DE60219486T2

DE60219486T2 - Elektronische Vorrichtung und Verfahren beinhaltend kapazitive Mittel zur Detektion von Wasser

Info

Publication number: DE60219486T2
Application number: DE60219486T
Authority: DE
Inventors: Christophe Germiquet; Vincent Berseth; Jean-Jacques Born
Original assignee: Asulab AG
Current assignee: Asulab AG
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2022-12-06
Also published as: ATE359493T1; EP1426738A1; EP1426738B1; DE60219486D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine tragbare elektronische Vorrichtung mit Versorgungsmitteln zum Versorgen von elektronischen Schaltungen insbesondere mit einer Datenverarbeitungseinheit, wobei die elektronischen Schaltungen in einer aus einem durch ein Glas geschlossenen Gehäuse gebildeten Baueinheit untergebracht sind, wobei die Vorrichtung außerdem einem Drucksensor und Mittel zum Erfassen der Anwesenheit von Wasser umfasst, die elektrische Signale für die Datenverarbeitungseinheit erzeugen können, wobei die Erfassungsmittel mindestens einen kapazitiven Sensor insbesondere mit einem Kondensator umfassen, von dem eine Belegung aus einer Elektrode gebildet ist, die in einem inneren Bereich der Gehäuse-Glas-Baueinheit angeordnet ist, wobei sich die Kapazität dieses Kondensators infolge einer Modifikation der Natur des äußeren Mediums, das mit einem äußeren Bereich der Gehäuse-Glas-Baueinheit gegenüber der Elektrode in direktem Kontakt steht, etwa bei der Herstellung eines Kontakts des äußeren Bereichs mit Wasser, verändern kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Einsetzen der Mittel zum Erfassen der Anwesenheit von Wasser in einem derartigen Typ von Vorrichtung.
Elektronische Vorrichtungen dieses Typs wurden bereits im Stand der Technik beschrieben.
Das japanische Gebrauchsmuster Nr. 60-183896 , veröffentlicht am 6. Dezember 1985, beschreibt ein elektronisches Gerät, das mit Mitteln zum Messen und Anzeigen einer Eintauchtiefe in Wasser ausgestattet ist, die insbesondere einen Drucksensor umfassen. Auf Grund des erhöhten elektrischen Verbrauchs, der mit dem Betrieb des Drucksensors verbunden ist, wurden Mittel zum Erfassen der Anwesenheit von Wasser an dem Gerät vorgesehen, um die Versorgung des Drucksensors zu steuern, um diesen letzteren zu unterbrechen, wenn sich der Träger des Geräts nicht im Wasser befindet. Dazu besteht die vorgeschlagene Lösung darin, einen kapazitiven Sensor mit einer transparenten Elektrode zu verwenden, die an der inneren Fläche des Glases angeordnet ist. Dieser kapazitive Sensor ruft das Erscheinen einer Kapazität hervor, wenn Wasser mit dem Glas in Kontakt steht, was zur Modifikation eines übergehenden Referenzsignals in elekt ronischen Verarbeitungsschaltungen führt. Somit wird der Drucksensor nur mit Energie versorgt, wenn Wasser in Kontakt mit dem Glas des Geräts erfasst wurde.
Zunächst kann bemerkt werden, dass zahlreiche Vorrichtungen bekannt sind, in denen Mittel zum Erfassen der Anwesenheit von Wasser des ohmschen Typs eingesetzt werden. Diese Erfassungsmittel weisen, obwohl sie im Allgemeinen einen gemessenen elektrischen Verbrauch aufweisen, insofern einen großen Nachteil auf, als sie mehr oder weniger komplexe Konstruktionen benötigen. Insbesondere muss im Gehäuse der Vorrichtung eine Öffnung vorgesehen werden, was Dichtheitsprobleme darstellen kann. Insbesondere aus diesem Grund hat es die Anmelderin bevorzugt, sich für die Verbesserung der Erfassungssysteme des kapazitiven Typs zu interessieren, die es ermöglichen, sich von der Herstellung einer spezifischen Öffnung im Gehäuse der Vorrichtung zu befreien.
Die im weiter oben zitierten japanischen Gebrauchsmuster dargestellte technische Lösung weist jedoch eine gewisse Anzahl von Nachteilen auf. Insbesondere ist ein Hauptschalter vorgesehen, um die Versorgung des Drucksensors zu steuern, der in Kombination mit den Mitteln zur Erfassung der Anwesenheit von Wasser funktioniert. In gewisser Weise erfüllen die Mittel zur Erfassung der Anwesenheit von Wasser die Rolle eines sekundären Schalters. Die direkte Konsequenz der Anwesenheit des Hauptschalters ist, dass es unmöglich ist, Druckmessungen durchzuführen, wenn das Gerät nicht in Wasser eingetaucht ist, was sich in bestimmten Fällen als nützlich erweisen kann, wie später dargelegt wird. Außerdem ist der zur Anordnung des Hauptschalters reservierte Ort derart, dass die Mittel zur Erfassung der Anwesenheit von Wasser stets mit einem Taktsignal versorgt werden. Diese Erfassungsmittel sind folglich insofern für einen langfristigen Energieverlust verantwortlich, als ein Test der Anwesenheit von Wasser stets stattfindet und als die Funktion als sekundärer Schalter der Mittel zum Unterbrechen der Versorgung des Drucksensors nach den Erfassungsmitteln auftritt.
Es ist auch zu bemerken, dass die gewählte Lösung nicht die Tatsache berücksichtigt, dass die für den kapazitiven Sensor beschriebene Struktur eine parasitäre Kapazität aufweist, was die Wahl eines relativ hohen Werts für die auf der Höhe des Glases des Geräts gebildete Kapazität verlangt, um eine wirksame Funktion der Erfassungsmittel zu ermöglichen. Folglich stammt ein zusätzlicher Nachteil von der Tatsache, dass der elektrische Verbrauch der Erfassungsmittel auf Grund des hohen Werts der Kapazität groß ist. Der für die Kapazität gewählte Wert muss umso höher sein, als der Wert der parasitären Kapazität in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen, denen das Gerät ausgesetzt ist, insbesondere in Abhängigkeit von der Temperatur variieren kann. Da die Erfassung der Anwesenheit von Wasser durch Erfassung von Modifikationen, die vom Referenzsignal erlitten werden, erfolgt und da die Amplitude dieser Modifikationen mit dem Wert der Kapazität variiert, die auf Grund der Anwesenheit von Wasser erscheint, muss die Kapazität ebenso einen ausreichenden Wert aufweisen, um die Amplitude der Modifikationen durch die elektronischen Verarbeitungsschaltungen erfassbar zu machen.
Außerdem kann der Wert der parasitären Kapazität langfristig schwanken, was zu einer Funktionsstörung der Erfassungsmittel führen kann, insbesondere auf Grund der Tatsache, dass die durchgeführten Messungen absolut und nicht vergleichsweise sind.
Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die vorstehend erwähnten Nachteile des Standes der Technik durch Liefern eines Geräts mit Mitteln zum Erfassen der Anwesenheit von Wasser des kapazitiven Typs, das einen geringen elektrischen Verbrauch sowie eine langfristige erhöhte Zuverlässigkeit in einem erweiterten Bereich von Umgebungsbedingungen aufweist, zu beseitigen.
Dazu sieht die Erfindung insbesondere ein tragbares elektronisches Gerät des weiter oben angegebenen Typs vor, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor wenigstens in zwei Versorgungsbetriebsarten arbeitet, wovon eine erste Oberflächen-Versorgungsbetriebsart genannt wird und eine zweite Tauch-Versorgungsbetriebsart genannt wird, und dass die Erfassungsmittel periodisch aktiviert werden, um Messungen einer Größe vorzunehmen, die den Wert der Kapazität des Kondensators repräsentiert, wobei die Erfassungsmittel außerdem Mittel umfassen, um wenigstens zwei aufeinander folgende Messwerte dieser Größe zu vergleichen und um in Reaktion auf eine Veränderung zwischen zwei aufeinander folgenden Messwerten der Größe, die höher als ein im Voraus definierter Wert ist, ein elektrisches Signal zu erzeugen, um die Tauch-Versorgungsbetriebsart zu aktivieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden mehrere kapazitive Sensoren vorgesehen, die regelmäßig auf dem Glas der Vorrichtung verteilt sind, wobei eine Größe, die die Kapazität von jedem dieser Sensoren repräsentiert, in jeder Versorgungsperiode der Erfassungsmittel gemessen wird, um die ungewollten Auslösungen der Tauch-Versorgungsbetriebsart zu begrenzen, die mit einem einzigen Sensor entstehen können. Die Erfassungsmittel sind folglich dazu beschaffen, die Tauch-Versorgungsbetriebsart zu aktivieren, wenn ein Teil der gemessenen Größen, vorzugsweise mindestens die Hälfte, sogar die Gesamtheit, mehr variiert als der vordefinierte Wert. Eine derartige Struktur ermöglicht es tatsächlich, einen größeren Teil des gesamten Flächeninhalts des Glases zu analysieren, um es beispielsweise zu vermeiden, die Versorgung des Drucksensors zu aktivieren, sobald der Träger der Vorrichtung einen Finger auf das Glas legt.
In alternativer Weise kann die Anordnung einer einzigen Elektrode auf der inneren Fläche des Glases vorgesehen werden, wobei diese Elektrode im Wesentlichen die gesamte Oberfläche des Glases bedeckt. Es kann folglich eine Auslöseschwelle, die einem vordefinierten Wert für das Verhältnis des Glases, das bedeckt ist, entspricht, insofern vorgesehen werden, als die Kapazität des kapazitiven Sensors eine Funktion der bedeckten Oberfläche ist. Als Beispiel kann in willkürlicher Weise entschieden werden, dass, wenn der Wert der gemessenen Größe dem Fall entspricht, in dem die Hälfte der gesamten Oberfläche des Glases bedeckt ist, angenommen wird, dass die Vorrichtung eingetaucht ist. Folglich muss in Bezug auf die Funktion der weiter oben beschriebenen Hauptausführungsform die Änderung der gemessenen Größe zwischen zwei aufeinander folgenden Messungen einen neuen vordefinierten Wert überschreiten, der einen höheren Wert als jenen der weiter oben erwähnten vordefinierten Schwelle darstellt, um die Aktivierung der Tauch-Versorgungsbetriebsart zu ermöglichen.
Vorzugsweise werden die Mittel zum Erfassen der Anwesenheit von Wasser gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Vorrichtung des Tauchcomputertyps oder das Armbanduhrtyps, die auf die Ausübung des Tauchgangs zugeschnittene Funktionen einschließt, eingesetzt. In diesem letzten Fall ist es wünschenswert, dass Messungen des Drucks regelmäßig durchgeführt werden, selbst wenn sich der Benutzer nicht in einer Tauchsituation befindet. Derartige Messungen können nämlich bei den Berechnungen des in der Uhr ausgeführten Algorithmus berücksichtigt werden, um die Genauigkeit bei der Bestimmung der Parameter eines Tauchgangs zu verbessern.
Andererseits kann eine zusätzliche Verwendung der kapazitiven Sensoren in Erwägung gezogen werden, wenn die Vorrichtung nicht eingetaucht ist, so dass sie auch eine Funktion eines manuellen Steuerorgans erfüllen.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Einsetzen der Mittel zum Erfassen der Anwesenheit von Wasser, wie vorstehend beschrieben.
Die Erfindung wird mit Hilfe der folgenden Beschreibung von verschiedenen Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen besser verstanden, in denen:
1 eine schematische Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist;
2 ein vereinfachtes elektronisches Diagramm eines Ausführungsbeispiels der Mittel zum Erfassen der Anwesenheit von Wasser ist;
3 ein Blockdiagramm ist, das ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Fall darstellt, in dem die Mittel zum Erfassen der Anwesenheit von Wasser mehrere kapazitive Sensoren umfassen.
1 stellt eine Schnittansicht einer elektronischen Vorrichtung 1, die in nicht begrenzender Weise schematisch dargestellt ist, in Form einer Vorrichtung des Armbanduhrtyps dar, die ein Gehäuse 2 und ein Glas 3 umfasst. Elektronische Schaltungen 4 sind im Inneren des Gehäuses 2 angeordnet. Gemäß einer aus dem Stand der Technik bekannten Struktur ist eine leitende Elektrode 5, die vorzugsweise transparent ist, auf der inneren Fläche 6 des Glases 3 der Vorrichtung 1 angeordnet. Die Elektrode 5 ist mit den elektronischen Schaltungen 4 durch einen Leiter 7 verbunden. Eine Batterie oder eine andere elektrische Energiequelle 8 ist auch im Gehäuse 2 angeordnet und ist mit dem positiven Pol der elektronischen Schaltungen 4 durch einen Leiter 9 verbunden.
Die Elektrode 5 bildet eine der Belegungen eines kapazitiven Sensors 20 (in 2 schematisch dargestellt), wobei die andere Belegung 21 dieses kapazitiven Sensors durch das Wasser gebildet wird, das das Glas 3 bedeckt, wenn die Vorrichtung 1 eingetaucht ist. Das Wasser ermöglicht es, eine elektrische Verbindung zwischen dem Gehäuse 2 der Vorrichtung 1 und dem Glas 3 (in 1 gestrichelt symbolisch dargestellt) herzustellen, was den Effekt hat, das Potential der äußeren Fläche des Glases 3 insofern auf die Masse 11 der elektronischen Schaltungen 4 zu bringen, als das Gehäuse 2 mit dem negativen Pol der elektronischen Schaltungen 4 und der Batterie 8 verbunden ist.
Die Vorrichtung 1 umfasst außerdem einen Drucksensor 12 des herkömmlichen Typs, der in ihrem Gehäuse 2 untergebracht ist und mit den elektronischen Schaltungen 4 durch einen Leiter 13 verbunden ist.
2 stellt ein nicht begrenzendes Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform einer elektronischen Schaltung 22 zum Erfassen der Anwesenheit von Wasser dar, die in der Vorrichtung 1 von 1 verwendet wird und die es ermöglicht, ein elektrisches Steuersignal in Reaktion auf die Aktivierung des kapazitiven Sensors 20 zu erzeugen. Diese Erfassungsschaltung 22 ist mit einem Frequenzdetektor DF verbunden, der seinerseits mit einer Datenverarbeitungseinheit (in 3 schematisch dargestellt) verbunden ist, die es ermöglicht, die Funktion des Drucksensors 12 zu steuern, wie es später beschrieben wird.
Die Erfassungsschaltung 22 umfasst einen kapazitiven Sensor 20, während eine parasitäre Kapazität Cp durch die Konstruktion zwischen der Elektrode 5 und dem Gehäuse 2 der Vorrichtung 1 vorhanden ist. Diese parasitäre Kapazität ist in 2 durch einen Kondensator 23 dargestellt. Der kapazitive Sensor 20 und der Kondensator 23 sind zwischen der Masse 11 und dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 24 parallel geschaltet.
Die Erfassungsschaltung 22 umfasst auch Widerstände 25, 26 und 27, die alle zwischen dem Ausgang des Verstärkers 24 und der Masse 11 in Reihe geschaltet sind. Der nicht invertierende Eingang des Verstärkers 24 ist mit einer Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 26 und 27 verbunden. In dieser Konfiguration bilden der Verstärker 24 und die Widerstände 25, 26 und 27 ein Schmidt-Kippglied, das an seinem Ausgang 28, d. h. an der Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 25 und 26, ein Signal liefert, das in Abhängigkeit von den relativen Werten der Spannungen, die am invertierenden und am nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 24 vorliegen, entweder einen hohen Logikpegel oder einen niedrigen Logikpegel aufweist. Zwei Zener-Dioden 29 und 30, die entgegengesetzt angebracht sind, sind zwischen den Ausgang 28 und die Masse 11 geschaltet, um die Spannungen zu stabilisieren, die jeweils diese Logikpegel definieren.
Die Erfassungsschaltung 22 umfasst außerdem einen Widerstand 31, der zwischen den Ausgang 28 und den invertierenden Eingang des Verstärkers 24 geschaltet ist. Dieser Widerstand 31 ist mit dem kapazitiven Sensor 20 und dem Kondensator 23 Teil eines Tiefpassfilters, das die Spannung am Ausgang des Schmidt-Kippgliedes integriert. Das Potential der Belegungen der Kondensatoren 20 und 23 wird an den invertierenden Eingang des Verstärkers 24 angelegt. Daraus ergibt sich, dass die Erfassungsschaltung 22 wie ein Spannungs-Frequenz-Umsetzer, anders ausgedrückt ein spannungsgesteuerter Oszillator, funktioniert.
In der in 2 dargestellten Ausführungsform wurde der Spannungs-Frequenz-Umsetzer in Form eines astabilen Kippgliedes entworfen, da er ein periodisches Signal mit zwei quasistabilen Zuständen erzeugt, während er frei oszilliert. Er kann jedoch auch in Form eines beliebigen Generators eines periodischen Signals und insbesondere, wie bereits vorher angegeben wurde, in Form eines spannungsgesteuerten Oszillators entworfen werden. Die in 2 dargestellte Anordnung ist auf Grund ihrer Einfachheit der Ausführung und auf Grund dessen, dass kein elektronisches Bauteil mit erhöhter Genauigkeit erforderlich ist, besonders vorteilhaft.
Die Oszillationsperiode T der Erfassungsschaltung 22 ist durch die Beziehung T = 2·R31·Ctot·In(1 + (2·R26)/R27)gegeben, wobei R₃₁, R₂₆ und R₂₇ die Werte der Widerstände 31, 26 bzw. 27 sind und C_tot die gesamte Kapazität zwischen dem invertierenden Eingang des Verstärkers 24 und der Masse 11 ist. Folglich ist zu sehen, dass die Oszillationsfrequenz des Ausgangssignals der Erfassungsschaltung zum Inversen der gesamten Kapazität C_tot proportional ist, und somit die Kapazität des kapazitiven Sensors in Kombination mit der parasitären Kapazität den Wert der Oszillationsfrequenz der Erfassungsschaltung 22 bestimmt.
Somit variiert die Oszillationsfrequenz des Spannungs-Frequenz-Umsetzers in Abhängigkeit von der Anwesenheit oder Abwesenheit von Wasser an der äußeren Fläche des Glases 3. Wenn die Vorrichtung 1 nicht in Wasser eingetaucht ist, ist die Belegung 21 des kapazitiven Sensors 20 folglich von der in 2 gezeigten Schaltung abwesend. Die gesamte Kapazität ist in diesem Fall äquivalent zur parasitären Kapazität Cp zwischen der Elektrode 5 und der Masse 11. Die Oszillationsfrequenz des Ausgangssignals der Erfassungsschaltung 22 ist folglich zum Inversen der parasitären Kapazität Cp proportional.
Wenn die Vorrichtung 1 dagegen in Wasser eingetaucht ist, ist die Belegung 21 gebildet und folglich weist der kapazitive Sensor eine Kapazität Cd auf und wirkt effektiv auf die Erfassungsschaltung 22. Unter diesen Bedingungen ist die gesamte Kapazität Cm äquivalent zur Summe der Kapazitäten Cd und Cp.
Somit ist in bekannter Weise die gewünschte Information im Ausgangssignal der Erfassungsschaltung 22 in seiner Frequenz enthalten und es genügt, anschließend digitale Mittel zu verwenden, die in einfacher Weise entworfen sind, um sie wiederzugewinnen. Als Beispiel kann ein Impulszähler eingesetzt werden, der während einer festen Betriebsperiode in Gang gesetzt wird. Die Frequenz und folglich die Anwesenheit oder Abwesenheit von Wasser in Kontakt mit dem Glas 3 wird direkt durch die Anzahl von während dieser festen Periode empfangenen Impulsen dargestellt. Der Fachmann wird insofern auf keine besondere Schwierigkeit treffen, um diese Mittel oder äquivalente Mittel einzusetzen, als sie aus dem Stand der Technik bekannt sind.
3 stellt in Form eines Blockdiagramms eine bevorzugte Ausführungsform für die Gesamtheit der elektronischen Schaltungen der Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Nur die Elemente mit einer direkten Beziehung zur Erfindung wurden in dieser Fig. dargestellt.
Das Glas 3 der Vorrichtung 1 wurde in 3 in einer Konfiguration schematisch dargestellt, für die 6 kapazitive Sensoren an seiner inneren Fläche vorgesehen wurden, wobei die Elektroden 5a bis 5f dargestellt sind. Die folgende Beschreibung in Bezug auf diese spezielle Ausführungsform, ermöglicht natürlich auch dem Fachmann, eine vereinfachte Lösung einzusetzen, in der ein einziger kapazitiver Sensor verwendet wird, wobei das allgemeine Funktionsprinzip dasselbe bleibt.
Jede der 6 Elektroden 5a bis 5f ist mit einer Multiplexerschaltung 100 herkömmlicher Art über eine Leiterbahn 101 verbunden, wobei der Ausgang der Multiplexerschaltung 100 mit dem Eingang einer Erfassungsschaltung 22 des in Bezug auf 2 beschriebenen Typs verbunden ist. Der Ausgang der Erfassungsschaltung 22 ist mit einer Datenverarbeitungseinheit 102 verbunden, wie vorher erwähnt, wobei diese letztere auch Befehle zum Steuern der Erfassungsschaltung 22 senden kann.
Die Datenverarbeitungseinheit 102 wird durch die Batterie 8 der Vorrichtung 1 versorgt. Die Verarbeitungseinheit 102 ist mit dem Drucksensor 12 verbunden, der seinerseits elektrische Signale des analogen Typs für einen Analog-Digital-Umsetzer 103 erzeugen kann, der seinerseits mit der Verarbeitungseinheit 102 verbunden ist, um digitale Daten zu dieser letzteren zu übertragen. Die Verarbeitungseinheit 102 umfasst auch elektrische Verbindungen mit einer Steuerschaltung 104 für Anzeigemittel (nicht dargestellt) und zwei Speicherzonen 105 und 106. In 3 ist festzustellen, dass jede der Speicherzonen 105 und 106 so schematisch dargestellt wurde, dass sie sechs unterschiedliche Adressen aufweist, deren jeweilige Funktionen später dargelegt werden.
Die elektronischen Schaltungen der Vorrichtung 1 verfügen außerdem über eine Zeitbasis (nicht dargestellt), die beispielsweise von einem Quarzresonator geliefert wird, der ein Taktsignal zur Verarbeitungseinheit 102 liefert und der entweder direkt in diese letztere integriert sein kann oder an einem anderen Ort der elektronischen Schaltungen der Vorrichtung 1 außerhalb der Verarbeitungseinheit angeordnet sein kann.
Auf der Basis der Struktur, die gerade beschrieben wurde, wird das folgende bevorzugte Verfahren vorgesehen, um die Mittel zum Erfassen der Anwesenheit von Wasser gemäß der vorliegenden Erfindung einzusetzen.
Die Vorrichtung 1 umfasst mindestens zwei Betriebsarten, wobei jeder Betriebsart vorzugsweise eine spezifische Versorgungsbetriebsart und eine spezifische Anzeigebetriebsart entspricht. Eine erste Betriebsart, die als Oberflächenbetriebsart qualifiziert werden kann, ist aktiv, wenn die Vorrichtung 1 nicht in Wasser eingetaucht ist, während eine zweite Betriebsart, die als Tauchbetriebsart qualifiziert werden kann, aktiv ist, wenn die Anwesenheit von Wasser in Kontakt mit der Vorrichtung 1 erfasst wurde.
In der Oberflächenbetriebsart können als Beispiel Mittel zum Messen der gültigen Uhrzeit sowie ihrer Anzeige durch herkömmliche Mittel vorgesehen werden. Wie vorher erwähnt, wird außerdem der Drucksensor 12 vorzugsweise in dieser Betriebsart versorgt, um periodische Messungen des Umgebungsdrucks mit einer vordefinierten Periode mit einem Wert, der sich von 30 Minuten bis ungefähr 1 Stunde erstrecken kann, durchzuführen. Die Druckmessungen werden in einem zugeschnittenen Speicher (nicht dargestellt) gespeichert, damit sie eventuell später im Rahmen der Ausübung des Tauchgangs verwendet werden. In dem Fall, in dem die Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung in Form eines Tauchcomputers ausgeführt ist, der es insbesondere ermöglicht, Dekompressionsparameter beim Wiederaufstieg eines Tauchgangs zu berechnen, ist nämlich vorgesehen, einen Dekompressionsalgorithmus in einem spezifischen Speicher der elektronischen Schaltungen zu speichern. Dieser Speicher kann eventuell direkt in der Verarbeitungseinheit 102 angeordnet sein. Die Tatsache, eine Geschichte der Werte des Umgebungsdrucks, der vom Träger der Uhr vor dem Tauchgang erfahren wurde, in den Berechnungen des Dekompressionsalgorithmus zu berücksichtigen, ermöglicht es, die Genauigkeit der berechneten Dekompressionsparameter zu verbessern.
Der Fachmann kann natürlich den Wert der Versorgungsperiode des Drucksensors 12 in der Oberflächenbetriebsart in Abhängigkeit von den Eigenschaften der verwendeten Batterie 8, von der für die Dekompressionsparameter gewünschten Genauigkeit und der gewünschten Autonomie der Funktion wählen.
Andererseits und immer auf der Basis des Taktsignals aktiviert die Datenverarbeitungseinheit 102 periodisch die Mittel 20, 22, 100 zum Erfassen der Anwesenheit von Wasser, um festzustellen, ob die Vorrichtung 1 in Wasser eingetaucht ist oder nicht. Dazu misst die Erfassungsschaltung 22 nacheinander die Kapazität von jedem der kapazitiven Sensoren, die den Elektroden 5a bis 5f zugeordnet sind, über den Multiplexer 100, um eine erste Reihe von Messwerten S1 zu bilden. Die gemessenen Größen werden vorzugsweise in der weiter oben in Bezug auf 2 erläuterten Weise in Frequenzen umgesetzt, dann in einer ersten 105 der Speicherzonen 105, 106 gespeichert. Somit empfängt jede Adresse der Speicherzone 105 einen Wert in Bezug auf einen gegebenen kapazitiven Sensor 20.
In der folgenden Versorgungsperiode der Erfassungsmittel, typischerweise nach 2 bis 30 Sekunden, vorzugsweise nach ungefähr 10 Sekunden, führt die Erfassungsschaltung 22 eine zweite Reihe von Messungen S2 der Kapazität von jedem der kapazitiven Sensoren 20 über den Multiplexer 100 durch. Diese zweite Reihe von Messungen 32 wird in der zweiten Speicherzone 106 gespeichert, wobei jede Adresse der zweiten Speicherzone einen Wert in Bezug auf einen gegebenen kapazitiven Sensor empfängt.
Nach der Speicherung der zweiten Reihe von Messungen S2 liest die Datenverarbeitungseinheit 102 den Inhalt der Speicher 105 und 106 in sequentieller Weise. In jedem Schritt des Lesens liest die Verarbeitungseinheit den Inhalt der jeweils ein und demselben kapazitiven Sensor 20 zugeordneten Adressen in jeder der Speicherzonen 105 und 106, um die Änderung, die eventuell die diesem gegebenen kapazitiven Sensor 20 zugeordnete Frequenz aufweist, zwischen den zwei Reihen von Messungen S1 und S2 zu berechnen. Folglich wird vorgesehen, dass die Datenverarbeitungseinheit 102 anschließend den Änderungsprozentsatz, der dieser Frequenz zugeordnet ist, berechnet, um eine Größe zu erhalten, die später mit anderen Werten, insbesondere mit einem durch den Konstrukteur der Vorrichtung vordefinierten Referenzwert, der typischerweise um 10 % liegt, verglichen werden kann. Diese Operationen werden nacheinander für alle Speicheradressen durchgeführt, um den Änderungsprozentsatz der jedem der sechs kapaziti ven Sensoren zugeordneten Frequenz zu berechnen. Jeder der für die jeweiligen Änderungsprozentsätze erhaltenen Werte wird mit dem Referenzwert verglichen, wobei dieser letztere eine Auslöseschwelle definiert.
Die in der folgenden Versorgungsperiode durchgeführte folgende Reihe der Frequenzmessungen wird in der ersten Speicherzone 105 im Austausch gegen die erste Reihe von Messungen gespeichert, um ihren Vergleich mit der zweiten Reihe zu ermöglichen, und so weiter.
Die Speicherung von jeder neuen Reihe von Messungen wird folglich immer derart durchgeführt, dass die neue Reihe die vorher in der entsprechenden Speicherzone gespeicherte älteste Reihe ersetzt. Deshalb erfolgt der Vergleich immer zwischen einer neuen Reihe von Messungen und der vorangehenden Reihe von Messungen, wobei diese zwei Reihen zeitlich um eine Versorgungsperiode der Erfassungsmittel getrennt sind.
Ein Kriterium ist vorgesehen, um eine Validierung der Anwesenheit von Wasser oder nicht auf der Basis der durchgeführten Messungen in Abhängigkeit von der Anzahl oder vom Verhältnis der kapazitiven Sensoren 20, deren zugehörige Änderung der Frequenz den Referenzwert zwischen zwei aufeinander folgenden Reihen von Messungen überschritten hat, zu ermöglichen.
Als Beispiel kann vorgesehen werden, dass die Validierung der Anwesenheit von Wasser in Kontakt mit der Vorrichtung 1 durchgeführt wird, wenn die Gesamtheit der jeweils den kapazitiven Sensoren 20 zugeordneten Frequenzen die Auslöseschwelle überschritten hat.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante kann jedoch vorgesehen werden, dass die Anwesenheit von Wasser bestätigt wird, wenn sich vielmehr ein Teil, beispielsweise mindestens die Hälfte der gemessenen Frequenzen, als die Gesamtheit so verändert hat, dass sie die Auslöseschwelle überschreiten.
Bei einem Eintauchen der Vorrichtung in Wasser erfahren nämlich alle jeweils den kapazitiven Sensoren zugeordneten Größen normalerweise eine Änderung, die die vordefinierte Auslöseschwelle überschreitet, es sei denn, dass der Benutzer beispielsweise einen der kapazitiven Sensoren während der Reihe von Messungen unvermutet berührt, die unmittelbar vor dem Eintauchen durchgeführt wird. In diesem Fall wird die Reihe von Messungen vor dem Eintauchen gespeichert, wobei ein kapazitiven Sensor einen Kapazitätswert aufweist, der einem aktivierten Zustand entspricht, während die folgende Reihe von Messungen, die durchgeführt wird, während die Vorrichtung in das Wasser eingetaucht ist, gespei chert wird, wobei alle kapazitiven Sensoren einen aktivierten Zustand aufweisen. Somit stellen die Prozentsätze der Änderungen, die jeweils den kapazitiven Sensoren zugeordnet sind und auf der Basis dieser zwei Reihen von Messungen berechnet werden, Werte dar, die größer sind als der vordefinierte Auslöseschwellenwert für alle kapazitiven Sensoren mit Ausnahme von jenem, der vor dem Eintauchen aktiviert wurde.
In diesem Fall überschreitet die gemessene Größe nicht die Erfassungsschwelle für einen der kapazitiven Sensoren und die Anwesenheit von Wasser wird nicht bestätigt, wenn das ausgewählte Bestätigungskriterium für die Anwesenheit von Wasser der gleichzeitigen Aktivierung aller kapazitiven Sensoren entspricht. Die Tatsache, ein nachgiebigeres Bestätigungskriterium zu definieren, wie beispielsweise die Anwesenheit von Wasser zu bestätigen, wenn zumindest die Hälfte der kapazitiven Sensoren aktiviert sind, ermöglicht es, die Erfassung der Anwesenheit von Wasser zuverlässiger zu machen.
Wie bereits weiter oben erwähnt wurde, kann außerdem die Kapazität eines gegebenen kapazitiven Sensors im Verlauf der Zeit auf Grund der Veränderungen der Umgebungsbedingungen langsam schwanken und die Rechenmethode durch Vergleich von aufeinander folgenden Messungen, die in der vorliegenden Erfindung gewählt wird, ermöglicht es, sich von Rechenfehlern zu befreien, die von diesen Schwankungen stammen.
Wenn die Auslöseschwelle gleichzeitig, d. h. bei ein und derselben Reihe von Messungen, von allen kapazitiven Sensoren 20 oder von einem Teil von ihnen gemäß dem ausgewählten Bestätigungskriterium überschritten wird, modifiziert die Datenverarbeitungseinheit 102 die Versorgungsregel des Drucksensors 12. Die Tauch-Versorgungsregel wird aktiviert, in deren Verlauf die Häufigkeit der vom Drucksensor 12 durchgeführten Messungen des Umgebungsdrucks viel größer ist als in der Oberflachen-Versorgungsbetriebsart. Beispielsweise kann vorgesehen werden, dass die Häufigkeit der Messungen des Umgebungsdrucks in der Größenordnung von einer Messung pro Sekunde, sogar mehr als einer Messung pro Sekunde liegt.
Die Umgebungsdruckmessungen gehen zur Datenverarbeitungseinheit 102 über den Analog-Digital-Umsetzer 103 über, damit sie entweder direkt von der Verarbeitungseinheit 102 oder von einer zusätzlichen integrierten Schaltung (nicht dargestellt), die mit der Verarbeitungseinheit verbunden ist, auf der Basis des Dekompressionsalgorithmus genutzt werden. Diese Berechnungen ermöglichen es, in bekannter Weise und als nicht begrenzendes Beispiel Dekompressionsparameter für den Träger der Vorrichtung im Rahmen der Ausübung des Tauchgangs zu definieren. Folglich werden von der Verarbeitungseinheit 102 oder eventuell von der zusätzlichen integrierten Schaltung für die Steuerschaltungen 104 der Anzeigemittel Signale erzeugt, um insbesondere die Tiefe des laufenden Tauchgangs und verschiedene Dekompressionsparameter anzuzeigen. Diese Dekompressionsparameter können beispielsweise die restliche Dauer für den laufenden Tauchgang, bevor der Träger der Vorrichtung gezwungen ist, beim Wiederaufstieg Dekompressionsphasen durchzuführen, oder Daten in Bezug auf beim Wiederaufstieg einzuhaltende eventuelle Dekompressionsphasen umfassen.
Der Fachmann wird nicht auf eine spezielle Schwierigkeit treffen, um einen Kompromiss zwischen einer besseren Genauigkeit der durch den Dekompressionsalgorithmus durchgeführten Berechnungen auf Grund einer erhöhten Häufigkeit von Druckmessungen und einem begrenzten Verbrauch des Drucksensors, um eine vernünftige Autonomie für die Vorrichtung 1 aufrechtzuerhalten, zu finden.
Es kann natürlich eine sehr einfache Vorrichtung 1 eingesetzt werden, die es ermöglichen würde, hauptsächlich oder ausschließlich die Tiefe (quasi) unverzüglich für ihren Träger ab dem Moment anzugeben, in dem ein Eintauchen durch die Mittel zum Erfassen der Anwesenheit von Wasser gemäß der Erfindung erfasst wurde.
Vorzugsweise werden die Mittel zum Erfassen der Anwesenheit von Wasser auch dann, wenn sich die Vorrichtung 1 in der Tauch-Versorgungsbetriebsart befindet, mit derselben Versorgungsfrequenz wie in der Oberflächenbetriebsart versorgt. Solange die Vorrichtung 1 eingetaucht bleibt, ändern sich die jeweiligen Werte der Kapazitäten der verschiedenen kapazitiven Sensoren nicht viel zwischen zwei aufeinander folgenden Reihen von Messungen.
Jeder von diesen Werten erfährt jedoch eine neue große Änderung, wenn die Vorrichtung 1 aus dem Wasser entfernt wird, was von der Datenverarbeitungseinheit 102 über die Schaltung 22 zum Erfassen der Anwesenheit von Wasser und die Messungen, die nacheinander in den Speicherzonen 105 und 106 gespeichert werden, erfasst wird. Die Erfassung einer Änderung, die die Auslöseschwelle überschreitet, wobei diese neue Änderung in der umgekehrten Richtung wie jene erfolgt, die im Moment des Eintritts in das Wasser stattfindet, gleichzeitig für alle kapazitiven Sensoren 20 oder einen Teil von ihnen gemäß dem ausgewählten Bestätigungskriterium bringt die Datenverarbeitungseinheit 102 dazu, die Tauch-Versorgungsbetriebsart zu deaktivieren, um die Oberflächen-Versorgungsbetriebsart zu aktivieren.
Da das Verfahren zum Erfassen der Abwesenheit von Wasser auf demselben Prinzip wie das weiter oben in Bezug auf die Erfassung der Anwesenheit von Wasser beschriebene basiert, wird es nicht genauer beschrieben.
Es ist zu beachten, dass die Beschreibung, die gerade in Bezug auf 3 durchgeführt wurde, auch in dem Fall von Mitteln zum Erfassen der Anwesenheit von Wasser, die nur einen einzigen kapazitiven Sensor 20 umfassen, gültig ist. Die elektronischen Schaltungen 4 der Vorrichtung 1 können identisch verwirklicht werden oder vereinfacht werden, um nur die erforderlichen Elemente zu bewahren. In diesem Fall kann der Multiplexer 100 beseitigt werden und die Speicher 105 und 106 können vereinfacht werden, so dass sie jeweils nur eine einzige Speicheradresse umfassen. Die Funktion der so vereinfachten elektronischen Schaltungen 4 bleibt ähnlich zu dem, was beschrieben wurde, d. h. auf der Basis eines Prinzips von verglichenen aufeinander folgenden Messungen.
In einer Ausführungsvariante mit einem einzigen kapazitiven Sensor kann vorgesehen werden, dass die entsprechende Elektrode einen Flächeninhalt aufweist, der im Wesentlichen gleich dem Flächeninhalt der inneren Oberfläche des Glases ist. In diesem Fall kann das Bestätigungskriterium für die Erfassung der Anwesenheit von Wasser in Abhängigkeit von einem bestimmten Verhältnis des bedeckten Flächeninhalts des Glases eingestellt werden. Somit kann eine Änderungsschwelle des Werts der Kapazität, die beispielsweise einer Bedeckung von 50 % des Flächeninhalts des Glases entspricht, vordefiniert werden, ab der die Datenverarbeitungseinheit betrachtet, dass die elektronische Vorrichtung mit Wasser in Kontakt steht.
Andererseits ist zu bemerken, dass die Anzahl von Speicherzonen und ihre Betriebsart, die vorstehend beschrieben sind, nicht begrenzend sind. Es kann nämlich eine Anzahl von Speicherzonen vorgesehen werden, die größer ist als zwei, um einen Vergleich der letzten Reihe von Messungen mit vielmehr mehreren vorangehenden Reihen von Messungen als einfach der letzten zu ermöglichen. Somit können beispielsweise drei oder vier Speicherzonen vorgesehen werden, in denen nacheinander die Reihen von Messungen in abwechselnder Weise gespeichert werden, ohne vom Rahmen der Ausführungsform, die gerade beschrieben wurde, abzuweichen.
Ebenso kann eine Variante vorgesehen werden, gemäß der vier Speicherzonen beispielsweise in der Weise eines Schieberegisters funktionieren, d. h., dass die Speicherung einer neuen Reihe von Messungen immer in der ersten Speicherzone erfolgt, während der Inhalt einer Speicherzone des Rangs i in der Speicherzone i+1 gespeichert wird. Deshalb wird der Inhalt der letzten Speicherzone, der vierten im vorliegenden Beispiel, der der ältesten Reihe von Messungen entspricht, gelöscht, um durch den Inhalt der dritten Speicherzone ersetzt zu werden, wobei dieser letztere durch den Inhalt der zweiten Speicherzone ersetzt wird, der selbst durch den Inhalt der ersten Speicherzone ersetzt wird. In dieser Weise kann vorgesehen werden, dass die Verarbeitungseinheit programmiert wird, um gleichzeitig die neue Reihe von Messungen mit den drei vorangehenden Reihen von Messungen zu vergleichen, was es ermöglicht, die Zuverlässigkeit der Erfassung der Anwesenheit von Wasser zu erhöhen.
Der Fachmann wird nicht auf eine besondere Schwierigkeit treffen, um die Anzahl von Speicherzonen, die am besten an seinen Fall angepasst ist, sowie ihre Funktion einzusetzen, um den besten Kompromiss zwischen dem von den Speicherzonen in den elektronischen Schaltungen belegten Platz und der Zuverlässigkeit der Erfassung der Anwesenheit von Wasser zu finden.
Eine vorteilhafte Alternative für die Ausführungsform, in der die Mittel zum Erfassen der Anwesenheit von Wasser mehrere kapazitive Sensoren 20 umfassen, besteht darin, eine zusätzliche Funktion eines manuellen Steuerorgans den kapazitiven Sensoren 20 zuzuschreiben.
In diesem Fall werden die folgende Struktur und Funktion in vorteilhafter und nicht begrenzender Weise vorgesehen.
Die Vorrichtung umfasst ein manuelles Steuerorgan 107 des herkömmlichen Typs, wie einen Druckknopf, das einen spezifischen Befehl auf der Höhe der Verarbeitungseinheit 102 aktivieren kann, wenn es betätigt wird. Die Vorrichtung umfasst außerdem eine zusätzliche Speicherzone 108 mit mindestens einer Speicheradresse für einen kapazitiven Sensor 20, die folglich in 3 mit sechs Speicheradressen dargestellt ist.
Es ist auch vorgesehen, dass eine Betriebsart oder eine Funktion jedem der kapazitiven Sensoren zugeordnet ist und in Reaktion auf eine auf den entsprechenden kapazitiven Sensor ausgeübte Handlung durch Aufbringen eines Fingers des Benutzers in Bezug auf eine der Elektroden 5a bis 5f aktiviert wird. Dazu können die elektronischen Schaltungen eventuell eine Steuereinheit 109 der zusätzlichen Funktionen, die jeweils den kapazitiven Sensoren zugeordnet sind, umfassen.
In bekannter Weise wird vorgesehen, dass die Funktion eines Steuerorgans der kapazitiven Sensoren aus offensichtlichen Gründen des elektrischen Verbrauchs sowie, um unpassende Aktivierungen der jeweils den kapazitiven Sensoren zugeordneten Funktionen zu vermeiden, nicht stets aktiviert wird.
Somit wird die Datenverarbeitungseinheit 102 derart verwirklicht, dass die Funktion eines manuellen Steuerorgans der kapazitiven Sensoren 20 in Reaktion auf eine Handlung des Benutzers, die am Steuerorgan 107 erfasst wird, aktiviert wird.
Dazu und zum Ermöglichen der Erfassung des Aufbringens eines Fingers des Benutzers auf einen der kapazitiven Sensoren in zuverlässiger Weise wird vorgesehen, dass in Reaktion auf eine am Steuerorgan 107 erfasste Handlung die Datenverarbeitungseinheit 102 die Erfassungsmittel 20, 22, 100 aktiviert, um nacheinander die Kapazität von jedem der kapazitiven Sensoren, die den Elektroden 5a bis 5f zugeordnet sind, über den Multiplexer 100 zu messen. Die so erhaltene erste Reihe von Messungen wird dann in der Speicherzone 108 gespeichert, um eine Referenzreihe zu bilden, was insbesondere ermöglicht, sich von den vorstehend erwähnten Problemen der Schwankung der Werte der Kapazitäten der Sensoren 20 im Verlauf der Zeit zu befreien.
Anschließend werden nacheinander neue Reihen von Messungen während einer vordefinierten Dauer, vorzugsweise in der Größenordnung von 20 Sekunden, durchgeführt, während der die Erfassungsmittel stets versorgt werden. In ein und derselben Zeit wird jede gemessene Größe, die einem gegebenen kapazitiven Sensor 20 zugeordnet ist, wie weiter oben dargelegt, mit dem entsprechenden Referenzwert in der Speicherzone 108 verglichen.
Wie vorher beschrieben, basiert die verwendete Vergleichsmethode vorzugsweise auf einer Berechnung des Änderungsprozentsatzes zwischen der Referenzmessung und jeder neuen Messung. Wenn der für einen der kapazitiven Sensoren 20 berechnete Änderungsprozentsatz den vorher beschriebenen vordefinierten Schwellenwert im Verlauf der Messungen überschreitet, wird die Überschreitung von der Datenverarbeitungseinheit 102 als einem Aktivierungsbefehl der dem betreffenden kapazitiven Sensor zugeordneten Funktion entsprechend interpretiert. Die zugehörige Funktion wird dann entweder direkt von der Verarbeitungseinheit 102 oder gegebenenfalls über die Steuereinheit 109 der zusätzli chen Funktionen aktiviert. Außerdem werden angepasste elektrische Signale zu den Steuerschaltungen 104 der Anzeigemittel gesandt, um Daten in Bezug auf die neu aktivierte Funktion anzuzeigen. Die Funktionen, die in der vorliegenden Vorrichtung ausgeführt werden können, sind von jeglicher bekannten und herkömmlichen Art, wie die Chronographen-, Alarm-, Zeitzonenänderungs- oder auch Thermometer-, Kompass-, Höhenmesserfunktionen, wobei diese Liste in keinem Fall erschöpfend oder begrenzend ist.
Wie weiter oben erwähnt, unterbricht nach einer vordefinierten Dauer in der Größenordnung von 20 Sekunden, wenn keine der gemessenen Größen die Auslöseschwelle mindestens einmal im Verlauf der aufeinander folgenden Reihen von Messungen überschritten hat, die Verarbeitungseinheit 102 die kontinuierliche Versorgung der Erfassungsmittel 20, 22, 100.
Auf der Basis der speziellen Funktion, die gerade beschrieben wurde, wird vorzugsweise vorgesehen, dass die Erfassungsmittel 20, 22, 100 gleichzeitig ihre Funktion der Erfassung der Anwesenheit von Wasser in Kontakt mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sicherstellen.
Dazu ist vorgesehen, dass die Datenverarbeitungseinheit 102 weiterhin auf der Basis des Taktsignals Zeitintervalle berechnet, die der weiter oben in Bezug auf die periodische Versorgung der Erfassungsmittel 20, 22, 100 definierten Periode entsprechen. Außerdem steuert die Verarbeitungseinheit 102 die Speicherung der Reihen von Messungen, die im Wesentlichen an jedem Intervallende stattfinden, gegebenenfalls in den Speicherzonen 105 und 106 in abwechselnder Weise, d. h. insbesondere im Fall einer auf mindestens 20 Sekunden festgelegten Versorgungsperiode der Erfassungsmittel. Ebenso werden zwei aufeinander folgende Reihen von Messungen verwendet, um den Änderungsprozentsatz der für jeden kapazitiven Sensor gemessenen Größe zu berechnen, und die Tauch-Versorgungsbetriebsart wird in Reaktion auf eine Überschreitung der vordefinierten Änderungsschwelle für alle kapazitiven Sensoren oder einen Teil von ihnen in gleichzeitiger Weise aktiviert, wie vorher beschrieben.
Vorzugsweise wird die Funktion der kapazitiven Sensoren 20 als manuelle Steuerorgane unterbrochen, sobald die Anwesenheit von Wasser in Kontakt mit der Vorrichtung erfasst wurde. Außerdem wird in dem Fall, in dem eine spezifische Einheit 109 zur Steuerung der zusätzlichen Funktionen vorgesehen ist, diese auch deaktiviert, wenn die Anwesenheit von Wasser erfasst wurde.
Es ist zu bemerken, dass Alternativen möglich sind, was die Wahl des Bestätigungskriteriums für die Anwesenheit von Wasser betrifft, wobei diese Alternativen natürlich in der Lehre der vorliegenden Erfindung enthalten sind. Als Beispiel kann in dem Fall, in dem die Erfassungsmittel mehrere kapazitive Sensoren umfassen, ein zusätzlicher Verarbeitungsschritt der durchgeführten Frequenzmessungen vorgesehen werden, bevor die Berechnung der Änderungsprozentsätze durchgeführt wird. Dieser zusätzliche Verarbeitungsschritt kann in Form einer Berechnung des Mittelwerts der im Verlauf einer Reihe für die Gesamtheit der kapazitiven Sensoren erhaltenen Messwerte ausgeführt werden, wobei jeweils zwei berechnete Mittelwerte für zwei aufeinander folgende Reihen von Messungen dann über eine Berechnung des entsprechenden Änderungsprozentsatzes miteinander verglichen werden, wie vorher beschrieben.
Somit kann das Bestätigungskriterium für die Anwesenheit von Wasser in Bezug auf den Wert des berechneten Änderungsprozentsatzes für den Mittelwert der jeweils den kapazitiven Sensoren 20 zugeordneten Frequenzen definiert werden. In diesem Fall scheint es klar, dass, je mehr kapazitive Sensoren die Vorrichtung umfasst, desto zuverlässiger die Erfassung der Anwesenheit von Wasser ausgeführt werden kann.
In alternativer Weise kann auch vorgesehen werden, die weiter oben beschriebene erste Ausführungsform auf der Basis der Berechnung des Änderungsprozentsatzes der Frequenz für jeden der kapazitiven Sensoren zu vervollständigen, indem eine Filterfunktion zur Datenverarbeitungseinheit 102 hinzugefügt wird. Es kann nämlich vorgesehen werden, dass, wenn in einer gegebenen Reihe von Messungen ein einziger der kapazitiven Sensoren 20 auf Grund eines versehentlichen Kontakts oder der Verwendung seiner Steuerorganfunktion aktiviert wird, die Verarbeitungseinheit den neuen Wert seiner zugehörigen Frequenz durch den bei der vorangehenden Messreihe gespeicherten Frequenzwert im Schritt der Speicherung in einer der Speicherzonen 105, 106 ersetzt.
In diesem Fall ist das weiter oben erwähnte Bestätigungskriterium für die Anwesenheit von Wasser auf der Basis einer gleichzeitigen Aktivierung aller kapazitiven Sensoren anwendbar, ohne ein Zuverlässigkeitsproblem hinsichtlich der Erfassung der Anwesenheit von Wasser aufzuwerfen.
Der Fachmann wird natürlich auf keine besondere Schwierigkeit treffen, um andere Vergleichsmittel einzusetzen, die zu jenen äquivalent sind, die gerade beschrieben wurden, ohne vom Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Außerdem befasst sich die vorangehende Beschreibung mit dem Beschreiben von speziellen Ausführungsformen zur Erläuterung und nicht zur Begrenzung und die Erfindung ist beispielsweise nicht auf die Anzahl oder die Orte begrenzt, die für die kapazitiven Sensoren beschrieben wurden. Insbesondere kann vorgesehen werden, einen kapazitiven Sensor in der Mitte des Glases der Vorrichtung anzuordnen, sogar mindestens einen oder alle kapazitiven Sensoren in verschiedenen geeigneten Bereichen der Baueinheit anzuordnen, die durch das Gehäuse und das Glas der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet ist.

Claims

Tragbare elektronische Vorrichtung (1), die Versorgungsmittel (8) aufweist, um elektronische Schaltungen (4) zu versorgen, die eine Datenverarbeitungseinheit (102) umfassen, wobei die elektronischen Schaltungen (4) in einer Baueinheit untergebracht sind, die aus einem durch ein Glas (3) verschlossenen Gehäuse gebildet ist, wobei die Vorrichtung außerdem einen Drucksensor (12) sowie Mittel (20, 22, 100) zum Erfassen des Vorhandenseins von Wasser, die elektrische Signale für die Datenverarbeitungseinheit (102) erzeugen können, umfasst, wobei die Erfassungsmittel wenigstens einen kapazitiven Sensor (20) umfassen, der einen Kondensator enthält, dessen Belegung durch eine Elektrode (5) gebildet ist, die in einem inneren Bereich der Gehäuse-Glas-Baueinheit angeordnet ist, und dessen Kapazität (Cd) sich infolge einer Änderung der Natur des äußeren Mediums, das mit einem äußeren Bereich der Gehäuse-Glas-Baueinheit gegenüber der Elektrode (5) in direktem Kontakt ist, etwa bei Herstellung eines Kontakts zwischen dem Bereich und Wasser, verändern kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (12) wenigstens in zwei Versorgungsbetriebsarten arbeitet, wovon eine erste Oberflächen-Versorgungsbetriebsart genannt wird und eine zweite Tauch-Versorgungsbetriebsart genannt wird, und dass die Erfassungsmittel (20, 22, 100) periodisch aktiviert werden, um Messungen einer Größe vorzunehmen, die den Wert der Kapazität des Kondensators repräsentiert, wobei die elektronischen Schaltungen (4) außerdem Mittel (102, 105, 106) umfassen, um wenigstens zwei aufeinander folgende Messwerte der Größe zu vergleichen und um in Reaktion auf eine Veränderung der Kapazität zwischen zwei aufeinander folgenden Messwerten der Größe, die höher als ein im Voraus definierter Wert ist, ein elektrisches Signal zu erzeugen, um die Tauch-Versorgungsbetriebsart zu aktivieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Elektrode (5) transparent ist und an der Innenfläche des Glases (3) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode einen Flächeninhalt besitzt, der im Wesentlichen gleich dem Flächeninhalt der Innenfläche des Glases ist, und dass der im Voraus definierte Wert der Veränderung entspricht, die die gemessene Größe zwischen einem ersten äußeren Medium und einem zweiten äußeren Medium erfährt, wenn das zweite äußere Medium mit dem Glas (3) auf einem Flächeninhalt in Kontakt tritt, der einen im Voraus definierten Abschnitt des Flächeninhalts der Elektrode (5) repräsentiert.
Tragbare elektronische Vorrichtung (1), die Versorgungsmittel (8) aufweist, um elektronische Schaltungen (4) zu versorgen, die insbesondere eine Datenverarbeitungseinheit (102) umfassen, wobei die elektronischen Schaltungen (4) in einer Baueinheit untergebracht sind, die aus einem durch ein Glas (3) verschlossenen Gehäuse (2) gebildet ist, wobei die Vorrichtung außerdem einen Drucksensor (12) und Mittel (20, 22, 100) zum Erfassen des Vorhandenseins von Wasser, die elektrische Signale für die Datenverarbeitungseinheit (102) erzeugen können, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (12) wenigstens in zwei Versorgungsbetriebsarten arbeitet, wovon eine erste Oberflächen-Versorgungsbetriebsart genannt wird und eine zweite Tauch-Versorgungsbetriebsart genannt wird, und dass die Mittel zum Erfassen des Vorhandenseins von Wasser wenigstens einen ersten und einen zweiten kapazitiven Sensor (20) aufweisen, die jeweils einen Kondensator enthalten, dessen Belegung durch eine Elektrode (5) gebildet ist, die in einem inneren Bereich der Gehäuse-Glas-Baueinheit angeordnet ist, und dessen Kapazität (Cd) sich infolge einer Änderung der Natur des äußeren Mediums, das mit einem äußeren Bereich der Gehäuse-Glas-Baueinheit gegenüber der Elektrode (5) in direktem Kontakt ist, etwa bei der Herstellung eines Kontakts zwischen dem Bereich und Wasser, verändern kann, wobei die Erfassungsmittel (20, 22, 100) periodisch aktiviert werden, um Messungen einer ersten bzw. einer zweiten Größe vorzunehmen, die den Wert der Kapazität des ersten bzw. des zweiten Kondensators repräsentiert, wobei die elektronischen Schaltungen (4) außerdem Mittel aufweisen, um wenigstens zwei aufeinander folgende Messwerte der ersten Größe bzw. der zweiten Größe zu vergleichen und um ein elektrisches Signal zum Aktivieren der Tauch-Versorgungsbetriebsart zu erzeugen, falls die jeweiligen Veränderungen der ersten bzw. der zweiten Größe zwischen zwei aufeinander folgenden Messwerten gleichzeitig größer als ein im Voraus definierter Wert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Erfassungsmittel wenigstens drei kapazitive Sensoren (20) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die kapazitiven Sensoren in der Umgebung des Umfangs des Glases (3) im Wesentlichen regelmäßig angeordnet sind und dass die Erfassungsmittel (20, 22, 100) das Signal für die Aktivierung der Tauch-Versorgungsbetriebsart erzeugen, wenn wenigstens die Hälfte der Größen, die den jeweiligen kapazitiven Sensoren (20) zuge ordnet sind, gleichzeitig jeweils Veränderungen zwischen zwei aufeinander folgenden Messwerten erfahren, die größer als der im Voraus definierte Wert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der die elektronischen Schaltungen (4) Multiplexermittel (100) umfassen, um in jeder Aktivierungsperiode der Erfassungsmittel (20, 22, 100) eine Messung mit dem kapazitiven Sensor (20) auszuführen, um eine Reihe von Messwerten der Größen, die den jeweiligen kapazitiven Sensoren zugeordnet sind, zu bilden, wobei zwei aufeinander folgende Reihen von Messwerten jeweils und abwechselnd in einer ersten bzw. einer zweiten Speicherzone (105, 106) gespeichert werden, derart, dass nach jeder Reihe von Messwerten die jeweiligen Veränderungen jeder der Größen zwischen der letzten Reihe von Messwerten und der vorhergehenden Reihe von Messwerten berechnet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der die elektronischen Schaltungen (4) Multiplexermittel (100) umfassen, um in jeder Aktivierungsperiode der Erfassungsmittel (20, 22, 100) eine Messung durch einen kapazitiven Sensor (20) auszuführen, um eine Reihe von Messwerten der Größen zu bilden, die jeweils den entsprechenden kapazitiven Sensoren zugeordnet sind, wobei die Datenverarbeitungseinheit (102) die Mittelwerte der Reihen von Messwerten, die den jeweiligen kapazitiven Sensoren (20) zugeordnet sind, berechnen können, wobei die Mittelwerte jeweils und alternativ in einer ersten bzw. einer zweiten Speicherzone (105, 106) gespeichert werden, derart, dass nach jeder Reihe von Messwerten die jeweiligen Veränderungen jedes der Mittelwerte zwischen der letzten Reihe von Messwerten und der vorhergehenden Reihe von Messwerten berechnet wird, wobei der im Voraus definierte Wert relativ zu dem Mittelwert einer Reihe von Messwerten definiert ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1) wenigstens ein Steuerorgan (107), vorzugsweise vom Typ Druckknopf, aufweist, wobei die Elektroden (5) transparent sind und auf der Innenfläche des Glases (3) ausgebildet sind, wobei wenigstens einer der kapazitiven Sensoren (20) außerdem in Reaktion auf eine Aktion an dem Steuerorgan (107) eine Funktion als zusätzliches Steuerorgan in der Oberflächenbetriebsart gewährleisten kann.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Erfassungsmittel insbesondere zusätzliche Mittel (24 bis 27, 31) umfassen, die ermöglichen, ein erstes elektrisches Signal, dessen Amplitude von dem Wert der Kapazität des oder eines der Kondensatoren abhängt, in ein periodisches zweites elektrisches Signal umzusetzen, dessen Frequenz von der Kapazität abhängt und der gemessenen Größe entspricht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (12) in der Oberflächen-Versorgungsbetriebsart periodische Messungen des umgebenden Drucks, vorzugsweise stündlich, ausführt, während er in der Tauch-Betriebsart den umgebenden Druck nahezu in Echtzeit misst.
Verfahren zum Erfassen des Vorhandenseins von Wasser in Kontakt mit einer tragbaren elektronischen Vorrichtung (1), die Versorgungsmittel (8) umfasst, um elektronische Schaltungen (4) zu versorgen, die insbesondere eine Datenverarbeitungseinheit (102) enthalten, wobei die elektronischen Schaltungen (4) in einer Baueinheit untergebracht sind, die aus einem durch ein Glas (3) verschlossenen Gehäuse (2) gebildet sind, wobei ein Drucksensor (12) in wenigstens zwei Versorgungsbetriebsarten arbeitet, wovon eine erste Oberflächen-Versorgungsbetriebsart genannt wird und eine zweite Tauch-Versorgungsbetriebsart genannt wird, wobei die Vorrichtung (1) außerdem Mittel (20, 22, 100) zum Erfassen des Vorhandenseins von Wasser umfasst, die elektrische Signale für die Datenverarbeitungseinheit (102) erzeugen können, wobei die Mittel zum Erfassen des Vorhandenseins von Wasser wenigstens einen kapazitiven Sensor (20) umfassen, der einen Kondensator enthält, dessen Belegung (21) durch eine in einem inneren Bereich der Gehäuse-Glas-Baueinheit angeordnete Elektrode (5) gebildet ist, und dessen Kapazität (Cd) sich infolge einer Änderung der Natur des äußeren Mediums, das mit einem äußeren Bereich der Gehäuse-Glas-Baueinheit gegenüber der Elektrode (5) in direktem Kontakt ist, etwa bei der Herstellung eines Kontakts zwischen dem Bereich und Wasser, verändern kann, wobei die Erfassungsmittel (20, 22, 100) periodisch versorgt werden, um Messungen einer Größe vorzunehmen, die den Wert der Kapazität des Kondensators repräsentiert, wobei das Verfahren die folgenden periodischen Schritte umfasst, die darin bestehen: (a) den Wert der Größe zu messen; (b) bei jeder neuen Messung der Größe die Veränderung zwischen ihrem neuen Wert und dem vorhergehenden Wert zu berechnen; (c) die Tauch-Versorgungsbetriebsart zu aktivieren, falls die Veränderung einen Wert besitzt, der größer als ein im Voraus definierter Wert ist, oder im entgegengesetzten Fall den Schritt (a) in der folgenden Periode erneut auszuführen.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Schaltungen (4) wenigstens zwei Speicherzonen (105, 106) umfassen, die ermöglichen, in jeder Versorgungsperiode der Erfassungsmittel (20, 22, 100) den gemessenen Wert für die Größe, die den Wert der Kapazität des Kondensators repräsentiert, zu speichern, wobei die Speicherzonen (105, 106) von einer Periode zur nächsten abwechselnd verwendet werden, um zu ermöglichen, nach jeder neuen Messung der Größe die Berechnung der Veränderung des neuen Wertes in Bezug auf den vorhergehenden Wert auszuführen.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Erfassungsmittel n kapazitive Sensoren (20) umfassen, wobei n wenigstens gleich zwei ist, wobei jede der Speicherzonen (105, 106) wenigstens n Speicheradressen enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst, die darin bestehen: (a) während einer Versorgungsperiode der Erfassungsmittel (20, 22, 100) den Wert der Größe für jeden der n kapazitiven Sensoren zu messen, derart, dass eine Reihe von n Messwerten gebildet wird; (b) in jeder neuen Reihe von Messwerten jede Veränderung zwischen dem neuen Wert der Größe in Bezug auf jeden der kapazitiven Sensoren (20) und dem entsprechenden vorhergehenden Wert zu berechnen; (c) die Tauch-Versorgungsbetriebsart zu aktivieren, falls wenigstens die Hälfte der im Schritt (b) berechneten n Veränderungen gleichzeitig Werte besitzen, die jeweils größer als ein im Voraus definierter Wert sind, oder im entgegengesetzten Fall den Schritt (a) in der folgenden Periode erneut auszuführen.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Erfassungsmittel n kapazitive Sensoren (20) umfassen, wobei n wenigstens gleich 2 ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst, die darin bestehen: (a) während einer Versorgungsperiode der Erfassungsmittel (20, 22, 100) den Wert der Größe für jeden der n kapazitiven Sensoren zu messen, derart, dass eine Reihe von n Messwerten gebildet wird; (b) in jeder neuen Reihe von Messwerten den Mittelwert der n erhaltenen Messwerte zu berechnen; (c) jede Veränderung zwischen dem neuen Wert des im Schritt (b) berechneten Mittelwerts und dem Mittelwert, der der vorhergehenden Reihe von Messwerten entspricht, zu berechnen; (d) die Tauch-Versorgungsbetriebsart zu aktivieren, falls die im Schritt (c) berechnete Veränderung einen Wert aufweist, der größer als ein im Voraus definierter Wert ist, oder im entgegengesetzten Fall den Schritt (a) in der folgenden Periode erneut auszuführen.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei dem die Erfassungsmittel versehen sind mit Multiplexermitteln (100) und Mitteln (24 bis 27, 31) zum Umsetzen eines ersten elektrischen Signals, dessen Amplitudenpegel den Wert der Kapazität eines Kondensators repräsentiert, in ein zweites elektrisches Signal, dessen Frequenz den Wert der Kapazität repräsentiert, wobei die gemessene Größe einer Frequenz entspricht und wobei die n Messungen durch Verwenden der Multiplexermittel (100) ausgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsperiode der Erfassungsmittel (20, 22, 100) einen Wert darstellt, der im Bereich von etwa 2 bis etwa 30 Sekunden, vorzugsweise in der Größenordnung von 10 Sekunden, liegt.