电连接器接触件保持力阵列式检测装置的研制

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电连接器作为一种电信号连接器件,通过内部接触件的接触状态来实现电信号的连接或者断开,广泛应用于航空航天、船舶、军事装备以及轨道交通等各个领域。在电连接器工作过程中,经常由于退针、缩针所造成的接触件接触不良而产生失效。而接触件保持力不足则是造成退针、缩针的直接原因,保持力检测是电连接器接触件检测过程中必不可少的一步。传统的接触件保持力测试采用人工手持保持力检测仪逐一进行孔位检测,该种测试方式效率低、费时费力,还会出现漏检、误检的风险。针对该问题,本文设计出一种电连接器接触件保持力的阵列式检测装置,通过单次自动化检测,即可数字化精准输出所有接触件保持力结果,在提高检测准确率的同时,也大大提高了检测效率,解放手工劳动力。本文所设计的阵列式检测装置,主要包括与待测电连接器适配的并行检测头、通用的多通道数据采集电路以及触摸屏的控制系统等功能单元。首先进行并行检测头的结构及内部压阻传感模块设计。根据待测电连接器的外形结构设计与之适配的并行检测头;内部压阻模块将接触件保持力信号转换为电阻信号,主要包括力敏薄膜的制备和叉指电极板的布线设计通过对力敏薄膜导电机理以及压阻预测模型的研究,确定力敏薄膜的材料、制备流程以及性能参数,测量量程可达1.7MPa,在0~0.2MPa区间灵敏度达到4.71MPa-1,0.6~1.7MPa区间灵敏度达到0.09MPa-1;根据电极常数K确定叉指电极板的线宽w、线距s,通过电阻模型验证该参数下叉指电极的检测性能,最后对叉指电极板进行布线设计。其次设计出一种通用的多通道数据采集电路以及触摸屏控制系统。采集板以STM32为主控制器,10个模拟开关CD4051作为多通道拓展芯片,最多可测量80通道数据;通过Altium Designer完成原理图和布线设计,利用Keil软件分别对AD转换、数据滤波、电机控制、通信协议等进行程序编写;将ADC所采集的数据经过滤波、拟合、标定,检测精度达到3.33%,满足保持力测量精度;通过上位机软件对触摸屏进行界面设计,利用宏指令进行控制指令的编写,实现对采集板的命令控制以及输出显示。最后,按照设计方案对检测装置进行搭建并进行结果验证。对本文所涉及的两种电连接器型号20MD18PN和26FG35SN,完成与其适配并行检测头的装配之后,在触摸屏中选择对应的显示界面,对采集板、电机下发控制指令,最终可以在触摸屏上显示正确的采集结果,实现了高效性、自动化控制、数字化精准输出的设计目标。
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