FI121197B

FI121197B - Anturi johtavien kappaleiden havaitsemiseen

Info

Publication number: FI121197B
Application number: FI20085461A
Authority: FI
Inventors: Mikko Martikainen; Jarkko Maekiranta; Laurentiu Barna; Kari Kymaelaeinen
Original assignee: Marimils Oy
Priority date: 2008-05-16
Filing date: 2008-05-16
Publication date: 2010-08-13
Also published as: WO2009138569A3; FI20085461A0; EP2277064A2; WO2009138569A2; FI20085461A; CA2724614A1; AU2009247968A1; KR20110030463A; RU2498355C2; US20110074444A1; RU2010151607A

Description

ANTURI JOHTAVIEN KAPPALEIDEN HAVAITSEMISEEN

Keksintö liittyy johtavien kappaleiden tai kohteiden, esimerkiksi ihmisten, kapasitiiviseen havaitsemiseen.

5

KEKSINNÖN TAUSTA

Kappaleiden tai kohteiden läsnäolo voidaan havaita määrittämällä kahden levyn välisen kapasitanssin muutos. Objektin läsnäolo aiheuttaa muutoksen levyjen 10 välisessä dielektrisessä vakiossa, mikä aiheuttaa muutoksen kahden levyn muodostamassa kapasitanssissa.

Kapasitiivista anturia voidaan käyttää esimerkiksi havaitsemaan ihmisten liikkeitä esimerkiksi varashälytinjärjestelmissä.

15

KEKSINNÖN YHTEENVETO

Keksinnön tavoitteena on tarjota anturi, järjestelmä ja menetelmä johtavien kappaleiden havaitsemiseen.

20

Anturi käsittää vähintään ensimmäisen signaalielektrodin, toisen signaalielektrodin ja kantaelektrodin, jotka on järjestetty sähköisesti eristävän, olennaisesti tasomaisen substraatin sisään tai sen päälle. Kantaelektrodi on signaalielektrodien välissä, missä etäisyys ensimmäisen signaalielektrodin ja toisen signaalielektrodin 25 välillä on pienempi tai yhtä suuri kuin 20 % signaalielektrodien leveydestä.

Keksinnön mukainen anturi voi tarjota parantunutta herkkyyttä kun sitä verrataan tavanomaiseen anturiin, jossa signaalielektrodin leveys on olennaisesti yhtä suuri kuin kantaelektrodin leveys tai kun elektrodien leveyksien ero on pienempi kuin 30 tässä keksinnössä.

2

Keksinnön mukainen anturi voi havaita johtavien kappaleiden läsnäolon, jotka ovat kauempana antureista kuin tavanomaisilla antureilla, joissa signaalielektrodin leveys on olennaisesti samansuuruinen kantaelektrodin leveyteen nähden. Keksinnön mukaisella anturilla on laajennettu lukuetäisyys johtaville kappaleille.

5

Keksinnön mukainen anturi voi olla olennaisesti epäherkkä havaittavan kappaleen asennolle. Signaalielektrodien välinen, epäaktiivinen alue on pieni ja tämän seurauksena on käytännössä mahdotonta esimerkiksi astua mainitulle epäaktiiviselle alueelle. Katvealueita voidaan välttää. Esimerkiksi henkilön jalan 10 asennolla ei ole merkittävää vaikutusta havainnointiin.

Keksinnön suoritusmuodot ja niiden hyödyt tulevat alan ammattimiehelle selvemmäksi alla olevan selityksen ja esimerkkien avulla ja myös mukaan liitettyjen vaatimusten avulla.

15

LYHYT KUVAUS KUVIOISTA

Seuraavissa esimerkeissä keksinnön edullisia suoritusmuotoja kuvataan 20 yksityiskohtaisemmin viitaten liitettyihin kuvioihin, missä

Kuvio 1 esittää anturin kolmiulotteisesta näkymästä,

Kuvio 2 esittää kolmiulotteisesta näkymästä henkilön astumassa anturin 25 päälle,

Kuvio 3 esittää sivunäkymästä henkilön jalan, joka on sijoittunut signaalielektrodin päälle, 30 Kuvio 4 esittää sivunäkymästä henkilön jalan, joka on sijoittunut signaali- ja kantaelektrodin päälle, 3

Kuvio 5 esittää sivunäkymästä henkilön jalan, joka on sijoittunut tunnetun tekniikan mukaisen anturin päälle,

Kuvio 6 esittää sijaisvirtapiirin järjestelmästä, joka käsittää anturin ja 5 kappaleen,

Kuvio 7a esittää sijaisvirtapiirin anturista ilman kappaleen läsnäoloa,

Kuvio 7b esittää sijaisvirtapiirin järjestelmästä, joka käsittää anturin, kappaleen 10 ja maadoituksen,

Kuvio 8a esittää sijaisvirtapiirin järjestelmästä, joka käsittää anturin ja päällyskerroksen, joka on järjestetty anturin päälle, 15 Kuvio 8b esittää sijaisvirtapiirin järjestelmästä, joka käsittää anturin, kappaleen ja päällyskerroksen anturin ja kappaleen välissä,

Kuvio 9a esittää signaali- ja kantaelektrodit, jotka on järjestetty substraatin päälle, 20

Kuvio 9b esittää signaali- ja kantaelektrodit, jotka on järjestetty substraatin alle,

Kuvio 9c esittää signaali- ja kantaelektrodit kahden substraatin välissä, 25

Kuvio 9d esittää signaali- ja kantaelektrodit, jotka on järjestetty substraatin eri puolille,

Kuvio 10 esittää anturin, joka käsittää ryhmän oleellisesti suorakulmaisia 30 signaalielektrodeja, joiden välissä on kantaelektrodirakenne, 4

Kuvio 11 esittää anturin, joka käsittää ryhmän signaalielektrodiryhmiä, missä jokainen ryhmä käsittää useita signaalielektrodeja kytkettynä sarjaan, 5 Kuvio 12 esittää kantaelektrodirakenteen, joka ympäröi signaalielektrodeja vain osittain,

Kuvio 13a esittää anturin, joka käsittää ryhmän kolmikulmaisia signaalielektrodeja, 10

Kuvio 13b esittää anturin, joka käsittää ryhmän kuusikulmaisia signaalielektrodeja, i

Kuvio 13c esittää anturin, joka käsittää ryhmän neliönmuotoisia 15 signaalielektrodeja, joissa on pyöristetyt kulmat ja tähdenmuotoisia kantaelektrodialueita signaalielektrodien kulmien läheisyydessä,

Kuvio 14a esittää verkon, joka käsittää signaali- ja kantaelektrodirakenteita, 20 Kuvio 14b esittää anturin, joka on muodostettu leikkaamalla kuvion 14a verkkoa,

Kuvio 15 esittää mittausjärjestelmän, joka käsittää ryhmän signaalielektrodeja ja multipleksi-yksikön, 25

Kuvio 16 esittää mittausjärjestelmän, joka käsittää ryhmän signaalielektrodeja ja ryhmän monitorointiyksiköitä,

Kuvio 17 esittää anturin, joka käsittää ryhmän oleellisesti ympyränmuotoisia 30 signaalielektrodeja,

Kaikki piirustukset ovat kaavamaisia.

5

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUS

Viitaten kuvioon 1, kapasitiivinen anturi 100 käsittää ensimmäisen signaalielektrodin 10a, toisen signaalielektrodin 10b ja kantaelektrodirakenteen 20 5 mainittujen signaalielektrodien 10a, 10b välissä. Kantaelektrodirakennetta 20 kutsutaan tässä hakemuksessa kantaelektrodiksi 20.

Elektrodit 10a, 10b, 20 on toteutettu sähköä eristävän, oleellisesti tasomaisen substraatin 7 sisään tai sen päälle. Anturi 100 voi käsittää esimerkiksi 10 metallikalvoja 10a, 10b, 20, jotka on liitetty muovikalvoon 7. Anturi 100 voi olla joustava mahdollistaakseen kuljetuksen ja säilytyksen rullissa. Anturin paksuus (SZ suuntaan) voi olla pienempi tai yhtä suuri kuin 1mm. - SX, SY ja SZ merkitsevät kolmea kohtisuoraa suuntaa. Suunnat SZ ja SY 15 määrittävät substraatin 7 tason.

a1 merkitsee signaalielektrodin 10a korkeuden (suuntaan SY). s1 merkitsee signaalielektrodin 10a leveyttä (suuntaan SX). s3 merkitsee etäisyyttä ensimmäisen signaalielektrodin 10a ja toisen signaalielektrodin 10b välillä. s2 20 merkitsee kantaelektrodin sen osan leveyttä, joka on signaalielektrodien 10a, 10b välissä. s4 merkitsee signaalielektrodin 10a ja kantaelektrodin 20 välissä olevan raon leveyttä.

Etäisyys s3 ensimmäisen signaalielektrodin 10a ja toisen signaalielektrodin 10b 25 välillä voi olla esimerkiksi välillä 5-30 mm.

Leveys s2 voi olla esimerkiksi välillä 0,3 - 15 mm, edullisesti välillä 1 - 7 mm, mieluiten välillä 2-7 mm. Leveys s4 voi olla esimerkiksi välillä 0,3 - 15 mm, edullisesti välillä 1 - 7 mm.

30

Leveydet s2 ja s4 voivat olla olennaisesti yhtä suuria.

6

Toisen signaalielektrodin 10b pinta-alue voi olla välillä 70 % -150 % ensimmäisen signaalielektrodin 10a pinta-alueesta.

Ensimmäisen signaalielektrodin pinta-alue voi olla välillä 0,02 - 0,2 m2 5 vastatakseen esimerkiksi ihmisen jalan kokoa.

Kappaleen läsnäolo anturin läheisyydessä havaitaan monitoroimalla monitorointiyksiköllä 50 muutosta ensimmäisen signaalielektrodin 10a ja kantaelektrodin 20 kapasitanssissa (katso kuviot 3 ja 7b).

10

Kappaleen läsnäolo havaitaan vaihtelemalla signaalielektrodin jännitettä suhteessa kantaelektrodiin ja määrittämällä arvo, joka riippuu mainitun - signaalielektrodin virrasta, jonka mainitut jännitteenvaihtelut aiheuttavat. Esimerkiksi, signaalielektrodi voidaan ladata ennalta määrättyyn jännitearvoon ja 15 purkaa vastuksen kautta kantaelektrodiin. Kappaleen läsnäolo voidaan havaita perustuen jännitteen laskun aikavakioon. Kaikkien signaalielektrodien jännitettä voidaan vaihdella oleellisesti samanlaisella aaltomuodolla.

Kantaelektrodi 20 toimii vastaelektrodina kapasitiivisessa mittauksessa. Lisäksi, 20 kantaelektrodi 20 toimii häiriösuojana eli Faradayn häkkinä.

Lisäksi, myös muutos toisen signaalielektrodin 10b ja kantaelektrodin 20 kapasitanssissa voidaan tunnistaa monitorointiyksiköllä 50.

25 Kantaelektrodit 20, jotka ainakin osittain ympäröivät jokaista signaalielektrodia 10a, 10b erikseen, voivat olla yhteydessä toisiinsa. Näin ollen yksi kantaelektrodirakenne 20 voi ympäröidä ensimmäistä 10a ja toista 10b signaalielektrodia.

30 Kuvio 2 esittää ihmisen kävelemässä anturin 100 päällä, joka käsittää useita itsenäisiä signaalielektrodeja 10a1, 10a2, 10b1, 10b2, 10c1, 10c2 ja yhden tai useampia kantaelektrodeja 20.

7

Signaalielektrodin 10b1 jännitettä vaihdellaan suhteessa kantaelektrodiin 20 ja maahan GND. Signaalielektrodin vaihteleva jännite on kapasitiivisesti kytketty henkilön ruumiiseen BOD1 henkilön jalan kautta. Jännitettä vaihdellaan sellaisella 5 taajuudella, jolla ruumis BOD1 toimii sähköisenä johtimena. Täten koko henkilön ruumiilla BOD1 on vaihteleva (esimerkiksi muuttuva) jännite VHg kantaelektrodin 20 ja maan GND suhteen. Tämä aiheuttaa vaihtelevan sähkökentän E ruumiin BOD1 ja kantaelektrodin 20 välille, kuten myös ruumiin BOD1 ja maan GND välille. Näin ollen henkilön ruumis on tehokkaasti kytketty osaksi elektrodien 10b1, 10 20 ja maan GND muodostamaa kapasitiivista järjestelmää.

Jokaisen signaalielektrodin 10a1, 10a2, 10b1, 10b2, 10c1, 10c2 kapasitanssia kantaelektrodien suhteen voidaan monitoroida oleellisesti itsenäisesti. Täten henkilön sijaintia voidaan seurata tehokkaasti.

15

Optimaaliseen tilaresoluutioon, yksittäisen signaalielektrodin alue voi olla välillä 0,02m2-0,2 m2, eli verrattavissa jalan H1 pohjan kokoon.

Anturin 100 ja kappaleen BOD1 välissä voi olla päällyskerros 120. Päällyskerros 20 voi olla esimerkiksi matto tai kerros epoksipinnoitetta. d1 merkitsee päällyskerroksen 120 paksuutta. Päällyskerroksen paksuus d1 voi olla esimerkiksi välillä 2-10 mm.

Kuvio 3 esittää sivunäkymästä henkilön jalan astumassa signaalielektrodin 10a 25 päälle. Monitorointiyksikkö 50 vaihtelee signaalielektrodin 10a jännitettä V12 suhteessa kantaelektrodiin 20 ja maahan GND.

Mittausjärjestelmä 200 käsittää anturin 100 ja monitorointiyksikön 50.

30 Maa GND voi myös toimia elektrodina 800, jolla on hyvin suuri pinta-ala.

8

Signaalielektrodien 10a, 10b leveys s1 voidaan valita esimerkiksi välille 0,5 - 2 kertaa jalan H1 pituus Sh (Kuvio 4). Optimaalisen tilaresoluution mahdollistamiseksi. Kapea etäisyys s3 signaalielektrodien 10a, 10b välissä tekee melkein mahdottomaksi astumisen epäaktiiviselle maadoitetulle alueelle missä 5 henkilön läsnäoloa ei havaittaisi.

Monitorointiyksikkö 50 tarjoaa vaihtelevaa jännitettä Vi2 vähintään elektrodeille 10a, 20 ja se määrittelee arvon, joka riippuu mainitun signaalielektrodin virrasta, joka on mainitun jännitteenmuutoksen aiheuttama. Monitorointiyksikkö 50 voi 10 käsittää päätös-aliyksikön (ei esitetty) digitaalisen signaalin generoimiseksi mainitun arvon pohjalta tai mainitun arvon muutosnopeuden pohjalta. Digitaalinen signaali voi ilmaista kappaleen BOD1 läsnäoloa tai poissaoloa elektrodin 10a - läheisyydessä.

15 Jännite V12, joka on kytketty signaalielektrodiin 10a voi vaihdella taajuudella f 1, joka voi olla esimerkiksi välillä 20 kHz - 1 MHz, edullisesti välillä 50 kHz - 300 kHz. Jännitteellä V12 voi olla kompleksinen aaltomuoto ja siinä tapauksessa 90 % mainitun vaihtelevan jännitteen (Vi2) spektraalikomponenttien tehosta voi olla taajuusvälillä 20 kHz - 1 MHz, mieluiten välillä 50 kHz - 300 kHz.

20

Korkeamman taajuuden f1 käyttö voi johtaa lisääntyneeseen tehonkulutukseen.

Esimerkiksi ihmisen ruumiin sähkönjohtavuus voi laskea korkeilla taajuuksilla. Signaali-kohina-suhde voi olla pieni matalammalla käytössä olevalla taajuudella f1.

Taajuus f1 voidaan valita niin, että anturi 100 ei muodosta häiriötä muille 25 sähkölaitteille, esimerkiksi lääketieteellisille laitteille.

Kuvio 4 esittää henkilön jalan H1 astumassa kantaelektrodin 20 päälle. Jalan H1 ja kantaelektrodin välille muodostuvan kondensaattorin kapasitanssi on olennaisesti pienempi kuin jalan H1 ja signaalielektrodin välille muodostuvan kondensaattorin 30 kapasitanssi koska kantaelektrodin 20 leveys s2 on olennaisesti pienempi kuin signaalielektrodin 10a leveys s1 (katso kuvio 1). Täten jännite Vhg, joka on 9 kytketty kappaleeseen B0D1 voi olla lähes samaa suuruusluokkaa kuin monitorointiyksikön 50 antama jännite V12.

Toinen signaalielektrodi 10b voidaan kytkeä korkean impedanssin kelluvaan tilaan, 5 jolloin vaihteleva jännite V12 on kytketty ensimmäiseen signaalielektrodiin 10a.

Näin toinen signaalielektrodi 10b ei kapasitiivisesti oikosulje jännitettä Vhg, joka on kytketty kappaleeseen BOD1 ja kytketty jännite VHg voi olla korkea vaikka jalka H1 on osittain toisen signaalielektrodin 10b päällä, sen lisäksi, että se on ensimmäisen signaalielektrodin 10a ja kantaelektrodin 20 päällä.

10

Yksittäinen monitorointiyksikkö 50 voi olla kytketty ensimmäiseen ja toiseen signaalielektrodiin aikaperusteisella multipleksauksella, käyttämällä - multipleksausyksikköä 55 (kuvio 15). Multipleksausyksikkö voi olla järjestetty kytkemään irti toinen signaalielektrodi 10b monitorointiyksiköstä 50 ja jättämään se 15 korkean impedanssin tilaan kun vaihteleva jännite V12 on kytketty ensimmäiseen signaalielektrodiin 10a.

Erityisesti, olennaisesti kaikki signaalielektrodit, jotka ovat ensimmäisen signaalielektrodin 10a vieressä, voidaan kytkeä korkean impedanssin tilaan kun 20 tunnistus suoritetaan käyttäen ensimmäistä signaalielektrodia 10a.

Vaihtoehtoisesti, vaihtelevat jännitteet V12 voivat olla samanaikaisesti kytketty ensimmäiseen signaalielektrodiin 10a ja toiseen signaalielektrodiin 10b.

Vaihtelevat jännitteet Vi2, jotka on kytketty ensimmäiseen signaalielektrodiin 10a 25 ja toiseen signaalielektrodiin 10b voivat olla olennaisesti samassa vaiheessa tarjotakseen korkean kytketyn jännitteen VHg myös tilanteissa, joissa jalka H1 on osittain toisen signaalielektrodin 106 päällä, ensimmäisen signaalielektrodin 10a ja kantaelektrodin 20 lisäksi. Tilaresoluutio voi kuitenkin olla huonompi kuin jos toinen signaalielektrodi kytketään korkean impedanssin tilaan.

30

Kuvio 5 esittää vertailuesimerkin (Prior Art), missä kantaelektrodin 20 leveys s2 on olennaisesti yhtä suuri kuin signaalielektrodin 10a leveys. Tässä tapauksessa 10 kappaleeseen kytketty jännite VHg on lähes 50 % pienempi kuin kuvioiden 3 ja 4 tapauksessa, koska jalan H1 ja kantaelektrodin 20 välinen kapasitanssi on olennaisesti yhtä suuri kuin jalan H1 ja signaalielektrodin 10a välinen kapasitanssi. Jalka H1 on osittain oikosuljettu kantaelektrodiin 20 kantaelektrodin 20 suuren 5 pinta-alan takia.

Kappaleeseen BOD1 kytketty jännite Vhg on noin 50- 100 % korkeampi kuvioiden 3 ja 4 tapauksessa kuin kuvion 5 tapauksessa. Suuren signaalielektrodin 10a ansioista, kappale BOD1 on tehokkaasti kytketty siihen. Simulaatiot ja kokeelliset 10 mittaukset indikoivat, että signaali-kohina-suhde (S/N) nousee 50- 100 % kun sitä verrataan kuvion 5 tilanteeseen. Kohonnut signaali-kohina-suhde mahdollistaa herkemmän mittauksen ja/tai suuremman lukuetäisyyden.

Kuvion 5 anturi ei hyödynnä tehokkaasti kappaleen BOD1 sähkönjohtavuutta. Se 15 ainoastaan tunnistaa jalan H1 läsnäolon aiheuttaman muutoksen permittiivisyydessä. Tämä johtaa rajoitettuun suorituskykyyn tunnistuksessa kun sitä verrataan tähän keksintöön.

Tämän keksinnön kuvioissa 3 ja 4 esitetty anturi 100 on optimoitu johtavien 20 kappaleiden BOD1 läsnäolon tunnistamiseen, jotka olennaisesti kohoavat substraatin tasosta, esimerkiksi ylöspäin.

Kuvioiden 3 ja 4 esittämä anturi 100 hyödyntää kappaleen BOD1 sähkönjohtavuutta täten parantaen herkkyyttä kun sitä verrataan aiempiin 25 tunnetun tekniikan ratkaisuihin (kuvio 5). Lähes koko kappaleen BOD1 pinta-alue, joka on kytketty, toimii kapasitiivisina elektrodina (ei jalan H1 pohja-alue), joka luo sähkökentän E yhdessä kantaelektrodin 20 kanssa ja mahdollisesti myös maan GND kanssa.

30 Anturi 100 on optimoitu havaitsemaan suurien johtavien kappaleiden läsnäolo. Johtavaa kappaletta voidaan pitää ’’suurena” jos sen verikaalinen dimensio z1 11 (suuntaan SZ) on suurempi kuin dimensio a1 ja signaalielektrodin 10a dimensio s1 (kuvio 1).

Anturilla 100 on rajoittunut herkkyys pienille kappaleille, jotka sijaitsevat matalalla.

5 Tämä on etu kun tarkoituksena on esimerkiksi erottaa ihmisen läsnäolo muista pienistä, johtamattomista kappaleista kuten esimerkiksi puisesta tuolista.

Esimerkiksi kokeellisesti huomattiin, että signaalielektrodin 10a päälle asetettu vesilasillinen tuotti suhteellisen matalan signaalin, kun taas signaali voimistui 10 huomattavasti kun henkilö kosketti lasissa olevaa vettä sormellaan.

Tavanomaisella anturilla, jossa signaali ja kantaelektrodit ovat yhtä suuria (kuvio - 5) ja jossa väli mainittujen elektrodien välillä on oleellisesti yhtä suuri kuin elektrodien koko, on huomattu, että sellaisten anturien efektiivinen lukuetäisyys on 15 noin 1,33 kertainen elektrodien välillä olevaan väliin verrattuna. Täten tämän keksinnön anturin 100 herkkyyttä matalille kappaleille voidaan vähentää valitsemalla signaalielektrodin 10 ja kantaelektrodin 20 välisen välin leveys s4 pienemmäksi kuin päällyskerroksen 120 paksuus d1. Edullisesti välin leveys on pienempi kuin 0,75 kertaa päällyskerroksen paksuus d1.

20

Kuvio 6 esittää yksinkertaistetun sijaisvirtapiirin järjestelmästä, joka käsittää anturin 100 ja kappaleen BOD1. Vaihteleva jännite V12 on kytketty liittimien T1 ja T2 välille. Liitin T2 on kytketty signaalielektrodiin 10 ja liitin T1 on kytketty kantaelektrodiin 20. Signaalielektrodi 10 ja kantaelektrodi 20 muodostavat 25 kondensaattorin Cvgi jopa silloin kun kappale BOD1 ei ole paikalla.

Kun kappale BOD1 on sijoitettu elektrodien 10a, 20 läheisyyteen, kappaleen muodostama impedanssi Zh on kapasitiivisesti kytketty elektrodien 10, 20 välille.

Kappale BOD1 ja signaalielektrodi 10 muodostavat yhdessä kondensaattorin Cvh-30 Kappale BOD1 ja kantaelektrodi 20 muodostavat yhdessä kondensaattorin CHgi- 12

Kuvio 7a esittää yksityiskohtaisemman sijaisvirtapiirin mittausjärjestelmästä, jossa kantaelektrodi 20 on myös kytketty liittimen TO kautta maahan GND. Maa GND muodostaa täydentävän, erittäin suuren kondensaattori levyn 800. Signaalielektrodi 10 ja maa GND muodostavat yhdessä lisäkondensaattorin Cvg2 jopa silloin kun 5 BOD ei ole paikalla.

Kantaelektrodi voi olla liitetty maahan, esimerkiksi rakennuksen sähköverkon maahan, rakennuksen metallisiin vesijohtoihin tai erityiseen maadoituselektrodiin, joka on haudattu maaperään. Tämä auttaa muodostamaan erittäin laajan 10 elektrodipinnan. Vaihtoehtoisesti tai lisäksi maa GND voidaan muodostaa niistä kantaelektrodirakenteen osista, jotka ovat suhteellisen kaukana kappaleesta BOD1 tai jotka ovat kaukana henkilön jalasta H1. Kantaelektrodi voi olla verkkorakenne, joka kattaa olennaisesti koko huoneen tilan. Täten se voi vastata suhteellisen suurta pinta-alaa.

15

Kantaelektrodirakenteen 20 pinta-alue voi olla suurempi tai yhtä suuri kuin ensimmäisen signaalielektrodin 10a pinta-alue.

Viitaten kuvioon 7b, sähköisesti johtavan kappaleen BOD1 pinnalla on pinnat H1, 20 H2 ja H3, joilla kappaleen BOD1 impedanssi ZH on kapasitiivisesti kytketty signaalielektrodiin 10, kantaelektrodiin 20 ja maahan GND. Kappale BOD1 muodostaa kondensaattorin Cvh yhdessä signaalielektrodin 10 kanssa. Kappale BOD1 muodostaa kondensaattorin Chgi yhdessä niiden kantaelektrodin 20 osien kanssa, jotka ovat kappaleen BOD1 läheisyydessä. Kappale BOD1 muodostaa 25 kondensaattorin Chg2 yhdessä maan GND, 800 kanssa.

Viitaten kuvioihin 8a ja 8b, pintakerros 120 voidaan sijoittaa elektrodien 10, 20 päälle. Kuvio 8a esittää sijaisvirtapiirin ilman kappaleen BOD1 läsnäoloa ja kuvio 8b esittää sijaisvirtapiirin kappaleen ZH impedanssin kanssa. Pintakerroksen 120 30 dielektrinen permittiivisyys poikkeaa ilman permittiivisyydestä. Täten kondensaattorien Cvgi, Cvh, Chgi ja CHg2 kapasitanssi on erilainen kuvioiden 8a ja 8b arvoista.

13

Kuvio 9a esittää anturin, jossa signaalielektrodit 10a, 10b ja kantaelektrodi on toteutettu sähköä eristävän substraatin 7 päälle olennaisesti samassa tasossa.

5 Kuvio 9b esittää kuvion 9a anturin 100 ylösalaisin. Nyt substraatti 7 suojaa elektrodeja kulumiselta ja estää galvaanisen kontaktin elektrodien ja johtavien kappaleiden BOD1 välillä. Anturin 100 alla oleva pinnan pitäisi olla kuitenkin sähköisesti eristävää. Anturi 100 voi olla esimerkiksi liimattu lattiaan. Tässä tapauksessa liiman ja lattian pitäisi olla sähköisesti eristäviä.

10

Kuvio 9c esittää anturin 100, jossa signaalielektrodit 10a, 10b ja kantaelektrodi 20 on toteutettu kahden substraatin 7a ja 7b väliin. Tässä tapauksessa elektrodit 10a, - 10b ja 20 ovat hyvin suojattuja molemmilta puolilta.

15 Kuvio 9d esittää anturin, jossa signaalielektrodit 10a, 10b ovat eri tasolla kuin kantaelektrodi 20. Tämä voi olla monimutkaisempi valmistaa kuin kuvioissa 9a -9c esitetyt esimerkit.

Anturin 100 ylä- ja/tai alapuoli voi olla päällystetty liimalla (ei esitetty) jotta se 20 mahdollistaisi helpomman asennuksen esimerkiksi lattiaan. Voidaan käyttää esimerkiksi paineherkkää liimaa (paineaktivoituvaa liimaa). Liimapinta voi olla suojattu poistettavalla irrotuskerroksella (ei esitetty). Asennus on myös mahdollista tehdä tunnetuilla tavallisilla liimausmenetelmillä.

25 Viitaten kuvioon 10, anturi 100 voi käsittää ryhmän olennaisesti suorakulmaisia signaalielektrodeja 10, joilla on vähintään yksi kantaelektrodirakenne 20 niiden välissä.

Viitaten kuvioon 11, kaksi tai useampi signaalielektrodi voidaan kytkeä sähköisesti 30 sarjaan ja/tai rinnan yksittäisen valvonta-alueen laajentamiseksi.

14

Viitaten kuvioon 12 vähintään 70% signaalielektrodin 10a ulkoreunasta voi olla ympäröity kantaelektrodilla 20. Edullisesti, vähintään 95% signaalielektrodin 10a ulkoreunasta voi olla ympäröity kantaelektrodilla 20, kuten on esitetty kuvioissa 11 ja 14b. Kantaelektrodi 20 voi myös täysin ympäröidä signaalielektrodia kuten on 5 esitetty esimerkiksi kuviossa 10.

Viitaten kuvioon 13a, anturi 100 voi käsittää olennaisesti kolmionmuotoisen ryhmän signaalielektrodeja 10.

10 Viitaten kuvioon 13b anturi 100 voi käsittää olennaisesti kuusikulmionmuotoisen ryhmän signaalielektrodeja 10.

Viitaten kuvioon 13c, anturi 100 voi käsittää esimerkiksi suorakaiteen muotoisia signaalielektrodeja 10, joilla on pyöristetyt kulmat. Kantaelektrodilla 20 voi olla 15 tähden muotoisia alueita.

Kuvioiden 10, 13a ja 13b anturit 100 voivat käsittää läpivientejä liittimien liittämiseksi signaalielektrodeihin, jotka ovat ryhmän keskellä. Kuvioiden 10, 13a ja 13b anturit 100 voivat olla myös samalla tavalla modifioituja kuin kuviossa 11 niin, 20 että sähköä johtavat osat on toteutettu yhteen tasoon.

Signaalielektrodeilla 10 voi olla myös muita muotoja, esimerkiksi kahdeksankulmaisia tai ympyrän muotoja. Vierekkäisillä signaalielektrodeilla voi olla erilainen muoto.

25

On kuitenkin edullista valita sellainen signaalielektrodin 10 muoto tai muotoja, joissa viereisten signaalielektrodien välinen etäisyys on pidetty olennaisesti ennalta määritellyssä arvossa s3 (kuvio 1). Näin signaalielektrodeilla voi olla toisiinsa sopivat muodot.

30

Viitaten kuvioon 14a, useat signaalielektrodit 10 ja ainakin yksi kantaelektrodirakenne 20 voi olla toteutettu anturiverkolle 77, esimerkiksi 15 jatkuvalle nauhalle, joka käsittää elektrodirakenteita. Olennaisesti samanlaista elektrodikuviota voidaan säännöllisesti kopioida verkon mukaan suuntaan SX eli verkon 77 pitkittäiseen suuntaan. Elektrodikuviolla voi olla jakso, jolla on pituus L1. Täten peräkkäisillä jaksoilla PRDk+0, PRDk+i, PRDk+2, PRDk+3, PRDk+4 on 5 olennaisesti sama elektrodikuvio ja olennaisesti sama pituus L1. Toisin sanoen verkko 77 voi ilmentää periodisuutta.

Peräkkäisten jaksojen signaalielektrodit 10 voivat olla sähköisesti eristettyjä toisistaan. Jokainen elektrodi 10, 20 on kytketty johtimeen W. Vähintään kolmen 10 jakson johtimet W voivat olla sovitettuja kulkemaan poikittaisen linjan LIN2 poikki, kun taas kauempien jaksojen johtimet on voitu sovittaa niin, että ne päättyvät kulkematta linjan LIN2 poikki.

Elektrodit ja johtimet on edullisesti toteutettu samaan tasoon verkon 77 15 valmistuksen yksinkertaistamiseksi.

Verkko 77 voidaan valmistaa esimerkiksi käyttämällä rullalta-rullalle-prosessia.

Kuviossa 14b esitetty anturi 100 voidaan saada leikkaamalla linjojen LIN1, LIN2 20 mukaisesti kuvion 14a jatkuvaa verkkoa 77. Johtimet Wa1, Wa2, Wa3, Wb1, Wb2, Wb3, Wc1, Wc2, Wc3 ja Wd3 päättyvät anturin 100 leikatun reunan läheisyyteen. Tämä helpottaa liittimien CON1 liittämistä mainittuihin johtimiin signaalielektrodien 10a1, 10a2, 10b1, 10b2, 10c1, 10c2 läheisyydessä olevien kohteiden yksittäiseksi valvomiseksi. Kantaelektrodit 20a3, 20b3 ja 20c3 on esitetty olemaan liitettynä 25 yhdessä. Ne voivat olla kuitenkin myös galvaanisesti erotettuja.

Anturi käsittää johtimet Wd1, Wd2, We3, jotka päättyvät ennen kuin ne tavoittavat mainittua leikattua reunaa. Nämä johtimet olivat kytkettyinä elektrodeihin, jotka leikattiin pois anturista 100 tai jotka ovat toimimattomia.

30

Viitaten kuvaan 15, mittausjärjestelmä 200 voi käsittää anturin 100, multipleksausyksikön 55, monitorointiyksikön 50 ja dataprosessorin 60.

16

Multipleksausyksikkö 55 voi olla sovitettu liittämään jokainen yksittäinen signaalielektrodi 10a, 10b, 10c, 10d, 10f, 10e monitorointiyksikköön 50, jokainen kerrallaan. Multipleksausyksikkö 55 voi olla sovitettu kytkemään kaikki muut signaalielektrodit korkeaimpedanssiseen tilaan.

5

Dataprosessori 60 voi olla sovitettu tarjoamaan informaatiota kappaleen BOD1 sijainnista mainitun monitorointiyksikön signaaliin tai signaaleihin perustuen. Järjestelmä 200 voi tarjota informaatiota kappaleen BOD1 liikkeestä signaaliin tai signaaleihin perustuen.

10

Dataprosessori 60 voi myös kommunikoida multipleksausyksikön 55 kanssa ohjatakseen järjestystä ja/tai muutosnopeutta jolla vaihteleva jännite V-|2 kytketään eri signaalielektrodeihin. Multipleksausyksikkö 55 voi olla sovitettu lähettämään synkronointisignaalin ja/tai informaatiota elektrodien identiteettiä koskien 15 elektrodeista, jotka aktivoidaan tietyllä ajanhetkellä.

Viitaten kuvioon 16, mittausjärjestelmä 200 voi käsittää anturin 100, yhden tai useamman mittausyksikön 50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50f ja dataprosessorin 60. Jokainen itsenäinen signaalielektrodi 10a, 10b, 10c, 10d, 10f, 10e voi olla kytketty 20 vastaavaan monitorointiyksikköön.

Järjestelmä 200 voi käsittää ryhmän monitorointiyksiköitä 50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50f, jotka on liitetty ryhmään signaalielektrodeja 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f ja dataprosessorin 60, joka on järjestetty tarjoamaan informaatiota kappaleen BOD1 25 sijainnista perustuen mainittujen monitorointiyksiköiden tarjoamiin useisiin signaaleihin. Järjestelmä 200 voi tarjota informaatiota kappaleen BOD1 liikkeestä mainittuihin signaaleihin perustuen.

Vielä viitaten kuvioon 17, anturi 100 voi käsittää esimerkiksi ryhmän olennaisesti 30 ympyrän muotoisia signaalielektrodeja 10, joiden välissä on esimerkiksi tähdenmuotoisia kantaelektrodialueita. Tässä esimerkissä diagonaalisesti vierekkäisten signaalielektrodien välinen etäisyys s3 on suurempi kuin 20 % 17 signaalielektrodien leveydestä s1. Täten signaalielektrodien väliin jäävä katvealue on verrattain suuri. Kuitenkin, koska signaalielektrodien välissä olevan kantaelektrodirakenteen etäisyys s2 on pienempi tai yhtä suuri kuin 20 % (mieluummin pienempi tai yhtä suuri kuin 10 %) signaalielektrodin leveydestä s1, 5 vaihteleva jännite edelleen tehokkaasti kytkeytyy kappaleeseen BOD1.

Tämän kantaelektrodirakenteen 20 osan pinta-alue, joka on ensimmäisen ja toisen vierekkäisen signaalielektrodin välillä voi olla pienempi kuin 20 % ensimmäisen signaalielektrodin pinta-alueesta ja mieluummin pienempi tai yhtä suuri kuin 10 % 10 ensimmäisen signaalielektrodin pinta-alueesta.

Johdinten W liittimet on muodostettu leikkaamalla anturiverkkoa sen pitkittäisen 1 suunnan yli haluttuun pituuteen ja näin johtimien päät ovat paljaana ja valmiina muodostamaan sähköisen kontaktin. Kontaktissa olevan sensoriverkon 15 kiinnitysmenetelmä voi olla, mutta ei ole rajoitettu, puristusliitin, jousiliitin, hitsattu liitos, juotettu liitos, isotrooppinen tai anisotrooppinen liimaliitos. Kuitenkin standardiliittimiä, joita käytetään tavallisissa sähkölaitteissa (esimerkiksi Crimpflex®, Nicomatic SA, France) voidaan liittää johtimien W päihin.

20 Johtimen W pinta-alue, joka on kytketty signaalielektrodiin 10a, 10b, 20 voi olla pienempi kuin 10 % mainitun elektrodin pinta-alueesta jotta taataan tilaresoluutio ja minimoidaan tehonkulutus.

Anturi 100 voi käsittää vähintään kuusi sähköisesti erillistä signaalielektrodia, jotka 25 yhdessä kattavat vähintään 70 % substraatin 7 pinta-alueesta.

Keksinnön mukaista anturia 100 voidaan käyttää esimerkiksi valvomaan ihmisten läsnäoloa ja/tai liikkumista yksityisissä taloissa, pankeissa tai tehtaissa varashälytinjärjestelmän toteuttamiseksi. Antureista muodostettua verkkoa 100 30 voidaan käyttää ihmisten läsnäolon ja/tai liikkumisen valvontaan tavarataloissa esimerkiksi hyllyjen järjestyksen optimoimiseksi. Anturia voidaan käyttää esimerkiksi sairaaloissa tai vanhainkodeissa potilaan aktiviteettien ja heidän 18 elintoimintojensa tunnistamiseen. Anturia voidaan käyttää vankiloissa valvomaan kiellettyjä alueita. Anturia voidaan käyttää tunnistamaan muiden suurien johtavien kappaleiden, kuten pyörätuolien tai alumiinitikkaiden, liikkumista. Anturia voidaan käyttää tunnistamaan eläinten liikkumista.

5

Anturi 100 voidaan asentaa esimerkiksi lattiarakenteen päälle tai sen sisään.

Substraatti 7 voi käsittää muovimateriaalia tai kuitumaista materiaalia kuitukankaan, kankaan, paperin tai pahvin muodossa. Sopivia muoveja ovat 10 esimerkiksi muovit jotka käsittävät polyetyleenitereftalaattia (PET), polypropyleeniä (PP) tai polyetyleeniä (PE). Substraatti on mieluummin olennaisesti joustava, jotta se mukautuu muille pinnoille, johon se asetetaan. Yhden kerrosrakenteen lisäksi - substraatti voi käsittää monta kerrosta, jotka on kiinnitetty toisiinsa. Substraatti voi käsittää kerroksia, jotka on laminoitu toisiinsa, puristettuja kerroksia, päällystettyjä 15 tai painettuja kerroksia tai näiden yhdistelmiä. Yleensä substraatin pinnan päällä on suojakerros niin, että suojakerros peittää sähköisesti johtavat alueet ja johtimet. Suojakerros voi muodostua mistä tahansa joustavasta materiaalista, esimerkiksi paperista, pahvista tai muovista kuten PET, PP tai PE. Suojakerros voi olla kuitukankaan, kankaan tai kalvon muodossa. Suojaava dielektrinen pinnoite, 20 esimerkiksi akryylipohjainen pinnoite, on mahdollinen.

Sähköisesti johtavat alueet käsittävät sähköisesti johtavaa materiaalia ja sähköisesti johtavat alueet voivat olla, mutta eivät rajoitu, painettuja kerroksia, pinnoitettuja kerroksia, höyrystettyjä kerroksia, sähkösaostettuja kerroksia, 25 ruiskutettuja kerroksia, laminoituja kalvoja, etsattuja kerroksia, kalvoja tai kuitukerroksia. Sähköisesti varattu alue voi käsittää johtavaa hiiltä, metallikerroksia, metallihiukkasia tai kuituja tai sähköä johtavia polymeerejä kuten polyasetyleeniä, polyaniliinia, polypyrrolia. Metallit, joita käytetään muodostamaan sähköä johtavia alueita, käsittävät esimerkiksi alumiinin, kuparin ja hopean.

30 Sähköä johtavaa hiiltä voidaan sekoittaa aineeseen painovärin tai pinnoitteen valmistamiseksi. Kun halutaan läpinäkyvä anturituote, sähköisesti johtavia materiaaleja kuten ITO (indium-tinaoksidi), PEDOT (poly-(3,4- 19 etyleenidioksitiofeeni)) tai hiilinanoputkia voidaan käyttää. Esimerkiksi, hiilinanoputkia voidaan käyttää pinnoitteessa, joka käsittää nanoputkia ja polymeerejä. Samat sähköä johtavat materiaalit toimivat myös johtimissa. Sopivat tekniikat sähköä johtavien alueiden muodostamiseen sisältävät esimerkiksi 5 etsauksen tai painamisen (laaka tai rotaatio), kaiverruksen, offset-painamisen, flexo-painamisen, mustesuihkutulostamisen, elektrostatografian, galvanoinnin ja kemiallisen pinnoittamisen.

Esimerkiksi seuraavia valmistusmenetelmiä voidaan käyttää. Metallikalvo kuten 10 alumiinikalvo, on laminoitu irrotettavalle verkolle. Sähköä johtavat alueet ja johtimet stanssataan metallikalvosta ja jäljelle jäävä hukkaan menevä muotti kiedotaan rullalle. Tämän jälkeen ensimmäinen suojakalvo laminoidaan sähköä johtavien alueiden ja johtimien päälle. Seuraavaksi irrotettava verkko poistetaan ja laminoidaan tukikalvo korvaamaan irrotettava kalvo.

15

Ylläkuvatun valmistusmenetelmän hyötyihin kuuluu: - raaka aine on halvempaa - valmistusmenetelmä on halvempi verrattuna esimerkiksi etsaukseen - valmistusmenetelmä vaatii vain yhden tuotantolinjan 20 - tuloksena oleva anturiverkko on ohuempi; anturiverkon paksuus voi olla alle 50pm.

Sähköä johtavat alueet ja johtimet voi stanssata metallikalvosta ja ne voidaan laminoida kahden substraatin väliin, esimerkiksi kahden päällekkäisen asetetun 25 verkon väliin.

Sähköä johtavat alueet ja niiden johtimet voidaan sijoittaa yhteen kerrokseen ja valinnaiset RF-silmukat ja niiden johtimet voidaan sijoittaa toiseen kerrokseen. Periaatteessa on mahdollista käyttää erilaisia tekniikoita, esimerkiksi etsausta, 30 painamista tai stanssausta samassa tuotteessa. Esimerkiksi sähköä johtavat alueet voidaan stanssata metallikalvosta mutta niiden johtimet voidaan etsata. Sähköä johtavat alueet ja niiden johtimet voidaan liittää toisiinsa läpiviennin kautta.

20 M o n ito roi ntiy ks i kkö 50 voi olla järjestetty tuottamaan signaalia, joka riippuu elektrodien 10a, 20 muodostamasta kapasitanssista. Mainittu signaali voidaan tuottaa esimerkiksi aikavakiomittauksella, mittaamalla impedanssia vaihtelevaa 5 jännitettä V12 käyttäen, kytkemällä elektrodi osaksi viritettyä oskillaatiopiiriä tai vertaamalla mainittua tuntematonta elektrodien kapasitanssia tunnettuun kapasitanssiin.

Aikavakio voidaan määrittää esimerkiksi lataamalla elektrodien muodostama 10 kondensaattori ennalta mainittuun jännitteeseen, purkamalla mainittu kondensaattori tunnetun vastuksen tai induktorin läpi ja mittaamalla mainitun kondensaattorin jännitteen laskun nopeus. -

Impedanssi voidaan mitata vaihtelemalla mainitun kondensaattorin jännitettä, 15 mittaamalla vastaava virta ja määrittämällä virran muutoksen suhde jännitteen muutokseen.

Mainitun kondensaattorin tuntematon kapasitanssi voidaan määrittää kytkemällä ne osaksi resonaattori piiriä, joka käsittää induktanssin ja mainitun 20 kondensaattorin.

Mainitun kondensaattorin tuntematon kapasitanssi voidaan määrittää lataamalla tai purkamalla tuntematon kapasitanssi siirtämällä lataus siihen useita kertoja käyttäen välineenä tunnettua kondensaattoria kunnes saavutetaan ennalta 25 määrätty jännite. Tuntematon kapasitanssi voidaan määrittää perustuen lataussiirtojen lukumäärään, joita tarvitaan saavuttamaan ennalta määrätty jännite.

21

ESIMERKIT

1. Anturi (100) johtavien kappaleiden (BOD1) tunnistamiseen, mainittu anturi (100) käsittää ensimmäisen signaalielektrodin (10a), toisen signaalielektrodin (10b) ja 5 kantaelektrodirakenteen (20) toteutettuna sähköä eristävän substraatin (7) sisään tai sen päälle, missä etäisyys (s3) mainitun ensimmäisen signaalielektrodin (10a) ja mainitun toisen signaalielektrodin (10b) välillä on pienempi tai yhtä suuri kuin 0,2 kertaa mainitun ensimmäisen signaalielektrodin (10a) leveys (s1) ja missä ainakin osa mainitusta kantaelektrodirakenteesta (20) on mainitun ensimmäisen 10 signaalielektrodin (10a) ja mainitun toisen signaalielektrodin (10b) välissä ja missä mainittu kantaelektrodirakenne (20) ympäröi vähintään 70 % mainitun ensimmäisen signaalielektrodin (10a) ulkoreunasta.

2. Anturi (100) johtavien kappaleiden (BOD1) tunnistamiseen, mainittu anturi (100) 15 käsittää ensimmäisen signaalielektrodin (10a), toisen signaalielektrodin (10b) ja kantaelektrodirakenteen (20) toteutettuna sähköä eristävän substraatin (7) sisään tai sen päälle, missä mainitun kantaelektrodirakenteen (20) pinta-alueen se osa, joka on mainitun ensimmäisen signaalielektrodin (10a) ja mainitun toisen signaalielektrodin (10b) välissä, on pienempi tai yhtä suuri kuin 20% mainitun 20 ensimmäisen signaalielektrodin (10a) alueesta ja missä mainittu kantaelektrodirakenne ympäröi vähintään 70 % mainitun ensimmäisen signaalielektrodin (10a) ulkoreunasta.

3. Esimerkkien 1 tai 2 anturi (100), missä mainitun toisen signaalielektrodin (10b) 25 pinta-ala on välillä 70 % - 150 % mainitun ensimmäisen signaalielektrodin (10a) pinta-alasta.

4. Minkä tahansa esimerkin 1 - 3 mukainen anturi (100), jossa mainitun ensimmäisen signaalielektrodin (10a) pinta-ala on välillä 0,02 - 0,2 m2.

30 22 5. Minkä tahansa esimerkin 1-4 mukainen anturi (100), missä etäisyys (s3) mainitun ensimmäisen signaalielektrodin (10a) ja mainitun toisen signaalielektrodin (10b) välissä, on välillä 5-30 mm.

5 6. Minkä tahansa esimerkin 1-5 mukainen anturi (100), missä mainitun kantaelektrodirakenteen (20) pinta-alueen sen osan leveys (s2), joka on mainittujen signaalielektrodien välissä, on välillä 0,3-15 mm.

7. Minkä tahansa esimerkin 1-6 mukainen anturi (100), missä mainitun 10 kantaelektrodirakenteen (20) pinta-ala on suurempi tai yhtä suuri kuin mainitun ensimmäisen signaalielektrodin (10a) pinta-ala.

8. Minkä tahansa esimerkin 1-7 mukainen anturi (100), missä mainitut signaalielektrodit (10a, 10b) ja mainittu kantaelektrodi (20) ovat olennaisesti 15 samassa tasossa ja anturin (100) sähköä johtavat osat on toteutettu joustavalle substraatille (7).

9. Valvontajärjestelmä johtavien kappaleiden (BOD1) tunnistamiseen, mainittu järjestelmä käsittää minkä tahansa esimerkin 1-7 mukaisen anturin (100), 20 mainittu järjestelmä edelleen käsittää monitorointiyksikön (50), joka on järjestetty kytkemään vaihteleva jännite (V12) mainitun ensimmäisen signaalielektrodin (10a) ja mainitun kantaelektrodirakenteen (20) välille ja joka on järjestetty tuottamaan arvo, joka riippuu signaalielektrodin (10) virrasta, jonka mainitut jännitteenvaihtelut aiheuttavat.

25 10. Esimerkin 9 järjestelmä, jossa mainitut signaalielektrodit (10a, 10b) on peitetty sähköä eristävällä kerroksella (120), mainitun kerroksen paksuus (d1) on suurempi kuin väli (s4) mainitun ensimmäisen mittauselektrodin (10a) ja mainitun kantaelektrodirakenteen (20) välillä.

30 11. Esimerkkien 9 tai 10 mukainen järjestelmä, jossa mainittu anturi (100) on asennettu lattialle ja peitetty päällyskerroksella (120), missä elektrodien päällä 23 olevan päällyskerroksen paksuus (d1) on suurempi tai yhtä suuri kuin väli mainitun ensimmäisen signaalielektrodin (10a) ja mainitun kantaelektrodirakenteen (20) välissä.

5 12. Minkä tahansa esimerkin 9-11 mukainen järjestelmä, jossa mainittu kantaelektrodirakenne (20) on liitetty maahan (GND, 800).

13. Minkä tahansa esimerkin 9-12 mukainen järjestelmä, jossa vähintään 90 % mainitun vaihtelevan jännitteen (V12) spektraalikomponenttien tehosta on 10 taajuusalueella 20kHz - 1 MHz.

14. Minkä tahansa esimerkin 9-13 mukainen järjestelmä, jossa toinen signaalielektrodi (10b) kytketään korkeaimpedanssiseen tilaan kun vaihteleva jännite (V12) on kytketty mainittuun ensimmäiseen signaalielektrodiin (10a).

15 15. Minkä tahansa esimerkin 9-14 mukainen järjestelmä, joka käsittää ryhmän monitorointiyksiköitä (50), jotka on kytketty ryhmään signaalielektrodeja ja dataprosessorin, joka on järjestetty tuottamaan informaatiota mainitun kappaleen (BOD1) sijainnista perustuen monitorointiyksiköiden (50) tarjoamiin useisiin 20 signaaleihin.

16. Minkä tahansa esimerkin 9-15 mukainen järjestelmä, joka käsittää ryhmän monitorointiyksiköitä (50), jotka on kytketty ryhmään signaalielektrodeja ja dataprosessorin, joka on järjestetty tuottamaan informaatiota mainitun kappaleen 25 (BOD1) liikkumisesta perustuen monitorointiyksikön (50) tarjoamaan useaan signaaliin.

17. Menetelmä johtavan kappaleen (BOD1) tunnistamiseen käyttämällä minkä tahansa esimerkin 1-8 mukaista anturia (100) tai minkä tahansa esimerkin 9-16 30 järjestelmää, mainittu menetelmä käsittää vaihtelevan jännitteen (V12) kytkemisen mainitun ensimmäisen mittauselektrodin (10a) ja mainitun kantaelektrodirakenteen 24 (20) välille ja arvon määrittämisen, joka riippuu signaalielektrodin (10a) virrasta, jonka mainitut jännitteenvaihtelut aiheuttavat.

18. Esimerkin 17 menetelmä, jossa mainitun kappaleen vertikaalinen dimensio 5 (z1) on suurempi tai yhtä suuri kuin ensimmäisen signaalielektrodin (10a) korkeus (a1) ja leveys (s1).

19. Anturiverkko (77), joka käsittää useita minkä tahansa esimerkin 1 - 8 mukaisia antureita (100), missä olennaisesti samanlaista elektrodikuviota on kopioitu pitkin 10 mainitun verkon (77) pitkittäistä dimensiota (suuntaa SX) niin, että elektrodikuviolla on pitkittäinen jakso.

20. Esimerkin 19 anturiverkko (77), jossa ainakin N:n peräkkäisen jakson johtimet W kulkevat poikittaisen linjan LIN2 poikki, missä vähintään yksi johdin, joka on 15 kytketty signaalielektrodiin, ja joka ei kuulu mainittuun N jaksoon, päättyy kulkematta mainitun poikittaisen linjan LIN2 poikki, missä N on kokonaisluku, joka on suurempi tai yhtä suuri kuin kolme.

21. Anturi (100) saatavissa leikkaamalla esimerkin 20 anturiverkkoa (77) pitkin 20 poikittaisia linjoja (LIN1, LIN2).

22. Esimerkin 21 anturi (100), jossa johtimet (We3, Wd1, Wd2), jotka päättyvät kulkematta mainitun linjan LIN1 poikki, eivät ole kytkettyinä mihinkään signaalielektrodiin.

25

Sana ’’käsittää” tulee tulkita avoimessa tarkoituksessa eli anturi joka käsittää ensimmäisen elektrodin ja toisen elektrodin voi myös käsittää lisää elektrodeja ja/tai muita osia.

30

Alan ammattimiehelle on selvää, että tämän keksinnön mukaisten laitteiden ja menetelmien muunnelmat ja variaatiot ovat mahdollisia. Edellä kuvatut erinäiset 25 suoritusmuodot ja esimerkit viitaten liitettyihin kuvioihin ovat vain havainnollistavia ja niiden ei ole tarkoitus rajoittaa keksinnön suojapiiriä, joka määritellään mukaan

Claims

1. Anturi (100) johtavien kappaleiden (BOD1) tunnistamiseen, mainittu anturi (100) käsittää ensimmäisen signaalielektrodin (10a), toisen 5 signaalielektrodin (10b) ja kantaelektrodirakenteen (20) toteutettuna sähköä eristävän substraatin (7) sisään tai sen päälle, missä etäisyys (s3) mainitun ensimmäisen signaalielektrodin (10a) ja mainitun toisen signaalielektrodin (10b) välillä on pienempi tai yhtä suuri kuin 0,2 kertaa mainitun ensimmäisen signaalielektrodin (10a) leveys (s1) ja missä ainakin osa mainitusta 10 kantaelektrodirakenteesta (20) on mainitun ensimmäisen signaalielektrodin (10a) ja mainitun toisen signaalielektrodin (10b) välissä tunnettu siitä, että mainittu kantaelektrodirakenne (20) ympäröi vähintään 70 % mainitun ensimmäisen signaalielektrodin (10a) ulkoreunasta ja mainitun ensimmäisen signaalielektrodin (10a) pinta-ala on välillä 0,02 -15 0,2 m2 ja missä mainitut signaalielektrodit (10a, 10b) ja mainittu kantaelektrodi (20) ovat olennaisesti samassa tasossa.

2. Valvontajärjestelmä johtavien kappaleiden (BOD1) tunnistamiseen, 20 mainittu järjestelmä käsittää vaatimuksen 1 mukaisen anturin (100), mainittu järjestelmä edelleen käsittää monitorointiyksikön (50), joka on järjestetty kytkemään vaihteleva jännite (V12) mainitun ensimmäisen signaalielektrodin (10a) ja mainitun kantaelektrodirakenteen (20) välille ja joka on järjestetty tuottamaan arvo, joka riippuu mainitun signaalielektrodin (10) virrasta, jonka mainitut 25 jännitteenvaihtelut aiheuttavat.

3. Menetelmä johtavien kappaleen (BOD1) tunnistamiseen käyttämällä vaatimuksen 1 mukaista anturia (100) tai vaatimuksen 2 mukaista järjestelmää, mainittu menetelmä käsittää vaihtelevan jännitteen (V12) kytkemisen mainitun 30 ensimmäisen mittauselektrodin (10a) ja mainitun kantaelektrodirakenteen (20) välille ja arvon määrittämisen, joka riippuu mainitun signaalielektrodin (10a) virrasta, jonka mainitut jännitteenvaihtelut aiheuttavat.

4. Anturiverkko (77), joka käsittää useita vaatimuksen 1 mukaisia antureita (100), missä olennaisesti samanlaista elektrodikuviota on kopioitu pitkin mainitun verkon (77) pitkittäistä dimensiota (suuntaa SX) niin, että elektrodikuviolla on 5 pitkittäinen jakso.