CN111094908A

CN111094908A - 用于检测介质液位的设备

Info

Publication number: CN111094908A
Application number: CN201880061191.9A
Authority: CN
Inventors: M.佐泽图; G.马丁嫩戈
Original assignee: Eltek SpA
Current assignee: Eltek SpA
Priority date: 2017-07-20
Filing date: 2018-07-13
Publication date: 2020-05-01
Also published as: IT201700082457A1; US11231308B2; EP3655734A1; US20200173835A1; WO2019016657A1; KR102612672B1; JP7220195B2; JP2020528142A; KR20200029573A

Abstract

一种用于检测在容器（1）中包含的介质的液位的电容式液位传感器设备（10），所述设备包括电路支撑件（20），所述电路支撑件基本上根据液位检测轴线纵向延伸。所述电路支撑件（20）在其检测区域（24）中具有至少一个第一多个第一电容式元件，所述电容式元件包括优选地沿着液位检测轴线彼此间隔开的第一电极（J）的至少一个第一阵列，所述第一电极（J）被布置在与所述电路支撑件（20）的支撑结构（20₁、20₂、20₃）的至少一个第一侧面（20a）相对应的位置中。所述传感器设备（10）具有壳体主体，所述壳体主体包括电绝缘且不漏液的检测部分（14），所述检测部分覆盖所述电路支撑件（20）的检测区域（24）。壳体主体的检测部分（14）包括由第一电绝缘聚合物材料制成的包覆成型的外涂层（30），所述第一电绝缘聚合物材料定义了壳体主体的外表面，所述外表面被设计成与必须检测其液位的介质相接触。在包覆成型的外涂层（30）与所述第一电极（J）之间设置有至少一个中间层（20₃、40、40'、50），所述至少一个中间层由与所述第一材料不同的电绝缘材料制成。所述至少一个中间层包括由如下材料制成的层：所述材料是从包括硅或其衍生物或化合物的材料、以及包括氟衍生物或化合物的材料当中选择的。

Description

用于检测介质液位的设备

技术领域

本发明涉及一种用于检测通用介质（诸如，液体、流体物质、粉状材料或以松散状态（bulk state）存在的材料等）的液位的传感器设备。已经在参考用于车辆上的液位传感器、优选地电容性类型的液位传感器的情况下开发了本发明。

背景技术

例如，从以本申请人的名义提交的WO 2015/181770 A中已知了所提到的这种类型的液位传感器设备。根据第一实施例，在WO 2015/181770中公开的设备具有中空壳体，该中空壳体要被浸没在经受检测的液体中，电路支撑件或PCB（印刷电路板）被部分地容纳在该中空壳体中。该电路支撑件承载由金属电极表示的电容式检测元件的阵列，该金属电极彼此基本上相同，并且沿着液位检测轴线彼此间隔开一定距离地被布置在该支撑件上。该中空壳体被配置为经由热塑性材料的成型（moulding）而获得的不同组件，并且随后被插入其中的是电路支撑件的对应部分，该对应部分支撑检测电极。然后，被引入该壳体的空腔中的是不导电的流体填充材料，诸如聚氨酯树脂或凝胶、优选地是硅凝胶。前述流体填充材料的存在主要是为了防止在空腔内、特别是在由电路支撑件和/或对应电极与该壳体之间的接触区域的粗糙度所确定的微空腔中的间隙和气穴（air pocket）的存在，这可能对液位测量产生不利影响（这些概念也通过所引用文档的图14和15中表示的细节而被阐明，从中明显的是，支撑件和/或电极与该壳体接触，并且前述流体填充材料不形成隔离层）。

该设备的上述实施例具有的结果是：生产过程必须必要地设想中空壳体的预先布置，以及将电路支撑件插入中空壳体中的某些具体操作，以及将流体填充材料引入该壳体的空腔中的某些具体操作（显然，此外还有该壳体主体和填充材料的提供和移动的管理）。

根据第二实施例，WO 2015/181770设想了用外涂层来代替前述中空壳体，该外涂层是通过将塑料材料直接包覆成型（overmould）在电路支撑件上而形成的。这种类型的解决方案简化了整个液位传感器设备的生产，但是在检测电极周围出现湿气之后，该解决方案在时间方面暗示了其检测精度的下降。

事实上，本申请人已经注意到，在使用该设备之后，外涂层的经包覆成型的塑料材料由于实际上与经受检测的液体持续接触而倾向于吸收湿气。这种湿气（其负面影响随着时间的流逝而出现）已经在该设备的服务寿命的过程中导致了检测的不精确性。在根据WO2015/181770的前述第一实施例构造的设备中也存在相同的问题，这是考虑到其中空壳体被配置成用于将电路支撑件压靠在由对应的容纳空腔所界定的壁上，使得电极与该壁严密接触，该壁本身就易于在过一段时间后（in time）吸收湿气。

如果液体被置于检测电极的表面上，则电容式测量的灵敏度最大，并且随着液体与电极表面之间的距离线性增加，该灵敏度（基本上以指数方式）降低。然而，如果代替于液体而通常存在水蒸气或湿气，则也会发生相同的情况。换言之，在中空壳体的材料或包覆成型的涂层的材料中、以及因此在与前述材料接触的电极上的湿气的存在具有“模拟”液体存在的效果，由此在一定程度上损害了液位感测精度。

可以使用具有良好阻隔性质和良好耐湿性质的塑料材料来形成包覆成型的涂层。然而，这种类型的材料通常是昂贵的，并且难以出于形成包覆成型涂层的目的对其进行处理（该设备的感测部分一般而言相当长，这使得难以使用某些聚合物进行包覆成型的操作）。

此外，本申请人已经发现，表现出良好阻隔性质和良好耐湿性质的某些聚合物具有以下缺点：即，在成型操作之后和/或由于膨胀和热冲击而呈现出相当大的收缩和/或尺寸变形。这可能会在电路支撑件上（即，在对应的电气路径和/或电极和/或电子组件中）造成故障，这种聚合物被直接包覆成型在该电路支撑件上。在任何情况下，在与经受检测的液体的长时间接触后，这些材料也不可避免地要长期地吸收湿气。

另一方面，可以使用其他类型的塑料材料（例如，某些热塑性聚合物）来获得包覆成型的涂层，这些材料较便宜且更易于成型。然而，这些材料通常呈现出较差的耐湿特性，并且因此使由该设备进行的液位感测的精度下降得更快。

发明内容

鉴于以上所阐述的内容，本发明的目的是要提供一种电容式液位传感器设备，其以简单且经济上有利的方式而被构造，但是与被设计用于类似应用的已知设备相比，该设备的区别在于长期地具有检测的改进的精度、灵敏度和可靠性。根据本发明，通过具有所附权利要求书中指定的特征的液位传感器设备实现了上述以及还有其他目的，这些其他目的将在下文中更加清楚地显露。权利要求书形成本文中关于本发明所提供的技术教导的组成部分。

附图说明

本发明的进一步的目的、特性和优点将从参考附图进行的随后描述而显露，这些附图纯粹是作为非限制性示例而提供的，并且在附图中：

-图1是根据本发明的可能实施例的包括液位传感器设备的通用容器的透视截面图；

-图2是根据本发明的可能实施例的液位传感器设备的部分截面示意性透视图；

-图3是根据本发明的可能实施例的液位传感器设备的示意性纵向截面；

-图4和5是根据本发明的可能实施例的液位传感器设备的示意性视图，分别为透视图和正视图；

-图6和7分别是根据图5的VI-VI线和VII-VII线的示意性截面图；

-图8-12经由示意性透视图图示了根据本发明的可能实施例的液位传感器设备的组装的可能顺序；

-图13和14是关于根据本发明的进一步的可能实施例的液位传感器设备的类似于图4和5的示意图的示意图；

-图15和16分别是根据图14的线XV-XV和线XVI-XVI的示意性截面图；

-图17和18是关于根据本发明的进一步的可能实施例的液位传感器设备的类似于图4和5的示意图的示意图；

-图19和20分别是根据图18的线XIX-XIX和线XX-XX的示意性截面图；

-图21和22是关于根据本发明的进一步的可能实施例的液位传感器设备的类似于图4和5的示意图的示意图；

-图23和24分别是根据图22的线XXIII-XXIII和线XXIV-XXIV的示意性截面图；

-图25和26是关于根据本发明的进一步的可能实施例的液位传感器设备的类似于图4和5的示意图的示意图；

-图27和28分别是根据图26的线XXVII-XXVII和线XXVIII-XXVIII的示意性截面图；

-图29和30是关于根据本发明的进一步的可能实施例的液位传感器设备的类似于图4和5的示意图的示意图；

-图31和32分别是根据图30的线XXXI-XXXI和线XXXII-XXXII的示意性截面图；

-图33和34是关于根据本发明的进一步的可能实施例的液位传感器设备的类似于图4和5的示意图的示意图；

-图35和36分别是根据图34的线XXXV-XXXV和线XXXVI-XXXVI的示意性截面图；

-图37和38是关于根据本发明的进一步的可能实施例的液位传感器设备的类似于图4和5的示意图的示意图；

-图39和40分别是根据图38的线XXXIX-XXXIX和线XL-XL的示意性截面图；

-图41和42是关于根据本发明的进一步的可能实施例的液位传感器设备的类似于图39的示意性截面图的示意性截面图；

-图43和44是关于根据本发明的进一步的可能实施例的液位传感器设备的类似于图4和5的示意图的示意图；以及

-图45和46是分别根据图44的线XLV-XLV和线XLVI-XLVI的示意性截面图。

具体实施方式

在本说明书的框架中对“实施例”、“一个实施例”或“各种实施例”的引用意图指示关于该实施例所描述的至少一个细节、配置、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，可能存在于本说明书的不同位置处的诸如“在实施例中”、“在一个实施例中”、“在各种实施例中”等等的短语不一定指代同一个实施例，而是代替地可以指代不同的实施例。此外，在本说明书中定义的特定构型、结构或特性可以按照任何适当的方式被组合在一个或多个实施例中，甚至是与所表示的实施例不同的实施例中。在本文中特别是参考附图中的示例所使用的附图标记和空间参考（诸如，“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”、“前面”、“后面”、“垂直”等等）仅仅是为了方便而提供的，并且因此不限定保护范围或实施例的范围。在本说明书以及在所附权利要求中，通用术语“材料”要被理解为还包括多种不同材料的混合物、组合物或组合。在附图中，相同的附图标记被用来标示类似的或者技术上彼此等效的元件。

在图1中，作为整体用1标示的是通用物质的通用容器，特别是机动车辆的储罐（tank）。例如，该容器可以是要包含液体（例如，燃料或水或添加物）的储罐。在各种实施例中，容器1（在下文中为了简单起见也被定义为“储罐”）被设计成容纳内燃机系统的运行所需的水，要么容纳该系统运行以用于处理内燃机的废气所需的添加物或还原剂。由储罐1进行服务的这种系统用2来标示。例如，处理系统2可以是ADI（Anti-Detonate Injection，抗爆注入）系统，在这种情况下，储罐1将包含水，要么处理系统2可以是SCR（选择性催化还原）系统，在这种情况下，储罐1将包含以水溶液存在的尿素的溶液，诸如商业上以名称AdBlue™已知的溶液。在这两种情况下，当储罐1暴露于低温（指示性地，低于0℃的温度）时，该液体易于冻结。出于此原因，储罐1可以配备有加热器设备。然而，容器1可以被用于其他目的，和/或用于与汽车领域不同的领域中，并且可以被设计成包含不同的物质。

储罐1的主体1a可以由任何材料制成，特别是对所包含的物质具有化学抗性并且优选地电绝缘的材料，例如根据已知技术的合适塑料材料，诸如高密度聚乙烯（HDPE）。很可能有本身已知类型的加热器与储罐1相关联，该加热器用于例如在冻结的情况下对储罐本身和/或其内容物进行加热。在该图中通过由EH标示的框来示意性地表示电加热器。在各种实施例中，一个这种加热器与根据本发明的传感器设备相关联或集成在其中。

在所图示的示意性示例中，储罐1具有上部3（例如其上壁），其中提供了开口3a，以用于液体物质的补充加注。储罐1的下部4（例如其下壁4）具有排出开口5，溶液经由该排出开口而离开或者被抽出（例如，经由泵被抽出），以用于将液体提供给系统2。还在下部4处，储罐1具有由6标示的第二开口，根据本发明的各种可能实施例的传感器设备的主体被密封地固定在该第二开口处。事实上，在各种优选的实施例中，根据本发明的传感器设备要以其主体的外表面与液体物质至少部分地接触的这种方式、而且还要在该物质在通用容器中具有非常低的液位时被安装在该通用容器的下部中。

作为整体由10标示的传感器设备包括：液位检测部分11，其被设计成至少部分地在储罐1内部延伸、特别是根据液位检测轴线X延伸，该液位检测轴线X优选地是基本上垂直的（但是，如果需要，其可以相对于垂直线而倾斜）。优选地，检测部分11的近端区域在储罐1内部以相对靠近底壁4的高度延伸，以便能够检测储罐中甚至非常低液位的液体的存在。应该注意的是，不是直接安装在储罐1的开口6处，根据本发明的设备10可以形成紧密地位于储罐1的不同开口处的另外的主体或组件、或者与该主体或组件相关联、或者被集成在该主体或组件中，该主体或组件例如：包括来自加热器和泵当中的至少一个的组件，该组件有可能被成形以获得第二容器的壁，该第二容器在储罐1内部延伸，并且能够包含在储罐1中存在的一部分液体；或者是在本领域中被称为.UDM（尿素递送模块）的类型的组件或模块；要么是被设计成防止在车辆的移动期间液体液位突然变化的组件。

在图2和图3中，经由部分截面透视图和纵向截面图而单独地表示了根据可能实施例的设备10。设备10具有壳体主体，该壳体主体包括至少一个检测部分14，该检测部分14是电绝缘且不漏液的，并且普遍属于设备10的检测部分11（图1）。

在各种实施例中，该设备的壳体主体还包括：

-连接和/或控制部分15（在下文中为简单起见被称为“连接部分”），其用于将设备10电连接到外部系统，例如属于图1的系统2的控制单元，以及

-安装部分16，其被配置成用于将设备10密封地耦合和/或定位在不同的设备上，例如在图1的储罐的开口6处。

在各种实施例中，连接和/或控制部分15包括大体中空的连接器主体15a，在其中延伸的是图3中部分可见的电端子的相应部分，其中用17来标示它们。在各种实施例中，例如经由从金属带进行冲压或冲裁而获得的端子17与连接器主体15a形成了用于设备10的外部连接的接口，例如至系统2的前述控制单元的接口。优选地，每个端子17具有：优选地是薄板部分的接触部分，其被设计成用于被定位在连接器主体15a的空腔内；以及优选地较窄的互连部分，其被设计成用于与相应接触元件进行电耦合和机械耦合，该接触元件例如存在于下文中所描述的电路支撑件或基板上。

在各种实施例中，安装部分16在检测部分14与连接和/或控制部分15之间轴向延伸，并且在其外周表面处具有用于环形密封元件（诸如，O形环垫圈）的至少一个座19a，该至少一个座19a还可以有可能实行设备10的弹性安装的功能，例如关于该设备安装到其上的储罐1。

应当注意的是，在各种实施例中，特别是其中根据本发明的传感器设备与不同的功能组件（诸如例如，UMD模块或ADI模块）集成或被设计成与该不同的功能组件耦合的实施例中，检测部分14可以属于这种功能组件的外壳主体，而连接部分15和/或安装部分16可以省略，或者至少部分地由前述功能组件的外壳主体来定义。

在图2和图3中部分可见的还有作为整体用20来标示的电路支撑件或PCB（印刷电路板），其至少在该设备的壳体主体的检测部分14中延伸，并且优选地还在安装部分16中以及在连接和/或控制部分15中延伸。

在这些图中，用21、22和23标示的是三个主体部分，它们将利用PCB 20的近端部分的插入而接合在一起。

在图3的示例中，部分21和22至少部分地形成该壳体主体的连接部分15，其中部分21优选地定义了连接器主体15a并且集成了电端子17。再次参考图3中所示的示例，相同的部分21与部分23以及包覆成型涂层（30）的一部分一起形成了安装部分16的至少一个部分。设备10的壳体主体的部分15和16还可以以某种其他方式而形成，例如，其中部分21、22、23和/或部分15和16中的至少一些由与前述包覆成型涂层和/或与涂层的组成部分相同的材料制成，由此有可能包括参考检测部分所描述的创新特性。

检测部分14、以及优选地但不一定是安装部分16的至少一个部分包括由第一电绝缘材料制成的包覆成型外涂层30。该外涂层30（即，形成该外涂层的材料）定义了设备10的壳体主体的外表面，该外表面被设计成与必须要检测其液位的介质或物质相接触。

在PCB 20上所提供的是必要的电气连接元件（诸如，引线或电气路径）和/或液位检测所必要的电气和/或电子元件部分（componentry）的至少一部分。PCB 20具有由适用于生产印刷电路的电绝缘材料制成的承载结构或支撑结构。在各种实施例中，使用包括玻璃纤维（即，氧化硅）的至少一种复合材料来形成PCB 20，该复合材料优选地是具有其中包括玻璃纤维的环氧树脂基质的复合材料，其中玻璃纤维被布置成形成浸渍有树脂的某种无纺织物。在这种意义上优选的材料是例如FR4、玻璃布层压板（vetronite）和类似的电绝缘复合材料，诸如GRP（玻璃丝增强塑料）。另一方面，如将在下文中看到的，不排除在本发明范围之外的是使用其他材料来获得PCB 20的支撑结构，该其他材料诸如陶瓷或基于聚合物的材料，不一定是复合材料、和/或包括硅或其衍生物或化合物的材料。

PCB 20在沿着液位检测轴线X的两端之间纵向延伸，并且具有大致扁平的形状，PCB 20包括两个相对的主侧面（仅在图8中由20a标示），该主侧面在它们之间限定了PCB的厚度T（仅在图4中指示），并且PCB 20包括两个相对的纵向边缘（仅在图8中由20b标示），该纵向边缘在它们之间限定了PCB的宽度W（仅在图4中指示）。

在PCB 20中（在图8中单独地表示），有可能标识出检测区域24，该检测区域属于设备10的检测部分11，并且包括PCB本身的远端，以及有可能标识出包括PCB的近端的第二区域25，为了简单起见在下文中也将其定义为“控制和/或连接区域”。在两个区域24和25之间可以可能地还提供了中间区域，诸如在图8中由26标示的中间区域，该中间区域特别地被设计成处于与设备10的壳体主体的安装部分16相对应的位置中。

设备10的电气和电子处理和/或控制元件部分的至少一部分可以与PCB 20的区域25相关联，并且与之相关联的是用于设备10的外部电气连接的端子17（图3）。代替地，普遍与PCB 20的区域24相关联的是液位检测元件部分。更特别地，与区域24相关联的是电容式元件的至少一个第一阵列，其包括第一电极的至少一个第一系列，该第一电极的第一系列处于与PCB的主侧面（例如，根据所考虑的实施例，是在下文中由层20₃或层20₁标识的主侧面）相对应的位置中。应当注意的是，参考电极所使用并且也存在于本说明书的后续中和所附权利要求中的诸如“处于与主侧面相对应的位置中”或“在主侧面处”之类的短语并不一定意味着所指代的电极被布置在前述侧面的外侧上（即，在其外表面上）。在本身就是自主发明的各种优选实施例中，PCB 20是所谓的多层类型的PCB，即，具有多层支撑结构的电路支撑件，该多层支撑结构包括例如相互层压的多层电绝缘材料，其中前述电极被布置在该结构的两层电绝缘材料之间。

在传统的多层PCB中，在一个或多个中间层上定义的是对应的导电路径，并且还有可能是电路布置的其他有源和/或无源组件，它们然后被“包围”在该多层结构中，该路径和/或电路组件存在于一个层上，该层有可能经由所谓的金属化“通孔”或孔而电连接到存在于另一个层上的路径和/或电路组件。

根据本文中提出的发明性解决方案，在液位传感器设备中使用的是多层PCB 20，该多层PCB 20在其内部集成了用于电容式液位检测的第一电极的至少一个第一阵列，即以下述这种方式集成：使得PCB 20的多层结构中的至少一层被设置在上述第一电极与外涂层的包覆成型材料之间。在图2-3中例示了这种情况，其中前述第一检测电极中的一些由字母“J”标示（在图8中，这些电极就它们被PCB 20的外层20₃所覆盖而言是不可见的）。根据未表示的变型，还可以以一些其他方式来获得参考多层电路支撑件或具有内部电极的PCB所描述的各种配置，从而不必设想具有多个层的支撑件，例如，设想多个电极和导电路径（诸如成形的金属带），该多个电极和导电路径然后用电绝缘聚合物包覆成型，该聚合物为电极和其他电路元件（导电路径、金属化的孔或通孔、电气和/或电子组件等）提供支撑结构。如将看到的，在任何情况下，根据其他实施例，PCB 20优选地是多层类型的，和/或其检测电极可以被布置在其侧面中的至少一个（优选地，其主侧面中的至少一个）的外侧上。

在各种实施例中，前述第一阵列的电极J彼此基本上相同，并且以预定且优选地同质（homogeneous）的方式被设置成沿着液位检测轴线X彼此间隔开一定距离。然而，根据可能的实施例（未图示），电容式元件的同一个阵列也可以包括电极的多个不同系列，一个系列的电极具有的几何结构与同一阵列中的另一系列的电极的几何结构不同。在其他实施例中，电极可以具有在液位检测轴线X的方向上伸长的形状。

在各种优选实施例中，传感器10还包括：在PCB 20的检测区域24上的第二电容式元件的第二阵列，其中这种第二阵列包括沿着液位检测轴线X共面且彼此间隔开的第二电极的至少一个第二系列，该第二电极优选地彼此基本上相同，并且它们被布置在与PBC 20的第二主侧相对应的位置中。该特性例如可以从图3中领会，其中前述第二电极中的一些被标示出。

在下文中，将参考所表示的情况来描述本发明，即，PCB包括电极J和J₁的两个阵列：然而，根据未表示的实施例，PCB可以在与其任一侧面相对应的位置中包括电极的单个阵列。

在图3中所示的示例中，参考PCB 20的两个相对的主侧面，第一电极J和第二电极J₁处于基本上镜像或相互对准的位置（即，非交错位置）中：然而，在没有在本文中表示的其他实施例中，参考液位检测轴线X，第二电极J₁相对于第一电极J处于交错的位置中：该种类的变型使得能够增加设备10的液位度量的分辨率；为了该目的，所优选的是，电极J₁在相对于电极J的中间位置中延伸，并且反之亦然，以使得电极J₁能够检测在可由电极J检测到的液位中间的液位。

在各种实施例中，电极J和J₁单独地连接到控制器（在图8中被示意性地表示，其中该控制器用MC来标示）的相应输入，该控制器属于控制电路，并且例如位于PCB 20的区域25中。然而，不排除多个电极J和/或J₁彼此并联连接到前述控制器的同一个输入的情况。优选地，电极J和J₁具有彼此相同的几何结构，要么具有不同的形状但是具有相同的表面尺寸，或者一般而言具有相同的电容。电极J和/或J₁优选地在横向于PCB 20或液位检测轴线X的方向上延伸。

电极J和J₁由导电材料制成，该导电材料例如是金属材料或金属合金。电极J和J₁优选地在对应的阵列内相对于彼此共面，并且例如可以采用沉入在PCB 20的支撑结构中或应用在该支撑结构上的板或薄板的形式，要么可以由沉积在PCB 20的支撑结构上的导电层构成，例如使用丝网印刷技术等等来构成。在各种实施例中，PCB 20或其至少一层具有包含导电材料的通孔或过孔，以用于将电极J和J₁电连接在一起，和/或电连接到对应的导电连接路径，和/或电连接到PCB 20中存在的可能的其他电气和/或电子组件。

PCB 20的区域25优选地被包括在PCB本身的近端与对应阵列的第一电极J或J₁之间（从这个角度看，连接和/或控制区域25可以因此还包括与图8中用26标示的中间区域相对应的区）。然而，也被包括在本发明范围内的还有如下情况：其中属于设备10的电路布置的电气和/或电子控制和/或处理组件沿整个PCB 20或在其检测区域24内布置，即，在电极J和/或J₁附近和/或在电极J和/或J₁之间。从这个角度看，连接和/或控制区域25可以甚至基本上遍及PCB 20的长度而延伸，其中其一部分与检测区域24一样。如已经说过的，特别是在例示类型（即，具有多层结构）的PCB 20的情况下，前述电气和/或电子控制和/或处理组件中的至少一些也可以被布置在多层结构的两层电绝缘材料之间。

如已经提到的，在各种实施例中，属于配备了设备10的测量电路布置的组件包括至少一个控制单元或控制器MC（例如，选自或包括来自以下各项当中的至少一个：微控制器、微处理器、CPU、DSP——数字信号处理器、存储器、集成电路、运算电路、A/D转换器电路、电子开关电路），以及进一步的有源和/或无源组件（诸如，晶体管、MOSFET、电阻器、电容器、二极管等）。

在各种实施例中，控制器MC具有多个输入，电极J和J₁单独地连接到这些输入，要么是彼此并联的多个电极J和/或J₁连接到控制器MC的同一个输入。控制器MC优选地包括至少一个处理逻辑单元、存储器以及输入和输出，在它们当中是模拟/数字类型的输入。例如，控制器MC可以是美国微芯科技公司制造的由代码PIC16F1517所标识的微处理器，或者是赛普拉斯半导体公司制造的由系列CY8C4200M的代码所标识的微处理器。然而，由设备10借助于电容式类型的电极J和/或J₁实现的具体液位检测模态可以属于该领域中已知的任何类型，例如根据以本申请人的名义提交的文档WO2015/181770、WO2016/042456和WO2016/042459中的任何一个的教导。

如已经提到的，在PCB 20中提供的是导电路径，以用于连接各种电路元件，诸如电极J和J₁、可能的另外的电气和/或电子组件以及端子17（这些路径中的一些在图8中经由离开控制器MC的虚线来示意性地表示）。如已经说过的，PCB 20还可以呈现金属化的通孔或孔（在图8中由虚线圆圈示意性表示），以用于将不同的导电路径连接在一起，和/或用于将在PCB 20的不同层或部分中提供的导电路径和/或电路组件连接到外面世界和/或在内部进行连接。如已经说过的，事实上，在各种优选实施例中，PCB 20是具有多层支撑结构的PCB，其中，前述路径可以被提供在PCB本身的内部或中间层上。

在各种实施例中，根据本发明的传感器设备包括：至少一个另外的传感器装置，以用于检测与物质的液位不同的至少一个另外的量。例如，该另外的传感器装置可以选自温度传感器、压力传感器、质量传感器、被设计成检测组合物的特性和/或流体的化学物理特性的传感器（诸如光学型传感器）。例如，在各种实施例中，设备10的电路布置包括至少一个温度传感器，特别是具有温度可变电阻的传感器，诸如NTC或PTC类型的传感器。这种传感器可以安装在与来自PCB 20的检测区域24的近端区、远端区和中间区当中的至少一个相对应的位置中。图8中的框TS示意性地表示了一个这种温度传感器。

根据一个方面，本发明提出了使相应阵列的检测电极J或J₁（或至少面朝要测量其液位的介质的该电极的表面）与形成包覆成型的外涂层30的材料相距一定距离或间隔开：根据本发明的方面，该措施使得能够防止或延迟经受液位检测的液体的湿气到达这些电极，该湿气随着时间的流逝会被与同一液体接触的包覆成型材料所吸收。

基于本发明的前述方面，在包覆成型的外涂层30与相应阵列的电极J和J₁之间，设置了由电绝缘且基本上不可渗透的材料制成的至少一个中间层，该材料与形成涂层30的材料不同，其中该至少一个中间层是在涂层30的包覆成型之前获得的。

在优选的实施例中，包覆成型的涂层30与电极J和J₁之间的至少一个中间层包括：包括硅（或其衍生物或化合物）的材料的层，即，实际上不溶于水并且不可被酸侵蚀的材料。在特别感兴趣的这种材料当中的是例如二氧化硅（silica），即，氧化硅（二氧化硅，silicondioxide），其可以提供不可渗透的玻璃状中间层。

鉴于本文中提出的应用，用于合成二氧化硅膜或层的优选的前驱物是硅氮烷，并且特别地是聚硅氮烷，即聚合物，其骨架由氮原子桥接的硅原子构成。替换地，对于本文中提出的应用，作为用于合成二氧化硅膜或层的前驱物，可以使用其他化合物，包括二氧化硅（SiO₂），其优选地采用液体或粉末形式，可能地采用分散在液体中的二氧化硅或二氧化硅粉末的形式，特别地采用被设计成沉积在PCB上和/或涂覆PCB的至少一部分的形式。

通常估计Si-N键的长度在1.70至1.75埃（Å）之间，而键角取决于硅和氮取代基团。由于Si-N键的极性和氮的碱性，聚硅氮烷在存在水（或质子性溶剂，诸如醇或酸）时的水解反应方面特别有活性。这些反应导致硅与氮之间的键断裂，并且迅速导致二氧化硅和氨的形成。在这种意义上，特别有前途的前驱物是全氢聚硅氮烷（PHPS），其由硅、氮和氢组成，并且其结构类似于三维晶格，其中硅原子经由氮桥连接在一起。

像其他聚硅氮烷一样，全氢聚硅氮烷可以与至少一种有机溶剂和至少一种催化剂一起被使用，作为用于获得可在室温下应用于通用非吸收性表面的液体组合物的基体（base）。在应用这种液体组合物之后，形成基本上由玻璃状二氧化硅制成的永久性阻挡层，该阻挡层在室温下化学结合至基板并且与空气中存在的湿气聚合。这种类型的组合物可在商业上从各种制造商获得，并且传统上被用于保护运输工具或木质结构的外表面。

出于应用前述组合物的目的，必须事先清洁感兴趣的基板（在这里是PCB 20），使得没有油脂或油性物质，并且干燥。在被包括在30％至80％之间的相对湿度的情况下，应用温度优选地被包括在+5℃至+30℃之间。该溶液可以以层的形式被应用在PCB 20上，例如经由喷涂要么将PCB本身浸入包含该液体溶液的容器中（即，使用浸涂技术）。通常在距应用大约8至12小时之后，可以在室温下获得几乎完全的聚合反应（在室温下，聚合反应的完成在大约7天之后发生）。另一方面，用以加速聚合反应的热处理的步骤没有被排除在本发明的范围之外。在聚合反应之后，所应用的层是透明的，基本上具有玻璃薄层的外观。

此外和/或作为替换方式，在包覆成型的涂层30与电极J和J₁之间的至少一个中间层可以包括复合材料层，该复合材料包括硅或其衍生物或化合物，例如氧化硅。这种类型的基本上不可渗透的复合材料可以具有例如基质，该基质具有用玻璃纤维填充物补充的环氧树脂的基体。

在各种实施例中，包覆成型的涂层30与电极J和J₁之间的至少一个中间层包括至少两个不同的材料层，每一个材料层包括硅或其衍生物或化合物。如上所述，前述两个层可以是普遍包括从基于聚硅氮烷的液体溶液开始获得的玻璃状二氧化硅的两个层。在其他实施例中，至少一个中间层包括：材料的第一层，该材料包括玻璃状二氧化硅，该玻璃状二氧化硅是从上述聚硅氮烷开始获得的；以及上述类型的复合材料的第二层，例如包括玻璃纤维。在各种优选实施例中，复合材料的前述第二层位于材料的第一层与电极J、J₁之间中间的位置中。

仍在其他实施例中，至少一个中间层包括至少两个不同的材料层，其中的第一中间层包括硅或其衍生物或化合物，而另一个中间层（涂层30的材料被设计成被包覆成型在其上）由比第一层的材料硬度更小（即，更柔性）的聚合物制成，该聚合物例如包含氟衍生物或化合物的基本上不可渗透的聚合物。

在各种实施例中，至少一个中间层包括至少一种材料或聚合物，该至少一种材料或聚合物至少部分地是柔性的、或可变形的、或可压缩的，诸如含氟聚合物或弹性体，涂层30的材料被设计成被包覆成型在其上，其中优选地，涂层30由比前述中间层的材料更硬的聚合物制成。

在包覆成型的外涂层30与电极J和/或J₁之间，可以设置由不包含硅或其化合物的电绝缘且基本上不可渗透的材料制成的至少一个中间层。在特别有利的实施例中，该材料是包含氟或其衍生物或化合物的聚合物，如下文所描述的那样。在其他实施例中，该至少一个中间层的没有硅的材料是包括环氧基材料的层，诸如称为“阻焊（solder-resist）”的类型的层，即，被设计成提供保护以防止氧化的聚合物材料（特别是环氧基材料）的薄层。在其中构成阻焊或环氧基的层的材料类似于油漆或油墨（可能地属于光敏类型）的情况下，可以将该材料喷涂在上面或使用丝网印刷技术等等来应用该材料；另一方面，也可以以使用真空层压方法应用的膜的形式来制成该阻焊或环氧基的层。

在图2-3和对应的图4-7中例示的情况下，在包覆成型的外涂层30与相应阵列的电极J和J₁之间提供了：

i）复合材料的第一层；

ii）材料的第二层，在这里假定该材料属于阻焊或环氧基的类型；以及

iii）基于二氧化硅的第三层。

在所例示的情况下，复合材料的第一层具有用玻璃纤维填充的基于环氧树脂的基质。非常有利地，前述第一复合材料可以由PCB 20的多层结构本身的层中的一层所构成。还参考图4-7，在所图示的非限制性示例中，PCB 20的支撑结构包括两个层20₁，在该两个层的外表面上分别设置有对应的电极J和J₁。优选但非必要地，在两个层20₁之间提供了一个或多个另外的中间层20₂（顺便说一下，在其他未表示的实施例中，电极J和J₁甚至可能被布置在PCB 20的同一个层的相对的主表面上）。层20₁（或前述同一个层的相对表面）进而被相同多层结构的相应外层20₃覆盖，使得电极J和J₁被对应地覆盖。因此，在该示例中，层20₃构成了PCB 20的相对的主侧面（20a，图8）。PCB 20的各种层20₁、20₂和20₃优选地用一种相同的材料所形成，该材料例如是FR4等等，即使这不是必要特征。

再次参考图2-7中图示的非限制性示例，在PCB 20的多层结构的外层20₃上，存在由40标示的相应的第二层40，在此假定它们属于阻焊或环氧基的类型。将领会的是，由于电极J和J₁被布置在PCB 20的支撑结构内，因此当层40属于阻焊或环氧基的类型时，层40的主要功能是要抵消可能的氧化现象、和/或湿气和/或液体的渗入现象，而不是防止可能的短路。

在该示例中，层40仅涂覆PCB 20的层20₃的外表面，优选完全地涂覆，但是在其他实施例中，层40可以属于围绕PCB 20、或者在PCB的主侧面及其侧向边缘或次要侧面处围绕其至少一个部分的单个涂层（如针对下文所描述的层或涂层50那样）。

最后，存在于PCB 20上（即，在层40中的每一个上）的是基本上由二氧化硅制成的第三层，其由50来标示。第三层50或每个第三层50可以作为涂覆相应层40的单独的层来应用，要么，如在例示的情况下，其本身可以作为在多个侧面和边缘上围绕PCB 20的涂层来应用。因此，在以下的内容中，层50也将被标识为“中间涂层”。而且，中间涂层或层50可以围绕或涂覆整个PCB 20或仅涂覆其感兴趣的一部分。

作为指示，复合材料层20₃具有的厚度可以在0.2 mm至0.4 mm之间，层40具有的厚度可以在10μm至30μm之间，并且中间涂层50（或至少其在PCB 20的主侧面处的层）具有的厚度可以在10μm至30μm之间。包覆成型的外涂层30具有的厚度可以在1mm至2.4mm之间，优选地在1.4mm至1.8mm之间，非常优选地在1.5至1.6mm之间。

由复合材料制成的层20₃在PCB 20本身的生产期间形成，它们本身构成了其多层结构的一部分。如已经说过的，PCB 20的多层结构可以使用GRP（玻璃丝增强塑料）类型的材料（诸如，FR4或玻璃布层压板或类似的电绝缘复合材料）来获得。所使用的优选复合材料是环氧基的，诸如具有玻璃纤维的环氧树脂。PCB的结构的各种层优选地根据在多层PCB制造领域中已知的它们本身的技术而被彼此层压。

可以将层40喷涂在层20₃的外表面上，但是原则上没有什么可以排除以另一种方式（诸如经由包覆成型）来应用的层40的环氧材料。

而且，可以使用喷涂技术来沉积或应用基于聚硅氮烷或二氧化硅的溶液，该溶液要被普遍转化为二氧化硅，即，提供玻璃状中间涂层50，要么，可以通过将PCB完全或部分地浸入包含该液体溶液的容器中（即，使用浸涂技术）来应用该溶液。另一方面，可以使用其他已知技术来实施沉积，该技术诸如旋涂（通过旋转PCB来进行沉积）、流涂（经由撞击在PCB上的流来进行沉积）、CVD（化学气相沉积）、PVD（物理气相沉积）等。这些技术也可以被用于层40的沉积。

如可以看出的，根据本发明的方面，液位传感器设备10可以包括四个隔离元件或隔离层（30、50、40、20₃），它们将电极J、J₁（即，支撑它们的结构（20₁、20₂））与经受检测的液体分离。

在图9-12中例示的是用于生产根据本发明的可能实施例的设备的壳体主体的可能顺序。图9中图示的是作为整体由20'标示的半成品，其包括PCB 20、层40和中间涂层或层50。要假定的是，不仅向前述半成品20'提供了电极J和J₁，而且还提供了检测和/或处理电路的其余部分。被应用于半成品20'的是主体部分21，例如形状像壳（shell），其限定了一空腔，该空腔被设计成至少部分地容纳PCB 20（即，半成品20'）的区域25和26（图8）。如已经说过的，优选地，部分21将连接器主体15a和端子17集成在一起，其中端子17在该阶段中电连接到PCB 20的对应导电路径。

接下来（参见图10），被应用于半成品20'的是主体部分23，例如，主体部分23的形状也像壳，其在这里限定了一空腔，该空腔能够仅部分地容纳中间区域26（图8），使得中间区域26被包围在所述部分23与部分21的对应部分之间（所述对应部分可以被配置为与主体部分21不同并且与主体部分21耦合的组件）。两个部分21和23、特别是当它们两者的形状都像壳时可以被提供有用于相互耦合的装置，诸如被设计成与部分23的对应的座和销耦合的部分21的销和座。

优选地，主体部分21和23由如下聚合物制成：该聚合物具有高于260℃的熔点，或者在任何情况下都被设计成抵抗该温度，特别是以便能够在低于250℃的温度下承受至少一种聚合物的可能的包覆成型，该聚合物特别地是被设计成提供设备10的壳体主体的外涂层30的聚合物。出于该目的，在各种实施例中，用于主体部分21和23的材料选自聚邻苯二甲酰胺（PPA）、聚酰胺共聚物（PA66）和聚苯硫醚（PPS）。

可能地，在外涂层30的包覆成型之前，在主体部分21、23的空腔处、以及在所述空腔中容纳的半成品20'（即，PCB 20）的对应部分的空腔处，可以应用树脂，这是旨在改进对位于这些区域中的电气和/或电子组件的保护的特性。所使用的树脂或类似材料优选地属于具有低熔点或聚合反应温度的类型，特别是具有诸如不损坏电气和/或电子组件的转变温度（诸如，在180℃至240℃之间的温度，优选地接近200°C）。适合于此目的的热塑性材料（其优选地是相对弹性的或不硬的）可以属于所谓的热熔或热胶类型。

接下来，将包括检测区域24的PCB 20（即，半成品20'）的至少该部分插入模具中，以用于对要提供外涂层30的聚合物材料进行包覆成型。被用于涂层30的包覆成型的材料可以是热塑性材料要么是热固性材料。优选的材料是高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）、聚邻苯二甲酰胺（PPA）和聚苯硫醚（PPS）。

优选地，模具被配置成用于还容纳被提供有主体部分21和23的中间区域26的至少一部分。在这种情况下，在包覆成型操作的过程中，有可能存在于PCB 20（即，半成品20'）的中间区域26中的电路组件尽管位于包覆成型区内也在任何情况下都受到保护，这是鉴于以下事实：该中间区域被包围在主体部分21和23之间；当存在前述树脂时，该保护被进一步增加。

涂层30的包覆成型操作的结果在图11中例示，其中该设备的壳体主体现在被形成为占主导的程度：如可以注意到的，包覆成型的涂层30至少限定了壳体主体的检测部分14，并且优选地限定了其安装部分16的至少一部分，该安装部分16的外侧主要通过成型在主体部分23和主体部分23的对应部分上的材料来获得。

然后可以通过将一个或多个另外的主体部分与图11的半成品相关联来完成设备10的壳体主体，特别是旨在获得对应的连接部分15。为了该目的，通过参考图12，主体部分22与没有被涂层30的材料覆盖的主体部分21耦合，其中PCB 20（即，半成品20'）的控制区域25（图8）的至少一部分被设置在它们之间。主体部分22可以被配置为不同的组件，例如采用固定到主体部分21的壳的形式（例如，通过卡扣配合或经由螺纹装置、或焊接、或胶合来固定），或者主体部分22也可以被配置为包覆成型的部分。

在图2-7中表示的那种实施例就以下内容而言是特别有利的：即，它们防止了被涂层30的材料所吸收的湿气有可能到达电极J和eJ₁，或者至少它们大大延迟了这种湿气到达电极J和J₁。从这个角度看，该解决方案使得能够有可能使用热塑性材料，以便获得包覆成型的涂层30，该热塑性材料相对更便宜和/或更易成型，即使它们具有对湿气渗入的较低抗性。

在各种实施例中，一个或多个层40被省略。在图13-16中图示了这种意义上的示例，其中在相应阵列的电极J和J₁与涂层30之间提供了包含硅或其衍生物或化合物的两个层，该两个层在这里由PCB 20的层20₃以及由中间涂层50来表示。在图13-16中图示的类型的实施例中，在任何情况下，在经受液位检测的液体与电极J和J₁之间除了外涂层30之外还有不同材料的两个另外的层（50和20₃）。尽管与图2-6中例示的类型的实施例相比有所减少，电极J和J₁与有可能浸渍涂层30的湿气或液体的隔离在任何情况下仍保持较高，并且足以用于该设备的各种应用，例如用于使用某些热塑性材料来获得涂层3。

如可以看出的，根据本发明的方面，液位传感器设备10包括至少三个隔离元件或隔离层（30、50、40），它们将电极J、J₁（即，支撑它们的结构（20₁、20₂））与经受检测的液体分离。

在各种实施例中，电极J和/或J₁没有被布置在PCB 20的结构内，而是被布置在所述结构的相应外表面处。在这个意义上的示例在图17-20中被图示。因此，在这些图中图示的示例中，PCB 20的外层20₃不存在，其中电极J和J₁直接被分发到PCB本身的外侧上，该电极处于与PCB的相对的主侧面相对应的位置（在这里由承载该电极的层20₁来表示）中；然而，如已经说过的，电极可以被设置在PCB的仅一个侧面上。将领会的是，在这种实施例中，PCB20不一定具有多层结构。在图17-20的情况下，存在例如阻焊或环氧类型的层40以便还覆盖电极J和J₁，层40被直接应用在PCB 20的层20₁上。在其中形成层40所必要的材料采用油漆或油墨形式的类型的实施例中，如果需要的话，可以以下述这种方式例如经由丝网印刷沉积来应用该材料：层40的外表面基本上是平面的，如在所图示的情况下（即，将以下述这种方式来沉积对应的材料：层40的厚度在电极J和J₁的区中较小）。然而，这并不构成用于操作该设备的目的的必要特征。

还是在图17-20中图示的类型的实施例中，在任何情况下，除了外涂层30以外，还在经受液位检测的液体与电极J和J₁之间设置不同材料的两个另外的层（40和50），并且这使得能够利用热塑性材料来获得包覆成型的涂层30，该热塑性材料更便宜和/或更容易加工以便获得纵向延伸的涂层，如本文中提出的用途所要求的那样。

还是在这种情况下，根据本发明的方面，液位传感器设备10包括三个隔离元件或隔离层（30、50、40），它们将电极J、J₁（即，支撑它们的结构（20₁、20₂））与经受检测的液体分离。

在各种实施例中，中间涂层或层50被省略。在这个意义上的示例在图21-24中图示，根据该示例，在相应阵列的电极J₁和J₁与涂层30之间的是不同材料的两个层，它们是在任何情况下都提供的，该两个层在这里由PCB 20的层20₃以及例如阻焊或环氧基的类型的层40来表示。因此，还是在这种情况下，除了外涂层30之外，还在经受液位检测的液体与电极J和J₁之间设置了不同材料的两个另外的层（层40和20₃），这防止了或在任何情况下延迟了湿气到达电极，该湿气可能随着时间的流逝而浸渍涂层30。

因此，还是在这种情况下，液位传感器设备10包括三个隔离元件或隔离层（30、40、20₃），它们将电极J、J₁（即，支撑它们的结构20₁、20₂）与经受检测的液体分离。

图25-28例示了进一步的可能实施例，其中省略了层40，并且电极J和/或J₁没有被布置在PCB 20的结构内，而是被布置在与该结构的相应外表面相对应的位置中。因此，还是在这种情况下，PCB 20的外层20₃不存在，其中电极J和J₁直接被分发到PCB的外侧上，该电极处于与PCB的两个主要相对侧面相对应的位置（在这里也由承载该电极的层20₁表示）中。因此，中间涂层或层50直接被应用在PCB 20的层20₁上，以便还覆盖电极J和J₁。将领会的是，还是在这种类型的实施例中，PCB 20不一定具有多层结构。在图25-28中图示的类型的实施例中，除了涂层30之外，还被设置在经受液位检测的液体与电极J和J₁之间的只有基于二氧化硅的中间涂层或层50。

在这种发明的配置中，液位传感器设备10包括两个隔离元件或隔离层（30、50），它们将电极J、J₁（即，支撑它们的结构20₁、20₂）与经受检测的液体分离。

因此，尽管与前述的其他实施例相比有所减少，所获得的吸湿性隔离在任何情况下都足以用于该设备的各种应用，特别是当用于提供中间层50的材料是玻璃状或基于二氧化硅的层时，该层均匀地涂覆PCB 20，而不会留下任何通道或孔隙，并且因此即使其具有较小厚度也具有良好的密封特性。

图29-32例示了进一步的可能实施例，其中省略了层40和中间涂层或层50两者，其中电极J和J₁被布置在PCB 20的多层结构内，该电极处于外层20₃下面。因此，还是在这种类型的实施例中，除了外涂层30之外，还被设置在经受液位检测的液体与电极J或J₁之间的只有属于PCB 20的多层结构的一个层20₃。这种类型的结构也足以进行保护或至少足以延迟用于获得包覆成型的涂层30的材料可能吸收湿气或液体的负面影响。

还是在这种发明的配置中，液位传感设备10包括两个隔离元件或隔离层（30、20₃），它们将电极J、J₁（即，支撑它们的结构20₁、20₂）与经受检测的液体分离。

同样地，图33-36例示了进一步的可能实施例，其中省略了中间涂层或层50，并且电极J和J₁没有被布置在PCB 20的结构内，而是被布置在与该结构的相应外表面相对应的位置中。因此，还是在这种情况下，不存在PCB 20的外层20₃，而是将例如阻焊或环氧基的类型的所应用的相应层40放置在承载电极J和J₁的层20₁上，以便覆盖该电极本身。将领会的是，还是在这种类型的实施例中，PCB 20不一定具有多层结构。在这种类型的实施例中，除了外涂层30之外，还被设置在经受液位检测的液体与电极J或J₁之间的只有层40，在任何情况下，该层40在各种应用中都是足够的。

还是在这种发明的配置中，液位传感器设备10包括两个隔离元件或隔离层（30、40），它们将电极J、J₁（即，支撑它们的结构20₁、20₂）与经受检测的液体分离。

提供普遍由从基于聚硅氮烷的组合物开始获得的二氧化硅制成的中间涂层或中间层50也是特别有利的，这是因为在对应的聚合反应期间，硅会结合到对应基板20和/或40的-OH基团上。以这种方式，在中间涂层50与下面的基板（根据情况，其由层40或层20₃构成）之间获得了倾向于次要类型（secondary type）的键，这有助于改善材料之间的固定，以及因此改善结构的强度。从这个角度看，如先前提到的，在各种实施例中，PCB 20和/或层40优选地使用环氧基材料（即，包含-OH基团的材料）来形成，由此保证与中间涂层50和/或层40的化学键。再次从这个角度来看，电极J和J₁优选地由金属或金属合金（例如，铜或铜基合金）制成。考虑到在关于前述金属的生产阶段中，在任何情况下都会发生具有-OH官能基团的接枝的假氧化（pseudo-oxidation）过程，而且在其中基于聚硅氮烷或基于二氧化硅的溶液在与电极J接触的情况下被部分应用的情况中，在金属与聚硅氮烷或二氧化硅之间形成碱性（basic）化学键（-OH要么是O*官能基团），因此在不同材料之间的固定方面具有优势。

在各种特别有利的实施例中，先前由40标示的环氧基的层可以被层40'所替代，该层40'由包含氟的前驱物或衍生物或化合物的聚合物制成，该聚合物诸如氟化聚合物或含氟聚合物或全氟化聚合物，优选地没有全氟辛烷磺酸盐（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）。因此，在上面提到的附图中的各种附图中，与附图标记40相关联的也是括号中的附图标记40'。优选的材料是例如氟化乙烯丙烯（FEP）、聚四氟乙烯（PTFE），以及更一般地，基于氟丙烯酸酯的聚合物。因此，在用层40'（其由包含氟的前驱物或衍生物或复合物的聚合物制成）来代替层40的情况下，其中设想了层40的前述配置将被理解为是有效的。层40'也可以属于围绕PCB20的中间涂层，即，该中间涂层还在PCB的边缘或次要侧面处延伸（例如，如在图37-46中图示的）。层或涂层40'具有的厚度可以在10 µm至70 µm之间。

由本申请人进行的研究已经使得有可能确定基于氟的聚合物材料、或者氟的衍生物或化合物（诸如，完全或部分氟化的含氟聚合物）对于本文中提出的应用的目的是特别有利的。氟化物除了在化学上非常有抗性之外，在高温下也呈现出色的抗性，并且因此非常适合承受涂层30的包覆成型。此外，这些材料是相对柔性的或不是硬的，并且是相对可变形的或可压缩的，并且因此能够承受非常好的热膨胀和热冲击，同时呈现非常低的摩擦系数，因此有可能承受相对移动，该相对移动由于不同的热膨胀系数而可能发生在涂层30的包覆成型材料与PCB 20（和/或可能的其他层，诸如层40和/或50）之间。

由本申请人进行的实际渗透测试也已经使得有可能确定氟化聚合物能够在对水-尿素溶液（诸如AdBlue）的抗性方面获得出色的结果，这也归因于高度疏水的氟化聚合物的极低的表面能。在其中要检测其液位的液体是水或水基溶液（诸如AdBlue，普遍由水组成）的情况下，该特性是特别有利的。

此外，在水-尿素溶液通过涂层30发生任何渗入的情况下，由氟化聚合物制成的中间层40'的存在使得能够很好地保护电极和/或PCB 20免受化学侵蚀。

用于产生层或涂层40'的含氟聚合物的使用也是特别有利的，这是鉴于以下事实：在各种配置中，在材料的聚合反应期间，有可能获得与对应基板的材料的化学和/或结构键。当PCB 20和/或层40由环氧基材料制成时，这是特别有利的。从这个角度来看，如已经提到的，用于PCB 20的材料优选地是环氧基的（例如，FR4，其基质通常由环氧树脂构成），并且阻焊类型的层40也由环氧树脂制成。

例如，在图37-40中图示的是如下情况：其中在包覆成型的外涂层30与相应阵列的电极J和J₁之间，提供以下各项：

i）复合材料的第一层20₃；

ii) 材料的第二层40；以及

iii）具有氟化聚合物基体的第三层40'；

根据实施例（未图示），可以省略复合材料层20₃。

在该图中例示的情况下，复合材料的可能的第一层由PCB的多层结构的外层20₃构成，使得相应地涂覆了电极J，而层40属于阻焊或环氧基类型的中间涂层，该中间涂层在PCB20的主侧面和其边缘或次要侧面处涂覆PCB 20的结构。代替地，第三层40'属于例如由FEP制成的外氟化聚合物中间涂层，其围绕层40所属的环氧基涂层。然后，将外涂层30的材料包覆成型在层40'所属的涂层上（然而，如说过的，如果该涂层可以被分离地获得，并且然后被安装在PCB 20（即，半成品20'）上，这就不是必要特征）。

在图37-40中例示的类型的解决方案中，在层或涂层40'与层或涂层40之间提供的是环氧基的基板（在这里由层或涂层40表示）的-OH基团之间的氢键，其具有提供层或涂层40'的氟化聚合物（例如，FEP）的氟的更多负电性原子。氢键或氢桥是分子间作用力的一种特殊情况，其中牵涉的是氢原子，氢原子参与了具有非常负电性的元素（诸如氟、氧或氮）的共价键，这些元素本身吸引价电子，从而获得部分负电荷（δ-），使氢带有部分正电荷（δ+）。同时，氢被附近分子的负电性原子所吸引。

因此，将领会的是，前述键有助于改善材料之间的固定，并且因此改善结构的强度。当将由40'标示的类型的层或涂层直接应用在至少部分地由环氧树脂制成的PCB 20上时，形成了与刚刚例示的键类似的键。该类型的情况在图41和42中例示。图41关于涂覆了多层PCB 20的涂层40'的情况，其中电极J和/或J₁已经被由复合材料制成的层20₃覆盖，而图42关于具有暴露的电极J（即，在层20₁的外表面上）的PCB的情况。

根据一个方面，本发明提出了消除或至少减小液位传感器设备的内部元件（诸如，PCB 20和/或PCB所承载的电路组件，和/或PCB与外涂层之间的中间材料层）可能经受的可能的机械应力，该机械应力例如是由于外涂层30的包覆成型材料的收缩，和/或由于冷冻液体产生的推力的压力所致的变形，和/或由于在由热跳变或震动（例如，由于冷冻液体的加热和/或环境温度的变化所引起）所致的尺寸变化所引起。

由于这个原因，在本发明本身的实施例中并且如先前已经提到的，该设备的至少一个中间层实行机械补偿的功能，并且出于此目的而包括至少部分是柔性的或可变形的或可压缩的材料或聚合物，涂层30的材料将被包覆成型在其上，其中优选地，涂层30由比上述补偿中间层的材料更硬的聚合物制成。

例如，如先前提到的，含氟聚合物是相对柔性的和/或可变形的，并且以低的表面摩擦为区别，使得对应的层可以有利地实行机械补偿的功能，例如，以便吸收由涂层30确定的、关于下面的基板（诸如PCB 20或涂层40）的可能的机械应力。如已经说过的，这些机械应力可能是由于外涂层30的收缩、和/或由于冷冻液体或其冷冻部分在传感器设备上引起的应力、和/或由于导致该设备的部分的尺寸变化的热冲击所引起。

在其他实施例中，可以借助于由相对弹性的和/或可压缩的和/或可变形的弹性体或聚合物制成的一个或多个层40'来获得对前述可能应力的补偿的前述功能，该弹性体或聚合物不同于先前提到的弹性体或聚合物，甚至是不包含氟衍生物或化合物的弹性体或聚合物。

在本发明的特别有利的实施例中，还有可能将先前由50标示的类型的中间层或涂层与涂覆了第一层50的氟化层或涂层进行组合，以便防止在该涂层的包覆成型材料的沉降步骤期间的过度收缩和/或变形，该中间层或涂层相对更硬且易碎并且因此潜在地具有由于机械变形或应变所引起的开裂的风险。

在图43-46中例示了这种情况，其中被应用到多层PCB 20的是前述类型的由二氧化硅或氧化硅制成的中间涂层50，进而在其上应用由含氟聚合物制成的中间涂层40'。将领会的是，这种解决方案使得能够将电极J和/或J₁相对于湿气和/或液体的隔离最大化，该湿气和/或液体可能会浸渍外涂层的包覆成型材料。

此外，应强调的是，与玻璃状类型（50）或复合类型（20）或环氧类型（20、40）的对应基板相比，由含氟聚合物制成的涂层的更高柔韧性（或柔软、或可压缩性、或可变形性）保护该基板不受机械应变、变形和应力的影响，这些应变、变形和应力可能在经受检测的液体的冻结期间产生以及由于在所述液体中形成的冰块的可能的冲击而产生。

通常，因此，以上参考图37-42所描述的机械补偿的功能也适用于图43-46中例示的情况，特别是为了保护玻璃状涂层50的完整性。

根据前面的描述，本发明的特性及其优点可以清楚地显现出来，该特性及其优点主要由所提出的液位传感器设备的构造的简单性、其受约束的成本以及其精确性和可靠性来表示。

清楚的是，本领域技术人员可以对纯粹作为示例在本文中描述的设备和方法作出众多变型，而不会由此背离所附权利要求限定的本发明的范围。

如先前指示的，两个电极阵列（每个电极阵列处于与PCB 20的一个侧面相对应的位置中）的存在并不构成设备10的必要特征，该设备可以仅被提供有电极J或仅电极J₁。因此，在这种类型的设备10中，可以例如通过出于本发明的目的而利用PCB 20的最外层20₃中的仅一个、和/或通过仅提供一个层40（和/或40'）和/或在PCB 20的感兴趣的侧面处进行提供，来对应地减少外涂层30与电极J或J₁之间的中间物的数量。顺便说一下，还是在设备10被提供有电极J或J₁的单个阵列的情况下，隔离结构还可以在PCB的其中不存在液位检测电极的侧面上包括层40（和/或40'）和/或50。

根据本发明的传感器设备的PCB不一定必须使用环氧基材料或包括硅或其衍生物或化合物的材料来制成。在可能的变型实施例中，PCB 20——甚至是不具有多层结构的PCB——也可以使用例如氟化聚合物或PTFE、或聚酰亚胺或陶瓷材料来获得。

已经特别参考了对液体介质、特别是水或基于尿素和水的添加物的液位的检测来描述本发明，但是如已经提到的，所描述的传感器可以与不同的物质和材料结合使用，甚至是可能会因冻结而凝固的物质和材料。

在一些应用中，有可能需要具有不同检测区的液位测量，每一个检测区具有不同的测量分辨率并且位于设备10的检测部分11的不同位置中。这种需求例如导致了沿着PCB20的检测区域24来对具有不同几何结构（在形状和大小方面）的电极进行定位，以便保证给定区中所需的分辨率或测量容差。在某些情况下，该选择受限于将该设备的控制电子器件、并且特别是其控制器的成本最小化的需要（该成本取决于其输入的数量，并且因此取决于其能够管理的电极的数量）。因此，在某些应用中，可以证明，在其中不需要最大检测分辨率的区（通常在两端处）中增加电极的大小是方便的。从这个角度来看，根据可能的变型实施例，在PCB 20的检测区域24中，在与PCB 20的主表面或每个主表面相对应的位置中提供的电容式元件的一个或多个阵列可以包括电极J或J₁的多个系列，它们在形状和/或大小方面彼此不同。

参考前述实施例所描述的各个特性可以在其他实施例中彼此组合。

先前已经参考了由一个或多个中间层或涂层实行的机械补偿的功能，该中间层或涂层例如由具有氟衍生物或化合物的基体的材料、要么由不一定包括氟衍生物或化合物的弹性体制成。这种类型的层或涂层由于它们的弹性和/或顺应性质而可以在电路支撑件的与检测区域不同的区域（诸如，区域25和/或26）中延伸或者还被提供在其中，特别是以便涂覆并保护安装在电路支撑件或基板（诸如PCB 20）上的暴露位置中的可能的电气和/或电子组件。

如已经提到的，在根据本发明的设备的电路支撑件上，可以提供至少一个温度传感器，该温度传感器（如电极J和/或J₁）可以通过至少两个材料层（30、50、40、40'、20₃）与经受液位检测的液体隔离。

Claims

1.一种电容式液位传感器设备，用于检测容器（1）、特别是储罐中所包含的介质的液位，

其中所述设备（10）包括电路支撑件（20），所述电路支撑件（20）基本上根据液位检测轴线（X）纵向延伸，所述电路支撑件（20）具有第一纵向端和第二纵向端，

其中所述电路支撑件（20）在其包括所述第一纵向端的检测区域（24）中具有至少一个第一多个第一电容式元件，所述电容式元件包括优选地沿着液位检测轴线（X）彼此间隔开的第一电极（J）的至少一个第一阵列，所述第一电极（J）由导电材料制成，并且至少部分地布置在与所述电路支撑件（20）的支撑结构（20₁、20₂、20₃）的至少一个第一侧面（20a）相对应的位置中，

其中所述设备（10）具有壳体主体，壳体主体包括电绝缘且不漏液的检测部分（14），所述检测部分覆盖所述电路支撑件（20）的检测区域（24），

其中壳体主体的检测部分（14）包括由第一电绝缘聚合物材料制成的包覆成型的外涂层（30），所述第一电绝缘聚合物材料优选地从热塑性聚合物和热固性聚合物当中选择，所述第一电绝缘聚合物材料定义了壳体主体的外表面，所述外表面被设计成与必须检测其液位的介质相接触，

其中在包覆成型的外涂层（30）的至少一部分与所述第一电极（J）之间设置有至少一个中间层（20₃、40、40'、50；20₃、50；20₃、40、40'；40、40'、50；20₃；40、40'；50），所述中间层由与所述第一电绝缘聚合物材料不同的电绝缘材料制成，

并且其中，所述至少一个中间层包括由如下材料制成的层：所述材料是从包括硅或其衍生物或化合物的材料、以及包括氟衍生物或化合物的材料当中选择的。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个中间层（20₃、40、40'、50；20₃、50；20₃、40、40'；40、40'、50；20₃；40、40'；50）包括基本上由氧化硅制成的至少一个层（50）。

3.根据权利要求2所述的设备，其中基本上由氧化硅制成的至少一个层（50）是从包含硅氮烷、特别是聚硅氮烷、优选地是全氢聚硅氮烷的组合物开始形成的。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的设备，其中所述至少一个中间层（20₃、40、40'、50；20₃、50；20₃、40、40'；40、40'、50；20₃；40、40'；50）此外包括属于所述电路支撑件（20）的支撑结构（20₁、20₂、20₃）的至少一个材料层（20₃），特别是由复合材料制成的层。

5.根据权利要求2和4所述的设备，其中所述至少一个中间层（20₃、40、40'、50；20₃、50；20₃、40、40'；40、40'、50；20₃；40、40'；50）包括基本上由氧化硅制成的至少一个层（50）和属于所述电路支撑件（20）的支撑结构（20₁、20₂、20₃）的至少一个材料层（20₃），属于所述电路支撑件（20）的支撑结构（20₁、20₂、20₃）的所述至少一个材料层（20₃）处于在所述第一电极（J）与基本上由氧化硅制成的至少一个层（50）中间的位置中。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的设备，其中所述至少一个中间层（20₃、40、40'、50；20₃、50；20₃、40、40'；40、40'、50；20₃；40、40'；50）包括：包括含氟聚合物的至少一个层（40'）。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的设备，其中所述至少一个中间层（20₃、40、40'、50；20₃、50；20₃、40、40'；40、40'、50；20₃；40、40'；50）包括：由包括硅或其衍生物或化合物的材料制成的至少一个层（50；20₃），以及由包括氟衍生物或化合物、特别是含氟聚合物的材料制成的至少一个层。

8.根据权利要求6所述的设备，其中所述至少一个中间层（20₃、40、40'、50；20₃、50；20₃、40、40'；40、40'、50；20₃；40、40'；50）此外包括：属于所述电路支撑件（20）的支撑结构（20₁、20₂、20₃）的至少一个材料层（20₃）。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的设备，其中所述至少一个中间层（20₃、40、40'、50；20₃、50；20₃、40、40'；40、40'、50；20₃；40、40'；50）此外包括由环氧基材料制成的至少一个层（40）。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的设备，其中，至少部分地用环氧基材料、特别是具有环氧树脂基质的复合材料来形成所述电路支撑件（20）的支撑结构（20₁、20₂、20₃）。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述复合材料包括在环氧树脂基质中的玻璃纤维。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的设备，其中所述电路支撑件（20）具有多层支撑结构，所述多层支撑结构包括多个电绝缘材料层（20₁、20₂、20₃），所述第一电极（J）被设置在所述多层支撑结构的两个电绝缘材料层（20₁、20₃）之间。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的设备，其中所述电路支撑件（20）在其检测区域（24）中具有至少一个第二多个电容式元件，所述电容式元件包括优选地沿着液位检测轴线（X）彼此间隔开的第二电极（J₁）的第二阵列，所述第二电极（J₁）由导电材料制成，并且至少部分地布置在与所述电路支撑件（20）的第二侧面（20a）相对应的位置中，所述第二侧面（20a）优选地与所述第一侧面（20a）相对。

14.根据权利要求13所述的设备，其中还在包覆成型的外覆盖物（30）与所述第二电极（J）之间设置有一个所述至少一个中间层（20₃、40、40'、50；20₃、50；20₃、40、40'；40、40'、50；20₃；40、40'；50），所述至少一个中间层由与所述第一电绝缘聚合物材料不同的电绝缘材料制成。

15.一种用于获得用以检测容器（1）、特别是储罐中所包含的介质的液位的电容式液位传感器设备的方法，所述方法包括以下步骤：

i）提供电绝缘材料的电路支撑件（20），所述电路支撑件基本上根据液位检测轴线（X）纵向延伸，并且所述电路支撑件在其检测区域（24）中被提供有多个电容式元件，所述电容式元件包括处于与所述电路支撑件（20）的至少一个侧面（20a）相对应的位置中的电极（J、J₁）的至少一个阵列，

ii）利用电绝缘且不漏液的材料来覆盖所述电路支撑件（20）的至少检测区域（24），

其中步骤ii）包括利用第一电绝缘材料来形成包覆成型的外覆盖物（30）的操作，所述第一电绝缘材料定义了所述设备的壳体主体的外表面，所述外表面被设计成与必须检测其液位的介质相接触，

并且其中，在步骤ii）之前，在包覆成型的外覆盖物（30）与所述电极（J、J₁）之间设置有至少一个中间层（20₃、40、40'、50；20₃、50；20₃、40、40'；40、40'、50；20₃；40、40'；50），所述至少一个中间层由如下电绝缘材料制成：所述电绝缘材料与所述第一电绝缘材料不同，并且所述电绝缘材料是从包括硅或其衍生物或化合物、以及氟衍生物或化合物的材料当中选择的。

16.一种电容式液位传感器设备，用以检测容器（1）、特别是储罐中所包含的介质的液位，所述设备（10）包括：

由电绝缘材料制成的电路支撑件（20），所述电路支撑件基本上根据液位检测轴线（X）纵向延伸，

在所述电路支撑件（20）的检测区域（24）中的电极或电容式元件的第一阵列，所述电极或电容式元件的第一阵列包括处于与所述电路支撑件（20）的第一侧面（20a）相对应的位置中的至少一个系列的电极（J、J₁），

壳体主体，其包括至少一个覆盖物（30），所述覆盖物是用至少部分地在所述电路支撑件（20）上包覆成型的材料来形成的，

其中优选地，在所述覆盖物（30）的至少一部分与所述至少一个系列的电极（J、J₁）之间设置有至少一个中间材料层（20₃、40、40'、50；20₃、50；20₃、40、40'；40、40'、50；20₃；40、40'；50）。

17.一种用于获得用以检测在容器（1）、特别是储罐中所包含的介质的液位的电容式液位传感器设备的方法，所述方法包括以下步骤：

i）提供由电绝缘材料制成的电路支撑件（20），所述电路支撑件基本上根据液位检测轴线（X）纵向延伸，

ii）在所述电路支撑件（20）的检测区域（24）中提供电极或电容式元件的第一阵列，所述电极或电容式元件的第一阵列包括处于与所述电路支撑件（20）的第一侧面（20a）相对应的位置中的至少一个系列的电极（J、J₁），

iii）提供具有至少一个主体部分的壳体主体，所述主体部分是用至少部分地在所述电路支撑件（20）上包覆成型的覆盖材料来形成的，

其中优选地，在步骤iii）之前，在包覆成型的覆盖材料的至少一部分与所述至少一个系列的电极（J、J₁）之间设置有至少一个中间材料层（20₃、40、40'、50；20₃、50；20₃、40、40'；40、40'、50；20₃；40、40'；50）。