DE102006024924A1

DE102006024924A1 - sensor

Info

Publication number: DE102006024924A1
Application number: DE200610024924
Authority: DE
Inventors: Eduard Bleicher; Holger Dr. Faisst; Gerhard Mader
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2006-05-29
Filing date: 2006-05-29
Publication date: 2007-12-13
Also published as: WO2007137913A1; DE112007000996A5

Abstract

Ein Sensor umfasst einen ersten Träger (1) und einen zweiten Träger (2), die durch einen Abstandhalter (3) voneinander beabstandet angeordnet sind, mindestens zwei Zellen und mindestens ein Widerstandselement (RE). Die mindestens zwei Zellen umfassen jeweils eine separat voneinander in dem Abstandhalter (3) ausgebildete Ausnehmung mit voneinander unterschiedlichen geometrischen Abmessungen. Die Zellen weisen jeweils einen ersten Koppelbereich (KB1) und einen zweiten Koppelbereich (KB2) auf. Die Ausnehmungen sind in ihren geometrischen Abmessungen derart ausgebildet, dass der erste Koppelbereich (KB1) und der zweite Koppelbereich (KB2) der jeweiligen Zelle jeweils bei einem von den anderen Zellen des Sensors unterschiedlichen Mindestverformungsgrad des Sensors elektrisch miteinander koppelbar sind. Das mindestens eine Widerstandselement (RE) koppelt die ersten Koppelbereiche (KB1) von jeweils zwei der mindestens zwei Zellen elektrisch miteinander.A sensor comprises a first carrier (1) and a second carrier (2) spaced apart by a spacer (3), at least two cells and at least one resistive element (RE). The at least two cells each comprise a recess formed separately from one another in the spacer (3) with mutually different geometric dimensions. The cells each have a first coupling region (KB1) and a second coupling region (KB2). The recesses are embodied in their geometric dimensions such that the first coupling region (KB1) and the second coupling region (KB2) of the respective cell can be electrically coupled to each other at a minimum deformation rate of the sensor different from the other cells of the sensor. The at least one resistance element (RE) electrically couples the first coupling regions (KB1) of in each case two of the at least two cells.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor, insbesondere einen Foliensensor, der einen ersten und einen zweiten Träger umfasst, die zueinander parallel und voneinander beabstandet angeordnet sind. Ein elektrischer Widerstand des Sensors ist abhängig von einem Verformen des Sensors.The The invention relates to a sensor, in particular a film sensor, comprising a first and a second carrier, which are mutually connected are arranged parallel and spaced from each other. An electrical Resistance of the sensor depends on a deformation of the sensor.

In der WO 02/097838 A1 ist ein Folienschalterelement offenbart, das eine erste Trägerfolie mit einer ersten Elektrodenanordnung und eine zweite Trägerfolie mit einer zweiten Elektrodenanordnung umfasst. Die erste und die zweite Trägerfolie sind so voneinander beabstandet angeordnet, dass die erste und die zweite Elektrodenanordnung einander zugewandt sind. Die zweite Elektrodenanordnung umfasst eine Widerstandsschicht, die der ersten Elektrodenanordnung zugewandt ist. Durch einen Druck, der auf das Schalterelement ausgeübt wird, werden die erste und zweite Elektrodenanordnung aufeinander gepresst. Ein Widerstand des Schalterelements ist abhängig von dem Druck, der auf das Schalterelement ausgeübt wird. Die erste und die zweite Elektrodenanordnung sind durch jeweils eine Ringelektrode, die einen aktiven Bereich des Schalterelements umschließen, kontaktierbar.In WO 02/097838 A1 discloses a film switch element which a first carrier foil with a first electrode arrangement and a second carrier foil comprising a second electrode arrangement. The first and the second carrier film are arranged so spaced apart that the first and the second electrode assembly facing each other. The second electrode arrangement includes a resistive layer, that of the first electrode assembly is facing. By a pressure exerted on the switch element, the first and second electrode assemblies are pressed together. A resistance of the switch element is dependent on the pressure applied to the switch element exercised becomes. The first and second electrode assemblies are each through a ring electrode, which is an active area of the switch element enclose, contactable.

Die Aufgabe der Erfindung ist, einen Sensor zu schaffen, der einfach und preisgünstig herstellbar ist.The The object of the invention is to provide a sensor which is simple and reasonably priced can be produced.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The Task is solved by the characteristics of the independent Claims. Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.

Gemäß eines ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch einen Sensor, der einen ersten Träger und einen zweiten Träger, mindestens zwei Zellen und mindestens ein Widerstandselement umfasst. Der zweite Träger ist parallel und durch einen Abstandhalter beabstandet zu dem ersten Träger angeordnet. Die mindestens zwei Zellen umfassen jeweils eine separat voneinander in dem Abstandhalter ausgebildete Ausnehmung mit voneinander unterschiedlichen geometrischen Abmessungen. Die Ausnehmung ersteckt sich jeweils bis zu dem ersten Träger und bis zu dem zweiten Träger. Die Zellen weisen jeweils einen elektrisch leitenden ersten Koppelbereich auf, der in einem Bereich der jeweiligen Ausnehmung auf einer Seite des ersten Trägers angeordnet ist, die dem zweiten Träger zugewandt ist. Die Zellen weisen ferner jeweils einen elektrisch leitenden zweiten Koppelbereich zum elektrischen Koppeln mit dem ersten Koppelbereich der jeweiligen Zelle auf, der in einem Bereich der jeweiligen Ausnehmung auf einer Seite des zweiten Trägers angeordnet ist, die dem ersten Träger zugewandt ist. Die jeweiligen zweiten Koppelbereiche sind einzeln oder gemeinsam elektrisch kontaktierbar. Die Ausnehmungen sind in ihren geometrischen Abmessungen derart ausgebildet, dass der erste Koppelbereich und der zweite Koppelbereich der jeweiligen Zelle jeweils bei einem von den anderen Zellen des Sensors unterschiedlichen Mindestverformungsgrad des Sensors elektrisch miteinander koppelbar sind. Ferner ist der erste Koppelbereich derjenigen Zelle elektrisch kontaktierbar, die den größten Mindestverformungsgrad aufweist. Das mindestens eine Widerstandselement koppelt die ersten Koppelbereiche von jeweils zwei der mindestens zwei Zellen elektrisch miteinander.According to one In the first aspect, the invention is characterized by a sensor, the first carrier and a second carrier, comprises at least two cells and at least one resistance element. The second carrier is parallel and spaced by a spacer to the first Carrier arranged. The at least two cells each comprise one separately formed in the spacer recess with different from each other geometric dimensions. The recess extends each time to the first carrier and up to the second carrier. The cells each have an electrically conductive first coupling region on, in an area of the respective recess on one side arranged the first carrier that is the second carrier is facing. The cells also each have an electrically conductive second coupling region for electrical coupling with the first coupling region the respective cell, in an area of the respective recess on one side of the second carrier is arranged, which faces the first carrier. The respective ones second coupling regions are individually or jointly electrically contacted. The recesses are in their geometric dimensions in such a way formed such that the first coupling region and the second coupling region the respective cell in each case at one of the other cells of the Sensors different minimum deformation of the sensor electrically can be coupled together. Furthermore, the first coupling region is that Cell electrically contactable, which has the greatest minimum degree of deformation having. The at least one resistance element couples the first Coupling regions of each two of the at least two cells electrically together.

Insbesondere sind die Zellen räumlich so eng beieinander angeordnet, dass auf alle Zellen etwa eine gleich große Verformungskraft einwirkt. Ferner sind die kontaktierbaren Koppelbereiche insbesondere durch elektrische Zuleitungen kontaktierbar, die elektrische Anschlüsse des Sensors bilden. Zwischen einer ersten Zuleitung, die den ersten Koppelbereich derjenigen Zelle elektrisch kontaktiert, die den größten Mindestverformungsgrad aufweist, und mindestens einer zweiten Zuleitung, die alle zweiten Koppelbereiche des Sensors beziehungsweise den zweiten Koppelbereich der jeweiligen Zelle des Sensors kontaktiert, ist ein elektrischer Widerstand messbar abhängig von dem Verformungsgrad des Sensors. Abhängig von einer Anzahl der Zellen des Sensors bildet der Sensor einen zwei- oder mehrstufigen Schalter, dessen elektrischer Widerstand sich stufenförmig abhängig von dem Verformungsgrad des Sensors verändert. Der Verformungsgrad des Sensors ist so sehr einfach erfassbar.Especially the cells are spatial so close to each other that all cells are about the same size Deformation force acts. Furthermore, the contactable coupling regions contactable in particular by electrical leads, the electrical connections form the sensor. Between a first supply line, the first Coupling region of that cell electrically contacted, which has the largest minimum degree of deformation and at least one second supply line, all the second coupling regions the sensor or the second coupling region of the respective Contacted cell of the sensor, an electrical resistance is measurable dependent from the degree of deformation of the sensor. Depending on a number of cells of the sensor, the sensor forms a two-stage or multi-stage switch, its electrical resistance is stepped depending on the degree of deformation the sensor changed. The degree of deformation of the sensor is so very easy to detect.

Der Vorteil ist, dass ein solcher Sensor sehr einfach und preisgünstig herstellbar ist. Die Ausnehmungen der Zellen sind beispielsweise sehr einfach durch Ausstanzen aus dem Abstandhalter herstellbar. Ferner weist der Sensor einen von dem Verformungsgrad des Sensors abhängigen elektrischen Widerstand auf, ohne dass dazu komplex strukturierte Widerstandsschichten oder teure Widerstandsmaterialien oder Herstellungsverfahren für die Herstellung des Sensors erforderlich sind. Durch die Funktion des zwei- oder mehrstufigen Schalters kann der Sensor im Vergleich zu einem einfachen Schalter zusätzliche Information über den Verformungsgrad des Sensors bereitstellen. Ferner eignet sich ein solcher Sensor besonders für eine Nutzung in einer Matrixanordnung gleichartiger Sensoren in einer Sitzmatte, die in einem Kraftfahrzeugsitz angeordnet ist zum Erkennen oder Klassifizieren einer Sitzbelegung des Kraftfahrzeugsitzes. Ein weiter Vorteil ist, dass der Sensor nur zwei Zuleitungen erfordert und das Kontaktieren des Sensors so besonders einfach ist. Die Zellen des Sensors sind jedoch alternativ auch einzeln kontaktierbar.Of the The advantage is that such a sensor can be produced very simply and inexpensively is. The recesses of the cells, for example, are very simple Punching out of the spacer produced. Furthermore, the sensor has a dependent of the degree of deformation of the sensor electrical resistance without complex structured resistance layers or expensive resistance materials or manufacturing processes for the production of the sensor are required. By the function of the two- or multi-level switch, the sensor can be compared to a simple Switch additional information about provide the degree of deformation of the sensor. It is also suitable such a sensor especially for a use in a matrix arrangement of similar sensors in a seat mat which is arranged in a motor vehicle seat for Recognizing or classifying a seat occupancy of the vehicle seat. Another advantage is that the sensor requires only two leads and contacting the sensor is so easy. The cells However, the sensor can alternatively be contacted individually.

Gemäß eines zweiten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch einen Sensor, der einen ersten Träger, einen zweiten Träger, mindestens zwei Zellen und mindestens ein Widerstandselement umfasst. Der zweite Träger ist parallel und durch einen Abstandhalter beabstandet zu dem ersten Träger angeordnet. Die mindestens zwei Zellen umfassen jeweils eine separat voneinander in dem Abstandhalter ausgebildete Ausnehmung mit voneinander unterschiedlichen geometrischen Abmessungen, die sich jeweils bis zu dem ersten Träger und bis zu dem zweiten Träger erstreckt. Die Zellen weisen jeweils einen elektrisch leitenden ersten Koppelbereich auf, der in einem Bereich der jeweiligen Ausnehmung auf einer Seite des ersten Trägers angeordnet ist, die dem zweiten Träger zugewandt ist. Die Zellen weisen ferner jeweils einen elektrisch leitenden zweiten Koppelbereich zum elektrischen Koppeln mit dem ersten Koppelbereich der jeweiligen Zelle auf, der in einem Bereich der jeweiligen Ausnehmung auf einer Seite des zweiten Trägers angeordnet ist, die dem ersten Träger zugewandt ist. Die jeweiligen zweiten Koppelbereiche sind in einem Bereich der jeweiligen Ausnehmung so in mindestens zwei Teile unterteilt, dass die mindestens zwei Teile elektrisch voneinander isoliert sind und durch das elektrische Koppeln mit dem jeweiligen ersten Koppelbereich elektrisch leitend koppelbar sind. Die mindestens zwei Teile sind elektrisch kontaktierbar. Die Ausnehmungen sind in ihren geometrischen Abmessungen derart ausgebildet, dass der erste Koppelbereich und der zweite Koppelbereich der jeweiligen Zelle jeweils bei einem von den anderen Zellen des Sensors unterschiedlichen Mindestverformungsgrad des Sensors elektrisch miteinander koppelbar sind. Das mindestens eine Widerstandselement ist mindestens derjenigen Zelle mit dem geringsten Mindestverformungsgrad zugeordnet und bildet den ersten oder den zweiten Koppelbereich dieser Zelle oder ist an dem ersten oder dem zweiten Koppelbereich dieser Zelle angeordnet.According to a second aspect is apparent the invention by a sensor comprising a first carrier, a second carrier, at least two cells and at least one resistive element. The second carrier is arranged parallel to and spaced from the first carrier by a spacer. The at least two cells each comprise a recess formed separately from each other in the spacer with mutually different geometric dimensions, which extends in each case to the first carrier and to the second carrier. The cells each have an electrically conductive first coupling region, which is arranged in a region of the respective recess on one side of the first carrier, which faces the second carrier. The cells further each have an electrically conductive second coupling region for electrical coupling to the first coupling region of the respective cell, which is arranged in a region of the respective recess on a side of the second carrier which faces the first carrier. The respective second coupling regions are divided into at least two parts in a region of the respective recess such that the at least two parts are electrically insulated from one another and can be electrically conductively coupled by the electrical coupling to the respective first coupling region. The at least two parts are electrically contactable. The recesses are formed in their geometric dimensions in such a way that the first coupling region and the second coupling region of the respective cell can be electrically coupled to one another in each case at a different minimum deformation level of the sensor from the other cells of the sensor. The at least one resistance element is associated with at least that cell with the lowest minimum degree of deformation and forms the first or the second coupling region of this cell or is arranged on the first or the second coupling region of this cell.

Insbesondere sind die Zellen räumlich so eng beieinander angeordnet, dass auf alle Zellen etwa eine gleich große Verformungskraft einwirkt. Ferner sind die kontaktierbaren Teile der zweiten Koppelbereiche insbesondere durch elektrische Zuleitungen kontaktierbar, die elektrische Anschlüsse des Sensors bilden. Abhängig von einer Anzahl der Zellen des Sensors bildet der Sensor einen zwei- oder mehrstufigen Schalter, dessen elektrischer Widerstand sich stufenförmig abhängig von dem Verformungsgrad des Sensors verändert. Der Verformungsgrad des Sensors ist so sehr einfach erfassbar.Especially the cells are spatial so close to each other that all cells are about the same size Deformation force acts. Furthermore, the contactable parts the second coupling regions in particular by electrical leads contactable, which form electrical connections of the sensor. Depending on a number of cells of the sensor, the sensor forms a two- or multi-stage switch whose electrical resistance varies depending on changed the degree of deformation of the sensor. The degree of deformation of the sensor is so very easy to detect.

Der Vorteil ist, dass ein solcher Sensor sehr einfach und preisgünstig herstellbar ist. Die Ausnehmungen der Zellen sind beispielsweise sehr einfach durch Ausstanzen aus dem Ab standhalter herstellbar. Ferner weist der Sensor einen von dem Verformungsgrad des Sensors abhängigen elektrischen Widerstand auf, ohne dass dazu komplex strukturierte Widerstandsschichten oder teure Widerstandsmaterialien oder Herstellungsverfahren für die Herstellung des Sensors erforderlich sind. Durch die Funktion des zwei- oder mehrstufigen Schalters kann der Sensor im Vergleich zu einem einfachen Schalter zusätzliche Information über den Verformungsgrad des Sensors bereitstellen. Ferner eignet sich ein solcher Sensor besonders für eine Nutzung in einer Matrixanordnung gleichartiger Sensoren in einer Sitzmatte, die in einem Kraftfahrzeugsitz angeordnet ist zum Erkennen oder Klassifizieren einer Sitzbelegung des Kraftfahrzeugsitzes. Ein weiter Vorteil ist, dass der Sensor nur zwei Zuleitungen erfordert und das Kontaktieren des Sensors so besonders einfach ist. Die Zellen des Sensors sind jedoch alternativ auch einzeln kontaktierbar.Of the The advantage is that such a sensor can be produced very simply and inexpensively is. The recesses of the cells, for example, are very simple Punching out of the Ab standhalter produced. Furthermore, the sensor has a dependent of the degree of deformation of the sensor electrical resistance without complex structured resistance layers or expensive resistance materials or manufacturing processes for the production of the sensor are required. By the function of the two- or multi-level switch, the sensor can be compared to a simple Switch additional information about provide the degree of deformation of the sensor. It is also suitable such a sensor especially for a use in a matrix arrangement of similar sensors in a seat mat which is arranged in a motor vehicle seat for Recognizing or classifying a seat occupancy of the vehicle seat. Another advantage is that the sensor requires only two leads and contacting the sensor is so easy. The cells However, the sensor can alternatively be contacted individually.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Abstand der mindestens zwei Zellen zueinander kleiner als eine geometrische Abmessung der Zelle mit dem größten Mindestverformungsgrad parallel zu dem ersten und dem zweiten Träger. Insbesondere ist der Abstand der mindestens zwei Zellen zueinander kleiner als ein Durchmesser der kleinsten Zelle. Dies hat den Vorteil, dass die Zellen des Sensors genügend eng beieinander angeordnet sind, um sicherstellen zu können, dass auf alle Zellen des Sensors etwa die gleiche Verformungskraft wirkt. Dadurch ist der Verformungsgrad des Sensors anhand seines elektrischen Widerstands zuverlässig erfassbar.In an advantageous embodiment is a distance of at least two cells smaller than a geometric dimension of the Cell with the highest minimum degree of deformation parallel to the first and the second carrier. In particular, the distance the at least two cells smaller than a diameter to each other the smallest cell. This has the advantage that the cells of the sensor enough are arranged close to each other to be sure that on all cells of the sensor about the same deformation force acts. As a result, the degree of deformation of the sensor based on its electrical Resistant reliable detectable.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:embodiments The invention are explained below with reference to the schematic drawings. It demonstrate:

1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines Sensors, 1 a top view of a first embodiment of a sensor,

2 einen Querschnitt des Sensors gemäß 1, 2 a cross-section of the sensor according to 1 .

3 eine Matrixanordnung zweier Sensoren, 3 a matrix arrangement of two sensors,

4 ein Widerstands-Druck-Diagramm, 4 a resistance-pressure diagram,

5 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform des Sensors und 5 a plan view of a second embodiment of the sensor and

6 einen Querschnitt des Sensors gemäß 5. 6 a cross-section of the sensor according to 5 ,

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.elements same construction or function are cross-figurative with the same Provided with reference numerals.

1 zeigt eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines Sensors und 2 zeigt einen zugehörigen Querschnitt des Sensors gemäß 1. Der Sensor ist beispielsweise Teil einer Matrixanordnung von gleichartigen Sensoren, die über eine Fläche verteilt nebeneinander angeordnet sind. Eine solche Matrixanordnung der Sensoren ist beispielsweise in Kraftfahrzeugsitzen unter einer Sitzfläche vorgesehen, um anhand einer Druckverteilung auf der Sitzfläche auf eine Belegung des Kraftfahrzeugsitzes durch eine Person, einen Kindersitz oder andere Gegenstände, wie zum Beispiel durch eine Tasche, schließen zu können. Abhängig von der Belegung des Kraftfahrzeugsitzes können dem jeweiligen Kraftfahrzeugsitz zugeordnete Rückhaltesysteme, zum Beispiel Gurte oder Airbags, im Falle eines Unfalls geeignet angepasst werden, um Verletzungen von Fahrzeuginsassen zu vermeiden. 1 shows a plan view of a first embodiment of a sensor and 2 shows an associated cross section of the sensor according to 1 , The sensor is, for example, part of a matrix arrangement of identical sensors which are arranged distributed over a surface next to each other. Such a matrix arrangement of the sensors is provided, for example, in motor vehicle seats under a seat surface in order to be able to close an occupancy of the motor vehicle seat by a person, a child seat or other objects, such as a pocket, by means of a pressure distribution on the seat surface. Depending on the occupancy of the motor vehicle seat, restraint systems associated with the respective motor vehicle seat, for example straps or airbags, can be suitably adapted in the event of an accident in order to avoid injury to vehicle occupants.

Der Sensor ist als eine Mehrfachzelle MZ ausgebildet, zum Beispiel als eine Doppelzelle mit einer ersten Zelle Z1 und einer zweiten Zelle Z2. Die erste Zelle Z1 weist einen ersten Durchmesser D1 und die zweite Zelle Z2 weist einen zweiten Durchmesser D2 auf. Der erste Durchmesser D1 ist größer als der zweite Durchmesser D2. Der erste Durchmesser D1 beträgt beispielsweise etwa 12 Millimeter und der zweite Durchmesser D2 beträgt beispielsweise etwa 7 Millimeter. Der erste und der zweite Durchmesser D1, D2 können jedoch auch größer oder kleiner ausgebildet sein. Die erste Zelle Z1 und die zweite Zelle Z2 sind so eng beieinander angeordnet, dass eine Verformungskraft, die beispielsweise durch einen Druck P auf den Sensor ausgeübt wird, im Wesentlichen gleichermaßen auf die erste Zelle Z1 und die zweite Zelle Z2 einwirkt. Bevorzugt sind die erste Zelle Z1 und die zweite Zelle Z2 dazu in einem Abstand zueinander angeordnet, der kleiner ist als der zweite Durchmesser D2.Of the Sensor is designed as a multiple cell MZ, for example as a double cell with a first cell Z1 and a second cell Z2. The first cell Z1 has a first diameter D1 and the second cell Z2 has a second diameter D2. The first Diameter D1 is greater than the second diameter D2. The first diameter D1 is, for example about 12 millimeters and the second diameter D2 is for example about 7 millimeters. However, the first and second diameters D1, D2 can also bigger or be made smaller. The first cell Z1 and the second cell Z2 are arranged so close together that a deformation force, which is exerted by the pressure P on the sensor, for example, essentially equally acting on the first cell Z1 and the second cell Z2. Prefers For example, the first cell Z1 and the second cell Z2 are at a distance therefrom arranged to each other, which is smaller than the second diameter D2.

Der Sensor umfasst einen ersten Träger 1 und einen zweiten Träger 2, die beispielsweise jeweils als eine Kunststofffolie ausgebildet sind, die ein Verformen des ersten Trägers 1 und/oder des zweiten Trägers 2 zulässt. Vorzugsweise sind sowohl der erste Träger 1 als auch der zweite Träger 2 als Kunststofffolie ausgebildet. Der erste Träger 1 und der zweite Träger 2 sind etwa parallel zueinander und durch einen Abstandhalter 3 voneinander beabstandet angeordnet. Der Abstandhalter 3 weist eine Dicke von beispielsweise etwa 100 Mikrometern auf, der Abstandhalter 3 kann jedoch auch dicker oder dünner ausgebildet sein. Der Abstandhalter 3 ist beispielsweise durch einen Klebstoff oder durch ein doppelseitiges Klebeband gebildet, der beziehungsweise das den ersten Träger 1 und den zweiten Träger 2 mechanisch miteinander verbindet. Der Abstandhalter 3 ist vorzugsweise verformbar, so dass der Sensor gebogen oder der erste Träger 1 und der zweite Träger 2 aufeinander gepresst werden können. Der erste Träger 1, der zweite Träger 2 und der Abstandhalter 3 sind vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt.The sensor comprises a first carrier 1 and a second carrier 2 For example, each formed as a plastic film, which is a deformation of the first carrier 1 and / or the second carrier 2 allows. Preferably, both are the first carrier 1 as well as the second carrier 2 designed as a plastic film. The first carrier 1 and the second carrier 2 are approximately parallel to each other and through a spacer 3 spaced apart. The spacer 3 has a thickness of, for example, about 100 microns, the spacer 3 However, it may also be thicker or thinner. The spacer 3 is formed for example by an adhesive or by a double-sided adhesive tape, which or the first carrier 1 and the second carrier 2 mechanically interconnected. The spacer 3 is preferably deformable, so that the sensor is bent or the first carrier 1 and the second carrier 2 can be pressed together. The first carrier 1 , the second carrier 2 and the spacer 3 are preferably made of an electrically insulating material.

In dem Abstandhalter 3 ist für jede Zelle, das heißt für die erste Zelle Z1 und die zweite Zelle Z2, jeweils eine Ausnehmung ausgebildet, die sich jeweils bis zu dem ersten Träger 1 und bis zu dem zweiten Träger 2 erstreckt. Die Ausnehmung der ersten Zelle Z1 weist den ersten Durchmesser D1 auf, die Ausnehmung der zweiten Zelle Z2 weist den zweiten Durchmesser D2 auf. Die Ausnehmungen sind beispielsweise durch Ausstanzen aus dem Abstandhalter 3 mit dem jeweils gewünschten Durchmesser einfach und preisgünstig herstellbar.In the spacer 3 For each cell, that is to say for the first cell Z1 and the second cell Z2, a respective recess is formed, each extending as far as the first carrier 1 and up to the second carrier 2 extends. The recess of the first cell Z1 has the first diameter D1, the recess of the second cell Z2 has the second diameter D2. The recesses are, for example, by punching out of the spacer 3 easy and inexpensive to produce with the respective desired diameter.

Ferner ist auf einer Seite des ersten Trägers 1, die dem zweiten Träger 2 zugewandt ist, jeweils in einem Bereich der Ausnehmung ein elektrisch leitender erster Kopplungsbereich KB1 ausgebildet. Entsprechend ist auf einer Seite des zweiten Trägers 2, die dem ersten Träger 1 zugewandt ist, jeweils in einem Bereich der Ausnehmung ein elektrisch leitender zweiter Kopplungsbereich KB2 ausgebildet. Der erste und der zweite Kopplungsbereich KB1, KB2 sind beispielsweise als eine Karbonschicht mit einer hohen Leitfähigkeit auf den jeweiligen Träger aufgebracht. Ferner ist zum Kontaktieren des ersten Kopplungsbereichs KB1 der zweiten Zelle Z2 eine erste Zuleitung A vorgesehen, die entsprechend dem ersten Kopplungsbereich KB1 als Karbonschicht auf dem ersten Träger 1 ausgebildet sein kann.Further, on one side of the first carrier 1 that the second carrier 2 is facing, formed in each case in an area of the recess, an electrically conductive first coupling region KB1. Accordingly, on one side of the second carrier 2 that the first carrier 1 is facing, formed in each case in an area of the recess, an electrically conductive second coupling region KB2. For example, the first and second coupling regions KB1, KB2 are applied to the respective substrate as a high-conductivity carbon layer. Furthermore, for contacting the first coupling region KB1 of the second cell Z2, a first supply line A is provided, which corresponds to the first coupling region KB1 as a carbon layer on the first carrier 1 can be trained.

Der erste Kopplungsbereich KB1 der zweiten Zelle Z2 ist mit dem ersten Kopplungsbereich KB1 der ersten Zelle Z1 elektrisch über ein Widerstandselement RE gekoppelt. Das Widerstandselement RE ist vorzugsweise ebenfalls als eine Karbonschicht auf den ersten Träger 1 aufgebracht. Jedoch weist die Karbonschicht des Widerstandselements RE eine geringere Leitfähigkeit, also einen höheren ohmschen Widerstand auf, als die Karbonschichten, die die Kopplungsbereiche und die erste Zuleitung A bilden. Mindestens eine zweite Zuleitung B ist auf dem zweiten Träger 2 vorgesehen zum einzelnen oder gemeinsamen Kontaktieren der zweiten Kopplungsbereiche KB2. Die zweite Zuleitung B ist bevorzugt ebenso wie die erste Zuleitung A und die zweiten Koppelbereiche KB2 durch die Karbonschicht mit der hohen Leitfähigkeit gebildet.The first coupling region KB1 of the second cell Z2 is electrically coupled to the first coupling region KB1 of the first cell Z1 via a resistive element RE. The resistance element RE is preferably also as a carbon layer on the first carrier 1 applied. However, the carbon layer of the resistive element RE has a lower conductivity, ie a higher ohmic resistance, than the carbon layers which form the coupling regions and the first supply line A. At least one second feed line B is on the second carrier 2 provided for individually or jointly contacting the second coupling areas KB2. The second supply line B is preferably the same as the first supply line A and the second coupling regions KB2 are formed by the carbon layer with the high conductivity.

Durch den Druck P, der auf den Sensor und somit auf die erste und die zweite Zelle Z1, Z2 ausgeübt wird, wird der Sensor verformt. Das Verformen kann zum Beispiel ein Zusammendrücken des Sensors sein oder ein Eindrücken des ersten oder des zweiten Trägers 1, 2 in einem Bereich der jeweiligen Ausnehmung. Das Verformen kann jedoch ebenso ein Verbiegen des Sensors sein. Durch das Verformen nähern sich der erste Träger 1 und der zweite Träger 2 in dem Bereich der jeweiligen Ausnehmung einander an, das heißt ein Abstand zwischen dem ersten Träger 1 und dem zweiten Träger 2 verringert sich. Liegt eine hinreichend starke Verformung des Sensors vor, berühren sich der erste Kopplungsbereich KB1 und der zweite Kopplungsbereich KB2. Durch das Berühren des ersten Kopplungsbereichs KB1 und des zweiten Kopplungsbereichs KB2 sind diese elektrisch leitend miteinander gekoppelt.By the pressure P, which is exerted on the sensor and thus on the first and the second cell Z1, Z2, the sensor is deformed. Deformation may be, for example, squeezing the sensor or indenting the first or second carrier 1 . 2 in an area of the respective recess. Deformation, however, may also be bending the sensor. By deforming approach the first carrier 1 and the second carrier 2 in the region of the respective recess to one another, that is, a distance between the first carrier 1 and the second carrier 2 decreases. Is a sufficiently strong deformation of the Sensors, touch the first coupling area KB1 and the second coupling area KB2. By touching the first coupling region KB1 and the second coupling region KB2, these are electrically conductively coupled to one another.

Abhängig von dem Durchmesser der jeweiligen Ausnehmung ist jedoch die erforderliche Verformung des Sensors unterschiedlich, die zu dem elektrischen Koppeln des ersten und des zweiten Kopplungsbereichs KB1, KB2 der zugehörigen Zelle führt. Durch die unterschiedlichen Durchmesser der Zellen beziehungsweise der Ausnehmungen ist für jede Zelle entsprechend ein unterschiedlicher Mindestverformungsgrad des Sensors vorgegeben, der zu dem Koppeln des ersten und des zweiten Kopplungsbereichs KB1, KB2 der jeweiligen Zelle führt. Die erste Zelle Z1 bildet somit einen ersten Schalter S1 mit einem ersten Mindestverformungsgrad und die zweite Zelle Z2 bildet einen zweiten Schalter S2 mit einem zweiten Mindestverformungsgrad. Aufgrund des größeren ersten Durchmessers D1 in Bezug auf den zweiten Durchmesser D2 ist der erste Mindestverformungsgrad geringer als der zweite Mindestverformungsgrad. Abhängig von der Verformung des Sensors schaltet daher weder der erste noch der zweite Schalter S1, S2 ein, wenn die Verformung des Sensors unterhalb der Mindestverformungsgrade der ersten Zelle Z1 und der zweiten Zelle Z2 liegt, schaltet der erste Schalter S1 ein, wenn nur der erste Mindestverformungsgrad überschritten ist und schaltet zusätzlich der zweite Schalter S2 ein, wenn auch der zweite Mindestverformungsgrad überschritten ist. Durch den Mindestverformungsgrad der jeweiligen Zelle ist jeweils eine Schaltschwelle für das Schalten des durch die jeweilige Zelle gebildeten Schalters vorgegeben.Depending on However, the diameter of the respective recess is the required Deformation of the sensor different, leading to the electrical Coupling the first and second coupling areas KB1, KB2 of the associated Cell leads. By the different diameters of the cells or the Recesses is for each cell correspondingly a different minimum degree of deformation predetermined by the sensor, to the coupling of the first and the second Coupling range KB1, KB2 of the respective cell leads. The first cell Z1 thus forms a first switch S1 with a first Minimum degree of deformation and the second cell Z2 forms a second Switch S2 with a second minimum degree of deformation. Due to the bigger first Diameter D1 with respect to the second diameter D2 is the first minimum degree of deformation less than the second minimum degree of deformation. Dependent from the deformation of the sensor, therefore, neither the first nor switched the second switch S1, S2, when the deformation of the sensor below the minimum degrees of deformation of the first cell Z1 and the second cell Z2, the first switch S1 turns on when only the first minimum deformation degree is exceeded and additionally switches the second switch S2 on, although the second minimum deformation degree exceeded is. Due to the minimum degree of deformation of each cell is respectively a switching threshold for predetermined the switching of the switch formed by the respective cell.

3 zeigt ein Ersatzschaltbild für einen Teil der Matrixanordnung der Sensoren mit einem ersten Sensor SENS1 und ei nem zweiten Sensor SENS2. Der erste und der zweite Sensor SENS1, SENS2 sind jeweils mit der ersten Zuleitung A gekoppelt. Der erste Sensor SENS1 ist mit der zweiten Zuleitung B, der zweite Sensor SENS2 mit einer weiteren zweiten Zuleitung B' gekoppelt. Der erste Sensor SENS1 und der zweite Sensor SENS2 sind gleichartig aufgebaut. Es können entsprechend auch weitere der Sensoren vorgesehen sein. 3 shows an equivalent circuit diagram for a part of the matrix arrangement of the sensors with a first sensor SENS1 and egg nem second sensor SENS2. The first and second sensors SENS1, SENS2 are each coupled to the first supply line A. The first sensor SENS1 is coupled to the second supply line B, the second sensor SENS2 is coupled to a further second supply line B '. The first sensor SENS1 and the second sensor SENS2 have a similar structure. It may also be provided according to other sensors.

Ferner können die Sensoren jeweils auch mehr als zwei Zellen umfassen. Beispielsweise ist eine weitere Zelle vorgesehen, die einen weiteren Schalter S0 bildet. Die weitere Zelle ist dann so ausgebildet, dass deren Mindestverformungsgrad kleiner ist als der erste Mindestverformungsgrad der ersten Zelle Z1, das heißt ein Durchmesser der weiteren Zelle beziehungsweise der zugehörigen Ausnehmung ist größer ist der erste Durchmesser D1. Der erste Kopplungsbereich KB1 der ersten Zelle Z1 ist über ein weiteres Widerstandselement RE' mit dem ersten Kopplungsbereich KB1 der weiteren Zelle gekoppelt. Entsprechend ist der Sensor auch auf mehr als drei Zellen erweiterbar. Jedoch ist sicherzustellen, dass die Zellen des Sensors genügend eng beieinander angeordnet sind, das heißt eine Gesamtfläche der Mehrfachzelle MZ nicht so groß ist, dass auf die einzelnen Zellen deutlich unterschiedliche Verformungskräfte wirken.Further can the sensors also each comprise more than two cells. For example another cell is provided, which is another switch S0 forms. The other cell is then designed so that their minimum degree of deformation is smaller than the first minimum degree of deformation of the first cell Z1, that is a diameter of the other cell or the associated recess is bigger the first diameter D1. The first coupling area KB1 of the first Cell Z1 is over another resistance element RE 'with the first coupling area KB1 coupled to the other cell. Accordingly, the sensor is also on more than three cells expandable. However, make sure that the cells of the sensor enough are arranged close to each other, that is, a total area of the Multiple cell MZ is not that big that act on the individual cells significantly different deformation forces.

4 zeigt für die Doppelzelle ein Diagramm, in dem ein elektrischer Widerstand R, der zwischen der ersten Zuleitung A und der zweiten Zuleitung B beziehungsweise zwischen der ersten Zuleitung A und der weiteren zweiten Zuleitung B' messbar ist, über den Druck P aufgetragen ist, der auf den Sensor wirkt. Ist der Druck P kleiner als ein erster Druckwert P1, bei dem der Sensor entsprechend dem ersten Mindestverformungsgrad verformt ist, dann weist der Sensor einen sehr hohen ersten Widerstandswert R1 auf, bei dem die erste Zuleitung A und die zweite beziehungsweise die weitere zweite Zuleitung B, B' in dem Sensor im Wesentlichen elektrisch isoliert voneinander sind. Sowohl der erste als auch der zweite Schalter S1, S2 sind ausgeschaltet. Weist der Druck P mindes tens den ersten Druckwert P1 auf, ist der Druck P jedoch kleiner als ein zweiter Druckwert P2, bei dem der Sensor entsprechend dem zweiten Mindestverformungsgrad verformt ist, dann weist der Sensor einen zweiten Widerstandswert R2 auf, der im Wesentlichen durch einen Widerstandswert des Widerstandselements RE vorgegeben ist. Dann ist nur der erste Schalter S1 eingeschaltet. Weist der Druck P mindestens den zweiten Druckwert P2 auf, dann weist der Sensor einen geringen dritten Widerstandswert R3 auf, der im Wesentlichen einem Kurzschluss entspricht. Sowohl der erste als auch der zweite Schalter S1, S2 sind dann eingeschaltet. Dadurch bildet der Sensor einen zweistufigen Schalter, der abhängig von seinem Verformungsgrad seinen elektrischen Widerstand R verändert. Auf diese Weise kann sehr einfach zwischen unterschiedlichen, auf den Sensor wirkenden Lasten unterschieden werden. Durch Vorsehen von mehr als zwei Zellen in dem Sensor ist ein entsprechend mehrstufiger Schalter einfach realisierbar. 4 shows for the double cell a diagram in which an electrical resistance R, which is measured between the first supply line A and the second supply line B or between the first supply line A and the other second supply line B ', is plotted against the pressure P, the the sensor acts. If the pressure P is smaller than a first pressure value P1, in which the sensor is deformed in accordance with the first minimum degree of deformation, then the sensor has a very high first resistance value R1, at which the first supply line A and the second or the further second supply line B, B 'in the sensor are substantially electrically isolated from each other. Both the first and second switches S1, S2 are turned off. If the pressure P at least the first pressure value P1, but the pressure P is smaller than a second pressure value P2, in which the sensor is deformed according to the second minimum deformation degree, then the sensor has a second resistance value R2, which essentially by a Resistance value of the resistive element RE is specified. Then only the first switch S1 is turned on. If the pressure P has at least the second pressure value P2, then the sensor has a low third resistance value R3, which substantially corresponds to a short circuit. Both the first and the second switch S1, S2 are then turned on. As a result, the sensor forms a two-stage switch, which changes its electrical resistance R depending on its degree of deformation. In this way it is very easy to differentiate between different loads acting on the sensor. By providing more than two cells in the sensor, a corresponding multi-stage switch is easily realized.

5 zeigt eine zweite Ausführungsform des Sensors und 6 zeigt einen zugehörigen Querschnitt gemäß 5. Die zweite Ausführungsform des Sensors entspricht in ihrem Aufbau und in ihrer Funktion weitgehend der ersten Ausführungsform des Sensors. Jedoch sind die erste Zuleitung A und die zweite Zuleitung B an dem zweiten Träger angeordnet. Die ersten Koppelbereiche KB1 müssen nicht durch Zuleitungen kontaktierbar sein. Die zweiten Koppelbereiche KB2 sind jeweils in mindestens zwei Teile unterteilt, die elektrisch voneinander isoliert sind. Diese Teile sind durch das elektrische Koppeln des ersten Koppelbereichs KB1 und des zweiten Koppelbereichs KB2 der jeweiligen Zelle bei dem Verformen des Sensors abhängig von dem Mindestverformungsgrad der jeweiligen Zelle elektrisch miteinander koppelbar, wodurch die Schalterfunktion der jeweiligen Zelle gebildet ist. Der erste Koppelbereich KB1 und/oder der zweite Koppelbereich kann als Widerstandselement RE ausgebildet sein. Das Widerstandselement RE kann jedoch auch an einer anderen Position an dem ersten oder dem zweiten Koppelbereich KB1, KB2 oder in oder an einer Zuleitung angeordnet sein. Der Verlauf des elektrischen Wider stands R des Sensors abhängig von dem Druck P entspricht dem in 4 gezeigten Verlauf. 5 shows a second embodiment of the sensor and 6 shows an associated cross section according to 5 , The second embodiment of the sensor largely corresponds in its construction and in its function to the first embodiment of the sensor. However, the first supply line A and the second supply line B are arranged on the second carrier. The first coupling regions KB1 need not be contactable by leads. The second coupling regions KB2 are each subdivided into at least two parts that are electrically insulated from each other. These parts are by electrically coupling the first coupling region KB1 and the second Coupling region KB2 of the respective cell in the deformation of the sensor depending on the minimum deformation of the respective cell electrically coupled together, whereby the switch function of the respective cell is formed. The first coupling region KB1 and / or the second coupling region can be designed as a resistance element RE. However, the resistance element RE can also be arranged at a different position on the first or the second coupling region KB1, KB2 or in or on a supply line. The course of the electrical resistance R of the sensor as a function of the pressure P corresponds to that in FIG 4 shown course.

Bevorzugt sind die jeweiligen Ausnehmungen kreisförmig in dem Abstandhalter 3 ausgebildet. Die Ausnehmungen können jedoch auch mit anderen geometrischen Formen ausgebildet werden, beispielsweise rechteckförmig. Anstatt des Durchmessers der kreisförmig ausgebildeten Ausnehmung sind entsprechend die geometrischen Abmessungen der anderen geometrischen Formen für die Dimensionierung der Schaltschwellen beziehungsweise Mindestverformungsgraden des Sensors zu berücksichtigen, zum Beispiel eine Länge und/oder Breite und/oder ein Flächeninhalt der resultierenden Koppelbereiche.Preferably, the respective recesses are circular in the spacer 3 educated. However, the recesses can also be formed with other geometric shapes, such as rectangular. Instead of the diameter of the circular-shaped recess, the geometric dimensions of the other geometric shapes for the dimensioning of the switching thresholds or minimum degrees of deformation of the sensor must be taken into account accordingly, for example a length and / or width and / or an area of the resulting coupling regions.

Der Durchmesser der Zellen, deren zulässiger Abstand zueinander und eine Dicke und Verformbarkeit des ersten Trägers 1, des zweiten Trägers 2 und des Abstandhalters 3 sind abhängig von einer Höhe der Verformungskräfte, die während eines vorgesehenen Betriebs des Sensors auftreten können, und den gewünschten Schaltschwellen des Sensors zu wählen. Bei der Nutzung des Sensors in der Matrixanordnung in einem Kraftfahrzeugsitz beeinflussen beispielsweise ein Sitzbezug und ein Schaum, aus dem ein Formteil für einen Sitzkörper des Kraftfahrzeugsitzes gebildet ist, sowie eine Anordnung des Sensors in dem Sitz die erforderliche Empfindlichkeit und Ausgestaltung des Sensors.The diameter of the cells, their allowable distance from each other and a thickness and deformability of the first carrier 1 , the second carrier 2 and the spacer 3 are dependent on a magnitude of the deformation forces that may occur during a designated operation of the sensor, and to select the desired switching thresholds of the sensor. When using the sensor in the matrix arrangement in a motor vehicle seat, for example, a seat cover and a foam, from which a molded part for a seat body of the motor vehicle seat is formed, as well as an arrangement of the sensor in the seat, the required sensitivity and design of the sensor.

Claims

Sensor comprising - a first carrier ( 1 ) and a second carrier ( 2 ), the second carrier ( 2 ) in parallel and by a spacer ( 3 ) spaced from the first carrier ( 1 ), - at least two cells, each one separate from each other in the spacer ( 3 ) formed recess having mutually different geometric dimensions, each extending to the first support ( 1 ) and up to the second carrier ( 2 ), and the cells each have an electrically conductive first coupling region (KB1) which is located in a region of the respective recess on one side of the first carrier (KB1). 1 ) arranged to the second carrier ( 2 ), and each having an electrically conductive second coupling region (KB2) for electrical coupling to the first coupling region (KB1) of the respective cell, which in a region of the respective recess on one side of the second carrier (KB2) 2 ) arranged to the first carrier ( 1 ), and the respective second coupling regions (KB2) are individually or jointly electrically contactable and the recesses are formed in their geometric dimensions such that the first coupling region (KB1) and the second coupling region (KB2) of the respective cell in each case at the other cells of the sensor different minimum deformation of the sensor are electrically coupled to each other, and the first coupling region (KB1) of that cell is electrically contacted, which has the greatest minimum degree of deformation, and - at least one resistive element (RE), the first coupling regions (KB1) of in each case two of the at least two cells are electrically coupled to one another.

Sensor comprising - a first carrier ( 1 ) and a second carrier ( 2 ), the second carrier ( 2 ) in parallel and by a spacer ( 3 ) spaced from the first carrier ( 1 ), - at least two cells, each one separate from each other in the spacer ( 3 ) formed recess having mutually different geometric dimensions, each extending to the first support ( 1 ) and up to the second carrier ( 2 ), and the cells each have an electrically conductive first coupling region (KB1) which is located in a region of the respective recess on one side of the first carrier (KB1). 1 ) arranged to the second carrier ( 2 ), and each having an electrically conductive second coupling region (KB2) for electrical coupling to the first coupling region (KB1) of the respective cell, which in a region of the respective recess on one side of the second carrier (KB2) 2 ) arranged to the first carrier ( 1 ), and the respective second coupling regions (KB2) are subdivided into at least two parts in a region of the respective recess such that the at least two parts are electrically isolated from one another and electrically conductive by the electrical coupling to the respective first coupling region (KB1) can be coupled, and the at least two parts are electrically contacted and the recesses are formed in their geometric dimensions such that the first coupling region (KB1) and the second coupling region (KB2) of the respective cell in each case at a different from the other cells of the sensor minimum deformation the sensor can be electrically coupled to one another, and - at least one resistance element (RE), which is associated with at least the cell with the lowest minimum degree of deformation and the forms first or the second coupling region (KB1, KB2) of this cell or which is arranged on the first or the second coupling region (KB1, KB2) of this cell.

Sensor according to one of the preceding claims, wherein a distance of the at least two cells to each other is smaller than a geometric dimension along the first and the second carrier ( 1 . 2 ) of the cell with the greatest minimum degree of deformation.