תנאים קשים נפוצים בחלליות. לכן יש לוודא שהרכיבים המשמשים לחלליות יכולים להתמודד עם מצבים כאלה. האלקטרוניקה של החלליות אינה יוצאת דופן. כתוצאה מכך, המעגל המודפס (PCB) של חלל חייב לעבוד בדיוק ובאמינות גבוהים.
אחת הבעיות הגדולות ביותר עבור מעגלים מודפסים בחלל היא רעידות. כאשר חללית משוגרת, מנוע הרקטה יוצר רעידות חזקות ורעש. מצד שני, טורבולנציה היא תופעה נפוצה בכלי טיס. רעידות אלו עלולות לפגוע או לגרום לכשל במעגל מודפס (PCB) לחלל ובמכלול שלו. כדי לפתור בעיות אלו, עליכם לבחור יצרן אמין של מעגלים מודפסים לחלל בהתאם.
סוגים נפוצים של רעידות בחלליות
סוגים רבים של רעידות יכולים להשפיע על כלי טיס. רעש רקטה הוא הראשון. כאשר מנוע רקטה נדלק, הוא מפיק צליל חזק. גלי הקול משתקפים כגלים אקוסטיים, אשר מרעידים את משטח השיגור ואת החללית. רעש זה יכול לפגוע באלקטרוניקה רגישה.
סוג נפוץ נוסף של ויברציה הוא עירור אווירודינמי. במהלך טיסות במהירות גבוהה, דפוסי זרימת אוויר שונים מתרחשים סביב החללית. דפוסי זרימת אוויר אלה מייצרים לעתים קרובות רמות שונות של ויברציות.
גלי הלם הנוצרים על ידי דפוסי זרימת האוויר הללו יכולים לנוע קדימה ואחורה. במצבים מסוימים, אוויר יכול להילכד בחללים, וליצור שינויי לחץ. לפעמים, האוויר זורם בנפרד ומתחבר מחדש, מה שגורם לרעידות נוספות. בנוסף, הרכב יכול לרטוט מעצמו אם זרימת האוויר הופכת לבלתי יציבה.
החללית מתמודדת גם עם סביבה סוערת. ייתכן שאתם כבר מכירים את המצב הזה. זהו שינוי מהיר ולא סדיר בזרימת האוויר או הגז. ההשפעות הפתאומיות של זה גורמות לתנועה מתמדת ולרעידות של כלי הטיס.
רעידות אלו עשויות להשתנות ממשימה אחת לאחרת. סוג הרקטה או המטוס, המטען ותוכנית הפרויקט משפיעים על הרעידות.
כיצד רעידות משפיעות על הרכבת PCB בחלל
מעגלים מודפסים (PCBs) בתחום התעופה והחלל עלולים לסבול מסוגים רבים של נזק כתוצאה מרעידות. הבעיה הנפוצה ביותר היא אובדן הרכיבים במעגל המודפס. אם עוצמת הרעידות גבוהה מדי, הקבלים עלולים להישבר.
חיבורי הלחמה, המחזיקים חלקים יחד, עלולים להיסדק. מסילות על הלוח הנושאות את האות עלולות להישבר. הלוח עצמו יכול להתחיל להתקלף בתהליך הנקרא דה-למינציה.
חביות, הדפנות בתוך חורים במעגל המודפס, עלולות גם הן להישבר. יש עוד. פינים בתוך החורים עלולים גם הם להישבר. מתכת עלולה לגרום להחלשת חלקי החיבור עקב לחץ חוזר ונשנה.
רעידות עלולות לגרום לכל הנזק הזה. כתוצאה מכך, מכלול המעגל המודפס של החלל שלכם עלול להפסיק לעבוד, מה שמוביל לבעיות חמורות. מכיוון שתיקונים בלתי אפשריים בחלל, מניעת כשל חשובה מאוד כאן.
כיצד להגן על מעגלים חשמליים מפני רעידות
תכנון נכון של הלוח הוא המפתח להבטחת ההגנה הגבוהה ביותר. עליכם גם להרכיב את הרכיבים בצורה נכונה. ודאו שכל חלק מוקם בצורה מאובטחת על הלוח. נתחו כיצד מיקמתם את החלקים הללו כדי לוודא שהכל פועל לפי הכללים הנכונים.
ניתן גם להשתמש בדבק או בחומרי איטום במהלך הרכבת המעגל המודפס. חומרים אלה עוזרים לבלום זעזועים ולהפחית את תנועת החלקים כאשר הלוח רוטט. עם זאת, כדי ליצור חיבורים חזקים, עליכם לבצע את ההלחמה בצורה מושלמת.
נוהג טוב נוסף הוא לוודא שללוחות יש קצוות חלקים ויציבים. כיווץ המעגל המודפס (PCB) בתעופה וחלל עשוי גם הוא לסייע בהפחתת נזקי רטט. ניתן גם לשקול מארזים מיוחדים. במקרה זה ניתן לאסוף מידע נוסף על כמות הרטט שהלוח חווה.
מסגרות נגד רעידות הן פתרון מועיל נוסף. הן יקרות יותר אך מועילות ביותר בהגנה על מכשירים אלקטרוניים רגישים.
גלים מכניים יכולים גם הם לעבור דרך הלוח ולפגוע בו. כדי להפחית זאת, ניתן למקם מחברים ליד רכיבים משמעותיים. זה עוזר לעצור את הגלים לפני שהם מתפשטים יותר מדי.
מדוע אמינות הרכבת PCB בחלל היא קריטית במשימות חלל?
מערכות אלקטרוניות בחלליות חייבות להיות אמינות. טעות אחת יכולה להוביל לבעיות גדולות. ברגע שהן בחלל, איש אינו יכול לתקן אותן אלא אם כן הן נוחתות על כדור הארץ או בתחנת חלל. בעיה בלוח PCB או בהרכבתו עלולה לגרום לכשל של המערכת כולה. אלקטרוניקה חייבת לעבוד במשך שנים רבות במשימות ארוכות, כמו פעילות לוויינים. לכן יש לבצע בדיקות קפדניות לפני השיגור.
כללי תכנון PCB לחלל להפחתת נזקי רטט
ישנם שלבים מסוימים לייצור מעגלים מודפסים (PCBs) ברמת חלל. התהליך עשוי לכלול התחשבות בגורמים שונים. שיקולים כגון סידור מעגלים, ניהול חום וסבילות לחץ במעגל המודפס הם קריטיים.
#1 ירידה בדירוג
אחד הכללים הקריטיים נקרא ירידה בטמפרטורה (derating). זהו תהליך מיוחד שמפעיל חלקים מתחת לגבול הסטנדרטי שלהם. לדוגמה, הזרם החשמלי במעגל יורד ב-66%. בדרך זו, ניתן בדרך כלל למנוע התחממות יתר. בחלל, אין אוויר שיוביל חום, לכן יש להסיר את החום רק באמצעות הולכה או קרינה.
#2 לוחות דגמי טיסה
ללוחות מודל טיסה (FM) יש דרישות תכנון מחמירות. עליהם להשתמש בסוגים מסוימים של חורים. חורים עוברים ומעברים קבורים מותרים, אך מעברים עיוורים אינם מותרים. לוחות FM אינם יכולים לכלול רכיבים משתנים כמו קבלי טרימר או נגדים מתכווננים. נעשה שימוש רק בחלקים בעלי ערך קבוע.
#5 עיצוב מוליך
עליכם לתכנן את המוליכים בקפידה. הם יכולים למשוך חום הרחק ממשטח ההלחמה אם הם מחוברים למישור חשמל פנימי. זה נקרא חיבור הלחמה קר, סוג של חיבור גרוע. כדי למנוע זאת, ודאו שרוחב ואורך המוליך הם 1 מ"מ כל אחד. במקרה זה, שימו לב ליחס של 1.5:1.
#6 עיצוב לוח סימטרי
תכנון והרכבת לוחות מודפסים לתעופה וחלל חייבים להיות סימטריים. עליכם לוודא ששכבות הנחושת והרכיבים מאוזנים כראוי. בדרך זו תוכלו להבטיח שהלוח לא יתפתל או יתכופף.
#7 חורים עובריים מצופים (PTHs)
חורים מצופים (PTHs) הם החורים היחידים המקובלים. פריטים אחרים כמו מרווחי ידיות, מסמרות או לולאות אינם מותרים.
#8 הלחמות מיוחדות ולמינציה
בעת ייצור מעגלים מודפסים מוטסים, מדלגים על מסכות הלחמה. בחלל, מסכות הלחמה עלולות להתקלף או לשחרר גזים. הדבר עלול לפגוע בביצועים או שהחלקים ייפלו.
עבור סטנדרטים והרכבת מעגלים מודפסים (PCB) בתחום התעופה והחלל, ניתן לשקול ציפוי נחושת (Limitation) מצופה. השכבות בדרך כלל אינן נפרדות ונדבקות זו לזו היטב. ציפוי קונפורמי יכול לסייע בהגנה על המעגל המודפס מפני פריקה אלקטרוסטטית (ESD). המונח ESD במקרה זה מתייחס לפריקה אלקטרוסטטית. השכבות הדקות מונעות מהמטען להצטבר ולהשתחרר בבת אחת.
#9 תקני הרכבת PCB
ודאו שהדוגמאות על פני השטח גדולות מספיק. פרטים קטנים עלולים ליפול או להתנתק. רוחב המוליכים צריך להיות לפחות 0.1 מ"מ.
אם זה חיוני, יש לוודא שהחיבור עובר דרך אותה שכבה. ניתן גם לכלול נתיב נוסף ומעברים נוספים אם המקום אינו מאפשר את האפשרות הראשונה. ישנן דרכים רבות למנוע כשל של אלמנט אחד בלבד.
באופן כללי, יש לוודא שאתם בודקים את כל החלקים. פגמים או חלקים שקריים עלולים לגרום נזק רב למטוס. אמינות חשובה יותר באלקטרוניקה בחלל מאשר בעלות.
סיכום
רעידות וטמפרטורות קיצוניות בחלל עלולות לפגוע קשות בלוחות מעגלים מודפסים. לכן, עליכם לפעול לפי תהליך ייצור והרכבה נכון של מעגלים מודפסים לתעופה וחלל. כל פרט חשוב בתהליך זה, החל מאופן הרכבת החלקים ועד לאופן ניהול החום.
UETPCB היא יצרנית מובילה של רכיבי PCB איכותיים לתעופה וחלל. אם אתם מעוניינים ב... שירותי ייצור והרכבה של PCB, תרגיש חופשי ל צור קשר.