DE102019135103A1 - Capacitive sensor device and method for operating a capacitive sensor device - Google Patents

Capacitive sensor device and method for operating a capacitive sensor device Download PDF

Info

Publication number
DE102019135103A1
DE102019135103A1 DE102019135103.0A DE102019135103A DE102019135103A1 DE 102019135103 A1 DE102019135103 A1 DE 102019135103A1 DE 102019135103 A DE102019135103 A DE 102019135103A DE 102019135103 A1 DE102019135103 A1 DE 102019135103A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
connection contact
sensor
connection
sensor electrode
sensor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019135103.0A
Other languages
German (de)
Inventor
Ciprian Musat
Sascha Staude
Pierre Chalmet
Guy Razurel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority to DE102019135103.0A priority Critical patent/DE102019135103A1/en
Publication of DE102019135103A1 publication Critical patent/DE102019135103A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96Touch switches
    • H03K17/962Capacitive touch switches
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945Proximity switches
    • H03K17/955Proximity switches using a capacitive detector
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96Touch switches
    • H03K2017/9602Touch switches characterised by the type or shape of the sensing electrodes
    • H03K2017/9604Touch switches characterised by the type or shape of the sensing electrodes characterised by the number of electrodes
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96Touch switches
    • H03K2217/9607Capacitive touch switches
    • H03K2217/96071Capacitive touch switches characterised by the detection principle
    • H03K2217/960725Charge-transfer
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96Touch switches
    • H03K2217/9607Capacitive touch switches
    • H03K2217/96071Capacitive touch switches characterised by the detection principle
    • H03K2217/96073Amplitude comparison

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine kapazitive Sensorvorrichtung (100) für eine Bedienvorrichtung eines Fahrzeugs zum Erkennen einer Annäherung und/oder Berührung mit einer ersten elektrisch leitfähigen Sensorelektrode (E1) zur kapazitiven Erkennung einer Anwesenheit eines Eingabemittels in einem Detektionsbereich der Sensorvorrichtung (100), einer Steuerungs- und Auswerteinrichtung (8) mit einem ersten Anschlusskontakt (9, 9A), einer ersten Anschlussleitung (11, 11A), einer ersten Referenzkapazität (CRef-1), einem ersten elektrischen Widerstand (R1, R1A) und einem ersten Referenz-Anschlusskontakt (15A), wobei der erste Referenz-Anschlusskontakt (15A) wahlweise mit einem ersten definierten Referenzpotential (VRef1) oder einem zweiten definierten Referenzpotential (VRef2) beaufschlagbar ist, und wobei die Sensorvorrichtung (100) ferner wenigstens eine erste Schottky-Diode (D1) aufweist und die erste Sensorelektrode (E1) derart über die erste Schottky-Diode (D1) mit dem ersten Referenz-Anschlusskontakt (15A) verbunden oder verbindbar ist, dass die erste Schottky-Diode (D1) sperrt, wenn das erste Referenzpotential (VRef1) an dem ersten Referenz-Anschlusskontakt (15A) anliegt, und die erste Schottky-Diode (D1) öffnet, wenn das zweite Referenzpotential (VRef2) an dem ersten Referenz-Anschlusskontakt (15A) anliegt.The invention relates to a capacitive sensor device (100) for an operating device of a vehicle for detecting an approach and / or contact with a first electrically conductive sensor electrode (E1) for the capacitive detection of the presence of an input means in a detection area of the sensor device (100), a control and evaluation device (8) with a first connection contact (9, 9A), a first connection line (11, 11A), a first reference capacitance (CRef-1), a first electrical resistor (R1, R1A) and a first reference connection contact (15A ), wherein the first reference connection contact (15A) can optionally be acted upon with a first defined reference potential (VRef1) or a second defined reference potential (VRef2), and wherein the sensor device (100) furthermore has at least one first Schottky diode (D1) and the first sensor electrode (E1) in this way via the first Schottky diode (D1) to the first reference connection contact (15A) is connected or connectable that the first Schottky diode (D1) blocks when the first reference potential (VRef1) is applied to the first reference connection contact (15A), and the first Schottky diode (D1) opens when the second reference potential (VRef2) is applied to the first reference connection contact (15A).

Description

Die Erfindung betrifft eine kapazitive Sensorvorrichtung für eine Bedienvorrichtung eines Fahrzeugs zum Erkennen einer Annäherung und/oder Berührung, wobei die Sensorvorrichtung wenigstens eine erste elektrisch leitfähige Sensorelektrode zur kapazitiven Erkennung einer Anwesenheit eines Eingabemittels in einem Detektionsbereich der Sensorvorrichtung aufweist, die mit der Umgebung eine sich bei Anwesenheit eines Eingabemittels im Detektionsbereich der Sensorvorrichtung ändernde Sensorkapazität ausbildet, sowie eine Steuerungs- und Auswerteinrichtung mit einem ersten Anschlusskontakt, wenigstens eine erste Anschlussleitung, wenigstens eine erste Referenzkapazität, wenigstens einen ersten elektrischen Widerstand, und einen mit einem definierten Referenzpotential beaufschlagbaren ersten Referenz-Anschlusskontakt. Die erste Sensorelektrode ist dabei über die erste Anschlussleitung und über den ersten elektrischen Widerstand mit dem ersten Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteinrichtung verbunden oder verbindbar. Die erste Referenzkapazität ist zum einen zwischen dem ersten Anschlusskontakt und dem ersten elektrischen Widerstand mit der ersten Anschlussleitung verbunden oder verbindbar und zum anderen mit einem Basispotential.The invention relates to a capacitive sensor device for an operating device of a vehicle for detecting an approach and / or contact, the sensor device having at least one first electrically conductive sensor electrode for capacitive detection of the presence of an input means in a detection area of the sensor device, which interacts with the environment Presence of an input means in the detection area of the sensor device forms changing sensor capacitance, as well as a control and evaluation device with a first connection contact, at least one first connection line, at least one first reference capacitance, at least one first electrical resistor, and a first reference connection contact that can be acted upon with a defined reference potential. The first sensor electrode is connected or can be connected to the first connection contact of the control and evaluation device via the first connection line and via the first electrical resistor. The first reference capacitance is, on the one hand, connected or connectable to the first connecting line between the first connection contact and the first electrical resistor and, on the other hand, to a base potential.

Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer solchen kapazitiven Sensorvorrichtung.The present invention also relates to a method for operating such a capacitive sensor device.

Gattungsgemäße, kapazitive Sensorvorrichtungen sowie entsprechende Verfahren zum Betrieb solcher Sensorvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus der DE 299 24 441 U1 , der US 9,823,798 B2 oder der zum Anmeldezeitpunkt noch nicht veröffentlichten DE 10 2019 128 656 , wobei verschiedenste Ausgestaltungen bekannt sind, die sich vor allem in ihrem Aufbau bzw. in Bezug auf das Verfahren in der Ansteuerung der einzelnen Komponenten unterscheiden.Generic, capacitive sensor devices and corresponding methods for operating such sensor devices are known in principle from the prior art, for example from US Pat DE 299 24 441 U1 , the US 9,823,798 B2 or the one not yet published at the time of registration DE 10 2019 128 656 , whereby a wide variety of configurations are known, which differ mainly in their structure or in relation to the method in the control of the individual components.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine alternative kapazitive Sensorvorrichtung bereitzustellen, insbesondere eine verbesserte kapazitive Sensorvorrichtung, vorzugsweise eine kapazitive Sensorvorrichtung, welche geringere parasitäre Kapazitäten und/oder geringere Leckströme aufweist. Ferner ist eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Sensorvorrichtung bereitzustellen.Against this background, it is an object of the invention to provide an alternative capacitive sensor device, in particular an improved capacitive sensor device, preferably a capacitive sensor device, which has lower parasitic capacitances and / or lower leakage currents. Another object of the invention is to provide a method for operating such a sensor device.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine kapazitive Sensorvorrichtung sowie durch ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Sensorvorrichtung mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.According to the invention, this object is achieved by a capacitive sensor device and by a method for operating such a sensor device with the features according to the respective independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject matter of the dependent claims, the description and the figures.

Eine gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete und insbesondere eingerichtete kapazitive Sensorvorrichtung für eine Bedienvorrichtung eines Fahrzeugs zum Erkennen einer Annäherung und/oder Berührung weist eine erste elektrisch leitfähige Sensorelektrode zur kapazitiven Erkennung einer Anwesenheit eines Eingabemittels in einem Detektionsbereich der Sensorvorrichtung auf sowie eine Steuerungs- und Auswerteinrichtung mit einem ersten Anschlusskontakt, eine erste Anschlussleitung, insbesondere eine Messleitung, eine erste Referenzkapazität, einen ersten elektrischen Widerstand, insbesondere einen ersten ohmschen Widerstand, und einen mit einem definierten Referenzpotential beaufschlagbaren ersten Referenz-Anschlusskontakt. Die Sensorelektrode bildet dabei mit der Umgebung eine sich bei Anwesenheit eines Eingabemittels im Detektionsbereich der Sensorvorrichtung ändernde Sensorkapazität aus und ist über die erste Anschlussleitung und über den ersten elektrischen Widerstand mit dem ersten Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteinrichtung verbunden oder verbindbar, insbesondere elektrisch, d.h. insbesondere galvanisch. Die erste Referenzkapazität ist zum einen zwischen dem ersten Anschlusskontakt und dem ersten elektrischen Widerstand mit der ersten Anschlussleitung verbunden oder verbindbar, vorzugsweise über einen ersten Anschlussknoten, insbesondere elektrisch, und zum anderen mit einem Basispotential, vorzugsweise einem Nullpotential, insbesondere einem Massepotential.A capacitive sensor device designed and in particular set up according to the present invention for an operating device of a vehicle for detecting an approach and / or contact has a first electrically conductive sensor electrode for capacitive detection of the presence of an input means in a detection area of the sensor device as well as a control and evaluation device a first connection contact, a first connection line, in particular a measuring line, a first reference capacitance, a first electrical resistor, in particular a first ohmic resistor, and a first reference connection contact that can be acted upon with a defined reference potential. The sensor electrode forms with the environment a sensor capacitance that changes when an input means is present in the detection area of the sensor device and is or can be connected to the first connection contact of the control and evaluation device via the first connection line and via the first electrical resistor, in particular electrically, ie in particular galvanic. The first reference capacitance is connected or connectable to the first connection line between the first connection contact and the first electrical resistor, preferably via a first connection node, in particular electrically, and on the other hand to a base potential, preferably a zero potential, in particular a ground potential.

Eine kapazitive Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung ferner eine erste Schottky-Diode aufweist, über welche die erste Sensorelektrode ferner mit dem ersten Referenz-Anschlusskontakt verbunden oder verbindbar ist, wobei der erste Referenz-Anschlusskontakt wahlweise mit einem ersten definierten Referenzpotential oder einem zweiten definierten Referenzpotential beaufschlagbar ist, wobei das erste Referenzpotential größer als die Schwellenspannung der ersten Schottky-Diode ist und die erste Sensorelektrode derart über die erste Schottky-Diode mit dem ersten Referenz-Anschlusskontakt verbunden oder verbindbar ist, dass die erste Schottky-Diode sperrt, wenn das erste Referenzpotential an dem ersten Referenz-Anschlusskontakt anliegt, und wobei das zweite Referenzpotential kleiner als die Schwellenspannung der ersten Schottky-Diode ist und die erste Sensorelektrode derart über die erste Schottky-Diode mit dem ersten Referenz-Anschlusskontakt verbunden oder verbindbar ist, dass die erste Schottky-Diode öffnet, wenn das zweite Referenzpotential an dem ersten Referenz-Anschlusskontakt anliegt.A capacitive sensor device according to the present invention is characterized in that the sensor device furthermore has a first Schottky diode, via which the first sensor electrode is further connected or connectable to the first reference connection contact, the first reference connection contact optionally defined with a first one Reference potential or a second defined reference potential can be applied, the first reference potential being greater than the threshold voltage of the first Schottky diode and the first sensor electrode being connected or connectable to the first reference terminal contact via the first Schottky diode in such a way that the first Schottky The diode blocks when the first reference potential is applied to the first reference connection contact, and the second reference potential is less than the threshold voltage of the first Schottky diode and the first sensor electrode is connected to the first reference via the first Schottky diode. Connection contact connected or connectable is that the first Schottky diode opens when the second reference potential is applied to the first reference connection contact.

Eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung, bei welcher die Verbindung der Sensorelektrode über eine Schottky-Diode mit dem Referenz-Anschlusskontakt realisiert ist, hat den Vorteil, insbesondere gegenüber einer Verbindung der Sensorelektrode mit dem Referenz-Anschlusskontakt über eine Transistor-Schalteinrichtung oder ein Transistor-Schaltelement, wie es z.B. die DE 10 2019 128 656 vorschlägt, dass die Schottky-Diode eine geringere parasitäre Kapazität aufweist als eine Transistor-Schalteinrichtung, beispielsweise als ein MOSFET oder ein Bipolar-Transistor, und es zu einem geringeren Leckstrom kommt als bei einer Transistor-Schalteinrichtung, beispielsweise einem MOSFET oder einem Bipolar-Transistor, wodurch eine höhere Sensorgenauigkeit erreicht werden kann, da durch die geringere parasitäre Kapazität und den geringeren Leckstrom zu einer geringeren, unerwünschten Beeinflussung, insbesondere Verfälschung, der Sensorkapazität kommt. Dieser Vorteil wird umso größer, je mehr entsprechend verschaltete Sensorelektroden eine entsprechende Sensorvorrichtung aufweist. Ferner kann mit einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung eine kapazitive Sensorvorrichtung bereitgestellt werden, welche nur eine Sensorelektrode erfordert, aber welche dennoch grundsätzlich eine Durchgangsprüfung ermöglicht, was im weiteren Verlauf noch näher erläutert wird.A sensor device according to the invention, in which the connection of the sensor electrode to the reference connection contact is realized via a Schottky diode, has the advantage, in particular compared to a connection of the sensor electrode to the reference connection contact via a transistor switching device or a transistor switching element, such as it e.g. the DE 10 2019 128 656 suggests that the Schottky diode has a lower parasitic capacitance than a transistor switching device, for example than a MOSFET or a bipolar transistor, and that there is a lower leakage current than with a transistor switching device, for example a MOSFET or a bipolar transistor , as a result of which a higher sensor accuracy can be achieved, since the lower parasitic capacitance and the lower leakage current result in a lower, undesired influence, in particular falsification, of the sensor capacitance. This advantage becomes greater, the more correspondingly connected sensor electrodes a corresponding sensor device has. Furthermore, with a sensor device according to the invention, a capacitive sensor device can be provided which only requires one sensor electrode, but which nevertheless basically enables a continuity test, which will be explained in more detail below.

Ein „Eingabemittel“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Eingabemittel, dass eine Änderung einer kapazitiven Kopplung einer Umgebung mit der Sensorelektrode bewirkt, wenn es in den Detektionsbereich der Sensorvorrichtung gelangt, wie beispielsweise ein kapazitiver Eingabestift oder eine menschliche Hand oder Teile davon, wie beispielsweise ein Finger einer menschlichen Hand oder dergleichen.An “input means” in the sense of the present invention is an input means that causes a change in the capacitive coupling of an environment with the sensor electrode when it comes into the detection range of the sensor device, such as a capacitive input pen or a human hand or parts thereof, such as a finger of a human hand or the like.

Unter dem Begriff „Detektionsbereich“ wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Bereich, insbesondere ein räumlicher Bereich verstanden, innerhalb dessen eine Annäherung und/oder Berührung detektiert, d.h. erkannt werden kann.In the context of the present invention, the term “detection area” is understood to mean an area, in particular a spatial area, within which an approach and / or contact can be detected, i.e. recognized.

Unter einer „Steuerungs- und Auswerteinrichtung“ wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine kombinierte Steuerungs- und Auswerteeinrichtung verstanden, welche einerseits dazu eingerichtet ist, die Sensorvorrichtung so anzusteuern, insbesondere einzelne Komponenten der Sensorvorrichtung, insbesondere entsprechende Schaltungseinrichtungen, -anordnungen und/oder dergleichen, dass ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb der Sensorvorrichtung durchgeführt werden kann, insbesondere die Schritte a) bis e) eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und welche andererseits dazu eingerichtet ist, die erfasste Spannung gemäß Schritt f) auszuwerten. Vorzugsweise ist die Steuerungs- und Auswerteinrichtung ein Microcontroller oder Teil eines Microcontrollers. Es können auch mehr als eine Steuerungs- und Auswerteeinrichtung vorgesehen sein.In the context of the present invention, a “control and evaluation device” is understood to mean a combined control and evaluation device which is set up on the one hand to control the sensor device, in particular individual components of the sensor device, in particular corresponding circuit devices, arrangements and / or the like, that a corresponding method for operating the sensor device can be carried out, in particular steps a) to e) of a method according to the invention, and which, on the other hand, is set up to evaluate the detected voltage according to step f). The control and evaluation device is preferably a microcontroller or part of a microcontroller. More than one control and evaluation device can also be provided.

Ein „Anschlusskontakt“ im Sinne der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise ein Anschlusspin eines entsprechenden Steckerkontakts oder ein Anschlusskontakt einer Leiterplatte sein. Ein Anschlusskontakt muss jedoch kein Pin oder dergleichen sein, sondern kann grundsätzlich ein beliebiger elektrischer Kontakt sein, beispielsweise ein beliebiger, elektrischer Anschlusskontakt auf einer Leiterplatte, beispielsweise ein Lötkontakt oder dergleichen. D.h. ein Anschlusskontakt muss nicht zwingend einen Ein- oder Ausgang darstellen.A “connection contact” in the sense of the present invention can be, for example, a connection pin of a corresponding plug contact or a connection contact of a printed circuit board. However, a connection contact does not have to be a pin or the like, but can in principle be any electrical contact, for example any electrical connection contact on a circuit board, for example a soldering contact or the like. This means that a connection contact does not necessarily have to represent an input or output.

Eine „Sensorelektrode“ einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist insbesondere ein elektrisch leitfähiges Element oder eine elektrisch leitfähige Struktur zur kapazitiven Erkennung einer Annäherung und/oder Berührung eines Eingabemittels, beispielsweise an eine Bedienoberfläche und/oder zur Erkennung einer Berührung einer Bedienoberfläche einer Bedienvorrichtung mit dem Eingabemittel, wobei die Sensorelektrode vorzugsweise eine Sensoroberfläche, insbesondere die Bedienoberfläche der Bedienvorrichtung, bilden kann oder unterhalb von einer Bedienoberfläche in einer zugehörigen Bedienvorrichtung angeordnet werden kann, gegebenenfalls mit einem Dielektrikum dazwischen.A “sensor electrode” of a sensor device according to the invention is in particular an electrically conductive element or an electrically conductive structure for the capacitive detection of an approach and / or contact of an input means, for example a user interface and / or for the detection of a touch of a user interface of an operator control device with the input means, wherein the sensor electrode can preferably form a sensor surface, in particular the user interface of the operating device, or can be arranged below a user surface in an associated operating device, optionally with a dielectric in between.

Unter dem Begriff „Referenzpotential“ wird im Sinne der Erfindung ein definiertes elektrisches Potential verstanden, welches insbesondere verwendet wird, um während des Betriebs einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung und/oder zur Vorbereitung eines Betriebs einen definierten (Referenz-)Zustand der Sensorvorrichtung herzustellen.In the context of the invention, the term “reference potential” is understood to mean a defined electrical potential which is used in particular to establish a defined (reference) state of the sensor device during operation of a sensor device according to the invention and / or in preparation for operation.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist der erste elektrische Widerstand dabei zwischen einem Anschlussknoten, über welchen die Referenzkapazität mit der ersten Anschlussleitung verbunden ist, und der Sensorelektrode in Reihe geschaltet oder schaltbar. Dadurch kann eine besonders einfache und vorteilhafte Anordnung der einzelnen Komponenten der Sensorvorrichtung erreicht werden.In an advantageous embodiment of a sensor device according to the invention, the first electrical resistor is connected or switchable in series between a connection node, via which the reference capacitance is connected to the first connection line, and the sensor electrode. A particularly simple and advantageous arrangement of the individual components of the sensor device can thereby be achieved.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Sensorvorrichtung ist die Sensorvorrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet, basierend auf dem sogenannten „Capacitive Voltage Divider-Verfahren“ (CVD-Verfahren) betrieben zu werden, welches aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt ist, beispielsweise aus der vorgenannten US 9,823,798 B2 , und insbesondere auf die Firma „Microchip“ zurückgeht, sowie aus der zum Zeitpunkt dieser Anmeldung noch nicht veröffentlichten DE 10 2019 129 802 , auf welche für nähere Ausführungen hierzu hiermit ausdrücklich verwiesen wird.In a particularly advantageous embodiment of a sensor device designed according to the present invention, the sensor device is designed and set up to be operated based on the so-called “capacitive voltage divider method” (CVD method), which is basically known from the prior art, for example from the aforementioned US 9,823,798 B2 , and in particular goes back to the company "Microchip", as well as from the not yet published at the time of this application DE 10 2019 129 802 , to which reference is hereby expressly made for more detailed information.

Die erste Referenzkapazität dient dabei insbesondere zur Bereitstellung eines definierten Ladepotentials für einen Ladungsausgleich, wodurch eine besonders vorteilhafte, insbesondere genaue, Sensorvorrichtung bereitgestellt werden kann, wobei die erste Referenzkapazität dazu insbesondere mit einem definierten Ladepotential aufladbar ist, insbesondere über die zugehörige erste Anschlussleitung.The first reference capacitance is used in particular to provide a defined charging potential for charge equalization, whereby a particularly advantageous, particularly accurate, sensor device can be provided, the first reference capacitance being able to be charged with a defined charging potential, in particular via the associated first connection line.

Unter dem Begriff „Ladepotential“ wird im Sinne der Erfindung ein definiertes elektrisches Potential verstanden, welches insbesondere nach Bedarf gewählt werden kann und das beispielsweise auf +5V oder -5V eingestellt werden kann. In einer besonders einfachen Ausgestaltung kann das Ladepotential das Potential einer Versorgungsspannung der Steuerungs- und Auswerteinrichtung sein, beispielsweise das Potential der positiven Versorgungsspannung VDD bzw. VCC, wie sie manchmal auch bezeichnet wird, welches in einem Fahrzeug bevorzugt zwischen +10V und +14V liegt, insbesondere in etwa bei +12V.In the context of the invention, the term “charging potential” is understood to mean a defined electrical potential which can be selected in particular as required and which can be set, for example, to + 5V or -5V. In a particularly simple embodiment, the charging potential can be the potential of a supply voltage of the control and evaluation device, for example the potential of the positive supply voltage VDD or VCC, as it is sometimes also referred to, which in a vehicle is preferably between + 10V and + 14V, especially around + 12V.

Der erste elektrische Widerstand ermöglicht insbesondere eine Entkopplung der ersten Referenzkapazität von der ersten Sensorelektrode im Aufladezyklus und somit das definierte Aufladen der Referenzkapazität, insbesondere schnell und präzise, wodurch eine besonders gute Erfassungsgenauigkeit der Sensorvorrichtung erreicht werden kann, insbesondere eine hohe Auflösung beziehungsweise kurze Abtastzyklen.The first electrical resistor enables, in particular, a decoupling of the first reference capacitance from the first sensor electrode in the charging cycle and thus the defined charging of the reference capacitance, in particular quickly and precisely, whereby a particularly good detection accuracy of the sensor device can be achieved, in particular a high resolution or short scanning cycles.

In einer bevorzugten Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Sensorvorrichtung insbesondere ferner derart ausgebildet und eingerichtet, dass der erste Referenz-Anschlusskontakt mit einem ersten Referenzpotential beaufschlagt werden kann, das vorzugsweise größer als +3V, +5V oder +10V ist oder noch weiter darüber liegt, insbesondere wenn die erste Schottky-Diode derart gewählt ist, dass ihre parasitäre Kapazität mit zunehmender Höhe des anliegenden Referenzpotentials abnimmt, was besonders bevorzugt der Fall ist.In a preferred embodiment of a sensor device according to the present invention, the sensor device is also designed and set up in such a way that the first reference connection contact can have a first reference potential applied to it, which is preferably greater than + 3V, + 5V or + 10V or even more is above this, in particular if the first Schottky diode is selected in such a way that its parasitic capacitance decreases as the level of the applied reference potential increases, which is particularly preferably the case.

Vorzugsweise ist die erste Schottky-Diode derart gewählt, dass ihre parasitäre Kapazität mit zunehmendem Referenzpotential hyperbelförmig abnimmt, beispielsweise wie in 4 gezeigt.The first Schottky diode is preferably selected in such a way that its parasitic capacitance decreases in a hyperbolic manner with increasing reference potential, for example as in FIG 4th shown.

In einer bevorzugten Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Sensorvorrichtung insbesondere derart ausgebildet und eingerichtet, dass das zweite Referenzpotential, mit dem der erste Referenz-Anschlusskontakt Referenzpotential beaufschlagt werden kann, ein Nullpotential (0V) ist, insbesondere ein Massepotential (GND). Ein derartiges Potenzial liegt zum einen stets unterhalb der Schwellenspannung einer Schottky-Diode und kann zum anderen besonders einfach bereitgestellt werden, vor allem in einem Fahrzeug. Dies ermöglicht einen besonders einfach zu realisierendes Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung, insbesondere eine besonders vorteilhafte Realisierung eines Betriebs der Sensorvorrichtung, insbesondere nach einem erfindungsgemäßen Verfahren.In a preferred embodiment of a sensor device according to the present invention, the sensor device is designed and set up in such a way that the second reference potential to which the first reference terminal contact reference potential can be applied is a zero potential (0V), in particular a ground potential ( GND ). Such a potential is, on the one hand, always below the threshold voltage of a Schottky diode and, on the other hand, can be provided particularly easily, especially in a vehicle. This enables a particularly easy-to-implement method for operating a sensor device according to the invention, in particular a particularly advantageous implementation of the operation of the sensor device, in particular according to a method according to the invention.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Sensorvorrichtung ferner eine elektronische Schalteinrichtung auf, welche dazu ausgebildet und eingerichtet ist, zwischen einem ersten Schaltzustand und einem zweiten Schaltzustand umgeschaltet zu werden, wobei, wenn sich die elektronische Schalteinrichtung im ersten Schaltzustand befindet, das erste Referenzpotential am ersten Referenz-Anschlusskontakt anliegt, sodass die erste Schottky-Diode sperrt, d.h. hochohmig wirkt, und wenn sich die elektronische Schalteinrichtung im zweiten Schaltzustand befindet, das zweite Referenzpotential am ersten Referenz-Anschlusskontakt anliegt, sodass die erste Schottky-Diode öffnet, d.h. niederohmig wirkt. Durch eine derartige elektronische Schalteinrichtung lässt sich auf besonders einfache Art und Weise ein wahlweises Beaufschlagen des ersten Referenz-Anschlusskontaktes, vor allem gezielt, mit dem ersten Referenzpotential oder dem zweiten Referenzpotential realisieren.In a further advantageous embodiment of a sensor device according to the present invention, the sensor device also has an electronic switching device which is designed and configured to be switched between a first switching state and a second switching state, with when the electronic switching device is in the first switching state , the first reference potential is applied to the first reference connection contact so that the first Schottky diode blocks, ie has a high resistance, and when the electronic switching device is in the second switching state, the second reference potential is applied to the first reference connection contact, so that the first Schottky diode opens, ie acts with low resistance. Such an electronic switching device enables the first reference potential or the second reference potential to be selectively applied to the first reference connection contact, in particular in a targeted manner, in a particularly simple manner.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, weist die elektronische Schalteinrichtung dazu eine Steuer-Schalteinrichtung auf, welche von einem ersten Schaltzustand in einen zweiten Schaltzustand umschaltbar ist, wobei ein Umschalten der Steuer-Schalteinrichtung in den ersten Schaltzustand bewirkt, dass sich am ersten Referenz-Anschlusskontakt das erste Referenzpotential einstellt und ein Umschalten der Steuer-Schalteinrichtung in den zweiten Schaltzustand bewirkt, dass sich am ersten Referenz-Anschlusskontakt das zweite Referenzpotential einstellt. Die Steuer-Schalteinrichtung kann dabei eine Baugruppe aus mehreren Schaltelementen sein oder aber auch nur ein einzelnes Schaltelement, beispielsweise ein Transistor-Schaltelement oder dergleichen, wie beispielsweise ein MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) oder ein Bipolar-Transistor.In a further advantageous embodiment of a sensor device according to the present invention, in particular in a further development, the electronic switching device has for this purpose a control switching device which can be switched from a first switching state to a second switching state, with the control switching device being switched to the first Switching state causes the first reference potential to be set at the first reference connection contact and switching the control switching device to the second switching state causes the second reference potential to be set at the first reference connection contact. The control switching device can be an assembly of several switching elements or just a single switching element, for example a transistor switching element or the like, such as a MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) or a bipolar transistor.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Sensorvorrichtung ferner einen ersten Anschluss auf, an dem das erste Referenzpotential anliegt, und einen zweiten Anschluss, an dem das zweite Referenzpotential anliegt, wobei der erste Referenz-Anschlusskontakt mit dem ersten Anschluss und mit dem zweiten Anschluss verbunden oder verbindbar ist, insbesondere über eine Referenzleitung. Hierdurch lässt sich eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung beziehungsweise Konfiguration einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung erreichen, insbesondere eine besonders vorteilhafte räumliche Anordnung der einzelnen Komponenten sowie eine besonders einfache Anordnung.In a further advantageous embodiment of a sensor device according to the present invention, the sensor device also has a first connection to which the first reference potential is applied, and a second connection to which the second reference potential is applied, the first reference connection contact being connected or connectable to the first connection and to the second connection, in particular via a reference line. This makes it possible to achieve a particularly advantageous embodiment or configuration of a sensor device according to the invention, in particular a particularly advantageous spatial arrangement of the individual components and a particularly simple arrangement.

Besonders bevorzugt ist der erste Referenz-Anschlusskontakt dabei derart über die Referenzleitung mit dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss verbunden oder verbindbar, dass er sich zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss befindet, sodass die erste Schottky-Diode zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss über den Referenz-Anschlussknoten mit der Referenzleitung verbunden oder verbindbar ist. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte räumliche Anordnung der einzelnen Komponenten der Sensorvorrichtung erreicht werden.Particularly preferably, the first reference connection contact is connected or connectable to the first connection and the second connection via the reference line in such a way that it is located between the first connection and the second connection, so that the first Schottky diode is between the first connection and the second connection is connected or connectable to the reference line via the reference connection node. In this way, a particularly advantageous spatial arrangement of the individual components of the sensor device can be achieved.

Bevorzugt ist der erste Anschluss dabei direkt mit dem ersten Referenzpotential verbunden oder verbindbar, insbesondere elektrisch, vorzugsweise mit einem ersten Pol einer Referenz-Spannungsquelle, und der zweite Anschluss mit dem zweiten Referenzpotential, insbesondere mit einem zweiten Pol der Referenz-Spannungsquelle. Hierdurch lässt sich auf einfache Weise das erste Referenzpotential sowie das zweite Referenzpotential bereitstellen. Über die Referenzleitung lässt sich auf diese Weise besonders einfach eine entsprechende Beaufschlagung des ersten Referenz-Anschlusskontaktes mit dem entsprechenden Referenzpotential erreichen, insbesondere in Verbindung mit einer elektronischen Schalteinrichtung.The first terminal is preferably connected or connectable directly to the first reference potential, in particular electrically, preferably to a first pole of a reference voltage source, and the second terminal to the second reference potential, in particular to a second pole of the reference voltage source. This allows the first reference potential and the second reference potential to be provided in a simple manner. In this way, a corresponding application of the corresponding reference potential to the first reference connection contact can be achieved particularly easily via the reference line, in particular in connection with an electronic switching device.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Sensorvorrichtung, insbesondere die elektronische Schalteinrichtung, wenigstens einen weiteren elektrischen Widerstand auf, vorzugsweise einen ohmschen Widerstand, insbesondere einen Pullup-Widerstand, wobei der erste Referenz-Anschlusskontakt über diesen weiteren elektrischen Widerstand mit dem ersten Anschluss verbunden oder verbindbar ist, vorzugsweise elektrisch, d.h. galvanisch, insbesondere mittels der Referenzleitung. Ein derartig verschalteter weiterer elektrischer Widerstand ermöglicht in Verbindung mit einer entsprechend ausgebildeten und verschalteten Steuer-Schalteinrichtung die Bereitstellung einer besonders einfach aufgebauten, elektronischen Schalteinrichtung, welche dazu ausgebildet und eingerichtet ist, zwischen einem ersten Schaltzustand und einem zweiten Schaltzustand derart umgeschaltet zu werden, dass, wenn sich die elektronische Schalteinrichtung im ersten Schaltzustand befindet, das erste Referenzpotential am ersten Referenz-Anschlusskontakt anliegt, sodass die erste Schottky-Diode sperrt, und wenn sich die elektronische Schalteinrichtung im zweiten Schaltzustand befindet, das zweite Referenzpotential am ersten Referenz-Anschlusskontakt anliegt, sodass die erste Schottky-Diode öffnet.In a further advantageous embodiment of a sensor device according to the present invention, the sensor device, in particular the electronic switching device, has at least one further electrical resistor, preferably an ohmic resistor, in particular a pull-up resistor, the first reference connection contact via this further electrical resistor is connected or connectable to the first terminal, preferably electrically, ie galvanically, in particular by means of the reference line. A further electrical resistor connected in this way, in conjunction with a correspondingly designed and connected control switching device, makes it possible to provide a particularly simply constructed, electronic switching device which is designed and set up to be switched between a first switching state and a second switching state in such a way that, when the electronic switching device is in the first switching state, the first reference potential is applied to the first reference connection contact so that the first Schottky diode blocks, and when the electronic switching device is in the second switching state, the second reference potential is applied to the first reference connection contact so that the first Schottky diode opens.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist der erste Referenz-Anschlusskontakt dazu ferner insbesondere außerdem über die Steuer-Schalteinrichtung mit dem zweiten Anschluss verbunden oder verbindbar ist, insbesondere mittels der Referenzleitung, vorzugsweise über einen anderen Leitungsabschnitt der Referenzleitung, insbesondere derart, dass zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss, insbesondere entlang der Referenzleitung, der weitere elektrische Widerstand und die Steuer-Schalteinrichtung in Reihe geschaltet sind, wobei sich der erste Referenz-Anschlusskontakt vorzugsweise zwischen dem weiteren elektrischen Widerstand und der Steuer-Schalteinrichtung befindet. Hierdurch kann eine besonders einfache aufgebaute elektronische Schalteinrichtung und damit eine besonders vorteilhafte Sensorvorrichtung bereitgestellt werden.In a further advantageous embodiment of a sensor device according to the present invention, the first reference connection contact is also connected or can be connected to the second connection via the control switching device, in particular by means of the reference line, preferably via another line section of the reference line, in particular such that between the first connection and the second connection, in particular along the reference line, the further electrical resistor and the control switching device are connected in series, wherein the first reference connection contact is preferably located between the further electrical resistor and the control switching device. In this way, a particularly simple electronic switching device and thus a particularly advantageous sensor device can be provided.

In einer weiteren möglichen, insbesondere bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung können der weitere elektrische Widerstand, insbesondere wenn dieser ein Pullup-Widerstand ist, und/oder die elektronische Steuer-Schalteinrichtung, insbesondere ebenfalls, Teil der elektronischen Schalteinrichtung sein. Dies ermöglicht einen besonders einfachen modularen Aufbau.In a further possible, particularly preferred embodiment of a sensor device according to the invention, the further electrical resistor, in particular if this is a pull-up resistor, and / or the electronic control switching device, in particular also, can be part of the electronic switching device. This enables a particularly simple modular structure.

Alternativ kann der weitere Widerstand auch ein Pulldown-Widerstand sein, wobei dies eine entsprechend andere Anordnung des weiteren elektrischen Widerstands sowie der Steuer-Schalteinrichtung relativ zu dem ersten und zweiten Anschluss erfordert, insbesondere eine Anordnung wie sie grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt ist, um an einer elektrischen Leitung oder einem Anschlusskontakt wahlweise und in Abhängigkeit vom Schaltzustand der Steuer-Schalteinrichtung ein erstes oder zweites Referenzpotential anzulegen.Alternatively, the further resistor can also be a pull-down resistor, this requiring a correspondingly different arrangement of the further electrical resistor and the control switching device relative to the first and second connection, in particular an arrangement as is basically known from the prior art, in order to apply a first or second reference potential to an electrical line or a connection contact optionally and depending on the switching state of the control switching device.

Die elektronische Schalteinrichtung oder Teile beziehungsweise Komponenten von dieser, beispielsweise die Steuer-Schalteinrichtung und/oder der weitere elektrische Widerstand können dabei grundsätzlich sowohl außerhalb von der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung angeordnet sein, oder alternativ auch in die Steuerungs- und Auswerteinrichtung integriert sein, wobei in diesem Fall dann vorzugsweise die Ausgestaltung und Anordnung der zugehörigen und Anschlusskontakte und gegebenenfalls erforderlichen Anschlussleitungen entsprechend angepasst ist. Ist die elektronische Steuerungseinrichtung beispielsweise in die Steuerungs- und Auswerteeinrichtung integriert, weist die Steuerungs- und Auswerteeinrichtung vorzugsweise entsprechende Anschlusskontakte zur Verbindung der elektronischen Steuerungseinrichtung mit einer entsprechenden Spannungsquelle auf und/oder eine entsprechend geeignete, in die Steuerungs- und Auswerteinrichtung integrierte Spannungsquelle, mit welcher die elektronische Steuerungseinrichtung verbunden oder verbindbar ist.The electronic switching device or parts or components thereof, for example the control switching device and / or the further electrical resistor, can in principle both be arranged outside of the control and evaluation device, or alternatively also be integrated into the control and evaluation device, wherein in in this case then preferably the design and arrangement of the associated and connection contacts and any connection lines that may be required are adapted accordingly. If the electronic control device is integrated into the control and evaluation device, for example, the control and evaluation device preferably has corresponding connection contacts for connecting the electronic control device to a corresponding voltage source and / or a correspondingly suitable voltage source integrated in the control and evaluation device with which the electronic control device is connected or connectable.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, weist die Sensorvorrichtung ferner eine zweite Anschlussleitung auf, insbesondere eine Steuerleitung, und die Steuerungs- und Auswerteinrichtung ferner einen zweiten Anschlusskontakt, wobei die Steuer-Schalteinrichtung vorzugsweise über die zweite Anschlussleitung mit dem zweiten Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteinrichtung verbunden oder verbindbar ist. Besonders bevorzugt ist die Steuerungs- und Auswerteinrichtung dabei ferner dazu ausgebildet und eingerichtet, die Steuer-Schalteinrichtung, insbesondere über die zweite Anschlussleitung, wenigstens zwischen einem ersten Schaltzustand und einem zweiten Schaltzustand umzuschalten, insbesondere mithilfe eines entsprechend über den zweiten Anschlusskontakt von der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung ausgebbaren und über die zweite Anschlussleitung übertragbaren Steuersignals, welches insbesondere außerdem von der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung erzeugt werden kann. Die Steuerungs- und Auswerteinrichtung ist dabei besonders bevorzugt insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet, über den zweiten Anschlusskontakt und die zweite Anschlussleitung ein Steuersignal an die Steuer-Schalteinrichtung auszugeben. Hierdurch lässt sich eine besonders einfache Steuerung der Sensorvorrichtung erreichen, insbesondere eine besonders einfache Synchronisierung mit einer Erfassung beziehungsweise Messung der Sensorkapazität. Insbesondere ist keine zusätzliche Steuerungseinrichtung erforderlich. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuer-Schalteinrichtung aber auch von einer weiteren, insbesondere separat zur Steuerungs- und Auswerteeinrichtung der Sensorvorrichtung ausgebildeten Steuerungseinrichtung angesteuert werden.In a further advantageous embodiment of a sensor device according to the present invention, in particular in a further development, the sensor device also has a second connection line, in particular a control line, and the control and evaluation device furthermore has a second connection contact, the control switching device preferably via the second Connection line is connected or connectable to the second connection contact of the control and evaluation device. Particularly preferably, the control and evaluation device is also designed and set up to switch the control switching device, in particular via the second connection line, at least between a first switching state and a second switching state, in particular with the aid of a correspondingly via the second connection contact from the control and switching device Evaluation device can be outputted and transmitted via the second connection line control signal, which in particular can also be generated by the control and evaluation device. The control and evaluation device is particularly preferably designed and set up to output a control signal to the control switching device via the second connection contact and the second connection line. In this way, a particularly simple control of the sensor device can be achieved, in particular a particularly simple synchronization with a detection or measurement of the sensor capacitance. In particular, no additional control device is required. Alternatively or additionally, however, the control switching device can also be activated by a further control device, in particular designed separately from the control and evaluation device of the sensor device.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung können der erste Anschlusskontakt und/oder der zweite Anschlusskontakt jeweils als Eingang und/oder als Ausgang schaltbar sein und insbesondere jeweils als ein sogenannter GPIO-Kontakt ausgebildet sein, d.h. insbesondere als ein sogenannter „General Purpose Input Output“-Kontakt, der wahlweise je nach Schaltzustand mit verschiedenen Funktionen bzw. Signalen belegbar ist, wobei die Sensorvorrichtung, insbesondere die Steuerungs- und Auswerteeinrichtung der Sensorvorrichtung, dazu vorzugsweise wenigstens einen Eingangs- und/oder Ausgangs-Port aufweist, insbesondere einen schaltbaren Eingangs- und/oder Ausgangs-Port, welchem der erste Anschlusskontakt und/oder der zweite Anschlusskontakt zugeordnet ist, wobei wenigstens ein Eingangs- und/oder Ausgangs-Port vorzugsweise dazu ausgebildet und eingerichtet ist, eine, insbesondere definierte, Spannung auszugeben, eine Spannung zu erfassen, einen jeweiligen, zugehörigen Anschlusskontakt auf ein, insbesondere definiertes, Potenzial zu legen und/oder den jeweiligen Anschlusskontakt hochohmig oder niederohmig zu schalten.In a particularly advantageous embodiment of a sensor device according to the present invention, the first connection contact and / or the second connection contact can each be switchable as an input and / or output and in particular each be designed as a so-called GPIO contact, ie in particular as a so-called "general Purpose Input Output ”contact, which can optionally be assigned different functions or signals depending on the switching state, the sensor device, in particular the control and evaluation device of the sensor device, preferably having at least one input and / or output port, in particular one switchable input and / or output port to which the first connection contact and / or the second connection contact is assigned, wherein at least one input and / or output port is preferably designed and set up to output a, in particular defined, voltage, a Detect tension, e To apply a respective, associated connection contact to a, in particular a defined, potential and / or to switch the respective connection contact to a high or low resistance.

Der erste Anschlusskontakt und der zweite Anschlusskontakt können dabei einem gemeinsamen Eingangs- und/oder Ausgangs-Port zugeordnet sein, d.h. einem gemeinsamen Kanal oder unterschiedlichen Eingangs- und Ausgangs-Ports.The first connection contact and the second connection contact can be assigned to a common input and / or output port, i.e. a common channel or different input and output ports.

Beide Anschlusskontakte können bevorzugt jeweils als Ausgang geschaltet werden, insbesondere indem sie niederohmig geschaltet werden, d.h. auf „LOW“, und weiter bevorzugt alternativ wahlweise als Eingang indem sie hochohmig geschaltet werden, d.h. auf „HIGH“.Both connection contacts can preferably each be switched as an output, in particular by switching them to low resistance, i.e. to "LOW", and more preferably alternatively as an input by switching them to high resistance, i.e. to "HIGH".

An wenigstens einen Anschlusskontakt, insbesondere an wenigstens einen Anschlusspin eines Eingangs- und/oder Ausgangs-Ports, insbesondere wenigstens an den ersten Anschlusskontakt, kann vorzugsweise ein, insbesondere definiertes, Ladepotential angelegt werden, insbesondere an wenigstens den ersten Anschlusskontakt, beispielsweise ein Ladepotential von +5V, insbesondere eine Versorgungsspannung, vorzugsweise die positive Versorgungsspannung der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung, und an einen anderen Anschlusskontakt, vorzugsweise an den zweiten Anschlusskontakt, insbesondere an wenigstens einen anderen Anschlusspin des Ports, kann ein Steuerpotential angelegt werden.A particularly defined charging potential can preferably be applied to at least one connection contact, in particular to at least one connection pin of an input and / or output port, in particular at least to the first connection contact, in particular to at least the first connection contact, for example a charging potential of + 5V, in particular a supply voltage, preferably the positive supply voltage of the control and evaluation device, and a control potential can be applied to another connection contact, preferably to the second connection contact, in particular to at least one other connection pin of the port.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung, insbesondere in einer Weiterbildung, weist die Sensorvorrichtung wenigstens einen Analog-Digital-Wandler auf, vorzugsweise zur Erfassung wenigstens einer anliegenden Spannung an wenigstens einem Anschlusskontakt, insbesondere am ersten Anschlusskontakt, wobei der wenigstens eine Analog-Digital-Wandler insbesondere mit zumindest einem Eingangs- und/oder Ausgangs-Port koppelbar ist, insbesondere elektrisch verbindbar ist, wobei vorzugsweise wenigstens ein Analog-Digital-Wandler über einen Eingangs- und/oder Ausgangs-Port mit dem zugehörigen Anschlusskontakt elektrisch verbindbar ist, insbesondere schaltbar kontaktierbar, so dass insbesondere wenigstens ein Eingang eines Analog-Digital-Wandlers mit wenigstens einem Anschlusskontakt verbindbar ist. Eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung kann auch mehrere Analog-Digital-Wandler aufweisen.In a further advantageous embodiment of a sensor device according to the invention, in particular in a further development, the sensor device has at least one analog-digital converter, preferably for detecting at least one voltage present on at least one connection contact, in particular on the first connection contact, the at least one analog-digital -Converter can be coupled in particular to at least one input and / or output port, in particular can be electrically connected, preferably at least one analog-to-digital converter via an input and / or output port to the associated connection contact is electrically connectable, in particular switchable contactable, so that in particular at least one input of an analog-digital converter can be connected to at least one connection contact. A sensor device according to the invention can also have several analog-digital converters.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Steuer-Schalteinrichtung wie bereits vorstehend erwähnt, einen Feldeffekttransistor aufweisen oder ein Feldeffekttransistor sein. Hierdurch kann eine besonders einfache aufgebaute elektronische Schalteinrichtung und damit eine besonders vorteilhafte Sensorvorrichtung bereitgestellt werden. In Verbindung mit dem weiteren elektrischen Widerstand, welcher besonders bevorzugt entlang einer Referenzleitung mit dem Feldeffekttransistor in Reihe geschaltet ist, kann hierdurch auf besonders einfache Weise wahlweise zwischen dem ersten Referenzpotential und dem zweiten Referenzpotential am ersten Referenz-Anschlusskontakt umgeschaltet werden.In a further advantageous embodiment of a sensor device according to the present invention, the control switching device, as already mentioned above, can have a field effect transistor or be a field effect transistor. In this way, a particularly simple electronic switching device and thus a particularly advantageous sensor device can be provided. In conjunction with the further electrical resistor, which is particularly preferably connected in series with the field effect transistor along a reference line, this enables a particularly simple switchover between the first reference potential and the second reference potential at the first reference terminal contact.

Für eine besonders einfache elektronische Schalteinrichtung sind daher der weitere elektrische Widerstand und die Steuer-Schalteinrichtung, insbesondere ein zugehöriger Feldeffekttransistor, vorzugsweise entlang einer Referenzleitung in Reihe geschaltet, wobei bevorzugt ein erstes Ende der Referenzleitung mit dem ersten Anschluss verbunden oder verbindbar ist, an dem insbesondere das erste Referenzpotential anliegt, und weiter bevorzugt ein zweites Ende der Referenzleitung mit dem zweiten Anschluss verbunden oder verbindbar ist, an dem insbesondere das zweite Referenzpotential anliegt.For a particularly simple electronic switching device, therefore, the further electrical resistor and the control switching device, in particular an associated field effect transistor, are preferably connected in series along a reference line, with a first end of the reference line preferably being or connectable to the first terminal, to which in particular the first reference potential is applied, and more preferably a second end of the reference line is or can be connected to the second terminal, to which in particular the second reference potential is applied.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer Weiterbildung, ist der Feldeffekttransistor dabei ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), wobei der zweite Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung dabei vorzugsweise über die zweite Anschlussleitung mit dem Gate-Anschluss des Feldeffekttransistors verbunden oder verbindbar ist. Grundsätzlich ist jedoch alternativ auch ein Bipolar-Transistor möglich.In a further advantageous embodiment of a sensor device according to the present invention, in particular in a further development, the field effect transistor is a metal-oxide-semiconductor field effect transistor (MOSFET), the second connection contact of the control and evaluation device preferably being connected to the second connection line Gate terminal of the field effect transistor is connected or connectable. In principle, however, a bipolar transistor is also possible as an alternative.

Ein MOSFET ist jedoch in den meisten Fällen vorteilhafter als ein vergleichbarer Bipolar-Transistor, da dieser in der Regel gegenüber einem Bipolar-Transistor mit vergleichbaren sonstigen Eigenschaften in der Regel im Durchgangszustand, d.h. im leitenden Zustand, zu einem geringeren Spannungsabfall führt, insbesondere zu einem geringeren Spannungsabfall im leitenden Zustand zwischen Drain- und Source-Anschluss, als ein Bipolar-Transistor im Durchgangszustand, d.h. im leitenden Zustand, zwischen Kollektor und Emitter. Infolge des geringeren Spannungsabfalls des MOSFET kann vor dem Herbeiführen eines Potentialausgleichs mit dem an der zugehörigen Referenzkapazität nach dem Aufladen anliegenden Potential die Sensorkapazität besser entladen werden, d.h. auf ein niedrigeres Spannungsniveau heruntergezogen werden. Hierdurch kann vor dem Potentialausgleich eine größere Potentialdifferenz zwischen der Referenzkapazität und der Sensorkapazität erreicht werden und damit eine höhere Genauigkeit der Sensorvorrichtung, insbesondere infolge einer durch die vorstehenden Effekte bewirkten verbesserten Sensitivität bzw. verbesserten Auflösung der Sensorvorrichtung.In most cases, however, a MOSFET is more advantageous than a comparable bipolar transistor, since it usually leads to a lower voltage drop than a bipolar transistor with other comparable properties in the on state, ie in the conductive state, in particular in a lower voltage drop in the conductive state between drain and source connection than a bipolar transistor in the on state, ie in the conductive state, between collector and emitter. As a result of the lower voltage drop of the MOSFET, the sensor capacitance can be better discharged, i.e. pulled down to a lower voltage level, before potential equalization with the potential applied to the associated reference capacitance after charging. As a result, a greater potential difference can be achieved between the reference capacitance and the sensor capacitance before the potential equalization and thus a higher accuracy of the sensor device, in particular as a result of the improved sensitivity or improved resolution of the sensor device brought about by the above effects.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist vorzugsweise der Drain-Anschluss des MOSFET dabei mit dem ersten Anschluss verbunden oder verbindbar, insbesondere elektrisch, d.h. galvanisch, wobei am ersten Anschluss besonders bevorzugt das erste Referenzpotential anliegt, und der Source-Anschluss des MOSFET insbesondere mit dem zweiten Anschluss, an welchem besonders bevorzugt ein Nullpotential (0V), insbesondere Masse (GND) anliegt.In a particularly preferred embodiment of a sensor device according to the invention, the drain connection of the MOSFET is preferably connected or connectable to the first connection, in particular electrically, ie galvanically, the first reference potential being particularly preferably applied to the first connection, and the source connection of the MOSFET in particular with the second connection, at which a zero potential (0V), in particular ground ( GND ) is present.

Ist der Feldeffekttransistor der Steuer-Schalteinrichtung ein Bipolar-Transistor, ist dabei vorzugsweise der Kollektor-Anschluss des Bipolar-Transistors mit dem ersten Anschluss verbunden oder verbindbar, insbesondere elektrisch, d.h. galvanisch, wobei am ersten Anschluss besonders bevorzugt das erste Referenzpotential anliegt, und der Source-Anschluss des Bipolar-Transistor insbesondere mit dem zweiten Anschluss, an welchem besonders bevorzugt ein Nullpotential (0V), insbesondere Masse (GND) anliegt.If the field effect transistor of the control switching device is a bipolar transistor, the collector connection of the bipolar transistor is preferably connected or connectable to the first connection, in particular electrically, ie galvanically, the first reference potential being particularly preferably applied to the first connection, and the Source connection of the bipolar transistor, in particular with the second connection, at which a zero potential (0V), in particular ground ( GND ) is present.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Sensorvorrichtung neben der ersten elektrisch leitfähigen Sensorelektrode wenigstens eine weitere elektrisch leitfähige Sensorelektrode zur kapazitiven Erkennung einer Anwesenheit eines Eingabemittels in einem Detektionsbereich der Sensorvorrichtung auf, welche mit der Umgebung ebenfalls jeweils eine Sensorkapazität ausbildet, insbesondere jeweils eine weitere Sensorkapazität, wobei sich die weitere Sensorkapazität bei Anwesenheit eines Eingabemittels im Detektionsbereich der Sensorvorrichtung ebenfalls jeweils ändert, wobei die Sensorvorrichtung vorzugsweise für jede weitere Sensorelektrode ferner eine weitere erste, der weiteren Sensorelektrode zugeordnete Anschlussleitung, eine weitere, der weiteren Sensorelektrode zugeordnete Referenzkapazität und einen weiteren ersten, der weiteren Sensorelektrode zugeordneten elektrischen Widerstand aufweist. Besonders bevorzugt weist die Steuerungs- und Auswerteinrichtung dabei vorzugsweise für wenigstens eine weitere Sensorelektrode, insbesondere für jede weitere Sensorelektrode, ferner einen weiteren ersten, der weiteren Sensorelektrode zugeordneten Anschlusskontakt auf, wobei insbesondere wenigstens eine weitere Sensorelektrode über die zugehörige, d.h. dieser weiteren Sensorelektrode zugeordneten, weitere erste Anschlussleitung und über den zugehörigen, weiteren ersten elektrischen Widerstand mit dem zugehörigen weiteren ersten Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteinrichtung verbunden oder verbindbar ist, und wobei die zur wenigstens einen weiteren Sensorelektrode zugehörige, weitere Referenzkapazität zum einen zwischen dem zugehörigen, weiteren ersten Anschlusskontakt und dem zugehörigen, weiteren ersten elektrischen Widerstand mit der zugehörigen, weiteren ersten Anschlussleitung verbunden oder verbindbar ist, vorzugsweise über einen entsprechenden weiteren ersten Anschlussknoten, und zum anderen mit einem oder dem Basispotential , vorzugsweise einem Nullpotential, insbesondere einem Massepotential, verbunden oder verbindbar ist, insbesondere elektrisch, d.h. galvanisch.In a further advantageous embodiment of a sensor device according to the present invention, in addition to the first electrically conductive sensor electrode, the sensor device has at least one further electrically conductive sensor electrode for capacitive detection of the presence of an input means in a detection area of the sensor device, which also forms a sensor capacitance with the surroundings, in particular a further sensor capacitance in each case, the further sensor capacitance also changing in each case when an input means is present in the detection area of the sensor device, the sensor device preferably also having a further first connection line assigned to the further sensor electrode, a further reference capacitance assigned to the further sensor electrode and has a further first electrical resistor assigned to the further sensor electrode. The control and evaluation device particularly preferably has for at least one further sensor electrode, in particular for each further sensor electrode, furthermore a further first connection contact assigned to the further sensor electrode, wherein in particular at least one further sensor electrode is connected via the associated further first connection line, that is to say assigned to this further sensor electrode, and via the associated further first electrical resistor with the associated further The first connection contact of the control and evaluation device is or can be connected, and wherein the further reference capacitance associated with the at least one further sensor electrode is connected on the one hand between the associated further first connection contact and the associated further first electrical resistor to the associated further first connection line or can be connected, preferably via a corresponding further first connection node, and on the other hand to one or the base potential, preferably a zero potential, in particular a ground potential, verb unden or can be connected, in particular electrically, ie galvanically.

Besonders bevorzugt weist eine derartig ausgebildete Sensorvorrichtung mit mehreren Sensorelektroden ferner mehrere Analog-Digital-Wandler zur Erfassung einer anliegenden Spannung am jeweils einer Sensorelektrode zugeordneten Anschlusskontakt auf, insbesondere am jeweils ersten, der Sensorelektrode zugeordneten Anschlusskontakt. Hierdurch können die Sensorkapazitäten beziehungsweise deren Änderungen jeweils separat für die einzelnen Sensorelektroden erfasst werden, wobei besonders bevorzugt eine Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Weiterbildung derart ausgebildet ist, dass die Sensorkapazitäten bzw. deren Änderungen sämtlicher Sensorelektroden separat erfasst werden können, insbesondere außerdem gleichzeitig.Particularly preferably, a sensor device embodied in this way with a plurality of sensor electrodes also has a plurality of analog-digital converters for detecting an applied voltage on the connection contact assigned to a respective sensor electrode, in particular on the first connection contact assigned to the sensor electrode. In this way, the sensor capacitances or their changes can be recorded separately for the individual sensor electrodes, with a sensor device according to the present invention being particularly preferably designed in such a way that the sensor capacitances or their changes in all sensor electrodes can be recorded separately, in particular at the same time.

Mittels einer derartigen Sensorvorrichtung ist besonders einfach eine separate Erfassung einer kapazitiven Annäherung und/oder Berührung in verschiedenen Bereichen einer Bedienoberfläche, d.h. ortsaufgelöst, möglich. Die hierfür erforderlichen mehreren Sensorelektroden können besonders einfach in die Sensorvorrichtung integriert werden, insbesondere mit nur geringem Mehraufwand. Insbesondere sind neben der jeweiligen Sensorelektrode jeweils nur wenige weitere Bauteile bzw. nur geringe Änderungen/Anpassungen an den grundsätzlich in einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung vorhandenen Komponenten erforderlich.By means of such a sensor device, a separate detection of a capacitive approach and / or contact in different areas of a user interface, i.e. spatially resolved, is possible in a particularly simple manner. The multiple sensor electrodes required for this can be integrated into the sensor device in a particularly simple manner, in particular with only little additional effort. In particular, in addition to the respective sensor electrode, only a few further components or only minor changes / adjustments to the components that are basically present in a sensor device according to the invention are required.

In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Sensorvorrichtung ferner wenigstens eine weitere, einer weiteren Sensorelektrode zugeordnete Schottky-Diode auf, wobei die wenigstens eine weitere Sensorelektrode über die zugehörige, weitere Schottky-Diode mit einem Referenz-Anschlusskontakt, insbesondere einem zugehörigen weiteren Referenz-Anschlusskontakt, verbunden oder verbindbar ist, insbesondere analog zur ersten Schottky-Diode und vorzugsweise über wenigstens einen zugehörigen, weiteren Referenz-Anschlusskontakt, insbesondere derart, dass an der weiteren Schottky-Diode das am weiteren Referenz-Anschlusskontakt anliegende Referenzpotential anliegt.In a further, particularly advantageous embodiment of a sensor device according to the present invention, the sensor device also has at least one further Schottky diode assigned to a further sensor electrode, the at least one further sensor electrode having a reference connection contact via the associated further Schottky diode, in particular an associated further reference terminal contact, is or can be connected, in particular analogously to the first Schottky diode and preferably via at least one associated, further reference terminal contact, in particular such that the reference potential applied to the further reference terminal contact on the further Schottky diode is present.

Dabei ist der jeweilige Referenz-Anschlusskontakt, insbesondere der jeweils zugehörige, weitere Referenz-Anschlusskontakt, insbesondere ebenfalls, wahlweise mit einem ersten definierten Referenzpotential oder einem zweiten definierten Referenzpotential beaufschlagbar, wobei das erste Referenzpotential jeweils größer als die Schwellenspannung der zugehörigen, weiteren Schottky-Diode ist, dass zweite Referenzpotential jeweils kleiner als die Schwellenspannung und die weitere Sensorelektrode derart über die zugehörige, weitere Schottky-Diode mit dem Referenz-Anschlusskontakt, insbesondere mit dem jeweils zugehörigen, weiteren Referenz-Anschlusskontakt, verbunden oder verbindbar, dass die zugehörige, weitere Schottky-Diode sperrt, wenn das jeweilige erste Referenzpotential am Referenz-Anschlusskontakt anliegt, insbesondere an dem jeweils zugehörigen, weiteren Referenz-Anschlusskontakt, und öffnet, wenn das jeweilige zweite Referenzpotential am Referenz-Anschlusskontakt anliegt, insbesondere an dem jeweils zugehörigen, weiteren Referenz-Anschlusskontakt.The respective reference terminal contact, in particular the associated further reference terminal contact, in particular likewise, can optionally be acted upon with a first defined reference potential or a second defined reference potential, the first reference potential being greater than the threshold voltage of the associated further Schottky diode is that the second reference potential is less than the threshold voltage and the further sensor electrode is connected or connectable via the associated, further Schottky diode to the reference connection contact, in particular to the respectively associated, further reference connection contact, that the associated, further Schottky -Diode blocks when the respective first reference potential is applied to the reference connection contact, in particular to the respective associated further reference connection contact, and opens when the respective second reference potential is applied to the reference connection contact, in particular e at the respective associated, further reference connection contact.

Bevorzugt ist dazu wenigstens ein zugehöriger, weiterer Referenz-Anschlusskontakt mit dem ersten Anschluss und mit dem zweiten Anschluss verbunden oder verbindbar, insbesondere sämtliche weiteren, zugehörigen Referenz-Anschlusskontakte, insbesondere jeweils über eine weitere oder eine gemeinsame Referenzleitung. Hierdurch lassen sich ein oder mehrere weitere Referenz-Anschlusskontakte auf besonders einfache Art und Weise jeweils mit einem jeweiligen ersten Referenzpotential und einem jeweiligen zweiten Referenzpotential beaufschlagen, wobei die Referenzpotentiale und/oder die wenigstens eine weitere Schottky-Diode jeweils derart ausgewählt sind, dass die jeweilige Schottky-Diode in Abhängigkeit vom jeweils am zugehörigen Referenz-Anschlusskontakt anliegenden Referenzpotential jeweils analog zur ersten Schottky-Diode öffnet oder sperrt.For this purpose, at least one associated, further reference connection contact is preferably connected or connectable to the first connection and to the second connection, in particular all further, associated reference connection contacts, in particular in each case via a further or a common reference line. In this way, one or more further reference connection contacts can each have a respective first reference potential and a respective second reference potential applied to them in a particularly simple manner, the reference potentials and / or the at least one further Schottky diode being selected such that the respective Schottky diode opens or blocks in a manner analogous to the first Schottky diode, depending on the reference potential applied to the respective reference connection contact.

Wie die erste Schottky-Diode hat jede weitere Schottky-Diode den Vorteil, dass sie eine geringere parasitäre Kapazität aufweist als eine Transistor-Schalteinrichtung, beispielsweise als ein MOSFET oder ein Bipolar-Transistor, und es zu einem geringeren Abfluss von Leckstrom über die Schottky-Diode kommt als bei einer Transistor-Schalteinrichtung, beispielsweise einem MOSFET oder einem Bipolar-Transistor, wodurch eine höhere Sensorgenauigkeit erreicht werden kann, da durch die geringere parasitäre Kapazität und den geringeren Leckstrom zu einer geringeren, unerwünschten Beeinflussung, insbesondere Verfälschung, der Sensorkapazität kommt. Dieser Vorteil wird umso größer, je mehr entsprechend verschaltete Sensorelektroden die Sensorvorrichtung aufweist.Like the first Schottky diode, each additional Schottky diode has the advantage that it has a lower parasitic capacitance than a transistor switching device, for example than a MOSFET or a bipolar transistor, and there is less leakage current through the Schottky Diode comes as with a transistor Switching device, for example a MOSFET or a bipolar transistor, whereby a higher sensor accuracy can be achieved, since the lower parasitic capacitance and the lower leakage current result in a lower, undesired influence, in particular falsification, of the sensor capacitance. This advantage becomes greater, the more correspondingly connected sensor electrodes the sensor device has.

Grundsätzlich ist es alternativ aber auch möglich, eine oder mehrere weitere Sensorelektroden statt über eine weitere Schottky-Diode über eine andere Schalteinrichtung, beispielsweise über einen Tri-State-Schalter oder einen Transistor, wie es die DE 10 2019 128 656 vorschlägt, mit dem Referenzpotential zu verbinden, jedoch mit den vorstehend beschriebenen Nachteilen der größeren parasitären Kapazitäten und den größeren Leckströmen.In principle, however, it is alternatively also possible to use one or more further sensor electrodes instead of a further Schottky diode via another switching device, for example via a tri-state switch or a transistor, as is the case with DE 10 2019 128 656 proposes to connect to the reference potential, but with the disadvantages of the larger parasitic capacitances and the larger leakage currents described above.

Für einen besonders einfachen Aufbau einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung mit mehr als einer Sensorelektrode sind besonders bevorzugt zwei oder mehr der Referenz-Anschlusskontakte, insbesondere sämtliche Referenz-Anschlusskontakte, über eine gemeinsame Referenzleitung miteinander verbunden oder verbindbar, insbesondere elektrisch. Hierdurch können besonders einfach die jeweiligen Referenz-Anschlusskontakte in einem ersten Zyklus gleichzeitig jeweils mit einem gleichen ersten Referenzpotential und/oder in einem zweiten Zyklus einem gleichen zweiten Referenzpotential beaufschlagt werden. Eine separate Synchronisierung ist nicht mehr erforderlich.For a particularly simple construction of a sensor device according to the invention with more than one sensor electrode, two or more of the reference connection contacts, in particular all reference connection contacts, are particularly preferably connected or connectable to one another via a common reference line, in particular electrically. As a result, the respective reference connection contacts can be acted upon in a first cycle at the same time with the same first reference potential and / or in a second cycle with the same second reference potential. A separate synchronization is no longer necessary.

Besonders bevorzugt sind dabei entlang einer Referenzleitung jeweils ein weiterer elektrischer Widerstand und eine Steuer-Schalteinrichtung in Reihe geschaltet und die Referenz-Anschlusskontakte insbesondere zwischen dem jeweiligen weiteren elektrischen Widerstand und der Steuer-Schalteinrichtung mit der Referenzleitung verbunden oder verbindbar, vorzugsweise elektrisch.A further electrical resistor and a control switching device are particularly preferably connected in series along a reference line and the reference connection contacts, in particular, connected or connectable, preferably electrically, to the reference line between the respective further electrical resistor and the control switching device.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nur eine gemeinsame Referenzleitung vorgesehen und somit nur ein weiterer elektrischer Widerstand und nur eine Steuer-Schalteinrichtung.In a particularly advantageous embodiment of a sensor device according to the present invention, only one common reference line is provided and thus only one further electrical resistor and only one control switching device.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Sensorvorrichtung ferner wenigstens einen einer Sensorelektrode zugeordneten, zweiten elektrischen Widerstand auf, insbesondere einen ohmschen Widerstand, welcher mit dem der jeweiligen Sensorelektrode zugeordneten ersten elektrischen Widerstand in Reihe geschaltet ist, so dass die Sensorelektrode über die zugehörige erste Anschlussleitung, über den zugehörigen, ersten elektrischen Widerstand und den zugehörigen zweiten elektrischen Widerstand mit dem zugehörigen ersten Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteinrichtung verbunden oder verbindbar ist, wobei vorzugsweise der erste elektrische Widerstand und der zweite elektrische Widerstand derart gewählt sind, dass der erste elektrische Widerstand sehr viel größer ist, als der zweite elektrische Widerstand, wobei der erste elektrische Widerstand insbesondere in etwa wenigstens zehnmal so groß ist, wie der zweite elektrische Widerstand. Hierdurch kann eine verbesserte Entkopplung der Sensorelektrode erreicht werden, wobei insbesondere eine Entladung der Sensorkapazität stabilisiert werden kann.In a further advantageous embodiment of a sensor device according to the present invention, the sensor device also has at least one second electrical resistor assigned to a sensor electrode, in particular an ohmic resistor, which is connected in series with the first electrical resistor assigned to the respective sensor electrode, so that the sensor electrode is connected or connectable via the associated first connection line, via the associated, first electrical resistor and the associated second electrical resistor to the associated first connection contact of the control and evaluation device, wherein the first electrical resistor and the second electrical resistor are preferably selected such that the first electrical resistance is much greater than the second electrical resistance, the first electrical resistance in particular being at least ten times as large as the second electrical resistance che resistance. In this way, an improved decoupling of the sensor electrode can be achieved, in particular a discharge of the sensor capacitance can be stabilized.

Besonders bevorzugt sind dabei der erste elektrische Widerstand und der zweite elektrische Widerstand sowie die zugehörige Referenzkapazität wenigstens einer Sensorelektrode, insbesondere jeweils, derart gewählt und die Sensorelektrode derart ausgebildet, dass das mathematisches Produkt aus der zugehörigen Referenzkapazität und dem zugehörigen ersten elektrischen Widerstand sehr viel größer ist als das mathematische Produkt aus einer Nenn-Kapazität der Sensorelektrode und dem zugehörigen zweiten elektrischen Widerstand, wobei das Produkt aus der zugehörigen Referenzkapazität und dem zugehörigen ersten elektrischen Widerstand insbesondere wenigstens das 10 fache des Produkts aus der Nenn-Kapazität der Sensorelektrode und dem zweiten elektrischen Widerstand beträgt. Es hat sich gezeigt, dass eine derartige Abstimmung besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine erreichbare Erfassungsgenauigkeit einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung ist.The first electrical resistance and the second electrical resistance as well as the associated reference capacitance of at least one sensor electrode, in particular each, are particularly preferably selected and the sensor electrode is designed such that the mathematical product of the associated reference capacitance and the associated first electrical resistance is very much greater as the mathematical product of a nominal capacitance of the sensor electrode and the associated second electrical resistance, the product of the associated reference capacitance and the associated first electrical resistance in particular at least 10 times the product of the nominal capacitance of the sensor electrode and the second electrical resistance amounts to. It has been shown that such coordination is particularly advantageous with regard to an achievable detection accuracy of a sensor device according to the invention.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die erste Sensorelektrode und/oder wenigstens eine weitere Sensorelektrode einen ersten Elektrodenanschluss auf, wobei wenigstens eine Sensorelektrode über diesen ersten Elektrodenanschluss mit der zugehörigen, d.h. dieser Sensorelektrode zugeordneten, ersten Anschlussleitung und über diese sowie über den zugehörigen ersten elektrischen Widerstand mit dem zugehörigen ersten Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteinrichtung verbunden oder verbindbar ist, und wobei wenigstens eine Sensorelektrode außerdem über diesen ersten Elektrodenanschluss und über die zugehörige Schottky-Diode mit dem zugehörigen Referenz-Anschlusskontakt verbunden oder verbindbar ist, vorzugsweise jeweils mithilfe eines zugehörigen dritten Anschlussknotens und einer weiteren Anschlussleitung und insbesondere jeweils über den zweiten Anschlussknoten. Hierdurch lässt sich ein besonders einfacher Aufbau einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung realisieren.In a further advantageous embodiment of a sensor device according to the present invention, the first sensor electrode and / or at least one further sensor electrode has a first electrode connection, at least one sensor electrode via this first electrode connection with the associated first connection line, that is to say assigned to this sensor electrode, and via this as well is connected or connectable via the associated first electrical resistor to the associated first connection contact of the control and evaluation device, and wherein at least one sensor electrode is also connected or connectable to the associated reference connection contact via this first electrode connection and via the associated Schottky diode, preferably in each case with the aid of an associated third connection node and a further connection line and in particular in each case via the second connection node. In this way, a particularly simple structure of a sensor device according to the invention can be implemented.

Alternativ kann aber auch wenigstens eine Sensorelektrode zwei Elektrodenanschlüsse aufweisen, wie es beispielsweise in der eingangs bereits genannten DE 10 2019 129 802 näher ausgeführt ist. Dies ermöglicht, eine entsprechend geeignete Ausgestaltung der Sensorvorrichtung vorausgesetzt, eine Durchgangsprüfung der Sensorelektrode und damit die Bereitstellung einer Sensorvorrichtung mit verbesserten Diagnoseeigenschaften.Alternatively, however, at least one sensor electrode can also have two electrode connections, as is the case, for example, in that already mentioned at the beginning DE 10 2019 129 802 is detailed. Assuming a suitably suitable configuration of the sensor device, this enables a continuity test of the sensor electrode and thus the provision of a sensor device with improved diagnostic properties.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung, insbesondere in einer Weiterbildung, kann die Sensorvorrichtung ferner eine elektrisch leitende Abschirmelektrode aufweisen, insbesondere eine zwischen der ersten Anschlussleitung und der zweiten Anschlussleitung angeordnete Abschirmelektrode, wobei die Abschirmelektrode vorzugsweise und bevorzugt zumindest zeitweise, insbesondere dauerhaft, während eines Betriebs der Sensorvorrichtung mit einem definierten elektrischen Potenzial beaufschlagbar ist, insbesondere mit einem dem erfassten Spannungsverlauf über der Zeit nachgeführten Potential, und wobei insbesondere die Steuerungs- und Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet ist, zumindest zeitweise, insbesondere dauerhaft, während der Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens die Abschirmelektrode mit einem definierten Potential zu beaufschlagen, insbesondere mit einem dem erfassten Spannungsverlauf über der Zeit nachgeführtem Potential. Hierdurch können unerwünschte Störeinflüsse, welche zu einer verfälschenden Beeinflussung der kapazitiven Kopplung der Sensorelektrode mit der Umgebung und/oder zu einer unerwünschten Beeinfluss durch andere Komponenten der Sensorvorrichtung führen können, reduziert werden. Infolgedessen kann mit der Sensorvorrichtung eine höhere Genauigkeit erreicht werden.In a further advantageous embodiment of a sensor device according to the invention, in particular in a further development, the sensor device can furthermore have an electrically conductive shielding electrode, in particular a shielding electrode arranged between the first connecting line and the second connecting line, the shielding electrode preferably and preferably at least temporarily, in particular permanently, during an operation of the sensor device can be acted upon with a defined electrical potential, in particular with a potential that tracks the detected voltage profile over time, and in particular the control and evaluation device is set up to at least temporarily, in particular permanently, the shielding electrode during the execution of a method according to the invention to apply a defined potential, in particular with a potential that tracks the detected voltage profile over time. This makes it possible to reduce undesirable interfering influences, which can lead to a falsifying influence on the capacitive coupling of the sensor electrode with the environment and / or to an undesired influence from other components of the sensor device. As a result, higher accuracy can be achieved with the sensor device.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Sensorvorrichtung ist die Sensorvorrichtung dazu ausgebildet und eingerichtet, gemäß eines im Folgenden näher beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben zu werden.In a particularly advantageous embodiment of a sensor device designed according to the present invention, the sensor device is designed and set up to be operated in accordance with a method according to the invention, which is described in more detail below.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb einer gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Sensorvorrichtung ist gekennzeichnet durch die Schritte:

  1. a) Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung,
  2. b) Aufladen wenigstens einer Referenzkapazität, insbesondere sämtlicher Referenzkapazitäten, indem jeweils ein definiertes Ladepotential an den zugehörigen ersten Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung angelegt wird,
  3. c) Entladen wenigstens einer mit der Umgebung gebildeten Sensorkapazität wenigstens einer Sensorelektrode, insbesondere sämtlicher mit der Umgebung gebildeten Sensorkapazitäten, indem ein definiertes Referenzpotential an den zugehörigen Referenz-Anschlusskontakt angelegt wird, vorzugsweise ein zweites Referenzpotential, insbesondere ein Nullpotential, welches bewirkt, dass die jeweilige Schottky-Diode öffnet, über welche die zugehörige Sensorelektrode mit dem zugehörigen Referenz-Anschlusskontakt elektrisch verbunden oder verbindbar ist,
  4. d) Herbeiführen eines Potentialausgleichs zwischen wenigstens einer Referenzkapazität und der zugehörigen Sensorkapazität der zugehörigen Sensorelektrode, insbesondere zwischen sämtlichen Referenzkapazitäten und der jeweils zugehörigen Sensorkapazität, wobei dazu insbesondere der zugehörige erste Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung hochohmig geschaltet wird und ein definiertes Referenzpotential an den zugehörigen Referenz-Anschlusskontakt angelegt wird, vorzugsweise ein erstes Referenzpotential, welches bewirkt, dass die jeweilige Schottky-Diode sperrt, über welche die zugehörige Sensorelektrode mit dem zugehörigen Referenz-Anschlusskontakt elektrisch verbunden oder verbindbar ist,
  5. e) Erfassen wenigstens einer anliegenden Spannung an wenigstens einem ersten Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung, insbesondere an sämtlichen ersten Anschlusskontakten, und
  6. f) Auswerten der erfassten Spannung.
A method according to the invention for operating a sensor device designed according to the present invention is characterized by the steps:
  1. a) providing a sensor device according to the invention,
  2. b) charging at least one reference capacitance, in particular all reference capacitances, by applying a defined charging potential to the associated first connection contact of the control and evaluation device,
  3. c) discharging at least one sensor capacitance formed with the environment of at least one sensor electrode, in particular all sensor capacitances formed with the environment, by applying a defined reference potential to the associated reference terminal contact, preferably a second reference potential, in particular a zero potential, which causes the respective Schottky diode opens, via which the associated sensor electrode is electrically connected or can be connected to the associated reference connection contact,
  4. d) Bringing about equipotential bonding between at least one reference capacitance and the associated sensor capacitance of the associated sensor electrode, in particular between all reference capacitances and the respective associated sensor capacitance, in particular the associated first connection contact of the control and evaluation device being switched to high resistance and a defined reference potential to the associated reference -Connection contact is applied, preferably a first reference potential, which causes the respective Schottky diode to block, via which the associated sensor electrode is electrically connected or can be connected to the associated reference connection contact,
  5. e) detecting at least one applied voltage on at least one first connection contact of the control and evaluation device, in particular on all first connection contacts, and
  6. f) Evaluation of the recorded voltage.

Die Schritte b) und c) können dabei gleichzeitig oder jeweils nacheinander durchgeführt werden, wobei der Schritt c) bevorzugt erst nach Schritt b) durchgeführt wird, während die Schritte d), e) und f) insbesondere in der genannten Reihenfolge nacheinander durchgeführt werden und insbesondere erst durchgeführt werden, wenn die Schritte b) und c) zu Ende durchgeführt worden sind.Steps b) and c) can be carried out simultaneously or one after the other, step c) preferably not being carried out until after step b), while steps d), e) and f) are carried out one after the other in the order mentioned in particular only be carried out when steps b) and c) have been carried out to the end.

Nachdem der Potentialausgleich herbeigeführt worden ist, ändert sich die durch den Potentialausgleich einstellende und danach anliegende Spannung, welche insbesondere auch als äquivalente Vergleichsspannung bezeichnet wird, wenn ein Eingabemittel in den Detektionsbereich eindringt, wobei die resultierende Spannungsänderung proportional zum Abstand des Eingabemittels von der Sensorelektrode ist, so dass anhand der erfassten Spannung erkannt werden kann, ob sich ein Eingabemittel im Detektionsbereich der Sensorvorrichtung befindet oder nicht, insbesondere mit welchem Abstand, so dass insbesondere eine Berührung von einer Annäherung unterschieden werden kann. Dementsprechend kann durch ein Auswerten der Spannung bestimmt werden, ob sich ein Eingabemittel, beispielsweise eine menschliche Hand, im Detektionsbereich der Sensorvorrichtung befindet oder nicht.After the equipotential bonding has been brought about, the voltage set by the equipotential bonding and then applied changes, which is in particular also referred to as the equivalent comparison voltage when an input means penetrates the detection area, the resulting voltage change being proportional to the distance between the input means and the sensor electrode, so that on the basis of the detected voltage it can be recognized whether an input means is located in the detection area of the sensor device or not, in particular at what distance, so that in particular a touch can be distinguished from an approach. Accordingly, can by evaluating the voltage it can be determined whether an input means, for example a human hand, is located in the detection area of the sensor device or not.

In einer vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird zum Anlegen des Ladepotentials am ersten Anschlusskontakt oder an den ersten Anschlusskontakten der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung in Schritt b) der Anschlusskontakt jeweils als Ausgang geschaltet, insbesondere jeweils durch niederohmig schalten, d.h. auf „LOW“. Dies ermöglicht ein besonders effizientes Laden der zugehörigen Referenzkapazität(en).In an advantageous embodiment of a method according to the present invention, in order to apply the charging potential to the first connection contact or to the first connection contacts of the control and evaluation device in step b), the connection contact is switched as an output, in particular by switching to low resistance, ie to "LOW" . This enables particularly efficient charging of the associated reference capacitance (s).

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Sensorvorrichtung daher insbesondere derart ausgebildet und eingerichtet, dass zum Anlegen des Ladepotentials an einen der ersten Anschlusskontakte der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung in Schritt b) der erste Anschlusskontakt jeweils als Ausgang schaltbar ist, wobei dazu insbesondere der erste Anschlusskontakt jeweils niederohmig schaltbar ist.In a further advantageous embodiment of a sensor device according to the present invention, the sensor device is therefore designed and set up in such a way that, in order to apply the charging potential to one of the first connection contacts of the control and evaluation device in step b), the first connection contact can be switched as an output, wherein to this end, in particular the first connection contact can be switched to a low resistance.

Das Schalten der beiden Anschlusskontakte lässt sich besonders einfach mittels einer Steuerungs- und Auswerteeinrichtung realisieren, bei welcher der erste Anschlusskontakt und der zweite Anschlusskontakt jeweils Teil eines sogenannten GPIO-Anschlusses („General Purpose Input/Output-Anschluss“) sind, d.h. als ein allgemeiner, schaltbarer Anschlusskontakt, was sich besonders einfach durch eine Zuordnung des jeweiligen Anschlusskontaktes zu einem Eingangs- und/oder Ausgangs-Port, insbesondere einem schaltbaren Eingangs- und/oder Ausgangs-Port erreichen lässt.The switching of the two connection contacts can be implemented particularly easily by means of a control and evaluation device in which the first connection contact and the second connection contact are each part of a so-called GPIO connection ("General Purpose Input / Output connection"), ie as a general one , switchable connection contact, which can be achieved particularly easily by assigning the respective connection contact to an input and / or output port, in particular a switchable input and / or output port.

Vorzugsweise sind, insbesondere in einer Weiterbildung, der erste Anschlusskontakt und der zweite Anschlusskontakt dabei einem gemeinsamen Eingangs- und/oder Ausgangs-Port zugeordnet, d.h. einem gemeinsamen Kanal, welcher vorzugsweise zwar eine unterschiedliche Belegung ermöglicht, z.B. mit unterschiedlichen Potentialen etc., aber insbesondere logisch nur gemeinsam ansteuerbar ist. Sind der erste Anschlusskontakt und der zweite Anschlusskontakt jeweils ein und demselben Eingangs- und/oder Ausgangs-Port zugeordnet, lässt sich auf besonders einfache Art und Weise eine Synchronisierung der beiden Anschlusskontakte erreichen, wodurch sich kurze Abtastzyklen und damit eine hohe Auflösung erreichen lassen. Ferner lässt sich auf diese Weise eine hohe Sensorempfindlichkeit erreichen, da durch die Synchronisierung jeweils zuverlässig und präzise ein definierter Ausgangszustand vor Beginn einer jeden Messung eingestellt werden kann. Alternativ ist aber auch eine Zuordnung der beiden Anschlusskontakte zu unterschiedlichen Eingangs- und/oder Ausgangs-Ports denkbar.Preferably, in particular in a further development, the first connection contact and the second connection contact are assigned to a common input and / or output port, ie a common channel, which preferably allows different occupancy, for example with different potentials etc., but in particular can only be controlled logically together. If the first connection contact and the second connection contact are each assigned to one and the same input and / or output port, a synchronization of the two connection contacts can be achieved in a particularly simple manner, whereby short scanning cycles and thus a high resolution can be achieved. In addition, a high level of sensor sensitivity can be achieved in this way, since the synchronization enables a defined initial state to be set reliably and precisely before the start of each measurement. Alternatively, however, an assignment of the two connection contacts to different input and / or output ports is also conceivable.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung weist die Sensorvorrichtung einen ersten Analog-Digital-Wandler und wenigstens einen vom ersten Analog-Digital-Wandler separat ausgebildeten, zweiten Analog-Digital-Wandler auf, wobei jeder der beiden Analog-Digital-Wandler vorzugsweise jeweils mit wenigstens einem Eingangs- und/oder Ausgangs-Port koppelbar ist, insbesondere elektrisch verbindbar ist.In a particularly advantageous embodiment of a sensor device according to the invention, the sensor device has a first analog-digital converter and at least one second analog-digital converter formed separately from the first analog-digital converter, each of the two analog-digital converters preferably in each case can be coupled to at least one input and / or output port, in particular can be electrically connected.

Sind zwei oder mehr Analog-Digital-Wandler vorgesehen, können diese entweder einem gleichen Eingangs- und/oder Ausgangs-Port, unterschiedlichen Eingangs- und/oder Ausgangs-Ports und/oder unterschiedlichen Steuerungs- und Auswerteinrichtungen zugeordnet sein, wobei für letzteres die Sensorvorrichtung vorzugsweise entsprechend mehr als eine Steuerungs- und Auswerteeinrichtung aufweist.If two or more analog-to-digital converters are provided, these can either be assigned to the same input and / or output port, different input and / or output ports and / or different control and evaluation devices, the sensor device for the latter preferably has correspondingly more than one control and evaluation device.

In einem weiteren Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann ferner, insbesondere in einer vorteilhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, in Abhängigkeit vom Auswerteergebnis ein Sensorsignal erzeugt und ausgegeben, welches insbesondere wenigstens eine Signalinformation enthält, ob sich ein Eingabemittel im Detektionsbereich der Sensorvorrichtung befindet oder nicht.In a further step of a method according to the invention, in particular in an advantageous embodiment of a method according to the invention, a sensor signal can be generated and output depending on the evaluation result, which in particular contains at least one piece of signal information as to whether or not an input means is in the detection area of the sensor device.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird zum Anlegen des definierten Referenzpotentials in Schritt c) und d) am zugehörigen Referenz-Anschlusskontakt die Steuer-Schalteinrichtung vorzugsweise über den zweiten Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung und die zweite Anschlussleitung von der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung angesteuert, wobei zum Anlegen eines Referenzpotentials, welches bewirkt, dass die jeweilige Schottky-Diode sperrt, über welche die zugehörige Sensorelektrode mit dem zugehörigen Referenz-Anschlusskontakt elektrisch verbunden oder verbindbar ist, insbesondere zum Anlegen eines ersten Referenzpotentials, und damit zum Herbeiführen des Potentialausgleichs in Schritt d), die Steuer-Schalteinrichtung vorzugsweise in einen ersten Schaltzustand, insbesondere in einen hochohmigen und damit nichtleitenden, gesperrten Schaltzustand, geschaltet wird oder in diesem gehalten wird, und wobei zum Anlegen eines Referenzpotentials, welches bewirkt, dass die jeweilige Schottky-Diode öffnet, über welche die zugehörige Sensorelektrode mit dem zugehörigen Referenz-Anschlusskontakt elektrisch verbunden oder verbindbar ist, insbesondere zum Anlegen eines zweiten Referenzpotentials, und damit zum Entladen wenigstens einer mit der Umgebung gebildeten Sensorkapazität wenigstens einer Sensorelektrode in Schritt b), die Steuer-Schalteinrichtung vorzugsweise in einen zweiten Schaltzustand, insbesondere in einen niederohmigen und damit leitenden, geöffneten Schaltzustand, geschaltet wird oder in diesem gehalten wird.In a particularly advantageous embodiment of a method according to the present invention, to apply the defined reference potential in steps c) and d) to the associated reference connection contact, the control switching device is preferably via the second connection contact of the control and evaluation device and the second connection line from the controller - and evaluation device controlled, whereby to apply a reference potential, which causes the respective Schottky diode to block, via which the associated sensor electrode is electrically connected or can be connected to the associated reference connection contact, in particular to apply a first reference potential, and thus to bring about of the equipotential bonding in step d), the control switching device is preferably switched to a first switching state, in particular in a high-resistance and thus non-conductive, blocked switching state, or is held in this, and wherein ei nes reference potential, which causes the respective Schottky diode to open, via which the associated sensor electrode is electrically connected or can be connected to the associated reference connection contact, in particular for applying a second reference potential, and thus for discharging at least one sensor capacitance formed with the environment a sensor electrode in step b), the control switching device is preferably switched into a second switching state, in particular into a low-resistance and therefore conductive, open switching state, or is held in this.

Hierdurch lässt sich auf besonders einfache Weise der jeweilige Referenz-Anschlusskontakt mit dem jeweiligen, gewünschten Referenzpotential beaufschlagen. In this way, the respective reference connection contact can be subjected to the respective, desired reference potential in a particularly simple manner.

Sind die Referenz-Anschlusskontakte jeweils über eine gemeinsame Referenzleitung miteinander verbunden, ist nur ein zweiter Anschlusskontakt, eine zweite Steuerleitung und nur eine Steuer-Schalteinrichtung erforderlich, um jeweils zwischen dem ersten Referenzpotential und dem zweiten Referenzpotential an den Referenz-Anschlusskontakten umzuschalten. Dadurch lässt sich eine besonders einfache und insbesondere nur wenige Komponenten umfassende und damit besonders kostengünstige, vorteilhafte Sensorvorrichtung bereitstellen.If the reference connection contacts are each connected to one another via a common reference line, only a second connection contact, a second control line and only one control switching device are required to switch between the first reference potential and the second reference potential at the reference connection contacts. This makes it possible to provide a particularly simple and, in particular, only a few components comprising and therefore particularly cost-effective, advantageous sensor device.

Die mit Bezug auf eine erfindungsgemäße kapazitive Sensorvorrichtung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend auch für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb einer solchen Sensorvorrichtung und umgekehrt, auch wenn dies jeweils, insbesondere um Wiederholungen zu vermeiden, in der vorliegenden Anmeldung nicht explizit erläutert ist.The preferred embodiments presented with reference to a capacitive sensor device according to the invention and their advantages also apply accordingly to a method according to the invention for operating such a sensor device and vice versa, even if this is not explicitly explained in the present application, in particular to avoid repetitions.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar, sofern diese Kombination technisch ausführbar ist.Further features of the invention emerge from the claims, the figures and the description of the figures. All of the features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown on their own in the figures can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, provided that this combination is technically feasible.

Die Erfindung wird nun anhand mehrerer, nicht einschränkender Ausführungsbeispiele sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, wobei funktionsgleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:

  • 1 ein Blockschaltbild einer aus dem Stand der Technik bekannten, kapazitiven Sensorvorrichtung,
  • 2 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen kapazitiven Sensorvorrichtung,
  • 3 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen kapazitiven Sensorvorrichtung,
  • 4 ein Diagramm, in welchem für ein Ausführungsbeispiel einer Schottky-Diode beispielhalber ein Verlauf einer internen, parasitären Kapazität der Schottky-Diode in Abhängigkeit von einer an der Schottky-Diode anliegenden Spannung dargestellt ist,
  • 5 ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen kapazitiven Sensorvorrichtung, und
  • 6 ein Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen kapazitiven Sensorvorrichtung.
The invention will now be explained in more detail on the basis of several non-restrictive exemplary embodiments and with reference to the accompanying drawings, components with the same function being provided with the same reference numerals. Show:
  • 1 a block diagram of a capacitive sensor device known from the prior art,
  • 2 a block diagram of a first embodiment of a capacitive sensor device according to the invention,
  • 3 a block diagram of a second embodiment of a capacitive sensor device according to the invention,
  • 4th a diagram in which, for an exemplary embodiment of a Schottky diode, a profile of an internal, parasitic capacitance of the Schottky diode is shown as a function of a voltage applied to the Schottky diode,
  • 5 a block diagram of a third embodiment of a capacitive sensor device according to the invention, and
  • 6th a block diagram of a fourth embodiment of a capacitive sensor device according to the invention.

1 zeigt ein Blockschaltbild einer aus dem Stand der Technik bekannten, gattungsgemäßen Sensorvorrichtung 1, wie sie beispielsweise in der DE 10 2019 128 656 beschrieben ist, wobei die Sensorvorrichtung 1 zwei elektrisch leitfähige Sensorelektroden 3 zur kapazitiven Erkennung einer Anwesenheit eines Eingabemittels in einem Detektionsbereich der Sensorvorrichtung 1 aufweist, wobei die Sensorelektroden 3 jeweils mit der Umgebung eine sich bei Anwesenheit eines Eingabemittels im Detektionsbereich der Sensorvorrichtung 1 ändernde Sensorkapazität 4 ausbilden. Ferner weist die kapazitive Sensorvorrichtung 1 eine Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 8 auf, welche zwei erste Anschlusskontakte 9 sowie einen zweiten Anschlusskontakt 10 aufweist, und welche sowohl mit einem Nullpotential, in diesem Fall mit Masse (GND) verbunden ist, insbesondere elektrisch, d. h. galvanisch, und welche ferner mit einer Versorgungsspannung, beispielsweise einer Versorgungsspannung in einem Fahrzeug von insbesondere +12V oder dergleichen, verbunden oder verbindbar ist, was jedoch in 1 nicht dargestellt ist. 1 shows a block diagram of a generic sensor device known from the prior art 1 such as in the DE 10 2019 128 656 is described, the sensor device 1 two electrically conductive sensor electrodes 3 for the capacitive detection of the presence of an input means in a detection area of the sensor device 1 having, wherein the sensor electrodes 3 each with the environment when an input means is present in the detection area of the sensor device 1 changing sensor capacitance 4th form. Furthermore, the capacitive sensor device 1 a control and evaluation device 8th on which two first connection contacts 9 and a second connection contact 10 has, and which both with a zero potential, in this case with ground ( GND ) is connected, in particular electrically, ie galvanically, and which is also connected or connectable to a supply voltage, for example a supply voltage in a vehicle of in particular + 12V or the like, but this is shown in 1 is not shown.

Die in 1 gezeigte Sensorvorrichtung 1 weist jeweils mehrere erste Anschlussleitungen 11 auf, welche jeweils mit dem ersten Anschlusskontakt 9 verbunden sind und insbesondere jeweils als Messleitung 11 dienen, wobei die Sensorelektroden 3 jeweils über diese ersten Anschlussleitungen 11 und einen jeweils entlang dieser geschalteten, elektrischen Widerstand 7, der insbesondere ein ohmscher Widerstand ist, mit dem jeweils zugehörigen ersten Anschlusskontakt 9 der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 8 verbunden sind.In the 1 Sensor device shown 1 each has a plurality of first connection lines 11 each with the first connection contact 9 are connected and in particular each as a measuring line 11 serve, the sensor electrodes 3 in each case via these first connection lines 11 and an electrical resistor connected along these lines 7th , which is in particular an ohmic resistor, with the respective associated first connection contact 9 the control and evaluation device 8th are connected.

Über einen ersten Anschlussknoten 14 ist ferner jeweils eine Referenzkapazität 5 zum einen mit der ersten Anschlussleitung 11 verbunden und zum anderen mit einem Basispotential, in diesem Fall jeweils mit einem Massepotential GND, d.h. mit einem Nullpotential (0V).Via a first connection node 14th is also a reference capacitance 5 on the one hand with the first connection line 11 connected and on the other hand with a base potential, in this case each with a ground potential GND , ie with a zero potential (0V).

Über einen zweiten Anschlussknoten 12 und jeweils eine elektronische Schalteinrichtung 6 können die Sensorelektroden 3 ferner jeweils ebenfalls mit einem Massepotential verbunden werden.Via a second connection node 12th and one electronic switching device in each case 6th can use the sensor electrodes 3 furthermore are each also connected to a ground potential.

Bei der in 1 gezeigten Sensorvorrichtung 1 können die beiden elektronischen Schalteinrichtungen 6 dabei jeweils mittels einer gemeinsamen zweiten Anschlussleitung 13, welche insbesondere als Steuerleitung dient, angesteuert werden, wobei das zugehörige Steuersignal von der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 8 erzeugt werden kann und über einen zweiten Anschlusskontakt 10 auf die zweite Anschlussleitung 13, d.h. die Steuerleitung 13, ausgegeben werden kann.At the in 1 sensor device shown 1 can use the two electronic switching devices 6th in each case by means of a common second connection line 13th , which serves in particular as a control line, are controlled, the associated control signal from the control and evaluation device 8th can be generated and via a second connection contact 10 on the second connection line 13th , ie the control line 13th , can be output.

Die in 1 gezeigte Sensorvorrichtung 1 kann dabei insbesondere nach dem ebenfalls aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannten CVD-Verfahren betrieben werden, wobei dazu in einem ersten Schritt die Referenzkapazitäten 5 jeweils über die ersten Anschlusskontakte 9 und die ersten Anschlussleitung in 11 mit einem definierten Ladepotential definiert aufgeladen werden können, und die Sensorelektroden 3 bzw. die von diesen mit der Umgebung ausgebildeten Sensorkapazitäten 4 jeweils durch Verbinden mit einem Massepotential (GND) entladen werden, wobei dazu die zugehörigen, elektronischen Schalteinrichtungen 6 jeweils von der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 8 über den zweiten Anschlusskontakt 10 und die gemeinsame Steuerleitung 13 derart angesteuert werden können, dass die Schalter der elektronischen Schalteinrichtungen 6 schließen, wobei die elektronischen Schalteinrichtungen 6 insbesondere jeweils einen Transistor oder einen Tri-State-Schalter als entsprechendes Schaltelement aufweisen.In the 1 Sensor device shown 1 can in particular be operated according to the CVD method, which is also fundamentally known from the prior art, with the reference capacitances for this purpose in a first step 5 in each case via the first connection contacts 9 and the first connection line in 11 can be charged in a defined manner with a defined charging potential, and the sensor electrodes 3 or the sensor capacities formed by these with the environment 4th each by connecting to a ground potential ( GND ) are discharged, with the associated electronic switching devices 6th each from the control and evaluation device 8th via the second connection contact 10 and the common control line 13th can be controlled in such a way that the switches of the electronic switching devices 6th close, with the electronic switching devices 6th in particular each have a transistor or a tri-state switch as a corresponding switching element.

In einem nächsten Schritt, insbesondere nachdem die Referenzkapazitäten 5 vollständig und definiert aufgeladen sind, und die Sensorelektroden 3 bzw. die durch diese mit der Umgebung ausgebildeten Sensorkapazitäten 4 definiert entladen sind, insbesondere nahezu vollständig, werden die Verbindungen der Sensorelektroden 3 mit dem Massepotential getrennt, wobei dazu die elektronischen Schalteinrichtungen 6 von der Steuerungs- und Auswerteinrichtung 8, entsprechend angesteuert werden können, insbesondere derart umgeschaltet werden können, dass jeweils die Verbindung zwischen den zweiten Anschlussknoten 12 und dem Massepotential getrennt wird.In a next step, especially after the reference capacities 5 are fully and clearly charged, and the sensor electrodes 3 or the sensor capacities formed by these with the environment 4th are discharged in a defined manner, in particular almost completely, are the connections of the sensor electrodes 3 separated with the ground potential, with the electronic switching devices 6th from the control and evaluation device 8th , can be controlled accordingly, in particular can be switched over in such a way that the connection between the second connection node in each case 12th and the ground potential is separated.

Des Weiteren können die ersten Anschlussleitungen 11 bzw. die ersten Anschlusskontakte 9 vom Ladepotential getrennt werden, was beispielsweise mithilfe entsprechender GPIO-Ein und Ausgänge einfach realisiert werden kann, in dem diese hochohmig geschaltet werden.Furthermore, the first connection lines 11 or the first connection contacts 9 be separated from the charging potential, which can be easily implemented, for example, using the corresponding GPIO inputs and outputs by switching them to high resistance.

Infolgedessen kommt es zu einem Potentialausgleich jeweils zwischen der jeweiligen Referenzkapazität 5 und der zugehörigen Sensorkapazität 4 einer Sensorelektrode 3 und es stellt sich eine äquivalente Vergleichsspannung ein.As a result, there is potential equalization between the respective reference capacitance 5 and the associated sensor capacitance 4th a sensor electrode 3 and an equivalent equivalent voltage is established.

Wird nun ein entsprechendes Eingabemittel in die Umgebung einer der Sensorelektroden 3 gebracht, insbesondere in deren Detektionsbereich, ändert sich die kapazitive Kopplung der Sensorelektrode 3 mit der Umgebung und infolgedessen die sich durch den Potentialausgleich eingestellte Vergleichsspannung, was messtechnisch über die zugehörige erste Anschlussleitung 11, die ja als Messleitung 11 dient, von der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 8 erfasst werden kann.If a corresponding input means is now placed in the vicinity of one of the sensor electrodes 3 brought, in particular in their detection area, the capacitive coupling of the sensor electrode changes 3 with the environment and, as a result, the comparison voltage set by the equipotential bonding, which is measured in terms of the associated first connection line 11 that yes as a test lead 11 is used by the control and evaluation device 8th can be captured.

Dazu kann die Steuerungs- und Auswerteinrichtung 8 beispielsweise entsprechende, hier nicht dargestellte Einrichtungen zur Erfassung der Änderung der kapazitiven Kopplung der Sensorelektrode 3 mit der Umgebung aufweisen, beispielsweise einen oder mehrere Analog-Digital-Konverter, welche insbesondere nach Herbeiführen des Potentialausgleichs jeweils mit den entsprechenden ersten Anschlussleitungen 11 bzw. den zugehörigen ersten Anschlusskontakten 9 verbunden werden können.The control and evaluation device 8th for example, corresponding devices, not shown here, for detecting the change in the capacitive coupling of the sensor electrode 3 have with the environment, for example one or more analog-digital converters, which, in particular after bringing about the potential equalization, each with the corresponding first connection lines 11 or the associated first connection contacts 9 can be connected.

2 zeigt ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen, kapazitiven Sensorvorrichtung 100, wobei die Sensorvorrichtung 100 für eine hier nicht dargestellte Bedienvorrichtung eines Fahrzeugs vorgesehen ist, beispielsweise für eine Lenkrad-Bedienvorrichtung, welche insbesondere zumindest teilweise durch eine Annäherung eines Eingabemittels an eine Bedienoberfläche und/oder durch eine Berührung einer Bedienoberfläche mit einem Eingabemittel betätigt werden kann, wobei das Erkennen einer Annäherung und/oder einer Berührung der Bedienoberfläche kapazitiv erfolgt. 2 shows a block diagram of a first embodiment of a capacitive sensor device according to the invention 100 , the sensor device 100 is provided for a control device of a vehicle, not shown here, for example for a steering wheel control device, which can be operated in particular at least partially by an input means approaching a control surface and / or by touching a control surface with an input means, the detection of an approach and / or touching the user interface takes place capacitively.

Erfindungsgemäß weist die Sensorvorrichtung 100 eine erste elektrisch leitfähige Sensorelektrode E1 zur kapazitiven Erkennung einer Anwesenheit eines Eingabemittels, wie beispielsweise einer menschlichen Hand oder einem Finger einer menschlichen Hand, in einem Detektionsbereich der Sensorvorrichtung 100 auf, wobei die Sensorelektrode E1 mit der Umgebung eine Sensorkapazität Cex-1 ausbildet, welche sich bei einer Anwesenheit eines geeigneten Eingabemittels im Detektionsbereich der Sensorvorrichtung 100 ändert, beispielsweise bei Anwesenheit einer menschlichen Hand.According to the invention, the sensor device 100 a first electrically conductive sensor electrode E1 for capacitive detection of the presence of an input means, such as a human hand or a finger of a human hand, in a detection area of the sensor device 100 on, with the sensor electrode E1 with the environment a sensor capacitance Cex- 1 forms, which occurs in the presence of a suitable input means in the detection area of the sensor device 100 changes, for example in the presence of a human hand.

Ferner weist die Sensorvorrichtung 100 eine Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 8 mit einem ersten Anschlusskontakt 9 auf sowie eine erste Anschlussleitung 11, welche insbesondere als Messleitung 11 dient, wobei die Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 8 in diesem Fall insbesondere ein Microcontroller ist und die erste Sensorelektrode E1 über die erste Anschlussleitung 11 mit dem ersten Anschlusskontakt 9 der Steuerungs- und Auswerteinrichtung 8 verbunden ist.Furthermore, the sensor device 100 a control and evaluation device 8th with a first connection contact 9 on as well as a first connection line 11 , which in particular as a measuring line 11 serves, the control and evaluation device 8th in this case in particular a microcontroller and the first sensor electrode E1 via the first connection line 11 with the first connection contact 9 the control and evaluation device 8th connected is.

Dieses Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 100 weist ferner einen zweiten Anschlusskontakt 10 sowie eine zweite Anschlussleitung 13 auf, welche insbesondere als Steuerleitung 13 dient.This embodiment of a sensor device according to the invention 100 also has a second connection contact 10 as well as a second connection line 13th on, which in particular as a control line 13th serves.

Erfindungsgemäß weist die Sensorvorrichtung 100 ferner eine erste Referenzkapazität CRef-1 auf, welche durch einen Kondensator CRef-1 mit definierter Kapazität gebildet ist, und welche zum einen mit der ersten Anschlussleitung 11 elektrisch verbunden ist, insbesondere zwischen dem ersten Anschlusskontakt 9 der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 8 sowie der Sensorelektrode E1, insbesondere über einen ersten Anschlussknoten 14, sowie zum anderen mit einem Basispotential VBasis, welches in diesem Fall bevorzugt ein Massepotential (GND), d.h. ein Nullpotential (0V) ist.According to the invention, the sensor device 100 furthermore a first reference capacitance C Ref-1 on which by a capacitor C Ref-1 is formed with a defined capacity, and which on the one hand with the first connection line 11 is electrically connected, in particular between the first connection contact 9 the control and evaluation device 8th as well as the sensor electrode E1 , in particular via a first connection node 14th , and on the other hand with a base potential VBasis, which in this case is preferably a ground potential ( GND ), ie a zero potential (0V).

Zwischen der ersten Referenzkapazität CRef-1 und der Sensorelektrode E1 ist gemäß der vorliegenden Erfindung ferner noch ein erster elektrischer Widerstand R1, in diesem Fall ein ohmscher Widerstand R1, in Reihe geschaltet, insbesondere zwischen dem ersten Anschlussknoten 14, über welchen die erste Referenzkapazität CRef-1 mit der ersten Anschlussleitung 11 elektrisch verbunden ist, und der Sensorelektrode E1.Between the first reference capacitance C Ref-1 and the sensor electrode E1 is further still a first electrical resistor according to the present invention R1 , in this case an ohmic resistor R1 , connected in series, in particular between the first connection node 14th over which the first reference capacitance C Ref-1 with the first connection line 11 is electrically connected, and the sensor electrode E1 .

Die Sensorelektrode E1 weist zu ihrer elektrischen Kontaktierung einen ersten elektrischen Elektrodenanschluss 17 auf, über welchen die erste Sensorelektrode E1 mit der ersten Anschlussleitung 11 und dem ersten Anschlusskontakt 9 der Steuer- und Auswerteeinrichtung 8 verbunden ist.The sensor electrode E1 has a first electrical electrode connection for their electrical contacting 17th on over which the first sensor electrode E1 with the first connection line 11 and the first connection contact 9 the control and evaluation device 8th connected is.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Sensorvorrichtung 100 ferner wenigstens eine erste Schottky-Diode D1 auf, über welche die erste Sensorelektrode E1 ferner mit einem ersten Referenz-Anschlusskontakt 15A verbunden ist, wobei der erste Referenz-Anschlusskontakt 15A wahlweise mit einem ersten definierten Referenzpotential VRef1 oder einem zweiten definierten Referenzpotential VRef2 beaufschlagt werden kann.According to the present invention, the sensor device 100 furthermore at least one first Schottky diode D1 on which the first sensor electrode E1 furthermore with a first reference connection contact 15A is connected, the first reference terminal contact 15A optionally with a first defined reference potential V Ref1 or a second defined reference potential V Ref2 can be applied.

Bei diesem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 100 ist die Sensorelektrode E1 dabei über ihren ersten Elektrodenanschluss 17, einen Abschnitt der ersten Anschlussleitung 11, einen zweiten Anschlussknoten 12 sowie eine weitere elektrische Leitung 16 und die erste Schottky-Diode D1 mit dem zugehörigen Referenz-Anschlusskontakt 15A verbunden.In this exemplary embodiment of a sensor device according to the invention 100 is the sensor electrode E1 through their first electrode connection 17th , a section of the first connection line 11 , a second connection node 12th as well as another electrical line 16 and the first Schottky diode D1 with the associated reference connection contact 15A connected.

Diese erste Schottky-Diode D1 ist dabei derart mit dem ersten Referenz-Anschlusskontakt 15A verbunden, dass sie sperrt, wenn das an diesem Referenz-Anschlusskontakt 15A anliegende Referenzpotential größer als die Schwellenspannung dieser Schottky-Diode D1 ist, und dass sie öffnet, wenn das an diesem ersten Referenz-Anschlusskontakt 15A anliegende Referenzpotential kleiner als die Schwellenspannung dieser Schottky-Diode D1 ist. Hierüber kann, vergleichbar mit der elektronischen Schalteinrichtung 6 aus 1, das Entladen der Sensorkapazität Cex-1 der Sensorelektrode E1 gesteuert werden.That first Schottky diode D1 is in such a way with the first reference connection contact 15A connected that it locks when this is connected to this reference connection contact 15A applied reference potential greater than the threshold voltage of this Schottky diode D1 is, and that it opens when that first reference connection contact 15A applied reference potential less than the threshold voltage of this Schottky diode D1 is. This can be compared to the electronic switching device 6th out 1 , discharging the sensor capacitance C ex-1 the sensor electrode E1 being controlled.

Zur Steuerung des jeweils am ersten Referenz-Anschlusskontakt 15A anliegenden Referenzpotentials VRef1 bzw. VRef2 , ist bei diesem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 100 ferner ebenfalls eine elektronische Schalteinrichtung 6 vorgesehen, welche dazu ausgebildet und eingerichtet ist, zwischen einem ersten Schaltzustand und einem zweiten Schaltzustand umgeschaltet zu werden, wobei, wenn sich die elektronische Schalteinrichtung 6 im ersten Schaltzustand befindet, das erste Referenzpotential VRef1 am ersten Referenz-Anschlusskontakt 15A anliegt, sodass die erste Schottky-Diode D1 sperrt, und wenn sich die elektronische Schalteinrichtung 6 im zweiten Schaltzustand befindet, das zweite Referenzpotential VRef2 am ersten Referenz-Anschlusskontakt 15A anliegt, sodass die erste Schottky-Diode D1 öffnet.To control the respective on the first reference connection contact 15A applied reference potential V Ref1 or. V Ref2 , is in this embodiment of a sensor device according to the invention 100 also an electronic switching device 6th provided, which is designed and set up to be switched between a first switching state and a second switching state, wherein when the electronic switching device 6th is in the first switching state, the first reference potential V Ref1 at the first reference connection contact 15A so that the first Schottky diode D1 locks, and if the electronic switching device 6th is in the second switching state, the second reference potential V Ref2 at the first reference connection contact 15A so that the first Schottky diode D1 opens.

In diesem Fall weist die elektronische Schalteinrichtung 6 dazu eine Steuer-Schalteinrichtung S0 in Form eines MOSFETs S0 auf, dessen Drain-Anschluss über einen ersten Abschnitt einer Referenzleitung 15 und einen weiteren elektrischen Widerstand R0, insbesondere einen ohmschen Widerstand R0, der vorliegend als Pullup-Widerstand R0 dient, mit einem ersten Anschluss, an dem das erste Referenzpotential VRef1 anliegt, welches bei diesem Beispiel +5V beträgt, verbunden ist. Der Source-Anschluss des MOSFET S0 ist über einen zweiten Abschnitt der Referenzleitung 15 mit einem zweiten Anschluss, an dem das zweite Referenzpotential VRef2 anliegt, welches bei diesem Beispiel ein Massepotential GND ist, verbunden.In this case, the electronic switching device 6th in addition a control switching device S0 in the form of a MOSFET S0 on, the drain connection of which via a first section of a reference line 15th and another electrical resistor R0 , especially an ohmic resistor R0 , in the present case as a pull-up resistor R0 is used, with a first connection at which the first reference potential V Ref1 is applied, which is + 5V in this example, is connected. The source connection of the MOSFET S0 is via a second section of the reference line 15th with a second connection at which the second reference potential V Ref2 is applied, which in this example is a ground potential GND is connected.

Die Steuer-Schalteinrichtung S0, in diesem Fall der MOSFET S0, insbesondere dessen Gate-Anschluss, ist dabei über die zweite Anschlussleitung 13, welche insbesondere als Steuerleitung dient, mit dem zweiten Anschlusskontakt 10 der Steuerungs- und Auswerteinrichtung 8 verbunden, wobei die Steuerungs- und Auswerteinrichtung 8 dazu ausgebildet und eingerichtet ist, die Steuer-Schalteinrichtung S0 zwischen einem ersten Schaltzustand und einem zweiten Schaltzustand umzuschalten, wobei ein Umschalten in den ersten Schaltzustand bewirkt, in welchem der MOSFET S0 sperrt, dass sich am ersten Referenz-Anschlusskontakt 15A das erste Referenzpotential VRef1 einstellt und ein Umschalten in den zweiten Schaltzustand, in welchem sich dem MOSFET S0 in einem Durchgangszustand, d.h. einem leitenden Zustand befindet, dass sich am ersten Referenz-Anschlusskontakt 15A das zweite Referenzpotential VRef2 einstellt.The control switching device S0 , in this case the MOSFET S0 , in particular its gate connection, is via the second connection line 13th , which serves in particular as a control line, with the second connection contact 10 the control and evaluation device 8th connected, the control and evaluation device 8th designed and set up for this purpose, the control switching device S0 to switch between a first switching state and a second switching state, a switchover to the first switching state in which the MOSFET S0 blocks that on the first reference connection contact 15A the first reference potential V Ref1 sets and switching to the second switching state, in which the MOSFET S0 in a through state, ie a conductive state, that is at the first reference connection contact 15A the second reference potential V Ref2 adjusts.

Dieses Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 100 ist ferner zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet, welches im weiteren Verlauf noch näher beschrieben wird, wobei die Sensorvorrichtung 100, insbesondere die Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 8, hierfür insbesondere außerdem dazu ausgebildet und eingerichtet ist, am ersten Anschlusskontakt 9 eine Spannung zu erfassen und auszuwerten, wobei die Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 8 bei diesem Ausführungsbeispiel dazu einen schaltbaren Ein- und Ausgang aufweist, insbesondere einen GPIO-Anschlusskontakt 9, welcher wahlweise als Ein- oder Ausgang schaltbar ist, was durch den Schalter S1 symbolisiert sein soll, sowie einen Analog-Digital-Konverter ADC1, welcher mit dem ersten Anschlusskontakt 9 verbindbar ist.This embodiment of a sensor device according to the invention 100 is also designed to carry out a method according to the invention, which will be described in more detail below, wherein the sensor device 100 , especially the control and evaluation device 8th , for this purpose is also designed and set up, in particular, on the first connection contact 9 to detect and evaluate a voltage, the control and evaluation device 8th in this exemplary embodiment has a switchable input and output for this purpose, in particular a GPIO connection contact 9 , which can be switched either as an input or output, what by the switch S1 should be symbolized, as well as an analog-to-digital converter ADC1 , which one with the first connection contact 9 is connectable.

Zum Betreiben der in 2 abgebildeten Sensorvorrichtung 100 gemäß eines erfindungsgemäßen Verfahrens werden die folgenden Schritte durchgeführt:

  1. a) Bereitstellen der Sensorvorrichtung 100,
  2. b) Aufladen der ersten Referenzkapazität CRef-1 , indem jeweils ein definiertes Ladepotential an den zugehörigen ersten Anschlusskontakt 9 der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 8 angelegt wird, insbesondere mithilfe der Schalteinrichtung S1,
  3. c) Entladen der mit der Umgebung gebildeten ersten Sensorkapazität Cex-1 , der ersten Sensorelektrode E1, indem das zweite definiertes Referenzpotential VRef2 , welches in diesem Fall ein Massepotential GND ist, an den zugehörigen ersten Referenz-Anschlusskontakt 15A angelegt wird, welches bewirkt, dass die erste Schottky-Diode D1 öffnet, über welche die zugehörige Sensorelektrode E1 mit dem zugehörigen Referenz-Anschlusskontakt 15A elektrisch verbunden ist,
  4. d) Herbeiführen eines Potentialausgleichs zwischen wenigstens der ersten Referenzkapazität CRef-1 und der ersten Sensorkapazität Cex-1 der ersten Sensorelektrode E1, wobei dazu insbesondere der zugehörige erste Anschlusskontakt 9 der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 8 hochohmig geschaltet wird und das definierte erste Referenzpotential VRef1 , welches in diesem Fall +5V beträgt, an den ersten Referenz-Anschlusskontakt 15A angelegt wird, was bewirkt, dass die erste Schottky-Diode D1 sperrt,
  5. e) Erfassen der an dem ersten Anschlusskontakt 9 der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 8, anliegenden Spannung mittels des ersten Analog-Digital-Konverters ADC1, und
  6. f) Auswerten der erfassten Spannung.
To operate the in 2 pictured sensor device 100 according to a method according to the invention, the following steps are carried out:
  1. a) Providing the sensor device 100 ,
  2. b) Charging the first reference capacitance C Ref-1 by adding a defined charging potential to the associated first connection contact 9 the control and evaluation device 8th is applied, in particular with the help of the switching device S1 ,
  3. c) discharging the first sensor capacitance formed with the environment C ex-1 , the first sensor electrode E1 by adding the second defined reference potential V Ref2 , which in this case is a ground potential GND is to the associated first reference connection contact 15A which causes the first Schottky diode D1 opens over which the associated sensor electrode E1 with the associated reference connection contact 15A is electrically connected,
  4. d) bringing about equipotential bonding between at least the first reference capacitance C Ref-1 and the first sensor capacitance C ex-1 the first sensor electrode E1 , with this in particular the associated first connection contact 9 the control and evaluation device 8th is switched to high resistance and the defined first reference potential V Ref1 , which in this case is + 5V, to the first reference connection contact 15A is applied, which causes the first Schottky diode D1 locks
  5. e) Detecting the at the first connection contact 9 the control and evaluation device 8th , applied voltage by means of the first analog-digital converter ADC1 , and
  6. f) Evaluation of the recorded voltage.

Zum Anlegen des definierten Referenzpotentials VRef1 , VRef2 in den Schritten c) und d) am zugehörigen ersten Referenz-Anschlusskontakt 15A wird jeweils die Steuer-Schalteinrichtung S0 entsprechend über den zweiten Anschlusskontakt 10 der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 8 und die zweite Anschlussleitung 13 von der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 8 angesteuert wird, wobei zum Anlegen des zweiten Referenzpotentials VRef2 , welches bewirkt, dass die erste Schottky-Diode D1 sperrt und damit zum Herbeiführen des Potentialausgleichs in Schritt d), die Steuer-Schalteinrichtung S0 in einen ersten Schaltzustand geschaltet wird oder in diesem gehalten wird, und zum Anlegen des ersten Referenzpotentials VRef1 , welches bewirkt, dass die erste Schottky-Diode D1 öffnet und damit zum Entladen der ersten Sensorkapazität Cex-1 der ersten Sensorelektrode E1 in Schritt c), die Steuer-Schalteinrichtung S0 in einen zweiten Schaltzustand geschaltet wird oder in diesem gehalten wird.For applying the defined reference potential V Ref1 , V Ref2 in steps c) and d) on the associated first reference connection contact 15A becomes the control switchgear S0 accordingly via the second connection contact 10 the control and evaluation device 8th and the second connection line 13th from the control and evaluation device 8th is controlled, whereby to apply the second reference potential V Ref2 which causes the first Schottky diode D1 blocks and thus to bring about the equipotential bonding in step d), the control switching device S0 is switched to a first switching state or is held in this, and for applying the first reference potential V Ref1 which causes the first Schottky diode D1 opens and thus for discharging the first sensor capacitance C ex-1 the first sensor electrode E1 in step c), the control switching device S0 is switched to a second switching state or is held in this.

3 zeigt ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels 200 einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 200, bei welcher die erste Sensorelektrode E1 neben dem ersten Elektrodenanschluss 17 noch einen zweiten Elektrodenanschluss 18 aufweist, über welchen die Sensorelektrode E1 in diesem Fall mit der zugehörigen Schottky-Diode D1 und über diese mit dem zugehörigen Referenz-Anschlussknoten 15A verbunden ist. Dies ermöglicht eine zumindest abschnittsweise Durchgangsprüfung der Sensorelektrode E1, in einigen Fällen eine komplette Durchgangsprüfung, je nach Ausgestaltung der Sensorelektrode E1, wobei die Sensorelektrode E1 dazu besonders bevorzugt wie in den 4a und 4b der DE 10 2019 129 802 ausgebildet ist. 3 shows a block diagram of a second embodiment 200 a sensor device according to the invention 200 , in which the first sensor electrode E1 next to the first electrode connection 17th a second electrode connection 18th has over which the sensor electrode E1 in this case with the associated Schottky diode D1 and via this with the associated reference connection node 15A connected is. This enables a continuity test of the sensor electrode at least in sections E1 , in some cases a complete continuity test, depending on the design of the sensor electrode E1 , the sensor electrode E1 particularly preferred as in the 4a and 4b the DE 10 2019 129 802 is trained.

4 zeigt ein Diagramm, in welchem für ein Ausführungsbeispiel einer Schottky-Diode D1, D2, D3, (vgl. 1 bis 3 und 5 und 6) ein Verlauf einer internen, parasitären Kapazität der Schottky-Diode D1, D2, D3 in Abhängigkeit von einer an der Schottky-Diode D1, D2, D3 anliegenden Spannung dargestellt ist, um zu verdeutlichen, dass es für eine hohe Messgenauigkeit vorteilhaft ist, wenn zum Zeitpunkt der Messung jeweils eine möglichst hohe Spannung an der Schottky-Diode D1, D2, D3 anliegt, um eine möglichst geringe, die Messgenauigkeit negativ beeinflussende parasitäre Kapazität zu haben. 4th shows a diagram in which for an embodiment of a Schottky diode D1 , D2 , D3 , (see. 1 to 3 and 5 and 6th ) a profile of an internal, parasitic capacitance of the Schottky diode D1 , D2 , D3 depending on one at the Schottky diode D1 , D2 , D3 applied voltage is shown in order to make it clear that it is advantageous for a high measurement accuracy if at the time of the measurement in each case a voltage as high as possible on the Schottky diode D1 , D2 , D3 is applied in order to have the lowest possible parasitic capacitance that negatively affects the measurement accuracy.

5 zeigt ein Blockschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen kapazitiven Sensorvorrichtung 300, wobei diese Sensorvorrichtung 300 neben der ersten elektrisch leitfähigen Sensorelektrode E1 zwei weitere elektrisch leitfähige Sensorelektroden E2, E3 zur kapazitiven Erkennung einer Anwesenheit eines Eingabemittels in einem Detektionsbereich der Sensorvorrichtung 300 aufweist, welche mit der Umgebung ebenfalls jeweils eine weitere Sensorkapazität Cex-2 , Cex-2 ausbilden, wobei die Sensorvorrichtung 300 für jede weitere Sensorelektrode E2, E3 ferner jeweils eine weitere erste, der jeweiligen weiteren Sensorelektrode E2, E3 zugeordnete Anschlussleitung 11B, 11C, jeweils eine weitere, der jeweiligen weiteren Sensorelektrode E2, E3 zugeordnete Referenzkapazität CRef-2 , CRef-3 , und jeweils einen weiteren ersten, der jeweiligen weiteren Sensorelektrode E2, E3 zugeordneten elektrischen Widerstand R2, R3 aufweist. 5 shows a block diagram of a third exemplary embodiment of a capacitive sensor device according to the invention 300 , this sensor device 300 next to the first electric conductive sensor electrode E1 two further electrically conductive sensor electrodes E2 , E3 for the capacitive detection of the presence of an input means in a detection area of the sensor device 300 has, which also each have a further sensor capacitance with the environment C ex-2 , C ex-2 form, the sensor device 300 for each additional sensor electrode E2 , E3 furthermore in each case a further first, the respective further sensor electrode E2 , E3 assigned connection cable 11B , 11C , in each case a further, the respective further sensor electrode E2 , E3 assigned reference capacity C Ref-2 , C Ref-3 , and in each case a further first, the respective further sensor electrode E2 , E3 associated electrical resistance R2 , R3 having.

Die Steuerungs- und Auswerteinrichtung 8 weist ferner für jede weitere Sensorelektrode E2, E3 jeweils einen weiteren ersten, der jeweiligen weiteren Sensorelektrode E2, E3 zugeordneten Anschlusskontakt 9B, 9C auf und jede weitere Sensorelektrode E2, E3 ist über die zugehörige, jeweilige weitere erste Anschlussleitung 11B, 11C und über den zugehörigen, weiteren ersten elektrischen Widerstand R2, R3; R1B, R1C mit dem zugehörigen weiteren ersten Anschlusskontakt 9B, 9C der Steuerungs- und Auswerteinrichtung 8 verbunden.The control and evaluation device 8th also has for each additional sensor electrode E2 , E3 in each case a further first, the respective further sensor electrode E2 , E3 assigned connection contact 9B , 9C on and each additional sensor electrode E2 , E3 is via the associated, respective further first connection line 11B , 11C and via the associated, further first electrical resistance R2 , R3 ; R1B , R1C with the associated further first connection contact 9B , 9C the control and evaluation device 8th connected.

Dabei sind jeweils die zu den weiteren Sensorelektroden E2, E3 zugehörigen, weiteren Referenzkapazitäten CRef-2 , CRef-3 zum einen jeweils zwischen dem zugehörigen, weiteren ersten Anschlusskontakt 9B, 9C und dem zugehörigen, weiteren ersten elektrischen Widerstand R2, R3 mit der zugehörigen, weiteren ersten Anschlussleitung 11B, 11C verbunden und zum anderen mit dem Basispotential VBasis .In each case, the ones for the other sensor electrodes E2 , E3 associated, further reference capacities C Ref-2 , C Ref-3 on the one hand, in each case between the associated, further first connection contact 9B , 9C and the associated, further first electrical resistor R2 , R3 with the associated, further first connection cable 11B , 11C connected and on the other hand with the base potential V base .

Jeder der weiteren Sensorelektroden E2, E3 ist ferner über eine weitere Schottky-Diode D2, D3 mit einem zugehörigen Referenz-Anschlusskontakt 15B, 15C verbunden, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel die einzelnen Referenz-Anschlusskontakte 15A, 15B und 15C jeweils über eine gemeinsame Referenzleitung 15 verbunden sind und jeweils mithilfe einer gemeinsamen elektronischen Schalteinrichtung 6 jeweils gleichzeitig mit dem ersten Referenzpotential VRef1 oder dem zweiten Referenzpotential VRef2 beaufschlagt werden können, wodurch eine besonders einfache Sensorvorrichtung 300 bereitgestellt werden kann, die zeitgleich eine ortsaufgelöste kapazitive Erkennung ermöglicht, wobei dazu außerdem jedem ersten Anschlusskontakt 9A, 9B, 9C jeweils ein separater Analog-Digital-Konverter ADC1 zugeordnet ist.Each of the other sensor electrodes E2 , E3 is also via another Schottky diode D2 , D3 with an associated reference connection contact 15B , 15C connected, with the individual reference connection contacts in this embodiment 15A , 15B and 15C each via a common reference line 15th are connected and each using a common electronic switching device 6th in each case simultaneously with the first reference potential V Ref1 or the second reference potential V Ref2 can be acted upon, whereby a particularly simple sensor device 300 can be provided, which enables a spatially resolved capacitive detection at the same time, in addition to each first connection contact 9A , 9B , 9C a separate analog-digital converter each ADC1 assigned.

6 zeigt ein Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen kapazitiven Sensorvorrichtung 400, wobei diese Sensorvorrichtung 400 ferner jeweils für jede Sensorelektrode E1, E2, E3 einen dieser zugeordneten, zweiten elektrischen Widerstand R2A, R2B, R2C aufweist, welcher mit dem der jeweiligen Sensorelektrode E1, E2, E3 zugeordneten ersten elektrischen Widerstand R1A, R1B, R1C in Reihe geschaltet ist, so dass die Sensorelektroden E1, E2, E3 jeweils über die zugehörige erste Anschlussleitung 11A, 11B, 11C, über den zugehörigen, ersten elektrischen Widerstand R1A, R1B, R1C und den zugehörigen zweiten elektrischen Widerstand R2A, R2B, R2C mit dem zugehörigen ersten Anschlusskontakt 9A, 9B, 9C der Steuerungs- und Auswerteinrichtung 8 verbunden sind. 6th shows a block diagram of a fourth embodiment of a capacitive sensor device according to the invention 400 , this sensor device 400 furthermore for each sensor electrode E1 , E2 , E3 a second electrical resistor associated therewith R2A , R2B , R2C has, which with that of the respective sensor electrode E1 , E2 , E3 associated first electrical resistance R1A , R1B , R1C is connected in series so that the sensor electrodes E1 , E2 , E3 in each case via the associated first connection line 11A , 11B , 11C , via the associated, first electrical resistance R1A , R1B , R1C and the associated second electrical resistance R2A , R2B , R2C with the associated first connection contact 9A , 9B , 9C the control and evaluation device 8th are connected.

Der erste elektrische Widerstand R1A, R1B, R1C und der zweite elektrische Widerstand R2A, R2B, R2C sind dabei vorliegend derart gewählt, dass der erste elektrische Widerstand R1A, R1B, R1C jeweils in etwa wenigstens zehnmal so groß ist, wie der zugehörige zweite elektrische Widerstand R2A, R2B, R2C, insbesondere damit stets die Bedingung CRefx * R1x » Cex-x* R2x erfüllt ist.The first electrical resistance R1A , R1B , R1C and the second electrical resistor R2A , R2B , R2C are selected in the present case in such a way that the first electrical resistance R1A , R1B , R1C is in each case at least ten times as large as the associated second electrical resistance R2A , R2B , R2C , in particular so that the condition C Refx * R1x »C ex-x * R2x is always fulfilled.

Werden die Schritte b) und d) eines erfindungsgemäßen Verfahrens gleichzeitig durchgeführt, wird ein hierfür erforderlicher Schaltzustand der Sensorvorrichtung 400 besonders bevorzugt wenigstens für eine Zeit t1 = Cex-x * R2x aufrechterhalten.If steps b) and d) of a method according to the invention are carried out simultaneously, a switching state of the sensor device that is required for this is established 400 particularly preferably maintained at least for a time t1 = C ex-x * R2x.

Der Schaltzustand zum Herbeiführen des Potentialausgleichs in Schritt d) wird bevorzugt wenigstens für eine Zeit t2 = CRefx * (R1x+R2x) aufrechterhalten, bevor mit der eigentlichen Messung begonnen wird.The switching state for bringing about the equipotential bonding in step d) is preferably maintained for at least a time t2 = C Refx * (R1x + R2x) before the actual measurement is started.

Hierdurch kann auf einfache Art und Weise sichergestellt werden, dass ein ausreichendes Aufladen der Referenzkapazitäten CRef-1 , CRef-2 , CRef-3 , ein ausreichendes Entladen der Sensorkapazitäten Cex-1 , Cex-2 , Cex-3 und ein ausreichender Potentialausgleich stattfinden.This makes it possible to ensure in a simple manner that the reference capacitances are sufficiently charged C Ref-1 , C Ref-2 , C Ref-3 , a sufficient discharge of the sensor capacities C ex-1 , C ex-2 , C ex-3 and adequate equipotential bonding takes place.

Für die Spannung Vx, die jeweils in Abhängigkeit von der kapazitiven Kopplung einer Sensorelektrode Ex mit der Umgebung erfasst wird, gilt: Vx = ( C Refx * V Ref 1 + C ex x * V Ref 2 ) / ( C Refx + C ex x )

Figure DE102019135103A1_0001
Wird VRef2 = 0V, d.h. als GND gewählt, wie bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen, ergibt sich: C ex x = C Refx * ( V Ref 1 Vx ) /Vx ,
Figure DE102019135103A1_0002
und damit eine besonders einfache Ermittlung der jeweiligen kapazitiven Kopplung einer Sensorelektrode Ex mit der Umgebung.The following applies to the voltage Vx, which is recorded depending on the capacitive coupling of a sensor electrode Ex with the environment: Vx = ( C. Refx * V Ref 1 + C. ex - x * V Ref 2 ) / ( C. Refx + C. ex - x )
Figure DE102019135103A1_0001
If VRef2 = 0V, ie as GND selected, as in the exemplary embodiments described, results in: C. ex - x = C. Refx * ( V Ref 1 - Vx ) / Vx ,
Figure DE102019135103A1_0002
and thus a particularly simple determination of the respective capacitive coupling of a sensor electrode Ex with the environment.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
kapazitive Sensorvorrichtung aus dem Stand der Technikcapacitive sensor device from the prior art
100, 200, 300, 400100, 200, 300, 400
erfindungsgemäße, kapazitive Sensorvorrichtungcapacitive sensor device according to the invention
33
SensorelektrodeSensor electrode
44th
Sensorkapazität (Kapazität der Sensorelektrode mit der Umgebung)Sensor capacity (capacity of the sensor electrode with the environment)
55
ReferenzkapazitätReference capacity
66th
elektronische Schalteinrichtungelectronic switchgear
77th
elektrischer Widerstand, insbesondere Pull-Up-Widerstandelectrical resistance, especially pull-up resistance
88th
Steuerungs- und AuswerteeinrichtungControl and evaluation device
9, 9A, 9B, 9C9, 9A, 9B, 9C
erster Anschlusskontaktfirst connection contact
1010
zweiter Anschlusskontaktsecond connection contact
11, 11A, 11B, 11C11, 11A, 11B, 11C
erste Anschlussleitung (Messleitung)first connection line (measuring line)
12, 12A, 12B, 12C12, 12A, 12B, 12C
zweiter Anschlussknotensecond connection node
1313th
zweite Anschlussleitung (Steuerleitung)second connection line (control line)
14, 14A, 14B, 14C14, 14A, 14B, 14C
erster Anschlussknotenfirst connection node
1515th
ReferenzleitungReference line
15A, 15B, 15C15A, 15B, 15C
Referenz-AnschlussknotenReference connection node
16, 16A, 16B, 16C16, 16A, 16B, 16C
weitere Anschlussleitungfurther connection cable
1717th
erster Elektrodenanschlussfirst electrode connection
1818th
zweiter Elektrodenanschluss second electrode connection
Cex-1, Cex-2, Cex-3Cex-1, Cex-2, Cex-3
Sensorkapazität (Kapazität der ersten Sensorelektrode mit der Umgebung)Sensor capacity (capacity of the first sensor electrode with the environment)
CRef-1, CRef-2, CRef-3CRef-1, CRef-2, CRef-3
ReferenzkapazitätReference capacity
ADC1, ADC2, ADC3ADC1, ADC2, ADC3
Analog-Digital-WandlerAnalog-to-digital converter
D1, D2, D3D1, D2, D3
Schottky-DiodeSchottky diode
E1, E2, E3E1, E2, E3
SensorelektrodeSensor electrode
GNDGND
MassepotentialGround potential
R0R0
weiterer elektrischer Widerstand (insbesondere Pull-Up-Widerstand)further electrical resistance (especially pull-up resistance)
R1, R2, R3,R1, R2, R3,
erster elektrischer Widerstandfirst electrical resistance
R1A, R1B, R1CR1A, R1B, R1C
R2A, R2B, R2CR2A, R2B, R2C
zweiter elektrischer Widerstandsecond electrical resistance
S0S0
Steuer-SchaltelementControl switching element
S1, S2, S3S1, S2, S3
elektronische Schalteinrichtung zur Steuerung eines GPIO-Ausgangs am jeweils zugehörigen ersten AnschlusskontaktElectronic switching device for controlling a GPIO output on the respective first connection contact
VBasisVBasis
BasispotentialBase potential
VRef1VRef1
erstes Referenzpotentialfirst reference potential
VRef2VRef2
zweites Referenzpotentialsecond reference potential

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 29924441 U1 [0003]DE 29924441 U1 [0003]
  • US 9823798 B2 [0003, 0016]US 9823798 B2 [0003, 0016]
  • DE 102019128656 [0003, 0008, 0052, 0078]DE 102019128656 [0003, 0008, 0052, 0078]
  • DE 102019129802 [0016, 0059, 0105]DE 102019129802 [0016, 0059, 0105]

Claims (15)

Kapazitive Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400) für eine Bedienvorrichtung eines Fahrzeugs zum Erkennen einer Annäherung und/oder Berührung, aufweisend: - eine erste elektrisch leitfähige Sensorelektrode (E1) zur kapazitiven Erkennung einer Anwesenheit eines Eingabemittels in einem Detektionsbereich der Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400), wobei die Sensorelektrode (E1) mit der Umgebung eine sich bei Anwesenheit eines Eingabemittels im Detektionsbereich der Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400) ändernde Sensorkapazität (Cex-1) ausbildet, - eine Steuerungs- und Auswerteinrichtung (8) mit einem ersten Anschlusskontakt (9, 9A), - eine erste Anschlussleitung (11, 11A), - eine erste Referenzkapazität (CRef-1), - einen ersten elektrischen Widerstand (R1, R1A), und - einen mit einem definierten Referenzpotential (VRef1, VRef2) beaufschlagbaren ersten Referenz-Anschlusskontakt (15A), wobei die erste Sensorelektrode (E1) über die erste Anschlussleitung (11, 11A) und über den ersten elektrischen Widerstand (R1, R1A) mit dem ersten Anschlusskontakt (9, 9A) der Steuerungs- und Auswerteinrichtung (8) verbunden oder verbindbar ist, und wobei die erste Referenzkapazität (CRef-1) zum einen zwischen dem ersten Anschlusskontakt (9, 9A) und dem ersten elektrischen Widerstand (R1, R1A) mit der ersten Anschlussleitung (11, 11 A) verbunden oder verbindbar ist und zum anderen mit einem Basispotential (VBasis) verbunden oder verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400) ferner wenigstens eine erste Schottky-Diode (D1) aufweist, über welche die erste Sensorelektrode (E1) ferner mit dem ersten Referenz-Anschlusskontakt (15A) verbunden oder verbindbar ist, wobei der erste Referenz-Anschlusskontakt (15A) wahlweise mit einem ersten definierten Referenzpotential (VRef1) oder einem zweiten definierten Referenzpotential (VRef2) beaufschlagbar ist, wobei das erste Referenzpotential (VRef1) größer als die Schwellenspannung der ersten Schottky-Diode (D1) ist und die erste Sensorelektrode (E1) derart über die erste Schottky-Diode (D1) mit dem ersten Referenz-Anschlusskontakt (15A) verbunden oder verbindbar ist, dass die erste Schottky-Diode (D1) sperrt, wenn das erste Referenzpotential (VRef1) an dem ersten Referenz-Anschlusskontakt (15A) anliegt, und wobei das zweite Referenzpotential (VRef2) kleiner als die Schwellenspannung der ersten Schottky-Diode (D1) ist und die erste Sensorelektrode (E1) derart über die erste Schottky-Diode (D1) mit dem ersten Referenz-Anschlusskontakt (15A) verbunden oder verbindbar ist, dass die erste Schottky-Diode (D1) öffnet, wenn das zweite Referenzpotential (VRef2) an dem ersten Referenz-Anschlusskontakt (15A) anliegt.Capacitive sensor device (100, 200, 300, 400) for an operating device of a vehicle for detecting an approach and / or contact, comprising: - a first electrically conductive sensor electrode (E1) for capacitive detection of the presence of an input means in a detection area of the sensor device (100 , 200, 300, 400), the sensor electrode (E1) forming a sensor capacitance (C ex-1 ) which changes with the presence of an input means in the detection area of the sensor device (100, 200, 300, 400), - a control and evaluation device (8) with a first connection contact (9, 9A), - a first connection line (11, 11A), - a first reference capacitance (C Ref-1 ), - a first electrical resistor (R1, R1A), and - a with a defined reference potential (V Ref1, V Ref2 ) can be acted upon first reference connection contact (15A), the first sensor electrode (E1) via the first connection line (11, 11A) and via the first n electrical resistance (R1, R1A) is connected or can be connected to the first connection contact (9, 9A) of the control and evaluation device (8), and wherein the first reference capacitance (C Ref-1 ) on the one hand between the first connection contact (9, 9A) and the first electrical resistor (R1, R1A) is connected or connectable to the first connection line (11, 11 A) and, on the other hand, is connected or connectable to a base potential (V base ), characterized in that the sensor device (100, 200, 300, 400) furthermore has at least one first Schottky diode (D1), via which the first sensor electrode (E1) is also connected or can be connected to the first reference connection contact (15A), the first reference connection contact (15A) A first defined reference potential (V Ref1) or a second defined reference potential (V Ref2) can optionally be applied, the first reference potential (V Ref1) being greater than the threshold voltage of the first Schottky diode (D1) and the first sensor electrode (E1) is connected or connectable to the first reference connection contact (15A) via the first Schottky diode (D1) in such a way that the first Schottky diode (D1) blocks when the first reference potential (V Ref1) is applied to the first reference connection contact (15A), and wherein the second reference potential (V Ref2) is less than the threshold voltage of the first Schottky diode (D1) and the first sensor electrode (E1) is via the first Schottky diode (D1) is connected or connectable to the first reference connection contact (15A) so that the first Schottky diode (D1) opens when the second reference potential (V Ref2) is applied to the first reference connection contact (15A) . Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400) ferner eine elektronische Schalteinrichtung (6) aufweist, welche dazu ausgebildet und eingerichtet ist, zwischen einem ersten Schaltzustand und einem zweiten Schaltzustand umgeschaltet zu werden, wobei, wenn sich die elektronische Schalteinrichtung (6) im ersten Schaltzustand befindet, das erste Referenzpotential (VRef1) am ersten Referenz-Anschlusskontakt (15A) anliegt, sodass die erste Schottky-Diode (D1) sperrt, und wenn sich die elektronische Schalteinrichtung (6) im zweiten Schaltzustand befindet, das zweite Referenzpotential (VRef2) am ersten Referenz-Anschlusskontakt (15A) anliegt, sodass die erste Schottky-Diode (D1) öffnet.Sensor device (100, 200, 300, 400) according to Claim 1 , characterized in that the sensor device (100, 200, 300, 400) furthermore has an electronic switching device (6) which is designed and set up to be switched between a first switching state and a second switching state, wherein when the electronic Switching device (6) is in the first switching state, the first reference potential (V Ref1) is applied to the first reference connection contact (15A) so that the first Schottky diode (D1) blocks, and when the electronic switching device (6) is in the second switching state , the second reference potential (V Ref2) is applied to the first reference connection contact (15A), so that the first Schottky diode (D1) opens. Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schalteinrichtung (6) eine Steuer-Schalteinrichtung (S0) aufweist, welche von einem ersten Schaltzustand in einen zweiten Schaltzustand umschaltbar ist, wobei ein Umschalten in den ersten Schaltzustand bewirkt, dass sich am ersten Referenz-Anschlusskontakt (15A) das erste Referenzpotential (VRef1) einstellt und ein Umschalten in den zweiten Schaltzustand bewirkt, dass sich am ersten Referenz-Anschlusskontakt (15A) das zweite Referenzpotential (VRef2) einstellt.Sensor device (100, 200, 300, 400) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the electronic switching device (6) has a control switching device (S0) which can be switched from a first switching state to a second switching state, a switchover to the first switching state causing the first reference connection contact (15A ) sets the first reference potential (V Ref1) and switching to the second switching state causes the second reference potential (V Ref2) to be set at the first reference connection contact (15A). Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400) ferner einen ersten Anschluss aufweist, an dem das erste Referenzpotential (VRef1) anliegt, und einen zweiten Anschluss, an dem das zweite Referenzpotential (VRef2) anliegt, wobei der erste Referenz-Anschlusskontakt (15A) mit dem ersten Anschluss und mit dem zweiten Anschluss verbunden oder verbindbar ist, insbesondere über eine Referenzleitung (15).Sensor device (100, 200, 300, 400) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor device (100, 200, 300, 400) furthermore has a first connection to which the first reference potential (V Ref1) is applied, and a second connection to which the second reference potential (V Ref2) is applied, wherein the first reference connection contact (15A) is or can be connected to the first connection and to the second connection, in particular via a reference line (15). Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400) wenigstens einen weiteren elektrischen Widerstand (R0) aufweist, wobei der erste Referenz-Anschlusskontakt (15A) über diesen weiteren elektrischen Widerstand (R0) mit dem ersten Anschluss verbunden oder verbindbar ist, insbesondere mittels der Referenzleitung (15).Sensor device (100, 200, 300, 400) according to Claim 4 , characterized in that the sensor device (100, 200, 300, 400) has at least one further electrical resistor (R0), the first reference connection contact (15A) being connected or connectable to the first connection via this further electrical resistor (R0) is, in particular by means of the reference line (15). Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Referenz-Anschlusskontakt (15A) über die Steuer-Schalteinrichtung (S0) mit dem zweiten Anschluss verbunden oder verbindbar ist, insbesondere mittels der Referenzleitung (15).Sensor device (100, 200, 300, 400) according to Claim 3 and one of the Claims 4 or 5 , characterized in that the first reference connection contact (15A) is connected or can be connected to the second connection via the control switching device (S0), in particular by means of the reference line (15). Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400) ferner eine zweite Anschlussleitung (13) aufweist und die Steuerungs- und Auswerteinrichtung (8) ferner einen zweiten Anschlusskontakt (10), wobei die Steuer-Schalteinrichtung (S0) über die zweite Anschlussleitung (13) mit dem zweiten Anschlusskontakt (10) der Steuerungs- und Auswerteinrichtung (8) verbunden oder verbindbar ist, und wobei die Steuerungs- und Auswerteinrichtung (8) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, die Steuer-Schalteinrichtung (S0) wenigstens zwischen einem ersten Schaltzustand und einem zweiten Schaltzustand umzuschalten.Sensor device (100, 200, 300, 400) according to one of the Claims 3 to 6th , characterized in that the sensor device (100, 200, 300, 400) furthermore has a second connection line (13) and the control and evaluation device (8) furthermore has a second connection contact (10), the control switching device (S0) via the second connection line (13) is or can be connected to the second connection contact (10) of the control and evaluation device (8), and wherein the control and evaluation device (8) is designed and set up for this purpose, the control switching device (S0) at least to switch between a first switching state and a second switching state. Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer-Schalteinrichtung (S0) einen Feldeffekttransistor (S0) aufweist oder ist.Sensor device (100, 200, 300, 400) according to one of the Claims 3 to 7th , characterized in that the control switching device (S0) has or is a field effect transistor (S0). Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Feldeffekttransistor (S0) ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor ist, wobei der zweite Anschlusskontakt (10) der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (8) über die zweite Anschlussleitung (13) insbesondere mit dem Gate-Anschluss des Feldeffekttransistors (S0) verbunden oder verbindbar ist.Sensor device (100, 200, 300, 400) according to Claim 8 , characterized in that the field effect transistor (S0) is a metal-oxide-semiconductor field effect transistor, the second connection contact (10) of the control and evaluation device (8) via the second connection line (13) in particular with the gate connection of the field effect transistor (S0) is connected or connectable. Sensorvorrichtung (300, 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (300, 400) neben der ersten elektrisch leitfähigen Sensorelektrode (E1) wenigstens eine weitere elektrisch leitfähige Sensorelektrode (E2, E3) zur kapazitiven Erkennung einer Anwesenheit eines Eingabemittels in einem Detektionsbereich der Sensorvorrichtung (300, 400) aufweist, welche mit der Umgebung ebenfalls jeweils eine weitere Sensorkapazität (Cex-2, Cex-2) ausbildet, wobei die Sensorvorrichtung (300, 400) für jede weitere Sensorelektrode (E2, E3), ferner - eine weitere erste, der weiteren Sensorelektrode (E2, E3) zugeordnete Anschlussleitung (11B, 11C), - eine weitere, der weiteren Sensorelektrode (E2, E3) zugeordnete Referenzkapazität (CRef-2, CRef-3), und - einen weiteren ersten, der weiteren Sensorelektrode (E2, E3) zugeordneten elektrischen Widerstand (R2, R3), aufweist, wobei die Steuerungs- und Auswerteinrichtung (8) für jede weitere Sensorelektrode (E2, E3), ferner einen weiteren ersten, der weiteren Sensorelektrode (E2, E3) zugeordneten Anschlusskontakt (9B, 9C) aufweist, wobei wenigstens eine weitere Sensorelektrode (E2, E3) über die zugehörige, weitere erste Anschlussleitung (11B, 11C) und über den zugehörigen, weiteren ersten elektrischen Widerstand (R2, R3; R1B, R1C) mit dem zugehörigen weiteren ersten Anschlusskontakt (9B, 9C) der Steuerungs- und Auswerteinrichtung verbunden oder verbindbar ist, wobei die zur wenigstens einen weiteren Sensorelektrode (E2, E3) zugehörige, weitere Referenzkapazität (CRef-2, CRef-3) zum einen zwischen dem zugehörigen, weiteren ersten Anschlusskontakt (9B, 9C) und dem zugehörigen, weiteren ersten elektrischen Widerstand (R2, R3; R1B, R1C) mit der zugehörigen, weiteren ersten Anschlussleitung (11B, 11C) verbunden oder verbindbar ist und zum anderen mit einem oder dem Basispotential (VBasis) verbunden oder verbindbar ist.Sensor device (300, 400) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor device (300, 400) in addition to the first electrically conductive sensor electrode (E1) at least one further electrically conductive sensor electrode (E2, E3) for capacitive detection of the presence of an input means in a detection area of the sensor device (300, 400), which also forms a further sensor capacitance (C ex-2 , C ex-2 ) with the surroundings, the sensor device (300, 400) for each further sensor electrode (E2, E3 ), furthermore - a further first connection line (11B, 11C) assigned to the further sensor electrode (E2, E3), - a further reference capacitance (C Ref-2 , C Ref-3 ) assigned to the further sensor electrode (E2, E3), and - has a further first electrical resistor (R2, R3) assigned to the further sensor electrode (E2, E3), the control and evaluation device (8) for each further sensor electrode de (E2, E3), furthermore has a further first connection contact (9B, 9C) assigned to the further sensor electrode (E2, E3), at least one further sensor electrode (E2, E3) via the associated further first connection line (11B, 11C ) and via the associated, further first electrical resistor (R2, R3; R1B, R1C) is or can be connected to the associated further first connection contact (9B, 9C) of the control and evaluation device, the further reference capacitance (C Ref-2 , C Ref- 3 ) on the one hand between the associated, further first connection contact (9B, 9C) and the associated, further first electrical resistor (R2, R3; R1B, R1C) is or can be connected to the associated, further first connection line (11B, 11C) and on the other hand is connected or connectable to one or the base potential (V base). Sensorvorrichtung (300, 400) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (300, 400) ferner wenigstens eine weitere, einer weiteren Sensorelektrode (E2, E3) zugeordnete Schottky-Diode (D2, D3) aufweist, wobei die wenigstens eine weitere Sensorelektrode (E2, E3) über die zugehörige, weitere Schottky-Diode (D2, D3) mit einem Referenz-Anschlusskontakt (15B, 15C), insbesondere einem zugehörigen weiteren Referenz-Anschlusskontakt (15B, 15C), verbunden oder verbindbar ist, wobei der Referenz-Anschlusskontakt (15A, 15B, 15C), insbesondere der jeweils zugehörige, weitere Referenz-Anschlusskontakt (15B, 15C), wahlweise mit einem jeweiligen ersten definierten Referenzpotential (VRef1) oder einem jeweiligen zweiten definierten Referenzpotential (VRef2) beaufschlagbar ist, wobei das jeweilige erste Referenzpotential (VRef1) größer als die Schwellenspannung der zugehörigen, weiteren Schottky-Diode (D2, D3) ist, das jeweilige zweite Referenzpotential (VRef2) kleiner als die Schwellenspannung ist, und die weitere Sensorelektrode (E2, E3) derart über die zugehörige, weitere Schottky-Diode (D2, D3) mit dem Referenz-Anschlusskontakt (15A,15B, 15C), insbesondere mit dem jeweils zugehörigen, weiteren Referenz-Anschlusskontakt (15B, 15C), verbunden oder verbindbar ist, dass die zugehörige, weitere Schottky-Diode (D1) sperrt, wenn das jeweilige erste Referenzpotential (VRef1) am Referenz-Anschlusskontakt (15A,15B, 15C) anliegt, insbesondere an dem jeweils zugehörigen, weiteren Referenz-Anschlusskontakt (15B, 15C), und öffnet, wenn das jeweilige zweite Referenzpotential (VRef2) am Referenz-Anschlusskontakt (15A,15B, 15C) anliegt, insbesondere an dem jeweils zugehörigen, weiteren Referenz-Anschlusskontakt (15B, 15C).Sensor device (300, 400) according to Claim 10 , characterized in that the sensor device (300, 400) furthermore has at least one further Schottky diode (D2, D3) assigned to a further sensor electrode (E2, E3), the at least one further sensor electrode (E2, E3) via the associated , another Schottky diode (D2, D3) is connected or can be connected to a reference connection contact (15B, 15C), in particular an associated further reference connection contact (15B, 15C), the reference connection contact (15A, 15B, 15C ), in particular the respectively associated further reference connection contact (15B, 15C), can optionally be acted upon with a respective first defined reference potential (V Ref1) or a respective second defined reference potential (V Ref2), the respective first reference potential (V Ref1) is greater than the threshold voltage of the associated, further Schottky diode (D2, D3), the respective second reference potential (V Ref2) is less than the threshold voltage, and further e sensor electrode (E2, E3) in such a way via the associated, further Schottky diode (D2, D3) with the reference connection contact (15A, 15B, 15C), in particular with the respectively associated, further reference connection contact (15B, 15C), connected or connectable is that the associated, further Schottky diode (D1) blocks when the respective first reference potential (V Ref1) is applied to the reference connection contact (15A, 15B, 15C), in particular to the respectively associated, further reference connection contact (15B, 15C), and opens when the respective second reference potential (V Ref2) is applied to the reference connection contact (15A, 15B, 15C), in particular to the respective associated further reference connection contact (15B, 15C). Sensorvorrichtung (300, 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (400) ferner wenigstens einen einer Sensorelektrode (E1, E2, E3) zugeordneten, zweiten elektrischen Widerstand (R2A, R2B, R2C) aufweist, welcher mit dem der jeweiligen Sensorelektrode (E1, E2, E3) zugeordneten ersten elektrischen Widerstand (R1A, R1B, R1C) in Reihe geschaltet ist, so dass die Sensorelektrode (E1, E2, E3) über die zugehörige erste Anschlussleitung (11 A, 11B, 11C), über den zugehörigen, ersten elektrischen Widerstand (R1A, R1B, R1C) und den zugehörigen zweiten elektrischen Widerstand (R2A, R2B, R2C) mit dem zugehörigen ersten Anschlusskontakt (9A, 9B, 9C) der Steuerungs- und Auswerteinrichtung (8) verbunden oder verbindbar ist, wobei der erste elektrische Widerstand (R1A, R1B, R1C) und der zweite elektrische Widerstand (R2A, R2B, R2C) derart gewählt sind, dass der erste elektrische Widerstand (R1A, R1B, R1C) in etwa wenigstens zehnmal so groß ist, wie der zweite elektrische Widerstand (R2A, R2B, R2C).Sensor device (300, 400) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor device (400) further comprises at least one of a sensor electrode (E1, E2, E3) assigned, second electrical resistor (R2A, R2B, R2C), which with the the first electrical resistor (R1A, R1B, R1C) assigned to the respective sensor electrode (E1, E2, E3) is connected in series so that the sensor electrode (E1, E2, E3) via the associated first connection line (11 A, 11B, 11C), via the associated first electrical resistor (R1A, R1B, R1C) and the associated second electrical resistor (R2A, R2B, R2C) with the associated first connection contact (9A , 9B, 9C) of the control and evaluation device (8) is connected or connectable, wherein the first electrical resistor (R1A, R1B, R1C) and the second electrical resistor (R2A, R2B, R2C) are selected such that the first electrical Resistance (R1A, R1B, R1C) is approximately at least ten times as large as the second electrical resistance (R2A, R2B, R2C). Sensorvorrichtung (100, 300, 400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensorelektrode (E1) und/oder wenigstens eine weitere Sensorelektrode (E2, E3) einen ersten Elektrodenanschluss (17) aufweist, wobei wenigstens eine Sensorelektrode (E1, E2, E3) über diesen ersten Elektrodenanschluss (17) mit der zugehörigen, ersten Anschlussleitung (11, 11A, 11B, 11C) und über diese sowie über den zugehörigen ersten elektrischen Widerstand (R1, R2, R3; R1A, R1B, R1C) mit dem zugehörigen ersten Anschlusskontakt (9, 9A, 9B, 9C) der Steuerungs- und Auswerteinrichtung (8) verbunden oder verbindbar ist, und wobei wenigstens eine Sensorelektrode (E1, E2, E3) außerdem über diesen ersten Elektrodenanschluss (17) und über die zugehörige Schottky-Diode (D1, D2, D3) mit dem zugehörigen Referenz-Anschlusskontakt (15A) verbunden oder verbindbar ist.Sensor device (100, 300, 400) according to one of the preceding claims, characterized in that the first sensor electrode (E1) and / or at least one further sensor electrode (E2, E3) has a first electrode connection (17), at least one sensor electrode (E1 , E2, E3) via this first electrode connection (17) to the associated first connection line (11, 11A, 11B, 11C) and via this and via the associated first electrical resistor (R1, R2, R3; R1A, R1B, R1C) is connected or connectable to the associated first connection contact (9, 9A, 9B, 9C) of the control and evaluation device (8), and at least one sensor electrode (E1, E2, E3) also via this first electrode connection (17) and via the associated Schottky diode (D1, D2, D3) is connected or can be connected to the associated reference connection contact (15A). Verfahren zum Betrieb einer kapazitiven Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400), die nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist, gekennzeichnet durch die Schritte: g) Bereitstellen einer Sensorvorrichtung, die nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist, h) Aufladen wenigstens einer Referenzkapazität (CRef-1, CRef-2, CRef-3), indem jeweils ein definiertes Ladepotential an den zugehörigen ersten Anschlusskontakt (9, 9A, 9B, 9C) der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (8) angelegt wird, i) Entladen wenigstens einer mit der Umgebung gebildeten Sensorkapazität (Cex-1, Cex-2, Cex-3) wenigstens einer Sensorelektrode (E1, E2, E3), indem ein definiertes Referenzpotential (VRef2) an den zugehörigen Referenz-Anschlusskontakt (15A) angelegt wird, welches bewirkt, dass die jeweilige Schottky-Diode (D1, D2, D3) öffnet, über welche die zugehörige Sensorelektrode (E1, E2, E3) mit dem zugehörigen Referenz-Anschlusskontakt (15A, 15B, 15C) elektrisch verbunden oder verbindbar ist, j) Herbeiführen eines Potentialausgleichs zwischen wenigstens einer Referenzkapazität (CRef-1, CRef-2, CRef-3) und der zugehörigen Sensorkapazität (Cex-1, Cex-2, Cex-3) der zugehörigen Sensorelektrode (E1, E2, E3), wobei dazu insbesondere der zugehörige erste Anschlusskontakt (9, 9A, 9B, 9C) der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (8) hochohmig geschaltet wird und ein definiertes Referenzpotential (VRef1) an den zugehörigen Referenz-Anschlusskontakt (15A, 15B, 15C) angelegt wird, welches bewirkt, dass die jeweilige Schottky-Diode (D1, D2, D3) sperrt, über welche die zugehörige Sensorelektrode (E1, E2, E3) mit dem zugehörigen Referenz-Anschlusskontakt (15A, 15B, 15C) elektrisch verbunden oder verbindbar ist, k) Erfassen wenigstens einer anliegenden Spannung an wenigstens einem ersten Anschlusskontakt (9, 9A, 9B, 9C) der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (8), und I) Auswerten der erfassten Spannung.Method for operating a capacitive sensor device (100, 200, 300, 400) which, according to one of the Claims 1 to 13th is formed, characterized by the steps: g) providing a sensor device, which according to one of the Claims 1 to 13th h) charging at least one reference capacitance (C Ref-1 , C Ref-2 , C Ref-3 ) by applying a defined charging potential to the associated first connection contact (9, 9A, 9B, 9C) of the control and evaluation device (8) is applied, i) discharging at least one sensor capacitance (C ex-1 , C ex-2 , C ex-3 ) formed with the environment at least one sensor electrode (E1, E2, E3) by adding a defined reference potential (V Ref2 ) is applied to the associated reference connection contact (15A), which causes the respective Schottky diode (D1, D2, D3) to open, via which the associated sensor electrode (E1, E2, E3) with the associated reference connection contact ( 15A, 15B, 15C) is electrically connected or connectable, j) bringing about a potential equalization between at least one reference capacitance (C Ref-1 , C Ref-2 , C Ref-3 ) and the associated sensor capacitance (C ex-1, C ex- 2 , C ex-3 ) of the associated sensor electrode (E1, E2, E3), with this in particular ere the associated first connection contact (9, 9A, 9B, 9C) of the control and evaluation device (8) is switched to high resistance and a defined reference potential (V Ref1) is applied to the associated reference connection contact (15A, 15B, 15C), which causes the respective Schottky diode (D1, D2, D3) to block, via which the associated sensor electrode (E1, E2, E3) is electrically connected or can be connected to the associated reference connection contact (15A, 15B, 15C), k) Detecting at least one applied voltage at at least one first connection contact (9, 9A, 9B, 9C) of the control and evaluation device (8), and I) evaluating the detected voltage. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Sensorvorrichtung (100, 200, 300, 400) nach einem der Ansprüche 7 bis 13 ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anlegen des definierten Referenzpotentials (VRef1, VRef2) in Schritt c) und d) am zugehörigen Referenz-Anschlusskontakt (15A, 15B, 15C) die Steuer-Schalteinrichtung (S0) jeweils entsprechend über den zweiten Anschlusskontakt (10) der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (8) und die zweite Anschlussleitung (13) von der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung (8) angesteuert wird, wobei zum Anlegen eines Referenzpotentials (VRef1), welches bewirkt, dass die jeweilige Schottky-Diode (D1, D2, D3) sperrt, über welche die zugehörige Sensorelektrode (E1, E2, E3) mit dem zugehörigen Referenz-Anschlusskontakt (15A,15B, 15C) elektrisch verbunden oder verbindbar ist, und damit zum Herbeiführen des Potentialausgleichs in Schritt d), die Steuer-Schalteinrichtung (S0) in einen ersten Schaltzustand geschaltet wird oder in diesem gehalten wird, und wobei zum Anlegen eines Referenzpotentials (VRef2), welches bewirkt, dass die jeweilige Schottky-Diode (D1, D2, D3) öffnet, über welche die zugehörige Sensorelektrode (E1, E2, E3) mit dem zugehörigen Referenz-Anschlusskontakt (15A, 15B, 15C) elektrisch verbunden oder verbindbar ist und damit zum Entladen wenigstens einer mit der Umgebung gebildeten Sensorkapazität (Cex-1, Cex-2, Cex-3) wenigstens einer Sensorelektrode (E1, E2, E3) in Schritt c), die Steuer-Schalteinrichtung (S0) in einen zweiten Schaltzustand geschaltet wird oder in diesem gehalten wird.Procedure according to Claim 14 , wherein the sensor device (100, 200, 300, 400) according to one of Claims 7 to 13th is designed, characterized in that to apply the defined reference potential (V Ref1, V Ref2 ) in step c) and d) on the associated reference connection contact (15A, 15B, 15C) the control switching device (S0) in each case correspondingly via the second Connection contact (10) of the control and evaluation device (8) and the second connection line (13) is controlled by the control and evaluation device (8), for applying a reference potential (V Ref1), which causes the respective Schottky diode (D1, D2, D3) blocks, via which the associated sensor electrode (E1, E2, E3) is electrically connected or can be connected to the associated reference connection contact (15A, 15B, 15C), and thus to bring about potential equalization in step d) , the control switching device (S0) is switched to a first switching state or is held in this, and wherein for applying a reference potential (V Ref2), which causes the respective Schottky diode e (D1, D2, D3) opens, via which the associated sensor electrode (E1, E2, E3) is electrically connected or can be connected to the associated reference connection contact (15A, 15B, 15C) and thus at least one formed with the environment for discharging Sensor capacitance (C ex-1 , C ex-2 , C ex-3 ) of at least one sensor electrode (E1, E2, E3) in step c), the control switching device (S0) is switched to a second switching state or is held in this .
DE102019135103.0A 2019-12-19 2019-12-19 Capacitive sensor device and method for operating a capacitive sensor device Pending DE102019135103A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019135103.0A DE102019135103A1 (en) 2019-12-19 2019-12-19 Capacitive sensor device and method for operating a capacitive sensor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019135103.0A DE102019135103A1 (en) 2019-12-19 2019-12-19 Capacitive sensor device and method for operating a capacitive sensor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019135103A1 true DE102019135103A1 (en) 2021-06-24

Family

ID=76206567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019135103.0A Pending DE102019135103A1 (en) 2019-12-19 2019-12-19 Capacitive sensor device and method for operating a capacitive sensor device

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102019135103A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021117002A1 (en) 2021-07-01 2023-01-05 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Input device for a motor vehicle with a capacitive sensor device and method for detecting the actuation of a sensor electrode of a corresponding input device
DE102022105486A1 (en) 2022-03-09 2023-09-14 Zf Automotive Germany Gmbh HAND RECOGNITION DEVICE FOR A STEERING WHEEL DEVICE AND STEERING WHEEL ARRANGEMENT WITH THE HAND RECOGNITION DEVICE

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007059702A1 (en) * 2006-12-10 2008-07-24 I F M Electronic Gmbh Capacitive sensor for use as reed switches and level detectors, has reference impedance, measuring capacitor, electrical alternating signal source, current guiding network, and evaluation unit, where reference impedance is adjusted
US20170293375A1 (en) * 2016-04-08 2017-10-12 Freescale Semiconductor, Inc. Capacitive sensor device and method of operation
US20190102040A1 (en) * 2017-10-02 2019-04-04 Sitronix Technology Corp. Touch circuit

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007059702A1 (en) * 2006-12-10 2008-07-24 I F M Electronic Gmbh Capacitive sensor for use as reed switches and level detectors, has reference impedance, measuring capacitor, electrical alternating signal source, current guiding network, and evaluation unit, where reference impedance is adjusted
US20170293375A1 (en) * 2016-04-08 2017-10-12 Freescale Semiconductor, Inc. Capacitive sensor device and method of operation
US20190102040A1 (en) * 2017-10-02 2019-04-04 Sitronix Technology Corp. Touch circuit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021117002A1 (en) 2021-07-01 2023-01-05 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Input device for a motor vehicle with a capacitive sensor device and method for detecting the actuation of a sensor electrode of a corresponding input device
DE102022105486A1 (en) 2022-03-09 2023-09-14 Zf Automotive Germany Gmbh HAND RECOGNITION DEVICE FOR A STEERING WHEEL DEVICE AND STEERING WHEEL ARRANGEMENT WITH THE HAND RECOGNITION DEVICE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3329597B1 (en) Control device for a vehicle and method for operating such a control device
EP3152530B1 (en) Method and device for monitoring the level of a medium in a container
DE102013112909A1 (en) Capacitive sensor device with associated evaluation circuit
DE102014117823A1 (en) Steering wheel for a motor vehicle with a sensor system and method for detecting a presence of a human hand in a gripping region of such a steering wheel
DE102017219016A1 (en) Method for operating a battery sensor and battery sensor
DE102019120136A1 (en) Capacitive sensor device, steering wheel with a capacitive sensor device, method for operating a capacitive sensor device and / or a steering wheel and vehicle with a capacitive sensor device
DE102019135103A1 (en) Capacitive sensor device and method for operating a capacitive sensor device
DE102014216998B4 (en) Capacitive sensor, the associated evaluation circuit and actuator in a motor vehicle
DE102010038890A1 (en) Domestic appliance for drying items of laundry and method for determining a measured quantity correlated with a degree of drying of the items of laundry
WO2019141417A1 (en) Electrical circuit for testing primary internal signals on an asic
DE102015113663A1 (en) Sensor arrangement for a motor vehicle
DE102018000884A1 (en) Capacitive measuring system
DE102019129802A1 (en) Capacitive sensor device, method for operating a capacitive sensor device, operating device and vehicle
DE102006033705B3 (en) Switching arrangement for examining switching position of push button switch, which is used in automatic transmission of motor vehicle, has switch with two connections
DE102015217575B3 (en) Evaluation circuit for a capacitive sensor, capacitive sensor and actuator in a motor vehicle
DE102021111771A1 (en) Diagnosis-capable circuit arrangement, sensor device with a circuit arrangement and method for diagnosing a circuit arrangement and/or sensor device
DE102018113253A1 (en) arrangement
WO2015197230A1 (en) Method and apparatus for sensing small currents
DE102021111734A1 (en) Diagnosable circuit arrangement and method for diagnosing a circuit arrangement
DE3726708C2 (en) Arrangement for checking the function of a measuring or control device
DE102022131313A1 (en) Sensor device and method for capacitive touch detection
DE102020126176A1 (en) Capacitive sensor device and method for operating a capacitive sensor device
EP3057234B1 (en) Sensor assembly for a motor vehicle
DE102019203687A1 (en) Method for diagnosing exhaust gas sensors
DE102019128656A1 (en) Sensor system with a capacitive sensor device

Legal Events

Date Code Title Description
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H03K0017955000

Ipc: H03K0017960000

R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication