一, Vibracinės aplinkos grėsmė prietaiso LCD: projektavimo reikalavimai dėl gedimų
1. Vibracijos iššūkiai pramoniniuose scenarijuose
Sunkioje{0}}įrangoje, pvz., CNC staklėse ir liejimo liejimo mašinose, variklio veikimo ir mechaninės pavaros sukuriamas vibracijos dažnis gali siekti 10–2000 Hz, o amplitudė viršija 0,5 mm. Tam tikro automobilių dalių gamintojo atvejo tyrimas rodo, kad LCD prietaisai be smūgio sugėrimo apdorojimo turi problemų, tokių kaip neryškus ekranas ir pikselių išsidėstymas po nepertraukiamo veikimo 3 mėnesius, o gedimų dažnis siekia iki 15%. Tolesnė analizė atskleidė, kad pagrindinė gedimo priežastis yra vibracijos sukeltas nuovargio litavimo jungčių tarp LCD stiklo pagrindo ir pavaros grandinės lūžis.
2. Ekstremalūs išbandymai automobilio aplinkoje
Automobilių prietaisų skydelio skystųjų kristalų ekranas turi atlaikyti variklio vibraciją (50-500 Hz), smūgius kelyje (trumpalaikį pagreitį iki 50 g) ir temperatūros svyravimus (nuo -40 laipsnių iki 85 laipsnių). Remiantis hibridinių transporto priemonių gamintojo bandymų duomenimis, 60 % skystųjų kristalų ekranų prototipuose be amortizacinės konstrukcijos susidūrė su tokiomis problemomis kaip foninio apšvietimo modulio atsijungimas ir netvarkingas LCD molekulių išdėstymas nelygiame kelyje, dėl kurio tiesiogiai nutrūko vairavimo informacijos ekranas.
3. Griežti reikalavimai aviacijos ir kosmoso pramonėje
Palydovų, raketų ir kitų erdvėlaivių vibracijos aplinka yra sudėtingesnė, todėl vienu metu reikia atlikti kelis bandymus, pvz., atsitiktinę vibraciją (galios spektrinis tankis iki 0,1 g ²/Hz), sinusinę vibraciją (10-2000 Hz) ir smūgį (10 000 g/11 ms). Tam tikro erdvėlaivio LCD tiekėjo praktika rodo, kad naudojant trijų pakopų amortizacinę sistemą (metalinė spyruoklė + guminė trinkelė + slopinimo skystis), vibracijos perdavimo greitis gali būti sumažintas iki mažesnio nei 5%, užtikrinant, kad ekrano modulio vientisumas viršytų 99,9% paleidimo fazės metu.
2, fizinis vibracijos gedimo mechanizmas: grandininė reakcija nuo medžiagos iki struktūros
1. Tiesioginiai pažeidimai, atsiradę dėl mechaninių pažeidimų
Litavimo jungties nuovargis: Vibracija sukelia kintamą įtampą SMT litavimo jungtyse tarp LCD ir PCB. Kai įtempių amplitudė viršija nuovargio ribą, litavimo jungtyse atsiranda ir plinta įtrūkimai, dėl kurių grandinė nutrūksta.
Stiklo lūžimas: LCD stiklo pagrindo atsparumas smūgiams yra ribotas, o vibracijos energijai viršijus kritinę vertę (dažniausiai 10J/m²), stiklas įtrūks ar net suduž.
Poliarizacinės plėvelės nusilupimas: dėl vibracijos sukeltos šlyties jėgos gali sugesti lipnus sluoksnis tarp poliarizacinės plėvelės ir stiklo pagrindo, todėl gali sumažėti ekrano kontrastas.
2. Netiesioginis poveikis elektrai
Prastas kontaktas: dėl vibracijos pakinta kontaktinis slėgis tarp FPC jungties ir LCD auksinio piršto, dėl ko nutrūksta signalas arba atsiranda triukšmo trukdžių.
Neįprastas vairavimas: dėl vibracijos gali pakisti pradinis skystųjų kristalų molekulių išlygiavimo kampas, dėl ko gali iškraipyti ekrano pilkumo tonai arba spalvos poslinkis.
Foninio apšvietimo gedimas: LED foninio apšvietimo modulių vibracija gali lengvai sukelti problemų, tokių kaip litavimo jungties atsijungimas ir šviesos kreipiančiosios plokštės pasislinkimas, dėl ko gali atsirasti netolygus ryškumas arba vietiniai juodi ekranai.
3, Pagrindinis žemės drebėjimui atsparios konstrukcijos techninis sprendimas: nuo pasyvios iki aktyvios apsaugos sistemos
1. Struktūrinis smūgio sugėrimas: izoliuokite vibracijos perdavimo kelią
Metalinės spyruoklės smūgio sugertis: sugeria žemo-dažnio vibracijos energiją dėl elastinės spyruoklės deformacijos, tinka 10–100 Hz dažnių juostai. Tam tikras pramoninių prietaisų gamintojas naudoja nerūdijančio plieno spiralines spyruokles, kad sumažintų vibracijos perdavimo greitį nuo 80% iki 30%.
Guminis izoliacinis padas: naudojant aukštas gumos slopinimo charakteristikas, kad sumažintų aukšto -dažnio vibracijas (100–2000 Hz), įprastos medžiagos yra silikoninė guma, nitrilo kaučiukas ir kt. Tam tikras automobilių prietaisų tiekėjas pagerino vibracijos pagreičio slopinimo laipsnį 40 %, optimizuodamas gumos kietumą 6 A ±5 A.
Slopinimo skysčio slopinimas: užpildykite slopinimo kamerą silikonine alyva arba kitu slopinamuoju skysčiu, kad išsklaidytumėte vibracijos energiją per klampų skysčio atsparumą. Tam tikro erdvėlaivio skystųjų kristalų ekranas turi dviejų ertmių slopinimo struktūrą, kuri pailgina smūgio reakcijos laiką nuo 5 ms iki 20 ms ir sumažina didžiausią pagreitį 75%.
2. Medžiagos sutvirtinimas: padidinkite komponentų atsparumą vibracijai
Stiklo pagrindo sutvirtinimas: naudojant chemiškai sustiprintą stiklą (pvz., Corning Gorilla Glass), jo paviršiaus gniuždymo įtempis gali siekti 900MPa, o smūgio stiprumas padidėja 3-5 kartus.
Apsauga nuo litavimo jungčių: SMT litavimo jungčių paviršiaus padengimas trimis atspariais dažais (pvz., akrilo esteriu), gali sudaryti 0,1–0,3 mm storio apsauginį sluoksnį, efektyviai slopinantį litavimo jungčių įtrūkimų plitimą.
FPC sutvirtinimas: naudojant sutvirtinimo plokštes (pvz., PI plėvelę), kad padidintumėte FPC jungčių standumą, galima išvengti vibracijos sukeltos lenkimo deformacijos. Tam tikro medicinos įrangos gamintojo praktika rodo, kad armavimo plokštė gali sumažinti kontaktinio pasipriešinimo svyravimo diapazoną nuo ± 50m Ω iki ± 10m Ω.
3. Aktyvus valdymas: Vibracijos trukdžių panaikinimas realiuoju laiku
Pjezoelektrinė keraminė pavara: LCD ekrano gale sumontuokite pjezoelektrines keramines plokštes, kad pašalintumėte išorinį sužadinimą dėl atvirkštinės vibracijos. Didelio-tikslumo prietaisų gamintojas taiko uždaros{2} kilpos valdymo algoritmą, kad sumažintų vibracijos kompensavimo delsą mažiau nei 1 ms ir pagerintų padėties nustatymo tikslumą 90 %.
Elektromagnetinė pavara: naudoja elektromagnetinę jėgą, kad sukurtų poslinkį priešinga vibracijos kryptimi, tinka žemo-dažnio ir didelės amplitudės scenarijams. Puslaidininkinės įrangos gamintojo smūgiams atsparus pagrindas sumažina poveikio mašinos vibracijos pagreitį nuo 0,5 g iki 0,05 g dėl elektromagnetinės pavaros.
4, Pramonės praktika ir standartinės specifikacijos: seisminis dizainas nuo korpusų iki sistemų
1. Automobilių elektronikos seisminiai standartai
ISO 16750-3: nustato vibracijos bandymo sąlygas borto elektroniniams įrenginiams, įskaitant sinusoidinę vibraciją (5–2000 Hz), atsitiktinę vibraciją (galios spektrinis tankis 0,02–0,2 g ²/Hz) ir smūgį (50 g/11 ms).
SAE J2380: Elektromobilių akumuliatoriaus valdymo sistemų vibracijos bandymui reikia atlikti 1000 valandų ilgaamžiškumo testą temperatūros diapazone nuo -40 laipsnių iki 85 laipsnių.
2. Pramoninių prietaisų seisminio projektavimo atvejis
Siemens S7-1200 PLC: sujungus metalinį korpusą su guminėmis trinkelėmis, vibracijos perdavimo greitis sumažinamas nuo 70% iki 20%, atitinkantis IEC 60068-2-64 standartą.
„Omron NJ“ serijos valdiklis: naudojant dvigubo-sluoksnio PCB struktūrą ir kapsuliavimo procesą, litavimo jungčių nuovargis pailgėja nuo 10 ⁵ kartų iki 10 ⁷ kartų, sertifikuotas pagal MIL-STD-810G karinį standartą.
3. Seisminės inovacijos aviacijos ir kosmoso srityje
Erdvėlaivio „SpaceX Dragon“ instrumentas: naudojant trijų{0}}pakopų amortizacinę sistemą (metalinės spyruoklės, guminės trinkelės ir magnetorheologinis skystis), vibracijos pagreitis paleidimo fazės metu sumažinamas nuo 10 g iki 1 g, užtikrinant astronauto sąsajos stabilumą.
Beidou palydovinės navigacijos terminalas: naudojami formos atminties lydinio (SMA) amortizatoriai, naudojant itin elastingas savybes, kad sugertų vibracijos energiją, todėl padėties nustatymo paklaida yra mažesnė nei 0,1 m.
