善用PEDOT材料柔软特性 家电液位侦测更可靠

在这个智能连接的时代，即使是家用电器也成为了智能设备的其中一环。 电子解决方案和设计策略的范畴不断地在扩大，协助制造厂商不断地创新，推出各种精巧的智能家电。

下一代的电容技术可以带来更高的自由度，以经济省钱的方式来整合各种经过强化的功能，提高家用电器的功能性与娱乐性，满足当今社会以技术为中心的家庭消费者之需求。

采用液位感测技术 家用电器效率增

对于一系列现代化的家用电器来说，液位感测(Fluid-level Sensing)是一核心技术。 传统上，浸没式机械系统在制冰机、洗碗机、洗衣机、水过滤系统，以及饮料贩卖机等设备中扮演了重要角色。 这类系统中使用的传感器、浮子和开关都浸没在液体当中，这会造成过度的磨损、腐蚀甚至是交叉污染。

为了得到一致的测量结果，会使用标准的圆柱形或矩形储罐，但传统的机械流体感测系统在使用这些储罐时会有所限制。 长时间暴露在流体之中会降低机械精度，并且缩短传感器的寿命。

对于寻求更佳设计策略的家用电器制造商来说，现在可以使用电容式液位传感器来克服这些挑战。 电容式传感器采用客制化的端对端解决方案和安装简单的校准软件，以确保准确的液位测量结果，同时提高精度并降低设置成本。 这一技术提高了设计的灵活性，与传统的机械式系统相比，电器的操作也更加耐用、效率也更高。

电容式液位传感器采用与智能手机屏幕相同的基本概念，对手指的触控做出回应，可以方便地安装在容器的外部，利用几乎任何非金属材料对流体或颗粒材料进行测量。 它们可以采取客制化的设计，并且针对从自动饮料贩卖机到洗碗机在内的一系列家用电器应用进行优化。 电容式液位传感器采用固态的设计，不含任何运动的部件，无须浸没在储罐内，因此产品寿命更长，而测量结果也更加精确。

传统的印刷电路板可以用于安装在平面储罐上的电容式液位传感器，而超薄的聚酯或聚亚酰胺柔性电路，则更适用于罐体表面弯曲或者空间受限的应用(图1)。 采用柔性电路后，设计人员可以选择使用非传统形状的储罐来优化可用空间。 电容式液位解决方案，一般包含优化的嵌入式软件，在配置后可以自动校准，方便安装，或者采用手动校准来达到最高的精度。 可以将一台独立的电容式液位传感器，当作指示传感器(Point Sensor)，以指示在液罐中的给定液位位置是否存在流体。 或者，在高低液位处同时使用两个传感器，可藉由触发补充液位，然后在达到所需的液位后关闭液流，从而对储液器中的流体进行调节。

图1 模块化电容式液位传感器，低成本的一次性薄膜连接到可重新使用的电子控制板。

电容式液位传感器的输出接口，可包含USB、I2C或分立讯号，具体则与应用有关。 在结合了微处理器后，传感器可以无线方式将讯号数据发送到控制单元。 随着越来越多的家用电器与家用系统，都凭借物联网(IoT)连接到用户的设备，从而简化维护功能，电容式液位传感器提供了一种使能的技术，可以提醒更换过滤材料或添加液体，并且增强了为家务安排时间之类的功能，或者， 还可以直接连接到制造商处，询问有关维护的问题并且更新软件。

大家都很清楚第一印象对选购产品的重要性。 电器的采购也不例外。 高质量的功能与设计便可产生良好的第一印象。 在家电的设计中，电容式触摸屏在现在的发展速度，已经超过了配有杂乱按钮和开关的机械接口以及电阻式触控功能，这一点也不奇怪。 整体而言，电容式技术具有更高的可靠性，可提供更加直观的用户接口。

从品牌塑造的观点来说，许多制造商现在都转而采用电容式触摸屏，因为触摸屏的设计更加具有吸引力、吸引消费者的目光，为消费者提供一种「物有所值」的感觉。 客制化的电容式触摸屏，可以整合并结合多种开关形式与布局，包括分立开关、滑动开关、滚轮等等，还可以结合触控式及非触控式的产品。

环境因素对于设计、材料的选择以及制作来说也是重要的考虑事项。 尽管多数家庭中的环境都相对稳定，但电器往往会受到每天温湿度变化的影响，此外还有频繁的使用，以及消费者不经意的错误使用，都会造成影响。 要选用印刷电路板、聚亚酰胺还是聚酯基板将取决于具体应用。 其中每一种选择都将带来独一无二的设计上的挑战、制造成本，以及在电容接口上的操作限制。

采用电容式触控的应用越来越盛行，以导电铟锡氧化物(ITO)为基础构建的技术具有其固有的弱点(易碎、不易弯曲，并且形成图案的成本较高)，因而导致要寻找可替代的材料，这类替代材料应具有较高的透光率、相似的电阻率并且便于加工， 而总应用成本则要更低。 在这些替代材料中，导电聚合物正引起越来越多的关注。

满足电容式开关设计需求PEDOT材料性价比高

PEDOT的化学名称缩写为Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)，因是一种极具潜力的材料而逐渐受到人们的重视，它具有绝佳的电化学性质、热特性以及解决方案的加工特性，是电容式开关设计的理想选择。 这种高分子混合物无色且溶于水，一般是作为水中悬浮的凝胶颗粒的分散剂使用。 在基板表面上，利用丝网印刷技术，印上一层这种分散剂，然后再加热以干燥其中的水分，即可形成电导开关。 PEDOT分散剂可以作为涂层，应用在一系列成型基板或柔性基板上，包括PET、PC、PMMA、玻璃或者其他材料。

PEDOT混合物具有良好的黏附力，以极高的化学稳定性、光透明性以及导电率而见长。 以这种化合物所开发而特别衍生出的物料，可以满足背光电容式按键、滑块和滚轮输入之类光学应用高度严格的要求(图2)。 该技术已部署到各类稳健的汽车应用当中，在塑料挡板(Plastic Bezel)后部使用。

图2 配旋转开关和分立按钮的PEDOT传感器，可在电容式用户接口上实现背光按键。

PEDOT可作为背光电容开关的导电墨水，以更低的成本实现低厚度而又易用的接口。 PEDOT电路可以做到透明，具有极佳的柔性(易于弯曲)。 不需要焊接制程(因此可降低应用成本)，并且具有柔性电路特有的低厚度。 多功能的PEDOT应用，还可为精密的触控面板提供定型的导电结构。

相对于传统的机械式和印刷电路板式电容开关来说，基于PEDOT的电容技术在家用电器和其他消费品应用中具有更多的优势。 建基于PEDOT、完全合格的电容式解决方案与标准的ITO基板相比，可显著节省成本。 对于背光电容式触控按键来说，将易用的控制功能和图标，整合到建基于PEDOT开关的可能性几乎是无限的，这样就更有助于设计出更加智能、经济且美观的产品。

智能家庭不再是一种对于未来的愿景，现在已经实质进入到了每一家庭。 你很可能已经拥有了智能家庭娱乐媒体，或者是智能的恒温器、闹钟、保全或监控系统、洗衣机和干衣机。

家电产业的领导厂商们都在充分利用久经考验的技术来吸引新客户并获得竞争优势，从而很明智地与连接领域的发展趋势保持同步。 对于寻求相关的策略以整合起电容式液位传感器，或者建基于PEDOT的接口解决方案的制造商来说，一个明智选择就是在设计时间的早期就开始咨询可信任的供货商，以便以最高的效率来利用各种工程资源和制造资源，并且客制化设计和功能选项 ，做到自身品牌的差异化，以争取忠诚的顾客。

(本文作者为Molex印刷型电路解决方案市场经理)