CN112154311A - 并联冗余电容感测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电容感测装置(200)，该电容感测装置包括一组多个检测电极(202i)，用于分别在检测位置进行电容检测。每个检测电极(202i)至少由第一测量电极(204i)和第二测量电极(206i)形成。该装置(200)还包括第一检测电子器件(1001)，其与第一测量电极(2021‑202n)一起形成第一测量通道，该第一测量通道独立于由第二检测电子器件(1002)与第二测量电极形成的第二测量通道(2021‑202n)。因此，对于每个检测位置，检测装置实施至少两个冗余且独立的检测操作。

Description

并联冗余电容感测装置
技术领域
本发明涉及一种用于物体的冗余电容检测装置。本发明还涉及一种装配这种检测装置的检测层以及一种装配有这种装置或这种层的设备。
非限制性地，本发明的领域是，用于对物体进行电容检测的接口，以便检测环境中或与检测表面接触的物体。
背景技术
已知的第一种电容检测技术是基于两个测量电极之间形成的相互电容。已知的第二种电容检测技术还基于被检测物体和测量电极之间形成的电容。本发明涉及第二种电容检测技术。
一般而言，电容检测装置能够用于具有增加或临界风险的领域。在这种情况下，例如，操作者与机器人一起工作的领域。必须确保机器人不会由于机器人的电容检测装置的故障而撞击操作者。
这一要求能够通过在机器人的检测装置中提供冗余电容检测来满足，如在文献US9,513,321中所述。后者规定，对于每个检测位置/像素，使用两对电极，每对电极独立于另一对电极来进行测量。因此，当一对电极发生故障时，由剩余的一对电极进行检测。
然而，在该文献中所述的解决方案费用昂贵且繁琐，因为它需要大量的电极。此外，在该文献中提出的解决方案对电极对之间的相互干扰是敏感的，并且需要用于绝缘电极对的装置或依次使用电极对。
本发明的目的在于克服上述的缺点。
本发明的另一个目的是提供一种更简单、更便宜和更少数量的冗余电容检测装置。
本发明的另一个目的是提供一种具有高灵敏度的冗余电容传感器装置，以允许在更远距离处检测物体。
本发明的另一个目的是提供一种电容检测装置，该装置能够同时为每一检测位置提供冗余检测。
发明内容
这些目的中的至少一个目的是通过一种用于物体的电容检测装置来实现的，该装置包括一组电容检测电极，每个电极用于在检测表面的检测位置实施电容检测，每个检测电极包括至少一个第一独立的电极和至少一个第二独立的电极，称为测量电极，装置包括：
-用于组件的第一测量电极的第一检测电子器件，第一检测电子器件与第一测量电极一起形成第一检测通道，以使第一测量电极以不同于地电势的交变电势(称为激励电势)极化，并且测量关于第一测量电极与物体之间电容的信号，该电容称为电极-物体电容，以及
-用于组件的第二测量电极的第二检测电子器件，第二检测电子器件与第二测量电极一起形成第二检测通道，以使第二测量电极以激励电势极化，并且测量关于每个第二测量电极与物体之间的电极-物体电容的信号。
关于电极-物体电容的信号能够是或包括，例如，关于电容或反电容，或者物体与电极之间的距离或接触的信号。
因此，根据本发明的检测装置对检测表面的每个检测位置，利用至少两个相互独立的检测通道进行冗余检测。
此外，对于检测表面的每个检测位置，能够用单个测量电极实施每次检测，与现有技术的装置相比，特别是与在此描述的文献US 9，513，321的装置相比，所述测量电极更简单、便宜、体积更小。
另外，检测位置的测量电极被施加同一交变电势，以使它们在相互之间电不可见，并且不会相互干扰。因此，根据本发明的装置具有更简单的架构，同时允许针对每个检测位置同时进行冗余检测。
此外，每个检测位置都由至少两个相互完全独立的检测通道进行检测：因此，确保在其整体上对所有检测通道的冗余，包括在检测电子器件的级别，而不仅是在测量电极的级别。
因此，两个检测通道以相同或基本相同的方式，特别是以相同的空间分辨率，来检测接近检测位置的物体。
在这些条件下，检测装置的空间分辨率由检测位置或电容检测电极的尺寸和/或它们的间距(例如从中心到中心)来确定。该间距主要还与相邻的电容检测电极的相同测量电极之间的间距相对应。
在本说明书中，为了简洁起见，术语“地电势”表示电子器件的参考电势，可以是例如电接地电势或地电势。该地电势可以对应于接地电势，或者对应于连接或不连接到接地电势的另一电势。
在本申请中，当两个交变电势包括在给定频率下相同的交变分量时，则这两个交变电势在该频率下是相同的。因此，在所述频率处的两个相同电势中的至少一个也能够包括频率与所述给定频率不同的直流分量和/或交变分量。
类似地，当两个交变电势在该工作频率下没有相同的AC分量时，则所述两个交变电势在该频率下不同。
组成检测电极的第一和第二测量电极能够具有相同的形状或不同的形状。
可选地，组成检测电极的第一和第二测量电极能够是相同尺寸或不同尺寸。
根据一个实施例，所述实施例是根据本发明的没有方法限制的装置，对于至少一个检测电极，第一和第二测量电极能够以非交错的方式并置。
根据一个特别有利的实施例，对于至少一个检测电极：
-第一和第二测量电极中的一个能够与另一个测量电极至少部分地交错；或者
-第一和第二测量电极能够至少部分地相互交错。
该实施例使得可以减小检测电极的体积。
另外，该实施例使得可以确保检测电极的测量电极以相同或基本相同的方式来检测同一物体，特别是以相同或基本相同的灵敏度和空间分辨率来检测。
根据一个特别有利的实施例，对于至少一个检测电极，第一和第二测量电极能够是梳状并且相互交错。
根据一个优选的实施例，根据本发明的装置还能够包括分别用于至少第一或第二测量电极的至少一个保护电极，以与至少一个工作频率处的激励电势相同或基本相同的交变保护电势极化。
这样的保护电极能够例如相对于一个或多个测量电极的面放置，或者邻近所述电极放置。特别地，通过保护测量电极免受寄生耦合电容的影响，可以电保护测量电极，从而增加检测范围和检测精度。
至少一个保护电极能够共由形成检测电极的所有测量电极共用，这使得可以简化检测装置的结构。
此外或可替代地，至少一个保护电极能够形成多个检测电极，尤其是所有检测电极所共用的保护平面。这样的架构使得有可能甚至进一步简化根据本发明的装置。
替代地，至少一个保护电极能够由多个、特别是全部的第一和第二测量电极共用。因此有可能独立于其他测量通道而保护测量通道的测量电极，这使得冗余检测具有更大的鲁棒性。
测量电极和/或保护电极能够由任何导电材料制成。它们尤其能够通过沉积物或金属层来制造。
替代地，至少一个测量电极，尤其是每个测量电极能够由透明材料制成。
保护电极也能够由透明材料制成。
至少一个，尤其是每个电极的连接路径也能够是透明的。
例如，一个或多个电极能够由氧化铟锡(ITO)制成。
有利地，每个检测通道的检测电子器件能够包括测量模块，该测量模块提供关于一个或更多个电容(称为电极-物体电容)的检测信号，该电容位于检测通道的一个或多个测量电极与和一个或更多个物体接触或邻近的一个或更多个测量电极之间。
这样的测量模块能够是数字的或模拟的，并且例如能够被布置为以电压或数字信号的形式产生与测量通道的每个或一组测量电极的电极-物体电容成比例的或成反比例的检测信号。
每个检测通道还能够包括至少一个计算模块，该计算模块被配置为根据在测量电极和物体之间的电极-物体电容测量来确定物体与一个或多个测量电极之间的距离或距离信息项，和/或接触或接触信息项。
该计算模块能够例如包括微控制器或FPGA或以微控制器或FPGA的形式产生。
距离和/或接触的计算能够通过考虑检测信号或根据检测信号的数字化版本或从检测信号得出的另一个数字或模拟信号来实施，例如，通过在工作频率处对检测信号进行滤波。
至少一个计算模块能够通过计算或与先前建立的参考表进行比较来确定距离或接触。
至少一个计算模块还能够直接根据先前提供的关系来确定距离或接触。
距离信息也能够是或包括与一个或多个距离阈值的比较信息项。当障碍物或操作人员位于阈值以下的距离时，比较信息项还能够用于触发安全程序，例如机器或机器人的减慢或停止或避免程序。
根据本发明的装置还能够包括控制模块，该控制模块被布置为比较分别由第一检测电子器件和第二检测电子器件测量的信号。
该控制模块能够是与检测电子器件分开的电子和/或数字模块。
它也能够由一个或每个电子检测单元的组件或功能(例如在微控制器中实现)产生，该电子检测单元将来自该检测通道的测量信号与来自另一检测通道的测量信号进行比较。
因此，控制模块能够例如以两个独立的控制子模块的形式在第一和第二检测电子器件的计算模块中实施，两个独立的控制子模块将来自其相应检测通道的测量信号与来自另一检测通道的测量信号进行比较。由于每个检测通道均由两个独立的控制子模块进行监控，因此这种安排可实现最佳的操作冗余性和安全性。
控制模块能够被布置为例如比较所获得的距离或距离和/或接触信息项。
控制模块尤其能够确定分别来自各检测通道的测量信号之间的差异，从而检测电容检测装置的故障。然后，在检测到不同的检测通道的测量信号之间的差异大于预定阈值的情况下，它能够例如用于触发安全程序，例如减慢或停止。
有利地，第一和第二检测通道中的至少一个，特别是每个，能够包括轮询装置，用于依次轮询检测通道的至少一部分或每个测量电极。
因此，对于每个检测通道简化了检测电子器件的架构。例如，测量模块和计算模块能够由测量通道的几个测量电极，甚至所有测量电极共用。
这样的轮询装置能够包括开关，该开关将测量通道的测量电子器件按顺序或依次连接到每个测量电极或每个测量通道的每个测量电极组。
该开关还能够被布置为将测量电极分别连接到测量电子器件或连接到保护电势。因此，未连接至测量电子器件并因此处于非测量状态的测量电极相对于处于测量状态的测量电极充当保护元件。
通常，对于每个检测通道，检测电子器件能够是数字或模拟的，或者也能够是数字和模拟装置的组合。
检测通道的检测电子器件能够与另一个检测通道的检测电子器件相同或不同。
根据一个实施例，至少一个，特别是每个检测通道的检测电子器件能够包括运算放大器(AO)或产生运算放大器的电路，该电路用作跨阻抗或电荷放大器，其中：
-第一输入，例如反相输入，直接地或经由轮询装置连接到所述检测通道的一个或多个测量电极；
-第二输入，例如同相输入，与提供激励信号的振荡器相连；
-输出经由阻抗，特别是经由电容器循环到所述第一输入。
在这种配置中，AO的输出提供电压Vs，其幅度与测量电极和物体之间的电极-物体电容成比例。
运算放大器的输出能够直接或间接地连接到用于测量电压Vs的模块，该模块本身链接到一个或多个计算模块，例如上述的一个或多个计算模块。
该用于测量电压Vs模块能够包括解调，例如在交变激励电势的工作频率下的同步解调，或者幅度检测。
有利地，每个检测通道的检测电子器件能够至少部分地电参考交变激励电势。
根据本发明的装置还能够包括振荡器，该振荡器为第一和第二检测通道提供交变激励电势，以及如果需要的话，提供保护电势。
振荡器能够由所有检测通道和与至少一个保护电极共用。
或者，每个检测通道能够包括单独的振荡器，以实现更好的冗余度。在这种情况下，优选地，对检测通道的振荡器进行同步，以避免一个检测通道干扰另一检测通道，并且优选地提供相同频率和相同幅度的交变电势。
根据本发明的另一方面，提出一种用于设备的检测层，配备有根据本发明的检测装置。
根据本发明的检测装置，特别是检测电极，能够被集成在检测层中。
检测层能够集成在设备中。
替代地，检测层能够独立于设备项并且以可移除或可拆卸的方式附接到该设备。
根据一个实施例，根据本发明的检测层能够沿一面包括根据矩阵布置分布的多个检测电极，每个检测电极包括并置和/或交错的至少一个第一测量电极和至少一个第二测量电极。
这样的布置尤其使得可以获得对于具有两个检测通道的物体检测而言相同或基本相同的空间分辨率。
根据另一个实施例，根据本发明的检测层能够：
-沿一面包括至少一个检测电极，并且
-沿另一面至少一个保护电极。
检测层能够包括以沉积或金属层形式沿着一个或两个面支撑电极的弹性电介质层，例如印刷电路板基板。
检测层当然能够包括测量和/或保护电极上的保护层或整饰层。
检测层能够具有刚性的或弹性的整饰元件的形式。
检测层能够具有整饰元件或外皮或织物整饰的形式。
检测层也能够具有管状的部件或整饰元件的形式，例如外壳或覆盖件。
根据本发明的另一方面，提出一种装备有根据本发明的检测装置或根据本发明的检测层的设备。
设备能够具有例如人形或其他形状的固定或移动的机器人的形式，或机器人化的操纵臂、机器人臂或机器人节段的形式，或者自动驾驶车辆(AGV)的形式。
根据实施例，检测装置或检测层能够被集成在设备的部件中，例如外壳或盖中。
可替代地，检测装置或检测层能够独立于设备的部件并且以可拆卸或可移除的方式设置在所述设备的部件中/上。
附图说明和具体实施方式
通过阅读对非限制性示例的详细描述并且根据附图，其他优点和特点将变得显而易见，在附图中：
图1示出了能够在根据本发明装置中使用的电容检测电子器件的非限制性实施例的示意图；
图2示出了根据本发明的检测装置的非限制性实施例的示意图；
图3-7示出了能够在根据本发明的检测装置中使用的检测电极的非限制性实施例的示意图；以及
图8示出了装配有根据本发明检测装置的机器人的非限制性实施例的示意图。
应该理解，下文将描述的实施例不是限制性的。特别地，能够设想本发明的变型方案，其仅包括在下文中独立于所述的其他特征描述的特征的选集，只要该特征的选集足以赋予本发明技术优势或将本发明与现有技术区别开。该选集包括至少一个(优选功能上的)特征，其没有结构细节或者只具有结构细节的一部分，只要该部分单独足以赋予本发明技术优势或者将本发明与现有技术区别开。
特别是，如果在技术上不存在任何障碍，则所述的所有变型和实施例能够相互组合在一起。
在图中，几幅图共有的元素使用相同的附图标记。
图1示出了能够在根据本发明装置中使用的电容检测电子器件的非限制性实施例的示意图；
在图1中所示的检测电子器件100能够以模拟或数字形式或模拟/数字组合来产生。
检测电子器件100从振荡器102接收参考地电势104的交变激励电压，表示为VG。
电压VG被用作经由一条线路或多条线路106来极化一个或多个保护电极的保护电势，并且被用作经由“n”条线路108i-108n来极化“n”个测量电极的激励电势，其中，n≥1。
检测电子器件100包括电流或电荷放大器110，该放大器由运算放大器(AO)112和将AO 112的输出循环到AO 112的“-”输入的反馈电容器114表示。
另外，在所示的示例中，AO 112的“+”输入接收电压VG，并且AO 112的“-”输入设置为经由轮询装置116连接到每个检测电极，该轮询装置能够是例如开关，以便依次单独轮询一组“n”测量电极。线路1081-108n全部连接到轮询装置116。
在这些条件下，电荷放大器110，尤其是AO 112，在输出处提供电压VS，其振幅与称为电极-物体电容的耦合电容Ceo成比例，该电容位于连接到放大器的“-”输入的测量电极与该电极邻近或接触的物体之间。
检测电子器件100还能够包括信号调节器118，使得其能够获得代表所寻求的耦合电容Ceo的信号。该信号调节器118能够包括，例如，同步解调器，用于在工作频率处将信号从载波解调。信号调节器118还能够包括异步解调器或振幅检测器。当然，该信号调节器118能够以模拟和/或数字形式(微处理器)产生，并包括用于滤波、转换、处理等的所有必要装置。
信号调节器118测量并提供电压VS。
因此，电流或电荷放大器110和信号调节器118构成测量模块，提供关于电极-物体耦合电容Ceo的信号。
检测电子器件100还包括计算模块120，被布置为根据来自信号调节器118的关于耦合电容Ceo的信号来确定测量电极和物体之间的距离或距离信息项和/或接触或接触信息项。
该计算模块120能够例如包括微控制器或FPGA，或以微控制器或FPGA的形式产生。
例如，当测量的距离低于预定的距离阈值时，计算模块还能够提供其他信息项，例如触发警报或安全程序。
当然，测量电子器件100能够包括除所描述以外的那些组件。
检测电子器件100或至少其带有电荷放大器110的感测部分能够以保护电势VG为参考(或由参考的电源供应)，以便于最小化寄生电容。
检测电子器件100也能够更通常地以地电势104为参考。
检测电子器件在输出122处提供关于电容Ceo或物体与测量电极之间的距离的信号。
图2示出了根据本发明的检测装置的非限制性实施例的图示法。
如图2所示，检测装置200包括若干检测电极2021-202n的组件。为了清晰起见，将检测电极2021-202n沿着一条线路示出。当然，检测电极2021-202n能够以矩阵的形式放置，例如，检测电极2021-202n呈方形或菱形，或者根据图2所示的任何配置。
检测电极2021-202n各自与检测表面上的检测位置或像素相关联。
每个检测电极202i由两个测量电极构成：第一测量电极204i和第二测量电极206i。形成检测电极202i的两个测量电极204i和206i相互独立，并且用于在同一检测位置/像素处，即与检测电极206i相关联的位置，执行双重检测。为此，例如根据参考图1描述的原理，针对每个测量电极204i和206i，关于电极-物体电容的信号独立地被测量。
检测装置200还包括与所有检测电极2021-202n中的所有第一测量电极2041-204n相关联的第一检测电子器件1001。
第一检测电子器件1001与第一测量电极2041-204n形成第一检测通道。
第一检测电子器件1001能够与图1中的检测电子器件100相同，或者按照检测电子器件的原理工作。
第一检测电子器件1001通过线路1081 1-1081 n连接到所有第一测量电极2041-204n。第一测量电子器件在其出口1221处为第一测量电极2041-204n中的每一个提供关于电极-物体电容Ceo或关于电极-物体距离的检测信号。
检测装置200还包括与所有检测电极2021-202n中的所有第二测量电极2061-206n相关联的第二检测电子器件1002。
第二检测电子器件1002与第二测量电极2061-206n形成独立于第一检测通道的第二检测通道。
第二检测电子器件1002能够与图1中的检测电子器件100相同，或者按照检测电子器件的原理工作。
第二检测电子器件1002通过线路1081 2-1082 n连接到所有第二测量电极2061-206n。第二测量电子器件在其出口1222处为第二测量电极2061-206n中的每一个提供关于电极-物体电容Ceo或关于电极-物体距离的检测信号。
因此，第一和第二检测通道中的每一个都提供独立于每个检测位置的测量和检测。因此，装置200确保对每个检测位置进行冗余电容检测。
检测装置200还包括控制装置210，其功能之一是验证组件的正确操作以及检测一个或多个检测通道的故障。
在所示的实施例模式中，该控制模块210包括两个控制子模块2101和2102，分别在第一和第二检测通道的计算模块120中实现。控制子模块2101、2102被布置成将来自各检测通道的测量信号与来自其他检测通道的测量信号进行比较。
因此，控制模块210能够确定分别来自第一和第二检测通道的测量信号之间的差异，该差异揭示至少一个检测通道的故障。在通道之间的测量差超过预定阈值的情况下，控制模块210能够触发安全程序，例如系统的减速或停止。该触发能够经由计算模块120或经由控制模块一部分的输出来执行。应注意的是，一旦检测到通道之间的差异，就能够触发安全程序，而无需确定哪个通道有故障。
根据本发明的有利方面，检测通道能够以同步或异步的方式同时使用，因为它们不相互干扰。特别是，同步使用可以在相同条件下同时获得两个测量值，从而更快速有效地发现故障。
当然，测量通道也能够按顺序或依次使用。在后一种情况下，能够在检测通道之间提供通信线路以确保依次进行检测。
装置200还包括保护电极208，其形成用于所有检测电极2021-202n的公共保护平面，并且从而形成用于所有第一和第二测量电极的公共保护平面。
保护电极208以保护电势VG极化，例如经由线路106，如参考图1所述。
可替代地，根据本发明的检测装置能够采用保护电极，保护电极是：
-单独用于检测电极内的每个测量电极，或
-由同一检测电极的测量电极共用；或
-由第一测量电极的多个或全部共用，也或
-由第二测量电极的多个或全部共用。
在图2中，非限制性地，每个检测电极202i由两个测量电极形成。
当然，根据通式，每个检测电极202i能够由“k”个测量电极形成，其中k≥2。在这种情况下，根据本发明的冗余电容检测装置能够包括“k”个独立检测电子器件1001-100k，每个检测电子器件与每个检测电极202i的测量电极之一相关联。
此外，在图2中，每个检测电极202i由两个三角形的并置测量电极形成。当然，检测电极的测量电极的形状和排列不限于此示例。
图3给出了能够在根据本发明的冗余电容检测装置中实现的检测电极的实施例。
在图3所描述的示例中，检测电极202由第一测量电极204形成，第一测量电极204与第二测量电极206完全地交错。第二测量电极206完全地包围第一测量电极204。然后能够在另一导体层上产生连接路径。
图4给出了能够在根据本发明的在冗余电容检测装置中实现的检测电极的实施例。
在图4所述的示例中，检测电极202由第一测量电极204形成，第一测量电极204与第二测量电极206完全地交错。第二测量电极206不完全地包围第一测量电极并且具有“C”的形状。
图5给出了能够在根据本发明的冗余电容检测装置中实现的检测电极的实施例。
在图5中描述的示例中，检测电极202由相互交错的第一测量电极204和第二测量电极206形成。每个测量电极都有梳形的形状。梳形是相互交错。
图6给出了能够在根据本发明的冗余电容检测装置中实施的检测电极的实施例。
在图6中描述的示例中，检测电极202由四个测量电极204、206、602和604形成，上述测量电极以三个一组相互交错。测量电极204和206是相同的并且相互面对。测量电极602和604是相同的并且相互面对。
每个测量电极与其并置的两个测量电极交错。
图7给出了能够在根据本发明的冗余电容检测装置中实现的检测电极的实施例。
在图7中描述的示例中，检测电极202由并置的第二测量电极206和一测量电极204形成。
如上所述，图3到图7中描述的检测电极的示例能够被布置成根据矩阵、径向等排列来覆盖检测表面。
图8是根据本发明装配有整饰元件的机器人的示意图。
图8所示的机器人800是一个机器人化的手臂，由几个部分组成，这些部分通过旋转节段相互连接。
机器人800包括布置在机器人800的两个部分上的两个整饰元件802和804。
每个整饰元件802-804包括根据本发明的检测装置，例如图2中的检测装置200。
装配有整饰元件802和804的检测装置的检测电子器件能够是单独的、部分的或完全共用的。
装配有整饰元件802-804的每个检测装置的检测电极202集成在整饰元件的厚度中，或者设置在整饰元件802-804的一个或多个面上。
整饰元件802-804还包括保护层，以避免电极和机器人结构之间的寄生耦合。
整饰元件802-804用于代替机器人的原始整饰元件，或作为原始整饰元件的补充。
当然，本发明不限于刚刚描述的示例，并且可以对这些示例进行许多变型而不超出本发明的范围。

Claims (16)

1.一种用于对物体进行电容检测的装置(200)，包括一组电容检测电极(2021-202n)，每个电容检测电极对检测表面的检测位置实施电容检测，每个检测电极(2021-202n)包括称为测量电极的至少一个第一独立电极(2041-204n)和至少一个第二独立电极(2061-206n)，所述装置(200)还包括：
-用于所述组件的第一测量电极(2041-204n)的第一检测电子器件(1001)，其与所述第一测量电极(2041-204n)一起形成第一检测通道，以使所述第一测量电极(2041-204n)以不同于地电势(104)的、称为激励电势的交变电势极化，并且测量关于每个第一测量电极(2041-204n)与所述物体之间电容的信号，所述电容称为电极-物体电容，以及
-用于所述组件的第二测量电极(2061-206n)的第二检测电子器件(1002)，其与所述第二测量电极(2061-206n)一起形成第二检测通道，以使所述第二测量电极(2061-206n)以所述激励电势极化，并且测量关于每个第二测量电极(2061-206n)与所述物体之间的电极-物体电容的信号。
2.根据前述权利要求所述的装置(200)，其特征在于，对于至少一个检测电极，所述第一测量电极(2041-204n)和第二测量电极(2061-206n)以非交错的方式并置。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(200)，其特征在于，对于至少一个检测电极(2021-202n)：
-所述第一测量电极(2041-204n)和第二测量电极(2061-206n)中的一个至少部分地与所述测量电极中的另一个交错；或者
-所述第一测量电极(2041-204n)和第二测量电极(2061-206n)至少部分地彼此交错。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(200)，其特征在于，所述装置还包括用于至少一个第一测量电极(2041-204n)或第二测量电极(2061-206n)的至少一个保护电极(208)，在至少一个工作频率处，所述保护电极以与所述激励电势相同或基本相同的交变保护电势被极化。
5.根据权利要求4所述的装置(200)，其特征在于，所述至少一个保护电极(208)：
-由形成检测电极(2021-202n)的所有测量电极(2041-204n，2061-206n)共用；和/或
-由多个第一测量电极(2041-204n)或多个第二测量电极(2061-206n)共用，和/或
-形成由多个、尤其是由所有检测电极(2021-202n)共用的保护平面。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(200)，其特征在于，每个检测通道的检测电子器件(1001，1002)包括测量模块(110，118)，所述测量模块提供关于一个或更多个电容的检测信号，所述电容称为电极-物体电容，其位于所述检测通道(1001，1002)的一个或更多个测量电极(2041-204n，2061-206n)与接触或邻近所述测量电极(2041-204n，2061-206n)的一个或更多个物体之间。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置(200)，其特征在于，所述装置还包括控制模块(210)，其设置成比较分别由所述第一检测电子器件(1001)和所述第二检测电子器件(1002)测量的信号。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置(200)，其特征在于，所述第一检测通道和第二检测通道中的至少一个包括轮询装置(116)，用于依次轮询所述检测通道的测量电极(2041-204n，2061-206n)的至少一部分。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置(200)，其特征在于，每个检测通道的检测电子器件(1001，1002)至少部分地电参考所述交变激励电势。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(200)，其特征在于，所述装置包括振荡器(102)，其为所述第一检测通道和第二检测通道提供交变激励电势，并且在需要时提供保护电势(VG)。
11.一种用于设备(800)的检测层(802，804)，其配备有根据前述权利要求中任一项所述的检测装置(200)。
12.根据权利要求11所述的检测层(802，804)，其特征在于，所述检测层沿面包括根据矩阵布置分布的多个检测电极(2021-202n)，所述检测电极(2021-202n)中的每个包括并置和/或交错的至少一个第一测量电极(2041-204n)和至少一个第二测量电极(2061-206n)。
13.根据权利要求11或12所述的检测层(802，804)，其特征在于，所述检测层沿一面包括至少一个检测电极(2021-202n)，并且沿另一面包括至少一个保护电极(208)。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的检测层(802，804)，其特征在于，所述检测层具有刚性或弹性的整饰元件的形式。
15.一种设备(800)，其配备有根据权利要求1至10中任一项所述的检测装置(200)或根据权利要求11至14中任一项所述的检测层(802，804)。
16.根据前述权利要求所述的设备(800)，其特征在于，所述设备是机器人、机器人化的操纵臂或机器人节段。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114608626A (zh) * 2022-02-28 2022-06-10 深圳市越疆科技有限公司 电极、电子皮肤、外壳、机械臂及电极的生产方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008096146A (ja) * 2006-10-06 2008-04-24 Denso Corp センサ装置
US20110295087A1 (en) * 2009-02-04 2011-12-01 Shigeki Shinoda Biological information detection sensor, electric apparatus using thereof and biological information detection method
FR2971867A1 (fr) * 2011-02-21 2012-08-24 Nanotec Solution Interface capacitive gestuelle a commutation de mode de mesure.
KR20130096861A (ko) * 2012-02-23 2013-09-02 성균관대학교산학협력단 다축 촉각 센서
CN105408845A (zh) * 2013-04-02 2016-03-16 快步科技有限责任公司 用于与电子和/或计算机设备无接触式交互的装置、以及配备有该装置的设备
US20160117034A1 (en) * 2014-10-22 2016-04-28 Synaptics Incorporated Scanned piezoelectric touch sensor device
CN106095206A (zh) * 2015-04-30 2016-11-09 辛纳普蒂克斯公司 电容感测装置中的干扰减轻
US9513321B2 (en) * 2010-12-29 2016-12-06 Robert Bosch Gmbh Sensor system for monitoring surroundings on a mechanical component, and method for actuating and evaluating the sensor system
CN107148752A (zh) * 2014-10-10 2017-09-08 Iee国际电子工程股份公司 电容式感测设备
CN107924258A (zh) * 2015-06-23 2018-04-17 辛纳普蒂克斯公司 用于噪声确定的电极组合

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011114502A1 (de) * 2011-09-29 2013-04-04 GEMAC-Gesellschaft für Mikroelektronikanwendung Chemnitz mbH Messverfahren zur dynamischen Kapazitätsmessung nach dem Delta-Sigma-Prinzip und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens
FR3004551A1 (fr) * 2013-04-15 2014-10-17 Fogale Nanotech Procede de detection capacitif multizone, dispositif et appareil mettant en oeuvre le procede
FR3022342B1 (fr) * 2014-06-13 2016-07-01 Fogale Nanotech Procede de suivi temps reel de l'etat de fonctionnement d'un capteur capacitif
CN206209764U (zh) * 2016-08-29 2017-05-31 比亚迪股份有限公司 指纹传感器和终端设备
FR3060733B1 (fr) * 2016-12-16 2019-01-25 Fogale Nanotech Dispositif et procede de detection de l'approche et/ou de contact, et de l'appui d'un objet, relativement a une surface de detection
FR3081224B1 (fr) * 2018-05-15 2020-06-12 Fogale Nanotech Dispositif de detection capacitive redondante serie

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008096146A (ja) * 2006-10-06 2008-04-24 Denso Corp センサ装置
US20110295087A1 (en) * 2009-02-04 2011-12-01 Shigeki Shinoda Biological information detection sensor, electric apparatus using thereof and biological information detection method
US9513321B2 (en) * 2010-12-29 2016-12-06 Robert Bosch Gmbh Sensor system for monitoring surroundings on a mechanical component, and method for actuating and evaluating the sensor system
FR2971867A1 (fr) * 2011-02-21 2012-08-24 Nanotec Solution Interface capacitive gestuelle a commutation de mode de mesure.
KR20130096861A (ko) * 2012-02-23 2013-09-02 성균관대학교산학협력단 다축 촉각 센서
CN105408845A (zh) * 2013-04-02 2016-03-16 快步科技有限责任公司 用于与电子和/或计算机设备无接触式交互的装置、以及配备有该装置的设备
CN107148752A (zh) * 2014-10-10 2017-09-08 Iee国际电子工程股份公司 电容式感测设备
US20160117034A1 (en) * 2014-10-22 2016-04-28 Synaptics Incorporated Scanned piezoelectric touch sensor device
CN106095206A (zh) * 2015-04-30 2016-11-09 辛纳普蒂克斯公司 电容感测装置中的干扰减轻
CN107924258A (zh) * 2015-06-23 2018-04-17 辛纳普蒂克斯公司 用于噪声确定的电极组合

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114608626A (zh) * 2022-02-28 2022-06-10 深圳市越疆科技有限公司 电极、电子皮肤、外壳、机械臂及电极的生产方法

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