TWI607208B - 設有自動偵漏手段之電子裝置 - Google Patents

Description

設有自動偵漏手段之電子裝置

本發明係有關於一種電子裝置，其設置有用來檢查電子裝置外殼的密封程度之自動偵漏手段。該電子裝置可以是一大尺寸的電子設備或較佳地是一可攜式電子設施，譬如一行動電話或手錶，譬如腕錶。

本發明亦關於一種用於電子裝置的自動偵漏方法。

一種電子裝置可以例如是一腕錶。此錶是由電子及機械部件所構成，它們通常需要保護免受環境中的水或濕氣或各種氣體的危害。洩漏偵測(通常是氣體洩漏偵測)必須被實施，用以判斷該錶的密封程度及主要是內裝了所有錶構件的外殼的密封程度。此密封程度通常是在該錶模具被設計的時候依據具有錶玻璃及密封墊片的該外殼的厚度來加以判斷。

錶的密封測量可被界定為以atm或百帕(hectopascals)為單位所計算出的壓力。不同的密封程 度可被界定。例如，對於手腕上配戴了手錶洗手而言，該手錶必須要能夠承受約3atm的壓力，這相當於3040百帕的壓力。為了要帶著手錶淋浴或在泳池中游泳，該手錶必須要能夠承受約5atm的壓力，這相當於約5066百帕的壓力。為了要在泳池中潛水，該手錶必須能夠承受至少10atm的壓力，這相當於約10133百帕的壓力。

現有各種用於電子裝置(尤其是具有外殼之手錶形式者)的密封檢查設備。使用一用加壓空氣來實施密封測試的設備是已知的。這例如可以在該手錶被置於壓力下時觀察錶玻璃(watch crystal)是否變形。如果該錶玻璃變形的話，則表示該手錶被良好地密封，而如果沒有觀察到變形的話，則表示該手錶沒有被適當地密封。此類加壓空氣設備可讓手錶在類似於正常使用的條件下被檢測。此類檢查設備的一個例子是由設在瑞士Bienne市的Sigma Electronic SA公司以SM 8850-XX型號所販售的設備。

然而，儘管有各種已知的密封檢查設備，但仍然讓確保一電子裝置(譬如，一手錶)的適當密封的方法很複雜。用於每一電子裝置的密封檢查成本因而仍然很高。一般而言，在現有技術中仍然沒有設備有特別用於電子裝置的手段來實施電子裝置的漏氣偵測，而這是一項缺點。

因此，本發明的目的是要提供一種具有自動偵漏手段的電子裝置，其能夠克服現有技術的缺點並允許對該電子裝置的密封程度實施一簡單且便宜的測量。

因此，本發明係關於一種設有自動偵漏手段的電子裝置，其包括記載於本案獨立請求項1中的特徵。

該電子裝置的特殊實施例被界定在附屬請求項2至11項中。

該電子裝置的一項好處係在於，該用來判斷該裝置的密封程度的自動偵漏手段是由相對便宜的元件構成的。沒有特殊結構被用來將壓力及溫度感測器固定至該電子裝置的外殼內部。這兩個感測器可形成同一模組的一部分，其透過一印刷電路板而機械地及電地連接。該計算單元(其較佳地為一微型控制器)亦被連接至一印刷電路板，用以連接至這兩個感測器且可從一電壓源(其可以是一電池、電池組或一電子裝置，譬如一腕錶，的蓄電池)接受電力。

較佳地，該微型控制器被設置來持續不斷地或以一既定的時間週期檢查接收自這兩個感測器的壓力值及溫度值。該微型控制器可檢查該外殼內部的壓力變化是否和溫度變化成比例或是在一特定的比例範圍內。如果該壓力變化和該溫度變化偏離一既定的極限值的話，這表示該電子裝置的密封程度不足。

較佳地，在一電子錶的例子中，該微型控制器可自動地偵測在電池或電池組更換之後該外殼是否已再 次被適當地封閉。

因此，本發明亦有關於一種用於電子裝置的自動偵漏方法，其包括界定於本案獨立請求項12中的特徵。

該方法的特殊步驟被界定在附屬請求項13至15中。

1‧‧‧電子裝置

2‧‧‧外殼

3‧‧‧壓力感測器

4‧‧‧溫度感測器

5‧‧‧微型控制器

6‧‧‧電壓源

7‧‧‧信號通知單元

8‧‧‧控制單元

該電子裝置及用於該電子裝置的自動偵漏方法的目的、好處及特徵在下面根據例示於附圖中之簡化的非限制性實施例的描述中將更清楚地顯現，其中：圖1顯示一依據本發明之設有自動偵漏手段的電子裝置的簡化圖式，圖2顯示依據本發明被界定為一被密封的電子裝置的被偵測到的壓力變化及溫度變化及標準化壓力的時間圖表，及圖3顯示依據本發明被界定為一未被密封的電子裝置的被偵測到的壓力變化及溫度變化及標準化壓力的時間圖表。

在下面的描述中，該電子裝置的那些在此技術領域中為熟習此技藝者所習知的所有電子構件將以簡化的方式加以描述。該電子裝置可以是大尺寸的電子設備， 而自動偵漏是為了要保護置於該設備的外殼內部的某些構件而需要被實施。較佳地，該電子裝置可以是一可攜式電子設備，譬如一行動電話或手錶，譬如一腕錶。

圖1顯示一電子裝置1的示意圖，其例如可以是一腕錶，但並不侷限於鐘錶的技術領域。電子裝置1包括一自動偵漏手段，主要是用來偵測通過該裝置的外殼2的氣體洩漏。這表示可判斷該電子裝置的電子構件是否被設置在一被正常地氣密密封且具有充分的密封程度的外殼的內部。此一判定並不保證該外殼被完全地密封，而只是顯示出該密封的程度是在一既定的極限值內。為了達成此目的，在該將被自動地偵測的外殼內洩漏必須發生一溫度變化或壓力變化。

大致上而言，為了該自動偵漏，該電子裝置1包括至少一壓力感測器3及至少一溫度感測器4。該壓力感測器3及該溫度感測器4兩者都被連接至一計算單元，其較佳地是一微型控制器5。該微型控制器可被一電壓源6供電，而且亦對這兩個感測器3及4的操作期間對其提供電力。在電子裝置1是行動電話或手錶(譬如，腕錶)形式的例子中，該電壓源6可以是一電池、電池組或蓄電池。該微型控制器5及這兩個感測器3及4係被設置在一傳統的印刷電路板上，且完全在該電子裝置1的外殼2的內部中，和外面沒有接觸。

該壓力感測器3及該溫度感測器4可形成同一電子模組的一部分。此電子模組可在市面上以很低的成 本購得。一種EPCOS AG製造的模組T5400可被使用。此電子模組可輕易地被固定至該印刷電路板，且在該外殼2的內部無需任何特殊的保護。在腕錶的例子中，該載有各式電子構件的印刷電路板被設置在該錶面和該外殼的背蓋之間，被支撐在該外殼2的中間部分的內緣上。

該電子裝置1更包含一信號通知單元7。此信號通知單元7可將該電子裝置中任何被觀察到的洩漏通知或警示給使用者。該信號通知單元7主要是輸送該外殼2是否被認為有被密封的資訊。對於一腕錶的例子而言，該信號通知單元可以例如是LCD或LED或OLED裝置的顯示裝置，或許多其它類型的顯示裝置。此信號通知單元亦可由一或多根指針形成。該等指針可以是傳統的時間指示器指針，其在訊號模式中被移動，用以指示一密封缺陷。此信號通知單元亦可以是一聲音產生器，用來產生一連續不斷的或時斷時續的聲音，或一振動器。

一控制單元8亦可被是置在該電子裝置1中。此控制單元8可以是一用於任何類型的電子裝置1的控制鈕。在腕錶或行動電話的例子中，此控制單元8可以由一或多個按鈕或冠狀物或電容式觸覺鍵形成。這些觸覺鍵可被設置在錶玻璃或電話玻璃螢幕底下或在該錶玻璃或電話玻璃螢幕的周邊上。該控制單元8可被手動地啟動例如用以啟動該自動偵漏或從該電子裝置獲得各種資訊。然而，該自動偵漏可以獨立於該控制單元的任何動作之外地被啟動。

在該微型控制器5中，在該電子裝置的外殼2內部的氣體壓力改變可例如在溫度的影響已被抵消時被檢查。微型控制器5是要根據該壓力感測器3及該溫度感測器4在一段時間中實施的測量結果來檢查在該外殼2內的壓力變化是否和溫度變化成比例。這可判定該外殼是否具有一足夠的密封程度。如果該裝置的外殼內部的壓力改變比一既定的極限值快的話，則該電子裝置1的外殼2就沒有被密封。在鐘錶領域中被允許的最大內部壓力改變速度是在大約3小時的時間內從初始壓力變成目前的環境壓力。

對於氣體而言，在該電子裝置1的外殼2的內體積V內的氣體壓力p是由下面的公式來設定p‧V=n‧R‧T，其中T是溫度，n是材料的量(單位為莫耳)，及R是通用氣體常數。為了要確認該裝置的外殼是否可被視為被適當地密封，在該外殼內部的氣體壓力變化必需和溫度變化成比例或在一既定的比例範圍內。這表示原則上該p/T比在一既定的時間期間必需是定值，用以確保該外殼2(例如，手錶或行動電話)被適當地密封。為了要讓自動偵漏能夠在本發明的電子裝置內部被實施，必須要有壓力變化或溫度變化。如果壓力或溫度沒有變化的話，自動偵測無法被有效地實施。

大致上來說，如果在10小時之後該p/T比值仍然是定值的話，則該手錶或該行動電話的該外殼2可被視為被密封。在鐘錶領域及NIHS標準中被明確界定的 是，在外部壓力和內部壓力之間的壓力差約為2巴之下如果每分鐘經由該錶殼漏掉的氣體小於50μg的話，則該錶殼2即被視為是密封的。這通常是表示要花大約3小時來平衡內部壓力及外部壓力，即如上文中所述。

如果該微型控制器5判定該p/T比值不再是定值的話，則該手錶或行動電話的使用者即被該信號通知單元7通知該手錶或電話不再保證是密封的。此測量可在該電子裝置1內的該微型控制器5的控制下例如每1小時被實施。在手錶的例子中，密封檢查可在1至6小時之間的每一個設定的時間間隔被實施。然而，該微型控制器5可被程式地設定來持續不斷地測定壓力變化及溫度變化，並在每一被既定的時間間隔之後計算該壓力數值和該溫度數值之間的比值。

可預見的是，該微型控制器5將小於1個小時的數個時間期間或時間間隔長度內的數個壓力數值及溫度數值列入考量。這些數值被儲存及/或在時間內的壓力數值和每一溫度數值之間的比值亦可被儲存。該等時間間隔長度亦可以是1分鐘或數分鐘的等級。在每一設定的時間間隔長度計算p/T比可顯示出該外殼是否具有一充分的密封程度。

在手錶(譬如，腕錶)的例子中，密封墊片被使用在該外殼之將彼此固定的部件之間。這些密封墊片或接頭(其在該外殼被背蓋被關閉至中間部件時會被壓擠)通常不能確保完全的密封。氣體及主要是空氣在一段 時間之後可通過這些密封墊片。用塑膠材料製成的這些密封墊片或接頭是可滲透性的。該等接頭亦可能不乾淨而讓該外殼不密封。

藉著該微型控制器5持續不斷地或以短的時間間隔自動地監測該等壓力，因而可以在手錶電池被更換時很快地知道該外殼是否被適當地密封。用來操作決定該外殼2的密封程度的該微型控制器5及感測器3及4的電力具有一低的數值，其不會縮短該手錶電池或電池組的壽命。在該外殼2的內部體積中的氣體壓力可從外殼關閉前的一970百帕的外部環境壓力數值提高至外殼關閉後的一約1020百帕或1100百帕的內部壓力數值。這表示在外殼關閉之後在該外殼的內部體積中有至少5%的額外壓力。

如果該外殼沒有被適當地封閉的話，則該內部壓力和外部壓力會在大約只有10秒鐘之後或在1至5分鐘之後(依溫度變化而定)以一高的壓力變化快速地達到平衡。這表示該微控制器5所計算出的p/T比值在一極短的時間長度內並不是定值。內部壓力的一大的差異在該外殼被關閉的時候被觀察到，且如果該外殼沒有被適當地關閉或墊片受損、或沒有放在定位或不見了的話，則在外殼關閉之後亦會觀察到該內部壓力的一大的反向差異。該個人，通常是手錶製造者，可因而立即知道該外殼是否已被適當地關閉，用以確保該被關閉的外殼有一充分的密封程度。

應指出的是，一警告亦可被提供給該手錶的 配戴者，如果該等密封墊片或接頭已乾掉了或已磨損或已被拿掉的話，因為這會造成密封程度不足。可更換這些密封墊片並後續觀察該微型控制器5不再顯示密封缺陷。如果沒有來自信號通知單元7的指示的話，則配戴該手錶的人即被保證該手錶具有符合該手錶應用之充分的密封程度。

如果該手錶被適當地密封的話，則在該外殼2被關閉之後在該外殼內部體積中的該過大的氣體壓力在恆定的溫度下將極緩慢地消失。在一段時間之內(其可以遠超過10小時且甚至達到1個月)，在手錶內部被測得的壓力會是該環境壓力。這將視該手錶的密封墊片而定。然而，如果在1小時之後，在同一溫度之下在該手錶的內部測得的壓力被觀察到有一顯著的差異的話，這表示該手錶不再是被密封的且使用者會立即被通知。

一被認為是被充分地密封的外殼2和一被認為沒有被密封的外殼兩者之間的差異，其被顯示給使用者且被妥善地例示於圖2及3中。圖2及3主要顯示出在該外殼內部的壓力p及溫度T隨著時間變化的圖表。一標準化壓力p_n(standardised pressure)是由該微型控制器參考298°K的溫度(其為25℃的溫度T_25℃)來決定的。該壓力感測器所測得的壓力數值p和該溫度感測器所測得的溫度數值T的該p/T比值必需等於p_n/T_25℃。因此，標準化壓力p_n相當於(p/T)‧T_25℃。

如果該外殼具有一充分的密封程度的話，則 此標準化壓力p_n隨著時間將只會極輕微地變化。然而，如果該外殼沒有被充分地密封的話，則該標準化壓力p_n將會隨著時間而改變。這表示壓力變化將不再跟溫度改變成比例。在這些情況下，在兩個連續的時間點的兩個標準化壓力p_n的差值的絕對值會高於一界定該外殼的充分密封程度的壓力參考值。此參考值可被界定在例如大於2百帕或更大的數值。此壓力差△p可等於在第二時間t2的第二標準化壓力p_n2減去在第一時間t1的第一標準化壓力p_n1。此壓力差△p可以例如每一小時被測定一次，或以6小時的時間間隔被測定一次，用以檢查該壓力差是大於或小於該壓力參考值。然而，它亦可如更短的連續時間的函數般地被測定。

圖2顯示在一錶殼內的壓力變化及溫度變化的時間圖表。在該測量的一開始，該錶殼被顯著地打開以更換電池。該壓力因而被測得一970百帕的初始數值，這即為該外部環境壓力。在關閉之前，此錶殼的溫度是例如25℃。在20分鐘之後，該錶殼的背蓋被固定至一包含一密封墊片的中間部件，這產生額外的壓力且該內部壓力因而被測得一大約1020百帕的數值。在溫度是25℃時，該標準化壓力p_n亦是在大約1020百帕的數值。

該手錶然後被配戴在使用者的手腕上，這表示溫度T將實質地從25℃變成稍微高於30℃。應指出的是，一但該錶殼被關閉，該壓力感測器測得的該壓力p會隨著該溫度感測器測得的溫度T成成比例地改變。這表示 標準化壓力p_n在電池更換之後的8小時左右將不會有顯著的改變。然後，該錶殼即可被視為具有充分的密封程度。

亦應指出的是，該微控制器在每一時間間隔所決定的該p/T比值在8小時左右將維持實質的定值。該微型控制器通常必須將得自該溫度感測器的溫度變化列入考量，而這將造成一測量延遲。因此，當該p/T的比值被決定時，該微型控制器可在每一測量時間間隔實施兩個很靠近的測量來克服此一測量延遲的問題。該微型控制器亦可實施該等p/T比值或正常化壓力值的時間平均值。

然而，圖3顯示未密封的錶殼的例子中在錶殼內的壓力變化p和溫度變化T的時間圖表。在開始時，該錶殼被打開以更換電池。該壓力感測器測得的壓力p具有約960百帕的數值，其是在溫度感測器測得接近21℃(294°K)的溫度T時的壓力。該標準化壓力p_n因而是在約970百帕。在40分鐘之後，該錶殼再度被關閉且該內部壓力升高至1040百帕的數值。如果該手錶被置於使用者的手腕上的話，則溫度T亦上升。然而，在少於2小時之後，該內部壓力p回到接近該外部壓力的數值(即，960百帕)，但溫度T進一步上升至一稍微高於30℃的數值。該正常化壓力p_n將因而上升至1020百帕的最大值，但將在至少2個小時之後很快回落，因為該手錶沒有被密封。

在此例子中，和該等標準化壓力之間的偏差 值△p在整個測試期間都將會在一高於該既定的參考值的數值變動。例如，此參考值可被設定在約2百帕。又，對於該微型控制器在每一個時間間隔所界定之各個被決定的p/T比值而言，它們不再是定值。在此例子中，一標示可被提供給配戴此手錶的人，用以通知該手錶有密封缺陷。

從上面所提出的描述中，熟習此技藝者可在不偏離由申請專利範圍所界定之本發明的範圍下想出設有自動偵漏手段的電子裝置的數種變化例。該電子裝置可以是手錶(譬如，潛水錶)，用以將該手錶是否可被視為具有充分的密封程度的資訊快速地通知配戴該手錶的人。然而，當一潛水錶被該自動偵漏手段視為具有充分的密封時，這並不保證一可進行潛水的100%密封，因為在這些被考量的條件中亦必須將該手錶的各種部件會隨著深度改變而變形的情形列入考量。

1‧‧‧電子裝置

2‧‧‧外殼

3‧‧‧壓力感測器

4‧‧‧溫度感測器

5‧‧‧微型控制器

6‧‧‧電壓源

7‧‧‧信號通知單元

8‧‧‧控制單元

Claims (15)

1. 一種電子裝置，其設有用於該電子裝置的外殼的自動偵漏手段，其中該自動偵漏手段包括一壓力感測器、一溫度感測器及一被連接至該壓力感測器及該溫度感測器的計算單元，該計算單元、該壓力感測器及該溫度感測器被設置在該外殼內部，及其中該計算單元係要根據該壓力感測器及該溫度感測器在一段期間所實施的測量來檢查在該外殼內部的壓力變化是否和溫度的變化成比例來判斷該外殼是否具有足夠的密封程度。
2. 如申請專利範圍第1項之電子裝置，其中該計算單元是在連續的時間間隔計算由該外殼內的該壓力感測器提供的壓力值和該溫度感測器提供的溫度值之間的比值，並檢查該壓力變化和該溫度變化間的比值在每一連續的時間間隔是否保持恆定，用以判斷該外殼是否具有充分的密封程度。
3. 如申請專利範圍第1項之電子裝置，其中該計算單元是要根據該壓力感測器及該溫度感測器在一段時間所實施的測量來界定一在一參考溫度的標準化壓力，並計算在兩個連續的時間間隔所界定的該等標準化壓力值之間的差異的絕對值，用以檢查該差異是否大於或小於一壓力參考值，用以決定該外殼是否具有充分的密封程度。
4. 如申請專利範圍第1項之電子裝置，其中該電子裝置是手錶或行動電話。
5. 如申請專利範圍第1項之電子裝置，其中該計算單 元是微型控制器。
6. 如申請專利範圍第5項之電子裝置，其中該微型控制器是由一設置在該外殼內的電壓源來供電。
7. 如申請專利範圍第6項之電子裝置，其中該電壓源是電池或蓄電池。
8. 如申請專利範圍第6項之電子裝置，其中該微型控制器及該壓力感測器和該溫度感測器係在該電壓源連接的時刻或在一控制單元啟動之後被啟動。
9. 如申請專利範圍第8項之電子裝置，其為一手錶或一行動電話，其中該控制單元是由一或多個設置在一錶玻璃或電話玻璃螢幕底下或設置在錶玻璃或電話玻璃螢幕周邊的按鈕或冠狀物或電容式觸覺鍵所形成。
10. 如申請專利範圍第1項之電子裝置，其中該計算單元控制該電子裝置的一信號通知單元，用以標示出在一既定的低限值之上的一不足的密封程度。
11. 如申請專利範圍第10項之電子裝置，其為一手錶或一行動電話，其中該信號通知單元是一顯示裝置或一或多根用於手錶的指針、或一聲音產生器，用來產生一連續不斷的或時斷時續的聲音、或一振動器。
12. 一種用於電子裝置之自動偵漏方法，該電子裝置設有用於該電子裝置的外殼的自動偵漏手段，該自動偵漏手段包括一壓力感測器、一溫度感測器及一被連接至該壓力感測器及該溫度感測器的計算單元，該計算單元及該壓力感測器和該溫度感測器一起被設置在該外殼內部，及其 中該方法包括的步驟為：啟動該計算單元、該壓力感測器及該溫度感測器，根據該壓力感測器及該溫度感測器在一段期間所實施的測量以在該計算單元內檢查在該外殼內部的壓力變化和溫度的變化是否在一既定的比例範圍內，及以該壓力變化相對於該溫度變化的一時間函數來決定該外殼是否具有一充分的密封程度。
13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中為了要檢查在該外殼內的該壓力變化及該溫度變化，該計算單元在連續的時間間隔計算由該壓力感測器提供的壓力值和由該溫度感測器提供的溫度值之間的比值，並檢查在該壓力和溫度之間的該比值是否在每一連續的測量時間間隔中都維持定值，用以判斷該外殼是否具有充分的密封程度。
14. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該計算單元根據該壓力感測器及該溫度感測器在一段時間所實施的測量來界定一在一參考溫度的標準化壓力，並計算在兩個連續的時間間隔所界定的該等標準化壓力值之間的差異的絕對值，用以檢查該差異是否大於或小於一壓力參考值，用以決定該外殼是否具有充分的密封程度。
15. 如申請專利範圍第12項之方法，其中如果該電子裝置的密封程度被判定為是不足的且超過一既定的低限值的話，則一警告會被提供。