DE4335004A1

DE4335004A1 - Sensor

Info

Publication number: DE4335004A1
Application number: DE19934335004
Authority: DE
Inventors: Bernd Kunze
Original assignee: Hoffmann and Krippner GmbH
Current assignee: Hoffmann and Krippner GmbH
Priority date: 1993-10-14
Filing date: 1993-10-14
Publication date: 1995-04-20
Anticipated expiration: 2013-10-15
Also published as: DE4335004C2

Abstract

The sensor has a first film carrier (10) having an electrical resistance section (16) and a second film carrier (14) having a contact electrode (24) which is located opposite the resistance section (16) at an electrically insulating clearance. The contact electrode (24) is brought into connection with the resistance section (16) by pressing together the film carriers (10, 14). An evaluation electronic system detects the distance between two compression points and preferably their location with the aid of a change in resistance of the conductor configuration. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor mit einem ersten Träger, auf den in wohldefinierter Bahn eine elektrische Widerstands strecke aufgebracht ist, mit einem zweiten Träger, auf den eine dem Bahnverlauf der Widerstandsstrecke folgende Kontaktelektrode aufgebracht ist, die der Widerstandsstrecke in elektrischem Isolierabstand gegenüberliegt und durch Zusammendrücken der Träger mit der Widerstandsstrecke in elektrische Verbindung bringbar ist, mit elektrischen Anschlußpolen an den Enden der Widerstandsstrecke und an der Kontaktelektrode und mit einer Auswerteelektronik, die anhand des sich beim Zusammendrücken der Träger ändernden elektrischen Widerstands den Ort eines Zusammendrückpunkts zu erfassen geeignet ist. The invention relates to a sensor with a first carrier, on the electrical resistance in a well-defined path Track is applied, with a second carrier on which one contact electrode following the course of the resistance path is applied, the resistance section in electrical Insulation distance is opposite and by squeezing the Carrier with the resistance path in electrical connection can be brought with electrical connection poles at the ends of the Resistance path and on the contact electrode and with a Evaluation electronics, which are based on the compression the carrier changing electrical resistance the location of a It is suitable to record the compression point.

Ein solcher Sensor ist aus der WO-A 91/15 006 bekannt. Er hat zwischen der Widerstandsstrecke und der Kontaktelektrode eine Widerstandsschicht, deren elektrischer Widerstand sich druck beaufschlagungsabhängig ändert. Der Sensor dient zur Positions erkennung eines Zusammendrückpunkts von Widerstandsstrecke und Kontaktelektrode und zur Erfassung des hier wirkenden Drucks.Such a sensor is known from WO-A 91/15 006. He has between the resistance path and the contact electrode Resistance layer whose electrical resistance is expressed changes depending on the load. The sensor is used for position detection of a compression point of the resistance section and Contact electrode and to record the pressure acting here.

Aus der WO-A 92/07 345 ist die Positionserkennung und Größenbe stimmung eines Druckbereichs auf einem Digitalisiertablett be kannt, das zwei zueinander senkrechte Widerstandsstrecken mit quer davon abgehenden Kontaktelektroden hat. Das Digitalisier tablett ist in der Herstellung sehr aufwendig. Es stößt in sei ner geometrischen Auflösung und Genauigkeit an die Grenze der in Siebdrucktechnik erreichbaren Strukturfeinheit. Für den Auf bau des Digitalisiertabletts sind Elektroden aus unterschiedlich elektrisch leitenden Materialien notwendig. Für die Auswertung werden vier Elektrodenanschlüsse benötigt, die von einem eigens für diesen Zweck programmierten Mikroprozessorsystem ausgelesen werden.WO-A 92/07 345 describes position detection and size determination determination of a print area on a digitizing tablet knows that two mutually perpendicular resistance paths with has contact electrodes extending transversely therefrom. The digitizer Tray is very complex to manufacture. It bumps into his geometric resolution and accuracy to the limit of Structural fineness achievable in screen printing technology. For the up Construction of the digitizing tablet, electrodes are made of different electrically conductive materials necessary. For the evaluation four electrode connections are required microprocessor system programmed for this purpose become.

Ziel der Erfindung ist es, einen Sensor der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei geringem Herstellungs- und Auswerteauf wand vielfältige Maßverkörperungen zu realisieren ermöglicht. The aim of the invention is a sensor of the aforementioned To create kind, which with low manufacturing and evaluation wall enables a variety of material measures to be realized.

Dieses Ziel wird mit einem derartigen Sensor dadurch erreicht, daß die Auswerteelektronik den Abstand zwischen zwei Zusammen drückpunkten und vorzugsweise deren Ort anhand einer Wider standsänderung zwischen den Anschlußpolen zu erfassen geeignet ist.This goal is achieved with such a sensor in that that the transmitter the distance between two together pressure points and preferably their location using a counter change in position between the connection poles suitable is.

Zur Erfassung der Widerstandsänderung kommt der erfindungsgemäße Sensor mit nur drei Elektrodenanschlüssen aus. Der Sensor kann vollständig unter Verwendung nur eines elektrisch leitenden Materials gefertigt werden. Zur Auswertung und Umsetzung des Meßergebnisses in EDV-gerechte Signale wird lediglich ein her kömmlicher Analog-Digital-Wandler benötigt.The detection according to the invention comes to detect the change in resistance Sensor with only three electrode connections. The sensor can completely using only an electrically conductive Materials are manufactured. To evaluate and implement the Measurement result in EDP-compliant signals is only a forth conventional analog-digital converter required.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Auswerteelektronik geeignet, den Abstand der Ränder einer Zusammendrückzone der Träger und vorzugsweise deren Ort anhand einer Widerstandsän derung zwischen den Anschlußpolen zu erfassen.In a preferred embodiment, the evaluation electronics capable of spacing the edges of a compression zone of the Carrier and preferably their location based on a resistance change between the connection poles.

Die Träger der Widerstandsstrecke und Kontaktelektrode sind vorzugsweise dünne Folien, insbesondere Polyesterfolien. Dadurch ist ein niedriger Aufbau des erfindungsgemäßen Sensors mit einer Bauhöhe von insbesondere weniger als 1 mm gewährleistet. Der Sensor läßt sich so vorteilhaft in flachen Baugruppen u. a. Applikationen einsetzen. Die Flexibilität des Folienmaterials ermöglicht eine Anpassung der Maßverkörperung gleichermaßen an ebene und räumliche Strukturen wie z. B. Tischplatten, Schienen, Schneiderbüsten u. a. Andere mit der Folientechnik einhergehende Vorteile sind die Wasserdichtigkeit, hygienische Unbedenklichkeit und Maßhaltigkeit des erfindungsgemäßen Sensors über einen weiten Temperaturbereich. Der Sensor läßt sich vor teilhaft mit Folientastaturen u. a. Flacheingabesystemen kombi nieren. Letztere werden aus vergleichbaren Folienanordnungen hergestellt. Sensor und Folientastatur sind sowohl auf einer gemeinsamen Basisfolie, als auch unter einer gemeinsamen Deck folie problemlos miteinander kombinierbar. Je nach Anwendungs fall ist sogar eine gemeinsame Auswertung von Sensor und Folien tastatur mit nur einer Auswerteelektronik möglich.The carriers of the resistance path and contact electrode are preferably thin films, especially polyester films. Thereby is a low structure of the sensor according to the invention with a Construction height of in particular less than 1 mm guaranteed. Of the Sensor can be so advantageous in flat assemblies u. a. Use applications. The flexibility of the film material enables an adjustment of the material measure equally to flat and spatial structures such as B. table tops, Rails, tailors and a. Others with film technology accompanying advantages are waterproofness, hygienic Safety and dimensional accuracy of the sensor according to the invention over a wide temperature range. The sensor is ready partly with membrane keyboards u. a. Flat input systems comb kidneys. The latter are made from comparable film arrangements manufactured. Sensor and membrane keyboard are both on one common base film, as well as under a common deck foil can be easily combined with each other. Depending on the application The case is even a joint evaluation of the sensor and foils Keyboard possible with only one evaluation electronics.

Es besteht die Möglichkeit, eine oder auch beide Folien des erfindungsgemäßen Sensors ohne jede Funktionsbeeinträchtigung selbstklebend zu beschichten. Der Sensor kann so auf eine be liebige Fläche, z. B. eine Tischplatte, Schiene, Schneiderbüste u. a. aufgeklebt werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, an der Oberseite des Sensors eine Dekorfolie aufzukleben.There is the possibility of one or both slides of the sensor according to the invention without any functional impairment self-adhesive to coat. The sensor can be on a lovely area, e.g. B. a table top, rail, tailor's bust u. a. be stuck on. There is also the possibility Stick a decorative film on the top of the sensor.

Die Widerstandsstrecke und die Kontaktelektrode sind vorzugs weise in Siebdrucktechnik auf die Folien aufgebracht. In Sieb drucktechnik werden flache Leiterstrukturen erzeugt, was zu der niedrigen Bauhöhe des erfindungsgemäßen Sensors beiträgt. Auch ermöglicht es die Siebdrucktechnik, Maßverkörperungen an nähernd beliebigen Verlaufs mit vergleichsweise geringem Aufwand und hoher Genauigkeit zu realisieren. Geeignete Masken für den Auftrag einer elektrisch leitfähigen Siebdruckpaste lassen sich u. a. mit einem CAD-System erzeugen. Die Ortsauflösung beträgt Bruchteile eines mm, insbesondere ca. 0,5 mm. Geradlinige Maß verkörperungen können ebenso realisiert werden wie gekrümmte Maßverkörperungen insbesondere mit an die Krümmung eines zu vermessenden Objekts angepaßter Krümmung. Mit kreisförmigen Maßverkörperungen ist eine Messung von Bogenmaßen, Winkeln, Drehwinkeln und Drehzahlen mit oder ohne gleichzeitiger Dreh richtungserkennung möglich. Letztlich können so beliebige Meß größen erfaßt werden, die sich mit geeigneten Stellgebern in Längen- oder Winkelgrößen umsetzen lassen.The resistance path and the contact electrode are preferred applied to the foils using screen printing technology. In sieve flat conductor structures are created, which leads to contributes to the low overall height of the sensor according to the invention. Screen printing technology also enables material measures to be taken almost any course with comparatively little effort and to realize high accuracy. Suitable masks for the An electrically conductive screen printing paste can be applied u. a. with a CAD system. The spatial resolution is Fractions of one mm, especially about 0.5 mm. Straightforward measure Embodiments can be realized as well as curved ones Measuring standards in particular with the curvature of a measuring object adapted curvature. With circular Measuring standards is a measurement of radians, angles, Rotation angles and speeds with or without simultaneous rotation direction detection possible. Ultimately, any measurement sizes are recorded, which are in contact with suitable actuators Have length or angle sizes implemented.

Im Interesse einer einfachen Auswertung sind die elektrischen Widerstände der Widerstandsstrecke und Kontaktelektrode vorzugs weise linear, d. h. proportional zu ihrer Länge. Die elektri schen Widerstände pro Längeneinheit der Widerstandsstrecke und Kontaktelektrode sollten voneinander verschieden sein, was bei gleichem elektrischen Leitermaterial dadurch realisiert werden kann, daß man die Streifenbreite der Widerstandsstrecke kleiner wählt als die der Kontaktelektrode und/oder den Widerstands streifen in einer Wellen- und/oder Zickzackbahn verlaufen läßt. Durch ein gleiches elektrisches Leitermaterial für Widerstands strecke und Kontaktelektrode wird die Herstellung des erfin dungsgemäßen Sensors vereinfacht. In the interest of a simple evaluation, the electrical Resistors of the resistance path and contact electrode preferred wise linear, d. H. proportional to their length. The electri resistances per unit length of the resistance section and Contact electrode should be different from each other, which at same electrical conductor material can be realized can make the strip width of the resistance path smaller selects as that of the contact electrode and / or the resistor strip runs in a wave and / or zigzag path. With the same electrical conductor material for resistance track and contact electrode is the manufacture of the inventions sensor according to the invention simplified.

Zwischen den die Widerstandsstrecke und Kontaktelektrode tragen den Folien des Sensors kann als Abstandshalter eine dritte Folie angeordnet sein, die am Ort der Widerstandsstrecke und Kontakt elektrode eine Öffnung oder Lücke hat. Zur einfachen, exakten Ausrichtung können die Folien mit Paßmarken versehen sein. Ihre Verbindung erfolgt vorzugsweise in Kaltklebetechnik.Wear the resistance gap and the contact electrode between them A third film can be used as a spacer in the sensor films be arranged at the location of the resistance path and contact electrode has an opening or gap. For simple, exact Alignment can be provided with registration marks. Your Connection is preferably made using cold adhesive technology.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Widerstandsstrecke des erfindungsgemäßen Sensors an und/oder zwischen ihren Enden mit einem oder mehreren Kalibrierpol(en) versehen. Durch Einfü gung des/der Kalibrierpole(s) kann eine automatische Kalibrie rung in jeder gewünschten Skalierung erfolgen, und es ist auch während des Meßbetriebs ein ständiges Nacheichen der Maßverkör perung möglich. Dadurch lassen sich unter anderem Temperatur effekte kompensiert. Des weiteren können durch die Kalibrierpole eventuelle Linearitätsfehler der Maßverkörperung bei der Auswer tung berücksichtigt und rechnerisch ausgeglichen werden. Her stellungstoleranzbedingte Maßungenauigkeiten werden so mini miert, und es wird eine hohe Meßgenauigkeit über die volle Länge der Maßverkörperung erreicht.In a preferred embodiment, the resistance path is of the sensor according to the invention at and / or between its ends provided with one or more calibration poles. By insertion of the calibration pole (s) can be an automatic calibration done in any scale you want, and it is a constant re-calibration of the measuring standard during the measuring operation possible. This allows, among other things, temperature effects compensated. Furthermore, through the calibration poles possible linearity errors of the measuring standard when evaluating tion are taken into account and arithmetically balanced. Forth Dimensional inaccuracies due to position tolerance become mini lubricated, and there is a high measuring accuracy over the full length the material measure reached.

Neben Widerstandsstrecke und Kontaktelektrode können deren Trä ger weitere elektrische Kontakte aufweisen, anhand derer sich ein Zusammendrücken der Träger an einem oder mehreren weiteren, bezüglich der Maßverkörperung wohllokalisierten Punkt(en) erfas sen läßt. Insbesondere können so an geeigneten Offsetpunkten eine Anzahl Tastschalter realisiert sein, die bei Betätigung elektrisch identifiziert und deren Abstand von der Maßverkörpe rung zu dem an letzterer erhaltenen Meßergebnis hinzuaddiert wird. Durch diese Offsetmessung erreicht man eine Verlängerung der Meßstrecke ohne Verlängerung der Maßverkörperung.In addition to the resistance section and the contact electrode, their carrier ger have further electrical contacts on the basis of which compression of the carrier on one or more further point (s) well localized with regard to the material measure leaves. In particular, this can be done at suitable offset points a number of pushbutton switches can be realized when actuated electrically identified and their distance from the measuring scale tion added to the measurement result obtained on the latter becomes. This offset measurement leads to an extension the measuring section without extending the measuring standard.

Auf die Träger können mehrere Widerstandsstrecken und/oder Kon taktelektroden aufgebracht und so mehrere Maßverkörperungen gleichen oder verschiedenen Verlaufs, insbesondere Kombinationen mehrerer geradliniger, geradliniger und gekrümmter oder mehrerer gekrümmter Maßverkörperungen ausgebildet sein, weiter insbeson dere mehrere geradlinige Maßverkörperungen nebeneinander und/ oder hintereinander oder einen Winkel von z. B. 90° ein schließend. Durch Hintereinanderanordnung - Kaskadierung - von Maßverkörperungen ist eine Verlängerung der Meßstrecke möglich. Auch kann durch Hintereinanderanordnung zweier gleichartiger Maßverkörperungen mit entgegengesetzter Skalierungsbewertung eine Meßstrecke ohne festen Nullpunkt geschaffen werden. Diese Anordnung ermöglicht eine einfache Differenzmaßermittlung durch Auswertung der bei gleichzeitiger Betätigung von den beiden Maßverkörperungen erhaltenen Meßwerte. Durch geeignete Dimensio nierung der spezifischen Widerstandsverhältnisse zwischen Wider standsstrecke und Kontaktelektrode läßt sich erkennen, an wel cher Position und auf welcher Breite und ob an einer weiteren Stelle Druck auf die Maßverkörperungen ausgeübt wird. Multiple resistance paths and / or con clock electrodes applied and so several material measures same or different course, especially combinations more straight, straight and curved or more be curved measuring standards, in particular several straight measuring measures next to each other and / or in a row or an angle of z. B. 90 ° closing. Through sequential arrangement - cascading - of Material measures can be used to extend the measuring section. Also, by arranging two of the same type in series Measuring standards with opposite scaling evaluation a measuring section without a fixed zero point can be created. These The arrangement enables a simple determination of the differential dimensions Evaluation of the simultaneous actuation of the two Material measures obtained. Through suitable dimensions nation of the specific resistance relationships between contr distance and contact electrode can be seen on wel position and on what width and whether on another Place pressure on the material measures.

Zur Verlängerung der Meßstrecke besteht auch die Möglichkeit einer teilweise überlappenden parallel Neben- und Hintereinan deranordnung von Maßverkörperungen. Damit wird eine hohe Meßge nauigkeit über die ganze Meßstrecke erreicht.It is also possible to extend the measuring section a partially overlapping parallel side by side and behind the arrangement of material measures. So that a high Meßge Accuracy achieved over the entire measuring section.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind auf die Träger einan der gegenüberliegende Kondensatorplatten aufgebracht, die sich vorzugsweise parallel zu einer Maßverkörperung erstrecken und zwischen denen sich ein Dielektrikum befindet. Bei gleichzeiti ger Druckbeaufschlagung der Meßverkörperung und der Kondensator strecke kann anhand von deren Kapazitätsänderung diskriminiert werden, ob eine punktuelle oder flächige Druckbeaufschlagung vorliegt. Zusätzlich zu der anhand der Widerstandsänderung der Maßverkörperung gemessenen genauen Position von Anfang und Ende der Druckbeaufschlagungszone kann so kapazitiv deren tatsächli che Fläche gemessen werden.In a preferred embodiment, the carriers are joined the opposite capacitor plates are applied, which are preferably extend parallel to a material measure and between which there is a dielectric. At the same time eng pressurizing the measuring standard and the condenser route can be discriminated based on their capacity change whether a selective or extensive pressurization is present. In addition to that based on the change in resistance of the Measuring standard measured the exact position of the beginning and end the pressurization zone can capacitively the actual surface are measured.

Das Dielektrikum besteht vorzugsweise aus einem Luftspalt und einer elektrischen Isolierschicht zwischen den Kondensatorplat ten. Die Kapazitätsänderung des Kondensators beruht darauf, daß sich die Kondensatorplatten unter Verkleinerung des Luft spalts zusammendrücken lassen. Die Isolierschicht verhindert, daß sich die Kondensatorplatten beim Zusammendrücken berühren und einen elektrischen Kurzschluß verursachen. The dielectric preferably consists of an air gap and an electrical insulation layer between the capacitor plates The change in capacitance of the capacitor is based on that the capacitor plates are reduced in air allow the gap to compress. The insulating layer prevents that the capacitor plates touch when pressed together and cause an electrical short circuit.

Zur Bildung des Luftspalts hat vorzugsweise die als Abstandshal ter dienende dritte Folie am Ort der Kondensatorplatten eine Öffnung oder Lücke. Die Isolierschicht ist vorzugsweise eine Kondensatorplatte überdeckend auf eine diese tragende Folie aufgebracht. Sowohl die Kondensatorplatten, als auch Isolier schicht können in Siebdrucktechnik auf die Folie aufgebracht sein.To form the air gap, it preferably has a spacer ter serving third film at the location of the capacitor plates Opening or gap. The insulating layer is preferably one Capacitor plate covering a foil carrying this upset. Both the capacitor plates and insulation Layer can be applied to the film using screen printing technology his.

Der erfindungsgemäße Sensor zeichnet sich durch einen geringen elektrischen Energiebedarf aus. Er wird vorzugsweise zusammen mit der Auswerteelektronik oder Teilen davon mit Gleichstrom insbesondere aus einer elektrischen Konstantstromquelle ge speist, weiter insbesondere einer Standard-Computerschnitt stelle, insbesondere der genormten Schnittstelle RS 232 C/ V.24. Einer weiteren elektrischen Energiequelle bedarf es nicht.The sensor according to the invention is characterized by a low one electrical energy requirements. He is preferably together with the evaluation electronics or parts thereof with direct current especially from an electrical constant current source feeds, in particular a standard computer interface position, especially the standardized interface RS 232 C / V.24. No further electrical energy source is required.

Die vorerwähnten Tastschalter zur Offsetmessung müssen nicht unbedingt auf gleicher Folie mit dem erfindungsgemäßen Sensor realisiert sein. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Meßsystem mit wenigstens einem eigenständigen Tastschalter an einem Off setpunkt und wenigstens einem diesbezüglich wohllokalisierten Sensor der erwähnten Art. Auch besteht die Möglichkeit, Meßsy steme mit mehreren eigenständigen Sensoren dieser Art zu reali sieren. The aforementioned pushbuttons for offset measurement do not have to necessarily on the same film with the sensor according to the invention be realized. The invention also relates to a measuring system with at least one independent push button switch on an off set point and at least one well localized in this regard Sensor of the type mentioned. There is also the possibility of measuring sy systems with several independent sensors of this type sieren.

Gegenstand der Erfindung ist auch das Verfahren zur Erfassung des Abstands und vorzugsweise Orts der Zusammendrückpunkte oder des Abstands und vorzugsweise Orts der Zusammendrückzone eines Sensors der genannten Art anhand einer Widerstandsänderung zwi schen dessen Anschlußpolen. Sensor, Meßsysteme und Verfahren haben eine bevorzugte Anwendung beim Vermessen von Textilien.The invention also relates to the detection method the distance and preferably location of the compression points or the distance and preferably location of the compression zone one Sensors of the type mentioned based on a change in resistance between its connection poles. Sensor, measuring systems and methods have a preferred application when measuring textiles.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail. Show it:

Fig. 1 die perspektivische Explosionszeichnung eines Sensors mit einer geradlinigen Maßverkörperung; Figure 1 is an exploded perspective view of a sensor with a straight measuring standard.

Fig. 2 die perspektivische Explosionszeichnung eines Sensors mit einer kreisrunden Maßverkörperung; Figure 2 is an exploded perspective view of a sensor with a circular measuring standard.

Fig. 3 die perspektivische Explosionszeichnung eines Sensors mit einer geradlinigen Maßverkörperung und einer pa rallel dazu angeordneten kapazitiven Meßstrecke; Figure 3 is an exploded perspective view of a sensor with a straight measuring standard and a capacitive measuring section arranged parallel thereto.

Fig. 4 schematisch die Erfassung des Orts eines Druckbeauf schlagungspunkts am Sensor; Fig. 4 shows schematically the detection of the location of a pressure point on the sensor;

Fig. 5 schematisch die Erfassung des Abstands oder Orts zweier Druckbeaufschlagungspunkte am Sensor; Fig. 5 diagrammatically shows the detection of the distance or location of two Druckbeaufschlagungspunkte on the sensor;

Fig. 6 schematisch die Erfassung des Abstands oder Orts der Ränder einer Druckbeaufschlagungszone am Sensor; Fig. 6 shows schematically the detection of the distance or location of the edges of a pressure applying at the sensor;

Fig. 7 schematisch die Erfassung des Abstands oder Orts der Ränder und der Fläche einer Druckbeaufschlagungszone am Sensor; Figure 7 schematically illustrates the acquisition of the distance or location of the edges and the surface of a pressure applying at the sensor.

Fig. 8 schematisch die Kaskadierung zweier Sensoren zur Ver längerung der Meßstrecke; Fig. 8 schematically shows the cascading of two sensors for the extension of the measuring section;

Fig. 9 schematisch eine Offsetmessung mit einer in wohldefi niertem Abstand von drei Tastschaltern angeordneten Maßverkörperung; Fig. 9 schematically shows a measurement offset arranged with a ned in wohldefi distance of three key switches material measure;

Fig. 10 schematisch die Kaskadierung zweier Sensoren mit entge gengesetzter Skalierungsbewertung zur komplementären Differenzmaßermittlung; und Fig. 10 schematically illustrates the cascading of two sensors with entge gengesetzter scaling rating for complementary Differenzmaßermittlung; and

Fig. 11 schematisch einen Sensor mit Kalibrierpolen. Fig. 11 schematically shows a sensor with Kalibrierpolen.

Der in Fig. 1 gezeigte Sensor besteht aus drei Polyesterfolien 10, 12, 14, die in Anlage miteinander verklebt sind.The sensor shown in Fig. 1 consists of three polyester films 10 , 12 , 14 which are bonded together in the system.

Die untere Folie 10 hat eine rechteckige L-Form. Auf ihrer In nenseite ist in Siebdrucktechnik eine elektrische Leiterkonfigu ration aufgebracht, die eine elektrische Widerstandsstrecke 16 mit Zuleitungen 18 und Kalibrierelektroden 20 bildet. Die Widerstandsstrecke 16 verläuft geradlinig in der Mitte des lan gen L-Schenkels der Folie 10. Ihre Leiterbahn hat einen recht eckigen Zickzackverlauf. Die Leiterbahn ist schmaler, als die zu den Enden der Widerstandsstrecke 16 führenden Zuleitungen 18. Der elektrische Widerstand der Widerstandsstrecke 16 ist linear, d. h. proportional zu ihrer Länge. Die Kalibrierelektro den 20 gehen von den Enden und der Mitte der Widerstandsstrecke 16 ab. Sie sind ebenso wie die Zuleitungen 18 an dem kurzen L-Schenkel der Folie 10 zur Seite herausgeführt. The lower film 10 has a rectangular L-shape. On its inside, an electrical conductor configuration is applied in screen printing technology, which forms an electrical resistance path 16 with supply lines 18 and calibration electrodes 20 . The resistance path 16 extends in a straight line in the middle of the long L-leg of the film 10 . Your conductor track has a rather angular zigzag course. The conductor track is narrower than the leads 18 leading to the ends of the resistance path 16 . The electrical resistance of the resistance section 16 is linear, ie proportional to its length. The calibration electro 20 go from the ends and the center of the resistance section 16 . Like the feed lines 18, they are led out to the side on the short L-leg of the film 10 .

Die mittlere Folie 12 ist rechteckig. Sie überdeckt den langen L-Schenkel der unteren Folie 10 und hat über der Widerstands strecke 16 eine dieser in Form und Größe entsprechende recht eckige Öffnung 22.The middle film 12 is rectangular. It covers the long L-leg of the lower film 10 and has over the resistance section 16 one of these in shape and size corresponding rectangular opening 22nd

Die obere Folie 14 hat dieselbe rechteckige L-Form wie die un tere Folie 10. Auf ihrer Innenseite ist in Siebdrucktechnik eine elektrische Leiterkonfiguration aufgebracht, die eine Kon taktelektrode (Abgriffelektrode) 24 mit Anschlußleitung 26 bil det. Die Kontaktelektrode 24 erstreckt sich in gerader Linie mittig über die Widerstandsstrecke 16. Ihre Leiterbahn hat eine Breite, die beträchtlich größer ist als die der die Widerstands strecke bildenden Leiterbahn. Der elektrische Widerstand der Kontaktelektrode 24 ist linear, d. h. proportional zu ihrer Länge, und deutlich geringer als der elektrische Widerstand der Widerstandsstrecke 16. Die Anschlußleitung 26 führt an ein Ende der Kontaktelektrode 24 und ist an dem kurzen L-Schenkel der Folie 14 den Zuleitungen 18 der Widerstandsstrecke 16 be nachbart zur Seite herausgeführt.The upper film 14 has the same rectangular L-shape as the lower film 10 . On the inside, an electrical conductor configuration is applied using screen printing technology, which has a contact electrode (tap electrode) 24 with a connecting line 26 . The contact electrode 24 extends in a straight line in the middle over the resistance path 16 . Your conductor track has a width which is considerably larger than that of the conductor track forming the resistance path. The electrical resistance of the contact electrode 24 is linear, ie proportional to its length, and significantly lower than the electrical resistance of the resistance path 16 . The connecting line 26 leads to one end of the contact electrode 24 and is on the short L-leg of the film 14, the leads 18 of the resistance path 16 be led out to the side.

Die Folien 10, 12, 14 sind in bündiger Anlage miteinander ver klebt. Die Kontaktelektrode 24 kommt mit Isolierabstand oberhalb der Widerstandsstrecke 16 zu liegen, wobei die mittlere Folie 12 als Abstandshalter dient. Durch Zusammendrücken der äußeren Folien 10, 14 wird eine elektrische Kontaktverbindung zwischen der Widerstandsstrecke 16 und der Kontaktelektrode 24 herge stellt. The films 10 , 12 , 14 are stuck together in a flush installation. The contact electrode 24 comes to lie at an insulation distance above the resistance section 16 , the middle film 12 serving as a spacer. By compressing the outer foils 10 , 14 , an electrical contact connection between the resistance path 16 and the contact electrode 24 is provided.

Fig. 2 zeigt einen Sensor ähnlichen Aufbaus in Kreisgeometrie. Ein unterer Folienring 28 trägt an seiner Innenseite eine in Siebdrucktechnik aufgebrachte Widerstandsstrecke 16, die sich über annähernd einen Vollkreis erstreckt und an ihren eine klei ne Kreislücke zwischen sich las senden Enden mit Zuleitungen 18 kontaktiert ist, die zur Seite herausgeführt sind. Die Lei terbahn der Widerstandsstrecke 16 hat eine Zickzackform, bei der sich radial innere bzw. äußere Umfangsabschnitte mit Radial abschnitten abwechseln. Fig. 2 shows a sensor-like structure in circular geometry. A lower film ring 28 carries on its inside a screen printing technology applied resistance path 16 , which extends over approximately a full circle and at its a small ne gap between las send ends is contacted with leads 18 which are led out to the side. The Lei terbahn the resistance path 16 has a zigzag shape in which alternate radially inner and outer peripheral portions with radial sections.

Als Abstandshalter dienen bei dem Sensor zwei einander konzen trisch umschließende mittlere Folienringe 30, zwischen denen eine kreisringförmige, der Widerstandsstrecke 16 in Form und Größe entsprechende Lücke 32 besteht.Serve as a spacer in the sensor two concentrically enclosing middle film rings 30 , between which there is an annular, the resistance section 16 in shape and size corresponding gap 32 .

Ein oberer Folienring 34 des Sensors trägt an seiner Innenseite eine in Siebdrucktechnik aufgebrachte Kontaktelektrode 24, die sich in radialer Mitte der Widerstandsstrecke 16 über annähernd einen Vollkreis erstreckt und an einem ihrer eine kleine Kreis lücke zwischen sich lassenden Enden mit einer Anschlußleitung 26 versehen ist, die den Zuleitungen 18 der Widerstandsstrecke 16 benachbart zur Seite herausgeführt ist. Hinsichtlich Leiter breite und elektrischen Widerstands herrschen dieselben Verhält nisse wie bei dem Sensor gemäß Fig. 1. An upper film ring 34 of the sensor carries on its inside a screen printing technology applied contact electrode 24 which extends in the radial center of the resistance section 16 over approximately a full circle and at one of its small circular gap between the ends with a connecting line 26 which is provided the leads 18 of the resistance path 16 are led out to the side. With regard to conductor width and electrical resistance, the same conditions prevail as in the sensor according to FIG. 1.

Der in Fig. 3 gezeigte Sensor entspricht in Form und Aufbau weitgehend dem Sensor gemäß Fig. 1. Seine Widerstandsstrecke 16 ist nicht mit Kalibrierelektroden versehen. Auf der Innen seite der unteren Folie 10 ist neben der Widerstandsstrecke 16 in Siebdrucktechnik eine sich parallel dazu erstreckende erste Kondensatorplatte 36 mit einer Zuleitung 38 aufgebracht. Die Kondensatorplatte 36 hat die Form eines länglichen recht eckigen Streifens. Sie ist mit einer in Siebdrucktechnik aufge brachten Isolierschicht 40 überdeckt. Auf der Innenseite der oberen Folie 14 ist in Siebdrucktechnik neben der Kontaktelek trode 24 eine der ersten Kondensatorplatte 36 gegenüberliegende zweite Kondensatorplatte 42 gleicher Form und Größe mit einer Zuleitung 44 aufgebracht. Die mittlere Folie 12 hat über der Widerstandsstrecke 16 und zwischen den Kondensatorplatten 36, 42 eine große rechteckige Öffnung 22.The sensor shown in FIG. 3 largely corresponds in shape and structure to the sensor according to FIG. 1. Its resistance path 16 is not provided with calibration electrodes. On the inner side of the lower film 10 , in addition to the resistance section 16 in screen printing technology, a first capacitor plate 36 extending parallel thereto is applied with a supply line 38 . The capacitor plate 36 has the shape of an elongated, rectangular strip. It is covered with an insulating layer 40 applied using screen printing technology. On the inside of the upper film 14 is in screen printing technology in addition to the contact electrode 24 one of the first capacitor plate 36 opposite the second capacitor plate 42 of the same shape and size with a feed line 44 is applied. The middle film 12 has a large rectangular opening 22 over the resistance path 16 and between the capacitor plates 36 , 42 .

Fig. 4 zeigt, wie mit dem erfindungsgemäßen Sensor der Ort eines Druckbeaufschlagungspunkts erfaßt wird, an dem die Kontaktelek trode 24 mit der Widerstandsstrecke 16 in elektrischer Kontakt verbindung steht. An der Widerstandsstrecke 16 fällt eine Span nung VMax linear gegen Masse Gnd ab. Am Anschluß Pos der Kon taktelektrode 24 tritt eine Spannung auf, die mit dem Ort des Druckbeaufschlagungspunkts linear korreliert. Das Meßprinzip entspricht der Spannungsteilerschaltung eines linearen Potentio meters mit ortsvariablem Abgriff. Vorzugsweise werden die Span nungen an allen drei Anschlüssen 18, 26 des Sensors in die Aus wertung einbezogen. Die Spannungen können mit einem Analog-Digi tal-Wandler in ein computergerechtes Informationssignal umge setzt werden. Fig. 4 shows how the location of a pressurization point is detected with the sensor according to the invention, at which the contact electrode 24 is in electrical contact with the resistance path 16 . On the resistance path 16 , a voltage VMax drops linearly against ground Gnd. At the terminal Pos of the contact electrode 24 , a voltage occurs which correlates linearly with the location of the pressurization point. The measuring principle corresponds to the voltage divider circuit of a linear potentiometer with a variable tap. Preferably, the voltages at all three connections 18 , 26 of the sensor are included in the evaluation. The voltages can be converted into a computer-compatible information signal using an analog-digital converter.

Fig. 5 zeigt, wie mit dem erfindungsgemäßen Sensor der Abstand zweier Punkte gleichzeitiger Druckbeaufschlagung erfaßt wird, an denen die Kontaktelektrode 24 mit der Widerstandsstrecke 16 in elektrischer Kontaktverbindung steht. Die Widerstände von Widerstandsstrecke 16 und Kontaktelektrode 24 zwischen die sen Punkten sind elektrisch parallelgeschaltet. Daraus resul tiert eine Änderung des Gesamtwiderstands, aus der der Abstand der Druckbeaufschlagungspunkte abgeleitet werden kann. Vorteil haft sind bei diesem Meßprinzip unterschiedliche Widerstands werte pro Längeneinheit von Widerstandsstrecke 16 und Kontakt elektrode 24. Diese sind auch bei Verwendung des gleichen elek trischen Leitermaterials durch unterschiedliche Geometrie und/ oder Querschnittsausbildung der Druckbilder von Widerstands strecke 16 und Kontaktelektrode 24 realisierbar. Für die Ab standserfassung müssen nur zwei der Anschlüsse 18, 26 des Sen sors in die Auswertung einbezogen werden. Fig. Such as with the present invention, the distance sensor 5 shows two points simultaneous pressure is detected, at which the contact electrode 24 is connected to the resistive element 16 in electrical contact connection. The resistances of the resistance path 16 and the contact electrode 24 between these points are electrically connected in parallel. This results in a change in the total resistance from which the distance between the pressurization points can be derived. Advantageous with this measuring principle are different resistance values per unit length of resistance section 16 and contact electrode 24 . These can also be achieved by using the same electrical conductor material due to different geometry and / or cross-sectional configuration of the printed images of resistance path 16 and contact electrode 24 . For the distance detection, only two of the connections 18 , 26 of the sensor have to be included in the evaluation.

Die Orte zweier Punkte gleichzeitiger Druckbeaufschlagung des erfindungsgemäßen Sensors lassen sich in Kombination der vor erwähnten Meßprinzipien anhand der Änderung des Gesamtwider stands bestimmen. Für diese Messung werden alle drei Anschlüsse 18, 26 des Sensors in die Auswertung einbezogen. The locations of two points of simultaneous pressurization of the sensor according to the invention can be determined in combination with the measurement principles mentioned above on the basis of the change in the total resistance. For this measurement, all three connections 18 , 26 of the sensor are included in the evaluation.

Wird, wie in Fig. 6 illustriert, flächiger Druck auf den Sensor ausgeübt, so kommt es zwischen den Rändern der Druckbeaufschla gungszone ebenfalls zu einer elektrischen Parallelschaltung von Widerstandsstrecke 16 und Kontaktelektrode 24. Es können also nach denselben Meßprinzipien auch der Abstand dieser Rän der, d. h. die Breite der Druckbeaufschlagungszone, und ihr Ort ermittelt werden.If, as illustrated in FIG. 6, flat pressure is exerted on the sensor, there is also an electrical parallel connection of the resistance section 16 and the contact electrode 24 between the edges of the pressurization zone. So it can be based on the same measuring principles, the distance of these edges, ie the width of the pressurization zone, and their location.

Soweit bis hier beschrieben, unterscheidet der erfindungsgemäße Sensor nicht zwischen doppelt punktueller und flächiger Druck beaufschlagung. Das zu ermöglichen und die Größe der Druckbeauf schlagungsfläche zu bestimmen, ist gemäß Fig. 3 und Fig. 7 pa rallel zu der aus Widerstandsstrecke 16 und Kontaktelektrode 24 bestehenden Maßverkörperung eine kapazitive Meßstrecke vor gesehen, die zugleich mit der Maßverkörperung druckbeaufschlagt wird. Die Meßstrecke besteht aus den einander gegenüberliegen den, streifenförmigen Kondensatorplatten 42 und einem dazwischen befindlichen Dielektrikum in Form der elektrischen Isolier schicht 40 und des Luftspalts, der durch die Öffnung 22 in der mittleren Folie 12 gebildet ist. Beim Zusammendrücken der Folien 10, 14 ändert sich die Kondensatorkapazität in für punktuelle bzw. flächige Druckbeaufschlagung charakteristischer Weise.As far as described here, the sensor according to the invention does not differentiate between double point and area pressure application. To allow and deposition area the size of the air pressure is to be determined, is shown in FIG. 3 and FIG. 7 pa rallel seen to that of the resistive element 16 and contact electrode 24 existing material measure a capacitive measuring path before, which is also pressurized by the material measure. The measuring section consists of the opposite, the strip-shaped capacitor plates 42 and an intermediate dielectric in the form of the electrical insulating layer 40 and the air gap, which is formed through the opening 22 in the middle film 12 . When the foils 10 , 14 are pressed together, the capacitor capacitance changes in a manner characteristic of selective or area pressurization.

Fig. 8 zeigt die Kaskadierung zweier baugleicher Sensoren. Die Sensoren sind unter Bildung einer Meßstrecke doppelter Länge räumlich hintereinander angeordnet und elektrisch in Reihe ge schaltet. Die Spannung VMax fällt über die Gesamtlänge der Meßstrecke gegen Masse Gnd ab. Die Kontaktelektrodenanschlüsse Pos sind in der Mitte der Meßstrecke zusammengeführt. Fig. 8 shows the cascading of two of identical sensors. The sensors are arranged spatially one behind the other to form a measuring section of double length and electrically connected in series. The voltage VMax drops over the total length of the measuring section against mass Gnd. The contact electrode connections Pos are brought together in the middle of the measuring section.

Fig. 9 zeigt drei in Folientechnik realisierte Tastschalter, die sich mit der aus Widerstandsstrecke 16 und Kontaktelektrode 24 bestehenden Maßverkörperung auf demselben Folienträger befin den und von der Maßverkörperung einen wohldefinierten Abstand Offset n, Offset 2n und Offset 3n haben. Bei Betätigung eines Tastschalters wird der zugehörige Abstand zu dem Positionsmeß ergebnis der Maßverkörperung hinzuaddiert. Fig. 9 shows three realized in film technology push-button switch, the befin with the of resistive track 16 and contact electrode 24 existing measuring scale on the same film carrier the and n of the material measure a well-defined distance Offset, Offset 2 n and offset have 3 n. When a key switch is actuated, the associated distance is added to the position measurement result of the material measure.

Fig. 10 zeigt die Kaskadierung zweier baugleicher Sensoren mit entgegengesetzter Skalierungsbewertung. An dem einen Sensor fällt eine Spannung VMax+, und an dem anderen Sensor eine Spannung VMax- zu dem gemeinsamen Massemittelpunkt Gnd ab. Die Ausgänge Pos- und Pos+ der Kontaktelektroden 24 werden einzeln ausgewertet. Fig. 10 illustrates the cascading of two of identical sensors with opposite scaling review. A voltage VMax + drops at one sensor and a voltage VMax- drops at the other sensor to the common center of mass Gnd. The outputs Pos- and Pos + of the contact electrodes 24 are evaluated individually.

Bei dem Sensor gemäß Fig. 11 ist die Widerstandsstrecke 16 mit fünf äquidistanten Kalibrierelektroden 20 Ref 0, Ref n, Ref 2n, Ref 3n, Ref 4n versehen. Die äußeren Kalibrierelektroden Ref 0 und Ref 4n befinden sich am Anfang bzw. Ende der Widerstands strecke 16.In the sensor shown in FIG. 11, the resistance path 16 n with five equidistant calibrating electrodes 20 Ref 0, ref, ref 2 n, n Ref 3, Ref 4 provided n. The outer calibration electrodes Ref 0 and Ref 4 n are located at the beginning and end of the resistance section 16 .

BezugszeichenlisteReference list

10 untere Folie
12 mittlere Folie
14 obere Folie
16 Widerstandsstrecke
18 Zuleitung
20 Kalibrierelektrode
22 Öffnung
24 Kontaktelektrode
26 Anschlußleitung
28 unterer Folienring
30 mittlerer Folienring
32 Lücke
34 oberer Folienring
36 Kondensatorplatte
38 Zuleitung
40 Isolierschicht
42 Kondensatorplatte
44 Zuleitung 10 bottom slide
12 medium film
14 top film
16 resistance path
18 supply line
20 calibration electrode
22 opening
24 contact electrode
26 connecting line
28 lower foil ring
30 middle foil ring
32 gap
34 upper foil ring
36 capacitor plate
38 supply line
40 insulating layer
42 capacitor plate
44 supply line

Claims

1. Sensor with a first carrier on which an electrical resistance path is applied in a well-defined path, with a second carrier to which a contact electrode following the path of the resistance path is brought up, which is opposite the resistance path in electrical isolation distance and by compressing the carrier with the resistance path can be brought into electrical connection, with electrical connection poles at the ends of the resistance path and at the contact electrode, and with evaluation electronics which are suitable for detecting the location of a compression point on the basis of the electrical resistance changing when the carriers are compressed, characterized in that that the evaluation electronics is suitable for detecting the distance between two compression points and preferably their location on the basis of a change in resistance between the connection poles ( 18 , 26 ).

2. Sensor according to claim 1, characterized in that the evaluation electronics is suitable to detect the distance between the edges of a compression zone of the carrier and preferably their location on the basis of a change in resistance between the connection poles ( 18 , 26 ).

3. Sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the carriers are thin films ( 10 , 14 ).

4. Sensor according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one of the foils ( 10 , 14 ) is self-adhesive coated.

5. Sensor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the resistance path ( 16 ) and contact electrode ( 24 ) in screen printing technology on the films ( 10 , 14 ) are applied.

6. Sensor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the electrical resistance of the resistance path ( 16 ) is linear, that is proportional to its length.

7. Sensor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the electrical resistance of the contact electrode ( 24 ) is linear, that is proportional to its length.

8. Sensor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the electrical resistances per Längenein unit of resistance section ( 16 ) and contact electrode ( 24 ) are different.

9. Sensor according to one of claims 1 to 8, characterized in that the electric conductor material of resisting stand section (16) and contact electrode (24) is the same, and that the stripe width of the resistance path (16) is smaller than that of the contact electrode (24 ) and / or the resistance strip runs in a wave or zigzag path.

10. Sensor according to one of claims 1 to 9, characterized in that between the foils ( 10 , 14 ) a spacer ter preferably in the form of a third foil ( 12 , 30 ) is arranged, which is at the location of the resistance path ( 16 ) and contact electrode ( 24 ) has an opening ( 22 ) or gap ( 32 ).

11. Sensor according to one of claims 1 to 10, characterized in that the resistance path ( 16 ) is provided at and / or between its ends with one or more calibration poles ( 24 ).

12. Sensor according to one of claims 1 to 11, characterized in that the carriers are provided with further electrical contacts th, based on which a compression of the carrier on at least one, with respect to the material measure of the resistance section ( 16 ) and contact electrode ( 24 ) well localized point is detectable.

13. Sensor according to one of claims 1 to 12, characterized in that a plurality of resistance paths ( 16 ) and / or contact electrodes ( 24 ) are applied to the carrier and so several material measures are identical or different, especially combinations of several straight, straight and curved he or more curved he measure are embodied, furthermore in particular several rectilinear measures next to each other and / or one behind the other or an angle of z. B. 90 ° a closing.

14. Sensor according to one of claims 1 to 13, characterized in that on the carrier preferably parallel to a measuring scale opposite condenser gate plates ( 36 , 42 ) are applied, between which there is a dielectric.

15. Sensor according to one of claims 1 to 14, characterized in that the dielectric consists of an air gap and an electrical insulating layer ( 40 ) between the capacitor plates ( 36 , 42 ).

16. Sensor according to one of claims 1 to 15, characterized in that the third foil serving as a spacer ( 12 , 30 ) at the location of the capacitor plates ( 36 , 44 ) has an opening ( 22 ), or gap ( 32 ).

17. Sensor according to one of claims 1 to 16, characterized in that the insulating layer ( 40 ) covering a capacitor plate ( 36 ) is applied to a film carrying this ( 10 , 14 ).

18. Sensor according to one of claims 1 to 17, characterized in that the capacitor plates ( 36 ) and the insulating layer ( 40 ) are applied to the foils ( 10 , 14 ) in screen printing technology.

19. Sensor according to one of claims 1 to 18, characterized records that it preferably together with the evaluations electronics or parts thereof with direct current in particular from an electrical constant current source, in particular especially a standard computer interface is.

20. Measuring system with at least one independent touch switch at an offset point and at least one related to it Well-located sensor according to one of claims 1 to 19.

21. Measuring system in particular according to claim 20 with several own permanent sensors according to one of claims 1 to 19.

22. A method for detecting the distance and preferably location of the compression points or the distance and preferably location of the edges of a compression zone of a sensor according to one of claims 1 to 19 based on a resistance change between the connection poles ( 18 , 26 ).

23. Use of a sensor or measuring system or method according to one of claims 1 to 22 for measuring texti lien.