Въведение
Думата "реология" е съставена от двете гръцки основи "rheos" (теча) и "-logy" (наука). Тя се отнася до изучаването на течащото и деформиращото поведение на материалите при определени условия (температура, скорост на срязване и др.). За повечето материали тези свойства зависят в голяма степен от скоростта на процеса. Например като цяло полимерите са разреждащи се при срязване, т.е. техният вискозитет при срязване, или съпротивлението им на течене, намалява с увеличаване на скоростта на срязване. За разлика от тях, някои материали се характеризират с поведение на срязване. Пример от кухнята classic е водна суспензия от нишесте. При бавно движение тя може да се смеси; по-бързото биене води до силно увеличаване на вискозитета на срязване и дисперсията става твърда.
Поради тази тежка зависимост на скоростта на срязване от реологичните свойства, за да бъде определяща, характеризирането трябва да се извършва при условия, ориентирани към процеса. Съществуват два метода за измерване. Докато капилярният реометър на Rosand улавя условията на бързи процеси, като например шприцване, ротационният реометър Kinexus е подходящ за приложения с по-бавна скорост на срязване, като например изтичането на кетчуп от бутилката и структурното му конституиране върху чиния.
За тези измервания ротационният реометър Kinexus разполага и с чувствителен сензор за нормална сила с висока разделителна способност, с който силата може да се измерва във вертикална посока. Това, съчетано с висока разделителна способност на преместването и висока скорост на предаване на данни, позволява количествено определяне на сетивното възприятие в допълнение към класическите реологични изследвания. Например Kinexus може да се използва за симулиране на движенията на езика спрямо небцето при разтапяне на шоколад в устата (за повече информация вижте тук ).
По-нататък регулирането на нормалната сила на Kinexus ще бъде използвано за количествено определяне на тактилното поведение на клавиатура от пластмасово фолио.
Задача и цел
В рамките на проект за разработване на нов продукт се предвижда да се използва нова клавиатура от пластмасово фолио. Нейният бутон трябва да има същата тактилна обратна връзка като превключвателите на серийната клавиатура от пластмасово фолио на предишни продукти. За да се постигне това, силата на задействане на серийната клавиатура от пластмасово фолио се определя с помощта на ротационния реометър Kinexus и се определя като метрика за новата клавиатура от пластмасово фолио.
Проби и методи за измерване
Измерванията бяха извършени върху четирите ключа на клавиатурата от пластмасово фолио, показана на фигура 1. Имената на превключвателите са дадени в таблица 1 в съответствие с техните символи.
Таблица 1: Означение на четирите превключвателя
| Обозначение | Символ |
|---|---|
| Превключвател 1 | Стрелка |
| Превключвател 2 | Слънце |
| Превключвател 3 | Линии |
| Превключвател 4 | Резервен режим |
За целите на теста клавиатурата от пластмасово фолио беше разрязана на две части, за да се избегне преобръщане по време на изследването. Освен това беше отстранен гъвкавият кабел. Подготвената клавиатура от пластмасово фолио се поставя върху долната измервателна плоча на ротационния реометър Kinexus (вж. фигура 2).
В отдела за създаване на прототипи на място за механично производство 8-милиметрова геометрична плоча за еднократна употреба, изработена от алуминий, беше завъртяна с 5,4 мм (вж. фигура 3). Това имаше за цел да се гарантира, че се измерва единствено превключвателят.
Горната измервателна геометрия се задвижва до клавиатурата. След това клавиатурата беше ориентирана така, че измервателната геометрия да бъде разположена над бутон за превключване (вж. фигура 4).
На всеки превключвател бяха извършени три измервания. За целта беше приложена предварителна сила (компресия). В този момент стойността на преместването се определя на нула. След това се определя максимална стойност на силата, при която изпитването се прекратява от софтуера за измерване и оценка, rSpace. След достигане на предварителната сила измервателната система се задвижва със скорост 0,01 mm/s към клавиатурата на пластмасовото фолио до достигане на максималната сила.
На фигура 5, като пример, е представена получената диаграма на натоварване и преместване. Силата на задействане се показва като локален максимум. След превишаване на силата на задействане е необходима по-малка сила за натискане на бутона, докато той не се прокара при удара; след това силата нараства линейно до достигане на стойността на изключване на силата.
Резултати от измерването
На фигура 6 е показана диаграмата на натоварването и преместването за трите бутонни превключвателя. По оста y е показана силата, а по оста x - преместването. Трите криви, показани в други цветове за всяка диаграма, изобразяват трите изпитвания за всеки превключвател.
На фигура 7 са показани резултатите от измерванията при лабораторния тест. По оста y е показана силата на задействане. По оста x са показани съответните бутонни превключватели. На фигура 6 е представена оценката на локалните максимуми.
Проведено е допълнително изпитване с увеличена скорост на изпитване, за да се гарантира, че няма отклонение large, дължащо се на скоростта на изпитване (вж. фигура 8). Тук обаче нямаше разлики в силата на задействане. Разликите в развитието на силата са в рамките на възпроизводимостта (вж. също фигура 6).
Освен това бяха тествани алтернативни клавиатури. Отклоненията могат да се видят в прогресията на силите и силите на спъване, както е показано на фигура 9 с алтернативен пример.
Резюме
Благодарение на чувствителното регулиране на нормалната сила и високата скорост на предаване на данни, ротационният реометър Kinexus беше използван за определяне на тактилното поведение на четири бутона на клавиатура от пластмасово фолио. Резултатите показват, че силата на задействане може да се измерва възпроизводимо. Това позволява да се определи стандарт за тактилна обратна връзка и да се сравни с алтернативи.
Прецизност, иновации, доверие - измервателна техника от WIKA
Повече от 75 години WIKA е символ на прецизност и иновации в областта на измервателната техника. Като водещ глобален партньор WIKA предлага решения за измерване на налягане, температура, сила, ниво и поток, както и за калибриране и управление на SF6 газ.
С около 11 200 служители по целия свят WIKA разработва специфични за приложението решения в сътрудничество с университети и индустриални компании. Нейните продукти и системи съчетават надеждност с най-съвременни технологии - за напредъка на нейните клиенти и партньори.
В допълнение към ротационния реометър Kinexus, WIKA работи с DMA 303 Eplexor®® и TMA 402 F3 Hyperion®®. И двата метода се използват за определяне на работните температури на полимери и материали и за допълване на техническите паспорти за симулация.