Grundlagenuntersuchungen zum Schalten von Signalspannungen/-stromen durch ein pseudoelastisches MultiContact-Array

摘要

Kontaktsysteme, die fur die Signaltechnik niedrige Spannungen und/oder Strome ubertragen, sind bedingt durch die geringen Kontaktkrafte gegenuber Verschmutzungen sehr anfallig. So konnen bereits einzelne Staubpartikel nicht nur zu einer starken Erhohung des Durchgangswiderstandes, sondern auch zu einer vollstandigen Unterbrechung des Kontaktes fuhren. Durch den Einsatz eines pseudoelastischen MultiContact-Arrays kann neben einer Verbesserung der Kontaktsicherheit, auch eine Steigerung der mechanischen Robustheit des Kontaktes erreicht werden. Das neuartige Multi-Contact-Array besteht aus einem Verbundwerkstoff, bei dem in einer Kupfermatrix vergoldete, pesudoelastische Drahte aus einer Nickeltitan Formgedachtnislegierung eingelagert sind. Die Durchmesser der NiTi Drahte liegen bei ca. 30 μm. In der vorliegenden Arbeit wurde das Kontaktverhalten des Faserverbundwerkstoffes im Vergleich zu einem flachig schaltenden Kontakt in Abhangigkeit von der Kontaktkraft und dem Zustand des Gegenkontaktes im "dry circuit" Lastbereich untersucht. Als flachig schaltenden Kontakt wurde hierzu ein vergoldeter AgCu_2Ni Massivniet eingesetzt. Als Gegenkontakt fand ein AuNi_5 Kontaktstreifen im sauberen und verschmutzten Zustand seine Anwendung. Mit sauberem Gegenkontakt zeigte der Kontaktniet bei einer Kontaktkraft von 2 cN geringere Kontaktwiderstande (d90-Wert: 24 mOhm) als der Faserverbundwerkstoff (d90-Wert: 41 mOhm). Jedoch bei verschmutztem Gegenkontakt konnte bei dem Faserverbundwerkstoff mit zunehmender Kontaktkraft eine Abnahme des elektrischen Widerstands von 153 mOhm (d90-Wert) auf 81 mOhm (d90-Wert) beobachtet werden. Messungen mit dem eingesetzten Kontaktniet mit verschmutztem Gegenkontakt ergaben nur bei einer Kontaktkraft von 15 cN Widerstandswerte kleiner als 1000 mOhm. Diese Widerstandswerte wiesen eine breite Verteilung auf und lagen mit einem d90-Wert mit 492 mOhm viel hoher als die erreichten d90-Werte (81 mOhm) mit dem Faserverbundwerkstoff. Somit zeichnet sich der Faserverbundwerkstoff, insbesondere bei verschmutzten Kontaktoberflachen, als Schaltkontakt mit hoher Kontaktzuverlassigkeit aus.