DE102019135103A1 - Capacitive sensor device and method for operating a capacitive sensor device - Google Patents
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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
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
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
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
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 (
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 (
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 (
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
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
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:
- a) Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung,
- b) Aufladen wenigstens einer Referenzkapazität, insbesondere sämtlicher Referenzkapazitäten, indem jeweils ein definiertes Ladepotential an den zugehörigen ersten Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung angelegt wird,
- 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,
- 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,
- e) Erfassen wenigstens einer anliegenden Spannung an wenigstens einem ersten Anschlusskontakt der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung, insbesondere an sämtlichen ersten Anschlusskontakten, und
- f) Auswerten der erfassten Spannung.
- a) providing a sensor device according to the invention,
- 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,
- 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,
- 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,
- 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
- 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.
-
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.
Die in
Über einen ersten Anschlussknoten
Über einen zweiten Anschlussknoten
Bei der in
Die in
In einem nächsten Schritt, insbesondere nachdem die Referenzkapazitäten
Des Weiteren können die ersten Anschlussleitungen
Infolgedessen kommt es zu einem Potentialausgleich jeweils zwischen der jeweiligen Referenzkapazität
Wird nun ein entsprechendes Eingabemittel in die Umgebung einer der Sensorelektroden
Dazu kann die Steuerungs- und Auswerteinrichtung
Erfindungsgemäß weist die Sensorvorrichtung
Ferner weist die Sensorvorrichtung
Dieses Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung
Erfindungsgemäß weist die Sensorvorrichtung
Zwischen der ersten Referenzkapazität
Die Sensorelektrode
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Sensorvorrichtung
Bei diesem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung
Diese erste Schottky-Diode
Zur Steuerung des jeweils am ersten Referenz-Anschlusskontakt
In diesem Fall weist die elektronische Schalteinrichtung
Die Steuer-Schalteinrichtung
Dieses Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung
Zum Betreiben der in
- a)
Bereitstellen der Sensorvorrichtung 100 , - b) Aufladen der ersten Referenzkapazität
CRef-1 , indem jeweils ein definiertes Ladepotential an den zugehörigen ersten Anschlusskontakt9 der Steuerungs-und Auswerteeinrichtung 8 angelegt wird, insbesondere mithilfe der SchalteinrichtungS1 , - c) Entladen der mit der Umgebung gebildeten ersten Sensorkapazität
Cex-1 , der ersten SensorelektrodeE1 , indem das zweite definiertes ReferenzpotentialVRef2 , welches in diesem Fall ein MassepotentialGND ist, an den zugehörigen ersten Referenz-Anschlusskontakt 15A angelegt wird, welches bewirkt, dass die erste Schottky-DiodeD1 öffnet, über welche die zugehörige SensorelektrodeE1 mit dem zugehörigen Referenz-Anschlusskontakt 15A elektrisch verbunden ist, - d) Herbeiführen eines Potentialausgleichs zwischen wenigstens der ersten Referenzkapazität
CRef-1 und der ersten SensorkapazitätCex-1 der ersten SensorelektrodeE1 , wobei dazu insbesondere der zugehörige erste Anschlusskontakt9 der Steuerungs-und Auswerteeinrichtung 8 hochohmig geschaltet wird und das definierte erste ReferenzpotentialVRef1 , welches in diesem Fall +5V beträgt, an den ersten Referenz-Anschlusskontakt 15A angelegt wird, was bewirkt, dass die erste Schottky-DiodeD1 sperrt, - e) Erfassen der an
dem ersten Anschlusskontakt 9 der Steuerungs-und Auswerteeinrichtung 8 , anliegenden Spannung mittels des ersten Analog-Digital-KonvertersADC1 , und - f) Auswerten der erfassten Spannung.
- a) Providing the
sensor device 100 , - b) Charging the first reference capacitance
C Ref-1 by adding a defined charging potential to the associatedfirst connection contact 9 the control and evaluation device8th is applied, in particular with the help of the switching deviceS1 , - c) discharging the first sensor capacitance formed with the environment
C ex-1 , the first sensor electrodeE1 by adding the second defined reference potentialV Ref2 , which in this case is a ground potentialGND is to the associated firstreference connection contact 15A which causes the first Schottky diodeD1 opens over which the associated sensor electrodeE1 with the associatedreference connection contact 15A is electrically connected, - d) bringing about equipotential bonding between at least the first reference capacitance
C Ref-1 and the first sensor capacitanceC ex-1 the first sensor electrodeE1 , with this in particular the associatedfirst connection contact 9 the control and evaluation device8th is switched to high resistance and the defined first reference potentialV Ref1 , which in this case is + 5V, to the firstreference connection contact 15A is applied, which causes the first Schottky diodeD1 locks - e) Detecting the at the
first connection contact 9 the control and evaluation device8th , applied voltage by means of the first analog-digital converterADC1 , and - f) Evaluation of the recorded voltage.
Zum Anlegen des definierten Referenzpotentials
Die Steuerungs- und Auswerteinrichtung
Dabei sind jeweils die zu den weiteren Sensorelektroden
Jeder der weiteren Sensorelektroden
Der erste elektrische Widerstand
Werden die Schritte b) und d) eines erfindungsgemäßen Verfahrens gleichzeitig durchgeführt, wird ein hierfür erforderlicher Schaltzustand der Sensorvorrichtung
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
Für die Spannung Vx, die jeweils in Abhängigkeit von der kapazitiven Kopplung einer Sensorelektrode Ex mit der Umgebung erfasst wird, gilt:
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
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- 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]
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