電氣接插件可靠性與瞬斷檢測(cè)分析

王震

摘 要 電子設(shè)備和有關(guān)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在各技術(shù)領(lǐng)域、工業(yè)生產(chǎn)部以及日常生活中，電氣接插件作為設(shè)備中的重點(diǎn)，其可靠性直接關(guān)系到了整體的生產(chǎn)效率，以及人們的生命安全。因此，還需加強(qiáng)對(duì)電氣接插件可靠性與瞬斷檢測(cè)的分析研究，從電氣接插件的故障類型和具體表現(xiàn)入手，提出具體的檢測(cè)方式，以供參考。

關(guān)鍵詞 電氣接插件;可靠性;瞬斷檢測(cè);串口通信

引言

在國(guó)家各行業(yè)飛速發(fā)展的過(guò)程中，電氣接插件的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，在提高整體性能、保證通信效果上具有不可低估的作用。但隨著電氣接插件使用次數(shù)、使用數(shù)量的增加，也出現(xiàn)一些新的問(wèn)題。以高鐵動(dòng)車(chē)組為例，在行駛過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)對(duì)電氣接插件產(chǎn)生影響，可靠性可能出現(xiàn)波動(dòng)，必須要得到注意。

1電氣接插件的故障類型和具體表現(xiàn)

作為控制系統(tǒng)中的至關(guān)重要的配套元器件，其可能被應(yīng)用到任意一個(gè)獨(dú)立單元中的任何一個(gè)部位，承擔(dān)著電能傳輸、信號(hào)控制和傳遞任務(wù)。但電氣接插件在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可能出現(xiàn)的故障狀態(tài)有很多，任何一個(gè)細(xì)節(jié)上的故障都可能會(huì)造成整個(gè)控制系統(tǒng)或者設(shè)備無(wú)法正常工作。具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

第一，接觸不良。接觸件是接插件的核心零件，也是最重要的導(dǎo)電部分，來(lái)自于接插件的插頭或者插座部位，負(fù)責(zé)傳遞信號(hào)的工作。而接觸件如果存在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、材料選用不當(dāng)，就會(huì)出現(xiàn)接觸不良的情況，繼而造成電氣接插件可靠性下降，還會(huì)出現(xiàn)瞬間斷開(kāi)等問(wèn)題。第二，絕緣不良。接插件絕緣體具有保證元器件所在位置和順序正確的關(guān)鍵，可以讓接插件和殼體之間實(shí)現(xiàn)相互絕緣。如果絕緣電阻降低、絕緣材料老化，可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)出現(xiàn)瞬間斷開(kāi)，如果絕緣問(wèn)題嚴(yán)重，還會(huì)出現(xiàn)短路、漏電或者擊穿等不良現(xiàn)象。第三，固定不良。接插件外殼具有固定元器件的作用，如果出現(xiàn)故障，輕則導(dǎo)致瞬間斷開(kāi)，嚴(yán)重情況下會(huì)導(dǎo)致連接器解體，最終造成控制信號(hào)丟失終端。如果是在列車(chē)上出現(xiàn)這種問(wèn)題，所帶來(lái)的交通事故無(wú)法想象。

上述三種類型雖然常見(jiàn)，但均屬于隱性缺陷，必須要增加預(yù)防措施，切實(shí)降低故障帶來(lái)的影響?？偟膩?lái)說(shuō)，電氣接插件在故障時(shí)會(huì)出現(xiàn)斷開(kāi)、時(shí)通時(shí)斷、接觸電阻值穩(wěn)定增大或者無(wú)規(guī)律增加。此外，接觸電阻可能出現(xiàn)周期性或者瞬時(shí)性變化，建立形成一個(gè)電氣接插件可靠性與瞬斷檢測(cè)的檢測(cè)方式，可以在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障，讓電氣接插件得到穩(wěn)定運(yùn)行降低故障概率，提高元器件的可靠性。

2電氣接插件可靠性與瞬斷檢測(cè)的檢測(cè)方式

由上可知，電氣接插件目前已經(jīng)得到了大范圍應(yīng)用，在行業(yè)內(nèi)發(fā)揮著自身的重要作用，如果出現(xiàn)故障，可能會(huì)對(duì)整個(gè)工作的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。因此，加強(qiáng)對(duì)電氣接插件可靠性與瞬斷檢測(cè)的檢測(cè)，可以有效避免故障問(wèn)題。先要打造出個(gè)可靠的經(jīng)濟(jì)制動(dòng)控制電路，在故障發(fā)生的第一時(shí)間進(jìn)行處理。然后要建立起一個(gè)瞬斷檢測(cè)系統(tǒng)，完成檢測(cè)和處理工作。

2.1 電氣接插件可靠性

電氣接插件的可靠性線路可以通過(guò)特征量進(jìn)行計(jì)算得到，通過(guò)串聯(lián)系統(tǒng)、并聯(lián)系統(tǒng)和混聯(lián)系統(tǒng)這三個(gè)方面的計(jì)算來(lái)看，并-串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度更高。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)一步驗(yàn)證并-串聯(lián)系統(tǒng)在緊急制動(dòng)控制電路上的作用。作為緊急制動(dòng)線路從控制器開(kāi)始，貫穿線路得到加壓，經(jīng)過(guò)總風(fēng)壓力開(kāi)關(guān)，到達(dá)列車(chē)尾部，主要包括緊急開(kāi)關(guān)、各車(chē)廂的緊急電磁閥以及繼電器勵(lì)磁。具體公式為：R154=RJTR·R繼電器15·R接插件12·R開(kāi)關(guān)5，在實(shí)際計(jì)算過(guò)程中還需要考慮到每個(gè)車(chē)廂的連接件，因此通過(guò)對(duì)該線路的可靠度計(jì)算來(lái)看，最終的可靠度為0.9127?？偟膩?lái)看，可靠性相對(duì)較優(yōu)，但還需要建立起瞬斷檢測(cè)，以此保證實(shí)際運(yùn)行效果[1]。

2.2 電氣接插件瞬斷檢測(cè)

瞬斷檢測(cè)就是根據(jù)電氣接插件的接觸電阻阻值大小進(jìn)行判定，包括瞬段時(shí)間長(zhǎng)短等內(nèi)容。通過(guò)電壓比較器對(duì)待測(cè)阻值轉(zhuǎn)換的電壓進(jìn)行計(jì)算分析，最終完成瞬斷檢測(cè)工作。瞬斷檢測(cè)系統(tǒng)可以分為上位機(jī)和下位機(jī)兩個(gè)方面，上位機(jī)軟件主要負(fù)責(zé)指令的發(fā)送、接收和打印，數(shù)據(jù)保存等內(nèi)容，下位機(jī)硬件系統(tǒng)主要分為AT89S52單片機(jī)與TTL外圍控制基礎(chǔ)電路兩個(gè)部分。但在實(shí)際建設(shè)的過(guò)程中，需要考慮到瞬斷檢測(cè)儀器的阻值標(biāo)準(zhǔn)、時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)以及后續(xù)的檢測(cè)工作如何落實(shí)。以電路問(wèn)題為例，確定具體的解決方案。實(shí)際上瞬斷檢測(cè)的方式有很多，可以根據(jù)實(shí)際需求展開(kāi)具體的設(shè)計(jì)分析，最常見(jiàn)的檢測(cè)方法有多路順序巡回瞬斷檢測(cè)和多路同時(shí)進(jìn)行瞬斷檢測(cè)方案，兩個(gè)方式各有優(yōu)缺。前者比較適合接插件數(shù)量較多的情況，但相對(duì)于后者，其電路規(guī)模較小、檢測(cè)效率較慢、時(shí)間較長(zhǎng)，不僅如此，多路同時(shí)進(jìn)行瞬斷檢測(cè)方案可以捕捉到連續(xù)瞬斷問(wèn)題。除了線路的設(shè)計(jì)之外，自檢模塊的設(shè)計(jì)也較為關(guān)鍵，利用單穩(wěn)延時(shí)電路產(chǎn)生一個(gè)固定長(zhǎng)度的正脈沖完成檢測(cè)工作，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成統(tǒng)計(jì)分析，為后續(xù)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

以某列車(chē)中使用的瞬斷自檢模塊為例，其中采用了74HC123芯片，配合電容電阻實(shí)現(xiàn)輸出單個(gè)一定寬度的正脈沖。上位機(jī)系統(tǒng)方面的設(shè)計(jì)也不容忽視，可以借助PC機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)組合的方式，完成軟件管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和處理。總的來(lái)看，該列車(chē)采用了脈沖計(jì)數(shù)法進(jìn)行瞬斷時(shí)間長(zhǎng)度的記錄，根據(jù)脈沖累計(jì)個(gè)數(shù)確定瞬斷時(shí)間長(zhǎng)短，同時(shí)采用恒流源測(cè)接觸電阻的方法測(cè)量接插件突變的接觸電阻值。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，要充分考慮到多方面因素，讓瞬斷檢測(cè)工作得到全面的落實(shí)，比如，某高鐵列車(chē)組在上位機(jī)中額外加入了Open GL以及Lab View控件，讓界面顯示更加直觀，采用MFC的ODBC訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠更好地調(diào)取數(shù)據(jù)。從仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)M的情況來(lái)看，系統(tǒng)可以正常運(yùn)行，通信正常，可以在發(fā)生瞬斷的第一時(shí)間進(jìn)行記錄，并且反饋給工作人員[2]。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在應(yīng)用電氣接插件時(shí)需要保持不同的狀態(tài)，以避免發(fā)生故障。對(duì)于電氣接插件而言，抗振動(dòng)性和可靠性等內(nèi)容要得到重點(diǎn)關(guān)注。尤其是在鐵路交通設(shè)備中應(yīng)用，對(duì)電氣接插件在提出了全新的要求，一旦發(fā)生故障就會(huì)產(chǎn)生不良后果。而完善電氣接插件可靠性與瞬斷檢測(cè)方式，可以提高接插件的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1] 張磊，劉丙杰，肖凡.基于應(yīng)力分析的導(dǎo)彈測(cè)試設(shè)備可靠性預(yù)測(cè)方法[J].導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù)，2019（6）：78.

[2] 陳銀環(huán).電子接插件檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].科技資訊，2018，16 （35）：93-94.