يجب أن تتحمل مكونات السيارات درجات حرارة عالية، واهتزازات مستمرة، والتعرض للغبار والرطوبة. توضح هذه المقالة كيفية تصميم مستشعرات معدل الانحراف للحفاظ على دقتها وموثوقيتها في مثل هذه البيئات القاسية، من خلال تغطية تقنيات تعويض درجة الحرارة، ومقاومة الاهتزازات/الصدمات، وحماية الدخول، وتخفيف التداخل الكهرومغناطيسي.

1. تصميم وتعويض درجات الحرارة العالية/المنخفضة

1. اختيار المواد
   • PCB عالي Tg (على سبيل المثال، FR4 عالي Tg) و راتنج إيبوكسي منخفض الحرارة تأكد من عدم وجود تشققات أو انفصال من -40 درجة مئوية إلى +125 درجة مئوية
   • تستخدم العبوات البلاستيكية مادة PA66+GF30 (نايلون مقوى بألياف زجاجية) مصنفة حتى +135 درجة مئوية؛ أما العبوات المصنوعة من الألومنيوم فهي مؤكسدة أو مطلية بمسحوق لتعزيز المتانة
2. جدول المعايرة والبحث الكامل
   • يتم إجراء المعايرة عند -40 درجة مئوية، -20 درجة مئوية، 0 درجة مئوية، 25 درجة مئوية، 50 درجة مئوية، 85 درجة مئوية، و125 درجة مئوية لالتقاط التغيرات في التحيز والحساسية
   • يخزن MCU جدول بحث أو معاملات متعددة الحدود للتعويض في الوقت الفعلي، مما يضمن انجراف التحيز ≤±0.5 درجة/ثانية على مدى درجة الحرارة الكاملة
3. الشيخوخة المتسارعة والدورة البيئية
   • اختبار الحياة المتسارع للغاية (HALT):تخضع الأجهزة لدورات درجة حرارة تتراوح من -40 درجة مئوية إلى +125 درجة مئوية على مدار 1000 دورة، مع الاحتفاظ بالحد الأقصى لمدة ≥30 دقيقة لكل دورة
   • دورة درجة الحرارة/الرطوبة: من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية عند 85% RH لمدة 2000 ساعة للتحقق من عدم وجود انحراف أو فشل في المكونات

2. مقاومة الاهتزاز والصدمات

1. التخفيف من الصدمات الداخلية
   • وسادات التخميد (رغوة أو سيليكون) بين قالب MEMS وPCB لامتصاص الاهتزازات عبر 20 هرتز - 2000 هرتز
   • تم تصميم PCB على شكل مجموعة من أربع أو ست طبقات: الطبقة العلوية للإشارات الحساسة، والطبقة الثانية كمستوى أرضي صلب، والطبقات الوسطى لتوزيع الطاقة والحماية، والطبقة السفلية كأرضية/درع إضافي لتقليل اقتران EMI
2. دعامة التثبيت والتثبيت الميكانيكي
   • يجب أن تكون أسطح تثبيت السيارة مسطحة وصلبة؛ استخدم مسامير M4/M5 مع غسالات زنبركية أو صواميل قفل من النايلون لمنع الارتخاء تحت تأثير الاهتزاز
   • قد تستخدم المركبات التجارية أو الشاحنات الثقيلة أقواسًا من الألومنيوم الأكثر سمكًا لتحقيق أقصى قدر من الصلابة وأقل قدر من المرونة
3. معايير اختبار الاهتزاز والصدمات
   • الاهتزاز العشوائي:متوافق مع ISO 16750-3 (ملف تعريف PSD 20 هرتز - 2000 هرتز)، مما يحاكي بيئات الطرق النموذجية للسيارات
   • صدمة:متوافق مع ISO 19453 أو LV124 (موثوقية البيئة في السيارات)، وقادر على تحمل صدمة نصف جيبية ±100 جرام (مدة 6 مللي ثانية)

3. الحماية من الغبار والماء والتآكل

1. الختم والتعبئة
   • تستخدم الأجهزة المخصصة للسيارات أختام حلقات السيليكون O أو كامل أحواض السيليكون لعزل المكونات الداخلية عن الغبار والرطوبة
   • تم غلق اللحامات وحواف الموصلات بشكل مزدوج باستخدام أشرطة لاصقة مقاومة للماء أو أنابيب قابلة للانكماش بالحرارة لتحقيق IP6X (مقاومة للغبار) / IPX6 (نفثات مياه قوية)
2. معالجة التآكل السطحي
   • تخضع العلب المعدنية الأكسدة أو طلاء الزنكثم طبقة من الطلاء الواقي لمقاومة رذاذ الملح والتآكل البيئي
   • تتلقى تجميعات PCB طلاء مطابق بعد SMT (على سبيل المثال، الأكريليك أو اليوريثين) للحماية من الرطوبة والمواد الملوثة الكيميائية
3. اختبارات الضباب الملحي والتآكل الكيميائي
   • اختبار رش الملح المحايد (NSS): ≥96 ساعة للتأكد من عدم وجود تآكل مرئي على الغلاف أو الموصلات
   • اختبار مقاومة المواد الكيميائية:التأكد من عدم تأثر آثار PCB وأسلاك المكونات بالتعرض لأملاح إزالة الجليد أو المواد الكيميائية الأخرى المستخدمة في السيارات

4. التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) والحصانة من التداخل

1. حماية السكن والتأريض
   • يؤدي الطلاء الموصل الداخلي أو الغلاف المعدني الكامل إلى إنشاء درع فاراداي، مما يعزل الدوائر الحساسة عن مصادر EMI الخارجية (ملفات الإشعال، ومحولات الطاقة العالية)
   • يتم ربط الغلاف بأرضية الهيكل لتقليل ضوضاء الحلقة الأرضية وضمان مرجع مستقر لمعالجة الإشارة
2. دوائر التصفية والقمع
   • تصفية خطوط الطاقة: مرشح LC (محث + مكثف 10 ميكروفاراد) عند مدخل VCC و ثنائي TVS لتثبيت طفرات الجهد، والحماية من التيارات العابرة ±12 فولت
   • تصفية خط الإشارة: مرشحات الترددات المنخفضة RC أو خانقات الوضع المشترك على المخرجات التناظرية أو خطوط CAN/LIN لقمع الضوضاء عالية التردد
3. إرشادات تخطيط وتوجيه لوحة الدوائر المطبوعة
   • فصل المسارات التناظرية الحساسة عن المسارات ذات التيار العالي أو التردد العالي، مع الحفاظ على مسافة كافية
   • لوحات مكونة من أربع أو ست طبقات: الطبقة العلوية للإشارات الحساسة، والطبقة الثانية كمستوى أرضي غير منقطع، والطبقة الثالثة للطاقة، والطبقة السفلية كأرضية/درع إضافي لتقليل اقتران EMI

التنقل بين المسلسلات:

1. موضع مستشعر معدل الانحراف في السيارات والوظائف الأساسية
2. المكونات الأساسية ومبادئ عمل مستشعر معدل الانحراف
3. المواصفات الفنية ودليل الطراز لمستشعر معدل الانحراف
4. التكيف البيئي والموثوقية لمستشعر معدل الانحراف
5. واجهات مستشعر معدل الانحراف