投稿者: Shinagawamotkyni

Was ist ein Schwingungsanalyse-Software?

Die Schwingungsanalyse wird verwendet, um z. B. die Eigenfrequenzen von Strukturen zu bestimmen. Die Zielstrukturen können von elektrischen Geräten und Fahrzeugen bis hin zu Stahlbrücken reichen. Schwingungsanalyse-Software kann die durch Schwingungen verursachten Kräfte, Verformungen und Ausfälle simulieren.

Die Funktionen der Schwingungsanalyse sind in die Software zur Strukturanalyse als lineare dynamische Analyse integriert. Es gibt auch ein Gerät zur Verarbeitung experimenteller Daten, das Schall- und Schwingungsanalyse-Software genannt wird, aber dieser Abschnitt beschreibt Schwingungsanalyse-Software als Simulationssoftware.

Anwendungen von Schwingungsanalyse-Software

Schwingungsanalyse-Software wird bei einer Vielzahl von Strukturen eingesetzt, bei denen Schwingungen auftreten, und wird in der Fertigungsindustrie, z. B. in der Automobil- und Elektrogeräteindustrie, sowie in der Bauindustrie zur Simulation der Auswirkungen von durch Erdbeben verursachten Schwingungen verwendet.

Jede Struktur hat ihre eigene Eigenfrequenz. Wenn die einwirkende Schwingung mit der Eigenfrequenz übereinstimmt, kommt es zu einer Resonanzerscheinung. Resonanz führt zu verstärkten Schwingungen, die zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Bauwerks führen können. Daher ist es notwendig, während der Entwurfsphase, z. B. durch Simulation, zu prüfen, ob Resonanz auftritt. Schwingungsanalyse-Software wird verwendet, um solche Phänomene zu überprüfen.

Funktionsweise von Schwingungsanalyse-Software

Schwingungsanalyse-Software simuliert, wie sich eine Struktur als Reaktion auf von außen aufgebrachte erzwungene und zyklische Kräfte verändert, und gibt die Ergebnisse unter anderem durch Visualisierung aus. Wird eine konstante Kraft aufgebracht und werden die im Objekt auftretenden Spannungen und Verformungen untersucht, so spricht man von einer linearen statischen Analyse.

Schwingungsanalyse-Software berechnet die Bewegungsgleichungen, einschließlich der Federn, Dämpfer und Massen. Dies ist vergleichbar mit der Lösung der Schwingung eines Gewichts, das mit einer Feder verbunden ist, aber die Gleichungen, die von der Schwingungsanalyse-Software behandelt werden, sind komplexer, da sie sich in drei Richtungen bewegen und die Rotation mit einbeziehen.

Bei der Durchführung einer Schwingungsanalyse wird die Zielstruktur häufig in kleinere Elemente unterteilt, und für jedes dieser Elemente werden Bewegungsgleichungen aufgestellt. Jedes der unzähligen Elemente hat seine eigene Gleichung, die mit Hilfe eines Computers berechnet wird, um sie alle zu lösen. Um eine genaue Simulation zu erhalten, muss die Anzahl der Elemente erhöht werden. Für die Aufteilung dieser Elemente wird die Finite-Elemente-Methode häufig für Strukturanalysen wie die Schwingungsanalyse verwendet.

Was ist eine Mikrofabrikationsmaschine?

Mikrofabrikationsmaschinen sind Bearbeitungsmaschinen für die Mikropräzisionsbearbeitung im Mikrometerbereich.

Zu den Materialien, die Gegenstand der Mikrofertigung sind, gehören nicht nur Metalle, sondern auch Harze, Polymere und anorganische Materialien. In den letzten Jahren gibt es Schneidmaschinen, die eine Programmsteuerung in 10-nm-Schritten ermöglichen, wobei die Miniaturisierung täglich weiter voranschreitet.

Zu den Mikrofabrikationsmaschinen im weiteren Sinne gehören auch Funkenerosionsmaschinen, Drahterosionsmaschinen, Lehrenbohrer und Laserschneidmaschinen, und die Mikrofabrikation wird mit all diesen Maschinen durchgeführt. Beim Umgang mit diesen Mikrofabrikationsmaschinen sind auch die Temperaturkontrolle, z. B. die Raumtemperatur, und die Fähigkeiten des Bedieners von großer Bedeutung.

Anwendungen von Mikrofabrikationsmaschinen

Die Mikrofabrikationstechnik ist in den letzten Jahren in allen Industriebereichen erforderlich geworden und wird in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt.

In der Halbleiter- und Elektronikindustrie ist sie eine unverzichtbare Bearbeitungstechnologie für die Herstellung von Gehäuseformen und verschiedenen Bauteilen im Zuge der Miniaturisierung von Geräten, in der Medizintechnik für Bauteile mit Mikroflusswegen wie Biochips und Bauteile mit feinen Elektrodenstrukturen.

Mikrostrukturen, die mit herkömmlichen Schaftfräsern nicht bearbeitet werden können, wie z. B. wärmeabstrahlende Rippen mit mikroskopischer Teilung, Löcher mit einer Lochteilung im Mikrometerbereich und Projektionsarray-Strukturen mit einer Teilung im Submikrometerbereich, können so realisiert werden.

Funktionsweise von Mikrofabrikationsmaschinen

Im weitesten Sinne umfasst der Begriff Mikrofabrikationsmaschinen mehrere Maschinentypen, aber es gibt drei repräsentative Maschinentypen: Mikro-NC-Maschinen, Funkenerosionsmaschinen und Drahterosionsmaschinen, die jeweils ein anderes Prinzip haben.

1. Mikrofabrikationsmaschinen mit NC-Steuerung

Der grundlegende Aufbau und die Prinzipien entsprechen weitgehend denen herkömmlicher NC-Bearbeitungszentren, jedoch werden alle Aspekte der Maschine, einschließlich der Antriebsmethode für jede Achse, der Kühlmitteltemperaturregelung und der Drehzahlregelung, hochpräzise gesteuert.

Für den Antrieb jeder Achse werden Linearmotoren verwendet, und einige Produkte haben eine programmierte Auflösung von 0,1 nm. Für die Führungen, die die Hin- und Herbewegung steuern, wird eine hydrostatische Führung verwendet, die einen unendlich geringen Reibungswiderstand und eine hohe Bewegungsgenauigkeit ermöglicht.

Das Kühlmittel, das die bei der Bearbeitung entstehende Wärme abführt, wird auf 1/100 °C temperiert, und um die verschiedenen von außen übertragenen Schwingungen zu blockieren, werden vom Gebäudefundament aus schwingungsdämpfende Maßnahmen ergriffen oder die Geräte werden auf einem Schwingungsisolierungssystem installiert. Außerdem ist das Kühlmittel in einem Raum mit konstanter Temperatur installiert, um eine thermische Ausdehnung der Ausrüstung zu verhindern.

2. Funkenerosions Bearbeitungszentren

Die Mikrofabrikation von leitfähigen Werkstoffen erfolgt mit Hilfe einer Funkenerosionsmaschine, bei der eine Anode an der Materialseite und eine Kathode an der beweglichen Elektrode angebracht ist. Diese Technologie der Bearbeitung mit Gleichstrom wird für Werkstoffe und Formen eingesetzt, die beim Schneiden und Schleifen anfällig für Bearbeitungsspannen sind, und ermöglicht es, durch wiederholte Bearbeitung eine höhere Präzision und eine größere Oberflächenrauheit zu erzielen.

3. Drahterodiermaschinen

Das Grundprinzip ist dasselbe wie bei der Funkenerosion, jedoch wird eine Kathode mit einem ultrafeinen Draht von etwa 0,05-0,3 mm verbunden und ein Gleichstrom zwischen dem Draht und dem Material angelegt, wodurch das Material geschnitten werden kann. Die Bearbeitung erfolgt in Wasser mit kontrollierter Leitfähigkeit, und der Draht wird während der Bearbeitung ständig zugeführt. Das berührungslose Schneiden erfolgt Schlag für Schlag und erzeugt keine Bearbeitungsspannung. Der Draht kann mit einer Schnitttiefe von 20 bis 30 Mikrometern über der Drahtdicke geschnitten werden.

Weitere Informationen zu Mikrofabrikationsmaschinen

Maschinen, die in Verbindung mit Mikrofabrikationsmaschinen eingesetzt werden, erfordern ein hohes Maß an Präzision und Stabilität. Um die Mikrobearbeitung bewältigen zu können, muss die Maschine selbst hochpräzise sein und die Bearbeitungsbedingungen müssen entsprechend eingestellt werden. Es ist notwendig, die Eigenschaften der einzelnen Maschinen zu kennen und die am besten geeignete Maschine auszuwählen.
Im Folgenden werden drei typische Maschinentypen vorgestellt, die in Verbindung mit Mikrofabrikationsmaschinen eingesetzt werden: Laserschneidmaschinen, Elektronenstrahlmaschinen und Ionenstrahlmaschinen.

1. Laserschneidmaschinen

Laserschneidmaschinen schneiden und bearbeiten Materialien durch die Bestrahlung mit hochenergetischen Laserstrahlen. Sie eignen sich für die Mikrofabrikation und können für eine breite Palette von metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen eingesetzt werden. Sie sind außerdem hochpräzise und können für die Mikrofabrikation eingesetzt werden.

2. Elektronenstrahlmaschinen

Elektronenstrahlmaschinen schneiden und bearbeiten Werkstoffe durch Bestrahlung mit einem erhitzten Elektronenstrahl bei hoher Geschwindigkeit. Sie sind für die Feinbearbeitung geeignet und werden in Bereichen eingesetzt, in denen eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit erforderlich ist.

3. Ionenstrahlmaschinen

Ionenstrahlmaschinen können durch die Bestrahlung mit Ionenstrahlen eine Feinbearbeitung und Oberflächenmodifikation von Materialoberflächen vornehmen. Sie eignen sich besonders für harte Materialien wie Keramik und Glas.

Was ist ein Mikroamperemeter?

Ein Mikroamperemeter ist ein Gerät, das winzige Ströme wie Nanoampere und Picoampere misst. Es wird auch als Multimeter oder Pikoamperemeter bezeichnet. Im Zuge der Weiterentwicklung elektronischer Geräte sind die Schaltkreise kleiner und energieeffizienter geworden, und die Ströme in den Schaltkreisen sind sehr klein geworden, weniger als Mikroampere. Aufgrund von Rauschen und anderen Effekten, die während der Messung entstehen, ist es für herkömmliche Amperemeter schwierig, sehr kleine Ströme zu erfassen. Mikroamperemeter sind jedoch so konzipiert, dass die Auswirkungen dieses Rauschens minimiert werden, sodass auch kleine Ströme quantifiziert werden können.

Anwendungen von Mikroamperemetern

Mikroamperemeter werden vor allem in kleinen elektrischen Schaltungen verwendet

Mikroamperemeter werden zur Messung von Stromwerten in elektrischen und elektronischen Schaltungen verwendet, beispielsweise in hochintegrierten und miniaturisierten Schaltungen wie Verstärker- und Kommunikationsschaltungen. Einige Geräte können bis zu Femtoampere messen.

Mikroamperemeter können auch in Produktionslinien integriert werden

Einige Mikroamperemeter haben eine Abtastgeschwindigkeit von 1000 Mal/Sekunde und können in Produktionslinien integriert werden. Solche Mikroamperemeter werden auch für die Prüfung von elektronischen Bauteilen auf einwandfreie Funktion verwendet.

Mikroamperemeter werden auch zum Aufspüren von Leckströmen in Dioden verwendet.

Funktionsweise von Mikroamperemetern

Achten Sie bei der Verwendung eines Mikroamperemeters auf Rauschen

Mikroamperemeter sind in der Lage, Ströme von Nano- und Picoamperes bis zu etwa 1 A zu messen. Bei der Messung von Mikroströmen müssen Rauschquellen so weit wie möglich ausgeschaltet werden. Das Mikroamperemeter selbst ist zwar so konstruiert, dass es von Rauschen unbeeinflusst ist, aber der Widerstand der Probe, die Stromversorgung und die Temperatur der Umgebung, in der es installiert ist, sind ebenfalls Rauschfaktoren, sodass auch die Auswirkungen des vom Messobjekt ausgehenden Rauschens berücksichtigt werden müssen.

Mikroamperemeter können kleine Ströme erfassen, doch muss darauf geachtet werden, dass kein übermäßiger Strom fließt

Einige Mikroamperemeter sind mit einem Ultrahochohmmeter kombiniert. Solche Geräte können auch als Elektrometer verwendet werden. Mikroamperemeter gibt es auch in zwei Ausführungen, wobei bei der einen die Abtastgeschwindigkeit und bei der anderen die Rauschunterdrückung im Vordergrund steht. Es ist zu beachten, dass der Messwertfehler relativ zum Messwert ist, sodass nicht immer mit einer Genauigkeit von Nanoampere gemessen werden kann, und auch der absolute Wert des Fehlers variiert je nach Messwert. Außerdem muss darauf geachtet werden, dass während der Messung kein zu hoher Strom angelegt wird, da ein Strom, der die Obergrenze des Geräts überschreitet, dieses beschädigen kann.

Was sind Zirkulationsfiltrationssysteme?

Zirkulationsfiltrationssysteme sind Geräte, die Thermal- und Leitungswasser filtern und das gefilterte Wasser im Kreislauf führen. Zirkulationsfiltrationssysteme können je nach Funktion in zwei Kategorien eingeteilt werden: physikalische Filtrationsanlagen und biologische Reinigungsanlagen.

Physikalische Filteranlagen werden eingesetzt, um Fremdstoffe wie feine Partikel, Haare und Fasern zu entfernen, die nicht im Wasser gelöst sind. Biologische Reinigungsanlagen verwenden Filtermedien wie Aktivkohle als Träger, auf denen Mikroorganismen wachsen. Diese haben keine oder nur eine geringe physikalische Filterfunktion, aber die Mikroorganismen können Schadstoffe im Wasser abbauen.

Einsatzmöglichkeiten von Zirkulationsfiltrationssystemen

Zirkulationsfiltrationssysteme können die Wasserqualität durch physikalische Filtration oder biologische Reinigung erhalten und reinigen. Sie werden daher dort eingesetzt, wo die Wasserqualität konstant gehalten und der Wasserverbrauch gesenkt werden soll.

Öffentliche Bäder sind ein typisches Beispiel für den Einsatz von Zirkulationsfiltrationssystemen. Für die Wasserqualität des Badewassers in öffentlichen Bädern sind Normwerte für Trübung, Kaliumpermanganatverbrauch, coliforme Bakterien und Legionellen festgelegt. Um diese Normen zu erfüllen, werden Zirkulationsfiltrationssysteme eingesetzt, die zusätzlich mit einem Haarsammel- und Desinfektionssystem ausgestattet sind, um Haare und andere große Fremdkörper zu entfernen.

Das Prinzip der Zirkulationsfiltrationssysteme

Wenn das zu filternde Wasser durch ein poröses Filtermaterial geleitet wird, werden Stoffe, die größer als die Löcher im Filtermaterial sind, aufgefangen und nur Stoffe, die kleiner als die Löcher sind, durchgelassen. Auf diese Weise entfernen Filtrationsanlagen Fremdstoffe aus dem Wasser. Es gibt drei Haupttypen von Filtersystemen: Sandfiltration, Kieselgurfiltration und Kartuschenfiltration.

Die Sandfiltration ist eine Filtrationsmethode, bei der Sand oder Kies als Filtermaterial verwendet wird. Es werden Natursand und Anthrazit verwendet, die Stoffe bis zu einigen zehn Mikrometern entfernen können. Sie hat verschiedene Vorteile, wie z. B. die Fähigkeit, ein gewisses Maß an Schwankungen in der Wasserqualität zu bewältigen, und eine stabile Qualität des behandelten Wassers, und ist weit verbreitet.

Die Kieselgurfiltration ist eine Filtrationsmethode, bei der Kieselgur als Filterhilfsmittel verwendet wird. Sie hat die höchste Entfernungskapazität unter den drei Verfahren, gilt aber als schwierig zu warten.

Die Patronenfiltration ist eine Filtermethode, bei der Filtermedien in Form von Patronen verwendet werden. Als Patronenmaterial werden synthetische Fasern und Polyester verwendet, die Stoffe von 10-15 µm entfernen können. Kartuschen sind im Wesentlichen Verbrauchsmaterial, so dass die Betriebskosten relativ hoch sind.

Was ist eine quantitative Abfüllmaschine?

Quantitative Abfüllmaschinen sind Abfüllmaschinen, die mit Hilfe einer Waage eine bestimmte feste Menge abmessen und abfüllen können. Es gibt Flüssigkeitsabfüllmaschinen und Feststoffabfüllmaschinen. Der Mechanismus zur Messung des Gewichts mit einer Waage bleibt jedoch weitgehend gleich.

Es gibt zwei Arten von quantitativen Abfüllmaschinen: automatische und halbautomatische Abfüllmaschinen. Automatische Abfüllmaschinen sind Abfüllmaschinen, bei denen die Abfüllbehälter durch ein Förderband fließen und automatisch mit der Abfüllung beginnen, wenn sie eine bestimmte Position erreicht haben. Bei halbautomatischen Abfüllmaschinen hingegen erfolgt der Übergang vom Förderband zur Abfüllstelle automatisch, der Abfüllbeginn wird jedoch manuell ausgeführt.

Anwendungen von quantitativen Abfüllmaschinen

Viele Hersteller, die etwas produzieren und verkaufen, verwenden quantitative Abfüllmaschinen. Zum Beispiel für Flüssigkeiten wie Wasser oder Öl. Diese werden mit Hilfe des Kopfdrucks einer Pumpe oder eines Tanks abgefüllt.

Auch andere halbfeste Stoffe wie Miso oder Bohnenpaste können abgefüllt werden. In solchen Fällen ist im Tank eine Schnecke oder ähnliches vorgesehen, um Verstopfungen zu vermeiden.

Bei Produkten mit ungleichmäßiger Größe (Gewicht), wie z. B. Gemüse und Obst, werden mehrere Waagen verwendet, um mehrere Produkte gleichzeitig zu wiegen. Diese werden dann so ausgewählt, dass sie in Säcke mit einem bestimmten Gewicht abgefüllt werden können.

Funktionsweise der quantitativen Abfüllmaschinen

Quantitative Abfüllmaschinen füllen Flüssigkeiten aus Tanks oder Trichtern ab. Die Flüssigkeit wird z. B. aus dem Tank über eine Rohrleitung zum Abfüllstutzen eingefüllt. Wenn der Abfüllvorgang gestartet wird, öffnet sich das Düsenventil und die Flüssigkeit beginnt sich zu füllen. Wenn eine vorgegebene Menge erreicht ist, wird ein Signal von der Waage gesendet und der Abfüllvorgang wird gestoppt.

Waagen für quantitative Abfüllmaschinen sind durch das Waagengesetz streng geregelt. Dies ist notwendig, um die Genauigkeit der Abfüllmengen zu gewährleisten und zu verhindern, dass geringfügig kleinere Mengen für den Versand an Lieferanten abgefüllt werden. Daher müssen die in quantitativen Abfüllmaschinen verwendeten Waagen zertifiziert sein. Diese kann nur nach Prüfung durch ein metrologisches Institut ausgestellt werden.

In Waagen werden häufig Wägezellen verwendet. Wägezellen können die durch eine Last verursachte Kraft in ein elektrisches Signal umwandeln. Wägezellen verfügen über einen Dehnungsmessstreifen, einen elektrischen Widerstandsmessdraht (Sensor), der an einem Metallkörper befestigt ist und die Widerstandsänderung misst. Dies ist im Vergleich zu herkömmlichen federbelasteten Wägezellen äußerst genau.

Was ist ein Konstantstromtreiber?

Ein Konstantstromtreiber ist eine elektronische Schaltung, die unabhängig von Schwankungen der Versorgungsspannung, der Temperatur oder der Last einen stabilen Strom ausgeben kann.

Er nutzt die Tatsache, dass der Kollektorstrom eines Transistors oder der Drainstrom eines MOSFET durch den Basisstrom und die Gatespannung gesteuert wird, um sicherzustellen, dass ein konstanter Strom zur Last fließt.

Es gibt verschiedene Schaltungsmethoden, darunter solche, die Zenerdioden und Operationsverstärker verwenden, während andere durch Schaltmethoden wie die PWM-Steuerung gesteuert werden.

Anwendungen von Konstantstromtreibern

Konstantstromtreiber werden hauptsächlich in LED-Ansteuerungsschaltungen eingesetzt. In solchen Fällen werden sie manchmal auch als LED-Treiber bezeichnet.

Die Helligkeit von LEDs wird durch den Strom bestimmt, der durch sie fließt. Konstantstromtreiber werden daher zur Steuerung des Stroms verwendet, damit sich die Helligkeit nicht aufgrund von Schwankungen der Versorgungsspannung oder der Temperatur ändert. Durch eine entsprechende Steuerung des Stroms ist es auch möglich, Schwankungen in den Eigenschaften einzelner LEDs zu unterdrücken, so dass sie effizientes Licht ausstrahlen und ihre Lebensdauer verlängert wird.

Weitere Anwendungen sind Motorantriebsschaltungen. Konstantstromtreiber werden eingesetzt, weil ein konstanter Strom fließen muss, wenn ein Motor mit einem konstanten Drehmoment gedreht werden soll.

Funktionsweise von Konstantstromtreibern

In diesem Abschnitt wird das Schaltungsschema mit einer Zenerdiode beschrieben. Eine Zenerdiode ist mit der Basis des Transistors verbunden, ein Emitterwiderstand mit dem Emitter und eine Last mit dem Kollektor. Die Zenerdiode ist außerdem über einen Widerstand mit der Stromversorgung verbunden, um den entsprechenden Strom für den korrekten Betrieb bereitzustellen.

Die Zenerdiode hält eine konstante Spannung unabhängig von den Schwankungen der Versorgungsspannung aufrecht, so dass an der Basis des Transistors eine konstante Spannung angelegt wird. Der Kollektorstrom wird durch den Basisstrom gesteuert, aber wenn der Kollektorstrom in Richtung eines Anstiegs schwankt, steigt der Spannungsabfall am Emitterwiderstand und der Basisstrom sinkt. Umgekehrt wird der Kollektorstrom, wenn er in Richtung eines Rückgangs schwankt, in Richtung eines Anstiegs gesteuert. Dadurch wird der in die Last fließende Kollektorstrom so gesteuert, dass er konstant bleibt.

Bei der Operationsverstärkermethode wird der Kollektorstrom konstant gehalten, indem eine Zenerdiode an den nichtinvertierenden Eingang, der Emitter des Transistors an den invertierenden Eingang und die Basis an den Ausgang angeschlossen wird.

Bei der Schaltmethode wird der durchschnittliche Kollektorstrom durch PWM-Steuerung des Transistors konstant gehalten.

Was ist ein Ultraschallreiniger?

Ultraschallreiniger sind Geräte, die durch die Synergie von chemischen Kräften durch Reinigungs- und Lösungsmittel und physikalischen Kräften durch Vibrationen und mechanische Energie reinigen.

Zu den kleineren Geräten gehören preiswerte Haushaltsgeräte, die zur Reinigung von Gläsern, Accessoires usw. verwendet werden. Sowie solche mit eingebautem Ultraschallschwinger, wie sie in Labors zur Reinigung von Instrumenten und zur Einstellung von Chemikalien verwendet werden, als auch solche, bei denen der Ultraschallschwinger in einem Behälter Ihrer Wahl untergebracht ist.

Großgeräte werden hauptsächlich in der Industrie eingesetzt, z. B. bei Fertigungsprozessen in Fabriken. Die Reinigungsleistung variiert je nach den erzeugten Ultraschallwellen, sodass die Frequenz und das Reinigungsmittel je nach Anwendung ausgewählt werden müssen.

Große Ultraschallreiniger können gesetzlichen Beschränkungen im Rahmen unterliegen, sodass bei ihrer Installation je nach Leistung und anderen Faktoren die entsprechenden Verfahren beachtet werden müssen. Grundsätzlich muss für Ultraschallreiniger mit einer Leistung von 50 W oder mehr eine Genehmigung für Hochfrequenzgeräte beantragt werden.

Anwendungen von Ultraschallreinigern

Große Ultraschallreiniger werden meist für industrielle Zwecke eingesetzt.

Zu den wichtigsten Anwendungen gehören das Entfetten und Reinigen von Metallteilen und Harzen, das Entfernen von Schleifpartikeln und Staub, die Reinigung von Präzisionsmetallteilen, optischen Scheiben und Festplattenköpfen, die Endreinigung von Glassubstraten und die Reinigung von Siliziumwafern.

Metallteile werden mit niedrigeren Frequenzen gereinigt, während Siliziumwafer mit höheren Frequenzen gereinigt werden. Ultraschallreiniger werden auch zum Entschäumen und Entgasen, Dispergieren, Rühren und Zerkleinern eingesetzt.

Funktionsweise der Ultraschallreiniger

Wenn elektrische Energie an eine spezielle Keramik, die so genannte piezoelektrische Keramik, angelegt wird, dehnt sich die Keramik aus und zieht sich zusammen. Die dabei entstehenden Schwingungen werden in Schall umgewandelt, und wenn die Frequenz dieses Schalls auf 20 kHz oder höher eingestellt ist, werden Ultraschallwellen erzeugt.

Die Ultraschallschwingungen werden auf die Probe angewandt, um Blasen zu erzeugen, die dann mit Hilfe von Mikro-Wasserstrahlen gereinigt werden, die durch den Aufprall der zerplatzenden Blasen (Kavitation) entstehen.

Niederfrequente Ultraschallwellen werden zur Entfettung und Reinigung von Metallteilen und Kunststoffen sowie zur Reinigung von Präzisionsmetallteilen eingesetzt. Die Stoßwellen der Kavitation können selbst hartnäckigen Schmutz entfernen. Halbleiter und Siliziumwafer werden mit Hochfrequenz-Ultraschall gereinigt. Die Kavitation wird je nach Tiefe der Flüssigkeit und Art der Flüssigkeit auf unterschiedliche Weise erzeugt.

Wenn die Ultraschallreinigung nicht ausreichend kontrolliert wird, kann die Membran beschädigt werden.

Was ist eine Hochstrom-Leiterplatte?

Hochstrom-Leiterplatten sind Leiterplatten mit Schaltungen, die hohe Ströme verarbeiten können.

Mit der fortschreitenden Elektrifizierung von Fahrzeugen wie Hybriden, EVs und PHEVs werden auch zunehmend Leiterplatten mit elektronischen Komponenten benötigt, die hohe Ströme verarbeiten können. Die Nachfrage nach höheren Strömen auf Leiterplatten kann durch eine Vergrößerung der Strukturbreite erfüllt werden. Allerdings sind der Vergrößerung der Musterbreite heutzutage Grenzen gesetzt, wenn die elektronischen Bauteile gleichzeitig kleiner sein müssen.

Eine Erhöhung der Kupferfoliendicke der Leiterplatte ermöglicht es daher, höhere Ströme zu bewältigen. Während die Kupferdicke einer typischen Leiterplatte 35 µm beträgt, ermöglicht die Hochstrom-Leiterplatte Schaltungen mit einer Kupferdicke von bis zu 2000 µm, wodurch hohe Ströme bewältigt werden können.

Anwendungen von Hochstrom-Leiterplatten

Hochstrom-Leiterplatten werden nicht nur in Fahrzeugen mit Benzinmotor verwendet, die immer elektronischer werden, sondern auch in Elektrofahrzeugen, Hybriden und PHEVs. Sie eignen sich auch für die Miniaturisierung elektrischer Komponenten mit großen elektrischen Lasten, wie z. B. Hochstrom-Steuerschaltungen für Roboter, Hochleistungsnetzteile, Schalt- und Motorschaltungen, Unterbrecher und Sicherungskästen.

Bei Leistungsbauelementen, die bei hohen Temperaturen Wärme erzeugen, wie IGBTs, Leistungs-MOSFETs, Schottky-Dioden und Thyristoren, und bei einigen LED-Wärmeableitungsmaßnahmen, wie z. B. bei Verkehrsampeln und Außenwerbetafeln, wird die Leiterplatte ebenfalls für eine hervorragende Wärmediffusion und Wärmeableitung eingesetzt.

Funktionsweise von Hochstrom-Leiterplatten

Um einen hohen Strom durch ein Leiterplattenmuster leiten zu können, muss die Querschnittsfläche des Kupfermusters groß sein. Dies wird durch eine Erhöhung der Musterbreite und der Dicke der Kupferfolie erreicht.

1. Variation der Musterbreite

Bei einer Vergrößerung der Musterbreite kann es leicht zu einer Vermischung von Verdrahtungen mit dünnen und dicken Leiterstärken kommen. Durch Anpassung der Querschnittsfläche des Kupfermusters an die Stromstärke, die durch die Musterbreite fließt, kann das Design wie bei einer normalen Signalübertragungsplatine durchgeführt werden.

2. Änderungen der Kupferfoliendicke

Wenn die Kupferfoliendicke erhöht wird, können auch große Strompfade mit einer relativ kleinen Musterbreite entworfen werden. Da zwischen der Dicke der Kupferfolie und der Strommenge, die fließen kann, ein proportionales Verhältnis besteht, kann die Verdoppelung der Kupferfoliendicke beim Entwurf eines bestimmten Strompfads die Musterbreite um die Hälfte reduzieren.

Auf der anderen Seite ist der Nachteil, dass das Verhältnis zwischen der Breite der Verdrahtung und dem Abstand zwischen benachbarten Verdrahtungen größer ist als bei einer normalen Leiterplatte; wenn das Verhältnis größer ist, können Pads mit kleinen Pad-Abständen nicht entworfen oder Pads mit großen Bauteilen nicht montiert werden. Hier ist Vorsicht geboten, da dies zu Einschränkungen beim Design und bei der Auswahl der Bauteile führt.

Weitere Informationen zu Hochstrom-Leiterplatten

1. Herstellung einer Hochstrom-Leiterplatte

Hochstrom-Leiterplatten verarbeiten im Vergleich zu normalen Leiterplatten sehr hohe Ströme. So werden beispielsweise in der Automobilelektronik etwa 2 A bis 100 A benötigt. Die Querschnittsfläche des Kupfermusters muss so gestaltet werden, dass sie der Menge des durch das Muster fließenden Stroms entspricht.

Eine heute übliche Produktionsmethode für Leiterplatten ist das Ätzverfahren (Auflösen der Kupferfolie). Das Kupfer wird auf der Grundlage eines auf die Kupferoberfläche gezeichneten Ätzresistmusters geätzt (aufgelöst).

Im Gegensatz dazu haben Hochstrom-Leiterplatten eine dickere Kupferfolie, so dass das Auflösen bei diesem Verfahren von der Oberseite der Kupferfolie aus erfolgt. Das Ätzen erfolgt nicht nur in der Tiefenrichtung, sondern auch zwischen den Mustern, was zu einem trapezförmigen Musterquerschnitt führt. Dies führt zu einer weniger genauen Querschnittsfläche.

Es ist daher nicht ratsam, Hochstrom-Leiterplatten mit denselben Techniken zu entwerfen wie gewöhnliche Signal-Leiterplatten. Hochstrom-Leiterplatten werden mit herstellereigenen Methoden hergestellt, wie z.B. der Optimierung der Mehrlagen-Fertigungstechnologie für dicke Kupferleitungen und der Realisierung von dicken Kupferschaltungen mit dem Prepreg-Verfahren und der Vakuum-Laminierpresse.

2. Herstellungskosten

Hochstrom-Leiterplatten verwenden kupferkaschierte Laminate mit dicker Kupferfolie. Der Nachteil ist, dass es sich hierbei um ein nicht standardisiertes Material handelt, das daher teurer ist, was zu höheren Herstellungskosten führt.

Obwohl die Kosten erheblich höher sind als bei allgemeinen Leiterplatten, ist dies ein bedeutender Vorteil für Anwender, die Hochstromprodukte in Massenproduktion herstellen.

Was ist ein Atmosphärendruck-Plasmagerät?

Atmosphärendruck-Plasmageräte sind Anlagen, die Plasmaentladungen zur Entfernung von organischen Stoffen und Oxiden nutzen.

Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie nur aus Reaktionsgas zur Plasmaerzeugung und einer Stromversorgung bestehen und keinen Dekompressionstank benötigen. Da es in der Lage ist, organische Filme auf der Oberfläche von Polymermaterialien und Oxide auf Metalloberflächen zu entfernen, wird es nicht nur in der Industrie, sondern auch in der akademischen Forschung weit verbreitet eingesetzt. Es wurden auch kompakte Geräte entwickelt, die in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden.

Sie werden insbesondere für die Sterilisation von medizinischen Instrumenten, die Sterilisation in Lebensmittelverarbeitungsbetrieben und die Oberflächenbehandlung bei der Halbleiterherstellung eingesetzt. Darüber hinaus werden auch Umweltfragen behandelt, und Atmosphärendruck-Plasmageräte werden zur Entwicklung von Technologien für die Reinigung von Abgasen und Abwässern eingesetzt.

Anwendungen von Atmosphärendruck-Plasmageräten

Atmosphärendruck-Plasmageräte können die Oberfläche von Harzen, Folien und polymeren Werkstoffen verändern. Die Oberflächenmodifizierung kann mit hoher Geschwindigkeit und ohne Beschädigung der Oberfläche durchgeführt werden.

Sie finden breite Anwendung bei der Herstellung von Halbleitern, elektronischen Bauteilen, Kunststoffen und Glasprodukten. Insbesondere die Oberflächenreinigung durch Reaktionen mit Plasma und die Veränderung der Zusammensetzung von Polymeroberflächen lassen eine Verbesserung der Hydrophilie erwarten.

Darüber hinaus kann die Haftfestigkeit von Materialien wie Polyethylen und Polypropylen durch Klebstoffe (auf Urethan- oder Epoxidbasis) erhöht werden. Aus diesem Grund werden Atmosphärendruck-Plasmageräte auch für Produkte eingesetzt, bei denen eine hohe Haftfestigkeit erforderlich ist, wie z. B. bei Automobilteilen und medizinischen Geräten.

Funktionsweise der Atmosphärendruck-Plasmageräte

Atmosphärendruck-Plasmageräte verwenden eine Hochfrequenz-Impulsstromversorgung zur Erzeugung einer Plasmaentladung, und die im Plasma vorhandenen aktiven Spezies wie Elektronen und Ionen werden zur Oberflächenmodifizierung und -reinigung verwendet.

Plasma ist der vierte Aggregatzustand der Materie und ein hochenergetischer Zustand, in dem Elektronen und verbleibende Ionen infolge von Ionisierungsphänomenen, bei denen Elektronen aus Atomen herausgeschleudert werden, miteinander vermischt werden, wobei die Gesamtladungsverteilung neutral bleibt.

In Atmosphärendruck-Plasmageräten bewirken die im Plasma vorhandenen aktiven Spezies chemische Reaktionen auf Oberflächen, die eine Oberflächenmodifizierung und -reinigung ermöglichen. Wenn beispielsweise Sauerstoffplasma erzeugt wird, verbindet es sich mit den Kohlenstoffatomen, aus denen das Harz besteht, und desorbiert sie als CO2 von der Oberfläche. Diese chemische Reaktion kann zur Reinigung und Modifizierung der Oberfläche von Harzen, Folien und polymeren Werkstoffen genutzt werden.

Atmosphärendruck-Plasmageräte werden auch bei der Herstellung von Halbleitern, elektronischen Bauteilen, Kunststoffen und Glasprodukten eingesetzt. Die Oberflächenreinigung und die Veränderung der Zusammensetzung von Polymeroberflächen durch Reaktionen mit dem Plasma sollen die Hydrophilie verbessern und die Haftfestigkeit erhöhen. Atmosphärendruck-Plasmageräte sind Niedertemperaturplasmen, die im Vergleich zu thermischen Plasmen, die sich in einem Hochtemperaturzustand befinden, Plasmen bei relativ niedrigen Temperaturen erzeugen können.

Arten von Atmosphärendruck-Plasmageräten

Es gibt drei Haupttypen von Atmosphärendruck-Plasmageräten: Koronaentladungs-Plasmageräte, Mikrowellen-Plasmageräte und Doba-Plasmageräte.

1. Koronaentladungs-Plasmageräte

Koronaentladungs-Plasmageräte basieren auf einem Plasma, das mit Hilfe einer Hochfrequenzstromversorgung erzeugt wird. Durch Anlegen einer Hochfrequenzspannung zwischen den Elektroden wird das Plasma entladen und die Oberfläche durch chemische Reaktion mit dem Reaktionsgas verändert oder gereinigt. Es zeichnet sich im Allgemeinen durch niedrige Temperaturen aus und ist für polymere Materialien wie Harze und Folien geeignet.

2. Mikrowellen-Plasmageräte

Mikrowellen-Plasmageräte nutzen Mikrowellen zur Erzeugung von Plasma. Durch Einfüllen eines Reaktionsgases und Anlegen eines hochfrequenten elektrischen Feldes werden die Mikrowellen vom Reaktionsgas absorbiert und es entsteht ein Plasma. Es kann ein Hochtemperaturplasma erzeugt werden, das für die hochauflösende Oberflächenmodifizierung und die Bildung dünner Schichten auf Metallen und Keramiken verwendet wird.

3. Doba-Plasmageräte

Diese Plasmageräte bestehen aus einer horizontalen Anordnung von Nadeln und Platten, die als Elektroden dienen. Die Platte hat kleine Löcher, durch die das Reaktionsgas strömt. Durch Anlegen einer Hochspannung zwischen Nadel und Platte wird an der Spitze der Nadel eine Koronaentladung erzeugt, und es entsteht ein Plasma. Es kann ein Niedertemperaturplasma erzeugt werden, das für die Behandlung von Zellen und lebendem Gewebe eingesetzt werden kann.

Was ist ein Druckaufnehmer?

Ein Druckaufnehmer ist ein Gerät, das Druck in ein kontinuierliches elektrisches Signal umwandelt.

Die Begriffe Drucksensor, Drucktransmitter und  Druckumwandler sind austauschbar mit Druckaufnehmern. Es gibt jedoch keinen eindeutigen Unterschied.

Druck kann auf verschiedene Weise in ein elektrisches Signal umgewandelt werden, z. B. durch Dehnungsmessstreifen, piezoelektrische, metallische Dünnschicht- und kapazitive Sensoren.

Anwendungen von Druckaufnehmern

Sie werden verwendet, um den Druck, der eine physikalische Größe ist, in ein kontinuierliches elektrisches Signal umzuwandeln, und werden in verschiedene Typen unterteilt, z. B. in solche, die auf einer Leiterplatte montiert sind, und in solche für allgemeine Zwecke.

• Fehlernerkennung
  Automobilbremsen, Hydraulikzylinder, Klimaanlagen, usw.
• Qualitätserhaltung
  Reinraum-Management, Vakuum-Qualitätskontrolle.
• Medizinischer Bereich
  Sphygmomanometer, Beatmungsgeräte, usw.
• Sonstiges
  Smartphones, Geräte zur Sturzerkennung, usw.

Funktionsweise von Druckaufnehmern

Der druckempfindliche Teil eines Druckaufnehmers besteht hauptsächlich aus einer Membran. Die Membran verformt sich unter Druck und der Betrag der Verformung wird mit verschiedenen Methoden in eine elektrische Größe umgewandelt.

Es gibt viele verschiedene Arten von Umwandlungsmethoden, darunter Dehnungsmessstreifen-, piezoelektrische, Dünnmetallfilm-, kapazitive, faseroptische und Vibrationsmethoden.

1. Dehnungsmessstreifen

Bei der Dehnungsmessstreifen-Methode wird ein Dehnungsmessstreifen auf der Rückseite der Membran angebracht und die Änderung des DMS-Widerstands gemessen. Der Dehnungsmessstreifen ist ein Widerstandselement, das den Grad der Verformung misst, indem es die Eigenschaft von Metall nutzt, seinen elektrischen Widerstand zu ändern, wenn es verformt wird, und indem es die Verformung dem Druck zuordnet, kann der Druck ausgegeben werden.

In der Regel sind vier davon an einer Membran befestigt, und die Widerstandsänderung wird als Spannungsänderung in einer Brückenschaltung ausgegeben. Es gibt Typen, die Halbleiter in den Dehnungsmessstreifen verwenden. Halbleiter sind Sensoren mit hoher Druckempfindlichkeit, da die Änderung des Widerstands bei Verformung viel größer ist als bei normalen Dehnungsmessstreifen.

2. piezoelektrischer Typ

Der piezoelektrische Typ ist ein Typ mit einem piezoelektrischen Element, das direkt auf dem Druckempfänger montiert ist. Das piezoelektrische Element erzeugt eine Spannung, wenn es einem Druck ausgesetzt wird.

Anhand dieser Spannung kann der Druck gemessen werden. Der Vorteil dieses Typs besteht darin, dass er hochempfindlich ist, miniaturisiert werden kann und robust und langlebig ist. 

3. Metall-Dünnfilm-Typ

Beim Metall-Dünnfilm-Typ wird ein Metall-Dünnfilm auf einer Membran gebildet und die Änderung des elektrischen Widerstands des durch den Druck verformten Metall-Dünnfilms gemessen. Er zeichnet sich durch eine höhere Empfindlichkeit als der Dehnungsmessstreifen-Typ aus und kann bei hohen Temperaturen eingesetzt werden.

4. kapazitiver Typ

Der kapazitive Typ misst die Kapazität zwischen einer festen Elektrode und einer Membranelektrode. Die Verschiebung des Diaphragmas, das sich als Reaktion auf Druckänderungen verformt, wird als Kapazitätsänderung gemessen und in Druck umgerechnet. Geeignet für die Messung des Drucks mehrerer Gasarten oder Gasgemische.

5. faseroptischer Typ

Beim faseroptischen Typ wird das Beugungsgitter am Ende des Lichtleiters verformt, wenn Druck auf die Membran ausgeübt wird, und die Änderung der Wellenlänge des reflektierten Lichts wird gemessen. Es können Hochtemperatur- und Präzisionsmessungen durchgeführt werden, die zur Messung des Drucks von geschmolzenem Harz und des Blutdrucks im Körperinneren verwendet werden.

6. Vibrations Typ

Beim Vibrationstyp befindet sich der Messwertaufnehmer auf einem Siliziummembran-Chip. Wenn die Membran durch Druck verformt wird, ändert sich die Eigenfrequenz des Messwertaufnehmers. Die Frequenzänderung wird erkannt und in Druck umgewandelt. Zu den Merkmalen gehören hohe Genauigkeit, hohe Empfindlichkeit und hohe Auflösung.

Weitere Informationen zu Druckaufnehmern

Ausgangssignal von Druckaufnehmern

Druckaufnehmer haben entweder einen mV-Spannungsausgang oder einen 4-20 mA-Stromausgang. mV-Spannungsausgänge sind nicht temperaturkompensiert und müssen in einem Abstand von weniger als 20 Fuß von der Elektronik verwendet werden. Der 4-20-mA-Stromausgang hingegen ist weniger anfällig für EMI-Störungen und Rauschen und hat keine Entfernungsbeschränkungen.

Der Ausgang von Druckaufnehmern ist ein analoges Signal mit drei Standardausgängen: Spannung mV, verstärkte Spannung V und Strom 4-20 mA. Die Ausgangsspannung ist proportional zur Versorgungsspannung.

Dehnungsmessstreifen und Metall-Dünnfilm-Druckaufnehmer haben einen Ausgang von 2-3 mV pro 1 V Eingang. Piezoelektrische Druckaufnehmer mit moderner MEMS-Technologie können einen Ausgang von 20 mV pro 1 V Eingang liefern.

Für Stromausgänge werden Versorgungsspannungen von 8-28 V DC benötigt, um Ausgänge von 4-20 mA zu erhalten. Nachteilig wirkt sich der hohe Batterieverbrauch aus.