CN107576257A - 一种电容凝霜检测的屏蔽结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电容凝霜检测的屏蔽结构，该屏蔽结构包括有电容模数转换器、平板电容，所述电容模数转换器、平板电容均设置于PCB板上，在PCB板上，从电容模数转换器的位置开始，将平板电容正极连接线引入PCB屏蔽结构，所述PCB平板结构至少延续到平板电容。本发明针对电容式凝霜检测装置提出了改进方法，可以有效减小电容式传感器受外界环境的影响，提高检测稳定度和灵敏度，并且不需要改变原有结构，只需要在设计传感器时运用此方案即可。
Description
技术领域
本发明属于制冷设备技术领域，特别涉及制冷设备的凝霜检测平板电容的屏蔽结构。
背景技术
在电冰箱的应用中，用于进行制冷热交换的蒸发器上，表面温度在零下，当空气中存在水汽时，很容易形成凝霜附着在蒸发器上。当蒸发器上结霜后，会严重影响制冷效率，导致冰箱制冷效果变差，同时功耗增加。因此诞生了各种检测冰箱内凝霜厚度的方法。
其中一种典型的方式为电容式，如专利申请201611046700.X所公开的凝霜检测装置，该装置包括有：蒸发器、检测平板电容器、参考平板电容器及信号转换装置,检测平板电容器、参考平板电容器至少具有两个相对平行放置的导电极板,并物理接触蒸发管,信号转换装置,电连接于检测平板电容器和参考平板电容器,将检测平板电容器和参考平板电容器的电容值转化为数字信号。当前数字信号的值，即相对应当前蒸发管上凝霜的厚度。
但是在实际运用过程中发现其缺点在于，该凝霜厚度的准确性，非常容易受到外界环境的影响，在实际测量中结果有较大偏差，因为在信号转换装置与平板电容器的连接上会引入寄生电容，当冰箱在凝霜过程中，由于水蒸气存在，会在传感器的平板电容以及连接线上凝结出水，而10摄氏度水滴的介电常数为 83.95，空气的介电常数为1，约相差84倍，平板电容器的电容值C＝ε*S/D，其中ε为物质的介电常数，S为平板电容器两个极板的重叠面积，D为两个极板之间的距离，当ε出现较大异常波动时，等价于电容检测出现较大误差，所以相对电容值会在检测过程中出现较大噪声,准确性和稳定性均非常不理想。
发明内容
基于此，因此本发明的首要目地是提供一种电容凝霜检测的屏蔽结构，该屏蔽结构在不改变原始传感器的结构的基础上，提高电容式凝霜检测传感器的稳定性和灵敏度，有效减小测量过程中外部环境变化带来的误差，使传感器能更加精确的测量冰霜厚度，并且测量数据更加稳定。
本发明的另一个目地在于提供一种电容凝霜检测的屏蔽结构，该屏蔽结构构造简单，易于实现，而且可以适用于多种PCB屏蔽的场合，在各种不同环境变化后，确保传感器受到的影响最小。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种电容凝霜检测的屏蔽结构，该屏蔽结构包括有电容模数转换器、平板电容，所述电容模数转换器、平板电容均设置于PCB板上，其特征在于在PCB 板上上，从电容模数转换器的位置开始，将平板电容正极连接线引入PCB屏蔽结构，所述PCB平板结构至少延续到平板电容。
具体地说，使用PCB板布线作为连接方式，则在PCB布线时，正极连接线两侧，使用覆铜，将连接线两侧完全包裹住；同时，在PCB板背面，使用覆铜，将正极连接线完全覆盖。
由于在正极传输线两侧及背后加入了屏蔽结构，当正极连接线通路上出现水滴时，水对正极传输线和屏蔽结构的影响同步，所以单片机在处理时候，则可以同时采集正极传输线信号和屏蔽结构的信号，然后根据信号特征将水对寄生电容的影响滤除。
进一步，所述PCB屏蔽结构为屏蔽层，所述平板电容包含地极片与正极片，地极连接杆与正极连接杆，其中正极连接杆上包含正极连接线，所述正极连接线的两侧及背面设置有屏蔽层。
更进一步，所述屏蔽层，包覆于所述正极连接线，并一直延伸至平板电容所连接的电容模数转换器。
本发明针对电容式凝霜检测装置提出了改进方法，可以有效减小电容式传感器受外界环境的影响，提高检测稳定度和灵敏度，并且不需要改变原有结构，只需要在设计传感器时运用此方案即可。而且该方案可以适用于多种PCB屏蔽的场合，在各种不同环境变化后，确保传感器受到的影响最小。
附图说明
图1是本发明所实施于电容式凝霜检测装置的结构示意图。
图2是本发明所实施PCB板上施加屏蔽结构的应用示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1所示，为本发明所实现的结构示意图，图中所示为电容式凝霜检测典型结构，包含平板电容器200，信号转换装置201(即电容模数转换器)，平板电容地极连接杆100，平板电容正极连接杆101。
其中平板电容200包含地极片202与正极片203，如图包含4个地极片和3 个正极片；其中地极连接杆100包含地极连接线103；其中正极连接杆101上包含正极连接线104，正极连接线104的两侧及背面设置有屏蔽层105。
如图2所示，为PCB布线屏蔽连接实施例。如图中101，电容正极连接线104 会与大地产生一个寄生电容，所以平板电容大小等效于平板电容和寄生电容之和。当有积水产生于连接杆101上时，则寄生电容介质由空气变化为水，而10 摄氏度水的介电常数为83.95，空气的介电常数为1，约相差84倍，所以此变化产生时，对寄生电容的大小产生非常大的影响，因此对总的平板电容产生很大影响，故检测的准确性出现偏差，同时，稳定性也出现偏差。而改进后因为有屏蔽层105存在，所以水对屏蔽层也产生相同影响，单片机在处理电压信号的时候，因为屏蔽层105和正极连接线104有相同的信号变化，故可以软件处理将噪声滤除。所以平板电容的电容变化受连接线寄生电容的影响会减少很多，监测信号也更加稳定，检测灵敏度更高。
因此，本发明针对电容式凝霜检测装置提出了改进方法，可以有效减小电容式传感器受外界环境的影响，提高检测稳定度和灵敏度，并且不需要改变原有结构，只需要在设计传感器时运用此方案即可。而且该方案可以适用于多种 PCB屏蔽的场合，在各种不同环境变化后，确保传感器受到的影响最小。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种电容凝霜检测的屏蔽结构，该屏蔽结构包括有电容模数转换器、平板电容，所述电容模数转换器、平板电容均设置于PCB板上，其特征在于在PCB板上，从电容模数转换器的位置开始，将平板电容正极连接线引入PCB屏蔽结构，所述PCB平板结构至少延续到平板电容。
2.如权利要求1所述的电容凝霜检测的屏蔽结构，其特征在于使用PCB板布线作为连接方式，在PCB布线时，正极连接线两侧，使用覆铜，将连接线两侧完全包裹住；同时，在PCB板背面，使用覆铜，将正极连接线完全覆盖。
3.如权利要求2所述的电容凝霜检测的屏蔽结构，其特征在于所述PCB屏蔽结构为屏蔽层，所述平板电容包含地极片与正极片，地极连接杆与正极连接杆，其中正极连接杆上包含正极连接线，所述正极连接线的两侧及背面设置有屏蔽层。
4.如权利要求3所述的电容凝霜检测的屏蔽结构，其特征在于所述屏蔽层，包覆于所述正极连接线，并一直延伸至平板电容所连接的电容模数转换器。
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