DE102008054447A1

DE102008054447A1 - Positioning device, particularly hand-held positioning device, comprises detection unit, which is provided to record presence of article arranged in test object by measuring signal

Info

Publication number: DE102008054447A1
Application number: DE200810054447
Authority: DE
Inventors: Reiner Krapf; Bjoern Haase; Kai Renz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2010-06-17

Abstract

The positioning device (10) comprises a detection unit (14), which is provided to record the presence of an article (18) arranged in a test object (16) by a measuring signal (20), a sensor unit, and an electronic unit. The electronic unit comprises a selection unit. The sensor unit comprises multiple sensor elements, which are arranged in a sensor array. An independent claim is included for a method involves controlling two sensor elements of a sensor unit by a selection unit.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Ortungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention is based on a locating device according to the preamble of claim 1.

Es ist bereits eine Ortungsvorrichtung bekannt mit einer Ortungseinheit, die zu einer Erfassung eines Vorhandenseins eines in einem Untersuchungsobjekt angeordneten Gegenstands mittels eines Messsignals vorgesehen ist und die eine Sensoreinheit und eine Elektronikeinheit aufweist.It is already a locating device known with a locating unit, that for detecting a presence of a in a study object arranged object is provided by means of a measuring signal and comprising a sensor unit and an electronics unit.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung geht aus von einer Ortungsvorrichtung, insbesondere einem handgeführten Ortungsgerät, mit einer Ortungseinheit, die zu einer Erfassung eines Vorhandenseins eines in einem Untersuchungsobjekt angeordneten Gegenstands mittels eines Messsignals vorgesehen ist und die eine Sensoreinheit und eine Elektronikeinheit aufweist.The The invention is based on a locating device, in particular a hand-held Tracking device, with a locating unit that is capable of detecting a presence a arranged in an object under investigation object by means of a Measuring signal is provided and the one sensor unit and an electronic unit having.

Es wird vorgeschlagen, dass die Elektronikeinheit zumindest eine Selektionseinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, zumindest zwei Sensorelemente der Sensoreinheit unterschiedlich anzusteuern. In diesem Zusammenhang soll unter „vorgesehen” insbesondere speziell ausgestattet und/oder speziell ausgelegt und/oder speziell programmiert verstanden werden. Vorzugsweise umfasst die Elektronikeinheit eine Recheneinheit, wie insbesondere eine Kontrolleinheit und/oder einen Mikrokontroller zu einer digitalen Datenauswertung und/oder zu einer Generierung von Steuerbefehlen für weitere elektronische Bauteile und/oder Bauteile, die mittels einer elektronischen Verschaltung mit der Elektronikeinheit verbunden sind. Unter einer „Selektionseinheit” soll insbeson dere eine Einheit einer analogen Elektroniktechnik oder einer Digitaltechnik verstanden werden, die zwei oder mehr Signalanschlussstellen einer ersten Art und eine Signalanschlussstelle, die sich in ihrer Art von den zwei oder mehr Signalanschlussstellen der ersten Art unterscheidet, aufweist, wobei aus den zwei oder mehr Signalanschlussstellen der ersten Art zumindest eine ausgewählt und/oder durchgeschaltet und/oder angesteuert werden kann, wie beispielsweise bei einem Speicherzugriff und/oder bei einer Anwahl einer Durchschaltung analoger und/oder digitaler Signalkanäle. Die Signalanschlussstellen einer Art können hierbei von Signaleingängen, Signalausgängen usw. gebildet sein. Vorzugsweise ist die Selektionseinheit von einem Multiplexer mit zwei oder mehr Eingängen und einem Ausgang oder einem Multiplexer mit zwei oder mehr Ausgängen und einem Eingang gebildet. Zudem kann vorteilhafterweise eine Ansteuerung der Selektionseinheit mittels einer Recheneinheit, insbesondere einem Mikrokontroller, der Elektronikeinheit erfolgen. Es kann durch diese Ausgestaltung der Erfindung eine besonders kostengünstige Verschaltung und/oder Ansteuerung der einzelnen Sensorelemente mit der Elektronikeinheit bzw. einer Recheneinheit erreicht werden.It It is proposed that the electronic unit at least one selection unit has, which is intended to at least two sensor elements to control the sensor unit differently. In this context should be under "provided" in particular specially equipped and / or specially designed and / or special be understood programmed. Preferably, the electronics unit comprises a computing unit, such as in particular a control unit and / or a microcontroller to a digital data evaluation and / or to generate control commands for other electronic components and / or components by means of an electronic interconnection connected to the electronic unit. Under a "selection unit" should in particular a unit of analog electronics or digital technology be understood, the two or more signal terminals of a first type and a signal junction, which in their kind different from the two or more signal terminals of the first kind, , wherein from the two or more signal terminals of the first kind selected at least one and / or switched through and / or can be controlled, such as during a memory access and / or when selecting a through connection analog and / or digital signal channels. The signal connection points of a kind in this case of signal inputs, signal outputs etc. be formed. Preferably, the selection unit is one Multiplexer with two or more inputs and one output or a multiplexer with two or more outputs and one input. In addition, advantageously, a control of the selection unit by means of a computing unit, in particular a microcontroller, the electronics unit done. It can by this configuration the invention, a particularly cost-effective interconnection and / or Control of the individual sensor elements with the electronics unit or a computing unit can be achieved.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit eine Vielzahl von Sensorelementen aufweist, die in einem Sensorarray angeordnet sind. In diesem Zusammenhang soll unter einem „Sensorarray” insbesondere eine Anordnung der einzelnen Sensorelektroden zueinander verstanden werden, wobei die Sensorelemente vorzugsweise in Reihen und in Spalten angeordnet sind und/oder in einer Matrixstruktur und/oder in einer Gitterstruktur und/oder in einer Rasterstruktur und/oder in weiteren, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Anordnungen. Die Sensorelemente können von allen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Sensoren gebildet sein. Besonders vorteilhaft sind die Sensorelemente jedoch von jeweils einem kapazitiven Sensor gebildet, da hier eine Anordnung in einem Sensorarray vorteilhaft für ein ortsaufgelöstes Abscannen bzw. Durchleuchten des Untersuchungsobjekts eingesetzt werden kann. Es kann durch diese Anordnung der einzelnen Sensorelektroden der Sensoreinheit ein vorteilhaftes Abscannen bzw. eine vorteilhafte Informationserfassung einer inneren Struktur des Untersuchungsobjekts erreicht werden. Zudem kann vorteilhaft eine flächendeckende Erfassung besonders kostengünstig erreicht werden.Of Furthermore, it is proposed that the sensor unit a plurality of sensor elements arranged in a sensor array are. In this context, under a "sensor array" in particular an arrangement of the individual sensor electrodes to each other understood with the sensor elements preferably in rows and in columns are arranged and / or in a matrix structure and / or in a Grid structure and / or in a grid structure and / or in further, to those skilled appear appropriate arrangements. The sensor elements can formed by all, to those skilled appear reasonable sensors be. However, the sensor elements are particularly advantageous in each case a capacitive sensor formed, since here an arrangement in a Sensor array advantageous for a spatially resolved Scanning or examination of the examination object used can be. It can by this arrangement of the individual sensor electrodes the sensor unit an advantageous scanning or an advantageous Information acquisition of an internal structure of the examination object be achieved. In addition, an area-wide detection can be particularly advantageous economical be achieved.

Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit zumindest ein Sensorelement aufweist, das in zumindest einem Betriebsmodus eine Funktion einer Messelektrode oder einer Erregerelektrode aufweist oder mit einem Massepotential belegt ist. Vorzugsweise ist eine Funktionsweise der Sensorelemente abhängig von einer Verschal tung bzw. einer Ansteuerung der einzelnen Sensorelemente innerhalb der Sensoreinheit bzw. der Elektronikeinheit. Es kann hierbei eine vorteilhafte Variation der einzelnen Sensorelemente für einen flexiblen Messbetrieb bzw. einen flexiblen Ortungsvorgang erreicht werden, indem eine jeweilige Funktionsweise des jeweiligen Sensorelements aktuell an bisherige Messergebnisse und/oder einen Messmodus angepasst werden kann.It It is further proposed that the sensor unit at least one Sensor element having in at least one operating mode Function of a measuring electrode or an excitation electrode has or is assigned a ground potential. Preferably, one is Functioning of the sensor elements depending on a Verschal device or a control of the individual sensor elements within the Sensor unit or the electronic unit. It can be an advantageous Variation of the individual sensor elements for a flexible measuring operation or a flexible locating process can be achieved by a respective mode of operation of the respective sensor element currently on previous measurement results and / or a measurement mode can be adjusted.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Elektronikeinheit eine erste Selektionseinheit, die zu einem Ansteuern von Messelektroden vorgesehen ist, und eine zweite Selektionseinheit aufweist, die zu einem Ansteuern von Erregerelektroden vorgesehen ist. Es kann hierbei vorteilhaft eine getrennte Ansteuerung der Messelektroden und der Erregerelektroden mit unterschiedlichen Steuersignalen, insbesondere über getrennte Schaltwege, erreicht werden. Insbesondere kann vorteilhaft eine Unterdrückung bzw. eine Reduzierung einer unerwünschten parasitären Verkopplung insbesondere zwischen einer Schaltanordnung der Messelektroden und einer Schaltanordnung der Erregerelektroden erreicht werden.In an advantageous development of the invention, it is proposed that the electronic unit has a first selection unit, which is provided for driving measuring electrodes, and a second selection unit, which is provided for driving exciter electrodes. In this case, it is advantageously possible to achieve a separate control of the measuring electrodes and of the exciter electrodes with different control signals, in particular via separate switching paths. In particular, can advantageously be a suppression or Redu ornamentation of an undesirable parasitic coupling, in particular between a switching arrangement of the measuring electrodes and a switching arrangement of the excitation electrodes can be achieved.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die erste Selektionseinheit zu einem Ansteuern aller mit einer Funktion einer Messelektrode belegten Sensorelemente vorgesehen ist, wodurch eine unerwünschte parasitäre Verkopplung vorteilhaft reduziert werden kann. Zudem können weitere Bauteile, Montageaufwand und besonders vorteilhaft Kosten eingespart werden. Besonders vorteilhaft ist ferner die zweite Selektionseinheit zu einem Ansteuern aller mit einer Funktion einer Erregerelektrode belegten Sensorelemente vorgesehen.Further It is proposed that the first selection unit to a driving all with a function of a measuring electrode occupied sensor elements is provided, whereby an undesirable parasitic coupling can be advantageously reduced. In addition, other components, assembly costs and particularly advantageous costs can be saved. Especially advantageous Furthermore, the second selection unit is for driving all with a function of an excitation electrode occupied sensor elements intended.

Eine Anzahl von für eine Ansteuerung der gesamten Sensorelemente der Sensoreinheit erforderlichen Schaltmitteln kann vorteilhaft reduziert werden, wenn ein Teil der Sensorelemente ausschließlich mit einer Funktion einer Messelektrode und/oder mit einem Massepotential belegt ist. Vorzugsweise ist im Wesentlichen eine Hälfte aller Sensorelemente der Sensoreinheit ausschließlich mit der Funktion einer Messelektrode und/oder mit einem Massepotential belegt.A Number of for a control of the entire sensor elements of the sensor unit required Switching means can advantageously be reduced if part of the Sensor elements exclusively with a function of a measuring electrode and / or with a ground potential is occupied. Preferably, essentially one-half of all Sensor elements of the sensor unit exclusively with the function of a Measuring electrode and / or occupied by a ground potential.

Zudem wird vorgeschlagen, dass ein Teil der Sensorelemente ausschließlich mit einer Funktion einer Erregerelektrode und/oder mit einem Massepotential belegt ist. Es kann hierbei eine Anzahl von für eine Ansteuerung der gesamten Sensorelemente der Sensoreinheit erforderlichen Schaltmitteln weiterhin vorteilhaft reduziert werden. Vorzugs weise ist im Wesentlichen eine Hälfte aller Sensorelemente der Sensoreinheit ausschließlich mit der Funktion einer Erregerelektrode und/oder mit einem Massepotential belegt. Besonders vorteilhaft sind hierbei die Messelektroden und die Erregerelektroden alternierend zueinander angeordnet, so dass eine vorteilhafte hohe Ortsauflösung der Sensoreinheit, die insbesondere von einem Abstand von direkt zueinander benachbarter Sensorelemente gebildet ist, erreicht bzw. beibehalten werden kann.moreover It is proposed that a part of the sensor elements exclusively with a function of an excitation electrode and / or with a ground potential is occupied. It may be a number of for a control of the entire Sensor elements of the sensor unit required switching means continue to be advantageous be reduced. Preference is essentially one half of all Sensor elements of the sensor unit exclusively with the function of a Excitation electrode and / or occupied by a ground potential. Especially advantageous in this case are the measuring electrodes and the exciter electrodes arranged alternately to each other, so that an advantageous high spatial resolution of Sensor unit, in particular from a distance from each other directly adjacent sensor elements is formed, achieved or maintained can be.

Besonders vorteilhaft weist die Elektronikeinheit einen Mikrokontroller auf, wodurch eine besonders schnelle Ansteuerung der Sensorelemente bzw. der Selektionseinheiten vorteilhaft erreicht werden kann. Zudem kann eine besonders kostengünstige Elektronikeinheit erzielt werden. In diesem Zusammenhang soll unter einem „Mikrokontroller” insbesondere eine Einheit verstanden werden, die von einer Recheneinheit und/oder einer Kontrolleinheit gebildet sein kann, wobei die Signalverarbeitungseinheit sowohl von einem Prozessor allein als auch insbesondere von einem Prozessor und weiteren Elektronikbauteilen, wie beispielsweise einem Speichermittel, gebildet sein kann.Especially Advantageously, the electronic unit has a microcontroller, whereby a particularly fast control of the sensor elements or the Selection units can be advantageously achieved. In addition, can a particularly cost-effective electronic unit be achieved. In this context, under a "microcontroller" in particular a unit understood by a computing unit and / or a control unit may be formed, wherein the signal processing unit from both a processor alone and in particular one Processor and other electronic components, such as a Storage means, may be formed.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren, insbesondere mit einer Ortungseinheit, vorgeschlagen, wobei zumindest zwei Sensorelemente einer Sensoreinheit unterschiedlich mittels zumindest einer Selektionseinheit angesteuert werden. Es kann hierdurch eine besonders kostengünstige Verschaltung und/oder Ansteuerung der einzelnen Sensorelemente mit der Elektronikeinheit bzw. eines Mikrokontrollers erreicht werden.In A further embodiment of the invention is a method, in particular with a locating unit, proposed, wherein at least two sensor elements a sensor unit different means of at least one selection unit be controlled. It can thereby be a particularly cost-effective interconnection and / or control of the individual sensor elements with the electronic unit or a microcontroller can be achieved.

Außerdem wird vorgeschlagen, dass zumindest ein erstes Sensorelement eine Funktion einer Messelektrode und zumindest ein zweites Sensorelement eine Funktion einer Erregerelektrode aufweist, wobei das erste Sensorelement von einer ersten Selektionseinheit angesteuert wird und das zweite Sensorelement von einer zweiten Selektionseinheit angesteuert wird. Es kann hierbei vorteilhaft eine getrennte Ansteuerung der Messelektroden und der Erregerelektroden mit unterschiedlichen Steuersignalen, insbesondere über getrennte Schaltwege, erreicht werden. Insbesondere kann vorteilhaft eine Unterdrückung bzw. eine Reduzierung einer unerwünschten parasitären Verkopplung insbesondere zwischen einer Schaltanordnung der Messelektroden und einer Schaltanordnung der Erregerelektroden erreicht werden.In addition, will proposed that at least a first sensor element has a function a measuring electrode and at least a second sensor element a Has function of an excitation electrode, wherein the first sensor element is driven by a first selection unit and the second Sensor element is driven by a second selection unit. In this case, it can advantageously be a separate control of the measuring electrodes and the excitation electrodes with different control signals, especially about separate switching paths can be achieved. In particular, can be advantageous a suppression or a reduction of unwanted parasitic coupling in particular between a switching arrangement of the measuring electrodes and a switching arrangement of the excitation electrodes can be achieved.

Eine Anzahl von für eine Ansteuerung der gesamten Sensorelemente der Sensoreinheit erforderlichen Schaltmitteln kann vorteilhaft reduziert werden, wenn alle Sensor elemente, die mit einer Funktion einer Messelektrode belegt sind, von einer ersten Selektionseinheit angesteuert werden und/oder alle Sensorelemente, die mit einer Funktion einer Erregerelektrode belegt sind, von einer zweiten Selektionseinheit angesteuert werden.A Number of for a control of the entire sensor elements of the sensor unit required Switching means can advantageously be reduced if all sensor elements, which are occupied by a function of a measuring electrode, of a first selection unit are driven and / or all sensor elements, which are occupied by a function of a field electrode of a second selection unit to be controlled.

Ferner wird vorgeschlagen, dass zumindest zwei Erregerelektroden mit zumindest zwei unterschiedlichen Erregersignalen zumindest teilweise gleichzeitig angesteuert werden. Unter „unterschiedlichen Erregersignalen” sollen hierbei insbesondere zumindest zwei Erregersignale verstanden werden, die sich hinsichtlich zumindest einer Signalkenngröße, wie insbesondere einer Kenngröße einer Frequenz und/oder weiterer, dem Fachmann als sinnvoll erscheinender Signalkenngrößen, unterscheiden. Es kann hierbei eine gleichzeitige Messung mit unterschiedlichen Erregerelektroden erfolgen und zudem eine Differenzierung der unterschiedlichen Erregersignale vorteilhaft erreicht werden. Insbesondere sind die Sensorelemente, insbesondere ein mit einer Funktion einer Messelektrode aufweisendes Sensorelement und ein mit einer Funktion einer Erregerelektrode aufweisendes Sensorelement, paarweise miteinander verschaltet, wobei eine Messelektrode hierbei vorteilhaft auf eine Frequenz des Erregersignals des zugehörigen Erregerelements abgestimmt ist, wie beispielsweise mittels Zuschalten eines Signalfilters.Furthermore, it is proposed that at least two excitation electrodes with at least two different exciter signals are actuated at least partially simultaneously. In this case, "different exciter signals" are to be understood to mean, in particular, at least two excitation signals which differ with respect to at least one signal characteristic, such as, in particular, a parameter of a frequency and / or further signal parameters which appear reasonable to the person skilled in the art. In this case, a simultaneous measurement with different exciter electrodes can take place and, in addition, a differentiation of the different exciter signals can be advantageously achieved. In particular, the sensor elements, in particular a sensor element having a function of a measuring electrode and a sensor element having a function of an excitation electrode, paired with each other, wherein a measuring electrode is advantageously tuned to a frequency of the excitation signal of the associated excitation element, such as by switching a Signalfil ters.

Zeichnungdrawing

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further Advantages are shown in the following description of the drawing. In the drawing is an embodiment represented the invention. The drawing, the description and the Claims included numerous features in combination. The skilled person will become the characteristics appropriately also individually consider and summarize to meaningful further combinations.

Es zeigen:It demonstrate:

1 ein Ortungsgerät mit einer Ortungseinheit in einer schematischen Ansicht, 1 a locating device with a locating unit in a schematic view,

2 das Ortungsgerät zusammen mit einem Untersuchungsobjekt in einer schematischen Ansicht, 2 the locating device together with an examination object in a schematic view,

3 ein Schaltprinzip der Ortungseinheit mit einer Sensoreinheit und einer Elektronikeinheit in einer schematischen Darstellung, 3 a switching principle of the locating unit with a sensor unit and an electronic unit in a schematic representation,

4 die Sensoreinheit in einer schematischen Darstellung, 4 the sensor unit in a schematic representation,

5 eine Schaltanordnung der als Erregerelektroden ausgebildeten Sensorelemente und 5 a switching arrangement of the sensor elements designed as exciter electrodes and

6 eine Schaltanordnung der als Messelektrode ausgebildeten Sensorelemente. 6 a switching arrangement of the measuring electrode designed as sensor elements.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

In den 1 und 2 ist eine von einem handgeführten Ortungsgerät 12 gebildete Ortungsvorrichtung 10 schematisch dargestellt. Das Ortungsgerät 12 weist eine Ortungseinheit 14 auf, die zu einer Erfassung eines Vorhandenseins eines in einem Untersuchungsobjekt 16, wie beispielsweise einer Wand, angeordneten Gegenstands 18 mittels eines Messsignals 20 vorgesehen ist. Hierzu weist die Ortungseinheit 14 eine Sensoreinheit 22, die zu einem Messen und/oder einem Erzeugen des Messsignals 20 vorgesehen ist, und eine Elektronikeinheit 24 auf, die zu einer Verschaltung und Ansteuerung von Sensorelementen 30, 32, 34, 48 der Sensoreinheit 22 vorgesehen ist. Des Weiteren weist die Ortungseinheit eine Anzeigeeinheit 50 auf, die zu einer Anzeige von Messergebnissen und insbesondere von detektierten Gegenständen 18, wie beispielsweise eine in der Wand angeordnete Stromleitung und/oder einer Wasserleitung und/oder einem Holzbalken usw., vorgesehen ist.In the 1 and 2 is one of a hand-held locating device 12 formed locating device 10 shown schematically. The tracking device 12 has a location unit 14 leading to a detection of a presence of a in an examination subject 16 , such as a wall, arranged object 18 by means of a measuring signal 20 is provided. For this purpose, the locating unit 14 a sensor unit 22 for measuring and / or generating the measurement signal 20 is provided, and an electronic unit 24 on, which leads to an interconnection and control of sensor elements 30 . 32 . 34 . 48 the sensor unit 22 is provided. Furthermore, the locating unit has a display unit 50 auf, which leads to an indication of measurement results and in particular of detected objects 18 , such as a power line arranged in the wall and / or a water pipe and / or a wooden beam, etc., is provided.

In 3 sind die Sensoreinheit 22 und die Elektronikeinheit 24 näher dargestellt. Die Sensoreinheit 22 ist von einer Kapazitiv-Sensoreinheit 22 gebildet und weist eine Vielzahl von gleichartig ausgebildeten Sensorelementen 30, 32, 34, 48 auf, die jeweils von einem kapazitiven Sensorelement 30, 32, 34, 48 gebildet sind. Zudem sind die Sensorelemente 30, 32, 34, 48 in einem Sensorarray 36 angeordnet. Innerhalb des Sensorarrays 36 sind die Sensorelemente 30, 32, 34, 48 in Spalten 52 und Reihen 54 angeordnet. Die Elektronikeinheit 24 weist einen Mikrokontroller 44 und drei Selektionseinheiten 26, 28, 56 auf, die jeweils von einem Multiplexer gebildet sind. Mittels der Selektionseinheiten 26, 28, 56 werden die unterschiedlichen Sensorelemente 30, 32, 34, 48 unterschiedlich angesteuert. Zudem wird jede der Selektionseinheiten 26, 28, 56 von dem Mikrokontroller 44 gesteuert. Die Sensorelemente 30, 32, 34, 48 können im Betrieb eine Funktionsweise einer Messelektrode 38 und/oder einer Erregerelektrode 40 aufweisen und/oder mit einem Massepotential 42 belegt werden, wobei eine Funktionsweise der einzelnen Sensorelemente 30, 32, 34, 48 hierbei abhängig ist von einer Ansteuerung des Sensorelements 30, 32, 34, 48 durch die Elektronikeinheit 24 bzw. den Mikrokontroller 44. Mittels der als Erregerelektroden 40 ausgebildeten Sensorelemente 30, 32, 34, 48 wird ein Messsignal 20 erzeugt bzw. angelegt, wobei hierbei ein elektrisches Signal bzw. Feld, insbesondere ein elektrisches Wechselsignal bzw. Wechselfeld, angelegt wird. Mittels der als Messelektroden 38 ausgebildeten Sensorelemente 30, 32, 34, 48 wird eine kapazitive Kopplung bzw. eine an der Messelektrode 38 anliegende Spannung gemessen.In 3 are the sensor unit 22 and the electronics unit 24 shown in more detail. The sensor unit 22 is from a capacitive sensor unit 22 formed and has a plurality of identically formed sensor elements 30 . 32 . 34 . 48 on, each of a capacitive sensor element 30 . 32 . 34 . 48 are formed. In addition, the sensor elements 30 . 32 . 34 . 48 in a sensor array 36 arranged. Within the sensor array 36 are the sensor elements 30 . 32 . 34 . 48 In columns 52 and rows 54 arranged. The electronics unit 24 has a microcontroller 44 and three selection units 26 . 28 . 56 each formed by a multiplexer. By means of the selection units 26 . 28 . 56 become the different sensor elements 30 . 32 . 34 . 48 controlled differently. In addition, each of the selection units 26 . 28 . 56 from the microcontroller 44 controlled. The sensor elements 30 . 32 . 34 . 48 In operation, a functioning of a measuring electrode 38 and / or an excitation electrode 40 and / or with a ground potential 42 be occupied, with an operation of the individual sensor elements 30 . 32 . 34 . 48 in this case depends on a control of the sensor element 30 . 32 . 34 . 48 through the electronics unit 24 or the microcontroller 44 , By means of as excitation electrodes 40 trained sensor elements 30 . 32 . 34 . 48 becomes a measuring signal 20 generated or applied, in which case an electrical signal or field, in particular an electrical alternating signal or alternating field is applied. Using the as measuring electrodes 38 trained sensor elements 30 . 32 . 34 . 48 becomes a capacitive coupling or one at the measuring electrode 38 applied voltage measured.

Die erste Selektionseinheit 26 ist zu einem Ansteuern aller mit einer Funktion einer Messelektrode 38 belegten Sensorelemente 30, 32, 34, 48 und die zweite Selektionseinheit 28 zu einem Ansteuern aller mit einer Funktion einer Erregerelektrode 40 belegten Sensorelemente 30, 32, 34, 48 vorgesehen, so dass in einem Messbetrieb die Messelektroden 38 getrennt von den Erregerelektroden 40 angesteuert werden und eine unerwünschte kapazitive Kopplung zwischen den Messelektroden 38 und den Erregerelektroden 40 zumindest reduziert werden kann. Die zweite Selektionseinheit 28 weist einen Eingang 64 und mehrere Ausgänge 58 auf. Im Betrieb des Ortungsgeräts 12 erhält die zweite Selektionseinheit 28 an dem Eingang 64 ein Wechselsignal, das von dem Mikrokontroller 44 generiert wird und von der Selektionseinheit 28 an die angesteuerten bzw. ausgewählten Sensorelemente 30, 32, 34, 48 weitergeleitet wird. Die erste Selektionseinheit 26 weist mehrere Eingänge 60 für jeweils ein Sensorelement 30, 32, 34, 48 auf und einen Signalausgang 66 für ein sensiertes Sensorsignal des ausgewählten Sensorelements 30, 32, 34, 48, das von der Selektionseinheit 26 zu einer Verstärkung des Sensorsignals auf eine Verstärkereinheit 68 der Elektronikeinheit 24 geführt wird. Des Weiteren weist die Elektronikeinheit 24 einen Analog-Digital-Wandler 70 auf, auf den das verstärkte Sensorsignal geführt wird und in ein digitales Signal gewandelt wird. Anschließend wird das Signal für eine Signalverarbeitung an den Mikrokontroller 44 weitergeleitet. In dem Mikrokontroller 44 wird aus den sensierten Signalen der Sensorelemente 30, 32, 34, 48 eine Dielektrizitätskenngröße ermittelt, die ein Maß für eine Beschaffenheit des Untersuchungsobjekts 16 bzw. gegebenenfalls darin angeordneten Gegenständen 18 darstellt, wobei sich die Dielektrizitätskenngröße des Untersuchungsobjekts 16 über eine Flächenausdehnung des Sensorarrays 36 aufgrund von Inhomogenitäten des Untersuchungsobjekts 16 und/oder aufgrund darin enthaltener Gegenstände 18, wie insbesondere Rohre, Leitungen, Balken usw., ändern kann. Die ausgewerteten Daten bzw. Messergebnisse werden mittels der Anzeigeeinheit 50 für den Bediener dargestellt.The first selection unit 26 is to driving all with a function of a measuring electrode 38 occupied sensor elements 30 . 32 . 34 . 48 and the second selection unit 28 to drive all with a function of a field electrode 40 occupied sensor elements 30 . 32 . 34 . 48 provided, so that in a measuring operation, the measuring electrodes 38 separated from the exciter electrodes 40 be controlled and an undesirable capacitive coupling between the measuring electrodes 38 and the excitation electrodes 40 at least it can be reduced. The second selection unit 28 has an entrance 64 and several outputs 58 on. In operation of the locating device 12 receives the second selection unit 28 at the entrance 64 an alternating signal from the microcontroller 44 is generated and by the selection unit 28 to the driven or selected sensor elements 30 . 32 . 34 . 48 is forwarded. The first selection unit 26 has several entrances 60 for each one sensor element 30 . 32 . 34 . 48 on and a signal output 66 for a sensed sensor signal of the selected sensor element 30 . 32 . 34 . 48 that of the selection unit 26 to an amplification of the sensor signal to an amplifier unit 68 the electronics unit 24 to be led. Furthermore, the electronics unit 24 an analog-to-digital converter 70 on, on the ver strengthened sensor signal is passed and converted into a digital signal. Subsequently, the signal for signal processing to the microcontroller 44 forwarded. In the microcontroller 44 becomes from the sensed signals of the sensor elements 30 . 32 . 34 . 48 determines a dielectric characteristic, which is a measure of a condition of the examination subject 16 or optionally arranged therein objects 18 represents, wherein the dielectric characteristic of the examination object 16 over a surface area of the sensor array 36 due to inhomogeneities of the examination subject 16 and / or items contained therein 18 , in particular pipes, pipes, beams, etc., can change. The evaluated data or measurement results are determined by means of the display unit 50 presented to the operator.

Bei einem der Sensoreinheit 22 zugrunde liegenden Messprinzip wird im Betrieb der Ortungsvorrichtung 10 eine kapazitive Kopplung zwischen zwei Sensorelementen 30, 32, 34, 48 gemessen. Hierzu wird ein Sensorelement 48 mit der Funktionsweise der Erregerelektrode 40 und ein Sensorelement 30 mit der Funktionsweise der Messelektrode 38 belegt. Die restlichen Sensorelemente 32, 34 werden mit dem Massepotential 42 belegt. Aufgrund der Anordnung der Sensorelemente 30, 32, 34, 48 in dem Sensorarray 36 werden von dem Mikrokontroller 44 die für eine Messung ausgewählten Sensorelemente 30, 32, 34, 48 nacheinander bzw. abwechselnd innerhalb eines Messzykluses angesteuert, so dass in einem von dem Sensorarray 36 überdeckten Bereich des Untersuchungsobjekts 16 bzw. der Wand ein hochaufgelöstes Abscannen bzw. Durchleuchten des Untersuchungsobjekts 16 erreicht wird. Um eine aktuelle Darstellung auf der von einem Display gebildeten Anzeigeeinheit 50 zu erhalten, wird eine Anzeige der Anzeigeeinheit 50 von dem Mikrokontroller 44 ständig aktualisiert, wobei einer Aktualisierungsrate im Wesentlichen ein Messzyklus entspricht. Zudem kann die Aktualisierungsrate mehrere Messzyklen umfassen, wobei hierbei die Messergebnisse der einzelnen Messzyklen von dem Mikrokontroller 44 gemittelt werden. Des Weiteren ist eine Aktualisierungsrate von 10 Hz insbesondere bei einem Bewegen des Ortungsgeräts 12 über eine Oberfläche des Untersuchungsobjekts 16 vorteilhaft, so dass für den Bediener stets ein aktuelles Abbild des Untersuchungsobjekts 16 mittels der Anzeigeeinheit 50 dargestellt wird.In one of the sensor unit 22 underlying measuring principle is in operation of the locating device 10 a capacitive coupling between two sensor elements 30 . 32 . 34 . 48 measured. For this purpose, a sensor element 48 with the functioning of the excitation electrode 40 and a sensor element 30 with the functioning of the measuring electrode 38 busy. The remaining sensor elements 32 . 34 become with the ground potential 42 busy. Due to the arrangement of the sensor elements 30 . 32 . 34 . 48 in the sensor array 36 be from the microcontroller 44 the selected for a measurement sensor elements 30 . 32 . 34 . 48 triggered in succession or alternately within a measuring cycle, so that in one of the sensor array 36 covered area of the examination subject 16 or the wall, a high-resolution scanning or examination of the examination subject 16 is reached. To a current representation on the display unit formed by a display 50 to get an indication of the display unit 50 from the microcontroller 44 constantly updated, wherein an update rate substantially corresponds to a measurement cycle. In addition, the update rate may include several measurement cycles, in which case the measurement results of the individual measurement cycles from the microcontroller 44 be averaged. Furthermore, an update rate of 10 Hz, in particular when moving the locating device 12 over a surface of the examination object 16 advantageous, so that for the operator always a current image of the examination subject 16 by means of the display unit 50 is pictured.

Zudem kann auch ein Abstand 72 zwischen der Messelektrode 38 und der Erregerelektrode 40 bei einer Messung variiert werden, so dass eine vorteilhafte Tiefeninformation bzw. ein Tiefenprofil des Untersuchungsobjekts 16 gemessen wird, indem ein Sensorelement 30, 32, 34, 48 mit einem größeren Abstand 72 zu der Erregerelektrode 40 als ein Abstand 72 eines direkt benachbarten Sensorelements 30, 32, 34, 48 als Messelektrode 38 von dem Mikrokontroller 44 ausgewählt wird. Eine Messtiefe ist hierbei abhängig von dem Abstand 72 zwischen der Messelektrode 38 und der Erregerelektrode 40. Des Weiteren werden in einem weiteren Betriebsmodus mittels des Mikrokontrollers 44 und der getrennten Ansteuerung der Sensorelemente 30, 32, 34, 48 mittels der Selektionseinheiten 26, 28 zumindest zwei Erregerelektroden 40, 46 gleichzeitig angesteuert, indem die beiden Erregerelektroden 40, 46 mit einem Messsignal 20 unterschiedlicher Frequenz beaufschlagt werden, wie beispielsweise einer ersten Frequenz von 100 KHz und einer zweiten Frequenz von 105 KHz. Zur Selektion der Sensorsignale in den Messelektroden 38 erfahren die sensierten Sensorsignale der einzelnen Messelektroden 38 hier eine analoge oder eine digitale Frequenzfilterung.In addition, also a distance 72 between the measuring electrode 38 and the excitation electrode 40 be varied during a measurement, so that an advantageous depth information or a depth profile of the examination subject 16 is measured by a sensor element 30 . 32 . 34 . 48 with a greater distance 72 to the excitation electrode 40 as a distance 72 a directly adjacent sensor element 30 . 32 . 34 . 48 as a measuring electrode 38 from the microcontroller 44 is selected. A measuring depth depends on the distance 72 between the measuring electrode 38 and the excitation electrode 40 , Furthermore, in a further mode of operation by means of the microcontroller 44 and the separate control of the sensor elements 30 . 32 . 34 . 48 by means of the selection units 26 . 28 at least two exciter electrodes 40 . 46 simultaneously driven by the two exciter electrodes 40 . 46 with a measuring signal 20 different frequency are applied, such as a first frequency of 100 KHz and a second frequency of 105 KHz. For selecting the sensor signals in the measuring electrodes 38 experience the sensed sensor signals of the individual measuring electrodes 38 here an analog or a digital frequency filtering.

Prinzipiell ist es hierbei denkbar, dass die Elektronikeinheit 24 mehrere Verstärkereinheiten 68 für eine Verstärkung der Sensorsignale der unterschiedlichen Messelektroden 38 aufweist.In principle, it is conceivable that the electronic unit 24 several amplifier units 68 for an amplification of the sensor signals of the different measuring electrodes 38 having.

Des Weiteren sind die Sensorelemente 30, 32, 34, 48 derart verschaltet, dass ein Teil der Sensorelemente 30, 32 ausschließlich mit einer Funktion der Messelektrode 38 und/oder mit dem Massepotential 42 belegt werden kann und der weitere Teil der Sensorelemente 34, 48 ausschließlich mit einer Funktion der Erregerelektrode 40 und/oder dem Massepotential 42 belegt werden kann. Hierbei sind die Messelektroden 38 alternierend zu den Erregerelektroden 40 angeordnet, so dass jeweils die am nächsten angeordneten Nachbarelektroden einer Messelektrode 38 von Erregerelektroden 40 gebildet sind und umgekehrt. Es bleibt aufgrund dieser Anordnung eine hohe Ortsauflösung der Sensoreinheit 22 erhalten, wobei eine Messdauer eines Messzykluses halbiert werden kann.Furthermore, the sensor elements 30 . 32 . 34 . 48 connected such that a part of the sensor elements 30 . 32 exclusively with a function of the measuring electrode 38 and / or with the ground potential 42 can be occupied and the other part of the sensor elements 34 . 48 exclusively with a function of the excitation electrode 40 and / or the ground potential 42 can be occupied. Here are the measuring electrodes 38 alternating with the exciter electrodes 40 arranged so that in each case the nearest neighbor electrodes of a measuring electrode 38 of excitation electrodes 40 are formed and vice versa. It remains due to this arrangement, a high spatial resolution of the sensor unit 22 obtained, wherein a measurement duration of a measuring cycle can be halved.

In den 5 und 6 ist eine Schaltanordnung der Erregerelektroden 40 (5) und der Messelektroden 38 (6) näher dargestellt. Hierzu sind alle als Erregerelektroden 40, 46 ausgebildete Sensorelemente 34, 48 über einen individuellen hochohmigen Widerstand 74 an einem gemeinsamen von dem Messsignal 20 gebildeten Erregersignal 76 angeschlossen, wie beispielsweise ein Erregersignal 76 von 100 kHz und 5 V. Über ein Steuersignal S_x können die Sensorelemente 34, 48 mit dem Massepotential 42 verbunden werden. Das Steuersignal S_x wird hierbei einem den Sensorelementen 34, 48 zugeordneten Transistor 78 zugeführt. Wird der Transistor 78 mittels des Steuersignals S_x leitend geschaltet, sind die Sensorelemente 34, 48 mit dem Massepotential 42 belegt. Wird der Transistor 78 mittels des Steuersignals gesperrt geschaltet, entspricht die an einem der Sensorelemente 34, 48 anliegende Spannung dem Erregersignal 76 (5). Zu einer Erzeugung der Steuersignale S_x können dem Fachmann bekannte digitale Dekodierschaltkreise eingesetzt werden, wie beispielsweise Speicherschaltkreise zur Adress-Dekodierung.In the 5 and 6 is a switching arrangement of the excitation electrodes 40 ( 5 ) and the measuring electrodes 38 ( 6 ) shown in more detail. These are all as excitation electrodes 40 . 46 trained sensor elements 34 . 48 via an individual high-impedance resistor 74 at a common of the measurement signal 20 formed exciter signal 76 connected, such as an excitation signal 76 of 100 kHz and 5 V. Via a control signal S _x , the sensor elements 34 . 48 with the ground potential 42 get connected. The control signal S _x becomes one of the sensor elements 34 . 48 associated transistor 78 fed. Will the transistor 78 are switched on by means of the control signal S _x , the sensor elements 34 . 48 with the ground potential 42 busy. Will the transistor 78 Switched off by means of the control signal corresponds to that on one of the sensor elements 34 . 48 voltage applied to the exciter signal 76 ( 5 ). The generation of the control signals S _x can be carried out by a person skilled in the art known digital decoder circuits are used, such as memory circuits for address decoding.

Alle als Messelektroden 38 ausgebildeten Sensorelemente 30, 32 sind mittels jeweils einer Halbleiterdiode 80 an einen gemeinsamen Summationspunkt 82 angeschlossen, der der von einem Transimpetanzverstärker gebildeten Verstärkereinheit 68 zugeführt wird. Ein Ausgangssignal der Verstärkereinheit 68 wird für eine Datenweiterverarbeitung auf den Mikrokontroller 44 geführt. Der Summationspunkt 82 weist im Betrieb des Ortungsgeräts 12 ein Gleichspannungspotential auf, das unterhalb einer Versorgungs spannung VCC für die Sensorelemente 30, 32 liegt, wie beispielsweise ca. 50% der Versorgungsspannung VCC. Zudem ist jedem Sensorelement 30, 32 ein Transistor 84 innerhalb der Schaltanordnung zugeordnet, der in einem durchgeschalteten Zustand eine Absenkung des Gleichspannungspotentials auf das Massepotential 42 ermöglicht und damit die Halbleiterdiode 80 in eine Sperrrichtung versetzt. Wird der Transistor 84 des jeweiligen Sensorelements 30, 32 gesperrt von der Selektionseinheit 26 angesteuert, wird eines der Sensorelemente 30, 32 mit einer Funktion der Messelektrode 38 belegt, indem das Sensorelement 30, 32 niederohmig mit dem Summationspunkt 82 verbunden ist und die zugehörige Halbleiterdiode 80 leitend geschaltet ist. Eine Erzeugung von Steuersignalen E_x für die einzelnen Sensorelemente 30, 32 kann hier analog zu der Erzeugung der Steuersignale S_x für die Erregerelektroden 40, 46 erfolgen.All as measuring electrodes 38 trained sensor elements 30 . 32 are each by means of a semiconductor diode 80 to a common summation point 82 connected, that of the amplifier unit formed by a transimpedance amplifier 68 is supplied. An output signal of the amplifier unit 68 is for data processing on the microcontroller 44 guided. The summation point 82 points during operation of the locating device 12 a DC potential, which is below a supply voltage VCC for the sensor elements 30 . 32 such as about 50% of the supply voltage VCC. In addition, each sensor element 30 . 32 a transistor 84 assigned within the switching arrangement, which in a through-connected state, a reduction of the DC potential to the ground potential 42 allows and thus the semiconductor diode 80 offset in a reverse direction. Will the transistor 84 of the respective sensor element 30 . 32 locked by the selection unit 26 controlled, becomes one of the sensor elements 30 . 32 with a function of the measuring electrode 38 occupied by the sensor element 30 . 32 low impedance with the summation point 82 is connected and the associated semiconductor diode 80 is switched on. Generation of control signals E _x for the individual sensor elements 30 . 32 can here analogous to the generation of the control signals S _x for the exciter electrodes 40 . 46 respectively.

Claims

Locating device, in particular hand-held locating device ( 12 ), with a locating unit ( 14 ), which is used to detect the presence of a substance in an examination object ( 16 ) ( 18 ) by means of a measuring signal ( 20 ) is provided and the one sensor unit ( 22 ) and an electronics unit ( 24 ), characterized in that the electronic unit ( 24 ) at least one selection unit ( 26 . 28 ), which is provided to at least two sensor elements ( 30 . 32 . 34 . 48 ) of the sensor unit ( 22 ) to drive differently.

Locating device according to claim 1, characterized in that the sensor unit ( 22 ) a plurality of sensor elements ( 30 . 32 . 34 . 48 ) in a sensor array ( 36 ) are arranged.

Locating device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor unit ( 22 ) at least one sensor element ( 30 . 32 . 34 . 48 ), which in at least one operating mode is a function of a measuring electrode ( 38 ) or an excitation electrode ( 40 . 46 ) or with a ground potential ( 42 ) is occupied.

Locating device according to claim 3, characterized in that the electronic unit ( 24 ) a first selection unit ( 26 ), which are used to drive measuring electrodes ( 38 ), and a second selection unit ( 28 ), which leads to a driving of excitation electrodes ( 40 . 46 ) is provided.

Location device according to claim 4, characterized in that the first selection unit ( 26 ) for driving all with a function of a measuring electrode ( 38 ) occupied sensor elements ( 30 . 32 . 34 . 48 ) is provided.

Location device at least according to claim 4, characterized in that the second selection unit ( 28 ) to drive all with a function of a field electrode ( 40 . 46 ) occupied sensor elements ( 30 . 32 . 34 . 48 ) is provided.

Locating device at least according to claim 3, characterized in that a part of the sensor elements ( 30 . 32 . 34 . 48 ) exclusively with a function of a measuring electrode ( 38 ) and / or with a ground potential ( 42 ) is occupied.

Locating device at least according to claim 3, characterized in that a part of the sensor elements ( 30 . 32 . 34 . 48 ) exclusively with a function of an excitation electrode ( 40 . 46 ) and / or with a ground potential ( 42 ) is occupied.

Locating device according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic unit ( 24 ) a microcontroller ( 44 ) having.

Method, in particular with a locating device ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least two sensor elements ( 30 . 32 . 34 . 48 ) a sensor unit ( 22 ) differently by means of at least one selection unit ( 26 . 28 ).

Method according to claim 10, characterized in that at least one first sensor element ( 30 . 32 . 34 . 48 ) a function of a measuring electrode ( 38 ) and at least one second sensor element ( 30 . 32 . 34 . 48 ) a function of an excitation electrode ( 40 . 46 ), wherein the first sensor element ( 30 . 32 . 34 . 48 ) from a first selection unit ( 26 ) and the second sensor element ( 30 . 32 . 34 . 48 ) from a second selection unit ( 28 ) is driven.

Method according to at least claim 10, characterized in that all sensor elements ( 30 . 32 . 34 . 48 ), which has a function of a fair electrode ( 38 ) are occupied by a first selection unit ( 26 ).

Method according to at least claim 10, characterized in that all sensor elements ( 30 . 32 . 34 . 48 ) having a function of an excitation electrode ( 40 . 46 ) are occupied by a second selection unit ( 28 ).

Method according to at least claim 10, characterized in that at least two exciter electrodes ( 40 . 46 ) are driven with at least two different excitation signals at least partially simultaneously.