CN201955167U - 基于fpc的水温水位传感器 - Google Patents

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刘达樊
史为新
卢新伟
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Guangdong Zonopo Intelligent Technologies Co ltd
ZONOPO INTELLIGENT TECHNOLOGIES Co.,Ltd.
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Abstract

本实用新型提供一种基于FPC的水温水位传感器，其特征在于，包括柔性电路板、该柔性电路板包括铜基板和覆盖膜；所述铜基板的正面上刻有若干个铜箔作为水位感应电极，以及刻有若干条导线，每个水位感应电极与一条导线呈一体化连接，同时，所述铜基板的正面上还放置有一水温感应模块，该水温感应模块与铜基板上所刻的一条导线电性连接，同时，铜基板上还刻有用于连接外部线缆的接口，所有的导线均通过该接口与外部线缆相连接；所述铜基板与水温感应模块由所述覆盖膜热压密封。本实用新型通过FPC的设计优化，实现电路板与线缆之间的信号传输及电路功能的同时，提高了其耐高温、密封防水、耐水垢等工程工艺性能，满足了水温水位传感器的高寿命、高稳定的质量要求。

Description

基于FPC的水温水位传感器
技术领域
本实用新型涉及传感器技术领域，具体涉及一种基于FPC(Flexible PrintedCircuit，柔性电路板)的水温水位传感器。
背景技术
水温水位传感器是一种能够感受水温水位，并且将感受到的水温水位转变成变化的电信号的仪器。在太阳能及电热水器的发展史上，水温水位传感器一直起着举足轻重的作用，热水器的智能化、人性化都与水温水位传感器密不可分，水温水位测控仪更是离不开水温水位传感器，水温水位传感器工作稳定是对整个热水器智能控制的保障。水温水位传感器的从无到有、从简单到复杂，使用寿命的由短到长，都与太阳能专业人士的努力是分不开的。
现有的水温水位传感器主要有以下两种实现形式：
一种是采用木材或环氧玻璃板作为基板(1)，基板(1)上固定有若干个金属铜箔作为水位感应电极，包括电极(2)、电极(3)、电极(4)、电极(5)，水位感应电极与线缆(6)之间采用焊锡方式电连接，而线缆(6)亦和作为水温感应模块(7)的热敏电阻相连接，而后，采用导热硅胶(8)将整个基材密封，需要指出的是，导热硅胶(8)按照水位感应电极在基板(1)上的排列顺序，以此设计成导电与绝缘相间隔的形式，以使得相邻水位感应电极的电性分离，如图1所示。
另一种是采用不锈钢管作为基板，线缆穿入不锈钢管内，并在适当位置将线缆分出的若干金属导电线压焊至不锈钢管的内壁上，该焊点就作为水位感应电极，而作为水温感应模块的热敏电阻亦至于管内，热敏电阻亦与一线缆电性连接，而后，采用导热硅胶填充不锈钢管内部。
上述两种形式的水温水位传感器，由于受技术上的制约，普遍存在耐高温、密封防水、耐水垢等主要性能指标上存在急需解决的技术缺陷，以致普遍存在寿命短的致命缺陷。其具体表现形式如下：
1、耐高温问题：目前水温水位传感器所采用的线缆、不锈钢管作为信号 和基体材料，线缆焊接、金属压焊、线缆与基板焊接外围包硅胶的形式，其焊点容易受到硅胶在高温下的腐蚀问题；同时基板、线缆在高温情况下容易软化，影响产品性能；
2、耐水垢问题：水垢给传感器带来很多麻烦，水垢附着在水位感应电极和水温感应模块上，造成传感器感知水位水温不准确。传统的不锈钢管上制成的电极或导电硅胶等，物质本身都极易形成水垢，当水的温度升高时，金属分子之间的分子势能会增大，就是说分子间距增大，当分子间距大到一定程度的时候，Ca2+、Mg2+等离子就会附在电极或导电硅胶中的金属表面，时间长了就会形成一层水垢膜，水垢膜的分子间隙较大，所以形成水垢膜后，水垢生成速度加快，最终导致传感器水位、水温感应电路部分感受不到准确的水温、水位，再将感应到的欠准确水温水位信息转变成错误的电信号输出，从而导致传感器探测不准确、以致失灵；
3、密封防水问题：传统以不锈钢材料和抗高温环氧玻璃板材料为基本做成的水温水位感应电路，其水温感应电极之间是用硅胶进行密封的，导电极与非导电极之间间隔分布，其密封性能完全决定于其密封硅胶，其一旦失效，将导致电极之间导通，传感器失效。
以上任意一个缺陷都对水温水位传感器的工作性能稳定性及使用寿命造成了致命影响，致使现有的水温水位传感器不利于大规模的推广应用。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种基于FPC的水温水位传感器，本实用新型通过FPC的设计优化，实现电路板与线缆之间的信号传输及电路功能的同时，提高了其耐高温、密封防水、耐水垢等工程工艺性能，满足了水温水位传感器的高寿命、高稳定的质量要求。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：基于FPC的水温水位传感器，包括柔性电路板(FPC)、该柔性电路板包括铜基板和覆盖膜；所述铜基板的正面上刻有若干个铜箔作为水位感应电极，以及刻有若干条导线，每个水位感应电极与一条导线呈一体化连接，同时，所述铜基板的正面上还放置有一水温感应模块，该水温感应模块与铜基板上所刻的一条导线电性连接，同时，铜基板上还刻有用于连接外部线缆的接口，所有的导线均通过该接口与外部线缆相连接；所述铜基板与水温感应模块由所述覆盖膜热压密封。
优选的，所述铜箔数量为4。
所述覆盖膜采用PI(PI：Polyimide聚酰亚胺)覆盖膜或者采用聚酯覆盖膜。
所述水温感应模块采用热敏电阻。
优选的，柔性电路板在实际应用中需要平整状态下工作，所述，还可以在柔性电路板的背面粘胶硬性的不锈钢钢板或硬性电路板基材，实现电路板的软硬结合。
本实用新型相比现有技术具有以下优点及有益效果：
1、本实用新型采用FPC基板技术，普通的传感器多采用线缆、不锈钢材料作为信号和基体材料，而本实用新型FPC一体化设计方式，即可以作为信号传输的载体，也可以作为传感器的基体材料；
2、本实用新型水温感应模块、水位感应模块采用感应器件埋入技术，将水位感应器埋入FPC的电路设计中，而不需要单独设计感应器件或多极电位感应，实现水位的信息感应，从而被控制部分读取识别。
附图说明
图1是现有水温水位传感器的整体结构示意图；
图2是本实用新型基于FPC的水温水位传感器的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例1
总的来说，本实施例提供的基于FPC的水温水位传感器，如图2所示，其结构具体为：包括柔性电路板(FPC)、该柔性电路板包括铜基板和PI覆盖膜(9)；所述铜基板的正面上刻有4个铜箔作为水位感应电极，包括电极(10)、电极(11)，以及刻有5导线，每个水位感应电极与一条导线呈一体化连接，同时，所述铜基板的正面上还放置有一水温感应模块(12)，该水温感应模块(12)与铜基板上所刻的一条导线电性连接，同时，铜基板上还刻有用于连接外部线缆的接口(13)，所有的导线均通过该接口(13)与外部线缆相连接； 所述铜基板与水温感应模块(12)由所述PI覆盖膜(9)热压密封。
所述水温感应模块(12)采用热敏电阻。
以下对本实施例基于FPC的水温水位传感器做具体说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
目前的FPC在热压制作过程中，可以耐高温270°以上，而在成型后工作过程中，可以在170°左右持续好几个小时不软化，性能稳定。
本实用新型FPC基板技术，是将水温水位感应器件埋入FPC的制造过程之中，在覆盖膜覆盖之前植入水温、水位感应器件，再覆盖PI覆盖膜。水温水位传感器FPC基板，其与电极呈一体化的材料，不存在两种材料的粘接问题。覆盖膜与覆盖膜之间的热压也是性能稳定，附着力好，而且，所采用的为PI(PI：Polyimide聚酰亚胺)覆盖膜材料不导电，附着性差，不会形成电极，彻底解决水垢问题。
本实用新型的柔性电路板，除实现了硬性电路板和线缆的信号传输及电路功能，还提高了其防水、耐高温、耐老化、抗水垢等工程工艺性能，满足了水温水位传感器的高寿命、高稳定的质量要求。其关键技术方案分为如下几个部分：
1、FPC基板：FPC柔性印制电路是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路。在本技术方案中，FPC主要功能是信号的传输和作为电路的载体。同时，FPC的诸多优秀性能为其实现应用，解决目前传感器的主要技术难点提供了帮助。FPC的高柔性，可以依据应用场景来设计，即可以应用在侧置式，也可以应用在下置式。FPC伸入水箱部分采用全覆盖设计，在信号接触端为露焊盘设计实现数字电路的接口，解决普通传感器密封不良的技术难题，防止水进入电路。
2、水温感应器的埋入设计：采用薄膜热敏电阻埋入FPC制造过程之中，将焊点用覆盖膜覆盖，其附着力强，粘接性好。即解决了焊点与外围包裹物被腐蚀的风险，也降低了焊点被水进入导致短路的风险。
3、水位感应器的设计：水温水位传感器FPC基板技术是利用FPC的铜箔电路蚀刻成感应器件，依据铜箔的尺寸及形状来实现感应功能。通过FPC的接口，外围控制芯片读取其在不同水位情况下的感应值，通过数据信息的计算处理得出水位的具体数据。即能做到水位感应的准确，又可以解决目前多电极传感器的水垢问题。
本实用新型技术“水温水位传感器FPC基板技术”方案创新性的将柔性电路板FPC应用在水温水位传感器中，即利用了FPC成熟应用的诸多优点，又可以解决目前传感器中的主要技术难点，为水温水位传感器的升级换代发挥重大作用，对太阳能及电能热水器的智能化应用有所促进。
作为上述形式传感器的加强，由于柔性电路板在实际应用中需要平整状态下工作，所述，还可以在柔性电路板的背面粘胶硬性的不锈钢钢板或硬性电路板基材，实现电路板的软硬结合。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.基于FPC的水温水位传感器，其特征在于，包括柔性电路板、该柔性电路板包括铜基板和覆盖膜；所述铜基板的正面上刻有若干个铜箔作为水位感应电极，以及刻有若干条导线，每个水位感应电极与一条导线呈一体化连接，同时，所述铜基板的正面上还放置有一水温感应模块，该水温感应模块与铜基板上所刻的一条导线电性连接，同时，铜基板上还刻有用于连接外部线缆的接口，所有的导线均通过该接口与外部线缆相连接；所述铜基板与水温感应模块由所述覆盖膜热压密封。
2.根据权利要求1所述的基于FPC的水温水位传感器，其特征在于，所述铜箔数量为4。
3.根据权利要求1所述的基于FPC的水温水位传感器，其特征在于，所述覆盖膜采用聚酰亚胺覆盖膜或者采用聚酯覆盖膜。
4.根据权利要求1所述的基于FPC的水温水位传感器，其特征在于，所述水温感应模块采用热敏电阻。
5.根据权利要求1所述的基于FPC的水温水位传感器，其特征在于，所述柔性电路板的背面粘胶硬性的不锈钢钢板或硬性电路板基材。
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