स्वच्छ सिग्नल ट्रांसफर के लिए वायर ब्रश स्लिप रिंग

वायर ब्रश स्लिप रिंग बिजली, सिग्नल और कई मामलों में डेटा को लगातार घूमने वाले इंटरफ़ेस में स्थानांतरित करते हैं। इन्हें तब चुना जाता है जब एक घूर्णन प्रणाली को पारंपरिक कार्बन ब्रश डिजाइनों द्वारा उत्पन्न कार्बन धूल के बिना, एक कॉम्पैक्ट पैकेज में स्थिर संपर्क की आवश्यकता होती है। हालाँकि, वे डिफ़ॉल्ट अपग्रेड नहीं हैं। भारी - ड्यूटी करंट ट्रांसफर, अपघर्षक वातावरण, या विशेष आरएफ लाइनों के लिए, कोई अन्य संपर्क डिज़ाइन अक्सर अधिक उपयुक्त होगा।

यह मार्गदर्शिका स्लिप रिंग एप्लिकेशन इंजीनियरिंग परिप्रेक्ष्य से लिखी गई है। यह बताता है कि वायर ब्रश संपर्क कैसे काम करता है, यह अपनी जगह कहां अर्जित करता है, खरीदारों द्वारा वास्तव में तौले जाने वाले आयामों के आधार पर इसकी तुलना कार्बन ब्रश स्लिप रिंग से कैसे की जाती है, और आपके आपूर्तिकर्ता को उद्धरण देने से पहले किस जानकारी की आवश्यकता होती है। यथार्थवादी मापदंडों के साथ एक कार्यशील उदाहरण अंत में शामिल किया गया है, साथ ही चयन के दौरान अक्सर आने वाले प्रश्नों के लिए अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न भी शामिल होते हैं।

वायर ब्रश स्लिप रिंग क्या है?

वायर ब्रश स्लिप रिंग एक इलेक्ट्रोमैकेनिकल असेंबली है जो एक स्थिर संरचना और एक घूमने वाले घटक के बीच विद्युत संबंध बनाए रखती है। फ़ंक्शन सभी द्वारा साझा किया जाता हैविद्युत पर्ची रिंग; अंतर संपर्क में है.

प्रत्येक प्रवाहकीय रिंग के खिलाफ दबाए गए एकल कार्बन ब्लॉक के बजाय, एक तार ब्रश डिज़ाइन महीन, स्प्रिंगदार प्रवाहकीय तारों के एक बंडल का उपयोग करता है। प्रत्येक तार का अपना संपर्क बिंदु होता है, और कई तार एक साथ एक ही रिंग पर चलते हैं। यह बहु-बिंदु संपर्क डिज़ाइन के अधिकांश विद्युत और यांत्रिक व्यवहार का स्रोत है: कम संपर्क प्रतिरोध भिन्नता, सिग्नल लाइनों पर कम विद्युत शोर, और एक घिसाव प्रोफ़ाइल जो आसपास के तंत्र में प्रवाहकीय कार्बन धूल नहीं बहाती है।

तकनीकी साहित्य में वायर ब्रश संपर्क को कभी-कभी फ़ाइबर ब्रश या मल्टी{0}फ़ाइबर ब्रश संपर्क कहा जाता है, खासकर जब बहुत महीन कीमती धातु मिश्र धातु के तारों का उपयोग निम्न स्तर के सिग्नल सर्किट के लिए किया जाता है।

वायर ब्रश संपर्क वास्तव में कैसे काम करता है

स्लिप रिंग में एक स्थिर आवास (स्टेटर) और एक घूमने वाला शाफ्ट या स्लीव (रोटर) होता है। प्रवाहकीय वलय घूमने वाली तरफ बैठते हैं। ब्रश ब्लॉक स्थिर पक्ष पर बैठते हैं, प्रत्येक तार बंडल को पकड़ते हैं जो एक अंगूठी के खिलाफ दबाता है। जैसे ही रोटर घूमता है, करंट या सिग्नल ब्रश तारों के माध्यम से रिंग में गुजरता है, और रोटर घूमने वाले उपकरण पर जो कुछ भी लगा होता है, उसे बाहर ले जाता है।

अधिकांश कैटलॉग की तुलना में तीन विवरण अधिक मायने रखते हैं:

• प्रभावी संपर्कों की संख्या.एक एकल कार्बन ब्लॉक में एक मुख्य संपर्क पैच हो सकता है। एक तार बंडल में एक ही रिंग पर दस से कई दर्जन स्वतंत्र माइक्रो संपर्क हो सकते हैं। यदि कुछ कंपन या संदूषण से क्षण भर के लिए उठ जाते हैं, तो अन्य अभी भी संचालन कर रहे हैं। यही वह चीज़ है जो वायर ब्रश संपर्क को सेंसर, एनकोडर और कम वोल्टेज वाली डिजिटल लाइनों के लिए आकर्षक बनाती है।
• प्रति तार संपर्क दबाव.प्रत्येक तार हल्का है. कार्बन ब्रश की तुलना में कुल सामान्य बल कम होता है, जो संपर्क सतह पर घर्षण टोक़ और गर्मी को कम करता है। शर्त यह है कि कोई भी एकल तार भारी धारा प्रवाहित नहीं कर सकता; उच्च -वर्तमान सर्किट को समानांतर रिंगों या व्यापक ब्रश समूहों द्वारा नियंत्रित किया जाता है।
• सामग्री युग्मन.सिग्नल सर्किट के लिए ब्रश तार आम तौर पर कीमती धातु मिश्र धातु (चांदी - या सोना आधारित) होते हैं, जबकि रिंग सतहें पूरक प्लेटिंग का उपयोग करती हैं। युग्मन सेवा जीवन के दौरान संपर्क प्रतिरोध स्थिरता को नियंत्रित करता है, और यह एक सबसे बड़ा कारक है कि क्या एक स्लिप रिंग दस लाख क्रांतियों के बाद भी विनिर्देश को पूरा करती है।

वायर ब्रश संपर्क अभी भी घिसा हुआ है। यह व्यापार "नो वियर" बनाम "कार्बन वियर" नहीं है - यह बारीक धात्विक वियर है जो आवास के अंदर रहता है बनाम कार्बन कण जो आसपास के तंत्र में बच सकते हैं।
 

जहां वायर ब्रश स्लिप रिंग्स अपना स्थान अर्जित करती हैं

वायर ब्रश डिज़ाइन आमतौर पर तब निर्दिष्ट किए जाते हैं जब निम्न में से कम से कम एक सत्य हो:

• सिस्टम में कम वोल्टेज सिग्नल, एनकोडर फीडबैक या डेटा लाइनें होती हैं जो घिसे हुए कार्बन ब्रश के शोर को बर्दाश्त नहीं कर सकती हैं।
• आसपास का वातावरण पार्टिकुलेट (ऑप्टिकल सिस्टम, मेडिकल इमेजिंग, सेमीकंडक्टर हैंडलिंग, क्लीनरूम) के प्रति संवेदनशील है।
• ऊर्ध्वाधर या रेडियल स्थान तंग है और छोटी स्टैक ऊंचाई अधिकतम वर्तमान क्षमता से अधिक मायने रखती है।
• रखरखाव पहुंच खराब है - किसी भी सेवा हस्तक्षेप से पहले यूनिट को हजारों घंटे तक चलना होगा।
• पावर सर्किट और सिग्नल सर्किट में एक ही कॉम्पैक्ट हाउसिंग होनी चाहिए।

जब प्रति सर्किट सैकड़ों एम्पीयर की प्रमुख आवश्यकता होती है, जब वातावरण अत्यधिक अपघर्षक या रासायनिक रूप से संक्षारक होता है, या जब एक विशेष समाधान जैसे कि एक विशेष समाधान होता है, तो डिज़ाइन खराब फिट होता हैफाइबर ऑप्टिक स्लिप रिंगया डेटा लिंक के लिए आरएफ रोटरी जॉइंट आवश्यक है।

वायर ब्रश बनाम कार्बन ब्रश स्लिप रिंग्स

दोनों संपर्क शैलियाँ काम करती हैं. सवाल यह है कि एप्लिकेशन की इलेक्ट्रिकल, मैकेनिकल और सेवा बाधाओं में से कौन सा फिट बैठता है। एक पारंपरिककार्बन ब्रश स्लिप रिंगकई भारी - ड्यूटी रोटेटिंग पावर अनुप्रयोगों में सही उत्तर बना हुआ है; वायर ब्रश विभिन्न भूभाग पर जीतता है।

इंजीनियरिंग नोट: जब कोई एप्लिकेशन कई कम वोल्टेज सिग्नल लाइनों के साथ उच्च {{0} वर्तमान शक्ति की एक छोटी मात्रा को जोड़ती है, तो व्यावहारिक निर्णय आमतौर पर वायर ब्रश - होता है और दुर्लभ उच्च {3} वर्तमान सर्किट को समानांतर रिंगों द्वारा नियंत्रित किया जाता है, स्विचिंग संपर्क तकनीक द्वारा नहीं।

सामान्य अनुप्रयोग, महत्वपूर्ण विद्युत विवरण के साथ

सामान्य एप्लिकेशन श्रेणियों को सूचीबद्ध करना आसान है। निम्नलिखित अधिक उपयोगी है: प्रत्येक डिवाइस के लिए आवश्यक सर्किट का विशिष्ट मिश्रण, और जो विनिर्देशन को संचालित करता है।

औद्योगिक स्वचालन: इंडेक्सिंग टेबल्स, रोटरी फिलर्स, लेबलिंग बुर्ज

एक रोटरी इंडेक्सिंग टेबल या पैकेजिंग लाइन में एक लेबलिंग बुर्ज को आमतौर पर 24 वी डीसी नियंत्रण शक्ति, मुट्ठी भर डिजिटल I/O लाइनें, एक या दो एनकोडर चैनल और कभी-कभी एक फील्डबस कनेक्शन की आवश्यकता होती है। वायर ब्रश संपर्क सिग्नल पक्ष को सूट करता है; कर्तव्य चक्र उच्च है (प्रति दिन कई शिफ्ट) और रखरखाव विंडो छोटी हैं। एक कॉम्पैक्टछेद वाली स्लिप रिंग के माध्यम सेवायर ब्रश संपर्क सेट के साथ एक सामान्य विन्यास है क्योंकि केंद्रीय बोर वायवीय या यांत्रिक शाफ्ट को गुजरने की अनुमति देता है।

निगरानी, ​​ईओ/आईआर, और पैन-टिल्ट कैमरा प्लेटफ़ॉर्म

लगातार घूमने वाले कैमरा प्लेटफ़ॉर्म डीसी पावर, मोटर ड्राइव लाइन, नियंत्रण सिग्नल और एक वीडियो या ईथरनेट लिंक संचारित करते हैं। सिग्नल अखंडता विनिर्देश पर हावी है: कोई भी संपर्क शोर छवि कलाकृतियों या पैकेट हानि के रूप में दिखाई देता है। निर्णय शायद ही कभी "किस प्रकार का ब्रश" होता है - यह होता है कि "किस प्रकार की परिरक्षण रणनीति और चैनल पृथक्करण की आवश्यकता होती है।"

रोबोटिक्स, आरओवी, यूएवी गिंबल्स, और रोटेटिंग एंड इफेक्टर्स

कॉम्पैक्ट, कम -टॉर्क डिज़ाइन यहां सबसे अधिक मायने रखते हैं। एक रोबोटिक कलाई जो ईओएटी ले जाती है वह भारी स्लिप रिंग बर्दाश्त नहीं कर सकती। वायर ब्रश कॉन्टैक्ट का कम घर्षण टॉर्क और छोटा लिफाफा, मिश्रण के साथ-साथ निर्णायक कारक हैंयूएसबी या ईथरनेट सिग्नल चैनलपेलोड के लिए.

परीक्षण और मापन फिक्स्चर

घूमने वाले परीक्षण फिक्स्चर, उपकरणयुक्त डायनेमोमीटर और ऑटोमोटिव घटक परीक्षण रिग निम्न स्तर के एनालॉग सिग्नल, थर्मोकपल इनपुट और कभी-कभी उच्च गति वाली डिजिटल लाइनें ले जाते हैं। संपर्क शोर दुश्मन है. स्लिप रिंग के भीतर सामग्री की जोड़ी और परिरक्षण ब्रश फॉर्म फैक्टर से अधिक महत्वपूर्ण हैं।

निगरानी रडार, एंटेना, और घूमने वाले संचार प्लेटफ़ॉर्म

ऐन्टेना पोजिशनर अक्सर एक ही घूर्णन जोड़ में शक्ति और सिग्नल को जोड़ते हैं, कभी-कभी उच्च आवृत्ति पथ के लिए एक समर्पित आरएफ रोटरी जोड़ के साथ। वायर ब्रश संपर्क कम आवृत्ति सिग्नल और डीसी पावर को सफाई से संभालता है।

वायर ब्रश स्लिप रिंग कैसे निर्दिष्ट करें

सही उद्धरण का सबसे तेज़ तरीका किसी निर्माता से संपर्क करने से पहले एप्लिकेशन को छह आयामों में परिभाषित करना है। उनमें से किसी एक को छोड़ना पहले प्रोटोटाइप के बाद रीडिज़ाइन का सबसे आम कारण है।

1. प्रत्येक सर्किट को अलग से सूचीबद्ध करें

किसी आपूर्तिकर्ता को "10 सर्किट" जैसा एक भी नंबर न दें। आइटमाइज़ करें:

• सर्किट का कार्य (मोटर पावर, नियंत्रण, एनकोडर ए/बी/जेड, ईथरनेट जोड़ी, वीडियो, आदि)
• निरंतर चालू रेटिंग औरचरम/आघात धारा- दबाव का आंकड़ा मोटर और सोलनॉइड लाइनों पर संपर्क का आकार निर्धारित करता है
• वोल्टेज, एसी या डीसी, और आवश्यक अलगाव
• क्या लाइन परिरक्षित है, और क्या ढाल को केबल के साथ घूमना चाहिए या आवास पर समाप्त होना चाहिए

यदि निरंतर और चरम धाराओं में गड़बड़ी होती है, तो परिणामी डिज़ाइन या तो गर्म हो जाएगा या आवश्यकता से अधिक लागत पर निर्दिष्ट किया जाएगा।

2. सिग्नल और डेटा प्रकारों को सटीक रूप से परिभाषित करें

"इसे सिग्नल ले जाने की आवश्यकता है" यह कोई विशिष्टता नहीं है। प्रत्येक पंक्ति के लिए प्रोटोकॉल, गति और विद्युत मानक की पहचान करें। सामान्य मामलों में एनालॉग 0-10 वी या 4-20 एमए सेंसर आउटपुट, आरएस -485 या कैन बस, प्रोफिनेट, ईथरकैट, 100बेस-टीएक्स, 1000बेस-टी, वीडियो (एचडी-एसडीआई, एनालॉग कंपोजिट, गिग विजन), या आरएफ शामिल हैं।

विशेष रूप से ईथरनेट एक एकल विशिष्टता नहीं है। 100 एमबीपीएस फास्ट ईथरनेट के लिए डिज़ाइन की गई स्लिप रिंग जरूरी नहीं कि पास होगीगाबिट ईथरनेटआंतरिक प्रतिबाधा नियंत्रण, जोड़े के बीच नियंत्रित क्रॉसस्टॉक और पर्याप्त परिरक्षण के बिना घूर्णन संपर्क पथ पर। ट्रांसमिशन आवश्यकताओं को इसमें परिभाषित किया गया हैआईईईई 802.3 मानक, और एक स्लिप रिंग जिसे उन आवश्यकताओं के विरुद्ध चित्रित नहीं किया गया है, उसे लिंक का समर्थन करने के लिए नहीं माना जा सकता है।

इंजीनियरिंग नोट: जब भी चैनल लेआउट अनुमति देता है, ईथरनेट जोड़े को मोटर और सोलनॉइड सर्किट से दूर रूट करें। जहां मिश्रण अपरिहार्य है, वहां परिरक्षण रणनीति महत्वपूर्ण डिज़ाइन विकल्प बन जाती है - का यह व्यावहारिक अवलोकन देखेंस्लिप रिंग सिग्नल ट्रांसमिशन के लिए परिरक्षण समाधान.

3. गति और कर्तव्य चक्र की पुष्टि करें

स्लिप रिंग को आम तौर पर निरंतर आरपीएम के लिए रेट किया जाता है, लेकिन कर्तव्य चक्र जीवन निर्धारित करता है। एक मशीन जो लगातार 24/7 20 RPM पर घूमती है, एक दिन में एक घंटे चलने वाली 300 RPM प्रणाली की तुलना में एक वर्ष में अधिक चक्कर लगाती है। उपलब्ध करवाना:

• अधिकतम और विशिष्ट आरपीएम
• सतत बनाम रुक-रुक कर संचालन
• दिशा (यूनि- या द्विदिशात्मक)
• जीवन के अंत तक अपेक्षित कुल परिचालन घंटे या कुल क्रांतियाँ

4. यांत्रिक लिफाफा निर्दिष्ट करें

प्रत्येक यांत्रिक बाधा की सूची बनाएं जिसका स्लिप रिंग को सम्मान करना चाहिए: बाहरी व्यास, समग्र ऊंचाई, बोर आकार के माध्यम से आवश्यक यदि कोई हो, माउंटिंग इंटरफ़ेस, केबल निकास दिशा और लंबाई, कनेक्टर प्राथमिकताएं, और रोटर पर अनुमत टॉर्क। यदि ऊर्ध्वाधर स्थान तंग है, aपैनकेक स्लिप रिंगस्टैक्ड बेलनाकार डिज़ाइन की तुलना में वायर ब्रश संपर्क बेहतर फिट हो सकता है।

5. पर्यावरण का वर्णन करें

ऑपरेटिंग तापमान सीमा, आर्द्रता, धूल, धुलाई, कंपन, झटका, ऊंचाई और संक्षारक वातावरण सभी सामग्री चयन, सीलिंग और संपर्क युग्मन को प्रभावित करते हैं। आवश्यक प्रवेश सुरक्षा को नीचे परिभाषित आईपी कोड के रूप में बताया जाना चाहिएआईईसी 60529; व्यवहार में प्रत्येक अंक का क्या अर्थ है, इसके संदर्भ के लिए इसे देखेंस्लिप रिंग आईपी रेटिंग की व्याख्या.

6. मानक और कस्टम के बीच जल्दी निर्णय लें

एक मानक कैटलॉग मॉडल वितरित करने में तेज़ और सस्ता है। एकस्टम स्लिप रिंगयह तब उचित है जब यांत्रिक लिफाफे, सर्किट मिश्रण, या पर्यावरण को स्टॉक भाग - द्वारा सेवा प्रदान नहीं की जा सकती है जो अक्सर कॉम्पैक्ट, मिश्रित पावर {{1} और - सिग्नल डिज़ाइन के मामले में होता है। इस लेख में ट्रेडऑफ़ को अधिक गहराई से कवर किया गया हैमानक बनाम कस्टम स्लिप रिंग.

चयन चेकलिस्ट

आरएफक्यू जारी करने से पहले, पुष्टि करें कि आप इस सूची के प्रत्येक आइटम का उत्तर दे सकते हैं:

• फ़ंक्शन द्वारा विभाजित सर्किट की संख्या
• प्रत्येक सर्किट के लिए: निरंतर करंट, पीक/इनरश करंट, वोल्टेज, एसी या डीसी
• सिग्नल प्रोटोकॉल और गति (एनकोडर प्रकार, फील्डबस, ईथरनेट गति, वीडियो मानक, आरएफ आवृत्ति)
• प्रति सर्किट परिरक्षण और ग्राउंडिंग आवश्यकताएँ
• अधिकतम आरपीएम, विशिष्ट आरपीएम, कर्तव्य चक्र, दिशा
• सेवा जीवन को घंटों या क्रांतियों में लक्षित करें
• बाहरी व्यास, कुल लंबाई, बोर का आकार, माउंटिंग शैली
• केबल निकास दिशा, केबल की लंबाई, कनेक्टर प्रकार
• तापमान रेंज आपरेट करना
• आईईसी 60529 के लिए आवश्यक आईपी रेटिंग, साथ ही कोई वाशडाउन या रासायनिक जोखिम
• कंपन और सदमे का माहौल
• अनुपालन आवश्यकताएँ (यूएल, सीई, सैन्य, चिकित्सा, आदि)

कार्यान्वित उदाहरण: पावर और गीगाबिट ईथरनेट के साथ घूमने वाला निरीक्षण प्लेटफार्म
 

नीचे दिए गए पैरामीटर उदाहरणात्मक हैं - वे किसी एकल ग्राहक प्रोजेक्ट के बजाय एक कॉन्फ़िगरेशन को दर्शाते हैं जिसे हम अक्सर देखते हैं।

• आवेदन पत्र:लगातार घूमने वाला ऑप्टिकल निरीक्षण बुर्ज, इनडोर क्लीनरूम {{0}आसन्न क्षेत्र
• रोटर पेलोड:औद्योगिक कैमरा, रिंग लाइट, नियंत्रण बोर्ड, परिवेश तापमान सेंसर
• सर्किट:2 × 5 एक सतत डीसी पावर (24 वी), 1 × गीगाबिट ईथरनेट (4 मुड़ जोड़े), 2 × डिजिटल I/O, 1 × थर्मोकपल इनपुट
• आरपीएम:60 आरपीएम सतत, द्विदिशात्मक
• साइकिल शुल्क:प्रति दिन 22 घंटे, प्रति सप्ताह 6 दिन
• यांत्रिक लिफाफा:50 मिमी उपलब्ध स्टैक ऊंचाई, वायवीय लाइन के लिए 25 मिमी से -बोर
• पर्यावरण:15-30 डिग्री, कम धूल, कोई धुलाई नहीं, IP54 पर्याप्त
• लक्ष्य सेवा जीवन:किसी भी सेवा हस्तक्षेप से पहले न्यूनतम 8,000 घंटे

जो कॉन्फ़िगरेशन फिट बैठता है वह थ्रू -बोर वायर ब्रश स्लिप रिंग है जिसमें ईथरनेट जोड़े 24 वी पावर रिंग से अलग समर्पित, आंतरिक रूप से संरक्षित चैनलों पर रूट किए जाते हैं। थर्मोकपल लाइन को बिजली के छल्ले से आवास के विपरीत दिशा में निम्न स्तर के संकेतों के साथ समूहीकृत किया गया है। ब्रश सामग्री सिग्नल साइड पर एक कीमती धातु मिश्र धातु है और दो पावर रिंगों पर एक भारी ड्यूटी जोड़ी है।

यह उदाहरण जो दर्शाता है वह यह नहीं है कि वायर ब्रश संपर्क सामान्य रूप से "ईथरनेट का समर्थन करता है" - यह है कि लिंक को लगातार घूमने वाले संपर्क पर काम करने के लिए एक विशिष्ट चैनल लेआउट, परिरक्षण योजना और सामग्री युग्मन को इंजीनियर किया जाना चाहिए।

सामान्य विशिष्टता गलतियाँ

• सर्किट गणना को एकमात्र संख्या मानना।दो 12-सर्किट स्लिप रिंग का जीवन पूरी तरह से अलग हो सकता है यदि एक का आकार इनरश करंट के लिए हो और दूसरे का नहीं।
• गति के बिना "ईथरनेट" निर्दिष्ट करना।100Base-TX और 1000Base-T की स्लिप रिंग के भीतर प्रतिबाधा नियंत्रण और क्रॉसस्टॉक पर अलग-अलग मांगें हैं।
• पर्यावरण को कम आंकना.बेंचटॉप प्रोटोटाइप में काम करने वाला एक हिस्सा एक बार शीतलक धुंध के पास या दैनिक संक्षेपण चक्र के साथ एक बाहरी बाड़े में स्थापित होने पर महीनों में विफल हो सकता है।
• यह मानते हुए कि एक मानक मॉडल माउंट होगा।केबल निकास दिशा, कनेक्टर प्रकार, और टॉर्क लिफाफा अक्सर एक स्पष्ट कैटलॉग मिलान से इनकार करते हैं।
• उच्च-करंट पावर के लिए वायर ब्रश को डिफ़ॉल्ट करना।अधिकांश मामलों में सैकड़ों एम्पीयर पर एक हेवी-ड्यूटी सिंगल सर्किट अभी भी कार्बन ब्रश क्षेत्र है।