DE10011134A1 - Druck Meß-Vorrichtung - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckmeß-Vorrichtung und/oder einen Drucksensor (1) mit einem Meß-Kondensator (3), welcher mindestens zwei Kondensator-Elektroden (5, 7) besitzt, deren Abstand (9) zueinander zumindest in einem Teilbereich (11) durch Druckbaufschlagung veränderlich ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Druckmeß-Vorrichtung und/oder der Drucksensor (1) einen Referenz-Kondensator (13) besitzt.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckmeß-Vorrichtung und/oder einen
Drucksensor mit einem Meß-Kondensator, welcher mindestens zwei
Kondensator-Elektroden besitzt, deren Abstand zueinander zumindest in einem
Teilbereich durch Druckbeaufschlagung veränderlich ist.
Unter Druckmeß-Vorrichtung wird eine Anordnung mit mindestens einem
Drucksensor und einer Einrichtung zur Verarbeitung von vom Drucksensor
erzeugten Signalen verstanden.
Bekannt sind Drucksensoren, bei welchen ein Kondensator mit Druck
beaufschlagbar ist. Eine Druckbeaufschlagung führt zu einer Annäherung der
Elektroden des Kondensators aneinander. Dies geht mit einer
Kapazitätsänderung des Kondensators einher. Diese Änderung kann über eine
Auswertevorrichtung erfaßt und in einen Druckmeßwert umgesetzt werden.
Nachteilig ist, daß mit bekannten kapazitiven Drucksensoren aufgrund
klimatischer Einflüsse und Alterung die Meßergebnisse oft ungenau sind. Dies
ist insbesondere bei sicherheitsrelevanten Messungen unerwünscht.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Druckmeß-Vorrichtung und/oder der
Drucksensor einen Referenz-Kondensator besitzt. Unter Druckmeß-Vorrichtung
wird eine Anordnung mit mindestens einem Drucksensor und einer Einrichtung
zur Verarbeitung von vom Drucksensor erzeugten Signalen verstanden.
Dadurch lassen sich schlecht bestimmbare Einflussfaktoren wie Alterung und
Feuchtigkeit kompensieren.
Es kann zweckmäßig sein, daß das Ausmaß der Kapazitätsänderung des
Referenz-Kondensators bei Beaufschlagung der Druckmeß-Vorrichtung
und/oder des Drucksensors mit einem zu messenden Druck vom Ausmaß der
Kapazitätsänderung des Meß-Kondensators verschieden ist. Der Unterschied
in der Kapazitätsänderung liefert zusätzliche Informationen zur Bewertung der
gemessenen Signale.
Es kann zweckmäßig sein, daß bei Beaufschlagung der Vorrichtung und/oder
des Drucksensors mit einem zu messenden Druck die Stärke des auf den Meß-
Kondensator einwirkenden Drucks von der Stärke des auf den Referenz-
Kondensator einwirkenden Drucks verschieden ist. Dadurch lassen sich sogar
bei Benutzung baugleicher Kondensatoren mit dem Meß-Kondensator und dem
Referenz-Kondensator voneinander verschiedene Signalverläufe erzielen.
Es kann zweckmäßig sein, daß der Referenz-Kondensator eine Abschirm-
Vorrichtung besitzt, welche zumindest einen Teil des in der Umgebung des
Referenz-Kondensators wirkenden Druckes an einer Einwirkung auf den
Referenz-Kondensator hindert. Die Unterschiedlichkeit der Signale von Meß-
Kondensator und Referenz-Kondensator bleibt dadurch auch bei einem Einbau
des Referenz-Kondensators in stark druckbelastete Zonen erhalten. Eine
Abschirmung kann z. B. durch Anbringen von Gittern, Blechen oder
Versteifungen der Elektroden kostengünstig erfolgen.
Es kann zweckmäßig sein, daß der Meß-Kondensator und der Referenz-
Kondensator räumlich voneinander beabstandet angeordnet sind. Dadurch
kann der Referenz-Kondensator ohne zusätzliche Bauteile von einer
Druckbelastung freigehalten werden.
Es kann zweckmäßig sein, daß der Meß-Kondensator und der Referenz-
Kondensator räumlich nahe beieinander angeordnet sind. Beide
Kondensatoren sind dadurch ähnlichen klimatischen Bedingungen ausgesetzt.
Es kann zweckmäßig sein, daß die Elektroden des Meß-Kondensators und die
Elektroden des Referenz-Kondensators zumindest teilweise mit ihren
Oberflächen zueinander weisend angeordnet sind. Durch die
Übereinanderordnung der Kondensatoren hat der auf die beiden
Kondensatoren einwirkende Druck für beide Kondensatoren den gleichen
Betrag. Außerdem lassen sich die beiden Kondensatoren zu einem leichter
handhabbaren Sensormodul zusammenfassen.
Es kann zweckmäßig sein, daß die Elektroden des Meß-Kondensators und die
Elektroden des Referenz-Kondensators zumindest teilweise mit ihren
Seitenkanten zueinander weisend angeordnet sind. Durch die
Nebeneinanderordnung der Kondensatoren läßt sich ein sehr flacher Sensor
realisieren.
Es kann zweckmäßig sein, daß der Meß-Kondensator und/oder der Referenz-
Kondensator, welche der Erfassung eines auf ein Meßobjekt wirkenden
Druckes dienen, in das Meßobjekt integriert sind. Der Drucksensor ist dadurch
besser geschützt und wirkt seinerseits weniger störend.
Es kann zweckmäßig sein, daß der Meß-Kondensator und/oder der Referenz-
Kondensator in der Sitzbasis und/oder in der Sitzlehne eines Kfz-Sitzes
angeordnet sind. Dies ermöglicht, die Benutzung eines Sitzes und/oder seiner
Lehne durch einen Benutzer zu erkennen.
Es kann zweckmäßig sein, daß der Meß-Kondensator und/oder der Referenz-
Kondensator mindestens ein elektrisch nicht leitfähiges Dielektrikum
insbesondere in Form einer Abstandsschicht besitzt, welches die Kondensator-
Elektroden des jeweiligen Kondensators gegeneinander und/oder gegen den
jeweils anderen Kondensator beabstandet. Dies ermöglicht eine kompakte
Bauform des Drucksensors.
Es kann zweckmäßig sein, daß zwischen den Elektroden des Meß-
Kondensators ein erstes Dielektrikum angeordnet ist, daß zwischen den
Elektroden des Referenz-Kondensators ein zweites Dielektrikum angeordnet
ist, und daß das erste und das zweite Dielektrikum unterschiedliche
Kompressibilität besitzen. Dadurch läßt sich auch bei gleicher
Druckbeaufschlagung der beiden Kondensatoren eine unterschiedliche
Kapazitätsänderung erzielen.
Es kann zweckmäßig sein, daß die beiden Dielektrika unterschiedliche Dichte
besitzen. Insbesondere bei Schäumen läßt sich die Kompressibilität einfach
über die Dichte der Materialien einstellen.
Es kann zweckmäßig sein, daß eine Kondensator-Elektrode sowohl ein
Bestandteil des Meß-Kondensators als auch des Referenz-Kondensators ist.
Dies ermöglicht eine Einsparung von Elektroden. Im einfachsten Falle läßt sich
die Elektrodenzahl von vier auf drei Elektroden reduzieren. Außerdem sinkt der
Verkabelungsaufwand.
Es kann zweckmäßig sein, daß der Drucksensor drei Kondensator-Elektroden
und zwei Dielektrika besitzt, welche einander jeweils wechselweise
überdeckend hintereinander angeordnet sind, wobei jeweils zwei Kondensator-
Elektroden mit einem dazwischen liegenden Dielektrikum einen Kondensator
bilden. Einer der Kondensatoren bildet den Meßkondensator. Der zweite bildet
den Referenz-Kondensator. Diese Ausführungsform läßt sich kostengünstig als
Folienverbund herstellen.
Es kann zweckmäßig sein, daß die elektrische Kapazität des Meß-
Kondensators und des Referenz-Kondensators gleich oder ähnlich groß sind.
Dies macht die Signale der Kondensatoren leichter vergleichbar.
Es kann zweckmäßig sein, daß mindestens einem Referenz-Kondensator
mindestens zwei Meß-Kondensatoren zugeordnet sind. Dies gestattet, eine
Meßanordnung aus mehreren Meß-Kondensatoren mit nur einem Referenz-
Kondensator zu überwachen. Dies ist kostengünstig und ermöglicht trotzdem
die gewünschte Sicherheitsverbesserung.
Es kann zweckmäßig sein, daß mindestens einem Meß-Kondensator
mindestens zwei Referenz-Kondensatoren zugeordnet sind. Dies gestattet, die
Sicherheit der Anordnung durch Redundanz beim Referenz-Kondensator zu
erhöhen.
Es kann zweckmäßig sein, daß die Druckmeß-Vorrichtung eine
Auswerteeinrichtung zur Auswertung des Signals des Drucksensors besitzt und
daß die Auswerteeinrichtung vom Meß-Kondensator und/oder dem Referenz-
Kondensator räumlich beabstandet angeordnet ist. Die Größe des am
Meßobjekt angebrachten Sensors kann dadurch weiter reduziert werden.
Es kann zweckmäßig sein, daß eine Vorrichtung zum Detektieren, ob ein
Fahrzeugsitz besetzt ist, eine Druckmeß-Vorrichtung und/oder einen
Drucksensor nach einem der voranstehenden Ansprüche aufweist. Eine solche
Detektor-Vorrichtung arbeitet auch unter den in einem Fahrzeug herrschenden
starken klimatischen Schwankungen korrekt.
Die nachfolgende Beschreibung behandelt Möglichkeiten zur Ausgestaltung der
Erfindung. Diese Ausführungen sind nur beispielhaft zu verstehen und erfolgen
unter Bezug auf:
Fig. 1 Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Drucksensors.
Fig. 2 Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Drucksensors.
Fig. 1 zeigt einen Drucksensor 1. Dieser besitzt einen Meß-Kondensator 3 und
einen Referenz-Kondensator 13.
Der Meß-Kondensator 3 besitzt eine flächige Kondensator-Elektrode 5. Auf
dieser ist ein Dielektrikum 21 mit einer Höhe 9 flächig aufgebracht. Das
Dielektrikum 21 wird seinerseits von einer zweiten, flächigen Kondensator-
Elektrode 7 bedeckt.
Der Referenz-Kondensator 13 besitzt ebenfalls eine erste flächige
Kondensator-Elektrode 15. Auf dieser ist ein Dielektrikum 23 angeordnet,
welches eine Höhe 10 besitzt. Die Höhe 9 und die Höhe 10 der Dielektrika 21
und 23 sind im unbelasteten Zustand des Drucksensors gleich groß. Das
Dielektrikum 23 wird von einer ebenfalls flächigen Kondensator-Elektrode 17
bedeckt.
Der Meß-Kondensator 3 und der Referenz-Kondensator 13 sind nebeneinander
angeordnet. Die Kondensator-Elektroden 5 und 15 weisen mit ihren
Seitenkanten zueinander und sind fluchten zueinander angeordnet. Die
Dielektrika 21, 23 weisen mit jeweils einer ihrer Seitenkanten zueinander. Die
Elektroden 7, 17 der beiden Kondensatoren verlaufen jeweils parallel zu den
Elektroden 5, 15 und sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel elektrisch
leitend miteinander verbunden.
Der Drucksensor 1 ist über elektrische Leitungen 31, 32, 33 mit einer nicht
dargestellten Auswertevorrichtung verbunden. Die Kondensator-Elektrode 5 ist
dabei über die Leitung 31, die Elektrode 7, 17 über die Leitung 33 und die
Elektrode 15 über eine Leitung 32 angeschlossen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Kondensator-Elektroden jeweils
aus Kupferfolie gebildet. Die Elektroden 7, 17 werden im Ausführungsbeispiel
aus einer einzigen, eben angeordneten Folie gebildet.
Die Dielektrika 21, 23 bestehen aus einem Kunststoffschaum mit jeweils
voneinander verschiedener Dichte. Sie weisen deshalb voneinander
verschiedene Kompressibilität auf.
Wird der Drucksensor 1 mit einem Druck p beaufschlagt, so nähern sich die
Kondensator-Elektroden 5 und 15 den Elektroden 7, 17 an. Wegen
unterschiedlicher Kompressibilität der Dielektrika 21, 23 wird das Maß der
Annäherung im Meß-Kondensator 3 vom Maß der Annäherung im Referenz-
Kondensator 13 verschieden sein. Dadurch wird auch die Kapazitätsänderung
der beiden Kondensatoren voneinander verschieden sein.
Fig. 2 zeigt einen Drucksensor 1 mit einem Meß-Kondensator 3 und einem
Referenz-Kondensator 13. Der Meß-Kondensator 3 besitzt eine erste
Kondensator-Elektrode 5 und eine zweite Kondensator-Elektrode 7. Diese sind
durch flächige, parallel zueinander angeordnete Kupferfolien gebildet. Zwischen
den Kondensator-Elektroden 5, 7 ist ein flächiges Dielektrikum 21 vorgesehen.
Es wird durch einen elektrisch nicht leitfähigen, elastisch verformbaren
Kunststoff gebildet.
Auf dem Meß-Kondensator 3 ist ein Referenz-Kondensator 13 angeordnet.
Dabei bildet die Elektrode 7 des Meß-Kondensators 3 im Ausführungsbeispiel
gleichzeitig eine Elektrode 17 des Referenz-Kondensators 13. Auf der
Kondensator-Elektrode 17 ist ein Dielektrikum 23 flächig vorgesehen. Auf dem
Dielektrikum 23 ist eine weitere Kondensator-Elektrode 15 aufgebracht.
Die Elektrode 15 ist über eine Anschlußleitung 32, die Elektrode 7, 17 über eine
Anschlußleitung 33 und die Kondensator-Elektrode 5 über eine elektrische
Anschlußleitung 31 mit einer nicht dargestellten Auswertevorrichtung
verbunden.
Zur Druckmessung wird mindestens eine der beiden äußeren Elektroden 5, 15
mit einem Druck p beaufschlagt. Der Druck p wirkt insbesondere auf die vom
jeweiligen Kondensator 3, 13 abgewandte Oberfläche der betroffenen
Elektrode 5, 15.
Dies führt zu einer Kompression zumindest des an der betroffenen Elektrode 5,
15 anliegenden flexiblen Dielektrikums 21, 23 zumindest in einem Teilbereich
11. Je nach Sensoreinbau und Sensormaterialien kann der Druck p jedoch
auch zu einer gleichzeitigen Deformation beider Dielektrika 21, 23 führen.
Dadurch nähern sich die Elektroden 15 und 17 bzw. die Elektroden 5 und 7
aneinander an. Dies führt zu einer Kapazitätsänderung des Meß-Kondensators
3 und/oder des Referenz-Kondensators 13. Aufgrund der unterschiedlichen
Kompressibilität der Dielektrika 21, 23 ist dabei die Abstandsänderung der
Elektroden in den beiden Kondensatoren 3, 13 und somit die
Kapazitätsänderung der beiden Kondensatoren jeweils voneinander
verschieden.
Die beiden Ausführungsbeispiele zeigen Drucksensoren, die Meß- und
Referenz-Kondensator vereinigen. Es ist jedoch auch möglich, die beiden
Kondensatoren getrennt als separate Sensoren voneinander anzuordnen. Der
Referenz-Kondensator könnte auch außerhalb des Meßobjekts vorgesehen
sein, während der Meß-Kondensator darin integriert ist.
Auch ist es selbstverständlich möglich, die eingangs erwähnten vorteilhaften
Gestaltungsmerkmale zusätzlich oder alternativ vorzusehen.
Claims (20)
1. Druckmeß-Vorrichtung und/oder Drucksensor (1) mit einem Meß-
Kondensator (3), welcher mindestens zwei Kondensator-Elektroden (5, 7)
besitzt, deren Abstand (9) zueinander zumindest in einem Teilbereich (11)
durch Druckbeaufschlagung veränderlich ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckmeß-Vorrichtung und/oder der Drucksensor (1) einen
Referenz-Kondensator (13) besitzt.
2. Druckmeß-Vorrichtung und/oder Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ausmaß der Kapazitätsänderung des Referenz-
Kondensators (13) bei Beaufschlagung der Druckmeß-Vorrichtung
und/oder des Drucksensors (1) mit einem zu messenden Druck vom
Ausmaß der Kapazitätsänderung des Meß-Kondensators (3) verschieden
ist.
3. Druckmeß-Vorrichtung und/oder Drucksensor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Beaufschlagung der Vorrichtung
und/oder des Drucksensors (1) mit einem zu messenden Druck die Stärke
des auf den Meß-Kondensator (3) einwirkenden Drucks von der Stärke des
auf den Referenz-Kondensator (13) einwirkenden Drucks verschieden ist.
4. Druckmeß-Vorrichtung und/oder Drucksensor nach einem der
voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenz-
Kondensator (13) eine Abschirm-Vorrichtung besitzt, welche zumindest
einen Teil des in der Umgebung des Referenz-Kondensators (13)
wirkenden Druckes an einer Einwirkung auf den Referenz-Kondensator
(13) hindert.
5. Druckmeß-Vorrichtung und/oder Drucksensor nach einem der
voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meß-
Kondensator (3) und der Referenz-Kondensator (13) räumlich voneinander
beabstandet angeordnet sind.
6. Druckmeß-Vorrichtung und/oder Drucksensor nach einem der
voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meß-
Kondensator (3) und der Referenz-Kondensator (13) räumlich nahe
beieinander angeordnet sind.
7. Druckmeß-Vorrichtung und/oder Drucksensor nach einem der
voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Elektroden (5, 7) des Meß-Kondensators (3) und die Elektroden (15, 17)
des Referenz-Kondensators (13) zumindest teilweise mit ihren Oberflächen
zueinander weisend angeordnet sind.
8. Druckmeß-Vorrichtung und/oder Drucksensor nach einem der
voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Elektroden (5, 7) des Meß-Kondensators (3) und die Elektroden (15, 17)
des Referenz-Kondensators (13) zumindest teilweise mit ihren
Seitenkanten zueinander weisend angeordnet sind.
9. Druckmeß-Vorrichtung und/oder Drucksensor nach einem der
voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meß-
Kondensator (3) und/oder der Referenz-Kondensator (13), welche der
Erfassung eines auf ein Meßobjekt wirkenden Druckes dienen, in das
Meßobjekt integriert sind.
10. Druckmeß-Vorrichtung und/oder Drucksensor nach einem der
voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meß-
Kondensator (3) und/oder der Referenz-Kondensator (13) in der Sitzbasis
und/oder in der Sitzlehne eines Kfz-Sitzes angeordnet sind.
11. Druckmeß-Vorrichtung und/oder Drucksensor nach einem der
voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meß-
Kondensator (3) und/oder der Referenz-Kondensator (13) mindestens ein
elektrisch nicht leitfähiges Dielektrikum (21, 23) insbesondere in Form einer
Abstandsschicht besitzt, welches die Kondensator-Elektroden (5, 15, 7, 17)
des jeweiligen Kondensators (3, 13) gegeneinander und/oder gegen den
jeweils anderen Kondensator (3, 13) beabstandet.
12. Druckmeß-Vorrichtung und/oder Drucksensor nach einem der
voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den
Elektroden (5, 7) des Meß-Kondensators (3) ein erstes Dielektrikum (21)
angeordnet ist, daß zwischen den Elektroden (15, 17) des Referenz-
Kondensators (13) ein zweites Dielektrikum (23) angeordnet ist, und daß
das erste und das zweite Dielektrikum (21, 23) unterschiedliche
Kompressibilität besitzen.
13. Druckmeß-Vorrichtung und/oder Drucksensor nach einem der
voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Dielektrika (21, 23) unterschiedliche Dichte besitzen.
14. Druckmeß-Vorrichtung und/oder Drucksensor nach einem der
voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Kondensator-Elektrode (7, 17) sowohl ein Bestandteil des Meß-
Kondensators (3) als auch des Referenz-Kondensators (13) ist.
15. Druckmeß-Vorrichtung und/oder Drucksensor nach einem der
voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Drucksensor (1) drei Kondensator-Elektroden (5, 15, 7, 17) und zwei
Dielektrika (21, 23) besitzt, welche einander jeweils wechselweise
überdeckend hintereinander angeordnet sind, wobei jeweils zwei
Kondensator-Elektroden (5, 15, 7, 17) mit einem dazwischen liegenden
Dielektrikum (21, 23) einen Kondensator (3, 5) bilden.
16. Druckmeß-Vorrichtung und/oder Drucksensor nach einem der
voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
elektrische Kapazität des Meß-Kondensators (3) und des Referenz-
Kondensators (13) gleich oder ähnlich groß sind.
17. Druckmeß-Vorrichtung und/oder Drucksensor nach einem der
voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
einem Referenz-Kondensator mindestens zwei Meß-Kondensatoren
zugeordnet sind.
18. Druckmeß-Vorrichtung und/oder Drucksensor nach einem der
voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
einem Meß-Kondensator mindestens zwei Referenz-Kondensatoren
zugeordnet sind.
19. Druckmeß-Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeß-Vorrichtung eine
Auswerteeinrichtung zur Auswertung des Signals des Drucksensors (1)
besitzt und daß die Auswerteeinrichtung vom Meß-Kondensator (3)
und/oder dem Referenz-Kondensator (13) räumlich beabstandet
angeordnet ist.
20. Vorrichtung zum Detektieren, ob ein Fahrzeugsitz besetzt ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Detektor-Vorrichtung eine Druckmeß-Vorrichtung
und/oder einen Drucksensor nach einem der voranstehenden Ansprüche
aufweist.
Priority Applications (1)
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| DE10011134A DE10011134A1 (de) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | Druck Meß-Vorrichtung |
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| DE10011134A DE10011134A1 (de) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | Druck Meß-Vorrichtung |
Publications (1)
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| DE10011134A1 true DE10011134A1 (de) | 2002-04-18 |
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|---|---|---|---|
| DE10011134A Ceased DE10011134A1 (de) | 2000-03-10 | 2000-03-10 | Druck Meß-Vorrichtung |
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