PL248043B1 - Sposób mocowania elementów czujnikowych i zabezpieczających na płytce obwodu drukowanego grzałki akwariowej oraz grzałka akwariowa implementująca ten sposób - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób mocowania elementów czujnikowych i zabezpieczających na płytce obwodu drukowanego (3) grzałki akwariowej, mającej obudowę (2) mieszczącą płytkę PCB (3) i element grzejny, przy czym płytka PCB (3) zawiera połączone ścieżkami elementy pasywne i aktywne, w tym czujnik temperatury oraz układ zabezpieczenia termicznego elementu grzejnego. Sposób charakteryzuje się tym, że czujnik temperatury i układ zabezpieczenia termicznego dociśnięte są do wewnętrznej strony obudowy (2) i korka (11) grzałki akwariowej siłą sprężystości materiału płytki PCB (3). Grzałka akwariowa zawierająca rurkową obudowę (2), uszczelnioną na obu końcach korkami, przy czym przez korek (11) wprowadzony jest do wnętrza obudowy przewód zasilający podzespoły funkcjonalne grzałki, a także zawierająca płytkę PCB (3) z elementami pasywnymi i aktywnymi dla sterowania elementem grzejnym i odczytu temperatur, przy czym elementy płytki PCB (3) i element grzejny połączone są ścieżkami, charakteryzuje się tym, że płytka PCB (3) osadzona jest wewnątrz obudowy (2) grzałki.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób mocowania elementów czujnikowych oraz zabezpieczeń termicznych elementu grzejnego na płytce PCB (ang. printed circuit board - płytka obwodu drukowanego) dla grzałki akwariowej oraz grzałka akwariowa implementująca ten sposób.

Znane są grzałki akwariowe, w których elementy grzejne, zabezpieczające i odczytujące temperaturę mocowane są na różne sposoby.

Przykładowo ze zgłoszenia patentowego WO2007/046813 znana jest grzałka akwariowa w formie wodoszczelnego cylindra, w którego wnętrzu znajduje się cylindryczny element grzejny z przewodzącego ciepło tworzywa sztucznego. Na powierzchni elementu grzejnego usytuowana jest spirala oporowa oraz bimetaliczny bezpiecznik, odłączający grzałkę od zasilania w przypadku przekroczenia przez nią temperatury granicznej. Moduł grzejny jest przy tym, w formie złożenia grzałki akwariowej usytuowany wewnątrz rurowego korpusu, z tworzywa sztucznego przewodzącego ciepło, zamkniętego wodoszczelnymi korkami, przy czym przez umownie górny korek do wnętrza grzałki wprowadzony jest przewód elektryczny zasilający grzałkę. Grzałka akwariowa jest przy tym zawieszana na krawędzi szyby akwarium.

Z kolei zgłoszenie patentowe US20100140254 ujawnia grzałkę akwariową w formie tuby z tworzywa sztucznego, osadzanej na przyssawkach na wewnętrznej powierzchni szyby akwarium. Zgodnie z ujawnieniem w tubowym korpusie grzałka ma element grzejny w formie pętli z drutu oporowego osadzonej w koszulce izolacyjnej dla izolacji przed bezpośrednim stykiem z wodą. Dodatkowo, po obu stronach elementu grzejnego grzałka według dokumentu ma dwa przeciwległe radiatory w formie tub o półkolistym przekroju. Element grzejny jest przy tym tak dobrany, że osiąga pewną, zadaną jego konstrukcją temperaturę, której nie przekracza. Ponadto, pomiędzy radiatorami a elementem grzejnym ujawniona grzałka posiada wsad z materiału przewodzącego ciepło.

Patent US6584280 ujawnia grzałkę akwariową w formie wodoszczelnej probówki, zawierająca urządzenie ochronne przylegające do elektrycznej cewki grzewczej w celu odcięcia obwodu elektrycznego, gdy grzejnik jest przeciążony, dla zapobieżenia ciągłemu ogrzewaniu cewki grzewczej. Ponadto zawiera szklaną rurkę mieszczącą w jej górnej części płytkę obwodu drukowanego oraz umieszczoną poniżej płytki spiralę grzewczą połączoną z obwodem na płytce. Probówka jest przy tym zamknięta od góry korkiem uszczelniającym przez który przechodzi do jej wnętrza przewód zasilający. Ponadto na płytce znajduje się układ ochronny mostkujący spiralę grzewczą i płytkę. Urządzenie ochronne odcina pracę obwodu w przypadku przeciążenia i przegrzania całego obwodu, aby zapewnić bezpieczne użytkowanie grzałki.

Znane rozwiązanie nie zapewniają rozwiązań konstrukcyjnych pozwalających na wydajną i stabilną wymianę ciepła pomiędzy obudową grzałki a elementami pasywnymi umieszczonymi na płytce PCB grzałki akwariowej dla zwiększenia precyzji pomiaru parametrów mierzonych elementami pasywnymi PCB, stabilizacji działania układu oraz usztywnienia całej konstrukcji wewnętrznej grzałki akwariowej. Ponadto, ze względu na występujące w procesie produkcyjnym niedokładności wymiarowe poszczególnych elementów, w znanych konstrukcjach istnieje ryzyko utrzymywania się luzów pomiędzy poszczególnymi elementami a obudową, co zwiększa ryzyko uszkodzenia mechanicznego elementów funkcjonalnych przy gwałtownym wstrząsie lub upuszczeniu grzałki z wysokości w trakcie transportu. Co więcej, znane konstrukcje nie zapewniają stabilnego sposobu mocowania elementów czujnikowych płytki PCB dla stabilizacji i optymalizacji warunków ich pracy w styku z obudową znanych grzałek akwariowych.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu montażu elementów czujnikowych oraz elementów zabezpieczających termicznie element grzejny grzałki akwariowej, umożliwiający zapewnienie tym elementom płytki PCB stabilne warunki pracy w styku z wewnętrzną częścią obudowy grzałki, zwiększenie precyzji pomiaru parametrów mierzonych elementami pasywnymi płytki PCB i stabilizacji działania całego układu oraz opracowanie konstrukcji grzałki akwariowej, która implementuje sposób.

Nieoczekiwanie dla znawców dziedziny techniki tak postawione zagadnienie techniczne zrealizowano poprzez zapewnienie sposobu montażu i rozmieszczenia na płytce PCB, o dodatkowych, sprężystych elementach mocujących, elementów czujnikowych i elementów zabezpieczenia termicznego elementu grzejnego.

Zgodnie z wynalazkiem, sposób mocowania elementów czujnikowych i zabezpieczających termicznie element grzejny grzałki akwariowej, na płytce obwodu drukowanego (PCB) grzałki akwariowej, mającej obudowę mieszczącą płytkę PCB i skomunikowany z nią element grzejny, przy czym płytka

PCB zawiera połączone ścieżkami elementy pasywne i aktywne, w tym czujnik temperatury oraz układ zabezpieczenia termicznego elementu grzejnego, obejmuje wykorzystanie siły sprężystości materiału płytki PCB dla zapewnienia docisku czujnika temperatury oraz układu zabezpieczenia termicznego do wewnętrznej strony obudowy grzałki akwariowej według wynalazku.

Korzystnie, czujnik temperatury usytuowany jest na krawędzi bocznej płytki PCB, korzystnie w pobliżu umownie górnego korka probówki grzałki akwariowej, przeciwległej do krawędzi bocznej płytki PCB zawierającej układ zabezpieczenia termicznego elementu grzejnego, przy czym w sytuacji osadzenia płytki PCB w obudowie grzałki akwariowej sposobem według wynalazku zarówno czujnik jak i układ zabezpieczenia termicznego dociśnięte są siłą sprężystości materiału płytki PCB do wewnętrznej strony obudowy grzałki akwariowej według wynalazku.

Korzystnie docisk elementów płytki PCB do wewnętrznej strony obudowy grzałki siłą sprężystości materiału płytki PCB zapewniony jest przez utworzone na krawędzi płytki PCB przeciwległej do krawędzi zawierającej czujnik temperatury, ramię płytki PCB, utworzone z jej materiału.

Zgodnie z wynalazkiem ramię płytki PCB utworzone jest na krawędzi płytki PCB jako element o zarysie zbliżonym do kija hokejowego, rozciągający się od strony przyłączeniowej elementu grzejnego do płytki PCB w stronę części przyłączeniowej przewodu zasilającego do płytki PCB, przy czym ramię płytki umownie w połowie swojej długości ma, skierowany prostopadle do jej wzdłużnej osi, występ, łączący końcowy odcinek ramienia z jego początkowym odcinkiem, przy czym odcinek końcowy, w sytuacji osadzenia płytki PCB wewnątrz probówki grzałki akwariowej zapiera się o wewnętrzną powierzchnię probówki grzałki wytwarzając siłę docisku płytki do wewnętrznej powierzchni probówki a tym samym zapewniając docisk umiejscowionego na przeciwległej do ramienia krawędzi płytki PCB czujnika temperatury, wynikający z siły sprężystości materiału płytki PCB oraz docisk elementów układu zabezpieczenia termicznego do powierzchni probówki dla zapewnienia przewodnictwa cieplnego.

Korzystnie, w obrębie końcowego odcinka ramienia płytki PCB osadzone są elementy pasywne, w tym tworzące układ zabezpieczenia termicznego elementu grzejnego grzałki.

Zgodnie z wynalazkiem, grzałka akwariowa implementująca sposób według wynalazku zawiera rurkową obudowę, korzystnie szklaną, uszczelnioną na obu końcach korkami, przy czym przez umownie górny korek wprowadzony jest do wnętrza obudowy przewód zasilający podzespoły funkcjonalne grzałki. Dodatkowo grzałka akwariowa ma płytkę PCB z elementami pasywnymi i aktywnymi do sterowania elementem grzejnym i odczytu temperatur, przy czym elementy płytki PCB i element grzejny połączone są ścieżkami, przy czym płytka PCB osadzona jest wewnątrz obudowy grzałki sposobem według wynalazku i ma uformowane ramię zgodnie z cechami wskazanymi w opisie istoty sposobu według wynalazku.

Korzystnie, element grzejny stanowi spirala grzewcza w kształtce ceramicznej, nadto korzystnie unieruchomiona w umownie dolnej swej części w umownie dolnym korku uszczelniającym obudowę.

Korzystnie, płytka PCB jest osadzona od strony przyłączeniowej przewodu zasilającego w umownie górnym korku uszczelniającym obudowę.

Korzystnie, układ zabezpieczenia termicznego stanowi dzielnik napięcia. Nadto korzystnie dzielnik napięcia jest układem rezystor-termistor.

Korzystnie, czujnik temperatury jest czujnikiem SMD (ang. surface-mount device - urządzenie montowane (na PCB) powierzchniowo).

Korzystnie, umownie górny korek uszczelniający jest domknięty górną osłoną, obejmującą korek i górny koniec obudowy.

Korzystnie, umownie dolny korek uszczelniający jest domknięty dolną osłoną, obejmującą korek i dolny koniec obudowy.

Ujawnione rozwiązanie w pełni realizuje postawione przed nim zagadnienie techniczne, eliminując niedogodności znane ze stanu techniki. Sposób montażu elementów pasywnych na bocznych krawędziach ramion płytki PCB, dociskanych do wewnętrznej powierzchni obudowy siłą sprężystości materiału PCB zapewnia oprócz usztywnienia całej konstrukcji wewnętrznej grzałki akwariowej, poprawę efektywności wymiany ciepła pomiędzy obudową grzałki a płytką PCB, zwiększając precyzję pomiaru parametrów mierzonych elementami pasywnymi płytki (czujnikiem temperatury i układem zabezpieczenia termicznego) i stabilizuje działanie układu.

Przedmiot wynalazku ujawniono na załączonym rysunku, na którym:

- fig. 1 - przedstawia przekrój poprzeczny przez grzałkę akwariową według wynalazku,

- fig. 2 - szczegół A na fig. 1,

- fig. 3 - grzałkę akwariową w widoku z boku,

- fig. 4 - płytkę PCB grzałki akwariowej z fig. 1-3.

W przykładzie realizacji wynalazku, w grzałce akwariowej 1 mającej obudowę 2 w formie probówki, osadzona jest płytka PCB 3 zawierająca elementy aktywne i pasywne odpowiedzialne za sterowania elementem grzejnym 4, odczyt temperatury ośrodka, w którym pracuje grzałka oraz sterowanie układem zabezpieczenia termicznego elementu grzejnego 4. Płytka PCB 3 ma przy tym wydłużony, prostopadłościenny kształt. Na jednym wydłużonym boku zawiera ramię 5 rozciągające się od strony przyłączeniowej elementu grzejnego 4 do płytki PCB 3 w stronę przyłącza przewodu zasilającego 6, przy czym ramię 5 ma początkowy odcinek 7 z występem 8 oraz końcowy odcinek 9, przy czym końcowy odcinek 9 połączony jest z występem 8 a jego swobodny koniec jest oddalony od płytki PCB 3 stanowiąc powierzchnię oporową dla płytki PCB osadzonej i zapartej ramieniem 5 w obudowie 2 grzałki 1. Na ramieniu osadzone są termistor wchodzący w skład pierwszego dzielnika napięcia, będącego układem termistor-rezystor dla pomiaru temperatury układu zabezpieczenia termicznego grzałki oraz rezystory. W sytuacji osadzenia płytki PCB 3 w obudowie 2 grzałki 1 czujnik temperatury 10, będący termistorem, usytuowany jest w pobliżu górnego korka 11 obudowy 2 grzałki 1, w pobliżu obudowy 2 i co oczywiste dla znawcy dziedziny techniki, płytka PCB 3, dzięki sile sprężystości jej materiału, poprzez ramię 5 zapiera się wewnątrz obudowy 2, jednocześnie wywierając siłę dociskającą do obudowy 2 elementy tworzące układ zabezpieczenia termicznego i układ pomiaru temperatury wody w akwarium, implementując sposób według wynalazku. Ponadto, oczywistym jest dla znawcy, że grzałka akwariowa 1 według wynalazku, implementująca sposób według wynalazku - dla pełnej funkcjonalności dla użytkownika ma wodoszczelną obudowę 2, przewód zasilający płytkę PCB 3 z jej elementami aktywnymi i pasywnymi czy środki umożliwiające osadzenie grzałki 1 na wewnętrznej ścianie akwarium, korzystnie w formie przyssawki, co nie stanowi istoty rozwiązania i jako takie jest oczywiste i znane, nie wpływając na istotę niniejszego ujawnienia dotyczącego sposobu mocowania elementów i płytki PCB 3 w obrębie obudowy grzałki akwariowej 1.

Claims (10)

1. Sposób mocowania elementów czujnikowych i zabezpieczających na płytce obwodu drukowanego grzałki akwariowej, mającej obudowę mieszczącą płytkę PCB i element grzejny, przy czym płytka PCB zawiera połączone ścieżkami elementy pasywne i aktywne, w tym czujnik temperatury oraz układ zabezpieczenia termicznego elementu grzejnego, znamienny tym, że czujnik temperatury (10) i układ zabezpieczenia termicznego dociśnięte są do wewnętrznej strony obudowy (2) i korka (11) grzałki akwariowej (1) siłą sprężystości materiału płytki PCB (3).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czujnik temperatury (10) usytuowany jest na bocznej krawędzi płytki PCB (3), przeciwległej do krawędzi bocznej płytki PCB (3) zawierającej układ zabezpieczenia termicznego elementu grzejnego (4).

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że docisk elementów płytki PCB (3) do wewnętrznej strony obudowy (2) grzałki i korka (11) siłą sprężystości materiału płytki PCB (3) zapewniony jest przez ramię (5), utworzone na bocznej krawędzi płytki PCB (3) z jej materiału.

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że czujnik temperatury (10) osadzony jest na zasadniczej części płytki PCB (3) a układ zabezpieczenia termicznego osadzony jest na ramieniu (5) płytki PCB (3).

5. Grzałka akwariowa zawierająca rurkową obudowę, uszczelnioną na obu końcach korkami, przy czym przez jeden z korków wprowadzony jest do wnętrza obudowy przewód zasilający podzespoły funkcjonalne grzałki, a także zawierająca płytkę PCB z elementami pasywnymi i aktywnymi dla sterowania elementem grzejnym i odczytu temperatur, przy czym elementy płytki PCB i element grzejny połączone są ścieżkami, znamienna tym, że płytka PCB (3) osadzona jest wewnątrz obudowy (2) grzałki (1) sposobem według któregokolwiek z zastrz. 1 do 4.

6. Grzałka akwariowa według zastrz. 5, znamienna tym, że element grzejny (4) stanowi spirala grzewcza w kształtce ceramicznej.

7. Grzałka akwariowa według zastrz. 5 albo 6, znamienna tym, że układ zabezpieczenia termicznego stanowi dzielnik napięcia.

8. Grzałka akwariowa według zastrz. 7, znamienna tym, że dzielnik napięcia jest układem rezystor-termistor.

PL 248043 Β1

9. Grzałka akwariowa według któregokolwiek z zastrz. 5 do 8, znamienna tym, że czujnik temperatury (10) jest czujnikiem SMD.

10. Grzałka akwariowa według któregokolwiek z zastrz. 5 do 9, znamienna tym, że zawiera przynajmniej jeden element dla rozłącznego ustalania jej na wewnętrznej powierzchni szyby akwarium.