Industriële fabricage
Industrieel internet der dingen | Industriële materialen | Onderhoud en reparatie van apparatuur | Industriële programmering |
home  MfgRobots >> Industriële fabricage >  >> Manufacturing Technology >> Productieproces

Bekijken

Achtergrond

De oudste manier om de tijd te bepalen is door de plaats van de zon aan de hemel te observeren. Als de zon recht boven je hoofd staat, is het ongeveer 12.00 uur 's middags. Een iets latere ontwikkeling, die minder aan een individueel oordeel onderhevig is, is het gebruik van een zonnewijzer. Gedurende de daglichturen valt zonlicht op een verticale paal die in het midden van een gekalibreerde wijzerplaat is geplaatst, waardoor een schaduw op de wijzerplaat wordt geworpen en de lezer een relatief nauwkeurige tijdaflezing krijgt.

De uitvinding van de mechanische klok in de veertiende eeuw was een grote vooruitgang - het zorgde voor een meer beknopte en consistente methode om tijd te meten. De mechanische klok omvat een gecompliceerde reeks wielen, tandwielen en hefbomen die worden aangedreven door vallende gewichten en met een slinger (of later een opgewikkelde veer). Deze stukken samen bewogen de wijzer of wijzers op een wijzerplaat om de tijd aan te geven. De toevoeging van gongs of gongs op het hele uur, het halve uur en het kwartier volgde kort daarna. Tegen de achttiende eeuw waren er kleinere klokken voor thuis beschikbaar en, in tegenstelling tot hun voorgangers, werden ze gesloten en verzegeld in een kast.

Hoe nauwkeuriger het vakmanschap van de bewegende delen, hoe nauwkeuriger de klok was. Vanaf de uitvinding tot het midden van de twintigste eeuw waren de ontwikkelingen in de klokkenmakerij erop gericht om de bewegende delen zo nauwkeurig mogelijk te laten werken. Ontwikkelingen in metaaltechnologie en in miniaturisatie, de smering van kleine onderdelen en het gebruik van natuurlijke saffieren (en vervolgens kunstmatige saffieren) op de plekken die de meeste stress kregen (de juwelenbeweging) werden allemaal integrale componenten van de uurwerkenwetenschap. Tegen het einde van de negentiende eeuw waren er kleine zakhorloges, misschien twee tot drie inch (vijf tot zeven centimeter) in diameter. Mechanische polshorloges waren in de jaren zestig een alledaags item in de Verenigde Staten. En toch bleef het centrale probleem van horloge- en klokkenmakers hetzelfde:mechanische onderdelen verslijten, worden onnauwkeurig en breken.

In de jaren direct na de Tweede Wereldoorlog leidde de belangstelling voor atoomfysica tot de ontwikkeling van de atoomklok. Radioactieve materialen zenden deeltjes (vervallen) uit met een bekende, constante snelheid. De onderdelen van een mechanische klok die ratelden om de tijd bij te houden, zouden kunnen worden vervangen door een apparaat dat de horlogebeweging stimuleerde telkens wanneer een deeltje werd uitgezonden door het radioactieve element. Atoomklokken worden overigens nog steeds gemaakt en verkocht, en ze blijken consistent nauwkeurig te zijn.

Met de ontwikkeling van de microchip in de jaren 70 en 80 werd een nieuw type horloge uitgevonden. Polshorloges die microchiptechnologie vermengden met kwartskristallen werden de standaard; er zijn tegenwoordig maar weinig niet-kwarts polshorloges gemaakt. De microchip wordt gebruikt om continu signalen naar de wijzerplaat van het horloge te sturen. Omdat het geen mechanisch apparaat is met bewegende delen, verslijt het niet.

Het gebruik van kwarts in horloges maakt gebruik van een al lang bekend type elektriciteit dat bekend staat als piëzo-elektriciteit. Piëzo-elektriciteit is de stroom die van of door een stuk kwarts stroomt wanneer het kwarts onder elektrische en/of mechanische druk wordt gezet (piezo komt van het Griekse werkwoord dat "persen" betekent. Een kwartshorloge gebruikt de elektriciteit van een stuk kwarts dat wordt onderworpen aan de elektriciteit van een batterij versturen Het hart van een kwartshorloge is een klein stukje kwarts. In natuurlijke vorm wordt kwarts eerst in een gigantische ketel of autoclaaf geladen. Bovenaan de autoclaaf hangen zaden of minuscule kwartsdeeltjes met de gewenste kristalstructuur. Een alkalisch materiaal wordt in de bodem van de autoclaaf gepompt en de autoclaaf wordt tot een hoge temperatuur verwarmd, waarbij het kwarts in de hete alkalische vloeistof wordt opgelost, verdampt en op de zaden wordt afgezet. Na ongeveer 75 dagen kan de kamer worden geopend en kunnen de nieuw gegroeide kwartskristallen worden verwijderd en in de juiste verhoudingen worden gesneden. een regelmatige, aftelbare reeks signalen (oscillaties) naar een of meer microchips. (Elektrische wandklokken daarentegen gebruiken de regelmaat van de wandstroom om de tijd bij te houden.)

De meest nauwkeurige quartzhorloges zijn die waarin de tijd wordt weergegeven in een elektronisch gestuurd digitaal display, geproduceerd via een light-emitting diode (LED) of een liquid crystal display (LCD). Het is natuurlijk mogelijk om de microprocessor zijn signalen naar mechanische apparaten te laten sturen die de wijzers op de wijzerplaat laten bewegen, waardoor een analoog display ontstaat. Maar omdat de wijzers mechanisch worden bediend via een deel van het horloge dat bekend staat als een tandwieltrein, zijn analoge horloges meestal niet zo nauwkeurig als digitale horloges en zijn ze onderhevig aan slijtage. Beide soorten horloges bereiken een enorme nauwkeurigheid, waarbij digitale horloges gewoonlijk tot op drie seconden per maand nauwkeurig zijn.

Grondstoffen

Elektronische horloges maken gebruik van veel van de modernste materialen die beschikbaar zijn, waaronder kunststoffen en gelegeerde metalen. Koffers kunnen van plastic of metaal zijn gemaakt; horloges met metalen kast bevatten vaak een roestvrij staal steun. Microchips zijn meestal gemaakt van silicium, terwijl LED's meestal zijn gemaakt van galliumarsenide, galliumfosfide of galliumarsenidefosfide. LCD's bestaan ​​uit vloeibare kristallen ingeklemd tussen stukjes glas. Elektrische contacten tussen onderdelen zijn meestal gemaakt van een kleine hoeveelheid goud (of zijn verguld); goud is een bijna ideale elektrische geleider en kan in zeer kleine hoeveelheden met succes worden gebruikt.

Het fabricageproces

Deze sectie zal zich richten op quartz digitale horloges met LED-displays. Hoewel de assemblage van dergelijke horloges zorgvuldig en methodisch moet gebeuren, zijn de meest essentiële aspecten van het fabricageproces de fabricage van de componenten.

Kwarts

  • 1 Het hart van een quartz horloge is een klein stukje kwarts. Het synthetisch geproduceerde kwarts wordt door de fabrikant met een diamantzaag gesneden en naar de horlogemaker verzonden om te gebruiken. De productie van "gegroeid" kwarts is een cruciale stap in het proces.

    Kwarts, in een natuurlijke vorm, wordt eerst in een gigantische ketel of autoclaaf geladen (hetzelfde apparaat dat door artsen en tandartsen wordt gebruikt om instrumenten te steriliseren). Aan de bovenkant van de autoclaaf hangen zaden of kleine kwartsdeeltjes Bij horlogemontage wordt de hele set kristal en microchips op een printplaat geplaatst. Er is ook een batterij geïnstalleerd die elektriciteit opwekt voor het kwartskristal en de stroom levert voor het LED-display. met de gewenste kristalstructuur. Een alkalisch materiaal wordt in de bodem van de autoclaaf gepompt en de autoclaaf wordt verwarmd tot een temperatuur van ongeveer 750 graden Fahrenheit (400 graden Celsius). Het natuurlijke kwarts lost op in de hete alkalische vloeistof, verdampt en zet zich af op de zaden. Terwijl het zichzelf afzet, volgt het het patroon van de kristallijne structuur van de zaden. Na ongeveer 75 dagen kan de kamer worden geopend en kunnen de nieuw gegroeide kwartskristallen worden verwijderd en in de juiste verhoudingen worden gesneden. Verschillende hoeken en diktes in het snijden leiden tot voorspelbare trillingssnelheden. De gewenste trillingssnelheid voor kwarts dat in polshorloges wordt gebruikt, is 100.000 megaHertz of 100.000 oscillaties per seconde.

  • 2 Om het meest effectief te werken, moet het stuk kwarts worden verzegeld in een of andere vacuümkamer. Meestal wordt het kwarts in een soort capsule geplaatst, met draden aan beide uiteinden, zodat de capsule kan worden gesoldeerd of op een andere manier kan worden aangesloten op een printplaat.

De microchip

  • 3 De elektronische draden die door een batterij door het kwarts worden gegenereerd (waardoor oscillaties worden geproduceerd) gaan naar een microchip die dienst doet als een 'frequentieverdelingscircuit'. De fabricage van microchips, zoals het kwarts, wordt ook uitgevoerd door de leverancier aan de horlogefabrikant. Een uitgebreid en complex proces, het maken van microchips, omvat het chemisch en/of röntgen-etsen van een microscopisch elektronisch circuit op een klein stukje siliciumdioxide.
  • 4 De oscillatiesnelheid van misschien 100.000 trillingen/seconde wordt teruggebracht tot 1 of 60 of een ander, beter beheersbaar aantal oscillaties. Het nieuwe oscillatiepatroon wordt vervolgens naar een andere microchip gestuurd die fungeert als een "teller-decoder-driver". Deze chip telt daadwerkelijk de trillingen die hij ontvangt. Als er zestig trillingen per seconde zijn, verandert de chip elke seconde de uitlezing op een LED. Na 3.600 oscillaties (60 x 60), zal de teller de LED instrueren om de aflezing minutenlang te wijzigen. En na 60 x 60 x 60 oscillaties (216.000) verandert de teller de uuraflezing.

Montage

  • 5 De hele set kristal en microchips is op een printplaat geplaatst. Het bord bevat een ruimte voor de batterij die elektriciteit levert aan het kwartskristal en de stroom levert voor het LED-display. Over het algemeen bevindt de ruimte voor de batterij zich aan de buitenkant van het oppervlak dat naar de achterkant van de behuizing is gericht. De batterij kan worden vervangen door de achterkant van het horloge te verwijderen, de oude eruit te schudden en de nieuwe batterij erin te doen.
  • 6 Het mechanisme dat wordt gebruikt voor het instellen van het horloge wordt dan aangesloten. Dit mechanisme omvat twee pinnen die verder reiken dan de kast van het horloge. Eén pin laat het tellercircuit weten welke waarde moet worden gereset:seconden, minuten of uren. De tweede pin wordt een aantal keer ingedrukt om het display op de gewenste aflezing te brengen.
  • 7 De hele printplaat, samen met een batterij, wordt vervolgens in een behuizing gestopt en er wordt een polsband aan bevestigd.

Aanvullende horlogefuncties

Omdat de microchips in een quartz horloge grote hoeveelheden informatie kunnen bevatten, is het vanuit technisch oogpunt mogelijk om zonder veel moeite andere functies aan een horloge toe te voegen. Een extra drukknop op de behuizing die op het tellercircuit is aangesloten, kan alarmen, getijdeninformatie en meer bieden. De microchip kan net zo gemakkelijk worden geprogrammeerd om het horloge met een druk op de knop een bepaald bedrag vooruit of achteruit te zetten, zodat een eigenaar de tijd in een andere tijdzone kan bepalen, of misschien twee, drie of meer tijdzonetijden heeft achtereenvolgens weergegeven.

Kwaliteitscontrole

Alle componenten van elektronische horloges worden vervaardigd onder een strikt systeem van kwaliteitscontrole. Zo wordt de frequentie van kwartskristallen getest voordat ze in een horloge worden gebruikt. Microchips moeten worden gemaakt in een "clean room"-omgeving met speciaal gefilterde lucht, omdat zelfs de kleinste stofdeeltjes een chip onbruikbaar kunnen maken. Microchips worden zorgvuldig onderzocht en worden voor gebruik ook op een bank getest op nauwkeurigheid.

Nadat een horloge is vervaardigd, wordt het opnieuw getest voordat het op de markt wordt gebracht. Naast de nauwkeurigheid van de tijdwaarneming, wordt het ook onderworpen aan een valtest waarin het goed moet blijven werken nadat het is gevallen of anderszins is misbruikt; een temperatuurtest; en een watertest. Hoewel een horlogemaker, met de juiste tests en bewijzen, kan beweren dat een horloge "waterbestendig" is bij bepaalde, bekende specificaties, is het onjuist om te zeggen dat een horloge "waterdicht is omdat zonder specifieke specificatie die aanduiding zinloos is.

Grote horlogefabrikanten maken al hun eigen componenten, zodat ze ervoor zorgen dat de kwaliteitsnormen voor het product in het vroegste punt van het productieproces aanwezig zijn.

De Toekomst

Omdat de elektronische horloges van tegenwoordig zo nauwkeurig zijn, is nauwkeurigheid niet het enige doel waar een horlogefabrikant naar streeft. Toekomstige productwijzigingen zullen profiteren van andere technologieën uit andere gebieden, zoals de toevoeging van een rekenfunctie aan een horloge, of zelfs de toevoeging van een radiozender die een traceerbaar signaal kan uitzenden als de drager verdwaald of in de problemen zit.


Productieproces

  1. Tijdconstante vergelijkingen
  2. Zandloper
  3. Python-tijdmodule
  4. Python-slaap()
  5. Rpibot – Over het leren van robotica
  6. Automatiseer ... of anders
  7. C++ Datum en tijd
  8. Python - Datum en tijd
  9. Meet je reactietijd
  10. Wanneer is het tijd om voorbij Raspberry Pi te gaan?
  11. Inzicht in de algehele effectiviteit van apparatuur