DE102007001086B4 - Einrichtung zur Veränderung von Kapazität - Google Patents

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Abstract

Einrichtung zur Veränderung von Kapazität, umfassend: – ein erstes Dielektrikum (54) und ein zweites Dielektrikum (55), wobei das erste Dielektrikum (54) und das zweite Dielektrikum (55) parallel zueinander angeordnet und voneinander in der Art beabstandet sind, dass eine Isolierschicht (58) mit niedriger Dielektrizitätskonstante zwischen dem ersten und dem zweiten Dielektrikum (54, 55) gebildet ist, wobei das erste und das zweite Dielektrikum (54, 55) aus einem Material mit einer hohen Dielektrizitätskonstante hergestellt sind; – eine erste Elektrode (56) und eine zweite Elektrode (57), wobei die erste Elektrode (56) und die zweite Elektrode (57) auf einer selben Seitenfläche des ersten und des zweiten Dielektrikums (54, 55) angeordnet und jeweils mit dem ersten und dem zweiten Dielektrikum (54, 55) verbunden sind; – eine elastische leitfähige Unterlegscheibe (52), die auf einer der oben genannten Seitenfläche gegenüberliegenden Seitenfläche des ersten und des zweiten Dielektrikums (54, 55) angeordnet ist; und – eine Zwischenscheibe (53), die zwischen dem ersten und dem zweiten Dielektrikum (54, 55) einerseits, und der elastischen leitfähigen Unterlegscheibe (52) andererseits angeordnet ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Elektrobauelementen, insbesondere auf eine Einrichtung zur Veränderung von Kapazität, bei der die Veränderung der Kapazität die Veränderung der ausgeübten Druckkraft beschreibt.
  • Stand der Technik
  • Mit ununterbrochener Erhöhung des Niveaus der Herstellung und Gestaltung der elektronischen Konsumgüter und mit der kontinuierlichen Zunahme des Bedarfs an elektronischen Konsumgütern ist es erforderlich, die Veränderung einer physikalischen Größe zu messen, zu steuern und eine entsprechende Reaktion auf diese Veränderung auszulösen. Die Detektion des Drucks gehört auch dazu und findet in breitem Maße auf vielen technischen Gebieten, beispielsweise bei einem Stift zur Erfassung einer Eingabe am Computer, ihre Anwendung. Bei der Verwendung des Stiftes zur Eingabe ist es erforderlich, Information über die aktuelle Veränderung der eingesetzten Druckkraft beim Schreiben schnell und rechtzeitig einem dem Stift zugeordneten Gerät oder Anwendungssoftware zuzuleiten und rechtzeitig auf dem Bildschirm des Computers anzuzeigen, um die Stärke der eingesetzten Druckkraft und die Geschwindigkeit der Bewegung des Stiftes beim Schreiben zu zeigen.
  • Um das oben genannte Ziel und die entsprechende Wirkung zu erreichen, wurden bis jetzt sehr viele technische Lösungen vorgeschlagen. Insbesondere ist aus der JP2001319831A eine Einrichtung zur Messung der Druckkraft bekannt, wobei ein Dielektrikum zwei Seitenflächen aufweist, zwei Elektroden auf einer Seitenfläche angeordnet sind, und eine flexible Elektrode auf der anderen Seitenfläche vorgesehen ist, ein bestimmtes Spiel zwischen der flexiblen Elektrode und dieser Seitenfläche vorgesehen ist, und die flexible Elektrode unter der Wirkung einer externen Druckkraft eine Veränderung relativ zu dieser Seitenfläche erzeugt, so dass ein Parameter als die Veränderung der eingesetzten Druckkraft ermittelt wird.
  • Der bei dieser technischen Lösung vorhandene Nachteil liegt im Wesentlichen darin, dass ein Anfangswert, der nicht Null ist, vorhanden ist, weil zwei Elektroden auf einem einzigen Dielektrikum angeordnet sind (entsprechend einem keramischen Kondensator). Wenn die flexible Elektrode in Kontakt mit dem Dielektrikum gebracht ist und sich die Kontaktfläche verändert, geht die Veränderung der Kapazität von diesem Anfangswert als Anfangspunkt und minimalem Wert aus. Da in der praktischen Anfangsphase des Kontaktes der flexiblen Elektrode mit dem Dielektrikum der Kapazitätswert ungefähr gleich wie der Anfangswert ist, ist es schwer, zwischen der Veränderung der Kapazität und dem Anfangswert zu unterscheiden. Dadurch ist es problematisch, die Detektion und die Steuerung durchzuführen.
  • Aus der JP H04-96 212 A ist eine andere technische Lösung als die oben genannte Lösung bekannt. Obwohl ein Anfangswert von Null vorgesehen ist, ist die Gestaltung relativ kompliziert, sind die Herstellung und die Produktion aufwendig und ist die Zuverlässigkeit der Produkte unbefriedigend.
  • Inhalt der Erfindung
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Veränderung von Kapazität anzugeben, wobei die Größe der Veränderung der Kapazität in Abhängigkeit von der ausgeübten externen Wirkkraft in sensorischer Weise ermittelt wird, und ein eindeutiger Anfangswert von Null vorgesehen ist, sowie die Kapazität in einem bestimmten Bereich änderbar ist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung zur Veränderung von Kapazität, umfassend:
    • – ein erstes Dielektrikum und ein zweites Dielektrikum, wobei das erste Dielektrikum und das zweite Dielektrikum parallel zueinander angeordnet und voneinander in der Art beabstandet sind, dass eine Isolierschicht mit niedriger Dielektrizitätskonstante zwischen dem ersten und dem zweiten Dielektrikum gebildet ist, wobei das erste und das zweite Dielektrikum aus einem Material mit einer hohen Dielektrizitätskonstante hergestellt sind;
    • – eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode auf einer selben Seitenfläche des ersten und des zweiten Dielektrikums angeordnet und jeweils mit dem ersten und dem zweiten Dielektrikum verbunden sind;
    • – eine elastische leitfähige Unterlegscheibe, die auf einer der oben genannten Seitenfläche gegenüberliegenden Seitenfläche des ersten und des zweiten Dielektrikums angeordnet ist; und
    • – eine Zwischenscheibe, die zwischen dem ersten und dem zweiten Dielektrikum einerseits, und der elastischen leitfähigen Unterlegscheibe andererseits angeordnet ist.
  • In einer Weiterbildung umfasst die Einrichtung weiter einen Kontaktkopf, der so gestaltet ist, dass eine Wirkkraft auf die elastische leitfähige Unterlegscheibe einwirkt, wenn eine externe Druckkraft auf den Kontaktkopf ausgeübt wird.
  • In einer Weiterbildung sind das erste Dielektrikum und das zweite Dielektrikum zueinander in spiegelbildlicher Weise angeordnet.
  • In einer Weiterbildung umfasst die Einrichtung weiter ein Gehäuse, wobei das erste Dielektrikum und das zweite Dielektrikum dicht entlang einer inneren Wand des Gehäuses in das Gehäuse gesteckt sind.
  • In einer Weiterbildung ist die Form der ersten und der zweiten Elektrode im Wesentlichen entsprechend der Form des ersten und des zweiten Dielektrikums gestaltet, und liegen die erste Elektrode und die zweite Elektrode jeweils auf derselben Seitenfläche des ersten und des zweiten Dielektrikums auf.
  • In einer Weiterbildung ist das Innere der Isolierschicht mit einem Stoff mit niedriger Dielektrizitätskonstante gefüllt.
  • In einer Weiterbildung ist das Innere der Isolierschicht mit Luft gefüllt.
  • In einer Weiterbildung ist die elektrische leitfähige Unterlegscheibe aus einem elastischen leitfähigen Material hergestellt.
  • In einer Weiterbildung ist die Zwischenscheibe aus einem Material mit niedriger Dielektrizitätskonstante hergestellt.
  • In einer Weiterbildung ist die Zwischenscheibe ringförmig gestaltet.
  • In einer Weiterbildung weist der Kontaktkopf eine Oberfläche in Vorsprungsform auf, wobei sein zentraler Bereich höher als der um den zentralen Bereich umlaufenden Bereich gestaltet ist.
  • In einer Weiterbildung ist ein elastischer leitfähiger Körper zwischen dem Kontaktkopf und der elastischen leitfähigen Unterlegscheibe zusätzlich vorgesehen.
  • In einer Weiterbildung ist ein weiterer elastischer leitfähiger Körper zwischen der elastischen leitfähigen Unterlegscheibe und der Zwischenscheibe zusätzlich vorgesehen.
  • In einer Weiterbildung sind das erste und das zweite Dielektrikum aus einem Material mit einer hohen Dielektrizitätskonstante hergestellt.
  • In einer Weiterbildung bilden das erste und das zweite Dielektrikum zusammen eine zylindrische Form.
  • In einer Weiterbildung ist der Kontaktkopf in Konusform oder in Halbkugelkroneform gestaltet.
  • Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Schreibgerät zur Erfassung per Computer, umfassend eine oben genannte Einrichtung zur Veränderung von Kapazität.
  • Die mit der vorliegenden Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, dass die Gestaltung einfach ist, die Messempfindlichkeit relativ hoch ist, ein eindeutiger Anfangswert von Null und ein maximaler Wert vorgesehen sind, und die Einrichtung sehr bedienungsfreundlich ist.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Veränderung der Kapazität schematisch dargestellt;
  • 2 eine Einrichtung nach 1 im Schnitt entlang Linie A-A dargestellt;
  • 3 eine Gestaltung der Dielektrika bei der Einrichtung nach 1 im Anfangszustand im Längsschnitt dargestellt;
  • 4 die Dielektrika unter der Wirkung der ausgeübten Wirkkraft bei der in 1 dargestellten Einrichtung im Schnitt dargestellt;
  • 5 den Zustand der Seitenfläche und der elastischen leitfähigen Unterlegscheibe im Fall ohne Wirkung der externen Wirkkraft im Schnitt dargestellt;
  • 6 den Zustand der Seitenfläche und der elastischen leitfähigen Unterlegscheibe unter der Wirkung der externen Wirkkraft im Schnitt dargestellt;
  • 7 Dielektrika in einem weiteren Ausführungsbeispiel im Anfangszustand dargestellt; und
  • 8 ein Schaltbild der Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung.
  • Bevorzugte Ausführungsform
  • Die vorliegende Erfindung kann in einem Schreibgerät zur Erfassung per Computer ihre Anwendung finden. In einem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Einrichtung einen Stiftkörper 1, eine im Inneren des Stiftkörpers 1 angeordnete Schaltplatte 2, eine Stiftspitze 3 an dem vorderen Ende des Stiftkörpers 1, eine Induktionsspule 4 und eine Anordnung 5 von Dielektrika. Ein Kontaktkopf 51 ist mit der Stiftspitze 3 zusammen einstückig gebildet, wobei die Induktionsspule 4 zwischen dem Kontaktkopf 51 und der Stiftspitze 3 angeordnet ist.
  • In 2 ist die Einrichtung nach 1 entlang der Linie A-A im Schnitt dargestellt. In 3 ist der Anfangszustand der Anordnung der Dielektrika nach 1 im Längsschnitt dargestellt. Die Anordnung 5 der Dielektrika besteht aus dem Kontaktkopf 51, einer elastischen leitfähigen Unterlegscheibe 52, einer Zwischenscheibe 53, einem ersten Dielektrikum 54, einem zweiten Dielektrikum 55, einer ersten Elektrode 56, einer zweiten Elektrode 57, einer Isolierschicht 58 und einem Gehäuse 59.
  • Der Kontaktkopf 51 ist auf der Oberfläche in Vorsprungsform gestaltet, wobei der zentrale Bereich höher als der um ihn umlaufende Bereich ist, und kann in Konusform oder in Halbkugelkroneform gestaltet werden. Die elastische leitfähige Unterlegscheibe 52 ist aus einem elastischen leitfähigen Material herstellbar, wobei die Unterlegscheibe 52 unter der Wirkung einer externen Druckkraft verformbar ist, und die Ausgangsform wiederherstellbar ist, wenn die externe Druckkraft verschwindet. Auf der anderen Seitenfläche der elastischen leitfähigen Unterlegscheibe 52 sind ein erstes Dielektrikum 54 und ein zweites Dielektrikum 55 parallel zueinander angeordnet. Das erste und das zweite Dielektrikum 54, 55 sind aus einem Material mit hoher Dielektrizitätskonstante herstellbar. Zwischen den beiden Dielektrika einerseits und der elastischen leitfähigen Unterlegscheibe 52 andererseits ist eine Zwischenscheibe 53 angeordnet, die aus einem Material mit niedriger Dielektrizitätskonstante herstellbar ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Zwischenscheibe 53 ringförmig gestaltet. Es ist auch denkbar, die Zwischenscheibe 53 in zwei voneinander getrennten Teilen zu gestalten. Das erste und das zweite Dielektrikum sind voneinander getrennt, so dass eine Isolierschicht 58 gebildet ist. Die Isolierschicht 58 weist eine sehr niedrige Dielektrizitätskonstante auf, und kann aus Luft gebildet oder mit einem Stoff mit niedriger Dielektrizitätskonstante gefüllt sein. Das erste und das zweite Dielektrikum 54 und 55 sind zueinander symmetrisch, beispielsweise in symmetrischer Halbkreisform gestaltet und spiegelbildlich um das Kreiszentrum angeordnet. Das heißt, dass das erste und das zweite Dielektrikum 54 und 55 mit der Isolierschicht 58 zusammen eine komplette Kreisform bilden. Alternativ können das erste und das zweite Dielektrikum 54 und 55 auch in ähnlicher Halbrundform gestaltet werden. Das erste und das zweite Dielektrikum 54 und 55 sind auf ihren anderen Seitenflächen jeweils mit der ersten und der zweiten Elektrode 56 und 57 verbunden. Wie in 2 dargestellt, ist die Form der ersten und der zweiten Elektrode 56 und 57 jeweils entsprechend der Form des ersten und des zweiten Dielektrikums 54, 55 gestaltet, wobei die Unterseite der ersten und der zweiten Elektrode 56 und 57 jeweils dicht auf der Oberseite des ersten und des zweiten Dielektrikums 54 und 55 aufliegt.
  • Jeweils ein Leiter ist von der ersten und der zweiten Elektrode 56, 57 abgegriffen. Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung bei der Verwendung an Hand von 8 erläutert. Die erste und die zweite Elektrode 56, 57 sind mit einer Resonanzschaltung verbunden, die für ein Oszillationssignal mit einer bestimmten Frequenz eine Resonanz erzeugt und über eine Empfangsschaltung ein Resonanzsignal empfängt. Die Veränderung des Drucks ist bei der Resonanzschaltung durch den Empfang des entsprechenden Resonanzsignals detektierbar. Konkret gesagt, wenn die erste und die zweite Elektrode 56, 57 mit einer LC-Oszillationsschaltung, einer RC-Oszillationsschaltung oder dergleichen verbunden sind, wird die Oszillationsfrequenz durch die Änderung der Kapazität verändert, so dass sich ein Frequenzwert oder entsprechender Verhaltenswert ergibt. In Abhängigkeit von der Veränderung dieser Frequenz als Parameter ist die Veränderung der Kapazität an den Elektroden als Rückkopplung der der Stiftspitze 3 ausgesetzten Druckkraft ermittelt.
  • In einer Weiterbildung, um das erste und das zweite Dielektrikum 54, 55 und die Isolierschicht 58 kompakt zusammenzubauen, ist ein Gehäuse 59 vorgesehen, so dass die Stabilisierung der Anordnung des ersten und des zweiten Dielektrikums 54, 55 und der Isolierschicht 58 gewährleistet ist.
  • Nachfolgend wird die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung erläutert. Da der Kontaktkopf 51 mit der Stiftspitze 3 einstückig gebildet ist, befinden sich der Kontaktkopf 51 und die Stiftspitze 3 stets in einem gleichen Zustand. Wenn keine Druckkraft auf die Stiftspitze 3 ausgeübt ist, wird der Zustand in diesem Fall als Anfangszustand angenommen. In 1 und 3 sind die Stiftspitze 3, der Kontaktkopf 51 und die elastische leitfähige Unterlegscheibe 52 im Ausgangszustand dargestellt, das heißt, dass keine externe Kraft ausgeübt ist. In diesem Fall sind das erste und das zweite Dielektrikum 54, 55 durch eine Isolierschicht voneinander getrennt. Die Kapazität zwischen dem ersten und dem zweiten Dielektrikum ist so gering, dass sie vernachlässigt werden kann, nämlich in diesem Zustand ist der Anfangswert null. In 5 ist der Zustand von der elastischen leitfähigen Unterlegscheibe 52 und der Seitenfläche der beiden Dielektrika 54, 55 im Fall mit dem Anfangswert von Null dargestellt.
  • In 4 ist der Zustand der Dielektrika 54, 55 bei der erfindungsgemäßen Einrichtung nach 1 dargestellt, wobei eine externe Druckkraft auf die Stiftspitze 3 ausgeübt ist, nämlich eine Veränderung der Wirkkraft erzeugt ist, wenn man mit dem Stift auf einem Tisch oder auf einem anderen flachen Gegenstand schreibt. Die änderbare Wirkkraft wird von der Stiftspitze 3 zu dem Kontaktkopf 51 übertragen und auf die elastische leitfähige Unterlegscheibe 52 ausgeübt. Dadurch wird die elastische leitfähige Unterlegscheibe verformt, und anschließend wird die änderbare Wirkkraft auf die Seitenfläche des ersten und des zweiten Dielektrikums 54, 55 ausgeübt. Da die elastische leitfähige Unterlegscheibe 52 als guter Leiter ausgebildet ist, werden das voneinander getrennte erste und zweite Dielektrikum 54, 55 zu einem miteinander zusammenhängenden Körper gebildet, nämlich die beiden Dielektrika sind miteinander elektrisch verbunden, so dass ein Kapazitätswert zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 56, 57 erzeugt ist.
  • In 6 ist der Zustand der Seitenfläche der beiden Dielektrika und der elastischen leitfähigen Unterlegscheibe unter der Wirkung einer externen Druckkraft dargestellt. Wie in 4 gezeigt, wird ein kleiner Kapazitätswert zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 56, 57 erzeugt, wenn die elastische leitfähige Unterlegscheibe 52 begonnen hat, gegen die Seitenfläche des ersten und des zweiten Dielektrikums 54, 55 zu drücken. Je mehr eine Wirkkraft auf den Kontaktkopf 51 ausgeübt wird, desto stärker wird die elastische leitfähige Unterlegscheibe 52 verformt, und desto größer ist die gegen das erste und das zweite Dielektrikums 52, 54 drückende Fläche der elastischen leitfähigen Unterlegscheibe. In 6 ist die Fläche unter der Wirkung des Drucks mit einem Schattenbereich bezeichnet. Je größer diese Fläche ist, desto größer ist die erzeugte Kapazität, bis ein maximaler Wert der Kapazität erreicht ist. Das heißt, dass die Kapazität mit der Änderung der externen Wirkkraft änderbar ist.
  • Umgekehrt, wenn die externe Wirkkraft reduziert ist, wird die elastische leitfähige Unterlegscheibe 52 in reduziertem Maße verformt, wird dadurch die unter Druck liegende Fläche von der Seitenfläche des ersten und des zweiten Dielektrikums 54, 55 entsprechend reduziert, wird der Wert der Kapazität zwischen dem ersten und dem zweiten Dielektrikum 54, 55 dadurch auch reduziert, bis der minimale Wert erreicht ist. Wenn die externe Wirkkraft verschwindet, wird der Ausgangszustand unter der Wirkung der federnden Kraft der elastischen leitfähigen Unterlegscheibe 52 wiederhergestellt. Da der Ausgangszustand der elastischen leitfähigen Unterlegscheibe und des ersten und des zweiten Dielektrikums 54, 55 wiederhergestellt ist, wird die Kapazität zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 56, 57 wieder null sein.
  • Der oben genannte Prozess kann wiederholt durchgeführt werden, so dass die Größe der Kapazität zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 56, 57 und die Veränderung der Kapazität bestimmt sind und entsprechendes Verhältnis zwischen der Veränderung und der eingesetzten externen Wirkkraft ermittelt ist.
  • In 7 ist eine Weiterbildung der Anordnung 5 der Dielektrika in Vorderansicht dargestellt. Um die Rückfederungswirkung der elastischen leitfähigen Unterlegscheibe 52 zu gewährleisten und zu verstärken, ist ein elastischer leitfähiger Körper 522 zwischen dem Kontaktkopf 51 und der elastischen leitfähigen Unterlegscheibe 52 zusätzlich vorgesehen, und ist ein weiterer elastischer leitfähiger Körper 533 zwischen der elastischen leitfähigen Untelegscheibe 52 und der Zwischenscheibe 53 zusätzlich vorgesehen.
  • Um die Detektion der Veränderung der von außen eingesetzten Wirkkraft zu erleichtern, ist der Kontaktkopf 51 auf der oberen Seitenfläche in Vorsprungsform gestaltet, wobei der zentrale Bereich höher als der um den zentralen Bereich umlaufende Bereich ist. Der Kontaktkopf kann in Konusform oder in Halbkugelkroneform gestaltet werden.
  • Nachfolgend werden die Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung und ihr Arbeitsprinzip an Hand von 8 erläutert. Es ist anzumerken, dass die folgende Ausführung nur eine bevorzugte Ausführungsform der Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung darstellt. Es ist dem Durchschnittsfachmann verständlich, die erfindungsgemäße Einrichtung auch bei anderen Vorrichtungen und Systemen einsetzen zu können, wo die Änderung der Kapazität erforderlich ist. Daher sollte die folgende bevorzugte Ausführungsform nicht als die Beschränkung des Schutzbereiches der vorliegenden Erfindung angesehen werden.
  • Es ist dem Durchschnittsfachmann bekannt, dass eine aktive Oszillatorspule ein stabiles Oszillationssignal, wie eine sinusförmige Welle oder sägezahnförmige Welle usw. erzeugen kann. Die erfindungsgemäße Anordnung 5 der Dielektrika kann als einstellbarer Kondensator angesehen werden. Wie in 8 gezeigt, ist die Anordnung 5 der Dielektrika mit einem festen Kondensator C1 und einer Induktionsspule oder Induktanzspule 4 so verbunden, dass ein einfacher Resonanzkreis durch die Induktionsspule 4 und die Anordnung 5 der Dielektrika gebildet ist. Wenn die Induktanz und der Wert der Kapazität geeignet ausgewählt sind, kann die Induktionsspule 4 als Reaktion zum Oszillationssignal aus einer Oszillationsstrahlungsspule 60 in Reichweite eine Resonanz erzeugen. Wenn eine Oszillationsempfangsspule 61 in Reichweite vorhanden ist, wird dieses Resonanzsignal detektiert. Und wenn die Anordnung 5 der Dielektrika, nämlich der Wert des einstellbaren Kondensators verändert wird, wird die Oszillationsfrequenz des Resonanzkreises auch verändert. Und die Größe der Veränderung der Oszillationsfrequenz ist im proportionalen Verhältnis mit der Veränderung des Wertes der Kapazität. Wenn eine weitere mit der Oszillationsempfangsspule 61 zusammenwirkende Oszillationsempfangsspule (nicht dargestellt) in Reichweite vorhanden ist, wird dieser Resonanzsignal von der weiteren der Oszillationsempfangsspule empfangen. Bis jetzt ist das Verhältnis zwischen der Veränderung der Anordnung 5 der Dielektrika unter der Wirkung einer externen Kraft und der Veränderung der Kapazität erläutert, wobei die erfindungsgemäße Einrichtung in einer in 8 dargestellten Vorrichtung eingesetzt ist. Auf der Basis des bestimmten Verhältnisses zwischen der Veränderung der externen Wirkkraft und der Veränderung der Kapazität kann eine Schaltung bzw. ein Untersystem zur Detektion der externen Wirkkraft verwirklicht werden, welche Schaltung bzw. welches Untersystem beim Schreibgerät zur Erfassung per Computer Anwendung findet. Die mit der vorliegenden Erfindung erzielten Vorteile sind: die Gestaltung ist einfach, die Messempfindlichkeit ist hoch, und sie ist für die praktische Anwendung sehr geeignet.
  • Die oben genannten Ausführungsbeispiele dienen nur zur Erleichterung des Verständnisses der vorliegenden Erfindung, sollten nicht als Beschränkung des Schutzbereiches der vorliegenden Erfindung angesehen werden. Es ist dem Fachmann denkbar, die oben genannten Ausführungsbeispiele im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu ändern oder zu modifizieren, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist von den beigefügten Ansprüchen definiert.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Stiftkörper
    2
    Schaltplatte
    3
    Stiftspitze
    4
    Induktionsspule
    5
    Anordnung der Dielektrika
    51
    Kontaktkopf
    52
    elastische leitfähige Unterlegscheibe
    522
    elastischer leitfähiger Körper
    53
    Zwischenscheibe
    533
    elastischer leitfähiger Körper
    54
    erstes Dielektrikum
    55
    zweites Dielektrikum
    56
    erste Elektrode
    57
    zweite Elektrode
    58
    Isolierschicht
    59
    Gehäuse
    60
    Oszillationsstrahlungsspule
    61
    Oszillationsempfangsspule

Claims (16)

  1. Einrichtung zur Veränderung von Kapazität, umfassend: – ein erstes Dielektrikum (54) und ein zweites Dielektrikum (55), wobei das erste Dielektrikum (54) und das zweite Dielektrikum (55) parallel zueinander angeordnet und voneinander in der Art beabstandet sind, dass eine Isolierschicht (58) mit niedriger Dielektrizitätskonstante zwischen dem ersten und dem zweiten Dielektrikum (54, 55) gebildet ist, wobei das erste und das zweite Dielektrikum (54, 55) aus einem Material mit einer hohen Dielektrizitätskonstante hergestellt sind; – eine erste Elektrode (56) und eine zweite Elektrode (57), wobei die erste Elektrode (56) und die zweite Elektrode (57) auf einer selben Seitenfläche des ersten und des zweiten Dielektrikums (54, 55) angeordnet und jeweils mit dem ersten und dem zweiten Dielektrikum (54, 55) verbunden sind; – eine elastische leitfähige Unterlegscheibe (52), die auf einer der oben genannten Seitenfläche gegenüberliegenden Seitenfläche des ersten und des zweiten Dielektrikums (54, 55) angeordnet ist; und – eine Zwischenscheibe (53), die zwischen dem ersten und dem zweiten Dielektrikum (54, 55) einerseits, und der elastischen leitfähigen Unterlegscheibe (52) andererseits angeordnet ist.
  2. Einrichtung zur Veränderung von Kapazität nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung weiter einen Kontaktkopf (51) umfasst, der so gestaltet ist, dass eine Wirkkraft auf die elastische leitfähige Unterlegscheibe (52) einwirkt, wenn eine externe Druckkraft auf den Kontaktkopf (51) ausgeübt ist.
  3. Einrichtung zur Veränderung von Kapazität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Dielektrikum (54) und das zweite Dielektrikum (55) zueinander in spiegelbildlicher Weise angeordnet sind.
  4. Einrichtung zur Veränderung von Kapazität nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung weiter ein Gehäuse (59) umfasst, wobei das erste Dielektrikum (54) und das zweite Dielektrikum (55) dicht entlang einer inneren Wand des Gehäuses (59) in das Gehäuse (59) gesteckt sind.
  5. Einrichtung zur Veränderung von Kapazität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der ersten und der zweiten Elektrode (56, 57) im Wesentlichen entsprechend der Form des ersten und des zweiten Dielektrikums (54, 55) gestaltet ist, und die erste Elektrode (56) und die zweite Elektrode (57) jeweils auf derselben Seitenfläche des ersten und des zweiten Dielektrikums (54, 55) aufliegen.
  6. Einrichtung zur Veränderung von Kapazität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innere der Isolierschicht (58) mit einem Stoff mit niedriger Dielektrizitätskonstante gefüllt ist.
  7. Einrichtung zur Veränderung von Kapazität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innere der Isolierschicht (58) mit Luft gefüllt ist.
  8. Einrichtung zur Veränderung von Kapazität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische leitfähige Unterlegscheibe (52) aus einem elastischen leitfähigen Material hergestellt ist.
  9. Einrichtung zur Veränderung von Kapazität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenscheibe (53) aus einem Material mit niedriger Dielektrizitätskonstante hergestellt ist.
  10. Einrichtung zur Veränderung von Kapazität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenscheibe (53) ringförmig gestaltet ist.
  11. Einrichtung zur Veränderung von Kapazität nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktkopf (51) eine Oberfläche in Vorsprungsform aufweist, wobei sein zentraler Bereich höher als der um den zentralen Bereich umlaufenden Bereich gestaltet ist.
  12. Einrichtung zur Veränderung von Kapazität nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein elastischer leitfähiger Körper (522) zwischen dem Kontaktkopf (51) und der elastischen leitfähigen Unterlegscheibe (52) zusätzlich vorgesehen ist.
  13. Einrichtung zur Veränderung von Kapazität nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer elastischer leitfähiger Körper (533) zwischen der elastischen leitfähigen Unterlegscheibe (52) und der Zwischenscheibe (53) zusätzlich vorgesehen ist.
  14. Einrichtung zur Veränderung von Kapazität nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Dielektrikum (54, 55) zusammen eine zylinderische Form bilden.
  15. Einrichtung zur Veränderung von Kapazität nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktkopf in Konusform oder in Halbkugelkroneform gestaltet ist.
  16. Schreibgerät zur Erfassung per Computer, umfassend eine Einrichtung zur Veränderung von Kapazität nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
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