DE102008035672A1

DE102008035672A1 - Device for use in measuring device for detecting change of capacity of electronic element, particularly condenser, has detecting assembly for detecting voltage value from electronic element

Info

Publication number: DE102008035672A1
Application number: DE102008035672A
Authority: DE
Inventors: Rolf Herrmann; Brigitte Nitsche; Werner Pohl
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2010-02-04

Abstract

The device has a detecting assembly (101) for detecting a voltage value from an electronic element, and a storage assembly (103) for storing the voltage value within a pre-determined time interval. A phase-sensitive rectifier (105) is provided for detecting the change of the capacity on the basis of the stored voltage value. Independent claims are included for the following: (1) a measuring device, which has a charging device for charging an electronic element; and (2) a method for detecting a change of capacity of an electronic element, particularly a condenser.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der kapazitiven Messungen insbesondere zur Detektion von Personen an Fahrzeugöffnungen.The The present invention relates to the field of capacitive measurements in particular for the detection of persons at vehicle openings.

Zur Bewegungs- oder Personendetektion können kapazitive Sensoren eingesetzt werden, welche auf der Basis einer Kapazitätsänderung arbeiten. Aufgrund von parasitären Effekten sind mit kapazitiven Sensoren durchgeführte Messungen jedoch oft ungenau. Eine höhere Messgenauigkeit kann jedoch erzielt werden, falls zur Messung der Kapazitätsänderung ein nach dem so genannten Lock-in-Prinzip arbeitender phasenempfindlicher Gleichrichter eingesetzt wird.to Motion or person detection can be capacitive sensors which are based on a capacity change work. Due to parasitic effects are capacitive However, sensors measurements often imprecise. A however, higher accuracy can be achieved if for measuring the capacitance change one after the so-called lock-in principle of working phase-sensitive rectifier is used.

Phasenempfindliche Gleichrichter werden oft im Bereich optischer Sensoren verwendet, welche Elemente enthalten, die das Licht unterschiedlicher Wellenlängen aussenden und ferner mindestens ein Element enthalten, das ein von der Stärke abhängiges Signal liefert. Als Sender werden dabei bevorzugt LEDs (LED: Light Emitting Device) und als Empfänger Fotodioden eingesetzt. Bei derartigen Anordnungen wird der Effekt ausgenutzt, dass ein zu detektierendes Objekt einen Kopplungsfaktor zwischen einem Sender und einem Empfänger beeinflusst. Je nach Ausgestaltung einer solchen Anordnung können auf der Übertragungsstrecke zwischen einem Sender und einem Empfänger jedoch erhebliche Störungen auftreten. Das durch den Sender ausgestrahlte Nutzsignal wird ferner durch Störfelder überlagert, welche wesentlich stärker als das Nutzsignal sein können. Ein Beispiel für ein derartiges Störsignal ist insbesondere das Umgebungslicht.phase-sensitive Rectifiers are often used in the field of optical sensors, which elements contain the light of different wavelengths and at least one element containing an element of the strength dependent signal provides. As a transmitter are thereby preferred LEDs (LED: Light Emitting Device) and as Receiver photodiodes used. In such arrangements the effect is exploited that an object to be detected has a Coupling factor between a transmitter and a receiver affected. Depending on the configuration of such an arrangement can on the transmission link between a transmitter and a Receiver, however, significant disturbances occur. The radiated by the transmitter payload is further by Interference fields superimposed, which much stronger can be as the useful signal. An example for such an interference signal is in particular the ambient light.

In der DD 155655 B ist der Einsatz von zwei phasenempfindlichen Gleichrichtern zur Bestimmung von Kapazitätsänderungen bei in Sperrrichtung betriebenen Halbleiterstrecken offenbart. Nachteilig an diesem Konzept ist jedoch dessen Komplexität, weil ein Hochfrequenzgenerator und ein Transformator sowie zwei phasenempfindliche Gleichrichter benötigt werden.In the DD 155655 B the use of two phase sensitive rectifiers to determine capacitance changes in reverse biased semiconductor devices is disclosed. A disadvantage of this concept, however, is its complexity, because a high-frequency generator and a transformer and two phase-sensitive rectifier are needed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Konzept zur Erfassung kapazitiver Änderungen unter Verwendung eines phasenempfindlichen Gleichrichters zu schaffen.Of the Invention is based on the object, a simple concept for Capture Capacitive Changes Using a phase-sensitive rectifier to create.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen wiedergegeben.These The object is achieved by the features of the independent claims solved. Advantageous forms of further education are in the dependent Claims reproduced.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die Erfassung einer Kapazitätsänderung einfacher auf der Basis von gespeicherten Spannungswerten, welche auf die Kapazität eines elektronischen Elementes hinweisen, unter Verwendung eines phasenempfindlichen Gleichrichters durchgeführt werden kann. Durch die Speicherung der Spannungswerte ist es ferner möglich, das Messintervall genau zu bestimmen, das für die Messung der Änderung der Kapazität maßgeblich ist. Darüber hinaus wird dadurch ermöglicht, Referenzspannungswerte, welche beispielsweise von Referenzelementen stammen, bei der Messung zu Berücksichtigen, was zu einer Senkung des Einflusses von parasitären Effekten führt.The Invention is based on the recognition that the detection of a change in capacity easier on the basis of stored voltage values, which indicate the capacity of an electronic element, performed using a phase sensitive rectifier can be. By storing the voltage values it is further possible to determine the measuring interval exactly for the measurement of the change in capacity is decisive is. In addition, this allows reference voltage values which For example, come from reference elements, in the measurement too Take into account what to reduce the influence of parasitic effects.

Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Erfassen einer Änderung einer Kapazität eines elektronischen Elementes, insbesondere eines Kondensators oder einer LED, mit einer Erfassungsanordnung zum Erfassen eines von dem elektronischen Element während einer Messperiode bereitgestellten Spannungswertes, einer Speicheranordnung zum Speichern des Spannungswertes innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls und einem phasenempfindlichen Gleichrichter, der dem Speicher nachgeschaltet und vorgesehen ist, die Änderung der Kapazität auf der Basis des gespeicherten Spannungswertes zu erfassen. Das vorbestimmte Zeitintervall kann beispielsweise einem Messintervall entsprechen.According to one Aspect, the invention relates to a device for detecting a change a capacity of an electronic element, in particular a capacitor or an LED, with a detection arrangement for detecting one of the electronic element during a measurement period provided voltage value, a memory array for storing the voltage value within a predetermined one Time interval and a phase-sensitive rectifier, the downstream of the memory and provided is the change the capacity based on the stored voltage value capture. The predetermined time interval may be, for example correspond to a measuring interval.

Gemäß einer Ausführungsform ist der phasenempfindliche Gleichrichter zur Erfassung der Änderung der Kapazität mit einem rechteckigen Referenzsignal ansteuerbar.According to one Embodiment is the phase-sensitive rectifier to capture the change in capacity with a Rectangular reference signal can be controlled.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Speicheranordnung einen ersten Speicher, insbesondere ein Abtasthalteelement, zum Speichern des unmittelbar durch das elektronische Element bereitgestellten Spannungswertes und einen zweiten Speicher, insbesondere ein Abtasthalteelement, zum Übernehmen des Spannungswertes aus dem ersten Speicher und zum Weiterleiten des übernommenen Spannungswertes an den phasenempfindlichen Gleichrichter.According to one Embodiment, the memory device comprises a first Memory, in particular a Abtasthalteelement, for storing the immediate voltage value provided by the electronic element and a second memory, in particular a sample holding element, to apply the voltage value from the first memory and to forward the inherited voltage value the phase sensitive rectifier.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Speicheranordnung mit dem phasenempfindlichen Gleichrichter über einen Schalter gekoppelt, der ansprechend auf ein Steuersignal zum Weiterleiten des Spannungswertes an den phasenempfindlichen Gleichrichter schließbar ist.According to one Embodiment is the memory arrangement with the phase-sensitive rectifier via a switch coupled in response to a control signal to Forwarding the voltage value to the phase-sensitive rectifier is closable.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung nur einen phasenempfindlichen Gleichrichter auf.According to one Embodiment, the device has only a phase-sensitive Rectifier on.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine weitere Erfassungsanordnung zum Erfassen eines von einem weiteren elektronischen Element, insbesondere von einem elektronischen Referenzelement, während einer weiteren Messperiode bereitgestellten Referenzspannungswertes, eine weitere Speicheranordnung zum Speichern des Referenzspannungswertes innerhalb eines weiteren vorbestimmten Zeitintervalls, wobei der gespeicherte Spannungswert und der gespeicherte Referenzspannungswert dem phasenempfindlichen Gleichrichter abwechselnd zuführbar sind und wobei der phasenempfindliche Gleichrichter ausgebildet ist, die Änderung der Kapazität auf der Basis des gespeicherten Spannungswertes und des gespeicherten Referenzwertes zu bestimmen.According to one embodiment, the device comprises a further detection arrangement for detecting one of a further electronic element, in particular of an electronic reference element, during a further measuring period the reference voltage value provided, another memory arrangement for storing the reference voltage value within a further predetermined time interval, wherein the stored voltage value and the stored reference voltage value are alternately supplied to the phase sensitive rectifier and wherein the phase sensitive rectifier is configured, the capacitance change based on the stored voltage value and of the stored reference value.

Gemäß einer Ausführungsform weisen die Speicheranordnung und die weitere Speicheranordnung eine identische Struktur auf.According to one Embodiment, the memory arrangement and the other Memory arrangement on an identical structure.

Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen der Speicheranordnung und dem phasenempfindlichen Gleichrichter ein Spannungs-Stromwandler angeordnet.According to one Embodiment is between the memory device and the phase-sensitive rectifier a voltage-current converter arranged.

Die Erfindung betrifft ferner eine Messvorrichtung mit einer Aufladungsvorrichtung zum Beaufschlagen des elektronischen Elementes mit elektrischer Spannung, um das elektronische Element insbesondere über einen Widerstand während eines Messintervalls aufzuladen und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erfassen einer Änderung einer Kapazität des elektronischen Elementes.The The invention further relates to a measuring device with a charging device for applying the electronic element with electrical Voltage to the electronic element in particular over to charge a resistor during a measurement interval and the inventive device for detecting a change in a capacity of the electronic Element.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Erfassen einer Änderung einer Kapazität eines elektronischen Elementes, insbesondere eines Kondensators mit: Erfassen eines von dem elektronischen Element während einer Messperiode bereitgestellten Spannungswertes, Speichern des Spannungswertes innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls und Erfassen der Änderung der Kapazität auf der Basis des gespeicherten Spannungswertes durch eine phasenempfindliche Gleichrichtung.The The invention further relates to a method for detecting a change a capacity of an electronic element, in particular a capacitor comprising: detecting one of the electronic element voltage value provided during a measurement period, Storing the voltage value within a predetermined time interval and detecting the change in capacity on the Base of the stored voltage value by a phase-sensitive Rectification.

Weitere Ausführungsbeispiele werden anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Further Embodiments will become apparent from the accompanying drawings explained. Show it:

1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Erfassen einer Änderung einer Kapazität; und 1 a block diagram of a device for detecting a change of a capacity; and

2 eine Vorrichtung zum Erfassen einer Änderung einer Kapazität. 2 a device for detecting a change of a capacity.

Die in 1 dargestellte Vorrichtung zum Erfassen einer Änderung einer Kapazität umfasst eine Erfassungsanordnung 101, welche zum Erfassen eines Spannungswertes, der durch ein elektronisches Element bereitgestellt wird, vorgesehen ist. Der Erfassungsanordnung 101 ist eine Speicheranordnung 103 nachgeschaltet, welche den Erfassungswert beispielsweise für die Dauer eines vorbestimmten Zeitintervalls, das einem Messintervall entsprechen kann, speichert. Der gespeicherte Spannungswert wird einem phasenempfindlichen Gleichrichter 105 zugeführt, der der Speicheranordnung nachgeschaltet ist und die Änderung der Kapazität auf der Basis einer Mehrzahl von in der Speicheranordnung sukzessive gespeicherten Spannungswerten zu erfassen.In the 1 The apparatus for detecting a change of a capacitance comprises a detection arrangement 101 which is provided for detecting a voltage value provided by an electronic element. The detection arrangement 101 is a memory array 103 downstream, which stores the detection value, for example, for the duration of a predetermined time interval, which may correspond to a measurement interval. The stored voltage value becomes a phase sensitive rectifier 105 which is connected downstream of the memory arrangement and to detect the change in the capacitance on the basis of a plurality of voltage values successively stored in the memory arrangement.

2 zeigt ein weiteres Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Erfassen einer Änderung einer Kapazität. Die Vorrichtung umfasst eine Speicheranordnung mit einem ersten Abtasthalteelement 201 und einem dem ersten Abtasthalteelement 201 nachgeschalteten zweiten Abtasthalteelement 203. Dem Abtasthalteelement 203 ist ein elektronischer Schalter 205 nachgeschaltet, dessen Ausgang über einen Spannungs-/Stromwandler 207 einem in 2 nicht dargestellten phasenempfindlichen Gleichrichter über einen Anschluss TIN verbunden ist. 2 shows another block diagram of a device for detecting a change in capacity. The device comprises a memory arrangement with a first Abtasthalteelement 201 and a first sample holding member 201 downstream second Abtasthalteelement 203 , The sample holding element 203 is an electronic switch 205 downstream, whose output via a voltage / current transformer 207 one in 2 Not shown phase-sensitive rectifier is connected via a terminal TIN.

Die Vorrichtung umfasst ferner ein drittes Abtasthalteelement 209 sowie ein dem dritten Abtasthalteelement 209 nachgeschaltetes viertes Abtasthalteelement 211. Ein Ausgang des vierten Abtasthalteelementes 211 ist über einen weiteren elektronischen Schalter 213 mit dem Spannungs-/Stromwandler 207 gekoppelt, dessen Ausgang mit dem phasenempfindlichen Gleichrichter verbunden ist.The device further comprises a third sample holding member 209 and a third Abtasthalteelement 209 downstream fourth Abtasthalteelement 211 , An output of the fourth sample holding element 211 is via another electronic switch 213 with the voltage / current transformer 207 coupled, whose output is connected to the phase-sensitive rectifier.

Darüber hinaus ist ein dritter elektronischer Schalter 215 vorgesehen, dessen erster Anschluss mit einem Eingang des ersten Abtasthalteelementes 201 verbunden ist. Ein weiterer Anschluss des elektronischen Schalters 215 ist mit einem Gleichspannungspotential, beispielsweise mit 12 V, verbunden. Ferner ist ein vierter elektronischer Schalter 217 vorgesehen, dessen erster Anschluss mit einem Eingangsanschluss des dritten Abtasthalteelementes 209 gekoppelt ist und dessen zweiter Anschluss mit Gleichspannungspotential, beispielsweise mit 12 V, koppelbar ist.In addition, a third electronic switch 215 provided, the first connection with an input of the first Abtasthalteelementes 201 connected is. Another connection of the electronic switch 215 is connected to a DC potential, such as 12V. Further, a fourth electronic switch 217 provided, the first connection with an input terminal of the third Abtasthalteelementes 209 is coupled and the second terminal with DC potential, for example, 12 V, can be coupled.

Die Vorrichtung umfasst ferner einen ersten Steueranschluss 219 sowie einen zweiten Steueranschluss 221. Der erste Steueranschluss 219 ist mit Steueranschlüssen des ersten Abtasthalteelementes 201, des ersten elektronischen Schalters 205, des vierten Abtasthalteelementes 211 sowie des vierten elektronischen Schalters 217 verbunden. Der zweite Steueranschluss 221 ist hingegen mit den Steueranschlüssen des dritten elektronischen Schalters 215, des zweiten Abtasthaltegliedes 203, des zweiten elektronischen Schalters 213 sowie des dritten Abtasthalteelementes 209 verbunden. Die Abtasthalteelemente können beispielsweise als Speicher ausgeführt sein.The device further comprises a first control terminal 219 and a second control terminal 221 , The first control connection 219 is with control terminals of the first Abtasthalteelementes 201 , the first electronic switch 205 , the fourth sample holding element 211 and the fourth electronic switch 217 connected. The second control connection 221 is on the other hand with the control terminals of the third electronic switch 215 , the second Abtasthaltegliedes 203 , the second electronic switch 213 and the third Abtasthalteelementes 209 connected. The Abtasthalteelemente can be designed for example as memory.

Zur Messung einer Änderung einer Kapazität eines in der 2 nicht dargestellten elektronischen Elementes, beispielsweise eines Kondensators, wird dieses zunächst auf einen Spannungswert aufgeladen und dieser Spannungswert wird an den Eingang des Abtasthalteelementes 201 angelegt. Darüber hinaus wird ein Referenzelement, beispielsweise ein Referenzkondensator, aufgeladen, wobei der resultierende Spannungswert an den Eingang des Abtasthalteelementes 209 angelegt wird. Das Referenzelement weist bevorzugt ein kapazitives Verhalten auf, welches dem elektronischen Element bei Vernachlässigung von parasitären kapazitiven Effekten entspricht.To measure a change in a capacity of a in the 2 not shown electronic element, such as a capacitor is this is initially charged to a voltage value and this voltage value is applied to the input of the Abtasthalteelementes 201 created. In addition, a reference element, such as a reference capacitor, is charged, with the resulting voltage value applied to the input of the sample-and-hold element 209 is created. The reference element preferably has a capacitive behavior, which corresponds to the electronic element neglecting parasitic capacitive effects.

Zur Erfassung der Änderung der Kapazität kann durch ein Anlegen eines Steuersignals an den ersten Steueranschluss 219 während einer ersten Phase A der Spannungswert an dem elektronischen Element in das erste Abtasthalteelement 201, das beispielsweise als ein Sample-and-Hold-Glied ausgebildet ist, übernommen. Zum Einleiten einer anschließenden Phase B, in der der Referenzspannungswert übernommen wird, wird an den zweiten Steueranschluss 221 beispielsweise ein weiteres Steuersignal angelegt. Dadurch wird der Referenzspannungswert in das dritte Abtasthalteglied 209 übernommen. Gleichzeitig wird der in der Phase A erreichte Spannungswert durch das zweite Abtasthalteelement 203 übernommen. Die nächste Phase A wird wie vorstehend eingeleitet, wobei der gespeicherte Spannungswert über den elektronischen Schalter 205 und den optionalen Spannungs/Stromwandler 207 einem Eingang eines phasenempfindlichen Gleichrichters, der beispielsweise als ein Lock-in-Verstärker ausgeführt sein kann, zugeführt. Dadurch entsteht ein Versatz um eine Periode, der sich jedoch aufgrund der nach dem Lock-in-Prinzip notwendigen Mittelung über mehrere Perioden nicht negativ auswirkt.To detect the change in capacitance can be by applying a control signal to the first control terminal 219 during a first phase A, the voltage value at the electronic element into the first sample-holding element 201 , which is formed for example as a sample-and-hold member adopted. To initiate a subsequent phase B, in which the reference voltage value is adopted, is to the second control terminal 221 for example, another control signal applied. Thereby, the reference voltage value becomes the third sample holding member 209 accepted. At the same time, the voltage value reached in phase A is detected by the second sample-holding element 203 accepted. The next phase A is initiated as above, with the stored voltage value via the electronic switch 205 and the optional voltage / current transformer 207 an input of a phase-sensitive rectifier, which may be embodied for example as a lock-in amplifier supplied. This results in an offset by one period, which, however, does not have a negative effect due to the averaging over several periods required according to the lock-in principle.

Die am Eingang des Abtasthaltegliedes 201 anliegende Spannung ein Maß für die Bestromung des zugeordneten Ausgangs des elektronischen Elementes, das beispielsweise ein Kondensator oder eine LED sein kann. Am Ende der Phase A befindet sich das zu diesem Zeitpunkt vorliegende Signal am Ausgang des Abtasthaltegliedes 201. Da es sich während der Phase A zeitlich ändern kann, wird es nicht direkt auf den Anschluss TIN gegeben. Ist hingegen die Phase B aktiv, so übernimmt das Abtasthalteglied 203 das Signal vom Ausgang das Abtasthaltegliedes 201. Gleichzeitig kann das elektronische Element den elektronischen Schalter 215 wieder auf einen Grundwert von beispielsweise 12 V aufgeladen, so dass beim zweiten Auftreten der Phase A an dem elektronischen Element wieder die gleichen definierten Ladungsverhältnisse herrschen. Am Ende der Phase B befindet sich der vorher im Abtasthalteglied 201 festgehaltene Wert am Ausgang des Abtasthaltegliedes 203. Tritt nun erneut die Phase A auf, so gelangt der während der vorangegangenen Phase A gespeicherte Spannungswert über den Spannungs-/Stromwandler 207, welcher ein hochohmiger Widerstand sein kann, an den Anshluss TIN. Der in den Anschluss TIN eingeprägte Strom stammt daher aus der Phase A, jedoch wurde er einen Takt früher gemessen. Die Verhältnisse für das Referenzobjekt, welches die Referenzspannung an dem Eingang des Abtasthaltegliedes 209 bereitstellt, gelten entsprechend, weil die die Phasen A und B einleitenden Steuersignale lediglich ihre Rollen tauschen. Sowohl während der Phase A als auch während der Phase B wird bei TIN ein konstanter Strom eingeprägt. Aufgrund der Schalter 205 und 213 hat die Phase A jedoch keinen Einfluss auf die Phase B und umgekehrt.The at the entrance of the Abtasthaltegliedes 201 applied voltage is a measure of the energization of the associated output of the electronic element, which may be a capacitor or an LED, for example. At the end of phase A, the signal present at this time is at the output of the sample holder 201 , Since it may change over time during phase A, it is not directly applied to the TIN port. If, on the other hand, phase B is active, then the sample holding member takes over 203 the signal from the output of the sample holder 201 , At the same time, the electronic element can be the electronic switch 215 again charged to a base value of, for example 12 V, so that reign at the second occurrence of the phase A at the electronic element again the same defined charge conditions. At the end of phase B is the previously in the Abtasthalteglied 201 recorded value at the output of the Abtasthaltegliedes 203 , If phase A occurs again, the voltage value stored during the preceding phase A passes through the voltage / current converter 207 , which may be a high impedance resistor, to the TIN connector. The impressed in the terminal TIN current therefore comes from the phase A, but it was measured one clock earlier. The ratios for the reference object, which is the reference voltage at the input of the sample holder 209 Accordingly, apply because the phases A and B initiating control signals only their roles. Both during phase A and during phase B, a constant current is impressed at TIN. Due to the switch 205 and 213 However, phase A has no effect on phase B and vice versa.

Wie in 2 verdeutlicht, werden durch das Anlegen der Steuersignale zur Einleitung der Phasen A und B parallel das erste Abtasthalteelement 201 und das vierte Abtasthalteelement 211 sowie das zweite Abtasthalteelement 203 und das dritte Abtasthalteelement 209 aktiviert. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann das elektronische Element nach einer Übernahme der während einer Periode erreichten Ladespannung in das beispielsweise erste Abtasthalteelement 201 während der Phase B wieder entladen werden, so dass für das Erreichen der folgenden Ladespannungen dieselben Anfangsbedingungen sichergestellt werden.As in 2 illustrates, by applying the control signals to initiate the phases A and B in parallel, the first Abtasthalteelement 201 and the fourth sample-holding element 211 as well as the second sample holding element 203 and the third sample holding member 209 activated. In a particularly advantageous embodiment, the electronic element after a takeover of the charging voltage reached during a period in the example first Abtasthalteelement 201 be discharged again during the phase B, so that to achieve the following charging voltages the same initial conditions are ensured.

Erfindungsgemäß ist es somit möglich, Kapazitäten zu messen, die nicht nur durch PIN-Übergänge von LEDs, die in Sperr- und Durchlassrichtungen unterschiedliche Kapazitäten aufweisen können, sondern auch für normale Kondensatoren, deren Kapazität nicht von der Höhe oder der Polarität der anliegenden Spannung abhängt, bestimmt werden können. Erfindungsgemäß wird der phasenempfindliche Gleichrichter, der beispielsweise als ein Lock-in-Verstärker ausgeführt sein kann, als ein kapazitiver Sensor verwendet, der einem Chip in Bezug auf dessen Eingangssignale sowie auf die äußeren Lasten der LED-Ausgänge äußere Betriebsbedingungen suggeriert, welche einem gewohnten optischen Einsatzfeld des Chips entsprechen. Da während einer Bestromung der LEDs in den Phasen A und B am Chipeingang PIN konstante Ströme eingeprägt werden, welche durch den von einem Umgebungslicht herrührenden Eingangsstrom überlagert werden, können beispielsweise wie in 2 dargestellt vier Abtasthalteelemente und vier elektronische Schalter vorgesehen werden. Diese Anordnung stellt sicher, dass während der gesamten Phase A sowie während der gesamten Phase B nach dem Lock-in-Prinzip konstante Spannungen an den Eingang des Chips gelangen, wodurch das Lock-in-Prinzip realisiert wird. Das erfindungsgemäße Konzept kann insbesondere dann eingesetzt werden, wenn die phasenempfindliche Gleichrichtung digital durchgeführt wird, weil der jeweilige Bewertungszeitpunkt innerhalb der jeweiligen Phase A bzw. B beliebig ist. Zur Ansteuerung des Lock-in-Verstärkers sind ferner weder ein HF-Generator noch ein Transformator notwendig, weil erfindungsgemäß einfache Rechteckimpulse ausreichend sind. Darüber hinaus sind die dem Lock-in-Verstärker erfindungsgemäßen zugeführten Spannungen während der Phasen A bzw. B konstant, so dass keine Umschaltung zwischen beispielsweise einer gemittelten Spannung und einer pulsierenden Gleichspannung notwendig ist. Darüber hinaus müssen erfindungsgemäß keine Schalter zum Schutz vor Übersteuerung eingesetzt werden, da durch die in 2 dargestellten Schalter 215 und 217 vor Beginn einer Messung jeweils ein definierter Ladezustand hergestellt werden kann. Erfindungsgemäß ist ferner ein einziger Lock-in-Verstärker, der als phasenempfindlicher Gleichrichter eingesetzt wird, benötigt.According to the invention, it is thus possible to measure capacitances which are not only dependent on PIN transitions of LEDs, which can have different capacitances in reverse and forward directions, but also on normal capacitors whose capacitance does not depend on the magnitude or polarity of the applied voltage , can be determined. According to the invention, the phase-sensitive rectifier, which can be embodied, for example, as a lock-in amplifier, is used as a capacitive sensor which suggests to a chip, with respect to its input signals and to the external loads of the LED outputs, external operating conditions which are familiar to a conventional optical system Field of application of the chip correspond. Since during the current supply to the LEDs in the phases A and B at the chip input PIN constant currents are impressed, which are superimposed by the input current originating from an ambient light, for example as in 2 shown four Abtasthalteelemente and four electronic switches are provided. This arrangement ensures that constant voltages reach the input of the chip during the entire phase A as well as during the entire phase B according to the lock-in principle, whereby the lock-in principle is realized. The concept according to the invention can be used in particular if the phase-sensitive rectification is carried out digitally, because the respective evaluation instant within the respective phase A or B is arbitrary. To control the lock-in amplifier, neither are any RF genes Still a transformer necessary because simple rectangular pulses are sufficient according to the invention. In addition, the voltages supplied to the lock-in amplifier according to the invention during the phases A and B are constant, so that no switching between, for example, an average voltage and a pulsating DC voltage is necessary. In addition, according to the invention, no switch must be used to protect against overload, as indicated by the in 2 illustrated switch 215 and 217 a defined state of charge can be established before the start of a measurement. According to the invention, a single lock-in amplifier, which is used as a phase-sensitive rectifier, is also required.

101101: Erfassungsanordnungdetection arrangement
103103: Speicheranordnungmemory array
105105: Gleichrichterrectifier
201201: AbtasthalteelementAbtasthalteelement
203203: AbtasthalteelementAbtasthalteelement
205205: Schalterswitch
207207: Spannungs-/StromwandlerVoltage / current converter
209209: AbtasthalteelementAbtasthalteelement
211211: AbtasthalteelementAbtasthalteelement
213213: Schalterswitch
215215: Schalterswitch
217217: Schalterswitch
219219: Steueranschlusscontrol connection
221221: Steueranschlusscontrol connection

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DD 155655 B [0004]

Claims

Apparatus for detecting a change in a capacitance of an electronic element, in particular a capacitor, comprising: a detection arrangement ( 101 ) for detecting a voltage value provided by the electronic element; a memory arrangement ( 103 ) for storing the voltage value within a predetermined time interval; and a phase-sensitive rectifier ( 105 ) downstream of the memory and arranged to detect the change in capacitance based on the stored voltage value.

Device according to claim 1, wherein the phase-sensitive rectifier ( 105 ) can be controlled to detect the change in capacitance with a rectangular reference signal.

Device according to claim 1 or 2, wherein the memory device ( 103 ) comprises a first memory, in particular a Abtasthalteelement, for storing the directly provided by the electronic element voltage value and a second memory, in particular a Abtasthalteelement for taking over the voltage value from the first memory and for forwarding the voltage taken over to the phase-sensitive rectifier.

Device according to one of the preceding claims, wherein the memory arrangement ( 103 ) is coupled to the phase sensitive rectifier via a switch responsive to a control signal for passing the voltage value to the phase sensitive rectifier ( 103 ) is closable.

Device according to one of the preceding claims, comprising only a phase-sensitive rectifier ( 105 ) having.

Device according to one of the preceding claims, comprising: a further detection arrangement for detecting one of a another electronic element, in particular of an electronic Reference element, provided reference voltage value; one another memory arrangement for storing the reference voltage value within a further predetermined time interval; the stored voltage value and the stored reference voltage value alternately fed to the phase-sensitive rectifier and wherein the phase-sensitive rectifier is formed is based on the change of capacity the stored voltage value and the stored reference value to determine.

Apparatus according to claim 6, wherein the memory arrangement ( 103 ) and the further memory arrangement are constructed identically.

Device according to one of the preceding claims, wherein between the memory arrangement ( 103 ) and the phase-sensitive rectifier, a voltage-current converter is arranged.

Measuring device, comprising: a charging device for applying the electronic element with electrical Voltage to the electronic element in particular over to charge a resistor; and the device for detecting a change a capacity of the electronic element according to a of claims 1 to 9.

Method for detecting a change in a Capacity of an electronic element, in particular a capacitor, comprising: detecting one of the electronic element provided voltage value; Saving the voltage value within a predetermined time interval; and capture the change the capacity based on the stored voltage value by a phase-sensitive rectification.