ITUD20130068A1 - Sensore digitale di pressione, procedimento di assemblaggio ed elettrodomestico provvisto di detto sensore digitale di pressione - Google Patents

Description

Descrizione del trovato avente per titolo:

"SENSORE DIGITALE DI PRESSIONE, PROCEDIMENTO DI ASSEMBLAGGIO ED ELETTRODOMESTICO PROVVISTO DI DETTO SENSORE DIGITALE DI PRESSIONE"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Il presente trovato si riferisce ad un sensore digitale di pressione di tipo capacitivo, idoneo all'applicazione in elettrodomestici, quali ad esempio, ma non solo, lavatrici o lavastoviglie, per la rilevazione di valori di pressione allo scopo di condizionare l'attivazione di funzioni e cicli predeterminati dell'elettrodomestico.

Il trovato fa anche riferimento al procedimento di assemblaggio del suddetto sensore digitale di pressione e ad un elettrodomestico provvisto del sensore stesso.

STATO DELLA TECNICA

Sono noti i sensori capacitivi, i quali sono normalmente provvisti di una membrana conduttiva flessibile mantenuta da un distanziale ad una determinata distanza da una piastra conduttiva collegata ad un circuito stampato, o PCB (Printed Circuit Board). La membrana conduttiva e la piastra conduttiva costituiscono le due piastre di un condensatore, che viene caricato con una tensione predefinita.

Perturbazioni esterne determinano flessioni della membrana conduttiva e conseguenti riduzioni della distanza tra la membrana stessa e la piastra conduttiva. Tali riduzioni di distanza danno origine ad aumenti della capacità del condensatore, che vengono registrati da un microcontrollore integrato nel PCB e convertiti in un segnale di uscita coerente con la grandezza che si vuole misurare.

I sensori capacitivi possono essere utilizzati in svariati campi della tecnica, per misurare differenti grandezze, quali ad esempio pressione, spostamenti, composizione chimica, campo elettrico o magnetico, accelerazione, livello o composizione di un fluido. Tali sensori possono essere di dimensioni anche micrometriche e avere sensibilità e risoluzioni molto elevate, e operare con variazioni di capacità anche dell'ordine di 5 aF.

Allo stato attuale, tali sensori sono generalmente utilizzati come componenti di sistemi miniaturizzati elettromeccanici, anche noti come MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems), normalmente provvisti di dispositivi elettrici, elettronici e meccanici integrati in uno stesso substrato di silicio.

Ulteriori applicazioni di questi sensori capacitivi ne prevedono l'utilizzo come sensori di prossimità ad alta risoluzione.

Alla Richiedente non è noto l'utilizzo di sensori di pressione capacitivi nel campo degli elettrodomestici.

E' noto che in alcuni elettrodomestici, come ad esempio in una macchina di lavaggio, quale una macchina lavatrice o lavastoviglie, o in una macchina asciugatrice o lavasciuga, oppure in un frigorifero, o in un congelatore, o in un bollitore, od in ulteriori elettrodomestici adibiti al trattamento e/o alla cottura di cibi o bevande, vengono utilizzati uno o più sensori di pressione allo scopo di rilevare particolari e definiti valori di una pressione e determinare l'attivazione o disattivazione di una particolare funzione o ciclo proprio di funzionamento dell'elettrodomestico sulla base dei comandi di un programmatore elettronico od elettromeccanico.

Varie tipologie di sensori di pressione sono noti a tale scopo e comprendono, ad esempio, pressostati di tipo elettromeccanico attivabili quando la suddetta pressione raggiunge un livello predeterminato.

Un inconveniente dei sensori di pressione noti utilizzati negli elettrodomestici è quello di essere ingombranti, spesso a causa dell'elevato numero di componenti propri ed accessori necessari per il funzionamento, e poco affidabili e precisi, a causa della ridotta tenuta nel tempo dei componenti meccanici ai cicli operativi.

Inoltre, i pressostati noti hanno l'ulteriore inconveniente di essere scarsamente versatili, in quanto generalmente sono tarati solamente per il rilevamento di una pressione predeterminata e non effettuano alcuna misurazione di tale grandezza.

Un ulteriore inconveniente dei sensori di pressione noti è quello di avere bassa flessibilità di utilizzo, il che si rivela in contrasto con le esigenze del settore applicativo degli elettrodomestici, ove è richiesta una crescente flessibilità operativa, unitamente ad una sempre maggiore varietà di programmi di funzionamento. Sono altresì richieste una sempre maggiore ottimizzazione dei consumi, ad esempio elettrici o di acqua, e l'automatizzazione dei suddetti programmi di funzionamento.

È pure un problema quello di soddisfare esigenze diverse in termine di segnale di uscita con lo stesso sensore, allo scopo di poter installare lo stesso sensore, eventualmente modificando soltanto la sua programmazione, in applicazioni che gestiscono segnali di uscita differenti.

Uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un sensore digitale di pressione che sia poco ingombrante, affidabile, poco costoso e in grado di misurare con elevata precisione una pressione in un elettrodomestico, per consentire la gestione automatica di una pluralità di programmi di funzionamento. Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di mettere a punto un procedimento completamente automatizzato per la realizzazione di un sensore digitale di pressione che consenta la produzione su larga scala di tale sensore digitale, consentendone il contenimento dei costi di realizzo.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato è espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell'idea di soluzione principale .

In accordo con i suddetti scopi, un sensore digitale di pressione secondo il presente trovato comprende almeno un gruppo rilevatore di pressione ed è configurato per misurare almeno una pressione in un elettrodomestico .

Secondo un aspetto caratteristico del presente trovato, il sensore digitale di pressione è di tipo capacitivo e il suddetto gruppo rilevatore comprende almeno un circuito stampato provvisto, su una propria superficie, di una piastra conduttiva, e una membrana conduttiva posizionata parallela e distanziata dalla piastra conduttiva. Inoltre, la membrana conduttiva presenta, in sostanziale corrispondenza della piastra conduttiva, una zona deformabile. In particolare, la membrana conduttiva e la piastra conduttiva definiscono le armature di un condensatore a capacità variabile .

In questo modo, si ottiene il vantaggio innovativo, in questa specifica applicazione, di poter misurare la suddetta pressione mediante un sensore di tipo capacitivo e digitale, compatto, affidabile, sensibile e ad alta risoluzione, nonché privo di elementi meccanici in movimento che potrebbero creare isteresi, difficili da assemblare e calibrare, e poco affidabili e sensibili.

In forme di realizzazione, 1'elettrodomestico comprende un'unità di controllo e comando ed il suddetto circuito stampato integra un microcontrollore configurato per rilevare variazioni di capacità tra la membrana conduttiva e la piastra conduttiva. Il microcontrollore è collegato alla suddetta unità di controllo e comando per trasmettere un segnale relativo alle summenzionate variazioni di capacità.

In ulteriori forme di realizzazione, il sensore digitale di pressione è integrato in una scheda programmabile di tale unità di controllo e comando ed il circuito stampato è parte integrante di detta scheda programmabile.

In questo modo si ottiene l'ulteriore vantaggio di ridurre gli ingombri del sensore digitale di pressione e di ottimizzare di conseguenza anche le fasi produttive od i cicli di funzionamento dell 'elettrodomestico, che possono prevedere una realizzazione simultanea dell'unità di controllo e comando e del sensore digitale di pressione.

Secondo aspetti del presente trovato, il gruppo rilevatore è composto da tre strati sovrapposti definiti da una membrana isolante, dalla membrana conduttiva e dal circuito stampato, ed è realizzato in modo che la membrana conduttiva sia interposta tra la membrana isolante ed il circuito stampato.

Forma oggetto del presente trovato anche un procedimento per l'assemblaggio di un sensore digitale di pressione comprendente almeno un gruppo rilevatore di pressione configurato per rilevare una pressione in un elettrodomestico. Il procedimento prevede di assemblare il gruppo rilevatore comprendente almeno una membrana conduttiva ed una membrana isolante ed un circuito stampato provvisto di una piastra conduttiva, di inserire il gruppo rilevatore in una prima parte, ad esempio un corpo di contenimento, di un contenitore e di collegare il gruppo rilevatore a tale prima parte, e di chiudere il suddetto contenitore mediante fissaggio di una seconda parte, ad esempio un corpo di chiusura, alla prima parte.

Forme di realizzazione di tale procedimento prevedono, prima di chiudere il contenitore, di inserire nella suddetta prima parte del contenitore, dopo l'inserimento del gruppo rilevatore, un anello di fissaggio in modo che esso sia a contatto con un bordo periferico della membrana isolante inclusa nel rilevatore di pressione. Tale anello di fissaggio viene bloccato su una delle parti del contenitore ed è configurato per premere contro di essa la suddetta membrana isolante per determinare un effetto isolante per il sensore digitale di pressione. In particolare, la membrana isolante è utilizzata per isolare la membrana conduttiva rispetto all'esterno del sensore digitale stesso.

La previsione di un isolamento determinato da detta membrana isolante permette di classificare in classe 2, o II, di isolamento il sensore digitale secondo il trovato.

È pure incluso nel presente trovato un elettrodomestico provvisto di un sensore digitale di pressione realizzato come sopra indicato.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di forme di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:

- la fig. 1 è una rappresentazione schematica di una macchina di lavaggio provvista di un sensore digitale di pressione secondo il trovato;

- la fig. 2 è una vista schematica in sezione di una forma di realizzazione del sensore digitale di pressione di fig. 1;

- la fig. 3 è una rappresentazione schematica di una macchina di lavaggio provvista di un sensore digitale di pressione secondo un'ulteriore forma di realizzazione ;

- le figg. 4a e 4b sono viste in assonometria e in esploso di un'ulteriore forma di realizzazione del sensore di pressione di fig. 2;

- la fig. 5 è una vista in sezione del sensore di fig. 4b;

- la fig. 6 è una rappresentazione schematica del procedimento di assemblaggio del sensore di pressione di fig. 4b;

- la fig. 7 è una variante di fig. 6.

DESCRIZIONE DI FORME DI REALIZZAZIONE

Con riferimento alla figura 1, un sensore digitale di pressione è indicato nel suo complesso con il riferimento numerico 10 ed è schematicamente rappresentato montato in un elettrodomestico, quale una macchina di lavaggio, ad esempio una lavatrice 11.

La presente descrizione è riferita esemplificativamente ad una lavatrice 11, ma può essere facilmente adattata ad un qualsiasi elettrodomestico nel quale sia necessario misurare una o più pressioni interne. La figura 1 è utilizzata per descrivere in maniera esemplificativa una lavatrice 11 di tipo noto ed il relativo funzionamento.

La lavatrice 11 è provvista almeno di un cestello 12 nel quale sono contenuti gli indumenti da lavare e di un motore elettrico 13 configurato per fornire il voluto moto rotatorio al cestello 12 stesso.

Durante i cicli di lavaggio, nel cestello 12 viene di volta in volta immessa acqua pulita per mezzo di un'elettrovalvola 15 collegata alla rete idrica e prelevata acqua sporca tramite una pompa di scarico 16 collegata ad un condotto di scarico 17. Le operazioni di immissione e scarico dell'acqua possono avvenire anche più volte all'interno di un ciclo di lavaggio.

Il sensore digitale di pressione 10 è collegato al cestello 12 attraverso un condotto di misura 18 che gli consente di misurare in modo indiretto la pressione dell'acqua contenuta nel cestello 12. Il condotto di misura 18, inizialmente pieno d'aria a pressione atmosferica quando la lavatrice 11 è a riposo ed il cestello 12 è vuoto, si riempie d'acqua man mano che nel cestello 12 viene immessa acqua attraverso l'elettrovalvola 15. Tale immissione provoca la compressione dell'aria all'interno del condotto di misura 18, la quale aria agisce sul sensore digitale di pressione 10 determinando la misura della pressione della colonna d'acqua contenuta nel cestello 12, come sarà chiaro nel seguito della descrizione.

Tale misurazione determina l'avvio e/o l'arresto di alcune fasi dei cicli di lavaggio che dipendono dalla quantità d'acqua presente nel cestello 12.

I cicli di lavaggio sono gestiti da un'unità di controllo e comando 19 alla quale sono collegati, ad esempio mediante cavi di alimentazione elettrica e di trasmissione di segnale, il sensore digitale di pressione 10, il motore elettrico 13, l'elettrovalvola 15 e la pompa di scarico 16.

L'unità di controllo e comando 19 può includere un modulo di memorizzazione 20, nel quale possono essere memorizzati programmi contenenti tutte le operazioni connesse all'esecuzione di ciascuna delle fasi dei cicli di lavaggio, ed un elaboratore elettronico 21, configurato per eseguire tali programmi. Il modulo di memorizzazione 20 e l'elaboratore elettronico 21 possono essere entrambi integrati in una scheda programmabile, o scheda madre 22.

Inoltre, l'unità di controllo e comando 19 può anche includere un'interfaccia utente 23, per mezzo della quale un utente può selezionare il ciclo di lavaggio voluto e le funzionalità della lavatrice 11 desiderate, oppure controllare l'andamento del ciclo stesso

L'avvio e l'arresto di alcune fasi del ciclo di lavaggio, ad esempio l'avvio del riempimento del cestello 12 all'inizio del ciclo, l'arresto di tale riempimento e l'avvio della fase di lavaggio, l'avvio della fase di scarico parziale ed il successivo ulteriore riempimento del cestello 12 durante il ciclo di lavaggio, l'avvio della fase di centrifuga, sono determinati dalla misurazione, da parte del sensore digitale di pressione 10, della pressione dell'acqua contenuta nel cestello 12.

In particolare, per l'inizio delle fasi di immissione d'acqua nel cestello 12, il sensore digitale di pressione 10 invia all'unità di controllo e comando 19 un segnale relativo al valore della pressione dell'acqua nello stesso cestello 12. L'elaboratore elettronico 21 elabora tale segnale per ottenere il valore della pressione e per confrontarlo con un valore di soglia contenuto nel programma da eseguire e memorizzato nel modulo di memorizzazione 20. Sulla base di tale confronto, l'unità di controllo e comando 19 comanda selettivamente, in apertura o chiusura, l'elettrovalvola 15. Il sensore digitale di pressione 10 può essere configurato per inviare all'unità di controllo e comando 19 il segnale relativo alla misura della pressione in modo continuo, in modo da ottimizzare e velocizzare i tempi di risposta dell'unità di controllo e comando 19.

Analogamente, il controllo continuo della misurazione della pressione dell'acqua contenuta nel cestello 12 può consentire di ottimizzare e rendere precisi gli interventi dell'unità di controllo e comando 19 per azionare ed arrestare la pompa di scarico 16.

È quindi importante che il sensore digitale di pressione 10 sia provvisto di una notevole precisione e sensibilità, per rendere ripetibili le condizioni di lavaggio di ciascun ciclo di lavaggio e per ottimizzarne i consumi, in particolare d'acqua.

Tale ottimizzazione dei consumi, sia idrici che elettrici, ottenibile grazie all'accuratezza e all'affidabilità del sensore digitale di pressione 10, permette di ottenere prestazioni e certificazioni energetiche superiori dell'elettrodomestico, nella fattispecie della lavatrice 11.

Una maggior risoluzione del sensore digitale di pressione 10 può anche rendere possibile l'aumento dei programmi di lavaggio di una lavatrice 11, ciò contribuendo ulteriormente all'ottimizzazione e rendendo versatile e flessibile la lavatrice 11, venendo incontro alle diverse esigenze dell'utente.

Sulla base di quanto sopra, la figura 2 è utilizzata per descrivere forme di realizzazione preferenziali di sensore digitale di pressione 10, nelle quali esso è di tipo capacitivo.

Secondo tale soluzione, il sensore digitale di pressione 10 comprende un contenitore 24, avente nella fattispecie una forma scatolare definita da una prima parte, o coperchio 25, e da una seconda parte, o corpo di chiusura 26, fissate tra loro, ad esempio tramite incollaggio, saldatura oppure mezzi ad incastro .

Sul corpo di chiusura 26 poggia un circuito stampato, o PCB 27, su una cui superficie è ricavata una piastra conduttiva 28, che può anche essere spessa pochi micron, ad esempio se definita da un rivestimento metallico della superficie del PCB 27 stesso, o di una parte di essa.

Il coperchio 25 può essere provvisto, in forme di realizzazione esemplificative, di sedi di alloggiamento 29 nelle quali possono essere alloggiate estremità periferiche del PCB 27, allo scopo di mantenere quest'ultimo saldamente in posizione dopo l'assemblaggio del contenitore 24.

Inoltre, nel coperchio 25 possono anche essere ricavati uno o più vani di fissaggio 30 atti a contenere almeno una parte periferica di una membrana conduttiva 31 per il fissaggio di quest'ultima al coperchio 25 stesso. In particolare, la porzione di coperchio 25 compresa tra i vani di fissaggio 30 e il PCB 27 funge da elemento distanziatore, o distanziale, tra la membrana conduttiva 31 e la piastra conduttiva 28.

In soluzioni alternative è previsto un distanziale separato dal coperchio 25, in esso contenuto, e recante i suddetti vani di fissaggio 30 per la membrana conduttiva 31.

Il fissaggio di cui sopra, infatti, prevede che la membrana conduttiva 31 sia posta parallela alla piastra conduttiva 28 e ad una determinata distanza da essa, sicché membrana 31 e piastra 28 conduttive definiscono le armature di un condensatore, quando tra di esse viene impostata un voluta differenza di potenziale .

La distanza tra la membrana conduttiva 31 e la piastra conduttiva 28 può essere anche di pochi centesimi di millimetro, al fine di ottenere un valore voluto di sensibilità del sensore digitale di pressione 10 anche estremamente basso.

In alcune forme di realizzazione, quale quella illustrata esemplificativamente in figura 2, la forma della membrana conduttiva 31 è definita da una zona periferica 32, o di fissaggio, avente uno spessore maggiorato rispetto ad una zona centrale 33, deformabile a flessione, la quale definisce l'elemento sensibile del sensore digitale di pressione 10.

La membrana conduttiva 31 è, infatti, configurata per flettersi se sottoposta ad una pressione (frecce di figura 2) applicata nella sua zona centrale 33, in tal modo aumentando la capacità del condensatore formato dalla membrana conduttiva 31 e dalla piastra conduttiva 28.

Nella soluzione esemplificativa riportata in figura 2, il coperchio 25 è provvisto, in corrispondenza della zona centrale 33 della membrana conduttiva 31, di un'apertura 35 comunicante con il summenzionato condotto di misura 18 e avente la funzione di trasmettere la pressione dell'acqua contenuta nel cestello 12 alla zona centrale 33 della membrana conduttiva 31, deformandola.

Il sopraccitato aumento di capacità, così come ulteriori eventuali riduzioni di capacità che si verificano, ad esempio, in seguito all'aumento della suddetta pressione, vengono rilevati da un microcontrollore 34, ad esempio un microchip.

In forme di realizzazione preferenziali, il microcontrollore 34 è integrato nel PCB 27.

Sulla base di quanto sopra, il PCB 27 e la membrana conduttiva 31 definiscono un gruppo rilevatore 36 della pressione.

Tale gruppo rilevatore 36 è contenuto nel contenitore 24, che ne determina un almeno parziale isolamento nei confronti dell'esterno del sensore digitale di pressione 10.

II microcontrollore 34 è configurato per elaborare la misura delle variazioni di capacità e fornire in uscita un segnale all'unità di controllo e comando 19 con la quale è collegato elettronicamente.

Sulla base dell'elaborazione di tale segnale da parte dell'unità di controllo e comando 19 vengono, come sopra descritto, attivate o disattivate funzioni della lavatrice 11 per l'esecuzione dei cicli di lavaggio.

Il sensore digitale di pressione 10 come sopra descritto può essere ad esempio utilizzato per misurare vantaggiosamente pressioni comprese tra 0 e 5.000 Pa, con una risoluzione di circa 8 Pa.

Il microcontrollore 34, infatti, può essere configurato per rilevare variazioni di capacità anche dell'ordine di 0,05 pF.

Poiché i summenzionati componenti del sensore digitale di pressione 10 possono essere miniaturizzati, è possibile che l'ingombro volumetrico complessivo dello stesso sensore digitale di pressione 10 possa anche essere di appena 40 mm x 40 mm x 20 mm.

Sono quindi possibili forme di realizzazione, esemplificate in figura 3, nelle quali il sensore digitale di pressione 10 è integrato nella scheda madre 22 dell'unità di controllo e comando 19. In questa soluzione, il PCB 27 è definito da una parte della scheda madre 22.

A tale soluzione sono connessi il vantaggio di ridurre gli ingombri interni della lavatrice 11 ed il vantaggio di semplificarne il processo produttivo riducendo la quantità di componenti indipendenti.

Infatti, il sensore digitale di pressione 10 può essere realizzato nello stesso ciclo produttivo dell'unità di controllo e comando 19.

Le figure da 4a a 6 sono utilizzate per descrivere forme di realizzazione di un sensore digitale di pressione 110 nelle quali il gruppo rilevatore 36 include anche una membrana isolante 37, utilizzata per isolare la membrana conduttiva 31 rispetto all'esterno e prevenirne il contatto diretto con l'aria proveniente dal condotto di misura 18. Tale isolamento può essere funzionale sia a prevenire disturbi esterni alla misura della pressione, sia a preservare la membrana conduttiva 31 ed il PCB 27 da danneggiamenti o usura.

In particolare, la membrana isolante 37 può avere la funzione di secondo isolante per il sensore digitale di pressione 10, in tal modo garantendo a quest'ultimo l'appartenenza alla categoria dei dispositivi elettrici di classe 2 (o classe II).

In forme di realizzazione preferenziali, la membrana isolante 37 è realizzata con un materiale polimerico flessibile, quale ad esempio gomma od altro materiale che può coniugare proprietà di flessibilità e impermeabilità almeno ad acqua e aria ed isolamento. In figura 4a è riportata una vista in esploso del gruppo rilevatore 36, composto da tre strati sovrapposti definiti dalla membrana isolante 37, dalla membrana conduttiva 31 e dal PCB 27.

In questa forma di realizzazione, la membrana isolante 37 è provvista di un ingombro in pianta maggiore di quello della membrana conduttiva 31 e del PCB 27 e presenta un bordo periferico di collegamento 38 ed una zona flessibile 39 centrale, sporgente rispetto al bordo periferico di collegamento 38 e ad esso raccordata.

La zona flessibile 39, nel caso specifico, è provvista di pioli d'aggancio 40, aggettanti rispetto alla stessa zona flessibile 39 e dotati di uno stelo 41 e di un'estremità libera 42 di dimensioni maggiori rispetto allo stelo 41. I pioli d'aggancio 40 hanno la funzione di mezzi d'aggancio alla membrana isolante 37 sia della membrana conduttiva 31 che del PCB 27. Tale aggancio è ottenuto mediante l'inserimento dei suddetti pioli d'aggancio 40 in primi fori passanti 43 ricavati nella zona periferica 32 della membrana conduttiva 31 e in secondi fori passanti 44, ricavati nel PCB 27.

Tali primi 43 e secondi 44 fori passanti costituiscono mezzi di collegamento complementari ai suddetti mezzi di collegamento della membrana isolante 37.

In forme di realizzazione, descritte con l'ausilio della figura 4a, i primi ed i secondi fori passanti 43, 44, possono avere un diametro inferiore alla larghezza dell'estremità libera 42 e sono in numero almeno uguale a quello dei pioli d'aggancio 40.

L'assemblaggio del gruppo rilevatore 36 prevede innanzitutto di allineare assialmente i pioli d'aggancio 40 con i primi fori passanti 43 e con i secondi fori passanti 44, ed in seguito di deformare l'estremità libera 42 dei pioli d'aggancio 40 per forzarne il passaggio attraverso i suddetti primi e secondi fori passanti 43, 44. Successivamente, il rilascio di tale deformazione può permettere un aggancio stabile tra i tre componenti del gruppo rilevatore 36, poiché la dimensione maggiorata dell'estremità libera 42 rispetto ai fori passanti 43, 44 impedisce ai pioli d'aggancio 40 di sfilarsi.

L'assemblaggio sopra descritto permette di impilare, o sovrapporre, in corrispondenza l'una con l'altra all'interno del gruppo rilevatore 36, la zona flessibile 39 della membrana isolante 37, la zona centrale 33 della membrana conduttiva 31 e la piastra conduttiva 28.

Secondo forme di realizzazione, la zona flessibile 39 e la zona centrale 33 sono poste in contatto reciproco, dimodoché siano mobili solidalmente.

Nelle figure da 4b a 7 sono descritte forme di realizzazione del sensore digitale di pressione 110 comprendente un contenitore 124 provvisto di un corpo di contenimento 125, che ne definisce una prima parte, e di un corpo di chiusura 126, che ne definisce una seconda parte.

Il corpo di contenimento 125 include pareti perimetrali 45 nelle quali sono ricavate sedi di incastro 46, che nel caso specifico sono passanti, ma che possono anche essere cieche, interne od esterne.

Le sedi di incastro 46 possono essere disposte su più file, che nell'esempio di figura 4b sono due e definiscono prime sedi di incastro 46a e seconde sedi di incastro 46b. Inoltre, le sedi di incastro 46 possono interessare tutte o solamente alcune delle suddette pareti perimetrali 45.

Il corpo di contenimento 125 include, inoltre, una pluralità di protuberanze distanziatrici 47, che sporgono verso l'interno del corpo di contenimento 125 stesso e circondano l'apertura 35 di adduzione dell'aria da parte del condotto di misura 18.

Le protuberanze distanziatrici 47 sono configurate per entrare in contatto con la zona flessibile 39 della membrana isolante 37 e per mantenerla distanziata dal corpo di contenimento 125. In questo modo, viene a crearsi una camera 48 (fig. 5) nella quale l'aria proveniente dal condotto di misura 18 si distribuisce per esercitare una pressione uniforme sulla zona flessibile 39 della membrana isolante 37. Tale pressione determina la flessione della zona flessibile 39 e di conseguenza della zona centrale 33 della membrana conduttiva 31 alla quale è collegata. In questo modo, riducendosi la distanza tra la membrana conduttiva 31 e la piastra conduttiva 28, e quindi aumentando la capacità del condensatore del quale esse rappresentano le armature, il sensore digitale di pressione 110 è in grado di misurare la pressione dell'acqua contenuta nel cestello 12 come descritto per le forme di realizzazione precedenti. Le implementazioni riportate esemplificativamente nella figura 5 prevedono che il condotto di misura 18 sia integrato nel corpo di contenimento 125, ma non si esclude che implementazioni semplificate prevedano che il condotto di misura 18 sia collegato al corpo di contenimento 125 in un secondo momento, al termine dell 'assemblaggio.

In figura 4b è riportato un gruppo rilevatore 136 del sensore digitale di pressione 110 che include anche un anello di fissaggio 49, avente dimensioni coniugate con quelle del bordo periferico di collegamento 38 della membrana isolante 37 e configurato per essere inserito nel corpo di contenimento 125. L'anello di fissaggio 49 può essere realizzato con un materiale isolante, ad esempio un materiale polimerico quale una gomma od altro materiale plastico, oppure composito, oppure altri materiali impermeabili ad aria e acqua.

L'assemblaggio del gruppo rilevatore 136 prevede il posizionamento dell'anello di fissaggio 49 in corrispondenza del bordo periferico di collegamento 38 della membrana isolante 37 prima dell'inserimento dei pioli d'aggancio 40 nei fori passanti 43, 44.

In questo modo, l'anello di fissaggio 49 è disposto attorno al PCB 27 e alla membrana conduttiva 31.

L'anello di fissaggio 49 può essere provvisto perifericamente di una pluralità di alette di fissaggio 50a, sporgenti lateralmente da esso lungo parte o tutto il suo perimetro.

Le alette di fissaggio 50a possono essere in numero pari o inferiore a quello delle prime sedi di incastro 46a e sono conformate per inserirsi ciascuna in una corrispondente prima sede di incastro 46a.

Ciò consente un fissaggio saldo dell'anello di fissaggio 49 al corpo di contenimento 125.

Analogamente, il corpo di chiusura 126 del sensore digitale di pressione 110, realizzato secondo le forme di realizzazione descritte con riferimento alle figure da 4b a 6, include alette di fissaggio 50b, in numero pari o inferiore a quello delle seconde sedi di incastro 46b e conformate per inserirsi ciascuna in una corrispondente seconda sede di incastro 46b. Il corpo di chiusura 126 può anche includere una o più linguette di chiusura 51, nella fattispecie due, configurate per essere inserite ciascuna in una cavità di chiusura 52 ricavata nel corpo di contenimento 125. In questo modo, come indicato in figura 5, si ottiene il contenitore 124 del sensore digitale di pressione 110.

In figura 5 è riportato, in sezione, il sensore digitale di pressione 110 secondo le forme di realizzazione descritte con riferimento alle figure 4a e 4b.

Da questa figura risulta chiaro che, dopo l'assemblaggio, l'anello di fissaggio 49 è in contatto con il bordo periferico di collegamento 38 della membrana isolante 37 e lo preme contro il corpo di contenimento 125. Ciò, oltre che a garantire il fissaggio ed il corretto posizionamento del gruppo rilevatore 136 nel corpo di contenimento 125, contribuisce a mantenere la camera 48 isolata dall'esterno, fatto salvo il condotto di misura 18.

In tale soluzione, si realizza un collegamento indiretto tra la membrana conduttiva 31 ed il corpo di contenimento 125 per tramite della membrana isolante 37. Infatti, sia il PCB 27 che la membrana conduttiva 31 sono collegati, per mezzo dei pioli d'aggancio 40, alla membrana isolante 37, la quale a sua volta è collegata al corpo di contenimento 125 mediante l'anello di fissaggio 49.

Inoltre, sia il PCB 27 che la membrana conduttiva 31 hanno ingombro in pianta inferiore a quello dell'anello di fissaggio 49 e possono essere circondati da esso e compresi al suo interno.

In questo modo si può determinare uno spazio di separazione perimetrale compreso tra il PCB 27, la membrana conduttiva 31 ed il fissaggio 49, per ottenere il vantaggio di svincolare dal contenitore 124 il condensatore definito dalla piastra conduttiva 28 del PCB 27 e dalla membrana conduttiva 31. Si ottiene quindi che tali due componenti si possono dilatare termicamente, almeno sul proprio piano di giacitura, in modo indipendente rispetto al corpo di contenimentO 125

L'indipendenza di tale dilatazione permette di evitare l'insorgenza di tensioni residue dovute al fatto che il PCB 27, la membrana conduttiva 31 ed il corpo di contenimento 125 possono essere realizzati con materiali diversi tra loro e quindi aventi coefficienti di dilatazione differenti.

Le tensioni residue potrebbero avere come effetto deformazioni o rotture della membrana conduttiva 31 che falserebbero la misura della pressione.

Inoltre, in figura 5 è riportata a titolo esemplificativo una disposizione dei componenti del sensore digitale di pressione 110 nella quale il corpo di contenimento 125 è rivolto verso l'alto, ma ulteriori forme di realizzazione possono prevedere disposizioni ruotate di un qualsivoglia angolo rispetto a questa, tutte rientranti nell'ambito del presente trovato. Ad esempio, nella figura 6, utilizzata per descrivere un procedimento di assemblaggio del sensore digitale di pressione 110 secondo il presente trovato, il corpo di contenimento 125 è posto nella parte inferiore del sensore di pressione 110 stesso.

II summenzionato procedimento di assemblaggio prevede innanzitutto che venga assemblato il gruppo rilevatore 136 (a sinistra in fig. 6), composto nella fattispecie dal PCB 27, dalla membrana conduttiva 31, dalla membrana isolante 37 e dall'anello di fissaggio 49.

In seguito, il gruppo rilevatore 136 viene inserito nel corpo di contenimento 125 in modo che il bordo periferico di collegamento 38 e la zona flessibile 39 della membrana isolante 37 poggino rispettivamente sul corpo di contenimento 125 stesso e sulle protuberanze distanziatrici 47.

Viene successivamente effettuato l'accoppiamento tra le alette di fissaggio 50a dell'anello di fissaggio 49 e le prime sedi di incastro 46a ricavate nel corpo di contenimento 125 (al centro in fig. 6).

Successivamente (a destra in fig. 6), viene inserito il corpo di chiusura 126 nel corpo di contenimento 125 e fissato ad esso mediante introduzione sia delle alette di fissaggio 50b nelle corrispettive seconde sedi di incastro 46b, sia delle linguette di chiusura 51 nelle corrispondenti cavità di chiusura 52.

In questo modo, si ottiene il sensore digitale di pressione 110 come illustrato in alto a destra in figura 6.

Forme di realizzazione del procedimento sopra descritto possono prevedere, ove il condotto di misura 18 non sia integrato nel corpo di contenimento 125, una fase finale di collegamento del condotto di misura 18 al corpo di contenimento 125 stesso.

Forme di realizzazione del procedimento sopra descritto possono prevedere che una o tutte le sopraccitate operazioni siano automatizzate, il che consente vantaggiosamente di ridurre i costi di produzione del sensore digitale di pressione 110, rendendolo adatto anche ad un utilizzo su larga scala nel campo degli elettrodomestici, ad esempio per la misurazione della pressione nelle macchine di lavaggio.

È chiaro che al sensore digitale di pressione 10, 110 e al relativo procedimento di assemblaggio fin qui descritti possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall'ambito del presente trovato.

Ad esempio, con riferimento alla figura 7 sono descritte forme di realizzazione di sensore digitale di pressione 210, nella fattispecie a pianta ottagonale anziché rettangolare come nelle precedenti forme di realizzazione, in cui un gruppo rilevatore 236 include un anello di fissaggio 249 con bordo liscio, ossia sprovvisto delle alette di fissaggio 50a.

Inoltre, il sensore digitale di pressione 210 include un contenitore 224 avente un corpo di contenimento 225 provvisto solamente di sedi di incastro 246b per l'alloggiamento delle linguette di chiusura 51 del corpo di chiusura 226.

In queste forme di realizzazione semplificate, l'inserimento delle linguette di chiusura 51 nelle sedi di incastro 246b determina il mantenimento del gruppo rilevatore 236 all'interno del contenitore 224.

Può anche essere prevista una membrana conduttiva 231 avente una zona centrale 233 dotata di aperture di alleggerimento 53, passanti, e aventi la funzione di alleggerirne la struttura ed incrementarne la deformabilità.

È anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, una persona esperta del ramo potrà senz'altro realizzare molte altre forme equivalenti di sensore digitale di pressione e di procedimento di assemblaggio, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell'ambito di protezione da esse definito.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sensore digitale di pressione, comprendente almeno un gruppo rilevatore (36, 136, 236) di almeno una pressione in un elettrodomestico (11), caratterizzato dal fatto che detto sensore digitale di pressione è di tipo capacitivo, e che detto gruppo rilevatore (36, 136, 236) comprende almeno un circuito stampato (27) provvisto su una propria superficie di una piastra conduttiva (28), una membrana conduttiva (31, 231) posizionata parallela e distanziata da detta piastra conduttiva (28) e avente, in sostanziale corrispondenza di detta piastra conduttiva (28), almeno una zona (33, 233) deformabile, dette membrana conduttiva (31, 231) e piastra conduttiva (28) definendo le armature di un condensatore a capacità variabile .
2. 2. Sensore come nella rivendicazione 1, in cui detto elettrodomestico (11) comprende un'unità di controllo e comando (19), caratterizzato dal fatto che detto circuito stampato (27) integra un microcontrollore (34) configurato per rilevare variazioni di capacità tra detta membrana conduttiva (31, 231) e detta piastra conduttiva (28) dovute ad una pressione agente su detta membrana conduttiva (31, 231), detto microcontrollore (34) essendo collegato a detta unità di controllo e comando (19) per trasmettere un segnale relativo a dette variazioni di capacità.
3. 3 Sensore come nella rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che è integrato in una scheda programmabile (22) di detta unità di controllo e comando (19), e che detto circuito stampato (27) è parte integrante di detta scheda programmabile (22).
4. 4 Sensore come in una o l'altra delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che detto gruppo rilevatore (36, 136, 236) è inserito all'interno di un contenitore (24, 124, 224) provvisto almeno di una prima parte (25, 125, 225) alla quale è collegata detta membrana conduttiva (31, 231) .
5. 5. Sensore come nella rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta membrana conduttiva (31) comprende una zona periferica (32) inserita in un vano di fissaggio (30) ricavato in detta prima parte (25) 6 Sensore come in una o l'altra delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che detto gruppo rilevatore (36, 136, 236) comprende inoltre una membrana isolante (37), detta membrana conduttiva (31, 231) essendo interposta tra detta membrana isolante (37) e detto circuito stampato (27). Sensore come nella rivendicazione 6, caretterizzato dal fatto che detta membrana isolante (37) è provvista di un bordo periferico di collegamento (38) ed una zona flessibile (39), sporgente rispetto al bordo periferico di collegamento (38), detta membrana isolante (37) presentando, in prossimità di detta zona flessibile (39), mezzi d'aggancio (40) configurati per collegarsi a mezzi d'aggancio complementari (43, 44) sia della membrana conduttiva (31, 231), sia del circuito stampato (27). 8. Sensore come nelle rivendicazioni 4 e 7, caratterizzato dal fatto che detta membrana isolante (37) è interposta tra la prima parte (125) del contenitore (124) e un anello di fissaggio (49, 249) posizionato attorno a detta membrana conduttiva (31) e a detto circuito stampato (27) e configurato per premere detto bordo periferico di collegamento (38) della membrana isolante (37) contro detta prima parte (125, 225) . 9. Sensore come nella rivendicazione 7 o 8, caratterizzato dal fatto che detta zona flessibile (39) di detta membrana isolante (37), detta zona centrale (33, 233) della membrana conduttiva (31, 231) e detta piastra conduttiva (28) del circuito stampato (27) sono sovrapposte all'interno di detto gruppo rileva tore (36, 136, 236). 10. Procedimento per l'assemblaggio di un sensore digitale di pressione comprendente almeno un gruppo rilevatore (36, 136, 236) di almeno una pressione in un elettrodomestico (11), caratterizzato dal fatto che comprende: - assemblare il gruppo rilevatore (36, 136, 236) comprendente almeno una membrana conduttiva (31, 231) ed un circuito stampato (27) provvisto di una piastra conduttiva (28); - inserire il gruppo rilevatore (36, 136, 236) in una prima parte (125, 225) di un contenitore (124, 224) e collegamento del gruppo rilevatore (36, 136, 236) a detta prima parte (125, 225); - chiudere detto contenitore (124, 224) mediante fissaggio di una seconda parte (126, 226) a detta prima parte (125, 225). 11. Procedimento come nella rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che assemblare detto gruppo rilevatore (36, 136, 236) prevede di collegare tra loro una membrana isolante (37), la membrana conduttiva (31, 231) ed il circuito stampato (27), e che inserire il gruppo rilevatore (36, 136, 236) in detta prima parte (125, 225) del contenitore (124, 224) prevede di appoggiare detta membrana isolante (37) a detta prima parte (125, 225). 12. Procedimento come nelle rivendicazioni 10 e 11, caratterizzato dal fatto che l'assemblaggio del gruppo rilevatore (136, 236) prevede di circondare con un anello di fissaggio (49, 249) detta membrana conduttiva (31) e detto circuito stampato (27), e che, dopo l'inserimento del gruppo rilevatore (136, 236) nella prima parte (125, 225) del contenitore (124, 224), detto contenitore (124, 224) venga chiuso in modo che detto anello di fissaggio (49, 249) sia a contatto con un bordo periferico (38) della membrana isolante (37) per premere detta membrana isolante (37) contro la prima parte (125, 225) di detto contenitore (124, 224). 13. Elettrodomestico provvisto di un sensore digitale di pressione realizzato secondo una o l'altra delle rivendicazioni da 1 a 10.