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Die
Erfindung betrifft einen Sensor, insbesondere einen Foliensensor,
der einen ersten und einen zweiten Träger umfasst, die zueinander
parallel und voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Erfindung
betrifft ferner eine Sensoranordnung.
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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.
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In
der
DE 10 2004
055 469 A1 ist ein Sensor mit verformungsabhängigem Widerstandswert
offenbart mit einem ersten und einem zweiten Träger, die durch einen Abstandhalter
voneinander beabstandet sind. Auf einer Seite des ersten Trägers, die
dem zweiten Träger
zugewandt ist, ist eine erste Leiterbahn angeordnet. Auf einer Seite
des zweiten Trägers,
die dem ersten Träger
zugewandt ist, ist eine Widerstandsschicht angeordnet. Die erste
Leiterbahn und die Widerstandsschicht sind in mindestens einem Koppelbereich
abhängig
von einem Verformen des ersten und des zweiten Trägers elektrisch
leitend miteinander koppelbar. Die Widerstandsschicht ist in Widerstandsbereiche
unterteilt, die durch eine zweite Leiterbahn elektrisch lei tend
miteinander gekoppelt sind. Die erste Leiterbahn und die Widerstandsbereiche
sind asymmetrisch angeordnet.
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In
der
US 4,359,720 ist
eine gegen Umwelteinflüsse
versiegelte Tastatur mit variabler Kapazität und kapazitiver Kopplung
offenbart. Eine erste und zweite dielektrische Folie mit darauf
ausgebildeten Leiterbahnmustern sind vorgesehen, die eine Anordnung
von Kondensatoren bilden. Zwischen den Folien ist ein Abstandhalter
angeordnet. Die Leiterbahnmuster umfassen eine erste Anordnung von
Kondensatorplatten auf einer inneren Oberfläche der ersten Folie und eine
zweite Anordnung von Kondensatorplatten auf einer äußeren Oberfläche der
zweiten Folie. Eine dritte Anordnung von elektrisch isoliert angeordneten
Kondensatorplatten ist auf einer inneren Oberfläche der zweiten Folie angeordnet.
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In
der
JP 59208938 A ist
ein kapazitiver Schalter einer Tastatur offenbart. Auf einer ersten Seite
einer Leiterplatte sind in einem Bereich des Schalters eine erste
und eine zweite Elektrode ausgebildet, die geometrisch unterschiedlich
ausgebildet sind und die einen Kondensator mit variabler Kapazität bilden.
Diese Kapazität
ist abhängig
von einer Position einer beweglich und isoliert angeordneten dritten
Elektrode variierbar. Ferner ist auf einer zweiten Seite der Leiterplatte
in einem Bereich der ersten Elektrode eine vierte Elektrode angeordnet,
die zusammen mit der ersten Elektrode einen Kondensator mit fester
Kapazität
bildet.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist, einen Sensor und eine Sensoranordnung
zu schaffen, der beziehungsweise die einfach und preisgünstig herstellbar ist
und der beziehungsweise die mechanisch robust ist.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Gemäß eines
ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch einen Sensor,
der einen ersten Träger
und einen zweiten Träger
umfasst, wobei der zweite Träger
parallel und durch einen Abstandhalter beabstandet zu dem ersten
Träger
angeordnet ist. Der Sensor umfasst eine Zelle, die durch eine in dem
Abstandhalter ausgebildete Ausnehmung gebildet ist, die sich bis
zu dem ersten Träger
und bis zu dem zweiten Träger
erstreckt. Der Sensor umfasst ferner eine elektrisch leitende erste
Koppelelektrode, die in einem Bereich der Zelle auf einer Seite
des ersten Trägers
angeordnet ist, die dem zweiten Träger zugewandt ist, und die
von außerhalb
der Zelle elektrisch kontaktierbar ist. Ferner umfasst der Sensor mindestens
zwei elektrisch leitende zweite Koppelelektroden, die in einem Bereich
der Zelle auf einer Seite des zweiten Trägers angeordnet sind, die dem ersten
Träger
zugewandt ist. Die mindestens zwei zweiten Koppelelektroden weisen
voneinander unterschiedliche geometrische Abmessungen auf und sind
jeweils individuell von außerhalb
der Zelle elektrisch kontaktierbar. Die mindestens zwei zweiten Koppelelektroden
sind ferner in ihren geometrischen Abmessungen derart ausgebildet,
dass die erste Koppelelektrode und die jeweilige zweite Koppelelektrode
jeweils bei einem unterschiedlichen Mindestverformungsgrad des Sensors
elektrisch miteinander koppelbar sind.
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Der
Vorteil ist, dass ein solcher Sensor einfach ist und einfach und
kostengünstig
herstellbar ist. Die Ausnehmung der Zelle ist beispielsweise sehr einfach
durch Ausstanzen aus dem Abstandhalter herstellbar. Durch die erste
und die mindestens zwei zweiten Koppelelektroden sind mindestens
zwei Schalter gebildet, die verformungsabhängig und dadurch auch druckabhängig schalten
durch entsprechendes Koppeln von Koppelelektroden bei Erreichen
des jeweiligen Mindestverformungsgrades.
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Die
kontaktierbaren Koppelelektroden sind insbesondere durch elektrische
Zuleitungen kontaktierbar, die elektrische Anschlüsse des
Sensors bilden. Abhängig
von einer Anzahl der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden bildet
der Sensor einen zwei- oder mehrstufigen Schalter, dessen jeweiliger Einschaltzustand
abhängig
von dem Verformungsgrad des Sensors ist. Der Verformungsgrad des
Sensors ist so sehr einfach erfassbar abhängig von dem jeweiligen Einschaltzustand,
ohne dass dazu komplex strukturierte Widerstandsschichten oder teure Widerstandsmaterialien
oder Herstellungsverfahren für
die Herstellung des Sensors erforderlich sind. Ferner ist der Sensor
dadurch besonders robust und zuverlässig und stabil gegenüber Umwelteinflüssen.
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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 Sitzmatte, die in einem Kraftfahrzeugsitz
angeordnet ist zum Erkennen oder Klassifizieren einer Sitzbelegung
des Kraftfahrzeugsitzes.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Sensor mindestens
ein Widerstandselement, das außerhalb
der Zelle an dem zweiten Träger
angeordnet ist und das elektrisch zwischen jeweils zwei der mindestens
zwei zweiten Koppelelektroden angeordnet ist. Das mindestens eine
Widerstandselement ist dadurch nicht den mechanischen Belastungen
durch Verformung in dem Bereich der Zelle ausgesetzt. Das mindestens
eine Widerstandselement ist daher vor Beschädigungen geschützt. Der Sensor
ist dadurch besonders robust und zuverlässig. Ferner erfordert der
Sensor durch Vorsehen des mindestens einen Widerstandselements nur
zwei Zuleitungen. Das Kontaktieren des Sensors ist so besonders
einfach.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Sensors umfasst der
Sensor eine Auswerteeinheit. Die erste Koppelelektrode und die mindestens zwei
zweiten Koppelelektroden sind jeweils elektrisch mit der Auswerteeinheit
gekoppelt. Die Auswerteeinheit ist ausgebildet zum Erkennen eines
ersten Einschaltzustands des Sensors abhängig von einem Stromfluss zwischen
derjenigen der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden, die bei
dem geringsten Mindestverformungsgrad elektrisch mit der ersten
Koppelelektrode koppelt, und der ersten Koppelelektrode. Ferner
ist die Auswerteeinheit ausgebildet zum Erkennen mindestens eines
zweiten Einschaltzustands des Sensors abhängig von einem Stromfluss zwischen
der vorgenannten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden und
jeweils einer weiteren der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden.
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Der
Vorteil ist, dass das Erkennen des jeweiligen Einschaltzustands
des Sensors sehr einfach ist. Der erste Einschaltzustand des Sensors
wird in einem Durchgangsmodus erkannt, bei dem der Stromfluss bei
dem Koppeln der Koppelelektroden erfolgt zwischen der ersten Koppelelektrode,
die an dem ersten Träger
angeordnet ist, und der vorgenannten der mindestens zwei zweiten
Koppelelektroden, die an dem zweiten Träger angeordnet ist. Der mindestens
eine zweite Einschaltzustand des Sensors wird in einem Überbrückungsmodus
erkannt, bei dem der Stromfluss zwischen jeweils zwei der mindestens zwei
zweiten Koppelelektroden erfolgt, die jeweils an dem zweiten Träger angeordnet
sind. Die jeweiligen zweiten Koppelelektroden werden abhängig von
dem Verformungsgrad des Sensors durch die erste Koppelelektrode
kurzgeschlossen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Sensor eine
Auswerteeinheit. Die erste Koppelelektrode und die mindestens zwei
zweiten Koppelelektroden sind jeweils e lektrisch mit der Auswerteeinheit
gekoppelt. Die Auswerteeinheit ist ausgebildet zum Erkennen jeweils
eines unterschiedlichen Einschaltzustands des Sensors abhängig von einem
Stromfluss zwischen der ersten Koppelelektrode und der jeweiligen
zweiten Koppelelektrode.
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Der
Vorteil ist, dass das Erkennen des jeweiligen Einschaltzustands
des Sensors sehr einfach ist. Der jeweilige Einschaltzustand des
Sensors wird in dem Durchgangsmodus erkannt, bei dem der Stromfluss
bei dem Koppeln der Koppelelektroden erfolgt zwischen der ersten
Koppelelektrode, die an dem ersten Träger angeordnet ist, und jeweils
einer der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden, die an dem zweiten
Träger
angeordnet sind.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Sensor eine
Auswerteeinheit. Die erste Koppelelektrode und diejenige der mindestens
zwei zweiten Koppelelektroden, die bei dem größten Mindestverformungsgrad
mit der ersten Koppelelektrode koppelt, sind elektrisch mit der
Auswerteeinheit gekoppelt. Die Auswerteeinheit ist ausgebildet zum
Erkennen von unterschiedlichen Einschaltzuständen des Sensors abhängig von
einem jeweils unterschiedlichen Stromfluss zwischen der ersten Koppelelektrode
und der vorgenannten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden.
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Der
Vorteil ist, dass sich der elektrische Widerstand des Sensors durch
Nutzen des mindestens einen Widerstandselements stufenförmig abhängig von
dem Verformungsgrad des Sensors verändert. Der Verformungsgrad
des Sensors ist so sehr einfach erfassbar. Ein weiter Vorteil ist,
dass der Sensor nur zwei Zuleitungen erfordert und das Kontaktieren
des Sensors so besonders einfach ist.
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Gemäß eines
zweiten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Sensoranordnung,
die mindestens zwei Sensoren gemäß dem ersten
Aspekt umfasst. Eine solche Sensoranordnung bildet bevorzugt eine
Sitzmatte, die in einem Kraftfahrzeug sitz angeordnet ist zum Erkennen
oder Klassifizieren einer Sitzbelegung des Kraftfahrzeugsitzes.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Sensoranordnung sind die jeweiligen
ersten Koppelelektroden der mindestens zwei Sensoren durch eine
erste Zuleitung elektrisch leitend miteinander gekoppelt. Eine jeweilige
erste der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden der mindestens
zwei Sensoren sind durch eine zweite Zuleitung elektrisch leitend miteinander
gekoppelt. Eine jeweilige zweite der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden
der mindestens zwei Sensoren ist elektrisch leitend mit einer jeweiligen
dritten Zuleitung gekoppelt.
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Die
zweite der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden ist bevorzugt
diejenige, die bei dem geringsten Mindestverformungsgrad mit der
ersten Koppelelektrode koppelt.
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Der
Vorteil ist, dass die Sensoranordnung einfach ist. Es ist nur für jede der
jeweils zweiten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden jeweils eine
Zuleitung erforderlich für
das Kontaktieren der mindestens zwei Sensoren der Sensoranordnung
zuzüglich
zwei Zuleitungen für
das Kontaktieren der jeweiligen ersten Koppelelektrode und der jeweiligen ersten
der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden. Der Kontaktierungsaufwand
und der Platzbedarf für
die Zuleitungen ist dadurch gering. Ferner ist das mindestens eine
Widerstandselement nicht zwingend erforderlich. Das mindestens eine
Widerstandselement kann jedoch für
Diagnosezwecke vorgesehen sein.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Sensoranordnung sind
die jeweiligen ersten Koppelelektroden der mindestens zwei Sensoren
durch eine erste Zuleitung elektrisch leitend miteinander gekoppelt.
Die jeweiligen mindestens zwei zweiten Koppelelektroden der mindestens
zwei Sensoren sind direkt oder über
das mindestens eine Widerstandselement elektrisch leitend mit einer
für jeden der
mindestens zwei Sensoren vorgesehenen dritten Zuleitung gekoppelt.
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Diejenige
der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden, die direkt elektrisch
leitend mit der jeweiligen dritten Zuleitung gekoppelt ist, ist
bevorzugt diejenige, die bei dem größten Mindestverformungsgrad
mit der ersten Koppelelektrode koppelt.
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Der
Vorteil ist, dass die Sensoranordnung einfach ist. Es ist für jeden
Sensor jeweils nur eine Zuleitung für das Kontaktieren der mindestens
zwei Sensoren der Sensoranordnung erforderlich zuzüglich einer
Zuleitung für
das Kontaktieren der jeweiligen ersten Koppelelektrode. Der Kontaktierungsaufwand
und der Platzbedarf für
die Zuleitungen ist dadurch besonders gering.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Sensoranordnung umfasst
die Sensoranordnung mindestens vier Sensoren, die jeweils das mindestens
eine Widerstandselement aufweisen. Die Sensoren sind elektrisch
matrixförmig
in mindestens zwei Zeilen und mindestens zwei Spalten miteinander
gekoppelt. Jede Spalte weist eine Spaltenleitung auf. Bei den Sensoren,
die der jeweiligen Spalte zugeordnet sind, sind die jeweiligen ersten
Koppelelektroden durch die Spaltenleitung elektrisch leitend miteinander
gekoppelt. Jede Zeile weist eine Zeilenleitung auf. Bei den Sensoren,
die der jeweiligen Zeile zugeordnet sind, sind jeweils die mindestens
zwei zweiten Koppelelektroden direkt oder über das jeweils mindestens
eine Widerstandselement durch die Zeilenleitung elektrisch leitend
miteinander gekoppelt.
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Diejenige
der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden, die direkt elektrisch
leitend mit der jeweiligen Zeilenleitung gekoppelt ist, ist bevorzugt
diejenige, die bei dem größten Mindestverformungsgrad mit
der ersten Koppelelektrode koppelt.
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Der
Vorteil ist, dass die Sensoranordnung einfach ist. Es sind nur für jede Zeile
eine Zeilenleitung als Zuleitung und für jede Spalte eine Spaltenleitung
als Zuleitung erforder lich für
das Kontaktieren der mindestens vier Sensoren der Sensoranordnung. Der
Kontaktierungsaufwand und der Platzbedarf für die Zuleitungen ist dadurch
besonders gering. Die Sensoranordnung ist dadurch besonders geeignet für eine große Anzahl
an Sensoren.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf einen Sensor,
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2 einen
Querschnitt des Sensors gemäß 1,
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3A ein
erstes Schaltschema des Sensors,
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3B ein
zweites Schaltschema des Sensors,
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4 ein
drittes Schaltschema des Sensors,
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5A ein
erstes Widerstands-Druck-Diagramm,
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5B ein
zweites Widerstands-Druck-Diagramm,
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6 eine
erste Sensoranordnung,
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7 eine
zweite Sensoranordnung.
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Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt
eine Draufsicht auf einen Sensor und 2 zeigt
einen 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 Kraftfahrzeugssitzen unter einer Sitzfläche vorgesehen,
um anhand einer Druckverteilung auf der Sitzfläche auf eine Belegung des Kraftfahrzeugsitzes
durch eine Per son, 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.
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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 μm 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.
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Der
Sensor umfasst eine Zelle, die als eine Ausnehmung 4 in
dem Abstandhalter 3 ausgebildet ist. Die Ausnehmung 4 erstreckt
sich jeweils bis zu dem ersten Träger 1 und bis zu dem
zweiten Träger 2.
Die Ausnehmung 4 ist beispielsweise durch Ausstanzen aus
dem Abstandhalter 3 einfach und preisgünstig herstellbar.
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Ferner
ist auf einer Seite des ersten Trägers 1, die dem zweiten
Träger 2 zugewandt
ist, in einem Bereich der Zelle eine elektrisch leitende erste Koppelelektrode
K1 ausgebildet. Auf einer Seite des zweiten Trägers 2, die dem ersten Träger 1 zugewandt
ist, sind in einem Bereich der Zelle mindestens zwei zweite Koppelelektroden
K2 ausgebildet. Die erste Koppelelektrode K1 und die mindestens
zwei zweiten Koppelelektroden K2 sind beispielsweise als eine Karbonschicht
mit einer hohen Leitfähigkeit
auf den jeweiligen Träger
aufgebracht. Die Koppelelektroden sind jeweils so ausgebildet, dass
diese jeweils individuell von außerhalb der Zelle kontaktierbar sind.
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Die
mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2 weisen voneinander unterschiedliche
geometrische Abmessungen auf. Insbesondere ist eine Geometrie der
mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2 asymmetrisch. Dadurch
sind die erste Koppelelektrode K1 und die jeweilige der mindestens zwei
zweiten Koppelelektroden K2 jeweils bei einem unterschiedlichen
Mindestverformungsgrad des Sensors elektrisch miteinander koppelbar.
Der Sensor umfasst dadurch mindestens zwei Schalter, die abhängig von
dem jeweiligen Mindestverformungsgrad des Sensors voneinander unterschiedliche
Schaltschwellen aufweisen.
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Der
in 1 und 2 gezeigte Sensor umfasst einen
ersten Schalter S1 und einen zweiten Schalter S2. Der erste Schalter
S1 ist gebildet durch die erste Koppelelektrode K1 und eine erste
der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2A. Der erste Schalter
S1 weist einen ersten Mindestverformungsgrad auf, der den geringsten
Mindestverformungsgrad des Sensors repräsentiert. Entsprechend weist
der erste Schalter S1 die niedrigste Schaltschwelle auf. Der zweite
Schalter S2 ist gebildet entweder durch die erste Koppelelektrode
K1 und eine zweite der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden
K2B oder durch die erste und die zweite der mindestens zwei zweiten
Koppelelektroden K2A, K2B, die durch die erste Koppelelektrode K1
kurzschließbar
sind. Der zweite Schalter S2 weist einen zweiten Mindestverformungsgrad
auf, der größer ist
als der erste Mindestverformungsgrad des ersten Schalters S1. Entsprechend
weist der zweite Schalter S2 eine höhere Schaltschwelle auf als
der erste Schalter S1.
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Beispielsweise
weist die erste der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2A
eine erste Breite D1 auf, die größer ist
als eine zweite Breite D2 der zweiten der mindestens zwei zweiten
Koppelelektroden K2B. Aufgrund der größeren ersten Breite D1 in Bezug
auf die zweite Breite 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 des
ersten Schalters S1 und des zweiten Schalters S2 liegt. Der erste
Schalter S1 schaltet ein, wenn der erste Mindestverformungsgrad überschritten
ist. Zusätzlich
schaltet der zweite Schalter S2 ein, wenn auch der zweite Mindestverformungsgrad überschritten
ist.
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Außerhalb
der Zelle ist vorzugsweise mindestens ein Widerstandselement RE
vorgesehen, das jeweils zwischen zwei der mindestens zwei zweiten
Koppelelektroden K2 angeordnet ist. Das mindestens eine Widerstandselement
RE ist vorzugsweise ebenfalls als eine Karbonschicht auf den zweiten
Träger 2 aufgebracht.
Jedoch weist die Karbonschicht des mindestens einen Widerstandselements RE
eine geringere Leitfähigkeit,
also einen höheren ohmschen
Widerstand auf, als die Karbonschichten, die die Koppelelektroden
bilden.
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Der
Sensor ist durch einen Druck P verformbar, der auf den Sensor ausgeübt wird,
insbesondere in einem Bereich der Ausnehmung 4. Das Verformen kann
zum Beispiel ein Zusammendrücken
des Sensors sein oder ein Eindrücken
des ersten oder des zweiten Trägers 1, 2 in
dem Bereich der Ausnehmung 4. 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 Ausnehmung 4 aneinander 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 die erste Koppelelektrode K1 und mindestens eine der mindestens
zwei zweiten Koppelelektroden K2. Durch das Berühren der Koppelelektroden sind
diese elektrisch leitend miteinander gekoppelt.
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Der
Sensor kann auch eine Auswerteeinheit 5 umfassen. Die erste
Koppelelektrode K1 und die mindestens zwei zweiten Koppelelektroden
K2 sind elektrisch leitend mit der Auswerteeinheit 5 gekoppelt.
Die Auswerteeinheit 5 ist beispielsweise ausgebildet zum
Erfassen jeweils eines unterschiedlichen Einschaltzustands des Sensors
abhängig
von einem Stromfluss zwischen der ersten Koppelelektrode K1 und
der jeweiligen der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden (3A).
Das Erfassen des jeweiligen Einschaltzustands erfolgt dabei in einem
so genannten Durchgangsmodus, das heißt der Strom fließt von einer
Zuleitung auf dem ersten Träger 1 durch
die Zelle zu einer Zuleitung auf dem zweiten Träger 2 oder umgekehrt.
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Die
Auswerteeinheit 5 kann jedoch auch ausgebildet sein zum
Erkennen eines ersten Einschaltzustands des Sensors abhängig von
einem Stromfluss zwischen der ersten der mindestens zwei zweiten
Koppelelektroden K2A und der ersten Elektrode K1 und zum Erkennen
eines zweiten Einschaltzustands des Sensors abhängig von einem Stromfluss zwischen
der ersten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2A und
der zweiten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2B (3B). Der
erste Einschaltzustand wird dabei in dem Durchgangsmodus erfasst
und der zweite Einschaltzustand wird in einem so genannten Überbrückungsmodus
erfasst, das heißt
der Strom fließt
zwischen zwei Zuleitungen auf dem zweiten Träger 2, also bei dem
gezeigten Beispiel zwischen der ersten und der zweiten der mindestens
zwei zweiten Koppelelektroden K2A, K2B. Die erste und die zweite
der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2A, K2B sind dabei
durch die erste Koppelelektrode K1 elektrisch leitend miteinander
gekoppelt und insbesondere kurzgeschlossen.
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Die
Auswerteeinheit 5 kann jedoch auch ausgebildet sein, unterschiedliche
Einschaltzustände des
Sensors abhängig
von ei nem jeweils unterschiedlichen Stromfluss zwischen der ersten
Koppelelektrode K1 und der zweiten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden
K2B zu erkennen, wenn das mindestens eine Widerstandselement RE
vorgesehen ist (4).
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Ferner
kann der Sensor auch mehr als zwei zweite Koppelelektroden K2 umfassen.
Beispielsweise ist eine weitere zweite Koppelelektrode vorgesehen,
die einen weiteren Schalter S0 bildet. Die weitere zweite Koppelelektrode
ist so ausgebildet, dass der Mindestverformungsgrad des weiteren
Schalters S0 kleiner ist als der erste Mindestverformungsgrad, das
heißt,
dass beispielsweise die Breite der weiteren zweiten Koppelelektrode
größer ist
als die erste Breite D1. Bevorzugt ist die weitere zweite Koppelelektrode
des weiteren Schalters S0 über
ein weiteres Widerstandselement RE' mit der ersten der mindestens zwei
zweiten Koppelelektroden K2A elektrisch gekoppelt. Entsprechend
ist der Sensor auch auf mehr als drei zweite Koppelelektroden K2
erweiterbar. Jedoch ist sicherzustellen, dass die mindestens zwei
zweiten Koppelelektroden K2 des Sensors genügend eng beieinander angeordnet
sind, so dass eine Gesamtfläche
der Zelle nicht so groß ist,
dass auf die jeweiligen Schalter deutlich unterschiedliche Verformungskräfte wirken.
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5A zeigt
für den
ersten Schalter S1 und den zweiten Schalter S2 ein Diagramm, in
dem ein elektrischer Widerstand R, der zwischen den zu dem jeweiligen
Schalter zugehörigen
Koppelelektroden messbar ist, über
den Druck P aufgetragen ist, der auf den Sensor wirkt. Das Diagramm
zeigt insbesondere den elektrischen Widerstand R ohne Berücksichtigung
des Widerstandselements RE, beispielsweise gemäß 3A und 3B.
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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 dem jeweiligen Schalter zugehörigen Koppelelektroden im Wesentlichen
voneinander e lektrisch isoliert sind. Sowohl der erste als auch
der zweite Schalter S1, S2 sind ausgeschaltet. Weist der Druck P
mindestens 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 ist nur der erste
Schalter S1 eingeschaltet. Der zweite Widerstandswert R2 entspricht
im Wesentlichen einem Kurzschluss zwischen den dem jeweiligen Schalter
zugehörigen
Koppelelektroden. Weist der Druck P mindestens den zweiten Druckwert
P2 auf, dann ist auch der zweite Schalter S2 eingeschaltet. Abhängig von
den Einschaltzuständen
des ersten Schalters S1 und des zweiten Schalters S2 und somit abhängig von
dem Einschaltzustand des Sensors kann sehr einfach zwischen unterschiedlichen,
auf den Sensor wirkenden Lasten unterschieden werden. Durch Vorsehen
von mehr als zwei zweiten Koppelelektroden K2 in dem Sensor können die
auf den Sensor wirkenden Lasten, das heißt entsprechend der Druck P
und der zugehörige
Verformungsgrad des Sensors, in weiteren Stufen voneinander unterschieden
werden. Auf diese Weise ist der Sensor sehr einfach als ein mehrstufiger
Schalter ausgebildet.
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5B zeigt
ein entsprechendes Diagramm für
den Sensor gemäß 4.
Ist der Druck P kleiner als der erste Druckwert P1, dann weist der
Sensor den ersten Widerstandswert R1 auf. Weist der Druck P mindestens
den ersten Druckwert P1 auf, ist der Druck P jedoch kleiner als
der zweite Druckwert P2, dann weist der Sensor einen dritten Widerstandswert R3
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 den zweiten Widerstandswert R2 auf. 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.
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6 zeigt
eine erste Sensoranordnung mit einem ersten Sensor SENS1, einem
zweiten Sensor SENS2, einem dritten Sensor SENS3, einem vierten Sensor
SENS4, einem fünften
Sensor SENS5 und einem sechstens Sensor SENS6. Die erste Sensoranordnung
kann auch mehr oder weniger Sensoren umfassen. Die erste Sensoranordnung
umfasst jedoch mindestens zwei Sensoren.
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Die
ersten Koppelelektroden K1 der Sensoren sind jeweils elektrisch
mit einer ersten Zuleitung A gekoppelt. Die zweiten der mindestens
zwei zweiten Koppelelektroden K2B der Sensoren sind jeweils mit
einer zweiten Zuleitung B gekoppelt. Die Sensoranordnung weist ferner
für jeden
Sensor eine eigene dritte Zuleitung C1–C6 auf, die jeweils mit der
ersten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2A des jeweiligen
Sensors elektrisch gekoppelt ist. Der erste Schaltzustand des Sensors
wird beispielsweise erkannt abhängig
von einem Stromfluss zwischen der ersten Zuleitung A und der jeweiligen
dritten Zuleitung C1–C6
des jeweiligen Sensors. Der zweite Einschaltzustand des Sensors
wird beispielsweise erkannt abhängig
von einem Stromfluss zwischen der zweiten Zuleitung B und der jeweiligen
dritten Zuleitung C1–C6
des jeweiligen Sensors. Das Widerstandselement RE muss nicht vorgesehen
sein. Das Widerstandselement RE kann jedoch vorgesehen sein, insbesondere
für Diagnosezwecke,
beispielsweise zum Überprüfen der
zweiten Zuleitung und/oder der jeweiligen dritten Zuleitung C1–C6.
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Die
erste Sensoranordnung kann jedoch auch so ausgebildet sein, dass
das jeweilige Widerstandselement RE vorgesehen ist und die zweite
Zuleitung B nicht vorgesehen ist. Ferner sind die erste und die
zweite der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2A, K2B in
Bezug auf 6 miteinander vertauscht. Dadurch
ergibt sich der elektrische Widerstand R, der zwischen der ersten
Zuleitung A und der jeweiligen dritten Zuleitung C1–C6 der
jeweiligen Sensoren messbar ist, entsprechend 5B.
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7 zeigt
eine zweite Sensoranordnung, bei der die Sensoren elektrisch matrixförmig in
zwei Zeilen und drei Spalten angeordnet sind. Die zweite Sensoranordnung
kann auch mehr oder weniger Sensoren umfassen. Jedoch umfasst die
zweite Sensoranordnung mindestens vier Sensoren, die in mindestens
zwei Zeilen und mindestens zwei Spalten angeordnet sind.
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Eine
erste Spalte weist eine erste Spaltenleitung SL1 auf, eine zweite
Spalte weist eine zweite Spaltenleitung SL2 und eine dritte Spalte
weist eine dritte Spaltenleitung SL3 auf. Die jeweilige Spaltenleitung
ist jeweils mit der ersten Koppelelektrode K1 derjenigen Sensoren
gekoppelt, die der jeweiligen Spalte zugeordnet sind. Ferner weist
die Schaltungsanordnung für
eine erste Zeile eine erste Zeilenleitung ZL1 und für eine zweite
Zeile eine zweite Zeilenleitung ZL2 auf. Die jeweilige Zeilenleitung
ist jeweils direkt mit der zweiten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden
K2B elektrisch gekoppelt und ist jeweils über das jeweilige Widerstandselement
RE mit der jeweiligen ersten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden
K2A gekoppelt. Für
jeden der Sensoren ergibt sich der elektrische Widerstand R zwischen
der dem jeweiligen Sensor zugeordneten Zeilenleitung und der dem
jeweiligen Sensor zugeordneten Spaltenleitung entsprechend der 5B.
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Zu
Diagnosezwecken kann zusätzlich
mindestens eine Zeilendiagnoseleitung ZD und/oder mindestens eine
Spaltendiagnoseleitung SD vorgesehen sein. Bevorzugt sind alle Zeilenleitungen
jeweils über
einen Diagnosewiderstand RD mit der mindestens einen Zeilendiagnoseleitung
ZD gekoppelt. Entsprechend sind bevorzugt alle Spaltenleitungen über jeweils
einen Diagnosewiderstand RD mit der mindestens einen Spaltendiagnosenleitung
SD gekoppelt. Dies ermöglicht
das Überprüfen der
Zeilenleitungen beziehungsweise Spaltenleitungen abhängig von
einem Stromfluss zwischen der jeweiligen Zeilenleitung und der Zeilendiagnoseleitung
ZD beziehungsweise zwischen der jeweiligen Spaltenleitung und der
Spaltendiagnoseleitung SD.