本文介紹了目前市場上防水電子秤的主要防水方式,并著重介紹了如何防止水汽對電子秤內線路板的損害。
一、概述
防水秤是用于水產、冷藏等高濕度環(huán)境下工 作的電子秤。該產品具有行業(yè)需求很大的市場前 景,同時較其他普通電子秤也有著較高的附加值。 目前市場上有著各種防水秤,質量、價格參差不 齊。但就顧客反映防水秤的使用狀況卻都不理想, 壽命最長的不超過兩年,最短的只有兩個多月。 究竟是什么原因導致防水秤的防水性能失效了昵? 怎樣才能真正做到防水昵?下面就這兩個問題進行一下討論。
二、防水失敗的原因
目前市場上的防水秤通常以IEC International Electro Technical Commission 起草白勺 IP Inter-national Protection國際上通用的防護標準體系 為標準,通過相關試驗,聲稱可以達到某種等級, 從IP65-IP67不等。但在實際使用中一些試驗達到 IP67的防水秤仍然擺脫不了壽命短的命運。這主 要是產品設計中忽視了水的另一個形態(tài)一水汽。
一般來講水分子的間隔不會改變,氣態(tài)水中, 水分子是獨立的,這時的“水”就是以一個個獨 立的水分子組成的物質。而液態(tài)水中,水分子不 是獨立的,水分子與水分子之間除了存在范德華 力外,還存在“氫鍵”(這是一種特殊的分子間作 用力)。由于氫鍵的存在,液態(tài)水中水分子不是以 一個個獨立形式存在的,而是以一連串氫鍵結合 的大的“結構單元”存在的。從宏觀上說液態(tài)水 的“顆粒”要遠大于氣態(tài)水的“顆粒”,因此很多 防水秤就是由于電子元件因冷凝水的腐蝕、短路 而損壞的。
在防水外殼的嚴密保護下,秤體內的水汽又 是從哪里來的昵?我們首先看一下防水秤的結構, 如圖1所示。
由圖1可以看出秤體內水汽主要來自于兩個 方面,一是裝配時秤體內本身封入的水汽,二是 外界環(huán)境中通過密封條、密封薄膜滲入的水汽。 尤其是在電子秤關機后,秤體內溫度降低,相對 于外界環(huán)境表現為負氣壓時,水汽更容易侵入。
三、防水秤常用的防水汽方法 經過防水秤的實際應用及暴露出來的問題, 各衡器廠家的工程師其實已經意識到了水汽的危 害,并提出了不同的解決方案:
1.采用更加柔軟的密封條,施加更大的鎖緊 壓力。但原有的ABS塑料已經不能提供足夠的強 度,因此將殼體更換為強度更高的材料,如高強 度塑料、不銹鋼等。其缺點是成本增加,且效果 不明顯,因為在熱脹冷縮下,外殼的呼吸效應, 可以將外界水汽吸入殼體,同時過于柔軟的密封 條材料也不夠致密,不足以防止水汽的通過。
2.去掉密封條,將上蓋和底座采用密封膠密 封。但無法維修線路板,若破開外殼又得不償失。
3.加強對主板模塊的保護,最常用的方法就 是對主板灌裝防潮、散熱性好的密封膠。這是一 個很有效的方法,可以有效防止已進入的水汽對 主板的損害,因其操作簡便、防潮性好而廣泛使 用。目前市場上可選用的灌封膠有很多如704- 78、 1B73、PX804C等,但這些灌裝膠往往需要50蚓 ?60蚓下長時間烘烤才能固化,因此對于整個線路 板的耐高溫性能有較高要求。而且這種全密封的 封裝方式對線路板的發(fā)熱量也有嚴格要求,只能 采用高集成度,低發(fā)熱量的元件,所以在生產數 量少的情況下制造成本會比較高。而且線路板損 壞后無法維修,只能更換,其上百元的價格對用 戶來說也是個不小的負擔。該方法最多保證2年 左右的壽命,效果還是不夠理想。
四、機械結構上的對應解決方法
針對用戶急需一種價格低廉、防水性好、便 于維修的防水秤,結合目前的防水結構,提出了 一種新的防水秤結構,如圖2所示。
該結構的特點首先是將線路板直接密封膠封 面可以方便線路板的維修,另外盒內的干燥劑可 裝改為裝入透明密封盒封裝,密封盒采用透明材 以隨時將侵入的水汽吸收掉,保持線路板的干燥, 料是為了不影響觀察LED顯示。采用密封盒一方 只要定期更換干燥劑就可以了。密封盒的成本相對于目前線路板直接密封膠封裝的價格并不高, 且對線路板的耐高溫性能降低了要求,從而降低 了成本。
另外將連接電纜線的焊點集中在接線盒內, 方便集中封膠,避免了多點封膠導致虛封、漏封 等問題。
五、結論
該結構吸收了部分隔爆型電器設備的優(yōu)點, 將防水秤的性能從防液態(tài)水提高到防汽態(tài)水等級。 改進后的防水秤,在防水試驗中完全可以達到 IP67防護等級,在防水汽的實驗中也取得了良好 的效果,可以滿足市場上大部分用戶的需求。