DE4423907C2 - Kapazitiver Sensor - Google Patents
Kapazitiver SensorInfo
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- DE4423907C2 DE4423907C2 DE19944423907 DE4423907A DE4423907C2 DE 4423907 C2 DE4423907 C2 DE 4423907C2 DE 19944423907 DE19944423907 DE 19944423907 DE 4423907 A DE4423907 A DE 4423907A DE 4423907 C2 DE4423907 C2 DE 4423907C2
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Description
Die Erfindung betrifft einen kapazitiven Sensor, insbesondere einen Drucksensor, mit
einem eine variable, insbesondere druckabhängige Kapazität aufweisenden Meßkon
densator, mit einer den Meßkondensator ansteuernden Ansteuerschaltung, mit einer
die Kapazität des Meßkondensators auswertenden und ein insbesondere druckabhän
giges Sensorsignal ausgebenden Auswerteschaltung und mit einer Steuerschaltung,
wobei die Ansteuerschaltung eine den Meßkondensator aufladende Konstantstrom
quelle aufweist, die Stromrichtung der Konstantstromquelle von der Steuerschaltung
gesteuert umschaltbar ist, der Meßkondensator von der Steuerschaltung gesteuert über
die Konstantstromquelle abwechselnd auf positives und auf negatives Potential gegen
über dem Bezugspotential des Meßkondensators aufladbar ist und die Auswerteschal
tung das Sensorsignal sowohl aus dem positiven Ladevorgang als auch aus dem nega
tiven Ladevorgang des Meßkondensators bestimmt. Ein solcher Sensor ist aus der DE-
AS 29 03 688 bekannt.
Grundsätzlich sind verschiedene Typen von kapazitiven Sensoren bekannt. Bei einem
ersten Typ kapazitiver Sensoren wird die gesuchte Kapazität über eine Brückenschal
tung mit Hilfe einer sinusförmigen Spannung oder einer Gleichspannung bestimmt.
Beim zweiten Typ kapazitiver Sensoren wird die gesuchte Kapazität als frequenzbe
stimmendes Element in einer Oszillatorschaltung eingesetzt. Weiter sind kapazitive
Sensoren eines drittes Typs bekannt, bei denen die gesuchte Kapazität über eine
Scheinwiderstandsmessung bestimmt wird. Ein vierter, moderner Typ kapazitiver
Sensoren nutzt ein digital erzeugtes Testsignal, um über eine anschließende Kreuzkor
relation die gesuchte Kapazität zu bestimmen (vgl. die DE 36 42 771 C2 und die Lite
raturstelle "messen, prüfen, automatisieren", März 1987, Seiten 150 bis 153). Der er
findungsgemäße kapazitive Sensor gehört zu denen eines fünften Typs, bei denen der
Ladungstransport beim Laden oder Entladen der Kapazität beobachtet wird. Eine be
sondere Ausgestaltung eines kapazitiven Sensors des fünften Typs ist aus der, auf die
Anmelderin zurückgehenden, nachveröffentlichten DE 43 40 481 A1 bekannt, deren
Offenbarungsgehalt hier ausdrücklich einbezogen ist. Die bekannten Typen kapaziti
ver Sensoren weisen typspezifisch unterschiedliche Vor- und Nachteile auf.
Bei einem bekannten kapazitiven Sensor (vgl. die DE-AS 21 48 775), der zusätzlich
zu dem Meßkondensator einen - ggf. eine variable, insbesondere druckabhängige Ka
pazität aufweisenden - Referenzkondensator aufweist, wobei die Konstantstromquelle
oder eine zweite Konstantstromquelle der Ansteuerschaltung den Referenzkondensator
auflädt und zur Ausgabe des Sensorsignals neben der Kapazität des Meßkondensators
auch die Kapazität des Referenzkondensators von der Auswerteschaltung auswertbar
ist, ist jeweils eine Elektrode des Meßkondensators und des Referenzkondensators mit
Masse verbunden, während die andere Elektrode jeweils mit einem Schmitt-Trigger
verbunden ist. Dieser Schmitt-Trigger verändert bei Erreichen eines seinem Schwell
wert entsprechenden Wertes der Meßkondensatorspannung bzw. der Referenzkonden
satorspannung sein Ausgangspotential sprungartig. Diese Potential-änderung an den
Ausgängen der Schmitt-Trigger steuert über elektronische Schalter die Entladung des
Meßkondensators bzw. des Referenzkondensators. Hierdurch entstehen, für den Fall
unterschiedlicher Kapazitäten des Meßkondensators bzw. des Referenzkondensators,
Impulsfolgen unterschiedlicher Frequenz an den Ausgängen der Schmitt-Trigger. Die
Ausgänge der Schmitt-Trigger sind mit einer Subtrahierschaltung verbunden, deren
Ausgangsimpulsfolge das Sensorsignal darstellt. Bei diesem bekannten kapazitiven
Sensor wird also die Zeitdauer bestimmt, die notwendig ist, um den jeweiligen Kon
densator mit einem konstanten Strom auf eine bestimmte Spannung aufzuladen. Insbe
sondere wird bei diesem kapazitiven Sensor das sogenannte Differenzprinzip ange
wandt, um Fehler zu eliminieren, die durch äußere Einflüsse, beispielsweise Tempera
turschwankungen, entstehen können. Insbesondere bei Drucksensoren arbeitet man mit
sogenannten Differentialkondensatoren mit zwei festen Außenelektroden und einer
durch den Druck auslenkbaren Mittelelektrode. Bei einem solchen Differentialkonden
sator verändern sich die Kapazitäten des Meßkondensators und des Referenz
kondensators gegenläufig. Gleichfalls sind jedoch Anordnungen denkbar, bei denen
die Referenzkapazität nicht variabel, also konstant, ist.
Bekannte Anwendungsbereiche kapazitiver Sensoren sind, wie bereits erwähnt, die
Druckmessung, weiter die Kraftmessung, die Wegmessung, insbesondere durch einen
kapazitiven Näherungsschalter, und die Füllstandsmessung in einem Behälter.
Die Schaltungen der bekannten kapazitiven Sensoren sind in verschiedenen Punkten
problematisch. Insbesondere sind die bekannten Schaltungen insoweit problematisch,
als mit ihnen verschiedene, nicht eliminierbare, die Meßgenauigkeit beeinträchtigende
Störquellen verbunden sind. Beispielsweise können Leckströme der den konstanten
Strom führenden Konstantstrombahnen durch Oberflächenwiderstände einer die elek
tronischen Bauteile eines kapazitiven Sensors tragenden Platine nicht eliminiert wer
den. Weiter können ebenfalls kapazitive Einkopplungen von Störspannungen nicht be
seitigt werden.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen kapazitiven Sensor zu schaf
fen, der eine Mehrzahl von Störgrößen eliminiert und so eine deutlich verbesserte
Meßgenauigkeit gewährleistet.
Die zuvor erläuterte und dargelegte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
das aus dem positiven Ladevorgang des Meßkondensators ermittelte Sensorsignal und
das aus dem negativen Ladevorgang des Meßkondensators ermittelte Sensorsignal in
der Auswerteschaltung gemittelt werden kann.
Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen
Sensor auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem
Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In der
Zeichnung zeigen
Fig. 1 ein Schaltbild eines kapazitiven Sensors gemäß einem bevorzugten Aus
führungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 a) und b) verschiedene Diagramme der Spannungsverläufe an einem Meßkonden
sator bzw. an einem Referenzkondensator eines kapazitiven Sensors ge
mäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 1 und
Fig. 3 eine Ausführungsform des Layouts einer die elektronischen Bauteile des
kapazitiven Sensors tragenden Platine.
In Fig. 1 ist das Schaltbild eines kapazitiven Sensors, insbesondere eines Drucksensors
abgebildet. Der abgebildete kapazitive Sensor wird dadurch zum Drucksensor, daß er
einen eine variable, druckabhängige Kapazität aufweisenden Meßkondensator 1 auf
weist. Weiter weist der Drucksensor auf eine den Meßkondensator 1 ansteuernde An
steuerschaltung 2 und eine die Kapazität des Meßkondensators 1 auswertende und ein
druckabhängiges Sensorsignal ausgebende Auswerteschaltung 3. Die Ansteuerschal
tung 2 wiederum weist eine den Meßkondensator 1 aufladende Konstantstromquelle 4
auf.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Drucksensor ist eine nicht dargestellte Steuerschaltung
vorgesehen, ist die Stromrichtung der Konstantstromquelle 4 von der Steuerschaltung
gesteuert umschaltbar und ist der Meßkondensator 1 von der Steuerschaltung gesteuert
über die Konstantstromquelle 4 abwechselnd auf positives und negatives Potential ge
genüber dem Bezugspotential des Meßkondensators 1 aufladbar. Die den Meßkonden
sator 1 aufladende Konstantstromquelle 4, deren Stromrichtung von der Steuerschal
tung gesteuert umschaltbar ist, weist auf einen Konstantstromoperationsverstärker 5,
einen Koppelwiderstand 6, einen Referenzwiderstand 7, einen Gegenkopplungswider
stand 8 und einen Bezugswiderstand 9. Die Funktion einer solchen Konstantstrom
quelle ist in einer auf die Anmelderin zurückgehenden Patentanmeldung mit gleichem
Datum beschrieben. Die Umschaltung der Konstantstromquelle 4 erfolgt über die Um
polung der an Eingangskontakten 10, 11 anliegenden Referenzspannung durch die
nicht dargestellte Steuerschaltung. Die hier nicht dargestellte Steuerschaltung ist vor
teilhaft als Mikroprozessor ausgebildet.
Der in Fig. 1 dargestellte Drucksensor zeichnet sich dadurch aus, daß die Auswerte
schaltung 3 das Sensorsignal sowohl aus dem positiven Ladevorgang als auch dem
negativen Ladevorgang des Meßkondensators 1 bestimmt und daß das aus dem positi
ven Ladevorgang des Meßkondensators 1 ermittelte Sensorsignal und das aus dem ne
gativen Ladevorgang des Meßkondensators 1 ermittelte Sensorsignal in der Auswerte
schaltung 3 gemittelt wird. Durch diese Mittelung ist gewährleistet, daß sich die Stör
quellen herausheben, die beim positiven Ladevorgang und beim negativen Ladevor
gang in entgegengesetzten Richtungen wirken.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Drucksensor weist die Ansteuerschaltung 2 einen dem
Meßkondensator 1 zugeordneten Spannungsfolger 12 auf, so daß ein wesentlicher
Anteil des von der Konstantstromquelle 4 gelieferten Konstantstromes am Meßkon
densator 1 über den Spannungsfolger 12 vorbeifließt (vgl. DE 43 40 481 A1).
Bei der bisherigen Betrachtungsweise ist nicht berücksichtigt worden, daß der in
Fig. 1 dargestellte Drucksensor neben dem Meßkondensator 1 einen Referenzkonden
sator 13 aufweist. Dieser Referenzkondensator 13 wird bei dem in Fig. 1 dargestellten
Drucksensor von einer zweiten Konstantstromquelle 14 der Ansteuerschaltung 2 auf
geladen. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Drucksensor ist neben der Kapazität des
Meßkondensators 1 die Kapazität des Referenzkondensators 13 von der Auswerte
schaltung 3 auswertbar. In der auf die Anmelderin zurückgehenden Patentanmeldung
mit gleichem Datum ist eine Schaltung eines kapazitiven Sensors offenbart, bei der der
Meßkondensator und der Referenzkondensator von einer gemeinsamen Konstant
stromquelle aufladbar sind. Die erfindungsgemäße Lehre ist selbstverständlich auch
bei einem derartig ausgestalteten kapazitiven Sensor verwirklichbar.
Die den Referenzkondensator 13 aufladende zweite Konstantstromquelle 14 ist ebenso
wie die Konstantstromquelle 4 von der nicht dargestellten Steuerschaltung gesteuert
umschaltbar, so daß der Referenzkondensator 13, von der Steuerschaltung gesteuert,
über die den Referenzkondensator 13 aufladende zweiten Konstantstromquelle 14 ab
wechselnd auf positives und auf negatives Potential gegenüber dem Bezugspotential
des Meßkondensators 1 und des Referenzkondensators 13 aufladbar ist. Die zweite
Konstantstromquelle 14 ist zu diesem Zweck analog zur Konstantstromquelle 4 aufge
baut, besteht also aus einem zweiten Konstantstromoperationsverstärker 15, einem
zweiten Koppelwiderstand 16, einem zweiten Referenzwiderstand 17, einem zweiten
Gegenkopplungswiderstand 18 und einem zweiten Bezugswiderstand 19. Die zweite
Konstantstromquelle 14 ist ebenso wie die Konstantstromquelle 4 an die Eingangskon
takte 10, 11 für die von der nicht dargestellten Steuerschaltung gelieferte Referenz
spannung angeschlossen. Außerdem weist die Ansteuerschaltung 2 des in Fig. 1 dar
gestellten Drucksensors einen den Referenzkondensator 13 zugeordneten zweiten
Spannungsfolger 20 auf, so daß ein wesentlicher Anteil des von der zweiten Konstant
stromquelle 14 gelieferten Konstantstroms am Referenzkondensator 13 über den zwei
ten Spannungsfolger 20 vorbeifließt.
Der in Fig. 1 dargestellte Drucksensor ist weiter dadurch ausgestaltet, daß die Auswer
teschaltung 3 das Sensorsignal sowohl aus dem positiven Ladevorgang als auch dem
negativen Ladevorgang des Meßkondensators 1 und des Referenzkondensators 13 be
stimmt und daß das aus dem positiven Ladevorgang des Meßkondensators 1 und des
Referenzkondensators 13 ermittelte Sensorsignal und daß das aus dem negativen La
devorgang des Meßkondensators 1 und des Referenzkondensators 13 ermittelte Sen
sorsignal in der Auswerteschaltung 3 gemittelt wird. Durch diese Maßnahme wird ge
währleistet, daß die je nach dem Vorzeichen des Ladevorgangs umgekehrt wirkenden
Störquellen aus dem aus den Kapazitäten des Meßkondensators 1 und des Referenz
kondensators 13 ermittelten Sensorsignale eliminierbar sind.
Der in Fig. 1 dargestellte Drucksensor bestimmt das Sensorsignal dadurch, daß die
Auswerteschaltung 3 von der nicht dargestellten Steuerschaltung gesteuert die Stei
gung der Differenz der am Meßkondensator 1 und am Referenzkondensator 13 anlie
genden Spannungen in einem Zeitraum während der gleichzeitigen Aufladung be
stimmt (vgl. DE 43 40 481 A1). Hierzu weist der Drucksensor einen Differenzver
stärker 21 und einen Differentiator 22 auf. Selbstverständlich sind auch andere Ausge
staltungen des Drucksensors denkbar, beispielsweise mit einer gemeinsamen Kon
stantstromquelle, wie sie in der auf die Anmelderin zurückgehenden Anmeldung mit
gleichem Datum beschrieben ist.
Der in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Drucksensor ist besonders vorteilhaft da
durch ausgestaltet, daß die Auswerteschaltung 3 das Sensorsignal aus einem Intervall
des Ladevorgangs symmetrisch zum Nulldurchgang der Ladespannung des Meßkon
densators 1 bestimmt. Durch diese Maßnahme werden zusätzlich sämtliche Störquel
len eliminiert, die ausschließlich vom Vorzeichen der am Meßkondensator 1 und am
Referenzkondensator 13 anliegenden Spannungen abhängig sind. Eine solche Stör
quelle wird beispielsweise durch die von den Konstantströmen abzuziehenden
Kriechströme von den Konstantstromquellen 4, 14 gegen Masse gebildet.
In Fig. 2 der Zeichnung ist ein beispielhafter Verlauf der an dem Meßkondensator 1
und dem Referenzkondensator 13 anliegenden Spannungen dargestellt. In Fig. 2a) ist
die Ladespannung dargestellt, die beispielsweise am Meßkondensator 1 anliegt. Die
am Referenzkondensator 13 anliegende Ladespannung folgt in etwa dem in Fig. 2a)
dargestellten Verlauf der Ladespannung des Meßkondensators 1, weist jedoch bei un
terschiedlichen Kapazitäten des Meßkondensators 1 und des Referenzkondensators 13
eine abweichende Steigung während des positiven und des negativen Ladevorgangs
auf. In Fig. 2b) ist die Differenz der Ladespannungen am Meßkondensator 1 und am
Referenzkondensator 2 bei unterschiedlichen Steigungen der Ladespannungen darge
stellt. Man erkennt zum einen die durch vom Vorzeichen des Ladevorgangs abhängige
Störquellen, wie z. B. Offsetspannungdriften der Operationsverstärker und Driften der
Eingangsströme der Operationsverstärker, verursachten unterschiedliche Steigungen
der Differenzen der Ladespannungen des Meßkondensators 1 und des Referenzkon
densators 13. Man erkennt weiter die Steigungsänderung während eines Ladevorgangs
abhängig vom Vorzeichen der Ladespannung, wie sie etwa durch Kriechströme des
Ladestroms gegen Masse verursacht werden. Wie bereits beschrieben, werden durch
entsprechende Maßnahmen diese Störquellen eliminiert.
Die zuletzt beschriebene Maßnahme wird besonders vorteilhaft dadurch weitergebil
det, daß das Design des Layouts einer die elektronischen Bauteile des kapazitiven
Sensors tragenden Platine 23 nur Oberflächenwiderstände 24 zwischen den Konstant
strombahnen 25 und Masse zuläßt. Eine solche Maßnahme ist in Fig. 3 der Zeichnung
dargestellt. Diese Maßnahme ist deshalb besonders vorteilhaft, weil dadurch, daß die
Auswerteschaltung 3 das Sensorsignal aus einem in Fig. 2 schraffiert dargestellten In
tervall des Ladevorgangs symmetrisch zum Nulldurchgang der Ladespannung des
Meßkondensators 1 bestimmt, nur die Störquellen eliminiert werden, die durch Ober
flächenwiderstände 24 verursacht werden, die die Konstantstrombahnen 25 unmittel
bar mit Masse verbinden. Dies wird bei der in Fig. 3 dargestellten Platine 23 dadurch
gewährleistet, daß die auf der Platine 23 verlaufenden Konstantstrombahnen 25 von
einer mit Masse verbundenen Leiterbahn 26 umgeben sind.
Wie in Fig. 2a) dargestellt, ist der kapazitive Sensor besonders vorteilhaft dadurch
weitergebildet, daß die Konstantstromquellen 4, 14 beim positiven Ladevorgang und
beim negativen Ladevorgang eine Spannungsbegrenzung aufweisen. Durch diese
Spannungsbegrenzung ist gewährleistet, daß zumindest der Meßkondensator 1 bei sehr
stark verringerter Kapazität nicht überladen werden kann.
Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung des kapazitiven Sensors ergibt sich
dadurch, daß die nicht dargestellte Steuerschaltung die Konstantstromquellen 4, 14 so
lange in der Spannungsbegrenzung betreibt, bis die am Meßkondensator 1 anliegende
Spannung mit der am Referenzkondensator 13 anliegenden Spannung übereinstimmt.
Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß der positive und der negative Ladevor
gang des Meßkondensators 1 und des Referenzkondensators 13 immer von einem ge
meinsamen Potential aus erfolgt, und so sehr gut reproduzierbar ist.
Da bei dem in Fig. 1 dargestellten Drucksensor am Ausgang des Differentiators 22 ein
Sensorsignal mit wechselnden Vorzeichen anliegt, weist die Auswerteschaltung 3
einen diese Sensorsignale gleichrichtenden Gleichrichter 27 auf. Da nun der Ausgang
dieses Gleichrichters 27 wenig belastet werden darf, weist die Auswerteschaltung 3
weiter einen hochohmigen Verstärker 28 auf. Am Ausgang des hochohmigen Verstär
kers 28 ist, wie aus der DE 43 40 481 A1 bekannt, ein von der nicht dargestellten
Steuerschaltung gesteuertes Abtast-Halte-Glied 29 angeordnet.
Der kapazitive Sensor gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeichnet sich
dadurch aus, daß die nicht dargestellte Steuerschaltung abhängig vom Vorzeichen des
Ladevorgangs eine Offsetspannung an die Auswerteschaltung anlegt, so daß sicherge
stellt ist, daß das Sensorsignal am Eingang des Gleichrichters 27 während eines positi
ven Ladevorgangs bzw. eines negativen Ladevorgangs einmal positiv und einmal ne
gativ ist, also die Mittelwertbildung der beiden Sensorsignale nicht zu einem fehler
haften Meßwert führt.
Claims (7)
1. Kapazitiver Sensor, insbesondere Drucksensor, mit einem eine variable, insbeson
dere druckabhängige Kapazität aufweisenden Meßkondensator (1), mit einer den
Meßkondensator (1) ansteuernden Ansteuerschaltung (2), mit einer die Kapazität des
Meßkondensators (1) auswertenden und ein insbesondere druckabhängiges Sensor
signal ausgebenden Auswerteschaltung (3) und mit einer Steuerschaltung, wobei die
Ansteuerschaltung (2) eine den Meßkondensator (1) aufladende Konstantstrom
quelle (4) aufweist, die Stromrichtung der Konstantstromquelle (4) von der Steuer
schaltung gesteuert umschaltbar ist, der Meßkondensator (1) von der Steuerschaltung
gesteuert über die Konstantstromquelle (4) abwechselnd auf positives und auf nega
tives Potential gegenüber dem Bezugspotential des Meßkondensators (1) aufladbar
ist und die Auswerteschaltung (3) das Sensorsignal sowohl aus dem positiven Lade
vorgang als auch aus dem negativen Ladevorgang des Meßkondensators (1) be
stimmt, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem positiven Ladevorgang des Meß
kondensators (1) ermittelte Sensorsignal und das aus dem negativen Ladevorgang
des Meßkondensators (1) ermittelte Sensorsignal in der Auswerteschaltung (3) gemit
telt werden kann.
2. Kapazitiver Sensor nach Anspruch 1, mit einem - ggf. eine variable, insbesondere
druckabhängige Kapazität aufweisenden - Referenzkondensator (13), wobei die
Konstantstromquelle (4) oder eine zweite Konstantstromquelle (14) der Ansteuer
schaltung (2) den Referenzkondensator (13) auflädt, zur Ausgabe des Sensorsignals
die Kapazität des Referenzkondensators (14) von der Auswerteschaltung (3) aus
wertbar ist, die den Referenzkondensator (13) aufladende Konstantstromquelle (14)
von der Steuerschaltung gesteuert umschaltbar ist, der Referenzkondensator (13) von
der Steuerschaltung gesteuert über die den Referenzkondensator (13) aufladende
Konstantstromquelle (14) abwechselnd auf positives und auf negatives Potential ge
genüber dem Bezugspotential des Meßkondensators (1) und des Referenzkondensa
tors (13) aufladbar ist und die Auswerteschaltung (3) das Sensorsignal sowohl aus
dem positiven Ladevorgang als auch aus dem negativen Ladevorgang des Meßkon
densators (1) und des Referenzkondensators (13) bestimmt, dadurch gekennzeichnet,
daß das aus dem positiven Ladevorgang des Meßkondensators (1) und des Refe
renzkondensators (13) ermittelte Sensorsignal und das aus dem negativen Ladevor
gang des Meßkondensators (1) und des Referenzkondensators (13) ermittelte Sen
sorsignal in der Auswerteschaltung (3) gemittelt werden kann.
3. Kapazitiver Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Auswerteschaltung (3) das Sensorsignal aus einem Intervall des Ladevorgangs sym
metrisch zum Nulldurchgang der Ladespannung des Meßkondensators (1) bestimmt.
4. Kapazitiver Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Design des Layouts einer die elektronischen Bauteile des kapazitiven Sen
sors tragenden Platine (23) nur Oberflächenwiderstände (24) zwischen den Kon
stantstrombahnen (25) und Masse zuläßt.
5. Kapazitiver Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Konstantstromquelle (4) bzw. die Konstantstromquellen (4, 14) beim positi
ven Ladevorgang und beim negativen Ladevorgang eine Spannungsbegrenzung
aufweisen.
6. Kapazitiver Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer
schaltung die Konstantstromquellen (4, 14) solange in der Spannungsbegrenzung be
treibt, bis die am Meßkondensator (1) anliegende Spannung mit der am Referenzkon
densator (13) anliegenden Spannung übereinstimmt.
7. Kapazitiver Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswerteschaltung (3) einen die Sensorsignale gleichrichtenden Gleichrich
ter (27) aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944423907 DE4423907C2 (de) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | Kapazitiver Sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944423907 DE4423907C2 (de) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | Kapazitiver Sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4423907A1 DE4423907A1 (de) | 1996-01-18 |
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ID=6522517
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---|---|---|---|
DE19944423907 Expired - Fee Related DE4423907C2 (de) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | Kapazitiver Sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4423907C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19956630A1 (de) * | 1999-11-25 | 2001-05-31 | Merten Gmbh & Co Kg | Kapazitiver Tastschalter |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19708330C1 (de) * | 1997-02-16 | 1998-05-28 | Ifm Electronic Gmbh | Auswerteverfahren für kapazitive Sensoren |
DE19851506C1 (de) * | 1998-11-09 | 2000-10-19 | Ifm Electronic Gmbh | Auswerteverfahren für kapazitive Sensoren |
DE102018118646B3 (de) * | 2018-08-01 | 2019-11-07 | Ifm Electronic Gmbh | Verfahren zur Funktionsüberwachung einer Druckmesszelle eines kapazitiven Drucksensors |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2903688B2 (de) * | 1978-01-31 | 1981-01-22 | Sundstrand Data Control Inc., Redmond, Wash. (V.St.A.) | Kapazitätsdifferenz-Messer |
DE3516162A1 (de) * | 1985-05-06 | 1985-10-31 | Haberland, Rüdiger, Prof. Dr.-Ing., 6750 Kaiserslautern | Auswerteelektronik fuer differentialkondensatoren zur verwendung in sensoren |
JPS62277517A (ja) * | 1986-05-27 | 1987-12-02 | Yokogawa Electric Corp | 変位変換装置 |
DE3642771C2 (de) * | 1986-12-15 | 1992-07-16 | Ulrich Dipl.-Ing. 5960 Olpe De Kuipers | |
JPH06282322A (ja) * | 1993-03-25 | 1994-10-07 | Okuma Mach Works Ltd | 数値制御装置 |
-
1994
- 1994-07-11 DE DE19944423907 patent/DE4423907C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2903688B2 (de) * | 1978-01-31 | 1981-01-22 | Sundstrand Data Control Inc., Redmond, Wash. (V.St.A.) | Kapazitätsdifferenz-Messer |
DE3516162A1 (de) * | 1985-05-06 | 1985-10-31 | Haberland, Rüdiger, Prof. Dr.-Ing., 6750 Kaiserslautern | Auswerteelektronik fuer differentialkondensatoren zur verwendung in sensoren |
JPS62277517A (ja) * | 1986-05-27 | 1987-12-02 | Yokogawa Electric Corp | 変位変換装置 |
DE3642771C2 (de) * | 1986-12-15 | 1992-07-16 | Ulrich Dipl.-Ing. 5960 Olpe De Kuipers | |
JPH06282322A (ja) * | 1993-03-25 | 1994-10-07 | Okuma Mach Works Ltd | 数値制御装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
DE-Z: messen prüfen automatisieren, März 1987, S. 150-153 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19956630A1 (de) * | 1999-11-25 | 2001-05-31 | Merten Gmbh & Co Kg | Kapazitiver Tastschalter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4423907A1 (de) | 1996-01-18 |
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