本文介绍了目前市场上防水电子秤的主要防水方式,并着重介绍了如何防止水汽对电子秤内线路板的损害。
一、概述
防水秤是用于水产、冷藏等高湿度环境下工 作的电子秤。该产品具有行业需求很大的市场前 景,同时较其他普通电子秤也有着较高的附加值。 目前市场上有着各种防水秤,质量、价格参差不 齐。但就顾客反映防水秤的使用状况却都不理想, 寿命最长的不超过两年,最短的只有两个多月。 究竟是什么原因导致防水秤的防水性能失效了昵? 怎样才能真正做到防水昵?下面就这两个问题进行一下讨论。
二、防水失败的原因
目前市场上的防水秤通常以IEC International Electro Technical Commission 起草白勺 IP Inter-national Protection国际上通用的防护标准体系 为标准,通过相关试验,声称可以达到某种等级, 从IP65-IP67不等。但在实际使用中一些试验达到 IP67的防水秤仍然摆脱不了寿命短的命运。这主 要是产品设计中忽视了水的另一个形态一水汽。
一般来讲水分子的间隔不会改变,气态水中, 水分子是独立的,这时的“水”就是以一个个独 立的水分子组成的物质。而液态水中,水分子不 是独立的,水分子与水分子之间除了存在范德华 力外,还存在“氢键”(这是一种特殊的分子间作 用力)。由于氢键的存在,液态水中水分子不是以 一个个独立形式存在的,而是以一连串氢键结合 的大的“结构单元”存在的。从宏观上说液态水 的“颗粒”要远大于气态水的“颗粒”,因此很多 防水秤就是由于电子元件因冷凝水的腐蚀、短路 而损坏的。
在防水外壳的严密保护下,秤体内的水汽又 是从哪里来的昵?我们首先看一下防水秤的结构, 如图1所示。
由图1可以看出秤体内水汽主要来自于两个 方面,一是装配时秤体内本身封入的水汽,二是 外界环境中通过密封条、密封薄膜渗入的水汽。 尤其是在电子秤关机后,秤体内温度降低,相对 于外界环境表现为负气压时,水汽更容易侵入。
三、防水秤常用的防水汽方法 经过防水秤的实际应用及暴露出来的问题, 各衡器厂家的工程师其实已经意识到了水汽的危 害,并提出了不同的解决方案:
1.采用更加柔软的密封条,施加更大的锁紧 压力。但原有的ABS塑料已经不能提供足够的强 度,因此将壳体更换为强度更高的材料,如高强 度塑料、不锈钢等。其缺点是成本增加,且效果 不明显,因为在热胀冷缩下,外壳的呼吸效应, 可以将外界水汽吸入壳体,同时过于柔软的密封 条材料也不够致密,不足以防止水汽的通过。
2.去掉密封条,将上盖和底座采用密封胶密 封。但无法维修线路板,若破开外壳又得不偿失。
3.加强对主板模块的保护,最常用的方法就 是对主板灌装防潮、散热性好的密封胶。这是一 个很有效的方法,可以有效防止已进入的水汽对 主板的损害,因其操作简便、防潮性好而广泛使 用。目前市场上可选用的灌封胶有很多如704- 78、 1B73、PX804C等,但这些灌装胶往往需要50蚓 ?60蚓下长时间烘烤才能固化,因此对于整个线路 板的耐高温性能有较高要求。而且这种全密封的 封装方式对线路板的发热量也有严格要求,只能 采用高集成度,低发热量的元件,所以在生产数 量少的情况下制造成本会比较高。而且线路板损 坏后无法维修,只能更换,其上百元的价格对用 户来说也是个不小的负担。该方法最多保证2年 左右的寿命,效果还是不够理想。
四、机械结构上的对应解决方法
针对用户急需一种价格低廉、防水性好、便 于维修的防水秤,结合目前的防水结构,提出了 一种新的防水秤结构,如图2所示。
该结构的特点首先是将线路板直接密封胶封 面可以方便线路板的维修,另外盒内的干燥剂可 装改为装入透明密封盒封装,密封盒采用透明材 以随时将侵入的水汽吸收掉,保持线路板的干燥, 料是为了不影响观察LED显示。采用密封盒一方 只要定期更换干燥剂就可以了。密封盒的成本相对于目前线路板直接密封胶封装的价格并不高, 且对线路板的耐高温性能降低了要求,从而降低 了成本。
另外将连接电缆线的焊点集中在接线盒内, 方便集中封胶,避免了多点封胶导致虚封、漏封 等问题。
五、结论
该结构吸收了部分隔爆型电器设备的优点, 将防水秤的性能从防液态水提高到防汽态水等级。 改进后的防水秤,在防水试验中完全可以达到 IP67防护等级,在防水汽的实验中也取得了良好 的效果,可以满足市场上大部分用户的需求。