Storingen in elektronische systemen

Artikelen over de aanleg, onderhoud
en het gebruik van elektronica in de camper.
Plaats reactie
Gebruikersavatar
Aloys
Site Admin
Berichten: 17076
Lid geworden op: zo 11 mei 2003, 19:02
Locatie: Kampen
Contacteer:

Storingen in elektronische systemen



Bericht door Aloys »

Een artikel geschreven door Marinus. Hier te lezen, reageren kan op viewtopic.php?t=8478676

Regelmatig zie je op dit forum meldingen voorbij komen van storingen in een elektrisch-/elektronisch besturingssysteem.
En meestal in systemen die werken met lage elektrische spanningen en kleine stroompjes zoals in de besturing en temperatuursensor van de kachel/boiler van Truma.
Er wordt dan vaak geadviseerd om de verbindingsstekker een aantal keren los te nemen en weer te monteren.
Maar wat is nu de oorzaak van zulke storingen?

Fretting
Zulke storingen worden vaak veroorzaakt door “fretting”, maar wat is fretting?

De contacten in elektrische verbindingen zijn gewoonlijk gemaakt van koper, messing of fosforbrons.
Om te voorkomen dat deze metalen oxideren en er een slecht contact zou kunnen ontstaan, worden de contacten voorzien van een dun laagje tin. (vertinde contacten)
Tin heeft als eigenschap dat zich aan de oppervlakte heel snel ‘n heel dun laagje oxide vormt waardoor het contact niet verder oxideert.
Helaas zorgt dit oxidelaagje, ongeveer 5 nanometer dik, (5 miljoenste van een millimeter) voor een overgangsweerstand bij elektrische verbindingen.

Echter zodra er een schuivende verbinding wordt gemaakt tussen twee vertinde contacten, dus als een stekker op een contactstrook wordt geplaatst, wordt door de wrijving tussen de twee contacten het oxidelaagje weggeschrapt en ontstaat er, zoals de bedoeling is een perfecte elektrische verbinding.
Zolang deze twee contacten mooi strak tegen elkaar blijven zitten is een langdurig goede verbinding gegarandeerd.

Printconnector.jpg
Printconnector.jpg (11.99 KiB) 2009 keer bekeken
Maar in werkelijkheid blijven de contacten niet mooi op exact dezelfde plaats tegen elkaar zitten.
De twee contacten bewegen ten opzichte van elkaar.
Dit zijn geen verplaatsingen van millimeters of zo, maar in de orde van grootte van honderdsten van een millimeter.
Zulke verplaatsingen kunnen ontstaan door trillingen, maar bijvoorbeeld ook door verschillen in uitzetting tussen de twee contactvlakken.
Hierbij ontstaat contact-slijtage die men “fretting” noemt.
Maar waarom ontstaat er nu een slecht contact bij fretting?

Slechte contacten en een oplossing
Zoals hierboven vermeld heeft een tinlaag de eigenschap dat zich aan de oppervlakte snel een dun oxidelaagje vormt.
Zodra er nu door de minuscule beweging van de contacten ten opzichte van elkaar een stukje van het contactoppervlak bloot komt te liggen gaat zich daar onmiddellijke een oxidelaagje vormen.
Daarnaast wordt er op een andere plaats een beetje oxidemateriaal weggeschrapt.
Na verloop van tijd zit er door deze kleine bewegingen zoveel oxidemateriaal tussen de contacten waardoor deze geen verbinding meer met elkaar maken en ontstaat er een onderbreking in het elektronisch systeem.

In de tekening hieronder is schematische een sterke vergroting van een contact weergegeven.
De witte vlakken zijn de contactmaterialen, het grijze laagje is de tin oxide.
Ogenschijnlijk lijken contactoppervlaktes mooi vlak maar op microscopische schaal zie je dat deze een bepaalde oppervlakteruwheid hebben en maar op een aantal plaatsen contact maken met elkaar.

In figuur 1 zie je de uitgangssituatie waarbij op twee punten beide contacten een verbinding hebben met elkaar.
In werkelijkheid heeft de verbinding heel veel punten waarbij beide contacten verbinding hebben met elkaar.

In figuur 2 zie je dat na een bepaalde tijd, en na een groot aantal microscopische bewegingen, al één contactpunt is verdwenen en er weggeschrapt oxide-materiaal tussen de contacten zit. Omdat er minder contactpunten zijn neemt de overgangsweerstand in de elektrische verbinding toe.

In figuur 3 zie je dat er na verloop van tijd zoveel oxide-materiaal tussen de contacten zit waardoor de verbinding tussen beide contacten volledig is verbroken.

Door nu de stekker (een aantal keer) los te nemen en weer te monteren worden de contactvlakken als het ware weer schoon geschrapt en ontstaat er weer een goede verbinding.

Fretting.jpg
Fretting.jpg (31.39 KiB) 2009 keer bekeken
Een artikel geschreven door Marinus. Hier te lezen, reageren kan op viewtopic.php?t=8478676
Plaats reactie