CN109238566B - 充电针防水安装结构、充电针防水检测方法及腕戴设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种充电针防水安装结构、充电针防水检测方法及腕戴设备，实现充电针位置防水的实时检测，提高产品充电针位置的防水稳定性和可靠性。所述充电针防水安装结构，充电针第一端固定在FPC转接板一侧面上，第二端伸入充电针孔中；湿度传感器及温度传感器位于充电针的周围并与主控板电连接，加热器件与充电针对应设置并与主控板电连接；密封件与充电针对应设置，且伸入充电针孔内并套设在充电针上，密封件与充电针孔及充电针均过盈配合。通过温度传感器和湿度传感器进行实时检测充电针处温度及湿度，实现防水实时检测以及管控，提高了防水稳定性和可靠性，并通过受热膨胀效应增强密封件与充电针孔、充电针之间干涉量和挤压力，改善防水效果。

Description

充电针防水安装结构、充电针防水检测方法及腕戴设备

技术领域

本发明具体涉及电子产品充电针防水安装结构的结构改进及防水检测方法的改进。

背景技术

随着可穿戴电子产品的使用越来越广泛，其使用环境也日益多元化，对于洗浴、游泳甚至潜水环境等有水的环境，为便于用户正常佩戴，对可穿戴电子产品的充电针（Pin）位置的防水要求也愈加严格。

目前市场上的产品，其主要的防水方式大多为点胶和硅胶密封圈实现防水，存在以下缺点和不足：1、仅为简单的结构防水，防水可靠性全部依赖部件精度和组装可靠性，可靠性差；2、产品组装完毕后防水状态已完成，无论防水好坏，无法主观调节；3、防水失效时仅能从产品功能失效状态确认或主观通过透镜位置确认是否进水，无法通过智能检测实时确认防水情况，当用户已发觉产品已防水失效时水已渗入产品内部，导致影响产品的正常体验。

发明内容

本发明提供一种充电针防水安装结构、充电针防水检测方法及腕戴设备，实现产品充电针位置防水的实时检测，大大提高了产品充电针位置的防水稳定性和可靠性。

为达到解决上述技术问题的目的，本发明所提出的充电针防水安装结构采用以下技术方案予以实现：一种充电针防水安装结构，包括安装壳和设置在安装壳内的主控板、FPC转接板及充电针，所述FPC转接板通过连接器与所述主控板连接，所述充电针的第一端固定在所述FPC转接板的一侧面上，第二端伸入所述安装壳的一侧板上对应设置的充电针孔中；还包括设置在所述FPC转接板上的湿度传感器、温度传感器、加热器件及可热胀冷缩的密封件；所述湿度传感器及所述温度传感器位于所述充电针的周围并与所述主控板电连接，所述加热器件与所述充电针对应设置并与所述主控板电连接；所述密封件与所述充电针对应设置，且伸入所述充电针孔内并套设在所述充电针上，所述密封件与所述充电针孔及所述充电针均过盈配合。

所述密封件包括成型为一体的板状部和筒状部，所述板状部覆盖所述充电针所在侧面，所述筒状部伸入所述充电针孔内并套设在所述充电针上，所述筒状部与所述充电针孔及所述充电针均过盈配合。

所述FPC转接板包括电连接的充电针FPC板和传感器FPC板，所述充电针FPC板与所述主控板通过所述连接器连接；所述充电针的第一端固定在所述充电针FPC板的一侧面上，所述加热器件设置在所述充电针FPC板上；所述密封件、湿度传感器及所述温度传感器均设置在所述传感器FPC板上，所述传感器FPC板上设有与所述充电针对应设置的通孔以供所述充电针及所述筒状部穿过。

所述传感器FPC板包括与所述充电针FPC板连接的连接部和用于设置所述湿度传感器、温度传感器及密封件的安装部，所述安装部具有面向所述充电针孔所在侧的外侧面和背离所述充电针孔所在侧的内侧面，所述湿度传感器位于所述安装部的内侧面上，所述温度传感器位于所述安装部的外侧面上。

所述密封件为软胶材质，通过嵌件成型的方式固设在所述传感器FPC板上，并包裹所述安装部，所述湿度传感器和所述温度传感器均埋设在所述密封件内，且所述湿度传感器和所述温度传感器的探头部均露出于所述密封件。

所述充电针具有内腔，所述加热器件位于所述充电针的内腔中。

所述充电针孔所在侧板上设有凸起的环形筋，所述充电针孔位于所述环形筋的内部，所述密封件的外周边缘与所述环形筋过盈配合。

所述充电针防水安装结构还包括固设在安装壳内部的压板，所述压板位于所述FPC转接板的上方并对所述密封件具有压力。

本发明还提出了一种充电针防水检测方法，包括如下步骤，

1）温度传感器检测充电针位置处的温度，主控板接收温度信号并计算检测到的温度值T与设定温度值T₀的差值△T，△T= T-T₀；

2）当△T＜0时，主控板控制加热器件开始工作，密封件受热膨胀，将安装壳外部水汽或水珠阻挡在外；

3）当加热器件工作至△T=0时，主控板控制加热器件停止工作，并控制湿度传感器开始检测充电针位置处的湿度，主控板接收湿度信号并计算检测到的湿度值H与设定湿度值H₀的差值△H，△H = H-H₀；

4）若△H＜0，防水良好；若△H≥0，进行防水失效确认。

在步骤4）中，若确认已防水失效，后续进行防水失效处理，具体处理方法为，将充电针所在侧朝上，主控板控制加热器件工作，同时湿度传感器实时检测充电针位置处的湿度，当湿度传感器检测到湿度值H与设定湿度值H₀的差值△H满足△H＜0时，加热器件停止加热，防水失效处理完毕。

防水失效处理时加热器件的加热温度高于步骤2）中加热器件的加热温度。

本发明还提出了一种腕戴设备，所述腕戴设备具有上述的充电针防水安装结构。

与现有技术相比，本发明通过充电针周围设置温度传感器和湿度传感器进行实时检测充电针位置处的温度及湿度，实现了产品充电针位置防水的实时检测以及管控，大大提高了防水稳定性和可靠性，并通过可热胀冷缩的密封件受热时膨胀增强其与充电针孔、充电针之间过盈配合的干涉量和挤压力，从而进一步改善充电针处的防水效果。

附图说明

图1为本发明实施例中充电针防水安装结构的立体结构示意图；

图2为图1的分解结构图；

图3为本发明实施例中充电针防水安装结构省略主控板后的立体结构示意图；

图4为图1的竖向剖视图且剖切面与充电针的轴线所在平面重合。

图5为图4的A部结构放大图；

图6为本发明实施例中充电针防水安装结构的充电针FPC板结构示意图；

图7为本发明实施例中充电针防水安装结构的传感器FPC板结构示意图

图8为本发明实施例中充电针防水检测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

首先，对该具体实施方式中涉及到的方位词语作一简要说明：本实施例中以沿头戴式虚拟现实设备正常佩戴状态定义其前后方向和左右方向。

如图1至图3所示，本实施例一种充电针防水安装结构，包括安装壳200和设置在安装壳200内的主控板100、FPC转接板300及充电针400，FPC转接板300通过连接器900与主控板100连接，实现信号传输，对于连接器900，可在FPC转接板300上设置公头连接器910，主控板100上设置母头连接器920，通过公头连接器910和母头连接器920的配合实现连接；如图4和图5所示，充电针400的第一端410（也称为其安装端）固定在FPC转接板300的一侧面上，充电针400的第二端420（也称为其充电连接端）伸入安装壳200的一侧板210上对应设置的充电针孔211中；本实施例中，充电针防水安装结构还包括湿度传感器500、温度传感器600、加热器件800及可热胀冷缩的密封件700，均设置在FPC转接板300上的；如图2、图4和图5所示，湿度传感器500及温度传感器600位于充电针400的周围并与主控板100电连接，具体在本实施例中是通过连接器900的触点与主控板100连接，以便于实时检测充电针400位置处的温度和湿度，并传输至主控板100上相应的信息处理模块中进行处理；加热器件800在本实施例中采用电加热线圈，与充电针400对应设置并与主控板100电连接，具体也是通过连接器900的触点与主控板100连接；如图4和图5所示，密封件700与充电针400对应设置，且伸入充电针孔211内并套设在充电针400上，密封件700与充电针孔211及充电针400均过盈配合，从而实现密封件700对充电针孔211与充电针400之间间隙的密封，防止外界环境中的水份、水汽通过充电针孔211与充电针400之间间隙进入安装壳200内部，即起到防水作用。

本实施例充电针防水安装结构，通过在充电针400周围设置温度传感器600和湿度传感器500进行实时检测充电针400位置处的温度及湿度，实现了产品充电针400位置防水的实时检测以及管控，大大提高了防水稳定性和可靠性，当温度传感器600检测到的温度低时，由主控板100控制加热器件800加热，使得密封件700受热膨胀，从而增强密封件700与充电针孔211及充电针400之间过盈配合的干涉量和挤压力，从而提高密封件700对充电针孔211及充电针400之间间隙的密封效果，改善充电针400处的防水效果。

进一步地，如图2、图4、图5和图7所示，密封件700包括成型为一体的板状部720和筒状部710，板状部720覆盖充电针400所在侧面，筒状部710在板状部720的一侧面上，筒状部710伸入充电针孔211内并套设在充电针400上，筒状部710与充电针孔211及充电针400均过盈配合。这样将密封件700分为两部分，板状部720覆盖充电针400所在的FPC转接板300的侧面，筒状部710密封电针孔211及充电针400之间间隙，则尽可能多角度全面地实现密封，提高密封防水效果。

为便于各部件的设置，如图1至图7所示，FPC转接板300包括充电针FPC板310和传感器FPC板320，具体地，充电针FPC板310上设有焊盘311，传感器FPC板320上设有焊点324，充电针FPC板310和传感器FPC板320通过焊盘311与焊点324焊接连接以形成一体的FPC转接板300；充电针FPC板310与主控板100通过连接器900连接，以实现整个FPC转接板300与主控板100的连接；具体地，充电针400的第一端410固定在充电针FPC板310的一侧面上，加热器件800设置在充电针FPC板310上，如图2、图4、图5和图7所示视角，充电针400和加热器件800均设置在充电针FPC板310的底侧面上；传感器FPC板320位于充电针FPC板310与充电针孔211所在安装壳200的侧板210之间，密封件700固设在传感器FPC板320上，传感器FPC板320上设有与充电针400对应设置的通孔321以供充电针400及筒状部710穿过，湿度传感器500及温度传感器600均固设在传感器FPC板320上。

由于FPC板本身柔软，为稳固支撑充电针FPC板310和传感器FPC板320上的各部件，不发生晃动，充电针FPC板310和传感器FPC板320上均设置多块不锈钢补强板330，可通过焊接的方式将不锈钢补强板330分别与充电针FPC板310和传感器FPC板320连接，来提高充电针FPC板310和传感器FPC板320的强度，避免变形。

为便于传感器FPC板320与充电针FPC板310连接，如图7所示，传感器FPC板320包括与充电针FPC板310连接的连接部322和用来设置湿度传感器500及温度传感器600的安装部323，安装部323具有面向充电针孔211所在侧的外侧面和背离充电针孔211所在侧的内侧面，湿度传感器500位于安装部323的内侧面上，温度传感器600位于安装部323的外侧面上，即温度传感器600相比湿度传感器500，其位置更靠近安装壳200的外侧，以便于先通过温度传感器600检测靠外侧的温度来初步判断是否有进水风险，若温度低于设定温度，则存在进水风险，再由靠内侧的湿度传感器500检测内部湿度，已最终确认是否已进水。

对于可热胀冷缩的密封件700，本实施例中其为软胶材质，比如硅胶，通过嵌件成型的方式固设在传感器FPC板320上，并包裹安装部323，湿度传感器500和温度传感器600均埋设在密封件700内，且湿度传感器500和温度传感器600的探头部均露出于密封件700，如图7所示。密封件700通过嵌件成型的方式固设在传感器FPC板320上，成型方便，尤其便于与形状复杂的传感器FPC板320一体成型，且湿度传感器500和温度传感器600埋设在密封件700内，无需另外设置传感器的固定结构，降低了结构复杂程度和加工成本。当然，密封件700也可采用其他材料，比如塑胶件，保证其具有热胀冷缩效率即可。

为便于提高加热效率，如图5和图6所示，充电针400具有内腔430，加热器件800位于充电针400的内腔430中，使得加热器件800距离充电针400最近，从而最直接最快地加热充电针400处，提高加热效率，且加热器件800位于充电针400的内腔430中，节省了充电针FPC板310的其他空间，简化了其外部结构，方便了其他部件的排布。

由于充电针400的数量一般为多个，相应地，通孔321及充电针孔211均为与充电针400数量相同的多个，各通孔321的周围均设置多个湿度传感器500及温度传感器600，以便对各充电针400位置处进行全面防水检测。

充电针孔211所在侧板210上设有凸起的环形筋220，如图2、图4和图5所示，充电针孔211位于环形筋220的内部，密封件700的外周边缘与环形筋220过盈配合、干涉组装，从而利于周圈防水安全性，减小其他可能产生防水异常或方式失效的因素，以便于发生防水异常或防水失效时，可确认是由于充电针孔211与充电针400之间密封不良造成的。

进一步地，为保证密封件700与环形筋220过盈配合的可靠性，增大二者之间的干涉量和挤压力，本实施例充电针防水安装结构还包括固设在安装壳200内部的压板1000，压板1000位于FPC转接板300的上方并对密封件700具有压力。具体地，如图3至图5所示，压板1000的一端通过螺钉1100固定到安装壳200上，压板1000的另一端设有卡扣1010，安装壳200上对应设有卡孔230，卡扣1010与卡孔230卡合，从而将防水检测模组压设在安装壳200上，由于FPC转接板300柔软，为进一步保证其稳固性，FPC转接板300还通过双面胶粘贴固定到压板1000上，最后可将主控板100通过一端定位、一端螺钉固定的方式固定到安装壳200上，充电针FPC板310与主控板100通过公头连接器910和母头连接器920配合连接。

本实施例还提出了一种充电针防水检测方法，基于本实施例所述的充电针防水安装结构，具体步骤如下，具体流程如图8所示：

1）温度传感器检测充电针位置处的温度，检测到的温度信号传输至主控板，主控板上的相应信息处理模块接收温度信号并计算温度传感器检测到的温度值T与设定温度值T₀的差值△T，△T= T-T₀；

2）当△T＜0时，即充电针位置处的温度低于设定温度值，可能存在防水失效问题，此时主控板控制加热器件开始工作，密封件受热膨胀，具体是通过加热器件工作使充电针受热升温，通过充电针的热传导传导至密封件，根据热胀冷缩效应，密封件受热膨胀使其与充电针、充电针孔之间的干涉量和挤压力加大，从而将安装壳外部水汽或水珠阻挡在安装壳外；当然，若△T≥0，可返回步骤1，继续进行充电针位置处的温度检测；

3）当加热器件工作至△T=0时，即充电针位置处的温度升高至等于设定温度值，主控板控制加热器件停止工作，并控制湿度传感器开始工作检测充电针位置处的湿度，并将检测到的湿度信号传输至主控板，主控板上相应的信息处理模块接收湿度信号并计算湿度传感器检测到的湿度值H与设定湿度值H₀的差值△H，△H = H-H₀，以确认充电针400位置处通过加热器件加热是否有效消除防水失效风险；

4）若△H＜0，即充电针位置处的湿度值H小于设定湿度值H₀，确认已消除防水失效风险，防水良好；若△H≥0，即充电针位置处的湿度值H大，进行防水失效确认，确认安装壳内是否有水珠、水滴，以免造成内部电路板短路。

进一步地，在步骤4）中，若确认已防水失效，需要进行防水失效处理，由于充电针与充电针孔之间的缝隙是导致防水失效的主要原因，则处理时将充电针所在侧（也即充电孔针）朝上，主控板控制加热器件开始工作进行加热来蒸发水分，由于水分蒸发成气态时向上挥发流动，因此将充电针所在侧朝上，以便蒸汽向上流动时由充电针与充电针孔之间的缝隙流出；同时湿度传感器实时检测充电针位置处的湿度，当检测到湿度值H与设定湿度值H₀的差值△H＜0时，即充电针位置处的湿度值H小于设定湿度值H₀，主控板控制加热器件停止加热，防水失效处理完毕。

对于防水失效处理时加热器件的加热温度，应高于本实施例测试方法步骤2）中加热器件的加热温度，这是由于防水失效处理时加热器件加热的目的是为了蒸发内部水分，加热温度约40℃左右，而步骤2）中加热器件加热的目的是为了使密封件受热膨胀，需要缓慢加热，加热温度约25℃左右。当然，防水失效处理时也可以由专业部门进行专业处理，根据具体情况具体处理。

本实施例充电针防水安装结构，可广泛应用在可穿戴电子产品，比如智能手环或智能腕带上，或者其他电子产品上。本实施例还提出了一种腕戴设备，具有充电针防水安装结构，充电针防水安装结构的具体结构参加本发明充电针防水安装结构的实施例及附图1至图8的描述，在此不再赘述。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种充电针防水安装结构，包括安装壳和设置在安装壳内的主控板、FPC转接板及充电针，所述FPC转接板通过连接器与所述主控板连接，所述充电针的第一端固定在所述FPC转接板的一侧面上，第二端伸入所述安装壳的一侧板上对应设置的充电针孔中；其特征在于：还包括设置在所述FPC转接板上的湿度传感器、温度传感器、加热器件及可热胀冷缩的密封件；所述湿度传感器及所述温度传感器位于所述充电针的周围并与所述主控板电连接，所述加热器件与所述充电针对应设置并与所述主控板电连接；所述密封件与所述充电针对应设置，且伸入所述充电针孔内并套设在所述充电针上，所述密封件与所述充电针孔及所述充电针均过盈配合；所述主控板控制所述加热器件开始工作，所述密封件受热膨胀，将所述安装壳外部水汽或水珠阻挡在外；所述密封件包括成型为一体的板状部和筒状部，所述板状部覆盖所述充电针所在侧面，所述筒状部伸入所述充电针孔内并套设在所述充电针上，所述筒状部与所述充电针孔及所述充电针均过盈配合；

所述充电针孔所在侧板上设有凸起的环形筋，所述充电针孔位于所述环形筋的内部，所述密封件的外周边缘与所述环形筋过盈配合。

2.根据权利要求1所述的充电针防水安装结构，其特征在于：所述FPC转接板包括电连接的充电针FPC板和传感器FPC板，所述充电针FPC板与所述主控板通过所述连接器连接；所述充电针的第一端固定在所述充电针FPC板的一侧面上，所述加热器件设置在所述充电针FPC板上；所述密封件、湿度传感器及所述温度传感器均设置在所述传感器FPC板上，所述传感器FPC板上设有与所述充电针对应设置的通孔以供所述充电针及所述筒状部穿过。

3.根据权利要求2所述的充电针防水安装结构，其特征在于：所述传感器FPC板包括与所述充电针FPC板连接的连接部和用于设置所述湿度传感器、温度传感器及密封件的安装部，所述安装部具有面向所述充电针孔所在侧的外侧面和背离所述充电针孔所在侧的内侧面，所述湿度传感器位于所述安装部的内侧面上，所述温度传感器位于所述安装部的外侧面上。

4.根据权利要求3所述的充电针防水安装结构，其特征在于：所述密封件为软胶材质，通过嵌件成型的方式固设在所述传感器FPC板上，并包裹所述安装部，所述湿度传感器和所述温度传感器均埋设在所述密封件内，且所述湿度传感器和所述温度传感器的探头部均露出于所述密封件。

5.根据权利要求1所述的充电针防水安装结构，其特征在于：所述充电针具有内腔，所述加热器件位于所述充电针的内腔中。

6.根据权利要求1所述的充电针防水安装结构，其特征在于：所述充电针防水安装结构还包括固设在安装壳内部的压板，所述压板位于所述FPC转接板的上方并对所述密封件具有压力。

7.一种基于权利要求1至6中任一项所述充电针防水安装结构的充电针防水检测方法，其特征在于：包括如下步骤，

1）温度传感器检测充电针位置处的温度，主控板接收温度信号并计算检测到的温度值T与设定温度值T₀的差值△T，△T= T-T₀；

2）当△T＜0时，主控板控制加热器件开始工作，密封件受热膨胀，将安装壳外部水汽或水珠阻挡在外；

3）当加热器件工作至△T=0时，主控板控制加热器件停止工作，并控制湿度传感器开始检测充电针位置处的湿度，主控板接收湿度信号并计算检测到的湿度值H与设定湿度值H₀的差值△H，△H = H-H₀；

4）若△H＜0，防水良好；若△H≥0，进行防水失效确认。

8.根据权利要求7所述的充电针防水检测方法，其特征在于：在步骤4）中，若确认已防水失效，后续进行防水失效处理，具体处理方法为，将充电针所在侧朝上，主控板控制加热器件工作，同时湿度传感器实时检测充电针位置处的湿度，当湿度传感器检测到湿度值H与设定湿度值H₀的差值△H满足△H＜0时，加热器件停止加热，防水失效处理完毕。

9.根据权利要求8所述的充电针防水检测方法，其特征在于：防水失效处理时加热器件的加热温度高于步骤2）中加热器件的加热温度。

10.一种腕戴设备，其特征在于，所述腕戴设备具有权利要求1-6任一项所述的充电针防水安装结构。