DE4335004C2 - Sensor, Meßsystem mit einem Sensor, Verfahren zur Erfassung des Abstands der Zusammendrückpunkte oder des Abstands der Ränder einer Zusammendrückzone eines Sensors und Verwendung von Sensor und Meßsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft unter anderen 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.

Ein solcher Sensor ist aus der WO 91/15 006 A1 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.

Aus der WO 92/07 345 A1 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.

Ziel der Erfindung ist es, einen Sensor der eingangs genannten Art, ein Meßsystem mit einem solchen Sensor, ein Verfahren zur Erfassung des Abstands der Zusammendrückpunkte oder des Abstands der Ränder einer Zusammendrückzone eines Sensors und eine Verwen­ dung von Sensor und Meßsystem zu schaffen, die bei geringem Her­ stellungs- und Auswerteaufwand vielfältige Maßverkörperungen zu realisieren ermöglichen.

Dieses Ziel wird apparativ 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.

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.

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.

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. ä. 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.

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.

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.

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.

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.

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 kompensieren. Desweiteren 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.

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.

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.

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.

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 Maßverkörperung 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.

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.

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 die Isolier­ schicht können in Siebdrucktechnik auf die Folie aufgebracht sein.

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.

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.

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.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die perspektivische Explosionszeichnung eines Sensors mit einer geradlinigen Maßverkörperung;

Fig. 2 die perspektivische Explosionszeichnung eines Sensors mit einer kreisrunden Maßverkörperung;

Fig. 3 die perspektivische Explosionszeichnung eines Sensors mit einer geradlinigen Maßverkörperung und einer pa­ rallel dazu angeordneten kapazitiven Meßstrecke;

Fig. 4 schematisch die Erfassung des Orts eines Druckbeauf­ schlagungspunkts am Sensor;

Fig. 5 schematisch die Erfassung des Abstands oder Orts zweier Druckbeaufschlagungspunkte am Sensor;

Fig. 6 schematisch die Erfassung des Abstands oder Orts der Ränder einer Druckbeaufschlagungszone am Sensor;

Fig. 7 schematisch die Erfassung des Abstands oder Orts der Ränder und der Fläche einer Druckbeaufschlagungszone am Sensor;

Fig. 8 schematisch die Kaskadierung zweier Sensoren zur Ver­ längerung der Meßstrecke;

Fig. 9 schematisch eine Offsetmessung mit einer in wohldefi­ niertem Abstand von drei Tastschaltern angeordneten Maßverkörperung;

Fig. 10 schematisch die Kaskadierung zweier Sensoren mit entge­ gengesetzter Skalierungsbewertung zur komplementären Differenzmaßermittlung; und

Fig. 11 schematisch einen Sensor mit Kalibrierpolen.

Der in Fig. 1 gezeigte Sensor besteht aus drei Polyesterfolien 10, 12, 14, die in Anlage miteinander verklebt sind.

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.

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.

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.

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.

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 lassenden 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.

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.

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.

Der in Fig. 3 gezeigte Sensor entspricht in Farm 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.

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. 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.

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.

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.

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.

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. 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. 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.

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.

Claims (31)

1. Sensor mit einem ersten Träger, auf den in wohldefinierter Bahn ei­ ne elektrische Widerstandsstrecke aufgebracht ist, mit einem zwei­ ten Träger, auf den eine dem Bahnverlauf der Widerstandsstrecke folgende Kontaktelektrode aufgebracht ist, die der Widerstands­ strecke in elektrischem Isolierabstand gegenüberliegt und durch Zu­ sammendrücken der Träger mit der Widerstandsstrecke in elektrische Verbindung bringbar ist, mit elektrischen Anschlußpolen an den En­ den der Widerstandsstrecke und an der Kontaktelektrode und mit ei­ ner Auswerteelektronik, die anhand des sich beim Zusammendrücken der Träger ändernden elektrischen Widerstands den Ort eines Zusam­ mendrückpunkts zu erfassen geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik den Abstand zwischen zwei Zusammendrück­ punkten anhand einer Widerstandsänderung zwischen den Anschlußpolen (18, 26) zu erfassen geeignet ist.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswer­ teelektronik den Ort von zwei Zusammendrückpunkten anhand einer Wi­ derstandsänderung zwischen den Anschlußpolen (18, 26) zu erfassen geeignet ist.

3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ werteelektronik den Abstand der Ränder einer Zusammendrückzone der Träger anhand einer Widerstandsänderung zwischen den Anschlußpolen (18, 26) zu erfassen geeignet ist.

4. Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswer­ teelektronik den Ort der Ränder einer Zusammendrückzone der Träger anhand einer Widerstandsänderung zwischen den Anschlußpolen (18, 26) zu erfassen geeignet ist.

5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Träger dünne Folien (10, 14) sind.

6. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Folien (10, 14) selbstklebend beschichtet ist.

7. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsstrecke (16) und Kontaktelektrode (24) in Sieb­ drucktechnik auf die Folien (10, 14) aufgebracht sind.

8. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand der Widerstandsstrecke (16) linear, d. h proportional zu ihrer Länge ist.

9. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand der Kontaktelektrode (24) linear, d. h. proportional zu ihrer Länge ist.

10. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Widerstände pro Längeneinheit von Widerstands­ strecke (16) und Kontaktelektrode (24) verschieden sind.

11. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Leitermaterial von Widerstandsstrecke (16) und Kontaktelektrode (24) gleich ist, und daß die Streifenbreite der Widerstandsstrecke (16) kleiner ist als die der Kontaktelektrode (24) und/oder der Widerstandsstreifen in einer Wellen- oder Zick­ zackbahn verläuft.

12. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Folien (10, 14) ein Abstandshalter angeordnet ist, der am Ort der Widerstandsstrecke (16) und Kontaktelektrode (24) eine Öffnung (22) oder Lücke (32) hat.

13. Sensor nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Abstandshalter in Form einer dritten Folie (12, 30).

14. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsstrecke (16) an und/oder zwischen ihren Enden mit einem oder mehreren Kalibrierpolen (24) versehen ist.

15. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger mit weiteren elektrischen Kontakten versehen sind, anhand derer ein Zusammendrücken der Träger an wenigstens einem, bezüglich der Maßverkörperung aus Widerstandsstrecke (16) und Kon­ taktelektrode (24) wohllokalisierten Punkt erfaßbar ist.

16. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Träger mehrere Widerstandsstrecken (16) und/oder Kon­ taktelektroden (24) aufgebracht und so mehrere Maßverkörperungen gleichen oder verschiedenen Verlaufs ausgebildet sind.

17. Sensor nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch Kombinationen mehre­ rer geradliniger, geradliniger und gekrümmter oder mehrerer ge­ krümmter Maßverkörperungen.

18. Sensor nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch mehrere geradlinige Maßverkörperungen nebeneinander und/oder hintereinander oder einen Winkel von z. B. 90° einschließend.

19. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Träger parallel neben einer Maßverkörperung einander gegenüberliegende Kondensatorplatten (36, 42) aufgebracht sind, zwi­ schen denen sich ein Dielektrikum befindet.

20. Sensor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektri­ kum aus einem Luftspalt und einer elektrischen Isolierschicht (40) zwischen den Kondensatorplatten (36, 42) besteht.

21. Sensor nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die als Abstandshalter dienende dritte Folie (12, 30) am Ort der Kon­ densatorplatten (36, 44) eine Öffnung (22) oder Lücke (32) hat.

22. Sensor nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (40) eine Kondensatorplatte (36) überdeckend auf eine diese tragende Folie (10, 14) aufgebracht ist.

23. Sensor nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorplatten (36) und die Isolierschicht (40) in Siebdrucktechnik auf die Folien (10, 14) aufgebracht sind.

24. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß er zusammen mit der Auswerteelektronik oder Teilen davon mit Gleichstrom aus einer elektrischen Konstantstromquelle gespeist ist.

25. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Standard-Computerschnittstelle gespeist ist.

26. Meßsystem mit wenigstens einem eigenständigen Tastschalter an einem Offsetpunkt und wenigstens einem diesbezüglich wohllokalisierten Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 25.

27. Meßsystem nach Anspruch 26 mit mehreren eigenständigen Sensoren nach einem der Ansprüche 1 bis 25.

28. Verfahren zur Erfassung des Abstands der Zusammendrückpunkte oder des Abstands der Ränder einer Zusammendrückzone eines Sensors nach einem der Ansprüche 1 bis 25 anhand einer Widerstandsänderung zwi­ schen dessen Anschlußpolen (18, 26).

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Ort der Zusammendrückpunkte oder der Ort der Ränder der Zusammendrückzone erfaßt wird.

30. Verwendung eines Sensors nach Anspruch 1 bis 25 oder Meßsystems nach Anspruch 26 oder 27 zum Vermessen von Textilien.

31. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29 zum Vermessen von Textilien.