Úvod
Slovo "reologie" je složeno ze dvou řeckých KmenDeformace popisuje deformaci materiálu, který je mechanicky zatěžován vnější silou nebo napětím. Pryžové směsi vykazují creepové vlastnosti, pokud na ně působí statické zatížení.kmenů "rheos" (proudit) a "-logy" (věda). Odkazuje na studium toku a deformačního chování materiálů za určitých podmínek (teplota, smyková rychlost atd.). U většiny materiálů jsou tyto vlastnosti silně závislé na rychlosti procesu. Například polymery jsou obecně smykově řídké, to znamená, že jejich smyková viskozita neboli odpor proti toku klesá s rostoucí smykovou rychlostí. Naproti tomu některé materiály vykazují smykové ztuhnutí. Příkladem classic z kuchyně je vodní suspenze škrobu. Při pomalém pohybu ji lze míchat; rychlejší bití vede k silnému nárůstu smykové viskozity a disperze se stává tvrdou.
Vzhledem k této těžké závislosti smykové rychlosti na reologických vlastnostech musí být charakterizace prováděna za procesně orientovaných podmínek, aby byla rozhodující. K dispozici jsou dvě metody měření. Zatímco kapilární reometr Rosand zachycuje podmínky rychlých procesů, jako je například vstřikování, rotační reometr Kinexus je vhodný pro aplikace s pomalejší smykovou rychlostí, jako je například vytékání kečupu z láhve a jeho strukturální složení na desce.
Rotační reometr Kinexus má pro tato měření také citlivý normálový senzor síly s vysokým rozlišením síly, kterým lze měřit sílu ve vertikálním směru. To v kombinaci s vysokým rozlišením posunutí a vysokou rychlostí přenosu dat umožňuje vedle klasických reologických vyšetření také kvantifikaci smyslového vnímání. Přístroj Kinexus lze například použít k simulaci pohybů jazyka proti patru při rozpouštění čokolády v ústech (více informací naleznete zde ).
V následujícím textu bude regulace normálové síly na přístroji Kinexus použita ke kvantifikaci haptického chování klávesnice z plastové fólie.
Úkol a cíl
Pro projekt vývoje nového výrobku je určena nová klávesnice z plastové fólie. Její tlačítkový spínač má mít stejnou hmatovou odezvu jako spínače sériové klávesnice z plastové fólie u předchozích výrobků. Za tímto účelem se pomocí rotačního reometru Kinexus určí síla stisku sériové klávesnice z plastové fólie, která se určí jako metrika pro novou klávesnici z plastové fólie.
Vzorky a metody měření
Měření byla provedena na čtyřech spínačích klávesnice z plastové fólie znázorněné na obrázku 1. Spínače jsou v tabulce 1 pojmenovány podle svých symbolů.
Tabulka 1: Označení čtyř přepínačů
| Označení | Symbol |
|---|---|
| Spínač 1 | Šipka |
| Spínač 2 | Slunce |
| Přepínač 3 | Řádky |
| Přepínač 4 | Pohotovostní režim |
Klávesnice z plastové fólie byla pro účely testu rozříznuta na dvě části, aby se zabránilo jejímu převrácení během šetření. Kromě toho byl odstraněn ohebný vodič. Připravená klávesnice z plastové fólie byla položena na spodní měřicí desku rotačního reometru Kinexus (viz obrázek 2).
V oddělení pro mechanickou výrobu prototypů na místě byla 8mm geometrie jednorázové desky z hliníku vysoustružena o 5,4 mm (viz obrázek 3). To mělo zajistit, aby se měřil výhradně spínač.
Horní měřící geometrie byla přivedena až ke klávesnici. Poté byla klávesnice orientována tak, aby měřicí geometrie byla umístěna nad tlačítkovým spínačem (viz obrázek 4).
Pro každý přepínač byla provedena tři měření. K tomu byla použita předběžná síla (stlačení). V tomto okamžiku se hodnota posunutí nastaví na nulu. Poté je definována maximální hodnota síly, při které je test ukončen pomocí softwaru pro měření a vyhodnocování, rSpace. Po dosažení předběžné síly jede měřicí systém rychlostí 0,01 mm/s směrem ke klávesnici plastové fólie, dokud není dosaženo maximální síly.
Na obrázku 5 je jako příklad znázorněn výsledný diagram zatížení a posunutí. Vypínací síla se zobrazí jako lokální maximum. Po překročení vypínací síly je pro stisknutí tlačítka zapotřebí menší síly, dokud nedojde k jeho proražení při úderu; síla poté lineárně roste až do dosažení hodnoty vypínací síly.
Výsledky měření
Obrázek 6 ukazuje diagram zatížení a posunutí pro tři tlačítkové spínače. Na ose y je znázorněna síla a na ose x posunutí. Tři křivky zobrazené jinými barvami pro každý graf znázorňují tři zkoušky každého spínače.
Obrázek 7 ukazuje výsledky měření laboratorního testu. Na ose y je znázorněna vypínací síla. Na ose x jsou zobrazeny příslušné tlačítkové spínače. Na obrázku 6 je uvedeno vyhodnocení lokálních maxim.
Byl proveden další test se zvýšenou rychlostí testování, aby bylo zajištěno, že nedochází k odchylkám large v důsledku rychlosti testování (viz obrázek 8). Zde však nebyly zjištěny žádné rozdíly ve vypínací síle. Rozdíly v průběhu síly jsou v rámci reprodukovatelnosti (viz také obrázek 6).
Kromě toho byly testovány alternativní klávesnice. Odchylky lze pozorovat v průběhu sil a silách při zakopnutí, jak ukazuje obrázek 9 s alternativním příkladem.
Souhrn
Díky citlivé regulaci normálové síly a vysoké rychlosti přenosu dat byl rotační reometr Kinexus použit ke stanovení haptického chování čtyř tlačítkových spínačů klávesnice z plastové fólie. Výsledky ukazují, že sílu vypnutí lze měřit reprodukovatelně. To umožňuje stanovit standard pro hmatovou zpětnou vazbu a porovnat ji s alternativami.
Přesnost, inovace, důvěra - měřicí technika od společnosti WIKA
Již více než 75 let je společnost WIKA symbolem přesnosti a inovace v oblasti měřicí techniky. Jako přední světový partner nabízí společnost WIKA řešení pro měření tlaku, teploty, síly, hladiny a průtoku, stejně jako pro kalibraci a řízení plynu SF6.
S přibližně 11 200 zaměstnanci po celém světě vyvíjí společnost WIKA ve spolupráci s univerzitami a průmyslovými podniky řešení specifická pro dané aplikace. Její výrobky a systémy kombinují spolehlivost s nejmodernějšími technologiemi - pro pokrok svých zákazníků a partnerů.
Kromě rotačního reometru Kinexus spolupracuje společnost WIKA s např DMA 303 Eplexor®® a TMA 402 F3 Hyperion®®. Obě metody se používají ke stanovení provozních teplot polymerů a materiálů a k doplnění technických listů pro simulaci.