ES2640753T3 - Un aparato y un método de detección - Google Patents

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Abstract

Un aparato (100) que comprende: un circuito de sensor (101) que comprende: un primer terminal de salida (104), un segundo terminal de salida (105) y un sensor (102) proporcionado en una disposición de circuito de puente (103); en donde el circuito de sensor (101) está configurado de tal manera que puede determinarse una medición de sensor basándose en una diferencia de tensión entre los terminales de salida primero y segundo (104, 105), en el que la disposición de circuito de puente (103) comprende una pluralidad de diodos configurados con el fin de evitar que una corriente sea capaz de fluir desde el primer terminal de salida a través del circuito de sensor al segundo terminal de salida; y al menos un segundo circuito de sensor (201), comprendiendo el al menos segundo circuito de sensor (201) un primer terminal de salida adicional (206) y un segundo terminal de salida adicional (205), y en donde los terminales de salida (104, 105) del circuito de sensor (101) están conectados en paralelo a los terminales de salida adicionales (206, 205) del al menos segundo circuito de sensor (201).

Description

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DESCRIPCION
Un aparato y un metodo de deteccion Campo tecnologico
Ejemplos de la presente divulgacion se refieren a un aparato y metodo de deteccion. Ciertos ejemplos no limitativos se refieren a un circuito de sensor para su uso en un conjunto de sensor.
Antecedentes
Los sistemas de sensores convencionales para leer o medir una senal de salida de un sensor no siempre son optimos. Por ejemplo, algunos sistemas convencionales para detectar una propiedad especlfica (por ejemplo, temperatura, humedad, presion, estres, esfuerzo y luz) pueden implicar una lectura y una medicion de una senal de salida de un sensor, tal como una tension, que puede usarse para determinar la propiedad a la que el sensor responde. Algunos sistemas de sensores convencionales pueden tener una capacidad limitada para detectar pequenos cambios en la salida de tension de un sensor.
El documento EP1087219 A2 desvela un circuito generador de tension que esta constituido por resistores, teniendo cada uno una resistencia no influenciada por una aplicacion de presion. El circuito generador de tension de referencia esta conectado entre uno y los otros extremos de un circuito puente. Un juicio de fallo del circuito puente se realiza basandose en una comparacion de una diferencia de tension entre dos puntos medios del circuito puente y unas diferencias de tension entre un nivel de tension de referencia del circuito generador de tension de referencia y los niveles de tension de dos puntos medios.
El documento DE837884 desvela una disposicion para la medicion electrica y/o el registro de variables que pueden reproducirse como impedancias variables. La disposicion busca hacerlo posible para obtener una indicacion o disparo con un valor medido ajustable, de tal manera que la disposicion puede usarse ventajosamente como elemento de control en dispositivos de control auto-regulables.
El documento US5189362 desvela un circuito para medir la tension R.M.S. de una senal de alta frecuencia (por ejemplo, 100 MHz) que comprende dos termistores NTC conectados en serie en un circuito de puente que esta alimentado por una fuente de corriente.
La senal desconocida se aplica a traves de uno de los termistores y el cambio resultante en la resistencia provoca una tension de salida de CC que aparece a traves de los terminales equilibrados del puente. Esta tension de salida es proporcional al cuadrado de la tension R.M.S. de la senal de CA. En otra realizacion, dos termistores PTC estan conectados en paralelo en un circuito puente que se alimenta mediante una fuente de tension, y se usan para medir la corriente R.M.S. En cada caso, los termistores se operan preferentemente en una parte de resistencia de pendiente negativa de su caracterlstica tension-corriente. En una realizacion adicional, dos puentes equilibrados, incorporando cada uno dos termistores, estan conectados en serie en un brazo de un circuito puente, y se aplica una senal de compensacion mediante un circuito de realimentacion a un puente con el fin de que coincida con el efecto de calentamiento de la senal de CA desconocida aplicada al otro puente.
El listado o exposicion de cualquier documento previamente publicado o algun antecedente en esta memoria descriptiva no deberlan tomarse necesariamente como un reconocimiento de que el documento o el antecedente es parte del estado de la tecnica o es un conocimiento general comun. Uno o mas aspectos/ejemplos de la presente divulgacion pueden o no tratar uno o mas de los problemas de fondo.
Breve sumario
La presente invencion es como se expone en las reivindicaciones.
De acuerdo con al menos algunos, pero no necesariamente todos los ejemplos de la divulgacion, se proporciona un aparato que comprende un circuito de sensor que comprende: un primer terminal de salida, un segundo terminal de salida y un sensor proporcionado en una disposicion de circuito de puente;
en el que el circuito de sensor esta configurado de tal manera que puede determinarse una medida de sensor basandose en una diferencia de tension entre los terminales de salida primero y segundo; y en el que el aparato esta configurado con el fin de evitar que una corriente pueda fluir desde el primer terminal de salida a traves del circuito de sensor hasta el segundo terminal de salida.
La disposicion de circuito de puente es una disposicion de puente de Wheatstone.
Uno o mas de los aparatos pueden proporcionarse como parte de un modulo, un dispositivo o dispuestos en un conjunto.
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De acuerdo con al menos algunos, pero no necesariamente todos los ejemplos de la divulgacion, se proporciona un metodo que comprende evitar que una corriente fluya desde un terminal de salida de un circuito de sensor a traves del circuito de sensor a otro terminal de salida del circuito de sensor, en el que el circuito de sensor comprende: un sensor proporcionado en una disposicion de circuito de puente; en el que el circuito de sensor esta configurado de tal manera que puede determinarse una medicion de sensor basandose en una diferencia de tension entre los terminales de salida del circuito de sensor.
De acuerdo con al menos algunos, pero no necesariamente todos los ejemplos de la divulgacion, se proporciona un aparato que comprende un medio configurado para permitir que el aparato realice al menos el metodo anterior.
Breve descripcion de los dibujos
Para una mejor comprension de los diversos ejemplos de la presente divulgacion que son utiles para la comprension de la descripcion detallada y de ciertas realizaciones de la invencion, se hara referencia a modo de ejemplo solamente a los dibujos adjuntos en los que:
La figura 1 ilustra esquematicamente un aparato de ejemplo de acuerdo con la presente divulgacion;
La figura 2 ilustra esquematicamente un aparato de ejemplo adicional de la presente divulgacion;
Las figuras 3A y 3B ilustran unos diagramas de circuito de unos circuitos de sensor de aparatos de ejemplo de la presente divulgacion;
Las figuras 4A y 4B ilustran unos diagramas de circuito de los conjuntos de los circuitos de sensor de las figuras 3A y 3B, respectivamente, de acuerdo con unos ejemplos de aparatos de la presente divulgacion;
La figura 5 ilustra una disposicion de circuitos de sensor de acuerdo con un ejemplo de un aparato de la presente divulgacion;
La figura 6 ilustra un circuiterla de selector para su uso en seleccionar circuitos de sensor individuales de los circuitos de sensor de la figura 5; y
La figura 7 ilustra un diagrama de flujo de un metodo de ejemplo de la presente divulgacion.
Descripcion detallada
Las figuras ilustran esquematicamente un aparato 100 que comprende:
un circuito de sensor 101, que comprende: un primer terminal de salida 104, un segundo terminal de salida 105 y un sensor 102 proporcionado en una disposicion de circuito de puente 103;
en el que el circuito de sensor 101 esta configurado de tal manera que puede determinarse una medicion de sensor basandose en una diferencia de tension entre los terminales de salida primero y segundo 104, 105 del circuito de sensor 101;
y en el que el aparato 100 esta configurado con el fin de evitar que una corriente pueda fluir desde el primer terminal de salida 104 a traves del circuito de sensor 101 al segundo terminal de salida 105.
Ejemplos de la presente divulgacion se describiran ahora haciendo referencia a las figuras. En las figuras se usan numeros de referencia similares para designar caracterlsticas similares. Para mayor claridad, no se muestran todos los numeros de referencia necesariamente en todas las figuras.
La figura 1 ilustra esquematicamente un aparato 100 de acuerdo con un ejemplo de la presente divulgacion. El aparato 100 comprende un circuito de sensor 101. El circuito de sensor esta configurado en una disposicion de circuito de puente 103 y comprende un sensor 102 dentro de la disposicion de circuito de puente 103.
La disposicion de circuito de puente 103 comprende dos ramas ABC y AB'C. Cada rama comprende al menos dos brazos, es decir, una primera rama ABC comprende los brazos AB y BC, mientras que la segunda rama AB'C comprende los brazos AB' y B'C. Cada rama de circuito del circuito de sensor comprende un terminal de salida localizado en un punto intermedio a lo largo de la rama respectiva. Un primer terminal de salida 104 esta localizado en un punto intermedio B entre los brazos AB y BC de la primera rama ABC. Del mismo modo, un segundo terminal de salida 105 esta localizado en un punto intermedio B' dentro de la segunda rama AB'C entre los brazos AB' y B'C.
El circuito de sensor tiene unos terminales de entrada 106 y 107 con lo que puede proporcionarse una tension de entrada al circuito de sensor. Un primer terminal de entrada 106 esta localizado en un punto de nodo A comun tanto a la primera como a la segunda ramas, es decir, donde las dos ramas ABC y AB'C comienzan a ramificarse entre si. Un segundo terminal 107 esta localizado en un punto de nodo C comun tanto a la primera como a la segunda ramas, es decir, donde las dos ramas ABC y AB'C vuelven a juntarse. Puede proporcionarse una tension Vd al terminal de entrada 106 y el terminal 107 puede estar conectado a un potencial mas bajo, por ejemplo, a tierra.
El sensor 102 se localiza dentro de uno de los brazos AB' de una de las ramas AB'C del circuito de sensor 101. Una medicion de sensor puede determinarse basandose en una diferencia de tension entre los terminales de salida 104 y 105 del circuito de sensor.
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El sensor 102 puede ser un sensor de tipo resistivo cuyo valor de resistencia varla de acuerdo con una propiedad del sensor esta configurado para medir. El sensor puede tener un valor de impedancia nominal (que puede tener tanto un componente resistivo como un componente reactivo) de los cuales tanto la parte real como la imaginaria pueden cambiar o solo un componente puede cambiar para la deteccion/medicion. Cada uno de los otros brazos AB, BC y B'C del circuito de sensor 101 puede estar provisto de uno o mas componentes electricos 108, 109 y 110.
La disposicion de puente en la que esta dispuesto el circuito de sensor puede comprender, por ejemplo, una no menos importante disposicion de puente de Wheatstone. Cuando la disposicion de circuito de puente comprende una disposicion de puente de Wheatstone, los componentes electricos 108, 109 y 110 de cada brazo tienen cada uno su propio valor de impedancia (que puede tener tanto un componente resistivo como reactivo). Los componentes electricos pueden servir como componentes de referencia de valores de impedancia conocidos. En ciertos ejemplos, los componentes electricos pueden corresponder a resistores. En un ejemplo especlfico, los valores de los resistores 108 y 109 pueden ser los mismos (Ro) y el valor del resistor 110 es el mismo que una resistencia nominal (Rg) del sensor 102. Una variacion de la resistencia (ARg) del sensor 102 puede provocar que se proporcione un diferencial de tension entre los terminales de salida 104 y 105. Una medicion del parametro del sensor puede determinarse basandose en la medicion de la diferencia de tension entre los terminales de salida 104 y 105. El uso de una disposicion de puente, tal como una disposicion de puente de Wheatstone, permite una alta precision de los valores de medicion de resistencia del sensor y, por lo tanto, una alta precision de las mediciones del sensor.
El aparato 100 esta configurado con el fin de evitar que una corriente sea capaz de fluir de un terminal de salida a traves del circuito de sensor al otro terminal de salida. Por ejemplo, el aparato puede configurarse de tal manera que, si se aplicara una tension a los terminales de salida 104 y 105, una corriente no podrla fluir desde el terminal de salida 105 a traves de los brazos B'A y AB al terminal de salida 104 y de la misma manera una corriente no podrla fluir desde el terminal de salida 105 a traves de los brazos B'C y CB al terminal de salida 104. De manera similar, el aparato puede configurarse con el fin de evitar el flujo de una corriente desde el terminal de salida 104 a traves de los brazos BA y AB' al terminal de salida 105 y tambien con el fin de evitar el flujo de una corriente desde el terminal de salida 104 a traves de los brazos BC y CB' al terminal de salida 105. La prevencion de que una corriente pueda fluir desde un terminal de salida a otro terminal de salida se muestra de manera ilustrativa con las flechas atravesadas. Los bloques de componentes 102, 108, 109, 110 de cada brazo de la figura 1 son funcionales y las funciones descritas pueden o no realizarse por una sola entidad flsica (tal como se describe haciendo referencia al resistor y al diodo combinados de los brazos de las figuras 3A, 3B, 4A, 4B y 5). La disposicion de circuito de puente esta provista de uno o mas componentes electricos y/o medios para evitar que la corriente pueda fluir desde un terminal de salida a otro a traves de los brazos del circuito de sensor. En algunos ejemplos, dichos medios pueden ser uno o mas de cualquier dispositivo, mecanismo o circuiterla que este configurado para evitar que la corriente fluya desde un terminal de salida a otro a traves de los brazos del circuito de sensor. En algunos ejemplos, dichos medios pueden ser una disposicion de componentes electricos dispuestos para evitar que la corriente pueda fluir de un terminal de salida a otro a traves de los brazos del circuito de sensor, no menos importante, por ejemplo, mediante la disposicion apropiada de: diodos, transistores y/o interruptores.
La prevencion de un flujo de corriente, es decir, una corriente convencional, de uno de los terminales de salida a otro de los terminales de salida a traves de los brazos de los circuitos de sensor, evita una diferencia de tension aplicada a los terminales de salida que provoca un flujo de corriente a traves del circuito de sensor. Esto permite que la salida de un primer circuito de sensor se acople en paralelo junto con otras salidas de otros circuitos de sensor sin afectar negativamente a la salida global. En efecto, cualquier circuito de sensor adicional conectado en paralelo serla un 'circuito abierto' o en efecto 'aislado electricamente' de la tension de salida del primer circuito de sensor. La impedancia de cualquiera de tales circuitos de sensor adicionales conectados en paralelo no afectarla a la salida del primer circuito de sensor. Esto puede evitar una 'calda de tension' de la tension de salida de un primer circuito de sensor que de otro modo hubiera ocurrido, es decir, debido a la resistencia de encaminamiento y a la resistencia de canal de transistor si se permitiera que la tension de salida provoque que fluya una corriente a traves de cada uno de los otros circuitos de sensor. La salida del aparato puede ser tambien mas flexible a las variaciones de impedancia de los diversos circuitos de detection que pueden producirse bajo condiciones ambientales cambiantes, por ejemplo, de temperatura o humedad. Tambien puede proporcionarse una unica salida comun a todos los circuitos de sensor conectados en paralelo permitiendo solamente una unica salida necesaria para leer todo el conjunto incluso si cada sensor del conjunto puede tener valores de impedancia muy diferentes. Esto puede reducir el numero de salidas que de otro modo podrlan haberse necesitado si cada circuito de sensor tuviera sus propias salidas individuales y separadas. Esto puede proporcionar una arquitectura general simplificada que puede permitir que los aparatos de la presente divulgation se combinen y se escalen a un conjunto de sensor de tamano arbitrario de circuitos de sensor con una perdida minima en la precision de la lectura del sensor. Ejemplos de la presente divulgacion permiten proporcionar un conjunto de circuitos de sensor donde cada circuito de sensor puede tener diferentes valores de impedancia y los sensores de cada circuito de sensor podrlan configurarse para detectar una propiedad/parametro diferente, por ejemplo, una o mas de: temperatura, humedad, presion, estres, esfuerzo y luz.
En algunos ejemplos, el sensor puede comprender un sensor basado en grafeno. El sensor basado en grafeno puede configurarse, no menos importante, por ejemplo, como un fotodetector y/o un biosensor.
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El sensor basado en grafeno puede realizarse como una estructura de transistor de efecto de campo de grafeno (GFET), donde se emplea una capa de deteccion directamente encima de una capa de grafeno. Las cargas generadas en la capa de deteccion conectan el dispositivo GFET y cambian la corriente que fluye a traves del dispositivo. De esta manera, el GFET puede considerarse, en efecto, igual a un resistor variable que puede leerse usando un circuito de sensor como se ha descrito anteriormente. Ejemplos de la presente divulgacion pueden permitir que las salidas de una pluralidad de circuitos de sensor basados en grafeno se acoplen en paralelo. Esto puede permitir que las mediciones de la pluralidad de sensores basados en grafeno se lean desde un unico par de salida comun y, por lo tanto, necesiten solamente un unico par de salidas (es decir, en oposicion a necesitar un par de salidas de conexion para cada circuito de sensor individual de la pluralidad de circuitos de sensor). Por lo tanto, puede proporcionarse una disposicion de complejidad mas simple/reducida para leer/medir una pluralidad de circuitos de sensor.
La figura 2 ilustra esquematicamente un aparato adicional 200 que comprende el circuito de sensor 101 de la figura 1 en combinacion con un segundo circuito de sensor 201. La salida del primer circuito de sensor 101 esta conectada en paralelo a la salida del segundo circuito de sensor 201.
Los terminales de entrada 106 y 107 del primer circuito de sensor 101 se acoplan selectivamente a una tension de entrada VD y a un potencial mas bajo, por ejemplo, a traves de los interruptores 205 y 205', respectivamente. Del mismo modo, el segundo circuito de sensor 201 se acopla selectivamente a la tension de entrada Vd y a tierra a traves de los interruptores respectivos 206 y 206'.
El acoplamiento de todas las salidas de los circuitos de sensor entre si en paralelo permite solo una unica salida global 208, 209 que se proporciona para todos los circuitos de sensor lo que facilita la lectura de la salida de los circuitos individuales de los circuitos de sensor. Debe apreciarse que tambien pueden proporcionarse mas circuitos adicionales cuyas salidas pueden estar conectadas en paralelo con el fin de formar un conjunto de sensor.
La capacidad para acoplar selectivamente cada circuito de sensor a una tension de entrada puede permitir la seleccion/el tratamiento individual de un unico circuito de sensor de una pluralidad de circuitos de sensor de un conjunto de tal manera que la salida de conjunto medida en los terminales 208 y 209 corresponde a la salida solo del unico circuito de sensor seleccionado/tratado.
El desacoplamiento de un circuito de sensor no seleccionado de una tension de entrada significa que no se genera un diferencial de tension mediante el circuito de sensor no seleccionado a traves de sus terminales de salida. Por lo tanto, el circuito de sensor no seleccionado no aporta ninguna tension a la salida de tension global del conjunto. El desacoplamiento de un circuito de sensor no seleccionado de tierra excluye la posibilidad de encaminar la trayectoria para que la corriente fluya desde un terminal de salida del circuito de sensor no seleccionado a tierra, por ejemplo de B' a C o de B a C.
Por lo tanto, los ejemplos de la presente divulgacion puede proporcionar un esquema de tratamiento para leer las mediciones de cada circuito de sensor en el conjunto sin diafonla procedente de otros circuitos de sensor en el conjunto y evitar cualquier contaminacion de la senal emitida desde el circuito de sensor seleccionado debido a los otros circuitos de sensor (no seleccionados) en el conjunto.
La figura 3A ilustra un ejemplo de un aparato 300 de la presente divulgacion y, en particular, un diagrama de circuito que muestra una disposicion de los componentes electricos de un circuito de sensor 301 y tambien los medios 205, 205' para acoplar selectivamente el circuito de sensor a una tension de entrada. En el ejemplo de la figura 3A, dichos medios para seleccionar/tratar el circuito de sensor corresponden a los interruptores 205 y 205' para acoplar/desacoplar selectivamente el circuito de sensor 301 a/de una tension de entrada VD y a/de tierra.
El circuito de sensor 301 esta dispuesto en una configuracion de puente de Wheatstone. El circuito de sensor 301 funciona de manera similar a un puente de Wheatstone divisor de tension convencional cuando los interruptores 205 y 205' estan cerrados y una tension VD esta acoplada en el circuito de sensor a tierra, ya que bajo tales condiciones todos los diodos estan en polarizacion directa. Basandose en la diferencia de tension entre los terminales de salida 304 y 305, puede determinarse una medicion procedente del sensor. El uso de una configuracion de puente de Wheatstone puede permitir cambios muy pequenos en la impedancia o en la resistencia del sensor a detectar, pudiendose permitir de este modo medir una medida de alta precision. Por ejemplo, cuando se usan componentes de impedancia y se mide un valor de impedancia (en lugar de un valor de resistencia puro) se podrlan usar tensiones de cC para seleccionar un circuito de sensor especlfico y para polarizar los diodos, pero entonces se podrla aplicar una pequena senal de CA a traves de la circuiterla y la senal de CA resultante podrla medirse (tanto su magnitud como su fase) en la salida.
En un primer brazo AB de la primera rama ABC, se proporciona un resistor que tiene un valor de resistencia normal de Ro en serie con un diodo que esta polarizado directamente con respecto a la tension de entrada (es decir, de tal manera que una corriente puede fluir desde el punto de nodo A a B, pero no desde el punto de nodo B a A). Del mismo modo, en el segundo brazo BC de la primera rama ABC, se proporciona un resistor con un valor de resistencia normal de Rq en serie con un diodo que de nuevo esta polarizado directamente. En cada uno de los
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brazos AB' y B'C de la segunda rama AB'C, se proporciona un diodo, dispuesto con el fin de polarizarse directamente. Tambien en el primer brazo AB' de la segunda rama se proporciona un sensor en serie con el diodo. El sensor tiene un valor nominal de Rg, sin embargo, la resistencia del sensor esta configurada para variar ARg, en el que la variation de la resistencia depende del parametro que esta siendo detectado por el sensor. En el segundo brazo B'C de la segunda rama, se proporciona un resistor adicional que tiene un valor normal de Rg en serie con el diodo.
Por consiguiente, cada brazo comprende un diodo configurado con el fin de que se polarice directamente con el fin de permitir solamente el flujo de corriente en una direction a traves de cada rama, es decir, desde A a B a C a traves de la primera rama y de A a B' a C a traves de la segunda rama. Mientras que los diodos estan configurados tambien con el fin de evitar el flujo de corriente desde un terminal de salida 304 a traves de los brazos del circuito de sensor al otro terminal de salida 305, es decir, evitando el flujo de cualquier corriente desde el terminal de salida 304 a traves de los brazos BA y AB' (o los brazos BC y CB') al terminal de salida 305 e igualmente evitando el flujo de cualquier corriente desde el terminal de salida 305 a traves de los brazos B'A y AB (o los brazos B'C y CB) al terminal de salida 304.
La figura 3B muestra un aparato 300' con un circuito de sensor 301 y unos medios alternativos 305, 305' para acoplar selectivamente el circuito de sensor a una tension de entrada. En el ejemplo de la figura 3B, dichos medios para seleccionar/tratar el circuito de sensor comprenden una disposition de transistores 306, 307 y 308 para acoplar/desacoplar selectivamente el circuito de sensor 301 a una tension de entrada Vd y a tierra.
En algunos ejemplos, los medios para seleccionar/tratar el circuito de sensor, y tambien los medios configurados para acoplar/desacoplar un circuito de sensor a/de una tension de entrada y/o a/de tierra, pueden tener circuiterla debidamente configurada a este respecto o una disposicion de componentes electricos debidamente dispuestos a este respecto.
El transistor 306 esta provisto de su: drenaje conectado a Vd, puerta conectada a Vg, y fuente conectada a la entrada del circuito de sensor 301 en el punto de nodo A. El transistor 307 esta provisto de su: drenaje conectado al circuito de sensor 301 en el punto de nodo C, puerta conectada a Vg y fuente conectada al drenaje del transistor 308. La puerta del transistor 308 esta conectada a Vd y su fuente esta conectada a tierra. Con una configuration de este tipo, los terminales de la fuente estan conectados al potencial mas bajo (por ejemplo, a tierra) y los terminales de drenaje estan conectados al potencial mas alto (por ejemplo Vd).
Los aparatos 300 y 300' proporcionan cada uno de los mismos una arquitectura de un circuito de sensor 301 que permite que las salidas de una pluralidad de circuitos de sensor se acoplen entre si en paralelo para formar un conjunto de tal manera que solo se necesita una salida para leer la medicion procedente del conjunto de sensor. Esto se consigue a traves de los circuitos de sensor que estan dispuestos en una configuracion de puente de Wheatstone que tiene un diodo en cada rama y unos medios configurados para acoplar/desacoplar selectivamente cada circuito de sensor a/de una tension de entrada.
Ciertos ejemplos de la presente divulgation proporcionan una arquitectura para un circuito de sensor y para un conjunto de sensor que puede proporcionar las siguientes ventajas:
alta relation senal/ruido para la lectura del sensor,
arquitectura que puede escalarse para un conjunto de sensor de tamano arbitrario sin perdida de precision de la lectura del sensor, y/o
solo se necesita una unica salida para leer el conjunto completo, incluso donde cada circuito de sensor puede tener valores de impedancia normales muy diferentes.
Ejemplos de la divulgacion pueden adaptarse para grandes conjuntos de area, tales como fotodetectores o pueden aplicarse igualmente a dispositivos de conjunto de sensor flexibles de bajo coste, tales como unas superficies multi- sensoriales para electronica utilizable.
La figura 4A ilustra un aparato 400 que comprende un conjunto de aparatos 300 de la figura 3A. Los aparatos 300 estan dispuestos como filas y columnas que pueden tratarse selectivamente y leerse individualmente acoplando selectivamente uno especlfico de los aparatos 300 a Vd y a tierra, es decir, unos interruptores de cierre 205 y 205' para un aparato seleccionado especlfico 300, mientras que se desacopla todo de los aparatos restantes 300 de una tension de entrada y de tierra, es decir, abriendo los interruptores 205 y 205' para los aparatos no seleccionados 300.
En el conjunto 400 de la figura 4A, donde la salida de cada aparato 300 esta acoplada en paralelo, todo el conjunto (en este caso ejemplificado con un conjunto de 3 por 3) se mide a partir de una unica salida 401 correspondiente a la tension entre los nodos B y B' de un circuito de sensor seleccionado (los circuitos de sensor no seleccionados estan desacoplados de Vd y de tierra, por lo que no proporcionan/contribuyen a ninguna salida).
Una placa posterior de matriz activa puede proporcionarse para acoplar selectivamente cada circuito de sensor
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seleccionado entre la tension Vd y tierra y mientras que los otros circuitos de sensor no estan acoplados a la tension Vd o a tierra.
Aunque una tension de salida de un circuito de sensor seleccionado (por ejemplo, el sensor 1,1) esta acoplada, en paralelo, a todos los otros circuitos de sensor, no siempre habra un diodo de polarizacion inversa en cada brazo de cada otro circuito de sensor y todos los otros circuitos de sensor estan desacoplados de Vd y de tierra, lo que efectivamente significa que todos los otros circuitos de sensor, estan separados del que esta siendo tratado/seleccionado y medido actualmente, estan en 'circuito abierto' y aislados electricamente de manera eficaz de la tension de salida del circuito de sensor seleccionado. Ventajosamente, la impedancia de los otros circuitos de sensor no afecta a la tension de salida del circuito de sensor seleccionado que se esta midiendo en la salida de conjunto 401.
En algunos ejemplos, unos medios configurados para tratar selectivamente uno o mas de la pluralidad de circuitos de sensor para leer una salida de los mismos pueden ser uno o mas de cualquier dispositivo, mecanismo, circuiterla o una disposicion de componentes electricos que esta/estan configurados/dispuestos para tratar selectivamente uno o mas de la pluralidad de circuitos de sensor para leer una salida de los mismos. En algunos ejemplos, los medios configurados para acoplar uno o mas circuitos seleccionados de la pluralidad de circuitos de sensor a una tension de entrada y/o a tierra pueden ser uno o mas de cualquier dispositivo, mecanismo, circuiterla o una disposicion de componentes electricos que esta/estan configurados/dispuestos para acoplar uno o mas circuitos seleccionados de la pluralidad de circuitos de sensor a una tension de entrada y/o a tierra. En algunos ejemplos, los medios configurados para desacoplar uno o mas circuitos no seleccionados de la pluralidad de circuitos de sensor de una tension de entrada y/o de tierra pueden ser uno o mas de cualquier dispositivo, mecanismo, circuiterla o una disposicion de componentes electricos que esta/estan configurados/dispuestos para desacoplar uno o mas circuitos no seleccionados de la pluralidad de circuitos de sensor de una tension de entrada y/o de tierra.
La figura 4B muestra un conjunto 400' de aparatos 300' de la figura 3B dispuestos en un conjunto de 3 por 3 de filas y columnas. En lugar de los interruptores 205 y 205' segun la figura 3A, los medios para acoplar y desacoplar selectivamente cada circuito de sensor 301 a/de una tension de entrada Vd y a/de tierra se proporcionan por transistores en su lugar. Una disposicion de transistores 306, 307 y 308 se proporciona para cada circuito de sensor. Los transistores pueden formar una placa posterior de matriz activa que acciona el conjunto de circuitos de sensor.
En el conjunto 400', Vd es una tension de columna que se aplica a una columna en un momento (por ejemplo, una de Vd,1, Vd,2 y Vd,3) y Vg es la tension de fila aplicada a una fila en un momento (por ejemplo una de Vg,i, Vg,2 y Vg,3). Con la disposicion de la figura 4B, un circuito de sensor 300' de la pluralidad de circuitos de sensor puede acoplarse tanto a Vd como a tierra solo cuando los tres transistores tienen una tension de puerta aplicada, es decir, solo cuando Vd y Vg no son cero y suficientemente grandes como para conmutar los transistores a un estado de conduccion de 'encendido'.
Un unico circuito de sensor puede seleccionarse/tratarse (para la exclusion de todos los demas) cuando su fila y columna se suministran con Vg y Vd respectivamente, los circuitos de sensor restantes permanecerlan sin seleccionar/sin tratarse. Las tensiones de fila y columna Vg y Vd pueden tratarse secuencialmente cada una en un momento a traves de circuitos multiplex (no mostrados).
En el conjunto 400', (y la arquitectura de transistor 600 de la figura 6) en cada 'celda' del conjunto, dos transistores (306 y 307 con respecto a la figura 3B) se conectan por una tension de fila Vgn, pero solo un transistor (el 308 con respecto a la figura 3B) esta conectado por la tension de columna Vdn. En otros ejemplos, podrla proporcionarse un transistor adicional entre el nodo superior (A) y la tension de entrada Vd, con un transistor de este tipo conectado mediante Vd. Esto significarla entonces que cualquier otra columna, que no tenga Vd aplicada, estarla desacoplada, proporcionando de este modo un medio alternativo para desacoplar selectivamente un circuito de sensor. En la disposicion de las figuras 4B y 6, tales transistores adicionales conectados por Vd no son necesarios ya que se proporcionan unos diodos en las ramas del circuito de sensor. Por consiguiente, por ejemplo en la figura 4B, si se tratara el sensor 1,1 aplicando una tension en la fila VG1 y una tension en la columna VD1, mientras que otras filas Vgn y columnas Vdn estan a tension cero, entonces, por ejemplo, el sensor 1,2 tambien tendrla los transistores conectados por Vg1 en el estado encendido, lo que significa que el nodo superior (punto A) del sensor 1,2 esta realmente conectado a Vd2 (que esta en un potencial cero). Sin embargo, debido a los diodos en las ramas del circuito de sensor 1,2, no habrla corriente fluyendo desde la salida del circuito de sensor 1,2 a Vd2. Por lo tanto, en la configuracion de los ejemplos de las figuras 4B y 6, tales transistores conectados Vdn de tension de columna adicionales, como se ha descrito anteriormente, no son necesarios para desacoplar el circuito de sensor de la tension de entrada.
En algunos ejemplos, los medios para tratar selectivamente uno o mas de la pluralidad de circuitos de sensor puede ser uno o mas de cualquier dispositivo, mecanismo, circuiterla o una disposicion de componentes electricos que esta/estan configurados/dispuestos para tratar selectivamente uno o mas de la pluralidad de circuitos de sensor. En algunos ejemplos, los medios para acoplar selectivamente cada uno de la pluralidad de circuitos de sensor a una tension de entrada y/o a tierra pueden ser uno o mas de cualquier dispositivo, mecanismo, circuiterla o una disposicion de componentes electricos que esta/estan configurados/dispuestos para acoplar selectivamente cada
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uno de la pluralidad de circuitos de sensor a una tension de entrada y/o a tierra. En algunos ejemplos, los medios para desacoplar selectivamente cada uno de la pluralidad de circuitos de sensor de una tension de entrada y/o de tierra pueden ser uno o mas de cualquier dispositivo, mecanismo, circuiterla o una disposicion de componentes electricos que esta/estan configurados/dispuestos para desacoplar selectivamente cada uno de la pluralidad de circuitos de sensor de una tension de entrada y/o de tierra.
Cuando los diodos se incorporan en cada circuito de sensor con el fin de permitir que las salidas de todos los circuitos de sensor se acoplen en paralelo como una unica salida, esto permite que una calda de tension en los diodos en polarizacion directa se controle bien y sea pequena en comparacion con una calda de tension en los resistores en cada circuito de sensor. Por lo tanto los diodos llevan un error mlnimo a la tension de salida de cada circuito de sensor, incluso cuando se va a medir un cambio relativamente pequeno en la impedancia del sensor.
Los sensores y los componentes/resistores de impedancia electricos en los diversos circuitos de sensor de un conjunto pueden tener valores de impedancia nominal muy diferentes, pero sin embargo aun la misma unica salida puede usarse para la lectura del sensor con una unica salida de tension acoplada desde una salida del conjunto.
El conjunto de sensor puede escalarse arbitrariamente tanto en terminos del numero de circuitos de sensor, as! como el tamano flsico de todo el conjunto sobre un sustrato. Ya que la tension de salida de los circuitos de sensor puede medirse con una corriente minima, la resistencia del cableado del conector tiene un efecto mlnimo en la exactitud de la lectura y por lo tanto en la sensibilidad de la deteccion.
La arquitectura de la presente divulgacion es especificamente adecuada para grandes conjuntos de sensores de area donde una caida de tension a lo largo del encaminamiento del conductor puede ser significativo, especialmente si se imprime el encaminamiento.
Ademas de las grandes aplicaciones de area, los circuitos de sensor y la arquitectura de conjunto de sensor tambien pueden prestarse bien en si mismos a aplicaciones de electronica flexible o elastica. En el caso en el que el conjunto esta configurado para ser flexible o elastico, los sensores, transistores y diodos pueden ser componentes discretos y montarse en un sustrato portador flexible o elastico. En ciertos ejemplos, es posible que el sensor y los propios circuitos de sensor se proporcionen en una capa de un sustrato que es diferente de una capa de un sustrato en el que se proporciona el medio para seleccionar cada sensor (por ejemplo, una placa posterior de matriz activa). En tales ejemplos, las dos capas pueden interconectarse por vias.
La figura 5 muestra una disposicion de circuitos de sensor 301 proporcionada en un conjunto y en la que las salidas de cada circuito de sensor estan conectadas en paralelo con el fin de proporcionar una unica salida para el conjunto. El aparato 500 comprende un conjunto de circuitos de sensor 301 que no incluye medios para acoplar selectivamente cada circuito de sensor a una tension de entrada y a tierra (en su lugar, tal acoplamiento/desacoplamiento selectivo se proporciona por separado con el aparato 600 de la figura 6 en el que se proporcionan los medios para acoplar y desacoplar selectivamente cada circuito de sensor 301 a/de Vd y a/de tierra). El aparato 500 proporciona un conjunto de sensor de puente de Wheatsone proporcionando el aparato 600 una circuiteria de placa posterior/selector de transistor para seleccionar los circuitos individuales de los circuitos de sensor para leer las mediciones del circuito(s) de sensor seleccionado en la unica salida de conjunto.
La pluralidad de circuitos de sensor 301 del conjunto 500 puede proporcionarse en un primer sustrato 503 (mientras que el conjunto de medios para tratar de manera selectiva cada uno de la variedad de circuitos de sensor y el acoplar/desacoplar selectivamente cada uno de los circuitos de sensor a/de una tension de entrada y a/de tierra puede proporcionarse en un segundo sustrato 603, como se muestra en la figura 6).
La arquitectura de transistor de la figura 6 puede proporcionarse en un sustrato/capa separada 603 al sustrato/capa 503 que proporciona la disposicion de circuito de sensor 500. La placa posterior de transistor 600 puede realizarse usando transistores de efecto de campo organicos (OFET). La placa posterior de transistor 600 puede interconectarse adecuadamente a la disposicion de circuito de sensor 500 por vias en acoplamiento de los puntos terminales 501 y 601, as! como en los puntos terminales 502 y 602.
Los circuitos de sensor y/o toda la estructura que comprende tanto los sensores de circuito, as! como los medios para acoplar selectivamente los circuitos de sensor a Vd y a tierra, pueden fabricarse usando metodos de fabricacion de electronica impresa, tales como una pantalla, inyeccion de tinta, huecograbado, impresion flexografica o por deposicion de chorro de aerosol.
Los aparatos descritos anteriormente pueden proporcionarse como uno o mas de un modulo, un dispositivo o un conjunto de sensor.
La figura 7 muestra un diagrama de flujo de un metodo 700 de la presente invencion.
En el bloque 701, se evita que la corriente fluya desde un terminal de salida de un circuito de sensor a traves del propio circuito de sensor y hacia fuera a otro terminal de salida del circuito de sensor. En el bloque 702, los
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terminales de salida del circuito de sensor estan conectados en paralelo con los terminales de salida de al menos un segundo circuito de sensor. En el bloque 703, uno de los circuitos de sensor y el segundo circuito de sensor estan acoplados a una tension de entrada y/o a tierra. En el bloque 704, el otro del circuito de sensor y el segundo circuito de sensor se desacoplan de una tension de entrada y/o de tierra.
Debe apreciarse que puede usarse una pluralidad de circuitos de sensor en el metodo anterior y que uno o mas de los circuitos de sensor pueden seleccionarse para acoplarse a la tension de entrada/tierra y estar los circuitos de sensor restantes, no seleccionados, desacoplados de la entrada de tension/tierra.
El diagrama de flujo de la figura 7 representa un posible escenario entre otros. El orden de los bloques mostrados no es absolutamente necesario, por lo que, en principio, los distintos bloques pueden realizarse fuera de orden. No todos los bloques son esenciales.
La ilustracion de un orden especlfico para los bloques no implica necesariamente que haya un orden necesario o preferido para los bloques y el orden y la disposicion de los bloques puede variarse. Ademas, puede ser posible que se omitan algunos bloques.
En ciertos ejemplos uno o mas bloques pueden realizarse en un orden diferente o con un solapamiento en el tiempo, en serie o en paralelo. Uno o mas bloques pueden omitirse o anadirse o cambiarse de alguna combinacion de formas.
De acuerdo con un ejemplo adicional de la presente divulgacion, se proporciona un aparato que comprende unos medios configurados para permitir que al menos el aparato realice el metodo anterior.
Aunque los ejemplos de los aparatos se han descrito en terminos de comprender diversos componentes, deberla entenderse que los componentes pueden realizarse como o controlarse de otro modo por un elemento de procesamiento correspondiente o procesador del aparato. En este sentido, cada uno de los componentes descritos a continuacion pueden ser uno o mas de cualquier dispositivo, medio, circuiterla o una disposicion de componentes electricos que esta/estan configurados para realizar las funciones correspondientes de los componentes respectivos como se ha descrito anteriormente. Por ejemplo, los diodos de los circuitos de sensor para evitar el' flujo de retorno' de corriente hasta los brazos de las ramas podrlan sustituirse por interruptores o transistores en cada brazo de entre cada terminal de salida y llnea de salida comun, por ejemplo, en los puntos B y B'. (Sin embargo, el uso de transistores puede provocar que la medicion de sensor o la precision detectada caigan debido a la salida de tension que es pequena y debido a las posibles variaciones en la resistencia de canal del transistor).
Las caracterlsticas descritas en la divulgacion anterior pueden usarse en combinaciones distintas a las combinaciones descritas de manera expllcita. Los ejemplos de la presente divulgacion y las reivindicaciones adjuntas pueden combinarse adecuadamente de cualquier manera evidente para un experto en la materia.
El termino 'comprender' se usa en el presente documento con un significado inclusive no uno exclusivo. Es decir, cualquier referencia a X que comprende Y indica que X puede comprender solo una Y o puede comprender mas de una Y. Si se pretende usar 'comprender' con un significado exclusivo entonces, se hara de una manera clara en el contexto haciendo referencia a “que comprende solo uno...” o usando “que consiste”.
En esta descripcion, las palabras usadas 'conectar', 'acoplar' y sus derivados significan operativamente conectado/acoplado. Deberla apreciarse que pueden existir cualquier numero o combinacion de componentes que intervienen (incluyendo componentes que no intervienen).
En esta descripcion, se ha hecho referencia a diversos ejemplos. La descripcion de las caracterlsticas o funciones en relacion con un ejemplo indica que esas caracterlsticas o funciones estan presentes en ese ejemplo. El uso del termino 'ejemplo' o 'por ejemplo' o 'puede' en el texto denota, si se establece o no expllcitamente, que tales caracterlsticas o funciones estan presentes en al menos el ejemplo descrito, ya sea descrito como un ejemplo o no, y que pueden estar, pero no necesariamente, presentes en algunos o en todos los otros ejemplos. Por lo tanto 'ejemplo', 'por ejemplo' o 'puede' se refiere a un caso especlfico en una clase de ejemplos. Una propiedad del caso puede ser una propiedad de solamente ese caso o una propiedad de la clase o una propiedad de una subclase de la clase que incluye algunos, pero no todos, los casos de la clase.
En esta descripcion, las referencias a “un/una/la” [caracterlstica, elemento, componente, medio...] se han de interpretar como “al menos una” [caracterlstica, elemento, componente, medio...] a menos que expllcitamente se indique lo contrario.
La descripcion anterior describe algunos ejemplos de la presente divulgacion sin embargo los expertos en la materia seran conscientes de las posibles estructuras alternativas y caracterlsticas de metodos que ofrecen una funcionalidad equivalente a los ejemplos especlficos de tales estructuras y caracterlsticas descritas anteriormente en el presente documento y que para en aras de la brevedad y claridad se han omitido de la descripcion anterior. No obstante, la descripcion anterior deberla leerse como incluyendo impllcitamente la referencia a tales estructuras
alternativas y caracterlsticas de metodos que proporcionan una funcionalidad equivalente a menos que tales estructuras alternativas o caracterlsticas de metodos se excluyan expllcitamente en la descripcion anterior de los ejemplos de la presente divulgacion.
5 Aunque las caracterlsticas se han descrito haciendo referencia a ciertos ejemplos, esas caracterlsticas pueden tambien estar presentes en otros ejemplos si se describen o no. Deberla apreciarse que pueden hacerse modificaciones a los ejemplos dados sin alejarse del alcance de la invencion tal como se establece en las reivindicaciones.

Claims (12)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un aparato (100) que comprende:
    un circuito de sensor (101) que comprende:
    un primer terminal de salida (104), un segundo terminal de salida (105) y un sensor (102) proporcionado en una disposition de circuito de puente (103);
    en donde el circuito de sensor (101) esta configurado de tal manera que puede determinarse una medicion de sensor basandose en una diferencia de tension entre los terminales de salida primero y segundo (104, 105), en el que la disposicion de circuito de puente (103) comprende una pluralidad de diodos configurados con el fin de evitar que una corriente sea capaz de fluir desde el primer terminal de salida a traves del circuito de sensor al segundo terminal de salida; y
    al menos un segundo circuito de sensor (201), comprendiendo el al menos segundo circuito de sensor (201) un primer terminal de salida adicional (206) y un segundo terminal de salida adicional (205), y en donde los terminales de salida (104, 105) del circuito de sensor (101) estan conectados en paralelo a los terminales de salida adicionales (206, 205) del al menos segundo circuito de sensor (201).
  2. 2. El aparato (100) de la reivindicacion anterior 1, en el que la disposicion de circuito de puente (103) es una disposicion de puente de Wheatstone.
  3. 3. El aparato (100) de la reivindicacion anterior 2, en donde el aparato esta configurado para una o mas de:
    acoplar y desacoplar selectivamente uno o mas del circuito de sensor (101) y el al menos segundo circuito de sensor (201) a/de una tension de entrada; y
    acoplar y desacoplar selectivamente uno o mas del circuito de sensor y el al menos segundo circuito de sensor a/de tierra.
  4. 4. El aparato (100) de una cualquiera o mas de las reivindicaciones anteriores, en el que la disposicion de circuito de puente (103) comprende una pluralidad de ramas de circuito, en donde una rama de circuito de la pluralidad de ramas de circuito comprende una pluralidad de brazos y en donde un brazo de la pluralidad de brazos comprende uno o mas de:
    al menos un componente de impedancia; al menos un diodo; al menos un transistor; y al menos un interruptor.
  5. 5. El aparato (100) de una cualquiera o mas de las reivindicaciones anteriores que comprende, ademas, una pluralidad de circuitos de sensor (301).
  6. 6. El aparato (100) de la reivindicacion anterior 5, que comprende ademas medios (205, 205', 305, 305') configurados para tratar selectivamente uno o mas de la pluralidad de circuitos de sensor (301) para leer una salida del mismo.
  7. 7. El aparato (100) de una cualquiera o mas de las reivindicaciones anteriores 5 - 6, que comprende ademas medios (205, 205', 305, 305') configurados para acoplar uno o mas de la pluralidad de circuitos de sensor (301) a una tension de entrada y/o a tierra.
  8. 8. El aparato (100) de una cualquiera o mas de las reivindicaciones anteriores 5 - 6, que comprende ademas medios configurados para desacoplar los circuitos de sensor no seleccionados (301) de una tension de entrada y/o de tierra.
  9. 9. El aparato (100) de una cualquiera o mas de las reivindicaciones anteriores 5 - 8, en el que la pluralidad de circuitos de sensor (301) se proporcionan en un primer sustrato (503) y en donde el aparato comprende un segundo sustrato (603) que comprende uno o mas de:
    medios para tratar selectivamente uno o mas de la pluralidad de circuitos de sensor;
    medios para acoplar selectivamente uno o mas de la pluralidad de circuitos de sensor a una tension de entrada y/o a tierra; y
    medios para desacoplar selectivamente uno o mas de la pluralidad de circuitos de sensor de una tension de entrada y/o de tierra.
  10. 10. Un modulo, un dispositivo o un conjunto que comprende uno o mas de los aparatos (100) de una cualquiera o mas de las reivindicaciones anteriores.
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  11. 11. Un metodo (700) que comprende hacer, al menos en parte, que las acciones den como resultado:
    evitar que, a traves de una configuracion de una pluralidad de diodos en una disposicion de circuito de puente, fluya una corriente desde un terminal de salida (104) de un circuito de sensor (101) a traves del circuito de sensor (101) a otro terminal de salida (105) del circuito de sensor (101), en donde el circuito de sensor (101) comprende:
    el terminal de salida (104), el otro terminal de salida (105) y un sensor (102) proporcionado en la disposicion de circuito de puente (103);
    en donde el circuito de sensor (101) esta configurado de tal manera que puede determinarse una medicion de sensor basandose en una diferencia de tension entre los terminales de salida (104, 105) del circuito de sensor (101); y
    conectar, en paralelo, los terminales de salida (104, 105) del circuito de sensor (101) a los terminales de salida (206, 205) de al menos un segundo circuito de sensor (201).
  12. 12. El metodo (700) de acuerdo con la reivindicacion 11, que comprende hacer que, al menos en parte, las acciones resulten en una o mas de:
    acoplar el circuito de sensor (101) a una tension de entrada y/o a tierra; y desacoplar el segundo circuito de sensor (201) de una tension de entrada y/o de tierra.
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