DE102019108196A1 - Measuring device for measuring pressure and / or humidity - Google Patents
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- H05K2201/10151—Sensor
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit, umfassend zumindest eine Vorrichtung zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit, umfassend zumindest einen Sensor zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit, wobei der Sensor zumindest einen Kondensator mit zumindest zwei Elektroden umfasst, welche, insbesondere in einer horizontalen Richtung entlang eines und auf einem, insbesondere flexiblem, Trägermaterial zueinander angeordnet sind. Dabei ist zwischen den Elektroden zumindest eine dielektrische Schicht angeordnet. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf einer einem Trägermaterial abgewandte Seite zumindest eine Elektrode und/oder die dielektrische Schicht zumindest stellenweise, zumindest eine, zumindest teilweise flüssigkeitsdurchlässige und/oder flüssigkeitsabsorbierende Feuchteschicht angeordnet ist. Dabei sind somit die zumindest eine Elektrode und/oder die dielektrische Schicht in einer Querrichtung zwischen dem Trägermaterial und der Feuchteschicht angeordnet. So verändert sich eine Kapazität durch die auf die dielektrische Schicht zumindest teilweise treffende Flüssigkeit zumindest teilweise, wobei eine Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet und dafür vorgesehen ist Messwerte des Sensors zu messen und/oder zu speichern. So entsteht ein kapazitiver Feuchtesensor. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass von der Verarbeitungseinheit die von dem Sensor gemessenen Daten an eine zentrale CPU gesendet werden, wobei diese Daten von der Verarbeitungseinheit verarbeitet werden.The invention relates to a measuring device for measuring pressure and / or humidity, comprising at least one device for measuring pressure and / or humidity, comprising at least one sensor for measuring pressure and / or humidity, the sensor having at least one capacitor with at least two electrodes comprises which, in particular in a horizontal direction along and on a, in particular flexible, carrier material are arranged to one another. At least one dielectric layer is arranged between the electrodes. The invention is characterized in that at least one electrode and / or the dielectric layer, at least in places, at least one, at least partially liquid-permeable and / or liquid-absorbing moisture layer is arranged on a side facing away from a carrier material. The at least one electrode and / or the dielectric layer are thus arranged in a transverse direction between the carrier material and the moisture layer. Thus, a capacitance changes at least partially due to the liquid at least partially striking the dielectric layer, a processing unit being set up and provided for measuring and / or storing measured values of the sensor. This creates a capacitive humidity sensor. The invention is characterized in that the processing unit sends the data measured by the sensor to a central CPU, these data being processed by the processing unit.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit sowie ein Verfahren zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit umfassend die jeweiligen Oberbegriffe der Patentansprüche 1.The present invention relates to a measuring device for measuring pressure and / or humidity as well as a method for measuring pressure and / or humidity, comprising the respective preambles of patent claims 1.
Das erfindungsgemäße Messvorrichtung zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit umfasst zumindest einen Sensor zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit, wobei der Sensor zumindest einen Kondensator mit zumindest zwei Elektroden umfasst, welche, insbesondere in einer horizontalen Richtung, entlang eines und auf einem, insbesondere flexiblen, Trägermaterial zueinander angeordnet sind, wobei zwischen den Elektroden zumindest eine dielektrische Schicht angeordnet ist.The measuring device according to the invention for measuring pressure and / or moisture comprises at least one sensor for measuring pressure and / or moisture, the sensor comprising at least one capacitor with at least two electrodes which, in particular in a horizontal direction, along and on one, in particular flexible, carrier material are arranged to one another, with at least one dielectric layer being arranged between the electrodes.
Die Anmeldung offenbart auch ein Verfahren zur Steuerung eines Nutzungsobjektes mittels eines hier beschriebenen Messystems. Das heißt alle für das Messystem offenbarten Merkmale sind auch für das hier beschriebene Verfahren offenbart und umgekehrt.The application also discloses a method for controlling a usage object by means of a measuring system described here. This means that all features disclosed for the measuring system are also disclosed for the method described here and vice versa.
Die horizontale Richtung ist vorzugsweise eine Haupterstreckungsrichtung des flexiblen Trägermaterials.The horizontal direction is preferably a main direction of extent of the flexible carrier material.
„Flexibel“ heißt in diesem Zusammenhang dass das Trägermaterial zumindest stellenweise biegsam und damit elastisch ist.In this context, “flexible” means that the carrier material is at least in places flexible and therefore elastic.
Insbesondere kann es sich bei dem Trägermaterial um einen Webstoff oder um einen sonstigen Bekleidungsstoff wie zum Beispiel ein Polyester handeln.In particular, the carrier material can be a woven fabric or some other clothing material such as a polyester.
Die dielektrische Schicht beabstandet damit die beiden Elektroden in einer horizontalen und/oder in einer dazu senkrechten Querrichtung.The dielectric layer thus separates the two electrodes in a horizontal and / or in a transverse direction perpendicular thereto.
Erfindungsgemäß ist auf einer dem Trägermaterial abgewandten Seite zumindest eine Elektrode und/oder der dielektrischen Schicht zumindest stellenweise, zumindest eine, zumindest teilweise flüssigkeitsdurchlässige und/oder flüssigkeitsabsorbierende Feuchteschicht angeordnet, wobei somit die zumindest eine Elektrode und/oder dielektrische Schicht in einer Querrichtung zwischen dem Trägermaterial und der Feuchteschicht angeordnet sind, sodass eine Kapazität durch die auf die dielektrische Schicht zumindest teilweise treffende Flüssigkeit, zumindest teilweise verändert, wobei eine Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet und dafür vorgesehen ist, die Messwerte des Sensors zu messen und/oder zu speichern, sodass ein kapazitiver Feuchtesensor entsteht.According to the invention, at least one electrode and / or the dielectric layer, at least in places, at least one, at least partially liquid-permeable and / or liquid-absorbing moisture layer is arranged on a side facing away from the carrier material, with the at least one electrode and / or dielectric layer in a transverse direction between the carrier material and the moisture layer are arranged so that a capacitance is at least partially changed by the liquid at least partially hitting the dielectric layer, a processing unit being set up and provided to measure and / or store the measured values of the sensor, so that a capacitive moisture sensor arises.
Ein kapazitiver Feuchtesensor ist im Prinzip ein Kondensator, dessen Dielektrikum vorzugsweise aus einem hygroskopischen Polymerschicht besteht, die entsprechend der Feuchtigkeit der Umgebungsluft Feuchtigkeit aufnimmt (absorbiert) oder abgibt (desorbiert) bis ein Gleichgewichtszustand (Diffusionsgefälle ist = 0) erreicht ist. Dabei verändert sich die Dielektrizitätskonstante des Polymermaterials als Funktion eines Feuchtegehalts.A capacitive humidity sensor is basically a capacitor whose dielectric preferably consists of a hygroscopic polymer layer, which absorbs (absorbs) or releases (desorbed) humidity according to the humidity of the ambient air until a state of equilibrium (diffusion gradient = 0) is reached. The dielectric constant of the polymer material changes as a function of the moisture content.
Die Aufgabe der Verarbeitungseinheit besteht unter anderem darin, vorzugsweise auch aus einer gemessenen Umgebungstemperatur und dem feuchtigkeitsabhängigen Kapazitätswert des Sensors die relative Feuchte möglichst genau zu ermitteln.The task of the processing unit is, among other things, to determine the relative humidity as precisely as possible from a measured ambient temperature and the humidity-dependent capacitance value of the sensor.
Erfindungsgemäß werden von der Verarbeitungseinheit die von dem Sensor gemessenen Daten an eine zentrale CPU (Central Processing Unit) gesendet, wobei diese Daten von der Verarbeitungseinheit verarbeitet werden.According to the invention, the data measured by the sensor are sent from the processing unit to a central CPU (Central Processing Unit), these data being processed by the processing unit.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Messystem zumindest ein 2D- und/oder 3D-Gestenerkennungssystem, welches, zum Beispiel nur gemeinsam mit der Vorrichtung zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit, einen Nutzer identifizieren und/oder zumindest einen Anwendungsbefehl an ein Nutzungsobjekt ausgibt.According to at least one embodiment, the measurement system comprises at least one 2D and / or 3D gesture recognition system which, for example only together with the device for measuring pressure and / or humidity, identify a user and / or output at least one application command to a usage object.
Die CPU und die Verarbeitungseinheit sind vorzugsweise verschieden voneinander. Die CPU und die Verarbeitungseinheit sind zum Beispiel voneinander beabstandet angeordnet. Insbesondere können die Verarbeitungseinheit und die CPU nicht auf einem gemeinsamen Träger und/oder Substrat angeordnet sein, sofern der Träger nicht das Trägermaterial, also zum Beispiel einem Textil, ist.The CPU and the processing unit are preferably different from each other. For example, the CPU and the processing unit are spaced apart from each other. In particular, the processing unit and the CPU cannot be arranged on a common carrier and / or substrate if the carrier is not the carrier material, for example a textile.
Auch ist denkbar, dass die hier beanspruchte Vorrichtung und insbesondere die Sensoren, auf einer Innenfläche eines Reifen verbaut sind. Auch ist denkbar, dass die Sensoren sogar mit in das Material des Reifen eingefügt sind. Dabei ist vorstellbar, dass die Sensoren alle in das Material eingefügt und damit von dem Material des Reifens ummantelt sind und die Verarbeitungseinheiten auf der Innenfläche des Reifens angeordnet sind. Alternativ können jedoch auch die Verarbeitungseinheiten in das Material des Reifens eingefügt sein. Die Sensoren können dann den Reifeninnendruck, die Reifeninnentemperatur und/oder die Einzel- oder Gesamtlaufzeit des Reifens erfassen.It is also conceivable that the device claimed here and in particular the sensors are installed on an inner surface of a tire. It is also conceivable that the sensors are even incorporated into the material of the tire. It is conceivable that the sensors are all inserted into the material and thus encased by the material of the tire and that the processing units are arranged on the inner surface of the tire. Alternatively, however, the processing units can also be incorporated into the material of the tire. The sensors can then record the internal tire pressure, the internal tire temperature and / or the individual or total running time of the tire.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Messvorrichtung zumindest eines Vorrichtung zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit, wobei die Vorrichtung zumindest einen Sensor zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit aufweist, wobei der Sensor zumindest einen Kondensator mit zumindest zwei Elektroden umfasst, welche insbesondere in einer horizontalen Richtung entlang eines und auf einem insbesondere flexiblen Trägermaterial zueinander angeordnet sind, wobei zwischen den Elektroden zumindest eine dielektrische Schicht angeordnet ist.According to at least one embodiment, the measuring device comprises at least one device for measuring pressure and / or humidity, the device having at least one sensor for measuring pressure and / or humidity, the sensor having at least one Comprises capacitor with at least two electrodes, which are arranged in particular in a horizontal direction along and on a particularly flexible carrier material to one another, with at least one dielectric layer being arranged between the electrodes.
Erfindungsgemäß ist auf eine dem Trägermaterial abgewandten Seite zumindest eine Elektrode und/oder dielektrische Schicht zumindest stellenweise, zumindest eine, zumindest teilweise flüssigkeitsdurchlässige und/oder flüssigkeitsabsorbierende Schicht (= Feuchteschicht) angeordnet, wobei somit die zumindest eine Elektrode und/oder dielektrische Schicht in Querrichtung zwischen dem Trägermaterial und der Feuchteschicht angeordnet sind, sodass eine Kapazität durch die auf die dielektrische Schicht zumindest teilweise treffende Flüssigkeit, zumindest teilweise verändert wird, wobei eine Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet und dafür vorgesehen ist diese Messwerte des Sensors zu messen und/oder zu speichern, sodass ein kapazitiver Feuchtesensor entsteht.According to the invention, at least one electrode and / or dielectric layer, at least in places, at least one, at least partially liquid-permeable and / or liquid-absorbing layer (= moisture layer) is arranged on a side facing away from the carrier material, with the at least one electrode and / or dielectric layer in the transverse direction between the carrier material and the moisture layer are arranged so that a capacitance is at least partially changed by the liquid at least partially hitting the dielectric layer, a processing unit being set up and provided for measuring and / or storing these measured values of the sensor, so that a capacitive humidity sensor is created.
Erfindungsgemäß werden von der Verarbeitungseinheit die von dem Sensor gemessenen Daten an eine zentrale CPU (Central Processing Unit) gesendet, wobei diese Daten von der Verarbeitungseinheit verarbeitet werden.According to the invention, the data measured by the sensor are sent from the processing unit to a central CPU (Central Processing Unit), these data being processed by the processing unit.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Vorrichtung in einem Ansteuerungselement, insbesondere in einem Lenkrad, verbaut, wobei anhand eines elektrischen Hautwiderstands des Nutzers, einem Griffdruck und/oder einer Griffposition und/oder einer Hauttemperatur den Nutzer erkennt und/oder anhand dieser Daten das Nutzungsobjekt, insbesondere ein Fahrzeug, gesteuert wird. Denkbar ist dann, dass entlang der Umfangsrichtung des Lenkrades einer oder mehrere der Sensoren angeordnet sind. Hierzu können die Sensoren auf der Oberfläche des Lenkrades oder leicht unterhalb der Lenkradoberfläche eingebaut sein. Zum Beispiel können die Sensoren dann in den Kunststoffmantel des Lenkrades integriert verbaut sein. Die Haut des Nutzers würde dann nicht in unmittelbaren Kontakt mit den Sensoren kommen.According to at least one embodiment, the device is installed in a control element, in particular in a steering wheel, whereby the user recognizes the user based on an electrical skin resistance of the user, a grip pressure and / or a grip position and / or a skin temperature and / or the usage object based on this data in particular a vehicle is controlled. It is then conceivable that one or more of the sensors are arranged along the circumferential direction of the steering wheel. For this purpose, the sensors can be installed on the surface of the steering wheel or slightly below the surface of the steering wheel. For example, the sensors can then be built into the plastic casing of the steering wheel. The user's skin would then not come into direct contact with the sensors.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist mittels des 2D- und/oder 3D-Gestenerkennungssystem das Nutzungsobjekt steuerbar ist. Hierzu kann das Gestenerkennungssystem in einem Fond eines Fahrzeugs abseits des Ansteuerungsmittels verbaut sein. In zumindest einer Ausführungsform umfasst zur Erkennung der Gesten das Gestenerkennungssystem zumindest ein Detektionsmittel, zum Beispiel eine Kamera und/oder einen Sensor, wie etwas einen Infrarotsensor.According to at least one embodiment, the usage object can be controlled by means of the 2D and / or 3D gesture recognition system. For this purpose, the gesture recognition system can be installed in the rear of a vehicle away from the control means. In at least one embodiment, the gesture recognition system comprises at least one detection means, for example a camera and / or a sensor, such as an infrared sensor, for recognizing the gestures.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform führt das 2D- und/oder 3D-Gestenerkennungssystem zunächst eine Vorabnutzergestenerkennung und/oder eine Vorabsteuerungserkennung durch, wobei erst nachdem die CPU die entsprechende Geste mit in der Datenbank der CPU hinterlegen Steuerungsgesten verglichen und die entsprechende Geste einer Gruppe von Steuerungsgesten zugeordnet hat der Sensor ein Feinauswahl einer Geste der Gruppe von vorausgewählten Geste vornimmt, sodass die dann durch die Feinauswahl gewonnene Geste im Wesentlichen derjenigen entspricht, welche durch den Nutzer getätigt wurde, sodass über diese dann ausgewählte Geste das Nutzungsobjekt steuerbar ist.According to at least one embodiment, the 2D and / or 3D gesture recognition system first carries out a pre-user gesture recognition and / or a pre-control recognition, only after the CPU compares the corresponding gesture with control gestures stored in the database of the CPU and assigns the corresponding gesture to a group of control gestures If the sensor has made a fine selection of a gesture from the group of preselected gestures, so that the gesture then obtained through the fine selection essentially corresponds to that which was made by the user, so that the usage object can be controlled via this gesture then selected.
Die einzelnen Gesten zu einen Datenclustern und/oder Datenblops zusammengefasst sind. Hierzu ist denkbar, dass jede einzelne oder einen Gruppe von Gesten durch das Gestenerkennungssystem erfasst werden aus den so erfassten Bilddaten in eine oder mehrerer Gestenklassen klassifiziert werden, das heißt eingruppiert werden, der Vergleich dieser Daten mit in der Datenbank hinterlegten Gestendaten einen Klassifikationsvergleich von Datenklassen der Gestendaten mit Datenklassen der Datenbankgestendaten umfasst, wobei eine Klassifikation der jeweiligen Geste auf Basis von Bewegungsvektoren eines Körperteils des Nutzers derart durchgeführt wird, dass zunächst aus der zeitlichen Bewegung des Körperteils ein Bewegungsprofil erstellt wird, wobei das Bewegungsprofil des Körperteils Bewegungsvektoren desselbigen umfasst, und weiter wobei die CPU die einzelnen Gesten, welche über einen vorgegebenen Zeitraum gesammelt wurden zu sogenannten Datenblops oder Datenclustern zusammenfasst, die dann in ihrer Form und/oder Ausdehnung klassifiziert werden.The individual gestures are combined to form a data cluster and / or data block. For this purpose, it is conceivable that each individual or a group of gestures are recorded by the gesture recognition system from the image data recorded in this way are classified into one or more gesture classes, i.e. grouped, the comparison of this data with the gesture data stored in the database is a classification comparison of data classes of the Comprises gesture data with data classes of the database gesture data, wherein a classification of the respective gesture is carried out on the basis of movement vectors of a body part of the user such that a movement profile is first created from the temporal movement of the body part, the movement profile of the body part including movement vectors of the same, and further where the CPU combines the individual gestures, which have been collected over a predetermined period of time, into so-called data blocks or data clusters, which are then classified in terms of their shape and / or size.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform entspricht zumindest eine Datenklasse der Gestendate zumindest einem Datentyp einer in der CPU hinterlegten Geste.According to at least one embodiment, at least one data class of the gesture data corresponds to at least one data type of a gesture stored in the CPU.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist durch die Gestensteuerung eine Fahrtrichtung, eine Fahrgeschwindigkeit des Nutzungsobjektes oder ein sonstiges Bedienelements des Nutzungsobjektes bedienbar ist.According to at least one embodiment, the gesture control can be used to operate a travel direction, a travel speed of the usage object or some other operating element of the usage object.
Als Datencluster bezeichnet man im Sinne der Erfindung eine Gruppe von Datenobjekten mit ähnlichen Eigenschaften. Die Menge der in einem Datensatz gefundenen Cluster bezeichnet man als Clustering ein Verfahren zur Berechnung einer solchen Gruppierung als Clusteranalyse. Nicht zu einem Cluster gehörende Datenobjekte bezeichnet man als Ausreißer, Outlier oder Noise.In the context of the invention, a group of data objects with similar properties is referred to as a data cluster. The set of clusters found in a data set is called clustering, and a method for calculating such a grouping is called cluster analysis. Data objects that do not belong to a cluster are referred to as outliers, outliers or noise.
Die Kernidee eines Clusters ist, dass Datenobjekte im selben Cluster über „ähnliche“ Eigenschaften verfügen und sich von Objekten, die nicht im selben Cluster sind, dadurch unterscheiden.The core idea of a cluster is that data objects in the same cluster can have "similar" Properties and differ from objects that are not in the same cluster.
Im Falle von nur einer Geste, also wenn eine einzige Geste zur (An)steuerung eines Nutzungsobjekts ausreicht kann dieses auch einem, vorzugsweise genau einem Blop oder Cluster zugeordnet werden.In the case of only one gesture, that is to say when a single gesture is sufficient to (control) a usage object, this can also be assigned to one, preferably exactly one, blop or cluster.
Dies kann deshalb vorteilhaft sein, da Fehlanalysen durch störende Außeneinflüsse wie plötzliche Belichtung durch zum Beispiel die Sonne oder intern durch Regelungen der optischen Komponente mehrheitlich ausgeschlossen werden können. Die Verfolgung der Objekte (das heißt die Verfolgung zum Beispiel eines Körperteils, wie der Hand des Nutzers) erlaubt darüber hinaus auch eine Aussage über die Bewegungsrichtung und damit auch über die Aufenthaltsdauer in einem bestimmten virtuellen Segmentbereich vor der Kamera.This can be advantageous because incorrect analyzes due to disruptive external influences such as sudden exposure from the sun, for example, or internally by regulating the optical components can be largely excluded. Tracking the objects (that is, tracking a part of the body such as the user's hand) also allows a statement to be made about the direction of movement and thus also about the length of time in a specific virtual segment area in front of the camera.
Es sei angemerkt, dass anstatt oder zusätzlich zur obig beschriebenen Gestensteuerung und Gestenklassifikation ebenso auch über den Sensor der obig beschriebenen Vorrichtung in der gleichen Art und Weise erfolgen kann.It should be noted that instead of or in addition to the gesture control and gesture classification described above, the same can also be done via the sensor of the device described above.
Der Sensor und/oder die Verarbeitungseinheit und/oder die zentrale CPU können mittels einer Batterie oder einer Festnetzstromversorgung mit elektrischer Energie versorgt werden.The sensor and / or the processing unit and / or the central CPU can be supplied with electrical energy by means of a battery or a fixed line power supply.
Alternativ oder zusätzlich ist die Erzeugung von elektrischer Energie zur Versorgung des Sensors und/oder Verarbeitungseinheit mittels sogenannten „Energy Harvesting“ möglich.Alternatively or in addition, it is possible to generate electrical energy to supply the sensor and / or processing unit by means of so-called “energy harvesting”.
Als Energy Harvesting (wörtlich übersetzt Energie-Ernten) bezeichnet man die Gewinnung kleiner Mengen von elektrischer Energie aus Quellen wie Umgebungstemperatur, Vibrationen oder Luftströmungen für mobile Geräte mit geringer Leistung. Die dafür eingesetzten Strukturen werden auch als Nanogenerator bezeichnet. Energy Harvesting vermeidet bei Drahtlostechnologien Einschränkungen durch kabelgebundene Stromversorgung oder Batterien.Energy harvesting is the term used to describe the production of small amounts of electrical energy from sources such as ambient temperature, vibrations or air currents for mobile devices with low power. The structures used for this are also referred to as nanogenerators. With wireless technologies, energy harvesting avoids restrictions due to wired power supply or batteries.
Möglichkeiten des Energy Harvesting:
- - Piezoelektrische Kristalle erzeugen bei Krafteinwirkung, beispielsweise durch Druck oder Vibration, elektrische Spannungen. Diese Kristalle können an oder auf dem Trägermaterial angeordnet sein.
- - Thermoelektrische Generatoren und pyroelektrische Kristalle gewinnen aus Temperaturunterschieden elektrische Energie. Diese Generatoren können an oder auf dem Trägermaterial angeordnet sein.
- - Über Antennen kann die Energie von Radiowellen, eine Form von elektromagnetischer Strahlung, aufgefangen und energetisch verwendet werden. Ein Beispiel dafür sind die passiven RFIDs. Diese Antennen können an oder auf dem Trägermaterial angeordnet sein.
- - Photovoltaik, elektrische Energie aus der Umgebungsbeleuchtung.
- - Osmose.
- - Piezoelectric crystals generate electrical voltages when a force is applied, for example through pressure or vibration. These crystals can be arranged on or on the carrier material.
- - Thermoelectric generators and pyroelectric crystals generate electrical energy from temperature differences. These generators can be arranged on or on the carrier material.
- - The energy of radio waves, a form of electromagnetic radiation, can be captured and used energetically via antennas. Passive RFIDs are an example of this. These antennas can be arranged on or on the carrier material.
- - Photovoltaics, electrical energy from ambient lighting.
- - osmosis.
Ein Energiespeicher der Vorrichtung kann Teil einer Verarbeitungseinheit sein. Hierzu können eine oder mehrere der Verarbeitungseinheiten einen solchen Energiespeicher (lokale Energiespeicher) aufweisen. Zum Beispiel weist nur eine oder einige der Verarbeitungseinheiten einen solchen Energiespeicher auf, sodass eine dieser Verarbeitungseinheiten eine andere Verarbeitungseinheit (nämlich eine solche, welche keinen Energiespeicher aufweist) mit elektrischer Energie versorgt.An energy store of the device can be part of a processing unit. For this purpose, one or more of the processing units can have such an energy store (local energy store). For example, only one or some of the processing units has such an energy store, so that one of these processing units supplies another processing unit (namely one which does not have an energy store) with electrical energy.
Auch ist denkbar, dass die Energiespeichereinheit(en) der Verarbeitungseinheit(en) die CPU mit elektrischer Energie ganz oder teilweise versorgt. Zum Beispiel kann so die CPU an keine weiteren Energiespeicher und/oder Energieversorgungsleitungen angeschlossen sein.It is also conceivable that the energy storage unit (s) of the processing unit (s) fully or partially supplies the CPU with electrical energy. For example, the CPU cannot be connected to any other energy stores and / or energy supply lines.
Über das oben genannte Energy Harvesting kann zumindest einer der Energiespeicher geladen werden.At least one of the energy stores can be charged via the aforementioned energy harvesting.
Die Energieübertragung zwischen den Sensoren und/oder den Verarbeitungseinheiten und/oder der CPU kann ganz oder teilweise drahtlos erfolgen.
Zu der drahtlosen Energieübertragungen im Nahfeld, auch als nicht strahlende Kopplung bezeichnet, zählt beispielsweise die indukvtive Kopplung, basierend auf dem magnetischen Fluss. Häufig wird die Bezeichnung der drahtlosen Energieübertragung synonym für die induktive Energieübertragung verwendet, da diese in praktischen Anwendungen eine dominante Rolle einnimmt. Bei der nicht strahlenden Kopplung im Nahfeld spielen Wellenphänomene keine Rolle.The energy transfer between the sensors and / or the processing units and / or the CPU can take place entirely or partially wirelessly.
The wireless energy transmission in the near field, also referred to as non-radiative coupling, includes, for example, inductive coupling based on magnetic flux. The term wireless energy transmission is often used synonymously for inductive energy transmission, as this plays a dominant role in practical applications. With the non-radiating coupling in the near field, wave phenomena play no role.
Zum Beispiel geschieht die drahtlose Energieübertragung zwischen den einzelnen Elementen mittels induktiver Kopplung, resonanter induktiver Kopplung und/oder kapazitiver Kopplung.For example, the wireless energy transfer between the individual elements takes place by means of inductive coupling, resonant inductive coupling and / or capacitive coupling.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Messvorrichtung zumindest zwei Sensoren auf, wobei durch die Verarbeitungseinheit die Sensoren in Gruppen aus zumindest einem Sensor auf Basis zumindest einem der folgenden Kriterien unterteilt werden:
- - Anordnungsort des Sensors oder der Sensoren auf dem Trägermaterial, wobei das Trägermaterial in Flächengebiete eingeteilt ist, und innerhalb eines Flächengebiets nur Sensoren einer Gruppe angeordnet sind,
- - Flächenausdehnung eines Sensors.
- - Location of the sensor or sensors on the carrier material, the carrier material being divided into surface areas and only sensors of one group being arranged within a surface area,
- - Area of a sensor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Messvorrichtung zumindest zwei Vorrichtungen zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit, wobei jede Verarbeitungseinheit Ihre von den Sensoren empfangenen Daten an die zentrale CPU weiterleitet. Die Datenverbindung zwischen der Verarbeitungseinheit und der zentralen CPU kann kabelgebunden (mit Datenverbindungen) oder aber Wireless erfolgen. Hierzu kann zumindest eine Verarbeitungseinheit eine Bluetooth Verbindung zu der zentralen CPU aufbauen.According to at least one embodiment, the measuring device comprises at least two devices for measuring pressure and / or humidity, each processing unit forwards its data received from the sensors to the central CPU. The data connection between the processing unit and the central CPU can be wired (with data connections) or wireless. For this purpose, at least one processing unit can establish a Bluetooth connection to the central CPU.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst zumindest eine Vorrichtung zumindest zwei Sensoren. Insofern kann eine Sensorgruppe bereits durch diese zwei Sensoren gebildet sein. Die beiden Sensoren könne dann durch eine gemeinsame Verarbeitungseinheit gesteuert und/oder geregelt werden.According to at least one embodiment, at least one device comprises at least two sensors. In this respect, a sensor group can already be formed by these two sensors. The two sensors can then be controlled and / or regulated by a common processing unit.
Denkbar ist, dass die Vielzahl von Verarbeitungseinheiten ein Verarbeitungsnetzwerk ausbilden, wobei die Erfassung, Verarbeitung und/oder Weitergabe der Sensordaten und/oder der Verarbeitungsdaten eines jeden Sensors und/oder einer jeden Verarbeitungseinheit durch zumindest eine Steuerungseinrichtung (Master) gesteuert wird. Die Steuerungseinheit kann identisch mit der oben beschriebenen CPU sein.It is conceivable that the plurality of processing units form a processing network, the acquisition, processing and / or forwarding of the sensor data and / or the processing data of each sensor and / or each processing unit being controlled by at least one control device (master). The control unit can be identical to the CPU described above.
Es ist jedoch auch möglich, dass eine oder mehrere der Verarbeitungseinheiten den Master darstellen, welcher die übrigen Verarbeitungseinheiten (Slave) und/oder die übrigen Sensoren (Slave) steuern.However, it is also possible that one or more of the processing units represent the master, which controls the other processing units (slaves) and / or the other sensors (slaves).
Zum Beispiel kann eine der Verarbeitungseinheiten und/oder die CPU nach Inbetriebnahme der Vorrichtung (zum Beispiel nach einem Anschalten der Vorrichtung), solche Sensoren auswählen, welche für eine vorgebbare Nutzungsdauer in Betrieb genommen werden. Alternativ können auch alle oder einige Sensoren in Betrieb genommen werden, dann jedoch ist vorstellbar, dass eine Verarbeitungseinheit und/oder die CPU, insbesondere zum Zwecke der Energieersparnis, nur Daten einer vorgegebenen Anzahl (also weniger als alle Sensoren) von Sensoren an die CPU weiterleitet (Filterung).For example, one of the processing units and / or the CPU, after the device has been put into operation (for example after the device has been switched on), can select such sensors which are put into operation for a predefinable period of use. Alternatively, all or some sensors can also be put into operation, but then it is conceivable that a processing unit and / or the CPU, in particular for the purpose of saving energy, only forwards data of a predetermined number (i.e. fewer than all sensors) from sensors to the CPU (Filtering).
Diese Master-Verarbeitungseinheit kann vorzugsweise als einzige Einheit mit der CPU kommunizieren.This master processing unit can preferably communicate with the CPU as the only unit.
Weiter alternativ oder zusätzlich ist vorstellbar, dass eine oder alle Verarbeitungseinheiten und/oder ein Sensor (Slave oder Master) direkt mit der CPU kommunizieren.As an alternative or in addition, it is also conceivable that one or all processing units and / or a sensor (slave or master) communicate directly with the CPU.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Verarbeitungsnetzwerk mittels zumindest eines VLAN-Switches in zumindest zwei, nur logisch voneinander getrennte, Netzwerksegmente (VLANs) unterteilbar, wobei jedes der Erfassungselemente in Abhängigkeit von der Ansteuerung durch einen VLAN-Switch und/oder der Steuerungseinrichtung und somit durch jedes der Netzwerksegmente ansteuerbar ist.According to at least one embodiment, the processing network can be subdivided into at least two, only logically separated, network segments (VLANs) by means of at least one VLAN switch, each of the detection elements depending on the control by a VLAN switch and / or the control device and thus by each of the network segments can be controlled.
Wird zum Beispiel eine sehr große Fläche (zum Beispiel ein Textil) mit einer Vielzahl von hier beanspruchten Sensoren und Verarbeitungseinheiten bestückt können in besonders einfacher Art und Weise dann einzelne Verarbeitungseinheiten und/oder Sensoren kategorisiert werden (nach verschiedenen Prioritäten etc.). Es wird somit in einer Ausführungsform statt einer physikalischen Netzwerkunterteilung eine „virtuelle“, das heißt VLAN-Unterteilung gewählt. Dies gewährleistet nämlich, dass auf Veränderungen in der Kategorisierung der Verarbeitungseinheiten und/oder Sensoren besonders schnell und ohne aufwendige Umbauarbeiten reagiert werden kann.If, for example, a very large area (for example a textile) is equipped with a large number of sensors and processing units used here, individual processing units and / or sensors can then be categorized in a particularly simple manner (according to different priorities, etc.). In one embodiment, instead of a physical network subdivision, a “virtual”, that is to say VLAN, subdivision is chosen. This is because this ensures that changes in the categorization of the processing units and / or sensors can be responded to particularly quickly and without complex conversion work.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Messvorrichtung zumindest ein Verarbeitungsnetzwerk, wobei mittels zumindest eines VLAN-Switches des Verarbeitungsnetzwerks, dieses in zumindest zwei, nur logisch voneinander getrennte, Netzwerksegmente (VLAN) unterteilbar ist, und wobei jeder Verarbeitungseinheiten und/oder jeder der Sensoren in Abhängigkeit von der Ansteuerung durch den VLAN-Switch durch jedes der Netzwerksegmente ansteuerbar sind.According to at least one embodiment, the measuring device comprises at least one processing network, wherein by means of at least one VLAN switch of the processing network, this can be divided into at least two, only logically separated, network segments (VLAN), and each processing unit and / or each of the sensors as a function can be controlled from the control by the VLAN switch through each of the network segments.
Dazu kann der VLAN-Switch in zumindest einem der Verarbeitungseinheiten und/oder Sensoren oder in einem separaten Bauteil verbaut sein.For this purpose, the VLAN switch can be installed in at least one of the processing units and / or sensors or in a separate component.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels des VLAN-Switches eine Priorisierung der einzelnen Netzwerksegmente insbesondere im Hinblick auf deren Datenaustausch durchgeführt.According to at least one embodiment, the VLAN switch is used to prioritize the individual network segments, in particular with regard to their data exchange.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist jeder Verarbeitungseinheit und/oder jedem Netzwerksegment zumindest eine VLAN-ID zugeordnet, wobei über jede der VLAN-IDs zumindest ein Sensor oder eine andere Verarbeitungseinheit ansteuerbar ist. Einzelne Sensoren und/oder einzelne Verarbeitungseinheiten können ein eigenes Sub-Netzwerk bilden.According to at least one embodiment, each processing unit and / or each network segment is assigned at least one VLAN ID, with at least one sensor or another processing unit being controllable via each of the VLAN IDs. Individual sensors and / or individual processing units can form their own sub-network.
Um über Netzwerkgrenzen zu kommunizieren, werden im Stand der Technik statische projektdynamische Routen eingesetzt. Dieses Modell der Trennung ist klar und übersichtlich und wurde über Jahre angewandt. Dies hat jedoch die Nachteile, dass Broadcastanforderungen im Subnetz für alle Teilnehmer sichtbar sind und von den Endpunkten betrachtet werden müssten. Mit anderen Worten, konnten bisher verschiedene Endgeräte nur über entsprechende, jedem Subnetz zugeordnete, separate und physikalisch voneinander getrennte Switches angesteuert werden. Ein derartiger Aufbau ist jedoch besonders kostspielig und umfangreich im Design.In order to communicate across network boundaries, static project-dynamic routes are used in the prior art. This model of separation is clear and concise and has been used for years. However, this has the disadvantage that broadcast requests in the subnet are visible to all participants and have to be viewed by the end points. In other words, until now, different end devices could only be controlled via corresponding, separate and physically separated switches assigned to each subnet. However, such a structure is particularly expensive and extensive in design.
Wie obig bereits erwähnt, ist somit insbesondere auf die Ausgestaltung eines jeden Subnetzwerks mit einem separaten Switch und separaten physikalischen Datenleitungen verzichtet, sodass für das gesamte Netzwerk eine einzige physikalische Struktur angewandt werden kann, wobei diese physikalische Struktur, d. h. Netzwerkarchitektur, nur aufgrund einer logischen, insbesondere auch mathematischen Unterscheidung(d. h. gedacht), aufgetrennt wird.As already mentioned above, the design of each subnetwork with a separate switch and separate physical data lines is therefore particularly dispensed with, so that a single physical structure can be used for the entire network, this physical structure, i. H. Network architecture, is only separated on the basis of a logical, in particular also a mathematical, distinction (i.e., thought).
Dabei bezeichnet die Abkürzung „VLAN-Switch“ einen solchen Netzwerkswitch, welcher dazu eingerichtet und dafür vorgesehen ist, ein Netzwerk in Form eines Virtual Local Area Network (VLAN) mit zu betreiben.The abbreviation “VLAN switch” denotes such a network switch, which is set up and intended to operate a network in the form of a Virtual Local Area Network (VLAN).
Insofern wird somit durch die nunmehr beanspruchten Netzwerksegmente, welche jeweils in Form eines VLAN-Netzwerks ausgebildet sein können, ermöglicht, dass die Trennung des Netzwerks in mehrere logische Segmente, also die Netzwerksegmente, unterteilt wird.In this respect, the network segments now claimed, which can each be designed in the form of a VLAN network, enable the separation of the network to be divided into several logical segments, that is to say the network segments.
Anders als bei der physikalischen Trennung durch die Zuordnung zu einem Switch Port werden bei der Trennung durch VLANs die Geräte durch eine VLAN-ID logisch getrennt. Dabei wird der Datenstrom jeder Station mit einer Kennung (dem VLAN-„Tag“) versehen. Diese Kennung bestimmt die Zugehörigkeit eines Datenpakets zu einem bestimmten VLAN. Alle Geräte mit der gleichen VLAN-Kennung befinden sich nunmehr in einem logischen Netzwerk.In contrast to the physical separation through the assignment to a switch port, the devices are logically separated by a VLAN ID when they are separated by VLANs. The data stream of each station is given an identifier (the VLAN “tag”). This identifier determines whether a data packet belongs to a specific VLAN. All devices with the same VLAN ID are now in a logical network.
Insbesondere kann nämlich durch die logische Trennung der einzelnen Netzwerke ein Broadcast eingegrenzt werden. Broadcasts werden nämlich nur an Mitglieder des gleichen VLANS und nicht an alle am Switch hängenden Steuerelemente verteilt.In particular, a broadcast can be limited through the logical separation of the individual networks. Broadcasts are only distributed to members of the same VLAN and not to all control elements attached to the switch.
Dies trägt insofern auch nicht nur zu einer höheren Leistung, sondern auch zu mehr Sicherheit bei, denn der Datenverkehr wird auf weniger Adressaten eingeschränkt. Hinzu kommt, dass Benutzer oder die Steuerelemente in der Regel in einem VLAN keine Möglichkeit haben aus dem zugewiesenen VLAN auszubrechen. Ein Zugriff (oder Angriff) auf einen anderen Rechner, der nicht zum eigenen VLAN gehört kann daher bereits durch den Netzwerkswitch verhindert werden. Wenn eine VLAN übergreifende Kommunikation notwendig ist, können hierfür explizit Routen eingerichtet werden.This not only contributes to higher performance, but also to more security, because the data traffic is restricted to fewer addressees. In addition, users or the controls in a VLAN usually have no way of breaking out of the assigned VLAN. Access (or attack) to another computer that does not belong to your own VLAN can therefore be prevented by the network switch. If cross-VLAN communication is necessary, routes can be set up for this purpose.
Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebene VLAN-Technologie eine solche sein kann, welche an den Industriestandard IEEE
Der Standard IEEE
Es handelt sich daher bei tagged-VLANS um Netze, die Netzwerkpakete verwenden, welche eine spezielle VLAN-Markierung tragen.Tagged VLANS are therefore networks that use network packets that have a special VLAN tag.
Insbesondere sind nämlich in den 802.1Q-Standard Datenfelder für das V-LAN-tagging definiert, die in dem Datenbereich eines Ethernetpakets eingeführt werden können.In particular, data fields for V-LAN tagging are defined in the 802.1Q standard, which can be introduced in the data area of an Ethernet packet.
Insofern kann das vorliegende Netzwerk in Form eines Ethernet-Kommunikationssystems ausgebildet sein.In this respect, the present network can be designed in the form of an Ethernet communication system.
Das hat den Vorteil, dass in der Regel auch bereits vorhandene, ältere Switches solche Pakete weiterleiten können. Das eingefügte Tag besteht in der Regel aus mehreren Feldern, beispielsweise vier Feldern mit einer Gesamtlänge von 32 Bit.This has the advantage that existing, older switches can usually also forward such packets. The inserted tag usually consists of several fields, for example four fields with a total length of 32 bits.
Für die Protokoll-ID werden 2 Byte, für das Prioritätenfeld
Zur eindeutigen Identifizierung eines VLANS wird jedem VLAN daher zunächst eine eindeutige Nummer zugeordnet. Man nennt diese Nummer VLAN-ID. Ein Erkennungsmodul, das mit der VLAN-ID = 1 ausgestattet ist, kann mit jedem anderen Gerät im gleichen VLAN kommunizieren, nicht jedoch mit einem Gerät in einem anderen VLAN, wie z. B. ID = 2, 3,....To uniquely identify a VLAN, each VLAN is therefore initially assigned a unique number. This number is called the VLAN ID. A detection module equipped with VLAN-ID = 1 can communicate with any other device in the same VLAN, but not with a device in another VLAN, such as B. ID = 2, 3, ....
Um zwischen den VLANS zu unterscheiden, wird nach dem Standard IEEE
Denkbar ist, dass die einzelnen logischen Netzwerkverbindungen entsprechend eines OPC-Standards, d. h. beispielsweise in Form von OPC UA-Verbindungen, ausgebildet sind. Insbesondere ist nämlich denkbar, dass pro Netzwerksegment über die Steuerungseinrichtung mehrere OPC UA-Endpunkte mit unterschiedlicher IP-Adresse, VLAN-ID und Priorisierung entsprechend des oben genannten Standards IEEE
Weist nun ein Netzwerksegment, welches eindeutig, vorzugsweise eineindeutig, eine bestimmte VLAN-ID zugewiesen bekommen hat, eine höhere Priorität auf als ein, nur in logischer Hinsicht, davon unterschiedliches Netzwerksegment einer entsprechend unterschiedlichen VLAN-ID, so können die Steuerungseinrichtung und/oder der VLAN-Switch dazu vorgesehen sein, zunächst den Datenaustausch des höher priorisierten Netzwerksegments zu bevorzugen, um erst nach Abbau der diesem höher priorisierten Netzwerksegment zugeordneten Aufgaben eine Abarbeitung des tiefer priorisierten Netzwerksegments zu erlauben.If a network segment that has been assigned a specific VLAN ID unambiguously, preferably unambiguously, has a higher priority than a network segment that differs therefrom, only in logical terms, with a correspondingly different VLAN ID, the control device and / or the VLAN switch can be provided to initially prefer the data exchange of the higher-priority network segment in order to allow the lower-priority network segment to be processed only after the tasks assigned to this higher-priority network segment have been removed.
Mit anderen Worten gilt generell: Zuordnung und Konfiguration der OPC UA Endpunkte zu einem bestimmten Netzwerksegment entsprechend der VLAN-ID und Zuordnung einer Priorität, entsprechend der Priorität des entsprechenden VLANs.In other words, the following generally applies: Assignment and configuration of the OPC UA endpoints to a specific network segment according to the VLAN ID and assignment of a priority according to the priority of the corresponding VLAN.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind jedem Sensor und/oder jeder Verarbeitungseinheit zumindest eine VLAN-ID zugeordnet und jedem Netzwerksegment ist wiederum zumindest eine, beispielsweise genau eine, eindeutig, vorzugsweise eineindeutig, VLAN-ID zugeordnet, wobei über jede der VLAN-IDs zumindest ein Steuerelement ansteuerbar ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst zumindest eine Vorrichtung zumindest einen Temperatursensor, wobei der Temperatursensor eine Umgebungstemperatur und/oder eine Temperatur eines Sensors misst und an die Verarbeitungseinheit einer Vorrichtung und/oder an die zentrale CPU weiterleitet.According to at least one embodiment, each sensor and / or each processing unit is assigned at least one VLAN ID and each network segment is in turn assigned at least one, for example exactly one, unambiguously, preferably one-to-one, VLAN ID, with at least one control element over each of the VLAN IDs is controllable. According to at least one embodiment, at least one device comprises at least one temperature sensor, wherein the temperature sensor measures an ambient temperature and / or a temperature of a sensor and forwards it to the processing unit of a device and / or to the central CPU.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ermittelt die zentrale CPU einen Auslastungsgrad (CPU-Last und/oder Speicherverbrauch) von zumindest einer Verarbeitungseinheit, wobei bei Überschreiten einer Grenztemperatur der Verarbeitungseinheit und/oder zumindest der dieser Verarbeitungseinheit zugeordneten Sensor diese(r) in seiner Leistung zumindest teilweise gedrosselt oder ganz abgeschaltet wirdAccording to at least one embodiment, the central CPU determines a degree of utilization (CPU load and / or memory consumption) of at least one processing unit, whereby when a limit temperature of the processing unit and / or at least the sensor assigned to this processing unit is exceeded, its performance is at least partially throttled or switched off completely
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Sensor zusätzlich ein kapazitiver Drucksensor, wobei die Verarbeitungseinheit zusätzlich dazu eingerichtet und dafür vorgesehen ist, eine durch äußeren Druck verursachte Kapazitätsänderung des Kondensators zu messen und/oder zu speichern.According to at least one embodiment, the sensor is additionally a capacitive pressure sensor, the processing unit also being set up and provided to measure and / or store a change in capacitance of the capacitor caused by external pressure.
Grundsätzlich handelt es sich bei einem kapazitiven Sensor also um einen Sensor, welcher auf Basis der Veränderung der elektrischen Kapazität eines einzelnen Kondensators oder eines Kondensatorsystems arbeitet. Die Beeinflussung der Kapazität durch die zu erfassende Größe kann dabei auf verschiedene Arten, erfolgen die primär durch den Verwendungszweck bestimmt ist.In principle, a capacitive sensor is a sensor that works on the basis of the change in the electrical capacitance of an individual capacitor or a capacitor system. The capacity to be recorded can be influenced in various ways, which are primarily determined by the intended use.
Ein kapazitiver Sensor basiert unter anderem darauf, dass zwei Elektroden, einer davon kann die zumessende Oberfläche sein, die „Platten“ eines elektrischen Kondensators bilden, dessen Kapazität oder Kapazitätsänderung gemessen wird, die folgendermaßen beeinflusst werden kann:
- - Eine Platte wird durch den zumessenden Effekt verschoben und/oder verformt, wodurch sich der Plattenabstand und damit die elektrische messbare Kapazität ändern.
- - Die Platten sind starr und die Kapazität an Sich ändert sich dadurch, dass ein elektrisch leitendes Material oder ein Dielektrikum in unmittelbare Nähe gebracht wird.
- - Die wirksame Plattenfläche ändert sich, indem die Platten wie bei einem Drehkondensator gegeneinander verschoben werden.
- - A plate is displaced and / or deformed by the effect being measured, which changes the plate spacing and thus the measurable electrical capacitance.
- - The plates are rigid and the capacitance changes in that an electrically conductive material or a dielectric is brought into close proximity.
- - The effective plate area changes when the plates are shifted against each other like a rotary capacitor.
Um auch kleine Veränderungen besser detektieren zu können kann die eigentliche Messelektrode häufig mit einer Schirmelektrode umgeben sein, die den inhomogenen Randbereich des elektrischen Feldes von der Messelektrode abschirmt, dadurch ergibt sich zwischen Messelektroden üblicherweise geerdeter Gegenelektrode eine annähernd paralleles elektrisches Feld mit der bekannten Charakteristik eines idealen Plattenkondensators.In order to be able to detect even small changes better, the actual measuring electrode can often be surrounded by a shielding electrode that shields the inhomogeneous edge area of the electric field from the measuring electrode.This results in an approximately parallel electric field with the known characteristics of an ideal between measuring electrodes, usually grounded counterelectrodes Plate capacitor.
Ein kapazitiver Drucksensor ist insbesondere ein solcher bei dem die Kapazitätsänderung infolge des Durchbiegens einer Membran und der resultierenden Änderung des Plattenabstands als Sensoreffekt ausgewertet wird. Zum Beispiel handelt es sich bei der Membran um das oben genannte Dielektrikum oder aber um die einzelnen Kondensatorelektroden welche insbesondere in Form einer Platte ausgeführt sein können. Mit anderen Worten ist in einer derartigen Ausführungsform in neuartiger Art und Weise ein kapazitiver Feuchtesensor mit einem kapazitiven Drucksensor kombiniert, jedoch ohne dass diese Bauteile voneinander getrennte Elemente oder zwei separate Sensoren bildeten, sondern es handelt sich bei vorliegender Ausführungsform um ein „Two in One“-Konzept, in welchem der gleiche Sensor sowohl als Feuchtesensor, als auch als Drucksensor fungiert.A capacitive pressure sensor is in particular one in which the change in capacitance due to the bending of a membrane and the resulting change in the plate spacing is evaluated as a sensor effect. For example, the membrane is the above-mentioned dielectric or the individual capacitor electrodes, which can in particular be designed in the form of a plate. In other words, in such an embodiment, a capacitive humidity sensor is combined with a capacitive pressure sensor in a novel way, but without these components forming separate elements or two separate sensors, rather the present embodiment is a "two in one" -Concept in which the same sensor functions as both a humidity sensor and a pressure sensor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Trägermaterial um einen Webstoff, insbesondere in welchem elektrische Leiterbahnen zur elektrischen Kontaktierung des Sensors und der Verarbeitungseinheit eingewoben sind.According to at least one embodiment, the carrier material is a woven fabric, in particular in which electrical conductor tracks for electrical contacting of the sensor and the processing unit are woven.
Bei einem Webstoff handelt es sich im Sinne der Erfindung daher um ein Gewebe, welches manuell oder maschinell auf Basis von einzelnen Fäden gewebt wurde.For the purposes of the invention, a woven fabric is therefore a fabric that has been woven manually or by machine on the basis of individual threads.
Die elektrischen Leiterbahnen können in einem Gewebe daher zusätzlich neben den üblichen Fasern und Gewebesträngen integriert sein oder aber einzelne Gewebestränge welche das Gewebenetz ausbilden ersetzen.The electrical conductor tracks can therefore be integrated in a fabric in addition to the usual fibers and strands of fabric, or they can replace individual strands of fabric that form the fabric network.
Je nach Abstand und Eigenschaften der einzelnen Fäden (hochgedreht, bauschig, usw.) können ganz lockere Gewebe, wie Verbandgewebe oder Dichtegewebe wie Brokatstoff entstehen. Längselastisch werden Gewebe durch, als Kettenfäden eingesetzte Gummifäden (mehr Bändern verwendet) oder Kräusel- und Bauschgarne verwendet. Sie werden gespannt, verarbeitet und ziehen sich im Ruhezustand zusammen. Bauschgarne bestehen aus texturiertem, also gekräuseltem synthetischen Fasern. Die Kräuselung verändert die Eigenschaften der synthetischen Fasern. Die darauf gesponnenen Garne sind sehr elastisch und voluminös und haben eine gute Wärmedämmung.Depending on the distance and properties of the individual threads (twisted up, fluffy, etc.), very loose fabrics such as bandages or dense fabrics such as brocade fabric can arise. Textiles are used longitudinally elastic through rubber threads used as warp threads (more ribbons used) or crimped and bulked yarns. They are tense, processed and contract when at rest. Bulky yarns consist of textured, i.e. crimped synthetic fibers. The crimp changes the properties of the synthetic fibers. The yarns spun on it are very elastic and voluminous and have good thermal insulation.
Zum Beispiel kann das Trägermaterial Teil eines Bezugstoffes eines Sitzes, insbesondere eines Fahrzeugsitzes oder eines Bürostuhls, sein. Insofern kann der Sensor vorzugsweise jedoch die gesamte Vorrichtung, auf dem Bezugsstoff eines solchen Sitzes aufgebracht oder in einen solchen integriert sein.For example, the carrier material can be part of a cover material for a seat, in particular a vehicle seat or an office chair. In this respect, however, the sensor can preferably be the entire device applied to the cover material of such a seat or integrated into such a seat.
Zum Beispiel ist die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet und dafür vorgesehen, die einzelnen Feuchte- sowie Druckwerte zu erfassen und aus einer Kombination der einzelnen Feuchte- und Druckwerte zumindest einen jeweiligen Kennwert zu ermitteln, aus welchem ableitbar ist, welches Individuum (mit Gewicht und/oder Größe) gerade den Fahrzeugsitz besetzt.For example, the processing unit is set up and provided to record the individual humidity and pressure values and to determine at least one respective characteristic value from a combination of the individual humidity and pressure values, from which it can be derived which individual (with weight and / or height) ) currently occupies the vehicle seat.
Zum Beispiel kann aus der Druckmessung durch die Verarbeitungseinheit ein Gewicht der jeweiligen Person abgeleitet und festgestellt werden. Auch kann die jeweilige Feuchtigkeit, welche die jeweilige Person an den Sensor abgibt gemessen werden, wobei der jeweilige Kennwert zum Beispiel ein Produkt aus dem relativen Feuchtigkeitswert mal der von der Verarbeitungseinheit ermittelten Belastungsgewicht ist.For example, a weight of the respective person can be derived and determined from the pressure measurement by the processing unit. The respective moisture that the respective person emits to the sensor can also be measured, the respective characteristic value being, for example, a product of the relative humidity value times the load weight determined by the processing unit.
Überschreitet ein derartiger Kennwert einen entsprechenden Grenzwert kann die Verarbeitungseinheit insbesondere mittels einer Anbindung an die Elektronik des Fahrzeugs, eine Warnung aussprechen. Diese Warnung kann dahingehend lauten, dass der Sitz überbelegt ist oder der Fahrer zu stark schwitzt. Diese Warnung kann jedoch auch ersetzt werden durch eine entsprechende Anzeige dahingehend welcher Belegungstyp den Sitz nutzt. Bei einem Belegungstyp kann es sich um eine Gewichtsklassifikation eines jeweiligen Benutzers handeln, oder aber auch darum Handeln ob es sich bei dem Benutzer um ein Tier, einen Menschen oder auch um eine Sache handelt. Vorzugsweise ist daher die Verarbeitungseinheit in eine Anzeigenelektronik des Fahrzeugs integrierbar, zumindest jedoch mit einer solchen verbindbar.If such a characteristic value exceeds a corresponding limit value, the processing unit can issue a warning, in particular by means of a connection to the electronics of the vehicle. This warning may indicate that the seat is overcrowded or that the driver is sweating too much. This warning can, however, also be replaced by a corresponding display indicating which occupancy type is using the seat. An occupancy type can be a weight classification of a respective user, or it can also be a question of whether the user is an animal, a person or a thing. The processing unit can therefore preferably be integrated into display electronics of the vehicle, but at least can be connected to such.
Hierzu ist denkbar, dass die Verarbeitungseinheit sich zum Beispiel mittels Bluetooth oder einer sonstigen Wireless Verbindung mit einer Empfangseinheit des Fahrzeugs verbindet und der jeweilige Kenn- oder Grenzwert und/oder die jeweilige Warnung und/oder die jeweilige Identifikation des Benutzers auf einem Display des Fahrzeugs wiedergegeben werden.For this purpose, it is conceivable that the processing unit connects to a receiving unit of the vehicle, for example by means of Bluetooth or another wireless connection, and the respective characteristic or limit value and / or the respective warning and / or the respective identification of the user are shown on a display of the vehicle will.
Alternativ oder zusätzlich ist vorstellbar, dass diese einzelnen Werte und/oder Identifikationen auch extern abrufbar und/oder extern darstellbar sind. Zum Beispiel kann das Auto auf eine Überbelegung hin von einem externen Controller überwacht werden.Alternatively or additionally, it is conceivable that these individual values and / or identifications can also be called up and / or displayed externally. For example, the car can be monitored for overcrowding by an external controller.
Zum Beispiel kann mittels einer Datenverbindung die Verarbeitungseinheit mit einer Auslöseinheit eines Airbags in Verbindung stehen, sodass die Verarbeitungseinheit auch die Auslöseinheit steuern und/oder regeln kann, insbesondere in Bezug auf einen Auslösezeitpunkt des Airbags. Zusätzlich und/oder alternativ ist es möglich, dass die Verarbeitungseinheit eine Controllereinheit des Airbags mit Daten zum Beispiel im Hinblick auf einen Belegungstyp, Position und/oder Gewicht eines Benutzers des Fahrzeugsitzes versorgt.For example, the processing unit can be connected to a triggering unit of an airbag by means of a data connection, so that the processing unit can also control and / or regulate the triggering unit, in particular with regard to a triggering time of the airbag. Additionally and / or alternatively, it is possible for the processing unit to supply a controller unit of the airbag with data, for example with regard to an occupancy type, position and / or weight of a user of the vehicle seat.
Diese Daten können dazu führen, dass der Auslösezeitpunkt und die Auslösereihenfolge des Airbags auf den Benutzer angepasst sind, sodass ein Personenschaden an dem Benutzer vermieden wird.These data can lead to the deployment time and the deployment sequence of the airbag being adapted to the user, so that personal injury to the user is avoided.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zumindest eine Elektrode und/oder dielektrische Schicht auf dem Trägermaterial oder auf einer auf dem Trägermaterial angeordneten, insbesondere wasserundurchlässigen Schicht aufgedruckt oder mittels eines Dünnschichtverfahrens aufgebracht.According to at least one embodiment, at least one electrode and / or dielectric layer is printed on the carrier material or on a, in particular water-impermeable, layer arranged on the carrier material or applied by means of a thin-film method.
Dies heißt, dass zumindest ein Element, vorzugsweise sowohl die Elektrode als auch die dielektrische Schicht, auf dem Trägermaterial oder einer zwischen dem Sensor und dem Trägermaterial aufgebrachten vorzugsweise elektrisch nicht leitfähigen, weiter vorzugsweise wasserundurchlässigen Schicht mittels eines Druckverfahrens aufgedruckt.This means that at least one element, preferably both the electrode and the dielectric layer, on the carrier material or a preferably electrically non-conductive, applied between the sensor and the carrier material, further preferably water-impermeable layer is printed on by means of a printing process.
Bei dem Druckverfahren kann es sich zum Beispiel um ein Inkjetverfahren handeln.The printing process can be an inkjet process, for example.
Zum Beispiel ist die Verarbeitungseinheit in der gleichen Weise wie der Sensor auf das Trägermaterial aufgebracht. Hierzu ist vorstellbar, dass auch die Verarbeitungseinheit, zumindest jedoch eine, insbesondere leitende, Schicht der Verarbeitungseinheit auf das Trägermaterial zum Beispiel aufgedruckt ist. Die Datenkommunikation zwischen der Verarbeitungseinheit und dem Sensor kann dann über die oben genannten Leiterbahnen entstehen. Diese Leiterbahnen können zumindest teilweise, vorzugsweise jedoch vollständig, in den Webstoff eingewoben sein oder sogar einzelne Fasern des Webstoffs selbst ausbilden.For example, the processing unit is applied to the carrier material in the same way as the sensor. For this purpose, it is conceivable that the processing unit, but at least one, in particular conductive, layer of the processing unit is, for example, printed onto the carrier material. The data communication between the processing unit and the sensor can then take place via the conductor tracks mentioned above. These conductor tracks can be at least partially, but preferably completely, woven into the woven fabric or even form individual fibers of the woven fabric itself.
Zum Beispiel ist zumindest eine Elektrode flächig ausgeführt. Das heißt, dass eine Dicke der Elektrode im Vergleich zu deren Flächenausdehnung vernachlässigbar ist. Eine solche Elektrode kann daher insbesondre mittels eines Druckverfahrens hergestellt werden.For example, at least one electrode is designed to be flat. This means that a thickness of the electrode is negligible compared to its surface area. Such an electrode can therefore be produced in particular by means of a printing process.
Alternativ hierzu kann eine Dicke zumindest einer Elektrode höchstens 5 mm betragen. Hierzu kann das Druckverfahren mehrmals angewandt werden, sodass zumindest zwei, vorzugsweise jedoch dann mehr, Einzeldruckschichten übereinander gestapelt werden.Alternatively, a thickness of at least one electrode can be at most 5 mm. To this end, the printing method can be used several times, so that at least two, but then preferably more, individual printing layers are stacked on top of one another.
Des Weiteren kann die Elektrode auch mittels eines 3D-Druckverfahrens auf dem Trägermaterial angeordnet sein.Furthermore, the electrode can also be arranged on the carrier material by means of a 3D printing process.
Das FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling)The FDM process (Fused Deposition Modeling)
Alternativbezeichnungen: Fused Filament Fabrication (FFF), Fused Layer Modeling (FLM) Das Verfahren bezeichnet schichtweises Auftragen (Extrusion) eines Materials durch eine heiße Düse. Das Verbrauchsmaterial befindet sich in Form eines langen Drahts (sog. Filament) auf einer Rolle und wird durch die Fördereinheit in einen Druckkopf geschoben, dort eingeschmolzen und auf einem Druckbett ausgebracht. Druckkopf und/oder Druckbett sind dabei in drei Richtungen beweglich. So können Kunststoffschichten schrittweise aufeinander aufgebracht werden.Alternative names: Fused Filament Fabrication (FFF), Fused Layer Modeling (FLM) The process describes the application of layers (extrusion) of a material through a hot nozzle. The consumables are in the form of a long wire (so-called filament) on a roll and are pushed into a print head by the conveyor unit, where they are melted and placed on a print bed. The print head and / or print bed can be moved in three directions. In this way, layers of plastic can be applied to one another in stages.
Das SLS Verfahren (Selektives Lasersintern)The SLS process (selective laser sintering)
Im Unterschied zum Sinterverfahren, bei dem Stoffe in Pulverform unter Hitzeeinwirkung miteinander verbunden werden, geschieht dies beim SLS-Verfahren selektiv durch einen Laser (alternativ auch Elektronenstrahl oder Infrarotstrahl). Es wird also nur ein bestimmter Teil des Pulvers miteinander verschmolzen.In contrast to the sintering process, in which substances are bonded together in powder form under the action of heat, in the SLS process this is done selectively by means of a laser (alternatively electron beam or infrared beam). So only a certain part of the powder is fused together.
Dazu wird stets eine dünne Pulverschicht von der Beschichtungseinheit auf dem Druckbett ausgebracht. Der Laser (oder andere Energiequelle) wird nun punktgenau auf einzelne Stellen der Pulverschicht ausgerichtet, um die erste Schicht der Druckdaten auszubilden. Hierbei wird das Pulver an- oder aufgeschmolzen und verfestigt sich anschließend wieder durch geringfügiges Abkühlen. Das nicht aufgeschmolzene Pulver bleibt um die gesinterten Bereiche herum liegen und dient als Stützmaterial. Nachdem eine Schicht verfestigt ist, senkt sich das Druckbett um den Bruchteil eines Millimeters ab. Die Beschichtungseinheit fährt nun über das Druckbett und bringt die nächste Pulverschicht aus. Anschließend wird die zweite Schicht der Druckdaten durch den Laser (oder eine andere Energiequelle) gesintert. So entsteht schichtweise ein dreidimensionales Objekt.For this purpose, a thin layer of powder is always applied to the printing bed by the coating unit. The laser (or other energy source) is now aimed precisely at individual points of the powder layer in order to form the first layer of the print data. The powder is melted or melted and then solidifies again by cooling it slightly. The unmelted powder remains around the sintered areas and serves as a support material. After a layer has solidified, the print bed lowers by a fraction of a millimeter. The coating unit now moves over the print bed and applies the next layer of powder. Then the second layer of the print data is sintered by the laser (or other energy source). This creates a three-dimensional object in layers.
Three-Dimensional Printing (3DP)Three-Dimensional Printing (3DP)
Das 3DP-Verfahren funktioniert sehr ähnlich wie das selektive Lasersintern, doch anstelle einer gerichteten Energiequelle verfährt ein Druckkopf über das Pulver. Dieser gibt winzige Tröpfchen von Bindemittel auf die zugrunde liegenden Pulverschichten ab, die so miteinander verbunden werden. Ansonsten ist dieses Verfahren dem SLS-Verfahren gleich.The 3DP process works very similarly to selective laser sintering, but instead of a directed energy source, a print head moves over the powder. This releases tiny droplets of binding agent onto the underlying powder layers, which are thus bonded together. Otherwise this procedure is the same as the SLS procedure.
Stereolithographie (SLA)Stereolithography (SLA)
Anstelle eines Kunststoffdrahts oder Druckmaterials in Pulverform kommen beim Stereolithographie-Verfahren flüssige Harze, sog. Photopolymere, zum Einsatz. Sie werden schichtweise durch UV-Strahlung verhärtet und erzeugen so dreidimensionale Objekte. Dafür wird die Bauplattform im Harzbecken schrittweise abgesenkt. Es gibt auch Varianten (sog. Polyjet-Verfahren) ohne ein ganzes Becken mit flüssigem Harz. Dafür wird ein Epoxidharz tröpfchenweise aus einer Düse aufgebracht und durch einen UV-Laser sofort ausgehärtet.Instead of a plastic wire or printing material in powder form, liquid resins, so-called photopolymers, are used in the stereolithography process. They are hardened in layers by UV radiation and thus create three-dimensional objects. To do this, the construction platform in the Harz Basin is gradually lowered. There are also variants (the so-called Polyjet process) without a whole basin with liquid resin. For this, an epoxy resin is applied drop by drop from a nozzle and immediately cured by a UV laser.
Laminated Object Manufacturing (LOM)Laminated Object Manufacturing (LOM)
Alternativbezeichnung: Layer Laminated Manufacturing (LLM)Alternative designation: Layer Laminated Manufacturing (LLM)
Das Verfahren basiert weder auf chemischen Reaktionen, noch auf einem thermischen Prozess. Es wird dabei mit einem trennenden Werkzeug (z.B. einem Messer oder Kohlendioxidlaser), einer Folie oder einer Platte (z.B. Papier) an der Kontur geschnitten und schichtweise aufeinander geklebt. So entsteht durch Absenken der Bauplattform ein Schichtobjekt aus geklebten, übereinanderliegenden Folien.The process is based neither on chemical reactions nor on a thermal process. The contour is cut with a separating tool (e.g. a knife or carbon dioxide laser), a film or a plate (e.g. paper) and glued on top of each other in layers. By lowering the construction platform, a layered object is created from glued, overlapping foils.
Eine oder mehrere wasserundurchlässige Schichten und/oder auch die Feuchteschicht können in derselben Art und/oder Dicke wie die Elektrode aufgebracht werden.One or more water-impermeable layers and / or also the moisture layer can be applied in the same type and / or thickness as the electrode.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bedeckt die Feuchteschicht den Kondensator vollständig.According to at least one embodiment, the moisture layer completely covers the capacitor.
Dies kann heißen, dass die Feuchteschicht, nach außen, das heißt in der Querrichtung den Sensor nach außen abgrenzt und abschließt, sodass der Sensor zwischen der Feuchteschicht und dem Trägermaterial angeordnet ist.This can mean that the moisture layer delimits and closes off the sensor towards the outside, that is to say in the transverse direction, so that the sensor is arranged between the moisture layer and the carrier material.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Sensor zumindest einen weiteren Kondensator auf, welcher in der Querrichtung unter oder über dem Kondensator angeordnet und durch eine weitere wasserundurchlässige Schicht beabstandet von dem Kondensator auf oder unter dieser weiteren wasserundurchlässigen Schicht angeordnet ist, sodass ein Kondensatorenstack entsteht.According to at least one embodiment, the sensor has at least one further capacitor, which is arranged in the transverse direction below or above the capacitor and spaced apart from the capacitor by a further water-impermeable layer or is arranged below this further water-impermeable layer, so that a capacitor stack is created.
Der weitere Kondensator kann in der gleichen Weise wie der Kondensator aufgebaut sein und ebenso in einer gleichen Weise wie der Kondensator auf die weitere wasserundurchlässige Schicht angeordnet sein.The further capacitor can be constructed in the same way as the capacitor and can also be arranged on the further water-impermeable layer in the same way as the capacitor.
Mittels eines derartigen Kondensatorenstacks kann die Sensorik ganz besonders einfach verfeinert werden nämlich insofern, als dass denkbar ist das bei zwei den Kondensatorstack ausbildenden Sensoren beide Sensoren die gleichen Aufgaben verrichten, jedoch durch die einzelnen Sensoren jeweilige Messwerte ermittelt werden, die zusammen genommen auf einen Mittelwert schließen lassen. Zum Beispiel wird von jedem der beiden Sensoren jeweils die (relative) Feuchtigkeit der Umgebung gemessen wobei aus diesen beiden Messwerten dann der Feuchtigkeitsmittelwert ermittelt wird. Gleiches kann entsprechend mit der Druckmessung geschehen, sodass die Genauigkeit der gesamten Messung insbesondere einer Kombination der Messungen von (relativer) Feuchtigkeit und dem jeweiligen Druck besonders genau ausgestaltet werden kann.By means of such a capacitor stack, the sensor system can be particularly easily refined insofar as it is conceivable that, with two sensors forming the capacitor stack, both sensors perform the same tasks, but the individual sensors determine respective measured values which, taken together, conclude a mean value to let. For example, the (relative) humidity of the environment is measured by each of the two sensors, the average humidity value then being determined from these two measured values. The same can be done accordingly with the pressure measurement, so that the accuracy of the entire measurement, in particular a combination of the measurements of (relative) humidity and the respective pressure, can be configured particularly precisely.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bildet die wasserundurchlässige Schicht und/oder die weitere wasserundurchlässige Schicht die dielektrische Sicht zumindest teilweise selbst aus.According to at least one embodiment, the water-impermeable layer and / or the further water-impermeable layer at least partially form the dielectric view itself.
Dies kann heißen, dass ein anstatt der separaten Positionierung einer dielektrischen Schicht neben der wasserundurchlässigen Schicht und/oder neben der weiteren wasserundurchlässigen Schicht, diese dielektrische Schicht selbst durch die wasserundurchlässige Schicht und/oder die weitere wasserundurchlässige Schicht gebildet ist.This can mean that, instead of separately positioning a dielectric layer next to the water-impermeable layer and / or next to the further water-impermeable layer, this dielectric layer itself is formed by the water-impermeable layer and / or the further water-impermeable layer.
Eine derartige Erzeugung der dielektrischen Schicht durch die wasserundurchlässigen Schicht(en) bildet daher ein besonders einfaches und kostengünstiges Herstellungsverfahren zu einer kostengünstigen Vorrichtung.Such a production of the dielectric layer by the water-impermeable layer (s) therefore forms a particularly simple and cost-effective production method for an inexpensive device.
Davon abgesehen kann grundsätzlich vorgesehen sein die Elektroden, die dielektrische Schicht und die wasserundurchlässige Schicht(en) derart zueinander anzuordnen, dass ein elektrischer Kurzschluss in jedem Fall verhindert ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt eine maximale Dicke der Feuchteschicht wenigstens 30% und höchstens 80% der maximalen Dicke der wasserundurchlässigen Schicht und/oder der maximalen Dicke der weiteren wasserundurchlässigen Schicht.Apart from this, the electrodes, the dielectric layer and the water-impermeable layer (s) can in principle be arranged in relation to one another in such a way that an electrical short circuit is prevented in any case.
According to at least one embodiment, a maximum thickness of the moisture layer is at least 30% and at most 80% of the maximum thickness of the water-impermeable layer and / or the maximum thickness of the further water-impermeable layer.
Dies stellt nicht nur einen besonders flach gebauten Sensor sicher, sondern gewährleistet auch eine besonders schnelle Reaktionszeit auf Feuchtigkeitsveränderungen. Die von außen auf die Feuchteschicht einwirkende Feuchtigkeit muss daher keine großen Strecken zu dem Dielektrikum durchwandern.This not only ensures a particularly flat sensor, but also ensures a particularly fast response time to changes in humidity. The moisture acting on the moisture layer from the outside therefore does not have to travel long distances to the dielectric.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit wobei insbesondere angemerkt sei, dass alle für die obig beschriebene Vorrichtung offenbarten Merkmale auch für das hier beschriebene Verfahren offenbart sind und umgekehrt.Furthermore, the present invention relates to a method for measuring pressure and / or humidity, it being particularly noted that all of the features disclosed for the device described above are also disclosed for the method described here and vice versa.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zu Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit zunächst einen ersten Schritt mittels welchem zumindest eine Messvorrichtung, insbesondere nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, bereitgestellt wird, wobei durch die Messvorrichtung zumindest ein Sensor zu Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit bereitgestellt wird, wobei der Sensor zumindest einen Kondensator mit zumindest zwei Elektroden, welche, insbesondere in einer horizontalen Richtung entlang eines und auf einem, insbesondere flexiblem, Trägermaterial zueinander angeordnet sind aufweist, wobei zwischen den Elektroden zumindest eine dielektrische Schicht angeordnet ist.According to at least one embodiment, the method for measuring pressure and / or humidity initially comprises a first step by means of which at least one measuring device, in particular according to at least one of the preceding claims, is provided, with at least one sensor for measuring pressure and / or through the measuring device Moisture is provided, the sensor having at least one capacitor with at least two electrodes, which are arranged, in particular in a horizontal direction along and on a, in particular flexible, carrier material to one another, with at least one dielectric layer being arranged between the electrodes.
Erfindungsgemäß ist auf einer dem Trägermaterialabgewandten Seite zumindest einer Elektrode und/oder der dielektrischen Schicht zumindest stellenweise, zumindest eine, zumindest teilweise flüssigkeitsdurchlässige und/oder flüssigkeitsabsorbierende Feuchteschicht angeordnet, wobei somit die zumindest eine Elektrode und/oder die dielektrische Schicht in einer Querrichtung zwischen dem Trägermaterial und der Feuchteschicht angeordnet sind, sodass sich eine Kapazität durch die auf die dielektrische Schicht zumindest teilweise treffende Flüssigkeit zumindest teilweise verändert, wobei eine Verarbeitungseinheit diese Änderung misst und/oder speichert, sodass ein kapazitiver Feuchtesensor entsteht.According to the invention, at least one electrode and / or the dielectric layer, at least in places, at least one, at least partially liquid-permeable and / or liquid-absorbing moisture layer is arranged on a side facing away from the carrier material, with the at least one electrode and / or the dielectric layer in a transverse direction between the carrier material and the moisture layer arranged are, so that a capacitance changes at least partially due to the liquid at least partially hitting the dielectric layer, a processing unit measuring and / or storing this change, so that a capacitive humidity sensor is created.
Dabei weist das oben beschrieben Verfahren die gleichen Vorteile und vorteilhaften Ausgestaltungen wie die obig beschriebene Vorrichtung auf.
Im Folgenden wird die hier beschriebene Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele und den dazugehörigen Figuren näher beschrieben.The method described above has the same advantages and advantageous configurations as the device described above.
The invention described here is described in more detail below using two exemplary embodiments and the associated figures.
Gleiche oder gleichwirkende Bestandteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Components that are the same or have the same effect are provided with the same reference symbols.
Die
In der
In der
In der
Der
Die
Die
Wie nun der
How now that
Beispielhaft ist dort ein Sensor
Die einzelnen Elektroden
Auf dem Trägermaterial
Die Elektroden
Über diese Feuchteschicht
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der
Darüber hinaus ist eine Verarbeitungseinheit
Durch die in der
Durch den in der
Die Feuchteschicht
Die wasserundurchlässige Schicht
The waterproof layer
Zudem ist vorteilhaft denkbar, dass die Elektroden
In der
In der
Zum Beispiel können die Elektroden
Zum Beispiel ist die unterste wasserundurchlässige Schicht wiederum die wasserundurchlässige Schicht
In dieser Stackung der einzelnen wasserundurchlässigen Schichten
Alternativ hierzu kann auch die Elektrode
Grundsätzlich können daher die einzelnen Elektroden 10,11 in unterschiedlichen Ebenen in der Q1-Richtung zueinander angeordnet sein. Zum Beispiel gilt eine paarweise Zuordnung zwischen genau einer wasserundurchlässigen Schicht
In der
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand des Ausführungsbeispiels beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal, sowie jede Kombination von Merkmalen was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder in den Ausführungsbeispielen angegeben ist.The invention is not restricted by the description based on the exemplary embodiment. Rather, the invention encompasses every new feature, as well as every combination of features, which in particular includes every combination of features in the patent claims, even if this feature or this combination itself is not explicitly specified in the patent claims or in the exemplary embodiments.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Sensorsensor
- 33
- FeuchteschichtMoisture layer
- 44th
- dielektrische Schicht/ wasserundurchlässige Schichtdielectric layer / waterproof layer
- 55
- VerarbeitungseinheitProcessing unit
- 1010
- Elektrodeelectrode
- 1111
- Elektrodeelectrode
- 1212th
- Elektrodeelectrode
- 1313
- TrägermaterialCarrier material
- 1414th
- wasserundurchlässige Schichtwaterproof layer
- 1515th
- wasserundurchlässige Schichtwaterproof layer
- 2020th
- Kondensatorcapacitor
- 3030th
- Kondensatorcapacitor
- 4040
- CPUCPU
- 6060
- TemperatursensorTemperature sensor
- 100100
- Vorrichtungcontraption
- 200200
- VerfahrenProcedure
- 300300
-
2D- und/oder 3D-Gestenerkennungssystem (
200 )2D and / or 3D gesture recognition system (200 ) - 10001000
- Messvorrichtung Measuring device
- H1H1
- horizontalen Richtunghorizontal direction
- Q1Q1
- QuerrichtungTransverse direction
Claims (14)
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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Also Published As
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| WO2020201086A1 (en) | 2020-10-08 |
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