发表时间:2018/9/3

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