专门用来“烧掉”的电子元件:试烧 Vishay MEPIC
イチケン / ICHIKEN这个元件乍看像一颗普通的贴片电阻,实际上却是专门为“燃烧”而设计的。本期视频中,Ichiken 介绍了从 DigiKey 购入的 Vishay MEPIC,并亲手通电把它烧断。他想回答的问题是:一个“用来烧的元件”到底有什么用?他的结论是,普通人几乎不会主动用到它,但它可能在紧急时刻发挥作用,用在相当关键的地方。
元件外观与基本参数
MEPIC 非常小,封装为 0805,也就是 2 毫米 × 1.25 毫米。话者形容它大概只有芝麻粒那么大。仔细观察可以看到,元件中央有一根类似导体的细线贯穿而过。
他实测的电阻值约为 2.1Ω。按他的理解,这个元件的工作方式就是让电流流过这根细线,使其发热并烧断。
逐步加大电流的点火实验
第一个实验是缓慢增加电流。电流为 0.3A 时,功耗约为 0.2W,元件外观没有变化。到 0.4A 时,细线开始微微发红。升到 0.42A 时,红色已经比较明显。最后在约 0.45A 时,发红的细线“啪”地一声断开。
话者坦言,效果“没有想象中那么厉害”。近距离画面显示的过程是:随着电流逐渐增大,细线先变红,然后突然断开。
突然通电时的表现
第二个实验是不逐步加电流,而是一次性接通。打开开关的瞬间,元件“咔”的一声就断了。话者在后文提到,从这段画面可以看出 MEPIC 是“转眼间”就燃起来的。他认为这种响应速度正是它在一些用途中有价值的原因。
用途:点燃火药的“第一环”
话者解释,MEPIC 是点燃火药时最先动作的部件。这里说的火药主要指工业用火药。例如在矿山开采中,要先挖出细长的孔,往里面塞入火药再引爆。
他介绍说,这类爆破通常不是一下子引发大爆炸,而是先给一个很小的刺激,再把能量逐级放大,最终引发大规模爆炸。这种从小能量向大能量逐级传递的结构,被称为“火药系列”或“爆炸列车”(explosive train)。MEPIC 负责的就是其中最初的触发。
烟花表演中的毫秒级同步
另一个例子是大型烟花大会。如果要让烟花配合音乐燃放,就需要以毫秒为单位控制点火时机。话者认为,正因为 MEPIC 通电后能立刻燃起,点火时机就不必依赖机械方式,可以改用电子控制,这一点相当实用。
汽车安全气囊的点火链
话者认为大家最熟悉的应用是汽车安全气囊和安全带预紧器,并推测这类部件“说不定正在其中使用”。
据他介绍,安全气囊内部有一个叫“充气装置”(inflator)的部件,里面装有气体发生剂和电雷管。气体是靠燃烧气体发生剂产生的。点燃气体发生剂的,是一种被称为“传火药”或“增强剂”(enhancer)的火药。而点燃这种传火药的,是被称为“Squib”或“Initiator”的点火器。
点火器内部还有一层点火药,它本身也需要被点燃。点火器里有一根叫“桥线”(bridge wire)的细线,通电后桥线发热,点火药随之燃烧。话者指出,MEPIC 同样是靠电流流过细线来点火,原理实质上相同,所以这类可燃元件可以用在这个位置。
碰撞时气囊如何展开
话者用动画梳理了整个动作顺序。假设汽车以相当快的速度撞上墙壁、电线杆或前车,需要让气囊充气。首先,ECU 发出信号,让桥线通电。桥线发热,点火药燃烧。点火药喷出的火焰传到增强剂,最后燃烧气体发生剂产生气体,使气囊展开。
他强调,整个过程是从“通电发热”这样一个微小的起点出发,经由点火药、电雷管、气体发生剂一步步扩大,这和前面讲的“爆炸列车”是同一个思路。
安全带预紧器也是如此。话者说明,它在碰撞时会“咔嚓”一下收紧,把人牢牢固定在座椅上,内部同样是靠火药产生的气体来驱动的。
与普通电阻烧毁方式的对比
最后,话者对比了普通电阻和 MEPIC 的烧毁过程。他承认两者的差别不太容易看出来,但给出了自己的观察:普通电阻是不知不觉间慢慢变热,感觉像是电阻本体的涂层被烧焦;MEPIC 则是细线瞬间燃烧,看起来像是熔化了一样。
他认为,燃烧方式的可重复性、发热所需的时间等,是这类元件相当重要的参数。如果不作为专用元件进行妥善设计,就无法可靠地充当“最初的触发”。反过来说,正因为有这样的专用元件存在,才能以可重复的方式稳定地制造出这个触发。
结语
话者表示,刚在 DigiKey 上看到 MEPIC 时,他还觉得“这是什么东西”,没想到它竟是用在相当重要部位的元件。通过这次实际点火,他展示了这颗小元件在不同电流下的烧断过程,并把它放进矿山爆破、烟花同步和汽车安全气囊等点火链中,说明了它扮演的角色。
本视频由DigiKey提供。这个部件乍一看像是一个电阻,但其实这是专门为燃烧而设计的部件。
你好,这次我又从DigiKey买了一些有趣的电子元件,下面就为大家介绍。这是Vishay公司推出的一种名为MEPIC的元器件。问题是,所谓的“用于燃烧的部件”到底是什么呢?虽然大家几乎不会主动使用这个部件,但这其实是可能在紧急情况下派上用场的部件。今天究竟会进行什么样的操作呢?我会在使用过程中试一试。
在此之前,先来介绍一下今天的赞助商。大家在运行Vision AI时,有没有过因为发热和散热片导致电路板变大而感到困扰的经历呢?今天就来介绍能解决这种烦恼的瑞萨面向嵌入式AI的MPU——RZ/V系列。
该系列内置瑞萨独有的AI加速器DRP-AI,在保持AI推理性能不变的前提下,能降低功耗,因此芯片不易发热。有些情况下就不需要散热器了,可以制作出更小的电路板。而且,如果通过DRP-AI Translator转换AI模型,就可以直接使用,AI的实现也很简单。
顺便提一下,面向Vision AI的单板计算机Kakip也搭载了RZ/V系列。正在设计IP摄像头、机器人等视觉AI和边缘AI设备的各位,如果感兴趣,请务必点击简介栏中的链接查看一下。此外,还有可加速评估和开发的RUHMI框架。
首先,我想试用一下这款MEPIC。这是一个非常小的零件,尺寸为0805,即2毫米×1.25毫米,感觉就像芝麻粒那么大。仔细一看,会发现中心部位有一根类似导体的东西穿过。
这样测量了一下电阻值,结果是2欧姆,是2.1Ω。让电流流过这条细线,使其燃烧,大概就是这么回事吧。
那么,现在就来实际点火吧。开始吧,目前电流为0.3A。从功耗来看,当前处于消耗0.2W的状态。逐渐增加电流,让我们继续吧。
目前还没有变化。0.4A……虽然电流是0.4A,但是有点发红了。能看出来吗?大概是这样的,它稍微泛了一点红呢。
继续通电,0.42A。已经红了不少了,这没问题吗?断了。大约是0.45A左右。通电的时候,这根红色的细线“啪”地一声断了。总觉得没想象中那么厉害。
近距离看的话,就是这样的。随着电流逐渐增大,它会像这样变红,然后“咔嚓”一声断了。接下来,如果突然让电流流过,会发生什么呢?结果如下:打开开关,“咔”的一声就断了。
当时就是这样烧的。那么,就会产生一个疑问:这个零件到底是用来做什么的呢?其实这是点燃火药的第一个部件。虽说是火药,但其实是指工业用火药之类的东西。例如,为了开采矿山,要挖一条细长的洞,就是那种往里面塞火药然后引爆的做法,对吧?
对于此类火药,起初只是轻微的刺激,通常的做法是将能量逐步放大,最终引发一次大规模爆炸。这种从小能量向大能量的传递,有时被称为“火药序列”或“爆炸序列”。正是这个部件创造了最初的契机。
此外还有烟花之类的。如果是大型烟花大会,会配合音乐放烟花,对吧?正如刚才大家看到的MEPIC起火的视频所示,转眼间就燃了起来。为了让音乐和烟花完美同步,需要以毫秒为单位进行控制。因此,如果能用电子方式控制时机,其实还挺不错的。
接下来就是大家最熟悉的东西了:汽车的安全气囊和安全带预紧器中,说不定也正在使用这个。
如果关注安全气囊的结构,安全气囊内部装有一个被称为“充气装置”的、会产生气体的部件,其中装有气体发生剂和电雷管。
首先,关于如何产生气体,充气器内装有气体发生剂,通过燃烧它来产生气体。至于如何燃烧气体发生剂,里面还装有引火药,也称为增强剂,把它点燃。该引火药的燃烧会传递到气体发生剂上。
那么,问题就在于如何点燃引火药了。这里使用的是点火器,被称为“Squib”或“Initiator”。点火器内部还装有点火药,这也是火药,但同样需要点燃。
在点火器里面,有一根被称为“桥线”的线,通过向该处通电,使其发热并点燃点火药。也就是说,可以在该部位使用MEPIC这类可燃烧部件。这也是通过让电流流过表面的细线来点燃的,所以实质上是一样的。这正是适用于这类场合的零部件。
那么,让我们来看看安全气囊内充气装置的实际工作原理吧。例如,汽车以相当快的速度撞上墙壁或电线杆等,或者撞上前车,就需要让安全气囊充气。
首先,ECU发送信号,使桥线通电。这样一来,点火药就会因桥线发热而燃烧。随后喷出的火焰蔓延到引火药那边,再通过燃烧气体发生剂来产生气体。
通过透视功能查看的话,效果如下。最初因通电而产生的发热这一微小契机,会通过点火药、引火药、气体发生剂等传到更广的范围去,我想大家应该能明白。
刚才是以安全气囊为例的,不过安全带也是使用气体来工作的。为了在发生碰撞时将人牢牢固定在座椅上,安全带会“咔嚓”一声收紧,这同样是在内部使用火药来产生气体的。
例如,我们来比较一下这种用于燃烧的部件和电阻的燃烧方式。虽然这些区别还挺难分辨的,不过电阻那边不知不觉间渐渐热起来了,感觉就像构成电阻的涂层被烧焦了一样。至于MEPIC,它的导线会瞬间燃烧起来,或者说,感觉就像要融化了一样。
燃烧方式的可重复性以及发热时间等,是相当重要的参数。如果没有作为零部件进行妥善设计,它就无法作为最初的契机。反过来说,既然连这种专用零件都有,我想这意味着能够确保可重复性,创造这样的契机。
我在DigiKey上发现了一个奇怪的元件,实际试着点燃了MEPIC。刚开始看到的时候,我还心想“这是什么啊”,不过得知这是用于相当重要部位的零部件,真没想到。今后如果DigiKey上还有有趣的元器件,我还是会继续购买的。
如果觉得这个视频有帮助,请点个赞。如果您有任何疑问,欢迎在评论区留言。那么,感谢大家收看到最后。
由Ichiken制造的面包板电路板,以及已接线LED产品等电子制作用品目前正在销售,详情请见简介栏。
文章发布于 · 更新于
