ITUD20130145A1 - Sensore digitale di pressione per un elettrodomestico ed elettrodomestico provvisto di detto sensore - Google Patents

Description

Descrizione

“SENSORE DIGITALE DI PRESSIONE PER UN ELETTRODOMESTICO ED ELETTRODOMESTICO PROVVISTO DI DETTO SENSORE”

CAMPO DI APPLICAZIONE

II presente trovato si riferisce ad un sensore digitale di pressione di tipo capacitivo, idoneo all’applicazione in elettrodomestici, per la rilevazione di valori di pressione allo scopo di condizionare l’attivazione di funzioni e cicli di funzionamento predeterminati dell ’ elettrodomestico.

Il trovato fa anche riferimento 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, o armature, 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 del PCB. 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, 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.

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, ciascuno, 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 note a tale scopo e comprendono, ad esempio, pressostati di tipo elettromeccanico attivabili quando la suddetta pressione raggiunge un livello predeterminato.

Un inconveniente di questi 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 limitata flessibilità di utilizzo.

È quindi nota la necessità di realizzare un sensore digitale di pressione che sia poco ingombrante, affidabile, poco costoso e in grado di misurare con precisione almeno una pressione in un elettrodomestico, per consentire la gestione automatica di una pluralità di programmi di funzionamento.

In quest’ottica, la Richiedente ha studiato e sperimentato sensori di pressione utilizzabili nel campo degli elettrodomestici ed in grado di soddisfare a tale necessità. Inoltre, è pure un’esigenza rilevante il realizzare sensori di pressione con sempre maggiore precisione, accuratezza e affidabilità per far fronte alle esigenze del settore applicativo degli elettrodomestici, ove è richiesta una crescente flessibilità operativa, unitamente ad una sempre maggiore varietà di programmi di funzionamento e alla necessità di gestire in modo preciso, affidabile e completamente automatizzato tali programmi di funzionamento. A ciò si affianca anche la richiesta di una sempre maggiore ottimizzazione dei consumi, ad esempio elettrici o di acqua.

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.

I produttori di elettrodomestici possono, infatti, richiedere, utilizzare, od elaborare, segnali di tipo diverso per indicare condizioni che determinano attivazioni o spegnimenti, oppure cambi di ciclo operativo del singolo elettrodomestico.

I sensori di pressione noti, inoltre, sono configurati per la misura di una sola pressione, o di un range di pressioni predefinito, generalmente ristretto ad un campo di applicazione specifico. Ciò risulta essere un inconveniente in termini di semplificazione, uniformazione e standardizzazione dei processi produttivi, poiché un sensore di pressione soddisfa una sola esigenza applicativa.

Uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un sensore digitale di pressione che sia, oltre che preciso, poco ingombrante e poco costoso, in grado di misurare almeno una pressione in un elettrodomestico con una risoluzione massimizzata, anche dotato di una notevole versatilità funzionale ed in grado di semplificare le operazioni di rilevazione di almeno una pressione e di fornire rapidamente misure ripetibili.

È pure uno scopo del trovato quello di realizzare un sensore digitale di pressione avente flessibilità e versatilità applicativa, che permetta di semplificare ed uniformare le procedure di produzione per sensori destinati anche ad una pluralità di applicazioni, anche su larga scala, consentendo quindi di standardizzare e uniformare i processi produttivi, per ridurre i 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 è di tipo capacitivo e configurato per misurare almeno una pressione interna in un elettrodomestico, e comprende una pluralità di condensatori provvisti di armature definite da coppie di conduttori, in cui ciascuna coppia di conduttori comprende una membrana conduttiva deformabile per effetto dell’anzidetta almeno una pressione, per cui tutti i condensatori sono a capacità variabile. Il sensore digitale di pressione comprende, inoltre, mezzi di misura della capacità collegati elettronicamente a ciascuno dei condensatori e configurati per generare una pluralità di segnali d’uscita, uno per ciascuna capacità variabile misurata.

In questo modo, un unico sensore digitale di pressione può essere utilizzato per la misura di più di una pressione interna dell’elettrodomestico in cui è installato, e generare per ciascun condensatore uno specifico segnale d’uscita, che può essere elaborato da un’unità di controllo e comando dell’elettrodomestico.

In alternativa, lo stesso sensore digitale di pressione può essere utilizzato per la misura di una sola pressione, ma per generare, in uscita, segnali differenti tra loro.

Segnali differenti consentono al sensore digitale di pressione di essere compatibile con differenti unità di controllo e comando, conferendogli notevole flessibilità applicativa.

Inoltre, il sensore digitale di pressione secondo il presente trovato ha una notevole flessibilità operativa ed applicativa anche perché non è, di fatto, limitato ad una sola pressione specifica, né ad uno specifico range di valori di pressione.

Infatti, ciascun condensatore può essere configurato per sopportare e misurare una pressione od un range di pressioni, mentre i mezzi di misura della capacità possono essere attivati selettivamente e gestiti anche individualmente a seconda della specifica applicazione e/o della specifica esigenza di misurazione.

Tale attivazione e gestione selettiva può essere funzionale ad una pluralità di applicazioni in elettrodomestici diversi, aventi diverse modalità o esigenze di elaborazione dei segnali generati dai mezzi di misura della capacità anzidetti.

In particolare, può essere previsto che i segnali d’uscita siano di una o più tipologie scelte fra segnali in frequenza, segnali in corrente, segnali in tensione.

Forma oggetto del presente trovato anche un elettrodomestico provvisto di un sensore digitale di pressione capacitivo realizzato come sopra indicato e comprendente un’unità di controllo e comando alla quale il sensore digitale di pressione è collegato elettronicamente.

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 presente trovato;

- le figg. da 3 a 5 sono viste schematiche in sezione di forme di realizzazione di un sensore digitale di pressione secondo il presente trovato;

- la fig. 6 è una vista assonometrica di un’ulteriore forma di realizzazione del sensore digitale di pressione.

DESCRIZIONE DI FORME DI REALIZZAZIONE

Le figure 1 e 2 sono utilizzate per descrivere forme di realizzazione di un sensore digitale di pressione 10 secondo il presente trovato, schematicamente rappresentato, a titolo esemplificativo, montato su 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.

Nella fattispecie mostrata nelle figure 1 e 2, è rappresentato un sensore digitale di pressione 10 che può essere collocato in posizioni diverse della lavatrice 11, e ricoprire funzioni diverse.

Le figure 1 e 2 sono utilizzate 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 indumenti V 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.

In un primo esempio applicativo, il sensore digitale di pressione 10 può essere 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.

In un secondo esempio applicativo, il sensore digitale di pressione 10 può essere collegato al cestello 12, mediante il condotto di misura 18, anche per misurare in modo indiretto il peso degli indumenti V presenti nel cestello 12.

Nel primo esempio, 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.

Nel secondo esempio summenzionato, il condotto di misura 18 può contenere un cursore 18a, ad esempio uno stantuffo, mobile verticalmente con il cestello 12 quando questo viene caricato con gli indumenti V e configurato per comprimere l’aria a pressione atmosferica inizialmente presente nello stesso condotto di misura 18 quando il cestello 12 è vuoto.

Anche in questo caso d’esempio, la compressione dell’aria all’interno del condotto di misura 18 può agire sul sensore digitale di pressione 10, determinando, attraverso la misura della pressione dell’aria anzidetta, la misura indiretta del peso degli indumenti V.

Le misurazioni sopra indicate possono determinare l’avvio e/o l’arresto, nonché la gestione differenziata a seconda dei valori rilevati, di alcune fasi dei cicli di lavaggio che dipendono dalla quantità d’acqua e/o di indumenti V presente nel cestello 12. I cicli di lavaggio possono essere 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.

II 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.

Può essere altresì previsto che nel modulo di memorizzazione 20 sia preimpostata una pluralità di valori di soglia, e che l’elaboratore elettronico 21 sia configurato per selezionare il valore di soglia di volta in volta corrispondente al segnale inviato dal sensore digitale di pressione 10 all’unità di controllo e comando 19.

In questo modo, l’unità di controllo e comando 19 può anche essere configurata per comandare l’immissione di acqua nel cestello 12 sulla base del peso iniziale degli indumenti V contenuti nel cestello 12 stesso.

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, nonché di una elevata accuratezza ed affidabilità, indispensabili 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, se supportata dalle summenzionate precisione ed accuratezza, 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.

L’accuratezza e la precisione, in particolare, sono condizioni fondamentali per un’automatizzazione affidabile dei processi di lavaggio della lavatrice 11.

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 dell’ordine di pochi millimetri. 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 da 3 a 6 sono utilizzate per descrivere forme di realizzazione preferenziali di sensore digitale di pressione 10, nelle quali esso è di tipo capacitivo.

Secondo tali soluzioni, il sensore digitale di pressione 10 può esemplificativamente comprendere 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, avvitatura, oppure mezzi ad incastro.

La figura 3 può essere utilizzata per descrivere forme di realizzazione esemplificative nelle quali sul corpo di chiusura 26 può poggiare un circuito stampato, o PCB 27, al quale sono collegate una prima piastra conduttiva 28a ed una seconda piastra conduttiva 28b.

La prima piastra conduttiva 28a e la seconda piastra conduttiva 28b possono essere integrate sul PCB 27, ossia annegate nello spessore di quest’ultimo e affioranti solo in corrispondenza di una propria superficie esterna, oppure possono poggiare sul PCB 27 ed essere solidarizzate con esso per mezzo di un collante, una resina o mezzi di fissaggio meccanico, quali viti, riveti, graffete, od altro.

Le piastre conduttive 28a e 28b possono anche essere spesse pochi micron, ad esempio se definite da un rivestimento metallico delle superfici del PCB 27, o di una parte di esse.

II coperchio 25 può essere provvisto, in forme di realizzazione esemplificative, di sedi di alloggiamento 29b 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.

Il sensore digitale di pressione 10 può includere anche un elemento sensibile 30 realizzato con un materiale condutore, quale un metallo, ad esempio rame, alluminio, o acciaio.

Forme di realizzazione descritte utilizzando esemplificativamente la figura 3 possono prevedere che l’elemento sensibile 30 abbia un profilo trasversale disuniforme, definito, ad esempio, dall’alternanza di porzioni spesse a contato con il PCB 27 e di porzioni sottili distanziate da quest’ultimo.

L’elemento sensibile 30 può essere realizzato in corpo unico, in cui le porzioni sottili sono ricavate mediante asportazione di materiale, oppure può essere definito dall’assemblaggio di porzioni spesse e sottili realizzate separatamente.

Le porzioni sottili possono essere flessibili e definire ciascuna una membrana conduttiva; ad esempio, e per comodità grafica, nelle figure sono rappresentate due membrane conduttive, in particolare una prima membrana conduttiva 3 la ed una seconda membrana conduttiva 3 lb.

In possibili soluzioni di variante, il sensore digitale di pressione 10 può includere un numero di membrane conduttive superiore a due, ad esempio anche fino a oto, o più.

Le porzioni spesse dell’elemento sensibile 30 possono fungere da sostegno per le anzidette membrane conduttive 3 la, 31b, in una configurazione risultante riconducibile ad un incernieramento periferico di queste ultime.

Le suddette porzioni spesse possono definire ciascuna un distanziale, esemplificativamente indicati nelle figure 3, 4 e 5 con i riferimenti 37a, 37b, 37c. I distanziali 37a, 37b, 37c sono configurati per mantenere ciascuna membrana conduttiva 3 la, 31 b, ad una voluta distanza da una corrispondente piastra conduttiva 28a, 28b del PCB 27.

In particolare, una volta assemblato il sensore digitale di pressione 10, la prima membrana conduttiva 3 la può essere essenzialmente parallela alla prima piastra conduttiva 28a, sicché tra membrana 3 la e prima piastra 28a conduttive si determina un primo interspazio fi di valore noto, e definito, in assenza di sollecitazioni esterne. In modo del tutto analogo a quanto sopra riportato, il distanziamento ed il sostanziale parallelismo tra la seconda membrana conduttiva 3 lb e la seconda piastra conduttiva 28b, definiscono un secondo interspazio fi.

II primo interspazio fi ed il secondo interspazio fi possono avere le stesse dimensioni, oppure avere dimensioni diverse, in particolare in termini di spessore, e contenere lo stesso materiale dielettrico, oppure materiali dielettrici diversi.

Ciascuna delle coppie di conduttori definite rispettivamente da prima piastra conduttiva 28a e prima membrana conduttiva 3 la, e da seconda piastra conduttiva 28b e seconda membrana conduttiva 31 b, può essere sottoposta ad una voluta differenza di potenziale. Essendo presente nei rispettivi primo interspazio I1e secondo interspazio fi un materiale dielettrico, ad esempio aria, le suddette coppie di conduttori definiscono le armature rispettivamente di un primo condensatore C e di un secondo condensatore C2.

Le armature del primo condensatore Ci e quelle del secondo condensatore C2possono essere sottoposte alla stessa differenza di potenziale, oppure può essere prevista una specifica differenza di potenziale per ciascun condensatore C e C2.

La distanza tra la membrana conduttiva 3 la, 31 b, e la corrispondente piastra conduttiva 28a, 28b, 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.

Il sensore digitale di pressione 10 mostrato esemplificativamente in figura 3 è configurato in modo che il primo condensatore C ed il secondo condensatore C2siano tra loro affiancati.

In ulteriori forme di realizzazione di sensore digitale di pressione 10, il primo condensatore Ci ed il secondo condensatore C2possono essere tra loro sovrapposti. In ancora ulteriori forme di realizzazione, i condensatori Q e C2possono essere definiti da coppie di conduttori concentrici poste Luna esternamente rispetto all’altra. La figura 3 è utilizzata per descrivere forme di realizzazione nelle quali la prima membrana conduttiva 3 la ha uno spessore HI diverso dallo spessore H2 della seconda membrana conduttiva 31 b.

Nella fattispecie mostrata nella figura 3, lo spessore H1 della prima membrana conduttiva 31a è, a mero titolo esemplificativo, maggiore rispetto allo spessore H2 della seconda membrana conduttiva 31 b.

Sia la prima membrana conduttiva 3 la che la seconda membrana conduttiva 31 b sono configurate per flettersi se sottoposte ad una pressione P dovuta, ad esempio, alla presenza di acqua nel cestello 12 della lavatrice 11, in tal modo aumentando la capacità sia del primo condensatore Q che del secondo condensatore C2.

La flessione delle membrane conduttive 3 la, 31 b conferisce a ciascun condensatore Ci e C2la caratteristica di condensatore a capacità variabile per effetto della pressione P.

Nelle soluzioni esemplificative descritte con riferimento alla figura 3, il coperchio 25 può essere provvisto, in corrispondenza della prima membrana conduttiva 3 la e della seconda membrana conduttiva 31b, di un’apertura 35 comunicante con il summenzionato condotto di misura 18. Tale apertura 35 è sovrapposta ad entrambe le membrane conduttive 3 la e 31b, delle quali copre l’intero ingombro in pianta. L’apertura 35, inoltre, ha la funzione di trasmettere la pressione P dell’acqua contenuta nel cestello 12 alle membrane conduttive 3 la e 31 b, deformandole.

Tale deformazione dovuta alla pressione P determina un avvicinamento tra ciascuna membrana conduttiva 3 la, 31 b e la corrispondente piastra conduttiva 28a, rispettivamente 28b. Da tale avvicinamento deriva un aumento della capacità sia del primo condensatore Ci, del quale la prima membrana conduttiva 3 la e la prima piastra conduttiva 28a costituiscono le armature, sia del secondo condensatore C2, del quale la seconda membrana conduttiva 3 lb e la seconda piastra conduttiva 28b costituiscono le armature.

Nelle soluzioni esemplificative mostrate in figura 3, il secondo condensatore C2è essenzialmente isolato rispetto al primo condensatore Cj, ad esempio mediante separazione dei rispettivi interspazi fi e I2per mezzo di uno o più dei distanziali 37a, 37b, 37c.

In possibili forme di realizzazione, non mostrate nei disegni, possono essere previsti anche due circuiti stampati distinti, uno per il primo condensatore Ci e uno per il secondo condensatore C2.

Sulla prima membrana conduttiva 3 la e sulla seconda membrana conduttiva 31 b può agire la medesima pressione P, che, per effetto della differenziazione dei corrispondenti spessori HI e H2, determina flessioni di entità diversa tra le membrane conduttive 3 la, 3 lb, a parità di larghezza L, di geometria e materiali di queste ultime. In questo modo si ottengono diverse variazioni di capacità dei condensatori Q e C2in seguito all’applicazione della pressione P.

Quanto sopra descritto rappresenta solamente un esempio, non limitativo, di una possibile soluzione realizzati va nella quale le membrane conduttive 3 la, 31 b hanno rigidezze flessionali tra loro differenti, ferma restando la possibilità di utilizzare altri accorgimenti, quali, ad esempio, differenti tipologie di vincolo tra le membrane conduttive 3 la, 3 lb e i distanziali 37a, 37b, 37c, oppure differenti larghezze L tra le membrane conduttive 3 la, 31 b, a parità di spessore, oppure ancora materiali con caratteristiche meccaniche differenti.

In possibili implementazioni del presente trovato, gli aumenti di capacità del primo condensatore Q dovuti alla spinta esercitata dalla pressione P sulla membrana 3 la, così come eventuali diminuzioni di capacità che si verificano, ad esempio, in seguito alla riduzione della suddetta pressione P, possono venire misurati, per ciascun condensatore Ci, C2, da un microcontrollore, ad esempio un microchip.

Nelle figure allegate, a mero titolo esemplificativo, sono indicati un primo microcontrollore 34a, collegato al primo condensatore Ci, ed un secondo microcontrollore 34b, collegato al secondo condensatore C2.

In possibili varianti, può anche essere previsto che un unico microcontrollore possa misurare simultaneamente le variazioni di capacità di due o più condensatori.

In forme di realizzazione preferenziali, i microcontrollori 34a e 34b sono integrati nel PCB 27, oppure, qualora sia prevista una pluralità di PCB, ad esempio uno per ciascun condensatore Ci, C2, ciascun microcontrollore 34a, 34b, può essere integrato in un corrispondente PCB.

In alcune implementazioni, i microcontrollori 34a e 34b, che fungono quindi da mezzi di misura della capacità, sono configurati per elaborare la misura delle variazioni di capacità del primo condensatore Ci e del secondo condensatore C , rispettivamente, e generare corrispondenti segnali d’uscita Uj, U relativi a ciascuna misurazione.

In soluzioni realizzative, quali quelle descritte esemplificativamente con riferimento alle figure 3, 4 e 5, ciascun microcontrollore 34a, 34b è configurato, oltre che per generare tale segnale d’uscita Ui, U , anche per trasmetterlo in uscita all’unità di controllo e comando 19 con la quale è collegato elettronicamente.

Può essere altresì previsto che i segnali d’uscita Ui, U generati dai microcontrollori 34a, 34b siano segnali in frequenza, che possono essere successivamente interpretati ed elaborati dall’unità di controllo e comando 19.

Ulteriori implementazioni possono prevedere che i segnali Ui e U siano segnali in corrente o in tensione, elaborati a valle dall’unità di controllo e comando 19.

In forme di realizzazione, può essere previsto che i segnali Ui e U siano entrambi dello stesso tipo, oppure che siano diversi tra loro, prevedendo, quindi, una combinazione delle tipologie di segnali sopraccitate.

In funzione dell’elaborazione di questi segnali Ui, U 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.

Sulla base di quanto sopra, il primo condensatore C; ed il secondo condensatore C , in unione ai microcontrollori 34a, 34b, definiscono un gruppo rilevatore di pressione 36 configurato per la rilevazione della pressione P.

La figura 3 può essere utilizzata per descrivere forme di realizzazione del sensore digitale di pressione 10 nelle quali esso può includere un interruttore Tj interposto tra il primo microcontrollore 34a e l’unità di controllo e comando 19, ed un secondo interruttore T2interposto tra il secondo microcontrollore 34b e l’unità di controllo e comando 19.

Il primo interruttore Ti ed il secondo interruttore T2possono essere attivabili meccanicamente, oppure elettronicamente, oppure ancora essere interruttori logici selettivamente attivabili in sede di taratura del sensore digitale di pressione 10.

In alcune implementazioni, ciascun interruttore Ti, T2può essere attivabile permanentemente, in modo da determinare la trasmissione di uno solo dei segnali d’uscita Ui, U2, generati dai microcontrollori 34a, 34b.

In ulteriori implementazioni, gli interruttori Tj, T2possono essere ad attivazione e/o disattivazione automatica sulla base di specifici valori, intervalli di valori, o andamenti dei segnali d’uscita Uj e U2, dipendenti dalla pressione P.

Essendo i segnali d’uscita Ui e U2diversi tra loro, per effetto della diversa conformazione delle membrane conduttive 3 la, 3 lb, e poiché lavatrici 11 diverse possono includere unità di controllo e comando 19 diverse, il sensore digitale di pressione 10 come sopra descritto può permettere di selezionare, a parità di pressione P, il segnale d’uscita Uj, U2compatibile con la specifica tipologia di unità di controllo e comando 19.

Ne consegue, quindi, che un unico sensore digitale di pressione 10 può essere utilizzato per differenti lavatrici 11, o, ancora più in generale, per differenti elettrodomestici nei quali sia necessario misurare una pressione P.

La figura 4 può essere utilizzata per descrivere forme di realizzazione del presente trovato nelle quali il primo condensatore Ci ed il secondo condensatore C2includono membrane conduttive, rispettivamente 3 la e 3 lb, aventi lo stesso spessore H e la stessa larghezza L.

Inoltre, sui due condensatori Q e C2agiscono pressioni diverse, in particolare sul primo condensatore Cj agisce una prima pressione PI e sul secondo condensatore C2agisce una seconda pressione P2.

A fronte di ingressi multipli, definiti dalle pressioni PI e P2 anzidette, il sensore digitale di pressione 10 fornisce uscite multiple, definite dai due segnali d’uscita Ui e U2generati dai microcontrollori 34a e 34b collegati rispettivamente al primo condensatore Ci e al secondo condensatore C2.

E quindi possibile misurare contemporaneamente più di una pressione PI, P2 con il medesimo sensore digitale di pressione 10, il quale è in grado di generare segnali d’uscita U] U2differenziati. Tali segnali d’uscita U] U2differenziati possono essere trasferiti all’unità di controllo e comando 19, la quale può essere configurata per interpretarli separatamente e ed ottenere per ciascuno il valore della corrispondente pressione PI, 0 P2.

La figura 5 è utilizzata per descrivere forme di realizzazione ottenute mediante combinazione di forme di realizzazione precedentemente descritte, nelle quali la prima membrana conduttiva 3 la e la seconda membrana conduttiva 31 b hanno spessori, rispettivamente HI e H2, diversi, e sono sottoposte a due pressioni PI e P2 diverse. Ciò permette di differenziare ulteriormente i segnali d’uscita Ui e U2in uscita dal sensore digitale di pressione 10. Ad esempio, in forme di realizzazione combinabili con tutte le altre forme di realizzazione qui descritte, può anche essere previsto che la differenziazione anzidetta sia intesa per pilotare il comportamento di uno 0 dell’altro dei condensatori Ci e C2, ad esempio per ottenere in uscita segnali d’uscita Ui o U2aventi una voluta frequenza, o altre caratteristiche note, quali tensione, 0 corrente. In questo modo, i segnali d’uscita Uj e U2 inviati all’unità di controllo e comando 19 possono essere tali per cui il primo segnale d’uscita Ui del primo condensatore Ci può fungere da segnale di soglia, o di filtro, per la successiva elaborazione, da parte della stessa unità di controllo e comando 19, del segnale d’uscita U2.

Quelli sopra riportati sono solo alcuni degli esempi di possibili utilizzi ed implementazioni di sensore digitale di pressione 10 capacitivo ad uscite multiple. La figura 6 può essere utilizzata per descrivere forme di realizzazione esemplificative nelle quali un sensore digitale di pressione 110 include un gruppo rilevatore di pressione 136, configurato per la rilevazione, separatamente oppure contemporaneamente, di una o più pressioni interne della lavatrice 11, ad esempio fino a cinque, indicate esemplificativamente con i riferimenti alfanumerici PI, P2, P3, P4, P5.

Il rilevatore di pressione 136 può includere un PCB 127, provvisto di una pluralità di piastre conduttive 128, nella fattispecie esemplificativamente cinque, un elemento sensibile 130 provvisto di una pluralità di membrane conduttive 131, nella fattispecie cinque, un anello di fissaggio 149, ed una membrana isolante 147, alla quale sono collegati il PCB 127 e l’elemento sensibile 130.

Sulla membrana isolante può poggiare un coperchio 125 provvisto di tante aperture 135 quante sono le membrane conduttive 131 e le corrispondenti piastre conduttive 128.

Ciascuna membrana conduttiva 131 può essere definita da un’incavatura dell’elemento sensibile 130 ottenuta mediante asportazione di materiale. In questo modo, quando il sensore digitale di pressione 110 è assemblato e l’elemento sensibile 130 è sovrapposto ed appoggiato sul PCB 127, le zone non incavate dell’elemento sensibile 130 fungono da distanziale 137 e distanziano ciascuna membrana conduttiva 131 dalla corrispondente piastra conduttiva 128, mantenendole tra loro parallele. Nel caso specifico esemplificativo, le membrane conduttive 131 e le piastre conduttive 128 definiscono cinque condensatori Ci-C5, ciascuno a capacità variabile in base alla flessione della relativa membrana conduttiva 131.

La membrana isolante 147 può essere provvista di mezzi di aggancio, nella fattispecie pioli d’aggancio 140, che hanno la funzione di collegare alla membrana isolante 147 sia l’elemento sensibile 130 che il PCB 127.

Nel caso specifico di figura 6, i pioli d’aggancio 140 sono posti in una zona flessibile 139 della membrana isolante 147, e sono aggettanti da essa. I pioli d’aggancio 140 possono essere dotati di uno stelo 141 e di un’estremità libera 142 di dimensioni maggiori rispetto allo stelo 141.

L’aggancio è ottenuto mediante l’inserimento dei suddetti pioli d’aggancio 140 in primi fori passanti 143 ricavati nella zona periferica dell’elemento sensibile 130 e in secondi fori passanti 144, ricavati nel PCB 127.

Tali primi 143 e secondi 144 fori passanti costituiscono mezzi di aggancio complementari ai suddetti mezzi di aggancio 140 della membrana isolante 147.

L’assemblaggio del gruppo rilevatore 136 prevede di inserire i pioli d’aggancio 140 nei primi fori passanti 143 e nei secondi fori passanti 144 per impilare, o sovrapporre, in corrispondenza l’una con l’altra all’interno del gruppo rilevatore 236, la zona flessibile 139 della membrana isolante 147, la zona dell’elemento sensibile 130 ove sono presenti le membrane conduttive 131, e le piastre conduttive 228.

L’assemblaggio del sensore digitale di pressione 110 può prevedere una fase terminale nella quale il coperchio 125 viene posizionato a contatto con la membrana isolante 147 in modo che ciascuna apertura 135 risulti sovrapposta ad una membrana conduttiva 131 posizionata dalla parte opposta della stessa membrana isolante 147. Il gruppo rilevatore 136 può includere, inoltre, un microcontrollore 134, configurato per misurare le variazioni di capacità di tutti i condensatori C1-C5, e generare, per ciascuno di essi, un corrispondente segnale d’uscita, rispettivamente Ui, U2>U3, U4, U5.

Può essere quindi possibile misurare, mediante l’unico sensore digitale di pressione 110, fino a cinque pressioni distinte in ingresso, tramite la gestione di cinque segnali d’uscita U1-U5, corrispondenti ciascuno alla rilevazione di una deformazione di una delle membrane conduttive 131 dovuta ad una pressione in ingresso P1-P5.

La gestione dei segnali d’uscita U1-U5può essere effettuata, ad esempio, per mezzo di un’interfaccia di configurazione 54 di cui è provvisto il PCB 127.

Tale interfaccia di configurazione 54 includere uno 0 più terminali di connessione 154 collegati al microcontrollore 134 e che permettono la connessione dell’unità di controllo e comando 19 all’interfaccia di configurazione 54 stessa.

Questa connessione può permettere la configurazione del microcontrollore 134, per determinare l’attivazione selettiva, l’impostazione e l’elaborazione selettiva dei segnali d’uscita U1-U5summenzionati.

È quindi possibile selezionare uno qualsiasi dei cinque segnali d’uscita U1-U5generati dal microcontrollore 134 del gruppo rilevatore 136, oppure una qualsiasi combinazione di tali segnali d’uscita U1-U5, a seconda della specifica applicazione. È chiaro che al sensore digitale di pressione 10, 110 fin qui descritto possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall’ambito del presente trovato.

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, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell’ambito di protezione da esse definito.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sensore digitale di pressione di tipo capacitivo per la misurazione di almeno una pressione (P, PI, P2, P3, P4, P5) interna in un elettrodomestico (11), comprendente una pluralità di condensatori (C1, C2; Ci-C5) provvisti di armature definite da coppie di conduttori (3 la, 28a; 31b, 28b; 131, 128), caratterizzato dal fatto che ciascuna di dette coppie di conduttori (3 la, 28a; 31b, 28b; 131, 128) comprende una membrana conduttiva (3 la, 31 b, 131) deformabile per effetto di detta almeno una pressione (P, PI, P2, P3, P4, P5), per definire condensatori (Cj, C2; Ci-C5) tutti a capacità variabile, e che comprende mezzi di misura (34a, 34b, 134) della capacità collegati elettronicamente a ciascuno di detti condensatori (C1, C2; C1-C5) e configurati per generare una pluralità di segnali d’uscita (Ui, U2, U3, U4, U5), uno per ciascuna capacità variabile misurata.
2. 2. Sensore digitale di pressione come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti segnali d’uscita (U1, U2, U3, U4, U5) sono tutti di una tipologia scelta tra segnali in frequenza, segnali in tensione, segnali in corrente.
3. 3. Sensore digitale di pressione come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti segnali d’uscita (Ui, U2, U3, U4, U5) sono di due 0 più tipologie scelte tra segnali in frequenza, segnali in corrente, segnali in tensione.
4. 4. Sensore digitale di pressione come in una o l’altra delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di misura (34a, 34b, 134) sono configurati per collegarsi elettronicamente ad un’unità di controllo e comando (19) di detto elettrodomestico (11) e per trasmettere a detta unità di controllo e comando (19) detti segnali d’uscita (Uj, U2, U3, U4, U5), detti mezzi di misura (34a, 34b, 134) essendo selettivamente attivabili 0 disattivabili da detta unità di controllo e comando (19).
5. 5. Sensore digitale di pressione come nella rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che comprende un’interfaccia di configurazione (54), collegata a detti mezzi di misura (134) e configurata per la connessione dell’unità di controllo e comando (19) a detti mezzi di misura (134) per l’attivazione e l’elaborazione selettiva di uno o più di detti segnali d’uscita (Uj, U2, U3, U4, U5).
6. 6. Sensore digitale di pressione come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende una pluralità di membrane conduttive (3 la, 31 b, 131) aventi rigidezze flessionali tra loro differenti.
7. 7. Elettrodomestico comprendente un sensore digitale di pressione (10, 110) realizzato secondo una o l’altra delle rivendicazioni precedenti, ed un’unità di controllo e comando (19) alla quale detto sensore digitale di pressione (10, 110) è collegato elettronicamente per la trasmissione e l’elaborazione di una pluralità di segnali d’uscita (Ui, U2, U3, U4, U5).