专利名称：包括压力传感器的便携式电子仪表的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可佩带在手腕上的电子仪表，尤其是潜水员的腕表、测深仪或测高仪，该电子仪表包括一外壳和一压力传感器，该压力传感器安装在该外壳的一腔室内并具有一暴露在该腔室内部以用于接收环境压力的表面，所述腔室向外通向该外壳的外表面并在所述表面上被一盖子封闭，该盖子具有一外壁，该外壁设有至少一个在该腔室前面的孔口以用于将环境压力从该外壳外部传递到该腔室。
背景技术：
在EP专利No.195636中所公开的这种类型的腕表是已知的，其中压力传感器的腔室设置在外壳的一侧面凸出部内并通向该外壳的顶面，从而该传感器可设置在距离顶部的适当位置。根据一种目前最常见的结构，该压力传感器包括一由硅制成的压阻元件，该元件容纳在一罐形结构中并且用硅胶包住以防水。该硅胶还覆盖一硅树脂或橡胶制成的柔性层，该柔性层形成该传感器的暴露表面并将环境压力传递给该压阻元件。在此之上，由一穿孔的圆板形成封闭该腔室的盖子。该板的孔口都沿其周向设置，从而(这些孔口)不与该硅元件和包围该硅元件的硅胶相对。这种设置的目的是防止接合在这些孔中的异物损坏该硅元件或硅胶。
但是，这种设置有两个缺陷。一方面，这意味着必须增大该封闭板以使孔口位于由传感器占据的中央区域外部。另一方面，希望避免硅元件长时间暴露在日光下，但是上文中所述的结构不能充分阻止光在传感器中的漫射。
EP专利No.677798公开了一种上文所介绍的类型的腕表，但其中由放置在表壳背面的凹腔中的一管道形成用于该压力传感器的腔室。为了防止外壳压靠在佩戴者的手腕上而妨碍将环境压力传递给传感器，该外壳的背面包括凹槽，而该腔室由一遮盖物或盖子所覆盖，该遮盖物或盖子的外部具有一与外壳的背面平齐的支承表面，以用于压靠在佩戴者的手腕上并使凹槽和传感器腔室之间在该遮盖物后面或通过其侧面开口相连通。这种结构的缺陷是使表的厚度很大。另一方面，该表不能防止日光照射到传感器上，尤其是在该表不佩带在手腕上时。
发明内容
本发明的一个目的是，通过对用于将传感器安装在其腔室内的部件进行特别简单和有效的设置来克服上述现有技术中的缺点。本发明的一个特定目的在于，设计这些部件以便在很大程度上简化传感器和与其有关的仪表的部件的装配，尤其是可自动装配。
因此本发明涉及一种上述类型的便携式电子仪表，其特征在于，所述外壳的外表面位于该外壳的不与佩戴者的手腕相接触的一侧上，并且在盖子的一个或多个孔口后面在该腔室内设置有至少一个防护屏，以防止该盖子的一个或多个孔口和该压力传感器的暴露表面之间的任何直线连通，以便环境压力到该传感器的暴露表面的传递路线是曲折的。
因此，本发明中所具有的防护屏用一种非常简单和紧凑的结构，例如通过添加一具有穿孔的被小心设置在封闭该压力传感器的腔室的盖子下面的板而对该传感器提供了双重保护，即防固体物和防光线。此外，这种结构有利地使该盖子的一个或多个外部孔口放置在该传感器的暴露表面的前面，从而位于该盖子的中央区域内，这样可减小盖子的外部尺寸和视觉影响。包含该传感器腔室的该外壳的一侧可以是该外壳的侧面或顶面。
根据一个非常简单和成本低廉的实施例，尤其是如果该盖子是一模制塑料部件，则该防护屏可由一基本平行于该盖子的所述壁延伸的穿孔板构成，在该穿孔板中的孔相对于该盖子的各个孔口横向偏移，从而该一个或多个孔口到该穿孔板上的正交投影与该板穿孔上的孔间隔开。
通过下面参照附图对一当前优选的实施例的说明可以更好地理解本发明的其它特征和优点，该实施例仅作为非限制性的示例给出。
图1是包括一压力传感器并根据本发明的原理进行设置的腕表的侧视图。
图2是示出该压力传感器和用于将该传感器安装在图1的表壳内的元件的分解透视图。
图3是用于该压力传感器的腔室的正视图。
图4是沿图1中的线IV-IV的表的局部横截面图。
图5是图2中所示的盖子的背面的透视图。
图6是图2中所示的防护板的正视图。
具体实施例方式
参照图1到4，一潜水腕表1具有一由刚性合成材料制成的外壳2，该外壳2尤其容纳一电子表机芯、一对该外壳外部的环境压力敏感的压力传感器、模拟和/或数字显示元件以及用于处理压力数据并通过显示装置显示结果的电子电路。外壳2包括一由合成材料制成的中部3，该中部3包围一中央腔室4(图4)，该腔室4在底部被一后盖5封闭并在顶部被由玻璃框7围边的一玻璃6封闭。中央腔室4容纳潜水表的主要部件，尤其是带有表的主要电子电路的印刷电路板8。
从图2到4中尤其可以看到，压力传感器10放置在一腔室11内，该腔室11设置在中部3内并向外通向外壳2的左外表面9，从而该传感器可从该外壳的外部安装到该腔室内。传感器10用图2中所示的两个元件，即O型环密封垫圈12和盖子13保持在该腔室内，并且该传感器还被一由安装在盖子13中的穿孔板14在该处形成的防护屏(screen)所保护。在外部，盖子13的表面优选地但不是必须地与外壳的外侧面9平齐。当佩带该腕表时该侧面决不会与使用者的手腕15相接触，从而无论是在空气中还是在水中，环境压力到达盖子的这一表面时都不会受到任何阻碍。
压力传感器10的构造是已知的。它包括一由硅制成的压阻元件16，该压阻元件安装在一方形基片17上，该基片由装有导线的陶瓷材料制成，这些导线将元件16连接到设置在基片背面的接触凸盘(contact bump)上。这些凸盘与涂敷在基片17背面的一印刷电路膜18相接触。传感器10还包括一圆筒形侧壁20，该侧壁固定在基片17的正面并与其一起形成包围硅元件16的一罐形结构，该硅元件被包在硅胶21中，该硅胶的前表面22形成传感器的暴露表面以用于接收环境压力。
从图3中尤其可以看到，在该外壳的中部内的用于该传感器的腔室11具有一底壁24，该底壁是平的并基本为方形，该传感器结构和印刷电路膜18紧靠在该底壁上，并且在该底壁内设有一孔口25，该孔口25形成腔室11与中央腔室4之间的连通(通道)。腔室11在侧向被一圆形凸出壁26限定，在该凸出壁的外表面上具有不连续的径向边缘27。该边缘延伸到一凹槽28内，除了一个设有一暗导向孔29的部分之外，该凹槽28环绕壁26的整个圆周。
弹性密封垫圈12环绕该传感器的侧壁20放置，并被径向挤压在该侧壁和腔室11的凸出壁26之间。因此，该垫圈不仅进行密封，而且还提供了一保护传感器不受任何该外壳可能受到震动的弹性悬架。
从图2和5中尤其可以看到，盖子13优选地是模制合成材料制成的不透明部件或具有不透明的涂层。该盖子在其中央区域内包括一形式为厚度可变的圆板的外壁31，三个孔口32穿过该外壁，在此示例中该孔口的直径为大约1.5mm。这些孔口向外通向相应的凹面33中，该凹面的作用既是装饰性的也是功能性的，以防止该孔口易于被扁平的杂质阻塞。该盖子的壁31在其内表面上具有用于挤压防护板14的突起表面34和35，用于在侧向楔住该板的侧向凸肩36，和三个圆柱端(dog point)，这三个圆柱端的作用将在下文中说明。盖子13的周向包括一圆形边缘38，该圆形边缘设置成用于钩在传感器腔室的壁26的外边缘27上，从而盖子13可以简单地卡合安装在外壳2上。因此，盖子可以牢固地固定，而在必须更换传感器10时也可以取下。该盖子还包括一导向销39，该导向销接合在孔29内以使盖子保持正确的朝向，从而使盖子的三个孔口32位于期望的位置。
图6更详细地示出防护板14的构造，在此示例中该防护板是由刚度很大的合成材料例如Kapton制成的简单的圆板，但是该防护板也可由任何抗腐蚀尤其是抗海水腐蚀的刚性材料制成。三个定向凹部40用于配合盖子13的凸肩36，一识别凹部41用于将该板机械定位在盖子上。如果人工将该板放置在适当位置，则凹部41也可用于视觉识别。在盖子的内侧上形成小的凸出部44(图5)以利用它们的弹性来保持板14。
防护板14上穿有多个孔42以使环境压力能够朝传感器10传递。在本示例中，设置有大约20个直径约0.5mm的孔42。所有这些孔相对于盖子13的孔口32有相当大的横向偏移，这些孔口在板14上的正交投影位置在图6中用三个圆32a示出。孔42以这样一种方式分布在板14上，即没有一个孔位于距离圆32a之一小于0.75mm处。还应指出，孔42中的三个孔设置成使得盖子的圆柱端穿过，所述圆柱端能够紧靠在传感器10的圆筒形壁20的前表面上以便将传感器保持在其腔室内。
一旦在盖子13内将防护板14设置在适当位置，则防护板14与盖子的壁31保持约0.1mm的恒定距离。因此，外壳2外部的环境压力经过盖子的孔口32，然后经过板14和31之间的0.1mm的间隙，并最终经过板14的孔42到达传感器的腔室11内，从而传递给传感器10的暴露表面22。因此，环境压力到传感器的暴露表面22的整个传递路径是非常曲折的。一方面，尤其是由于两个板之间的间隙非常小，因此可消除任何由于异物侵入而损坏传感器的危险。优选地，该间隙的厚度小于0.2mm以防止异物例如沙粒进入。另一方面，这可使传感器大部分不受外部光照射，以使包住硅元件的硅胶21无需是不透明的或由不透明薄膜覆盖。当然，如果板14和31沿环境压力的传递路径为深色，则可进一步减小光线沿该路径的传递。
因此，可见防护板14形成了一个制造和装配都非常高效和简单的防护屏，以用于防止任何异物和环境光侵入到该传感器上。这种类型的防护屏的一个很大的优点是，它使盖子13的一个或多个孔口32可以正对该传感器的暴露表面22定位，即使(这些孔口)在盖子的中央也是如此，这使盖子的外部尺寸——在本例中是盖子的直径——减到最小。当本发明应用于腕表时这个方面是尤其有利的，因为这使得可将压力传感器小心地放置在该外壳的侧面内而不会破坏表的总体的美观。
在图4中，应指出，压力传感器10和表的主印刷电路板8之间的电连接通过四个柔性接触片46实现，这些接触片通过模制而被包在合成绝缘材料构成的组件47中，并以接线片48的形式从该组件的另一侧显露出来，该接线片48可通过焊接而连接到(电路)板8的电路上。组件47具有用于通过加热焊接将该组件固定在承载机芯的板50上的支脚49，以及其它未示出的支脚，这些支脚用于使组件47相对于板50和(电路)板8适当定位。
柔性片46延伸穿过孔口25，并由于其弹性而紧靠在设在与传感器10背靠背的印刷电路(膜)18上的接触区域上，这样可确保即使由于震动的影响传感器轻微移动也能恰当地传递该传感器的电输出信号。然而，这种设置的主要优点是它有利于手表部件的装配。例如，在开始总装表之前，且尤其是在表的中央腔室4内装配其部件之前，可将压力传感器10安装在外壳的中部3内并通过盖子13固定在其中。在装配期间，可将预先装配在(电路)板8上的电子模块随后放置在该腔室内，从而柔性接触片46将自动建立与传感器10的适当的电接触。相反地，尤其是如果希望在装配传感器之前用接触片46进行测试，则可以选择仅在已装配表的内部元件之后将压力传感器10放置在该中部3内。
当然，也可以另一种已知方式通过孔口25实现元件8和10之间的电连接，例如通过可插入(电路)板8中的一扁平电缆。
尽管上文中参照附图所说明的防护屏是通过添加一简单的穿孔板而形成的，但是该防护屏也可通过不同的方式实现而不背离由权利要求书限定的本发明(的范围)。例如，该防护屏可包括两个相互隔开的平行的穿孔板，该板中的各个孔相对于彼此横向偏移，从而从其中一个板的孔到另一个板上的正交投影与该另一板的孔间隔开。在另一变型中，该防护屏可包括一比单个的板厚的平板元件，并且在其厚度内包含多个延伸到其中央平面内的通道，并且这些通道的端部分别通向所述元件的两面。可通过装配两个由模制合成材料制成的板来容易地形成这种元件，该通道在其中一个板的一个面上形成。
本发明的应用不局限于上述示例，而是可扩大到任何包括一安装在向外通向仪表外壳的外表面的一腔室内的压力传感器的便携式电子仪表，例如测高仪或潜水计算器。
权利要求
1.可佩带在手腕上的电子仪表，尤其是腕表，该电子仪表包括一外壳(2)和一压力传感器(10)，该压力传感器安装在该外壳的一腔室(11)中并具有一位于所述腔室内的暴露表面(22)以用于接收环境压力，所述腔室向外通向该外壳的一外表面并在所述表面上被一盖子(13)封闭，该盖子具有一外壁(31)，该外壁具有至少一个位于该腔室前面的孔口(32)以用于从该外壳外部向该腔室传递环境压力，其特征在于，该外壳的所述外表面(9)位于该外壳的不接触佩戴者的手腕的一侧上，并且在该盖子的一个或多个孔口(32)的后面该腔室(11)内设置有至少一个防护屏(14)，以防止该盖子的一个或多个孔口(32)和该压力传感器(10)的暴露表面(22)之间的任何直线连通，从而环境压力到该传感器的该暴露表面的任何传递路线均是曲折的。
2.根据权利要求1的仪表，其特征在于，该防护屏包括一基本平行于该盖子的所述壁(31)延伸的穿孔板(14)，该穿孔板的孔(42)相对于该盖子的每个孔口(32)横向偏移，从而从该一个或多个孔口到该穿孔板上的正交投影(32a)与该穿孔板上的孔间隔开。
3.根据权利要求1的仪表，其特征在于，该防护屏包括相互隔开的两个平行的穿孔板，该板中的各个孔相对于彼此横向偏移，从而从其中一个板的孔到另一个板上的正交投影与该另一个板上的孔间隔开。
4.根据权利要求2或3的仪表，其特征在于，该防护屏(14)安装在该盖子(13)的内表面上，并在其周向上包括凹部(40)，该凹部用以接合在形成该盖子的一部分的定位凸肩(36)上。
5.根据权利要求2或3的仪表，其特征在于，该防护屏(14)和该盖子的所述壁(31)之间的距离小于0.2mm。
6.根据前述权利要求之一的仪表，其特征在于，该盖子的至少一个孔口(32)位于与该压力传感器的该暴露表面(22)正对的该盖子的中央区域内。
7.根据前述权利要求之一的仪表，其特征在于，该传感器(10)包括一罐形结构，该结构包括一基本平面的基片(17)和一包围该传感器的所述暴露表面的圆筒形侧壁(20)，并且该腔室(11)在侧向被一圆形凸出壁(26)限定，一O型环密封垫圈(12)径向挤压在所述凸出壁和该传感器的圆筒形侧壁之间，并且该盖子(13)在该外壳的外部侧面上覆盖所述凸出壁(26)并用以钩在所述壁上。
8.根据前面权利要求7的仪表，其特征在于，通过使该传感器(10)的圆筒形侧壁(20)紧靠该盖子(13)或该防护屏(14)，而将该传感器(10)的结构保持在该腔室(11)内。
9.根据前述权利要求之一的仪表，其特征在于，该腔室(11)通过一底壁(24)与该外壳的一中央腔室(4)隔开，该底壁(24)具有一孔口(25)以使设置在所述中央腔室内的一电子模块的柔性接触片(46)通过，所述接触片紧靠在该压力传感器(10)相连接的触点上。
全文摘要
本发明公开了一种佩带在手腕上的电子仪表，例如潜水员的腕表或测高计仪，一压力传感器(10)从外部安装到位于该仪表的外壳(2)的一个侧面(9)内一腔室(11)中，并被一盖子(13)封闭，该盖子具有至少一个孔口(32)以用于向所述腔室传递环境压力。该传感器通过一密封垫圈(12)安装在该腔室内。一防护屏(14)放置在该盖子的中心壁(31)和该传感器的暴露表面(22)之间，以防止固体物和/或日光损坏该传感器。优选地，该防护屏由一固定在该盖子上的穿孔板形成，并且该板上的孔(42)相对于该盖子的每个孔(32)横向偏移，以便环境压力从外部到该传感器的暴露表面的所有传递路径是曲折的。
文档编号G04G99/00GK1629753SQ20041010135
公开日2005年6月22日 申请日期2004年12月17日 优先权日2003年12月17日
发明者S·克劳德, V·布伦那 申请人:Eta瑞士钟表制造股份有限公司