ITUD20130070A1 - Sensore digitale di pressione per un elettrodomestico, 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 PER UN ELETTRODOMESTICO , 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 di funzionamento pre-determinati dell'elettrodomestico.

II 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 d'uscita differenti.

I sensori di pressione noti, inoltre, presentano ancora un inconveniente dovuto a possibili deformazioni causate da dilatazioni termiche, al variare delle temperature di utilizzo, che ne possono condizionare l'affidabilità, la precisione e l 'accuratezza.

Tali deformazioni possono essere dovute a tensioni interne al sensore di pressione che si possono verificare per effetto di diverse dilatazioni termiche dei suoi componenti.

Questi, infatti, essendo normalmente costruiti con materiali tra loro differenti, ed avendo normalmente dimensioni e spessori differenti, hanno coefficienti di dilatazione termica differenti, e ciò può, in presenza di vincoli di posizionamento, originare deformazioni o rotture nei componenti che reagiscono diversamente alle sollecitazioni termiche.

In particolare, se a deformarsi sono le armature del condensatore del sensore di pressione, può modi ficarsi la distanza tra di esse o la loro reazione alle sollecitazioni, e di conseguenza può essere compromessa la corretta misura della pressione.

Possono quindi rendersi necessarie numerose operazioni di taratura del sensore di pressione, oppure, nei casi di deformazioni più elevate, si può anche verificare il danneggiamento del sensore di pressione, che quindi deve essere sostituito, in quanto non più in grado di funzionare in modo efficiente.

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 e flessibilità operativa almeno una pressione in un elettrodomestico, indipendentemente dalle sollecitazioni termiche alle quali è sottoposto.

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 il 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 avente, in sostanziale corrispondenza della piastra conduttiva, almeno una zona deformabile posizionata parallela e distanziata dalla piastra conduttiva. 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.

Secondo aspetti del presente trovato, il gruppo rilevatore comprende, inoltre, una membrana isolante provvista di mezzi di aggancio configurati per collegarsi sia alla membrana conduttiva, sia al circuito stampato .

La membrana conduttiva ed il circuito stampato giacciono su rispettivi piani di giacitura reciprocamente paralleli ed hanno bordi perimetrali liberi da vincoli meccanici.

Il gruppo rilevatore è inserito all'interno di un contenitore provvisto almeno di una prima parte, e la membrana isolante è interposta tra tale prima parte e un anello di fissaggio posizionato attorno alla membrana conduttiva e al circuito stampato. L'anello di fissaggio è configurato per premere un bordo periferico di collegamento della membrana isolante contro la suddetta prima parte, in modo che membrana conduttiva e circuito stampato risultano posizionati nel suddetto contenitore senza contatto almeno laterale con esso.

In questo modo, il condensatore definito dalla membrana conduttiva e dalla piastra conduttiva del circuito stampato risulta sostanzialmente sospeso nel contenitore sopraccitato, e pertanto sia la membrana conduttiva che il circuito stampato risultano liberi di deformarsi sul proprio piano di giacitura, senza essere soggetti a vincoli rispetto al proprio perimetro esterno, per effetto di sollecitazioni termiche.

Si ottiene così il vantaggio, in particolare grazie a tale libertà di deformazione, di eliminare l'insorgenza di tensioni, ed eventuali distorsioni o rotture, nella membrana conduttiva e nel circuito stampato dovute al fatto che essi hanno differenti coefficienti di dilatazione reciproci e rispetto al contenitore, dal quale sono, secondo un aspetto del trovato, svincolati.

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 collegare fra loro membrana isolante, membrana conduttiva e piastra conduttiva in modo che la membrana conduttiva e la piastra conduttiva siano essenzialmente sospese alla membrana isolante, 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 in modo che membrana conduttiva e piastra conduttiva siano prive di vincoli laterali rispetto alle pareti del contenitore, 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 che l'assemblaggio del gruppo rilevatore comprenda il circondare con un anello di fissaggio la membrana conduttiva ed il circuito stampato. Inoltre, dopo l'inserimento del gruppo rilevatore nella prima parte del contenitore, è previsto di chiudere il contenitore stesso in modo che il suddetto anello di fissaggio sia a contatto con un bordo periferico della membrana isolante per premere quest'ultima contro la prima parte del contenitore, 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:

- le figg. 1 e 2 sono rappresentazioni schematiche di una macchina di lavaggio provvista di un sensore digitale di pressione secondo il trovato;

- la fig. 3a è una vista in sezione di forme di realizzazione del sensore di pressione di fig. 1;

- la fig. 3b è una vista ingrandita di un particolare di fig. 3a;

- le figg. 4 e 5 sono viste in assonometria e in esploso del sensore di pressione di fig. 3a;

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

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.

Inoltre, poiché i 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 2, nelle quali il sensore digitale di pressione 10 è integrato nella scheda madre 22 dell'unità di controllo e comando 19.

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.

Sulla base di quanto sopra, le figure 3a e 3b sono utilizzate per descrivere forme di realizzazione preferenziali di sensore digitale di pressione 10, nelle quali esso è di tipo capacitivo.

In tali soluzioni, il sensore digitale di pressione 10 comprende un contenitore 24 provvisto di un corpo di contenimento 25, che ne definisce una prima parte, e di un corpo di chiusura 26, che ne definisce una seconda parte.

II corpo di contenimento 25 ed il corpo di chiusura 26 possono essere fissati reciprocamente tramite incollaggio, saldatura, mezzi ad incastro, oppure altri mezzi o accorgimenti che ne determinano un collegamento, che può essere di tipo amovibile o inamovibile a seconda delle specifiche esigenze.

Nel caso descritto esemplificativamente nelle figure allegate, il corpo di contenimento 25 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.

In forme di realizzazione, le sedi di incastro 46 possono essere disposte su una o più file, e possono interessare tutte o solamente alcune delle pareti perimetrali 45.

Analogamente, il corpo di chiusura 26 del sensore digitale di pressione 10, realizzato secondo le forme di realizzazione descritte con riferimento alle figure da 3a a 6, include alette di fissaggio 50, in numero pari o inferiore a quello delle sedi di incastro 46 e conformate per inserirsi ciascuna in una corrispondente sede di incastro 46.

Il sensore digitale di pressione 10 include un gruppo rilevatore 36, configurato per rilevare la summenzionata pressione interna all'elettrodomestico 11 e comprendente un circuito stampato, o PCB 27, una membrana conduttiva 31, ed una membrana isolante 37, alla quale sono collegati il PCB 27 e la membrana conduttiva 31.

Su una superficie del PCB 27 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.

In alcune forme di realizzazione, quale quella illustrata esemplificativamente nelle figure 3a e 3b, 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.

Il collegamento di cui sopra prevede che la piastra conduttiva 28 e la membrana conduttiva 31 giacciano su piani di giacitura paralleli, indicati ad esempio nelle figure 3a e 3b con i riferimenti alfanumerici PI e P2.

Inoltre, la zona centrale 33 è posta parallela ed in sostanziale corrispondenza con la 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 una voluta differenza di potenziale.

In tale soluzione, quindi, la zona periferica 32 funge da elemento distanziatore, o distanziale, tra la membrana conduttiva 31, nella fattispecie tra la sua zona centrale 33, e la piastra conduttiva 28.

La distanza tra la zona centrale 33 della 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. La membrana conduttiva 31 è, infatti, configurata per flettersi se sottoposta ad una pressione 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 3a, il corpo di contenimento 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.

II 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.

Il 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.

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

Sulla base di quanto riportato nelle figure da 3a a 5, risulta chiaro che il contenitore 24 determina un primo isolamento del gruppo rilevatore 36 in esso contenuto nei confronti dell'esterno del sensore digitale di pressione 10.

Inoltre, la membrana isolante 37 del gruppo rilevatore 36 è 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. Nelle forme di realizzazione mostrate esemplificativamente nelle figure da 3a a 5, 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, nella fattispecie centrale, sporgente rispetto al bordo periferico di collegamento 38 e ad esso raccordata.

Tale zona flessibile 39 è posizionata, dopo l'assemblaggio, sostanzialmente in corrispondenza della zona centrale 33 della membrana conduttiva 31.

Il corpo di contenimento 25 include una pluralità di protuberanze distanziatrici 47, che sporgono verso l'interno del corpo di contenimento 25 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 25. In questo modo, viene a crearsi una camera 48 (fig. 3a) 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 10 è in grado di misurare la pressione dell'acqua contenuta nel cestello 12 come descritto in precedenza.

Le implementazioni riportate esemplificativamente nelle figure 3a, 5 e 6, prevedono che il condotto di misura 18 sia integrato nel corpo di contenimento 25, ma non si esclude che implementazioni semplificate prevedano che il condotto di misura 18 sia collegato al corpo di contenimento 25 in un secondo momento, al termine dell'assemblaggio.

Il gruppo rilevatore 36 del sensore digitale di pressione 10 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 25. 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 36 prevede il posizionamento dell'anello di fissaggio 49 in corrispondenza del bordo periferico di collegamento 38 della membrana isolante 37 ed il seguente collegamento della membrana conduttiva 31 e del PCB 27 ad essa, come descritto qui di seguito.

In figura 4 è riportata una vista assonometrica in esploso del gruppo rilevatore 36, privo dell'anello di fissaggio 49, che consente di descrivere un esempio di tale collegamento.

In forme di realizzazione, la membrana isolante 37 è provvista di mezzi di aggancio, nella fattispecie pioli d'aggancio 40, che hanno la funzione di collegare alla membrana isolante 37 sia la membrana conduttiva 31 che il PCB 27.

Tali pioli d'aggancio 40 possono essere posizionati nella membrana isolante 37 internamente rispetto al summenzionato bordo periferico di collegamento 38 ed avere una distribuzione ad anello, o cornice, circondante la zona centrale della membrana isolante 37.

Nel caso specifico di figura 4, i pioli d'aggancio 40 sono posti nella zona flessibile 39 della membrana isolante 37, e sono aggettanti da essa. I pioli d'aggancio 40 possono essere dotati di uno stelo 41 e di un'estremità libera 42 di dimensioni maggiori rispetto allo stelo 41.

L'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 aggancio complementari ai suddetti mezzi di aggancio 40 della membrana isolante 37.

In forme di realizzazione, descritte con l'ausilio della figura 4, 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.

Come indicato nelle figure 3a, 3b e 5, 1'anello di fissaggio 49 è disposto attorno al PCB 27 e alla membrana conduttiva 31.

Da queste figure 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 25. Ciò, oltre che a garantire il fissaggio ed il corretto posizionamento del gruppo rilevatore 36 nel corpo di contenimento 25, 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 25 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 25 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 (fig. 3b) che la membrana conduttiva 31 ed il PCB 27 sono sostanzialmente sospesi all'interno del contenitore 24 e hanno rispettivi bordi perimetrali 131 e 127 liberi da vincoli meccanici, sicché si possono dilatare termicamente, almeno sui piani di giacitura Pi e P2, in modo indipendente rispetto al corpo di contenimento 25.

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 25 possono essere realizzati con materiali diversi tra loro, ad esempio metallo e materiali plastici, rispettivamente, e quindi aventi coefficienti di dilatazione differenti.

Il fatto che la membrana conduttiva 31 si possa dilatare sul piano di giacitura Pi e che il PCB 27 e la relativa piastra conduttiva 28 si possano dilatare sul piano di giacitura P2, o su piani ad esso paralleli, ha come conseguenza il fatto che le tensioni a cui sono sottoposti tali componenti per effetto delle dilatazioni termiche sono nulle.

Le tensioni che si innescherebbero se ci fosse un collegamento diretto e permanente tra la membrana conduttiva 31 e il corpo di contenimento 25 potrebbero avere come effetto deformazioni permanenti, flessionali o torsionali, o rotture della membrana conduttiva 31.

Tali deformazioni, anche se temporanee, potrebbero falsare la misura della pressione, modificando la distanza tra la zona centrale 33 della membrana conduttiva 31 e la piastra conduttiva 28, e di conseguenza la capacità del condensatore del quale costituiscono le armature.

Deformazioni di questo tipo, dovute alle sollecitazioni termiche a cui è sottoposto il sensore digitale di pressione 10, si sommerebbero o sottrarrebbero a quelle determinate dalla pressione da misurare.

La figura 6 è utilizzata per descrivere forme di realizzazione di un procedimento di assemblaggio del sensore digitale di pressione 10 secondo il presente trovato.

In tali figure, il corpo di contenimento 25 è posto esemplificativamente nella parte inferiore del sensore di pressione 10, ma ulteriori forme di realizzazione possono prevedere disposizioni ruotate di un qualsivoglia angolo rispetto a questa, ad esempio con il corpo di contenimento 25 rivolto verso l'alto, tutte rientranti nell'ambito del presente trovato.

II summenzionato procedimento di assemblaggio prevede innanzitutto che venga assemblato il gruppo rilevatore 36 (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 36 viene inserito nel corpo di contenimento 25 in modo che il bordo periferico di collegamento 38 e la zona flessibile 39 della membrana isolante 37 poggino rispettivamente sul corpo di contenimento 25 stesso e sulle protuberanze distanziatrici 47.

Successivamente (a destra in fig. 6), viene inserito il corpo di chiusura 26 nel corpo di contenimento 25 e fissato ad esso mediante introduzione sia delle alette di fissaggio 50 nelle corrispettive sedi di incastro 46, sia di linguette di chiusura 51 in corrispondenti cavità di chiusura 52 del corpo di contenimento 25, per ottenere il contenitore 24.

In questo modo, si ottiene il sensore digitale di pressione 10 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 25, una fase finale di collegamento del condotto di misura 18 al corpo di contenimento 25 stesso.

Forme di realizzazione ulteriori 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 10, 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, 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 può anche essere prevista una membrana conduttiva 31 avente una zona centrale 33 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 (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sensore digitale di pressione, comprendente almeno un gruppo rilevatore (36) 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) comprende almeno un circuito stampato (27) provvisto, su una propria superficie, di una piastra conduttiva (28), e una membrana conduttiva (31) avente, in corrispondenza di detta piastra conduttiva (28), almeno una zona (33) deformabile posizionata parallela e distanziata da detta piastra conduttiva (28), dette membrana conduttiva (31) e piastra conduttiva (28) definendo le armature di un condensatore a capacità variabile, detto gruppo rilevatore (36) comprendendo, inoltre, una membrana isolante (37) provvista di mezzi d'aggancio (40) configurati per collegarsi sia alla membrana conduttiva (31), sia al circuito stampato (27), detta membrana conduttiva (31) e detto circuito stampato (27) giacendo su rispettivi piani di giacitura (Pi, P2) reciprocamente paralleli ed avendo rispettivi bordi perimetrali (131, 127) liberi da vincoli meccanici.
2. 2. Sensore come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta membrana conduttiva (31) è interposta tra detta membrana isolante (37) e detto cir cuito stampato (27)
3. 3 Sensore come nella rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta membrana isolante (37) comprende un bordo periferico di collegamento (38) ed una zona flessibile (39), sporgente rispetto a detto bordo periferico di collegamento (38), e che detta zona flessibile (39) della membrana isolante (37), detta zona (33) della membrana conduttiva (31) e detta piastra conduttiva (28) del circuito stampato (27) sono sovrapposte all'interno di detto gruppo rilevatore (36).
4. 4. Sensore come nella rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto gruppo rilevatore (36) è inserito all'interno di un contenitore (24) provvisto almeno di una prima parte (25), e che detta membrana isolante (37) è interposta tra detta prima parte (25) e un anello di fissaggio (49) 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 (25).
5. 5. Sensore come in una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta membrana conduttiva (31) e detto circuito stampato (27) comprendono mezzi d'aggancio complementari (43, 44) a detti mezzi d'aggancio (40) della membrana isolante (37) e configurati per mantenere sospesi la membrana conduttiva (31) ed il circuito stampato (27) alla membrana isolante (37).
6. 6. Sensore come in una o l'altra delle rivendicazioni da 3 a 5, caratterizzato dal fatto che detti mezzi d'aggancio (40) sono posizionati in detta zona flessibile (39) della membrana isolante (37).
7. 7. Sensore come in una o l'altra delle rivendicazioni da 3 a 6, caratterizzato dal fatto che detti mezzi d'aggancio (40) sono distribuiti in detta membrana isolante (37) a definire un anello o cornice internamente rispetto a detto bordo periferico di collegamento (38).
8. 8. Procedimento per l'assemblaggio di un sensore digitale di pressione comprendente almeno un gruppo rilevatore (36) di almeno una pressione in un elettrodomestico (11), caratterizzato dal fatto che comprende: - assemblare il gruppo rilevatore (36) comprendente almeno una membrana conduttiva (31), una membrana isolante (37) ed un circuito stampato (27) provvisto di una piastra conduttiva (28) collegando fra loro membrana isolante (37), membrana conduttiva (31) e piastra conduttiva (28) in modo che la membrana conduttiva (31) e la piastra conduttiva (28) siano essenzialmente sospese alla membrana isolante (37); - inserire il gruppo rilevatore (36) in una prima parte (25) di un contenitore (24) e collegare il gruppo rilevatore (36) a detta prima parte (25) in modo che membrana conduttiva (31) e piastra conduttiva (28) siano prive di vincoli laterali rispetto alle pareti del contenitore (24); - chiudere detto contenitore (24) mediante fissaggio di una seconda parte (26) a detta prima parte (25).
9. 9. Procedimento come nella rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che l'assemblaggio del gruppo rilevatore (36) prevede di circondare con un anello di fissaggio (49) detta membrana conduttiva (31) e detto circuito stampato (27), e che prevede, dopo l'inserimento del gruppo rilevatore (36) nella prima parte (25) del contenitore (24), di chiudere detto contenitore (24) in modo che detto anello di fissaggio (49) sia a contatto con un bordo periferico (38) della membrana isolante (37) per premere detta membrana isolante (37) contro la prima parte (25) di detto contenitore (24).
10. 10. Elettrodomestico provvisto di un sensore digitale di pressione realizzato secondo una o l'altra delle rivendicazioni da 1 a 7.