消除气泡
消除气泡对光电直读水表计数器来说,是一个很棘手的问题,首先是工艺流程必须要正确,也就是说液封的时机。在什么时候进行佳;其次是采用灌液的工艺,或者说采用什么方式;后是液封后的检查。
消除气泡,对液封时的密封要求很高,一般在0.6MPa压力下进行,不允许有漏液的现象出现。这就需要字轮轴的轴向密封有可靠的保证措施,这个措施的采取还不能使轴向转动的摩擦力增加。对于水表来说就是不能提高始动流量Qs的值,降低灵敏度,这与密封不漏液是矛盾的,因为密封好了,始动流量肯定会受到影响。相反始动流量灵敏度高了,密封性能不会有很好的效果。
为了解决这个问题,笔者做了试验。在轴向密封上采用了类似机械密封但不是机械密封的方式。由动环和定环的结构组成,却不是硬密封,采用了轴线密封方式,当有压力时,软密封就会变成硬密封,在没有压力的环境下,始终处于轴线密封。这样将转动摩擦系数降到低限度,不会降低水表始动灵敏度。
防止变形
首先检查安装模块的计数器盒,其透明壁是否有微变形。微变形会改变光电器件光线发射的方向,严重时会出现误读字轮代码,造成读数错误。这个问题只能通过调整工艺顺序解决,即先灌液还是先胶封。
笔者在安装模块和胶封前预先灌液,灌液后对每个计数器盒中的液体进行检查,有气泡的重新灌液,这样气泡就完全可以排除,保证光电器件在一个不会折射、衍射的环境工作,同时杜绝了灌胶后计数器盒壁产生变形的可能。
杜绝龟裂
龟裂容易产生的位置是插光电器件的透明槽的直边与横边,这两处壁厚不一致。注塑后脱模时由于壁厚不一致,脱模时的拉力会使壁迅速产生应力,当冷却后塑料收缩龟裂就产生。这种龟裂不在明面,而是在夹角处,眼睛看不到,只有在胶封后龟裂处的环氧树脂漏到字轮,字轮被胶封不转,才会发觉。
笔者对模具进行了防止龟裂的改进:,尽可能的将壁厚改为一致;第二,将直角修正为R圆角,卸除交点应力。通过改进,计数器盒龟裂现象很明显减少,几乎没有了。
胶封工艺
模块胶封是保证光电直读模块在水中长期浸泡不出问题的手段,而模块能在水中长期密封涉及多方面因素,如胶封的材料、干燥的时间、胶封的方法等。
首先是胶封的材料选择,这是关键的。材料在胶固后化学性能应稳定,被氢离子置换的时间长;第二,胶封的工艺。采用一次胶封还是分层胶封;第三,防止热胀、冷缩引起的龟裂;后,胶封固化后的测试与检查。
笔者对上述的技术及工艺进行了细致的分析,查阅很多的技术文献,并通过验证和试验,获得了手的实验数据。将其运用在产品生产上获得了直接的效果,解决了模块在水中长期工作的防水问题。
产品质量保证措施
合格的液封光电直读水表不仅仅是将计数器盒做好,胶封好的事情。更需要合理的设计及完整的工艺和质量控制的手段。
抗自然环境危害
自然环境有雷雨天,南方还有梅雨季节,北方温度差可达到40℃或以上。一个产品要在各种自然环境正常工作,就需要具有以下的设计与工艺要求:
抗强电冲击的设计
抗强电冲击是在一个较高的电压环境下,在特定的时间内进行连续冲击时,能够抵御冲击带来的潜在威胁。这需要在电路中增加抗强电冲击功能的设计,增加防雷功能的电子元器件。虽然需要增加一定的成本。但是能够预防雷电带来的危害。
根据不同的季节采取不同胶封干燥时间
在不同环境进行胶封操作时,必须根据环境湿度来及时调整干燥的时间,没有足够的时间,就不能保证胶封体彻底干燥。
抗区域性气候变化引起的胶封体裂纹
a)中国的北方和南方温度差别很大,南方的温度一般在-10℃~40℃之间,而北方的温度在-30℃~40℃之间。水表虽不能安装在这样的环境,但在水表的运输过程出现这样的温差是很正常的。假如在这样的环境中,胶封体能保证不产生收缩的裂纹吗?笔者认为很难说,但这就是胶封会遇到的现实问题。针对这个问题,我们采取了预防抗裂的措施,保证在-30℃时不会因低温而将胶封体冻裂。
总线抄表时,故障表可单独识别
总线不会因出现一只表故障而瘫痪,这是总线制光电直读模块需要解决的重要问题之一。根本的解决方案是采用更可靠设计、选择的器件。
采用专用的芯片,价格高了,但是不会因出现单只表故障而导致该条总线瘫痪的情况发生,其它表可正常工作,同时故障表在操作系统中也很容易识别,方便更换故障表。
有的厂家为了贪图利润空间或采用低价销售策略,在这些细节上压缩成本,从而导致了不可想象的后果,为用户带来了不可弥补的损失。
引线保护及检查
液封光电直读水表的引线防护也是一个重要的问题。好不容易计数器加工完成,检测合格,但是在装入表壳锁紧罩子时,由于没有可靠的防护措施,罩子旋紧时将引线的塑料保护套损坏,造成线路短路。这个防护需要很可靠,同时安装完成后需要测量是否短路。我们在这个防护上下了很大的功夫,做了很多对比选择了一种可靠的方式,加上后续测试,保证了引线的安全。
结束语
液封光电直读水表不是想象中的那么难做,但也不是那么简单好做。只要从原理出发,找到问题的根源,采用正确的解决方法,产品就一定能够做好。我们不断将光电直读模块技术精益求精的过程中,还根据流体力学的原理,将水表的Q3:Q1的比值做到R100倍,R120倍,甚至做到了R160倍。产品电性能提高的同时,其流量性能也随着产品同时升级。(笔者:杜幸浩;联系电话:13958183220;QQ:489445484)
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