Nguyên lý hoạt động của đầu nối
Có thể nhiều người chưa hiểu rõ về đầu nối. Vậy đầu nối là gì? Đầu nối là hai hoặc nhiều bình chứa thông nhau ở dưới mực chất lỏng. Trong các bình chứa thông nhau chứa cùng một loại chất lỏng và áp suất trên bề mặt chất lỏng bằng nhau thì độ cao của mực chất lỏng ở các bình là bằng nhau.
(1) Các bình chứa thông nhau chứa cùng một loại chất lỏng nhưng áp suất trên bề mặt chất lỏng không bằng nhau thì độ chênh lệch áp suất trên bề mặt chất lỏng bằng độ chênh lệch áp suất do độ chênh lệch độ cao mực chất lỏng giữa hai bình chứa tạo ra.
(2) Áp suất trên bề mặt chất lỏng trong các bình chứa thông nhau bằng nhau nhưng hai bên chứa các chất lỏng khác nhau không hòa tan vào nhau thì từ mặt phân cách trở lên, độ cao của mực chất lỏng tỷ lệ nghịch với mật độ chất lỏng.
Nguyên lý của bình chứa thông nhau được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật. Ví dụ như các loại máy đo mực chất lỏng (máy đo mực nước, máy đo mực dầu, v.v.), máy đo chân không thủy ngân, đồng hồ đo áp suất gió kiểu cột chất lỏng, máy đo áp suất chênh lệch, v.v. đều được chế tạo dựa trên nguyên lý của bình chứa thông nhau.
Việc hiểu rõ định nghĩa và nguyên lý hoạt động của đầu nối sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn và mở rộng thị trường đầu nối.
Hiệu suất cơ bản của đầu nối
Kiến thức về đầu nốiHiệu suất cơ bản của đầu nối có thể được chia thành ba loại chính: hiệu suất cơ khí, hiệu suất điện và hiệu suất môi trường. Một hiệu suất cơ khí quan trọng khác là tuổi thọ cơ khí của đầu nối. Tuổi thọ cơ khí thực chất là một chỉ số độ bền (durability), trong tiêu chuẩn quốc gia GB5095 gọi là thao tác cơ khí. Nó được tính bằng một lần cắm và một lần rút là một chu kỳ, đánh giá dựa trên việc sau một số chu kỳ cắm rút quy định, đầu nối có thể hoàn thành chức năng kết nối bình thường hay không (ví dụ như giá trị điện trở tiếp xúc).
Đầu nối
1. Hiệu suất cơ khíVề chức năng kết nối, lực cắm rút là hiệu suất cơ khí quan trọng. Lực cắm rút được chia thành lực cắm và lực rút (lực rút còn được gọi là lực tách), yêu cầu của hai lực này là khác nhau. Trong các tiêu chuẩn liên quan có quy định về lực cắm tối đa và lực tách tối thiểu, điều này cho thấy, xét từ góc độ sử dụng, lực cắm cần nhỏ (do đó có cấu trúc LIF lực cắm thấp và cấu trúc ZIF không cần lực cắm), còn nếu lực tách quá nhỏ thì sẽ ảnh hưởng đến độ tin cậy của tiếp xúc.
Lực cắm rút và tuổi thọ cơ khí của đầu nối có liên quan đến cấu trúc tiếp điểm (độ lớn áp suất), chất lượng lớp phủ tại vị trí tiếp xúc (hệ số ma sát trượt) và độ chính xác kích thước sắp xếp tiếp điểm (độ chính xác).
2. Hiệu suất điệnHiệu suất điện chính của đầu nối bao gồm điện trở tiếp xúc, điện trở cách điện và độ bền điện.
① Điện trở tiếp xúcĐầu nối điện chất lượng cao cần có điện trở tiếp xúc thấp và ổn định. Điện trở tiếp xúc của đầu nối dao động từ vài miliohm đến vài chục miliohm.
② Điện trở cách điệnChỉ số đánh giá hiệu suất cách điện giữa các tiếp điểm của đầu nối điện và giữa các tiếp điểm với vỏ, cấp độ của nó dao động từ vài trăm megaohm đến vài nghìn megaohm.
③ Độ bền điện hoặc còn gọi là khả năng chịu điện áp, khả năng chịu điện áp môi trường, là chỉ số thể hiện khả năng chịu điện áp thử nghiệm định mức giữa các tiếp điểm của đầu nối hoặc giữa các tiếp điểm với vỏ.
④ Các hiệu suất điện khác.
Sự suy giảm suy hao nhiễu điện từ là để đánh giá hiệu quả chống nhiễu điện từ của đầu nối, sự suy giảm suy hao nhiễu điện từ là để đánh giá hiệu quả chống nhiễu điện từ của đầu nối, thường được thử nghiệm trong phạm vi tần số 100MHz~10GHz.
Đối với đầu nối đồng trục tần số vô tuyến, còn có các chỉ số điện như trở kháng đặc tính, tổn hao chèn, hệ số phản xạ, hệ số sóng đứng điện áp (VSWR). Do sự phát triển của công nghệ kỹ thuật số, để kết nối và truyền tín hiệu xung số kỹ thuật số tốc độ cao, đã xuất hiện một loại đầu nối mới, đó là đầu nối tín hiệu tốc độ cao, tương ứng, về hiệu suất điện, ngoài trở kháng đặc tính, còn xuất hiện một số chỉ số điện mới, như nhiễu xuyên âm (crosstalk), độ trễ truyền (delay), độ trễ (skew), v.v.
3. Hiệu suất môi trườngHiệu suất môi trường phổ biến bao gồm khả năng chịu nhiệt, khả năng chịu ẩm, khả năng chịu sương muối, rung động và va đập, v.v.
① Khả năng chịu nhiệtHiện nay, nhiệt độ làm việc tối đa của đầu nối là 200℃ (trừ một số đầu nối đặc biệt chịu nhiệt độ cao), nhiệt độ thấp nhất là -65℃. Do khi đầu nối hoạt động, dòng điện sinh ra nhiệt tại điểm tiếp xúc, dẫn đến tăng nhiệt độ, vì vậy nhìn chung người ta cho rằng nhiệt độ làm việc bằng tổng nhiệt độ môi trường và độ tăng nhiệt tại điểm tiếp xúc. Trong một số tiêu chuẩn, có quy định rõ ràng về độ tăng nhiệt tối đa cho phép của đầu nối ở dòng điện định mức.
② Khả năng chịu ẩmSự xâm nhập của hơi ẩm sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất cách điện của đầu nối và làm rỉ sét các bộ phận kim loại. Điều kiện thử nghiệm nhiệt độ ẩm không đổi là độ ẩm tương đối 90%~95% (theo tiêu chuẩn sản phẩm, có thể đạt 98%), nhiệt độ +40±20℃, thời gian thử nghiệm theo quy định của sản phẩm, ít nhất là 96 giờ. Thử nghiệm nhiệt độ ẩm thay đổi sẽ khắt khe hơn.
③ Khả năng chịu sương muốiKhi đầu nối hoạt động trong môi trường có độ ẩm và muối, các bộ phận cấu tạo bằng kim loại, lớp phủ bề mặt tiếp điểm có thể bị ăn mòn điện hóa, ảnh hưởng đến hiệu suất vật lý và điện của đầu nối. Để đánh giá khả năng chịu đựng môi trường này của đầu nối điện, có quy định thử nghiệm sương muối. Đó là treo đầu nối trong buồng thử nghiệm có điều khiển nhiệt độ, dùng dung dịch natri clorua có nồng độ quy định phun bằng khí nén, tạo thành khí quyển sương muối, thời gian phơi nhiễm do tiêu chuẩn sản phẩm quy định, ít nhất là 48 giờ.
④ Rung động và va đậpKhả năng chịu rung động và va đập là hiệu suất quan trọng của đầu nối điện, đặc biệt quan trọng trong môi trường ứng dụng đặc biệt như hàng không vũ trụ, vận tải đường sắt và đường bộ, đây là chỉ số quan trọng để kiểm tra độ chắc chắn của cấu trúc cơ khí và độ tin cậy tiếp xúc điện của đầu nối. Trong các phương pháp thử nghiệm liên quan đều có quy định rõ ràng. Trong thử nghiệm va đập cần quy định gia tốc đỉnh, thời gian kéo dài và dạng xung va đập, cũng như thời gian gián đoạn liên tục điện.
⑤ Các hiệu suất môi trường khácTheo yêu cầu sử dụng, các hiệu suất môi trường khác của đầu nối điện còn có độ kín (rò rỉ không khí, áp suất chất lỏng), ngâm chất lỏng (khả năng chịu ăn mòn đối với chất lỏng cụ thể), áp suất thấp, v.v.