WO2000028293A1 - Kapazitiver messaufnehmer und betriebsverfahren - Google Patents

Kapazitiver messaufnehmer und betriebsverfahren Download PDF

Info

Publication number
WO2000028293A1
WO2000028293A1 PCT/DE1999/003551 DE9903551W WO0028293A1 WO 2000028293 A1 WO2000028293 A1 WO 2000028293A1 DE 9903551 W DE9903551 W DE 9903551W WO 0028293 A1 WO0028293 A1 WO 0028293A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
electrodes
sensor
sensor according
change
Prior art date
Application number
PCT/DE1999/003551
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günter DOEMENS
Markus Gilch
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to US09/830,621 priority Critical patent/US6633172B1/en
Priority to EP99960864A priority patent/EP1127253A1/de
Publication of WO2000028293A1 publication Critical patent/WO2000028293A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/106—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving electrostatic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
    • G01D5/241—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes
    • G01D5/2417—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes by varying separation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/14—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators
    • G01L1/142—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators using capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G5/00—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture
    • H01G5/16—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture using variation of distance between electrodes
    • H01G5/18—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture using variation of distance between electrodes due to change in inclination, e.g. by flexing, by spiral wrapping

Definitions

  • the invention relates to a capacitive sensor or sensor for measuring a force, a torque or an associated extension or torsion.
  • a capacitive sensor or sensor for measuring a force, a torque or an associated extension or torsion.
  • Such a sensor is attached to a component on which the measured variables are to be detected.
  • Torques and forces are generally measured in the industrial sector today with measuring cells which are equipped with strain gauges or the strain gauges are applied directly to the measuring point on a component. Due to the material combinations and the small size, the bonding of strain gauges requires a high degree of accuracy during execution. This is very cost-intensive, particularly in series production or in non-stationary applications, such as in automobiles. In the case of strain gauges, the adhesive points have significant weaknesses in terms of long-term behavior, since their functionality is greatly impaired by the influence of moisture and a permanent load resistance cannot be guaranteed.
  • Certain capacitive torque and force sensors are equipped with planar comb-shaped electrode structures, which convert a force or a torque with corresponding expansion or torsion into a change in capacitance.
  • the displacements that occur here are only a few micrometers.
  • the electrode spacing is changed in accordance with a shift at the measuring location.
  • This application of a sensor is much easier compared to strain gauges and its long-term stability is also significantly better.
  • This type of sensors can also be used on site, ie essentially in mobile units or systems, can be easily installed.
  • a general disadvantage of previous sensors is that their electrode spacing is used as a measured variable, since the setting of small electrode spacings is problematic.
  • plane-parallel capacitor electrodes must be moved towards or away from one another while maintaining their mutual alignment.
  • capacitive sensors whose electrode structure is comb-shaped, two comb structures, which are insulated from one another, must be mounted and guided extremely parallel to one another.
  • high precision in the division is required in the manufacture of the comb structures.
  • the invention has for its object to provide a capacitive sensor with a simple structure, the sensitivity of which is improved compared to the prior art.
  • the invention changes from the capacitive sensor principle according to the state of the art, in which the change in the distance from plane-parallel electrodes is evaluated, and uses the angle changes of electrodes or electrode surfaces arranged at an acute or wedge shape relative to one another. Measuring signals, in particular changes in capacitance to determine paths / displacements, torsions, as well as strains or forces and torques, can be determined.
  • the only precision technology required here is the production of very flat, effective electrode surfaces that are opposite and capacitive work together. The entire arrangement can be referred to as a wedge or as a wedge-shaped structure.
  • the senor is elongated and partly plate-shaped. It is in its end areas by means of a two-point connection, i.e. a non-positive connection, connected at each end to a body to be measured, for example a shaft.
  • the orientation of the elongated sensor relative to the body to be measured occurs in such a way that displacements due to expansion or torsion offset the fastening points of the two-point connection between the sensor and the body to be measured.
  • a first electrode is connected to a measurement object by means of a fastening element.
  • a carrier for second electrodes is also rigidly connected to this fastening element. The rigid support is therefore not directly connected to the measuring body.
  • the first electrode is flat in its central area between the fastening points and is not parallel to the second electrode located on the carrier.
  • the first electrode is only metallically conductive on the surface.
  • the second electrode is expediently applied to an insulating carrier. All electrodes are shown as flat as possible on their effective surface.
  • the advantages of such a capacitive measuring sensor consist in a high output capacity with a small construction volume. There is also a high degree of linearity (1 / C). A temperature drift of the zero point is very low. Thermal expansion is minimal. The sensor does not require any complex adjustment during assembly (precision adjustment of electrodes). Furthermore, the specimen scatter is low with regard to the transmission behavior, so that no calibration is necessary.
  • the parts of the capacitive sensor that represent the electrodes are produced by thin-film technology.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the first electrode is simple and that two second electrodes cooperate capacitively on the carrier.
  • an integrated circuit for capacitance measurement can be attached to the carrier, which outputs an output signal representative of the capacitance or its reciprocal.
  • the senor can preferably be enclosed in a housing.
  • Torques can be measured reliably with such a sensor. Further exemplary embodiments are described below with the aid of schematic figures.
  • FIG. 1 shows a capacitive torque sensor for torsion angle measurement with an equivalent circuit diagram for the electrodes
  • FIG. 2 shows a further schematic representation of the geometric relationships on the sensor with the derivation of the transfer function of the sensor
  • Figure 3 shows the sensor in longitudinal section with housing
  • Figure 4 shows the sensor on a flex plate, for direct torsion angle detection
  • FIG. 5 shows the sensor attached to a shaft
  • FIG. 6 shows a sensor arranged for force or strain measurement relative to the direction of force
  • FIG. 7 shows an embodiment of a sensor for capacitive torsion angle measurement
  • Figure 8 shows based on Füg. 7 shows a plan view of a carrier 16 without a first electrode 1,
  • Figure 9 shows a further embodiment of a sensor according to the invention.
  • the wedge-shaped structure representing the sensor is verified according to the invention from an insulating and a metallic conductive part.
  • the insulating carrier 16 carries two second electrodes 2, 3 applied using thin-film technology.
  • the electrodes 2, 3 are capacitively coupled to a metallic part of the body of the first electrode 1 which is opposite at an acute angle.
  • the first electrode located at the top in FIG. 1 is the counter electrode to the electrodes 2, 3.
  • a capacitance is measured between the electrodes 2, 3.
  • Edge areas or fastening elements 4, 5 outside of weak points 10 can consist of non-conductive materials. Direct contact between opposing electrodes that are angled are not employed, so that the acute-angled opening of the arrangement of Figure 1 does not fall below a minimum angle.
  • the expansion of the electrodes 2, 3 on the insulating carrier 16 in the direction of the rigid mutual connection between the carrier 16 and the first electrode 1 is sufficiently limited.
  • FIG. 1 contains a representation of an equivalent circuit diagram with electrodes 1, 2, 3, between which a capacitance C is measured.
  • the direction of movement 15 shown in FIG. 1, in this case of the first electrode 1, ensures an angle change between the electrodes 1 and 2 or 1 and 3, corresponding to the direction of movement 15 '.
  • the corresponding capacities are connected in series. Also shown are: torsion direction 15, fastening elements 4, 5, weak points 10 and capacitance C. Fastening points 6 for the display of the fastening position on the measurement object are not shown.
  • the transfer function of the capacitive sensor is derived using a height h (deflection) / path x (electrode length) diagram.
  • the x direction means the longitudinal extension of the electrodes 1, 2, 3.
  • the geometric design of the sensor is expediently carried out as described here in order to achieve a sufficient distance between the fastening points 6.
  • the rectangular, elongated flat design of the electrodes 1, 2, 3 is expedient, but could also be shaped differently.
  • the length of effective electrode areas corresponds to the path between 1 ⁇ and 1.
  • a height h (x) can be represented by h 0 ⁇ kT or ho + ⁇ h.
  • the dependence of the torque T on a capacity C or a capacity change dC is shown in the formulas in FIG.
  • the formula T shown in FIG. 2 below or the transfer function of the capacitive sensor for the torque measurement results from the resolution according to the torque T.
  • a sensor is shown in plan view in a sectional view.
  • the following are shown in detail: a one-piece first electrode 1 located at the bottom, which is designed to be electrically conductive at least in the central region.
  • the first electrode has two fastening points 6 on fastening elements 4, 5, which are formed on opposite ends of the first electrode 1. Accordingly, contact to the body to be measured only exists in the end regions of the first electrode 1 located at the bottom in FIG Electrodes 2, 3 are detectable.
  • the sensor is perpendicular to the surface of a body to be measured. The surface of the body to be measured lies, for example, in FIG.
  • the reference numeral 7 is representative of a housing that partially covers and closes the sensor flexibly and is placed on the first electrode 1.
  • the housing 7 is intended to protect against harmful environmental influences. It must at least be dust and moisture proof.
  • FIG. 4 shows a representation corresponding to FIG. 3 of a capacitive sensor on a so-called flex plate 8, as is used on a transmission in automobile construction.
  • the fastening points 6, the idling carrier 16, the first electrode 1 and the second electrodes 2, 3 are again shown.
  • the direction of the torque T is indicated by an arrow. Torques or strains on the output of a gear unit can thus be measured.
  • FIG. 5 shows the use of a capacitive sensor according to the invention on a shaft 9, with a torque T being measured.
  • the torque T in turn causes strains occurring in the torsion direction 15, which can be detected in the area between the two fastening points 6 by corresponding displacement of these fastening points 6 relative to one another.
  • the mode of operation is constant in that the contact of the sensor to the shaft 9 only in the end regions of the first electrode 1 in the Surrounding the attachment points 6 is present.
  • the rigid support 16 is simultaneously rigidly connected to the first electrode 1 or to the fastening element 4 in the lower region. In this way, using a capacitive sensor, torques on a shaft can be measured and quantified by direct detection of the torsion angle.
  • FIG. 6 shows a capacitive sensor for the detection of a path by measuring or changing the angle.
  • the structure corresponds to the description so far, the sensor being oriented with its longitudinal extent, in this case at 45 °, to the direction of force. This is due to the connection that the largest measurable relative displacements between the fastening points 6 occur at 45 °.
  • the angled version of the first electrode 1 with its central part shown in all the figures does not amount to an operating or an idle state. What is essential is the constant wedge-shaped or acute-angle mutual orientation of the opposing electrodes 1, 2, 3 or torques can be measured in any direction according to the direction of movement 15, provided that the fastening points 6 are not positioned too close to one another.
  • FIG. 4 shows a sectional illustration of a capacitive sensor according to the present invention.
  • the first electrode 1 is positioned on the fastening elements 4 and 5 corresponding to the fastening points 6 on a measurement object in such a way that optimal or desired displacements between the fastening points 6 are brought about when the measurement object is subjected to mechanical stress.
  • the one-piece first electrode 1 contains the fastening elements 4, 5, weak points 10 being interposed.
  • an evaluation electronics 13 Chip
  • An output signal 14 is discharged via a corresponding line.
  • the first electrode 1 is shaped in such a way that an output signal can be tapped off by means of a line.
  • the evaluation electronics 13 are in a recess in the carrier 16 together with the second electrodes
  • FIG. 8 shows a top view of the carrier 16 without the first electrode 1.
  • the second electrodes 2, 3 are shown, which cooperate capacitively with the first electrode 1.
  • the capacitance is tapped by the second electrodes 2, 3 and processed accordingly in an electronic evaluation unit 13. It can be seen in FIG. 8 that the individual elements on the carrier 16 are located on the continuous layer of silicon 12,
  • Figure 9 shows a further embodiment of the invention similar to Figure 7.
  • the insulating support 16 is provided with fasteners 4,5.
  • the first electrode 1 is, just as previously described, connected to the fastening element 4 in the end region.
  • the first Electrode 1 is permanently angled to avoid contact between electrodes 1, 2, 3 and to represent an angle in the idle state.
  • the electrodes are likewise made of metal here and are accordingly electrically insulated from the measurement object or from the fastening points 6. In this case, the first electrode 1 has no contact with the measurement object and the central region of the insulating carrier 16 is designed to be freely movable.
  • sensors with this principle do not have to be calibrated.
  • One reason for this is the extremely low stray capacitance compared to other capacitive principles, as well as low second-order capacitance.
  • the very low temperature dependency of capacitive sensors is further improved by the transition from a change in distance to a change in angle.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

Es wird ein kapazitiver Meßaufnehmer beschrieben, der anstatt der Veränderung des Abstandes von planparallelen Elektrodenflächen die Veränderung eines Winkels von spitzwinkelig gegeneinander angeordneten Elektrodenflächen detektiert und Kapazitätsänderungen als Sensorsignal ausgibt. Der Sensor ist vorzugsweise längsgestreckt, weist in seinen Endbereichen zwei Befestigungselemente auf, die mit einem zu vermessenden Körper verbunden sind und besteht aus zwei Kondensatorelektroden, deren gegenseitige Winkeländerung durch eine Verschiebung zwischen Befestigungspunkten am Meßobjekt bewirkt wird.

Description

Beschreibung
Kapazitiver Meßaufnehmer und Betriebsverfahren
Die Erfindung betrifft einen kapazitiven Meßaufnehmer oder Sensor zur Messung einer Kraft, eines Drehmomentes oder einer damit verbundenen Dehnung oder Torsion. Ein derartiger Sensor wird an einem Bauteil angebracht, an dem die Meßgrößen detek- tiert werden sollen.
Im Stand der Technik sind verschiedenartige kapazitive Drehmoment- oder Kraftsensoren bekannt. Drehmomente und Kräfte werden heute im industriellen Bereich im allgemeinen mit Meßzellen gemessen, die mit Dehnungsmeßstreifen bestückt sind oder die Dehnungsmeßstreifen werden direkt auf die Meßstelle an einem Bauelement appliziert. Das Aufkleben von Dehnungsmeßstreifen erfordert aufgrund der Materialkombinationen und der geringen Größe eine hohe Genauigkeit bei der Ausführung. Dies ist insbesondere bei Serienfertigungen oder bei nicht stationären Anwendungen, wie beispielsweise bei Automobilen, sehr kostenintensiv. Bei Dehnungsmeßstreifen weisen die Klebestellen hinsichtlich des Langzeitverhaltens deutliche Schwächen auf, da deren Funktionsfähigkeit stark durch Feuchteeinfluß beeinträchtigt wird und eine Dauerlastfestigkeit ist nicht garantierbar.
Bestimmte kapazitive Drehmoment- und Kraftsensoren sind mit planaren kammförmigen Elektrodenstrukturen ausgestattet, die eine Kraft oder ein Drehmoment mit entsprechender Dehnung oder Torsion in eine Kapazitätsänderung umwandeln. Die hierbei auftretenden Verschiebungen betragen nur wenige Mikrometer. Dabei wird der Elektrodenabstand entsprechend einer Verschiebung am Meßort geändert. Diese Applikation eines Sensors gestaltet sich gegenüber Dehnungsmeßzellen wesentlich einfa- eher und deren Langzeitstabilität ist ebenfalls deutlich besser. Ebenfalls kann diese Art von Sensoren auch vor Ort, d.h. im wesentlichen in mobilen Einheiten oder Anlagen, problemlos installiert werden.
Nachteil bisheriger Sensoren ist generell, daß deren Elektro- denabstand als Meßgröße verwendet wird, da die Einstellung geringer Elektrodenabstände problematisch ist. Außerdem müssen planparallele Kondensatorelektroden unter Beibehaltung der gegenseitigen Ausrichtung aufeinander zu oder weg bewegt werden. Bei kapazitiven Sensoren, deren Elektrodenstruktur kammförmig ist, müssen zwei isoliert zueinander angebrachte Kammstrukturen äußerst parallel zueinander montiert und geführt werden. Ferner werden bei der Herstellung der Kammstrukturen hohe Genauigkeiten bei der Teilung verlangt. Diese Aspekte begrenzen eine über die Stückzahl laufende Kostenre- duzierung. Ferner sind durch montagebedingte Toleranzen die minimalen Elektrodenabstände und damit die Empfindlichkeit des Sensorprinzips begrenzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kapazitiven Meßaufnehmer mit einfachem Aufbau bereitzustellen, dessen Empfindlichkeit gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist.
Die Lösung dieser Aufgabe geschieht durch die Merkmalskombi- nation des Anspruchs 1.
Die Erfindung wechselt von dem kapazitiven Sensorprinzip entsprechend dem Stand der Technik, bei dem die Veränderung des Abstandes von planparallelen Elektroden ausgewertet wird, und verwendet die Winkelveränderungen von spitzwinkelig bzw. keilförmig gegeneinander angeordneten Elektroden bzw. Elektrodenflächen. Es können Meßsignale, insbesondere Kapazitätsveränderungen zur Ermittlung von Wegen/Verschiebungen, Torsionen, sowie Dehnungen oder Kräften und Drehmomente ermit- telt werden. Die einzige hierbei notwendige Prazisionstech.no- logie liegt in der Herstellung von sehr ebenen wirksamen Elektrodenoberflächen, die sich gegenüberliegen und kapazitiv zusammenwirken. Die gesamte Anordnung kann als Keil oder als keilförmiger Aufbau bezeichnet werden. Sensoren nach diesem Prinzip müssen aufgrund der Tatsache, daß die Kapazität sehr genau der Beziehung c * 1/d (c = Kapazität, d = Elektrodenab- stand) folgt, nicht kalibriert werden. Die Sensoranordnung weist äußerst geringe Streukapazitäten und geringe Kapazitäten zweiter Ordnung auf. Die an sich schon sehr geringe Temperaturabhängigkeit von kapazitiven Sensoren wird durch den Übergang von einer absolut gleichförmigen parallelen Abstand- sänderung auf eine Winkeländerung noch weiter verbessert. Gemessen wird eine Kapazität bzw. deren Kehrwert mit entsprechenden Änderungen bei verändertem Elektrodenabstand.
Der Sensor ist im Prinzip langgestreckt und teilweise plat- tenförmig ausgebildet. Dabei ist er in seinen Endbereichen mittels einer Zweipunkt-Verbindung, d.h. einer kraftschlüssigen Verbindung, an jedem Ende mit einem zu vermessenden Körper, beispielsweise einer Welle, verbunden. Die Orientierung des langgestreckten Sensors relativ zu dem zu vermessenden Körper geschieht derart, daß Verschiebungen durch Dehnungen oder Torsionen die Befestigungspunkte der Zweipunkt-Verbindung zwischen Sensor und zu vermessendem Körper gegeneinander versetzen. Zur Darstellung des kapazitiven Sensors ist eine erste Elektrode mittels eines Befestigungselementes mit einem Meßobjekt verbunden. Ein Träger für zweite Elektroden ist mit diesem Befestigungselement ebenfalls starr verbunden. Der starre Träger ist somit nicht direkt mit dem Meßkörper verbunden. Die erste Elektrode ist in ihrem mittleren Bereich zwischen den Befestigungspunkten plan ausgebildet und liegt der auf dem Träger befindlichen zweiten Elektrode nicht parallel gegenüber.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste Elektrode lediglich oberflächlich metallisch leitend ausgebildet. Die zweite Elektrode ist zweckmäßigerweise auf einem isolierenden Träger aufgebracht. Sämtliche Elektroden sind an ihrer wirksamen Oberfläche möglichst plan dargestellt. Vorteile eines derartigen kapazitiven Meßaufnehmers bestehen in einer hohen Ausgangskapazität bei kleinem Bauvolumen. Weiterhin liegt eine hohe Linearität vor ( 1/C ) . Eine Temperaturdrift des Nullpunktes ist sehr gering. Thermisch bedingte Wärmedehnungen sind minimal. Der Meßaufnehmer erfordert keine aufwendige Justierung bei der Montage (PräzisionsJustierung von Elektroden) . Weiterhin ist die Exemplarstreuung hinsichtlich des Übertragungsverhaltens gering, so daß keine Kalibrierung notwendig ist.
Um eine hochgenaue Planarität zu erzielen, sind die die Elektroden darstellenden Teile des kapazitiven Sensors durch Dünnschichttechnik hergestellt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die erste Elektrode einfach ausgeführt ist und zwei zweite Elektroden auf dem Träger gegenüberliegend kapazitiv zusammenwirken.
Zur Miniaturisierung und zur verbesserten Datenübertragung kann auf dem Träger eine integrierte Schaltung zur Kapazitätsmessung angebracht sein, die ein Ausgangssignal stellvertretend für die Kapazität bzw. deren Kehrwert ausgibt.
Zum Schutz vor aggressiven Umwelteinflüssen kann der Sensor vorzugsweise mit einem Gehäuse umschlossen sein.
Ist die Oberfläche der Elektroden plan ausgebildet und der gedachte Schnittpunkt der winkelig angestellten Elektroden bzw. der Elektrodenoberflächen gleich dem Drehpunkt für Winkelveränderungen, so gilt eine einfache mathematische Beziehung für Abstandsänderungen der Elektroden hinsichtlich einer Kapazitätsänderung.
Verschiebungen bzw. Wege, Torsionen, Dehnungen, Kräfte und
Drehmomente lassen sich mit einem derartigen Meßaufnehmer zuverlässig messen. Im folgenden werden anhand von schematischen Figuren weitere Ausführungsbeispiele beschrieben.
Figur 1 zeigt einen kapazitiven Drehmomentensensor zur Torsionswinkelmessung mit einem Ersatzschaltbild für die Elekroden,
Figur 2 zeigt eine weiter schematisierte Darstellung der geometrischen Verhältnisse am Sensor mit der Ableitung der Übertragungsfunktion des Sensors,
Figur 3 zeigt den Sensor im Längsschnitt mit Gehäuse, Figur 4 zeigt den Sensor auf einer Flexplatte, zur direkten Torsionswinkelerfassung,
Figur 5 zeigt den auf einer Welle angebrachten Sensor, Figur 6 zeigt einen zur Kraft- bzw. Dehnungsmessung relativ zur Kraftrichtung angeordneten Sensor,
Figur 7 zeigt eine Ausgestaltung eines Sensors zur kapazitiven Torsionswinkelmessung,
Figur 8 zeigt in Anlehnung an Füg. 7 eine Draufsicht auf einen Träger 16 ohne erste Elektrode 1,
Figur 9 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Sensors entsprechend der Erfindung.
Um die isolierte Montage der Elektroden nach dem Stand der Technik zueinander zu umgehen, wird der den Sensor darstellende keilförmige Aufbau entsprechend der Erfindung aus einem isolierenden und einem metallisch leitenden Teil verifiziert. Der isolierende Träger 16, trägt zwei zweite in Dünnfilmtechnik aufgebrachte Elektroden 2, 3. Die Elektroden 2, 3 sind mit einem metallischen Teil des spitzwinkelig gegenüberliegenden Körpers der ersten Elektrode 1 kapazitiv gekoppelt. Dabei ist die in Figur 1 obenliegende erste Elektrode die Gegenelektrode zu den Elektroden 2,3. Eine Kapazität wird zwischen den Elektroden 2,3 gemessen. Randbereiche bzw. Befe- stigungselemente 4,5 außerhalb von Schwachstellen 10 können aus nichtleitenden Materialien bestehen. Ein direkter Kontakt zwischen gegenüberliegenden Elektroden, die winkelig gegen- einander angestellt sind, liegt nicht vor, so daß die spitzwinkelige Öffnung der Anordnung nach Figur 1 einen Mindestwinkel nicht unterschreitet. Darüber hinaus wird die Ausdehnung der Elektroden 2, 3 auf dem isolierenden Träger 16 in Richtung auf die starre gegenseitige Verbindung zwischen dem Träger 16 und der ersten Elektrode 1 ausreichend begrenzt.
Figur 1 enthält eine Darstellung eines Ersatzschaltbildes mit Elektroden 1,2,3 , zwischen denen eine Kapazität C gemessen wird. Die in Figur 1 dargestellte Bewegungsrichtung 15, in diesem Fall von der ersten Elektrode 1, sorgt für eine Winkeländerung zwischen den Elektroden 1 und 2 bzw. 1 und 3, entsprechend der Bewegungsrichtung 15' . Die entsprechenden Kapazitäten sind in Reihe geschaltet. Weiterhin sind dargestellt: Torsionsrichtung 15, Befestigungselemente 4,5 , Schwachstellen 10 und Kapazität C. Nicht dargestellt sind Befestigungspunkte 6 für die Anzeige der Befestigungsposition am Meßobjekt.
In Figur 2 wird anhand eines Höhe h (Auslenkung) /Weg x (Elektrodenlänge) -Diagrammes die Ubertragungsfunktion des kapazitiven Sensors abgeleitet. In dem Diagramm bedeutet die x- Richtung die Längserstreckung der Elektroden 1, 2, 3. Dabei sei angemerkt, daß die geometrische Auslegung des Sensors zweckmäßigerweise wie hier beschrieben vorgenommen wird, um zwischen den Befestigungspunkten 6 eine ausreichende Distanz zu erreichen. Die rechtwinkelig langgestreckte flächige Ausbildung der Elektroden 1,2, 3 ist zweckmäßig, könnte jedoch auch anders geformt sein. Im Diagramm der Figur 2 entspricht die Länge von wirksamen Elektrodenflächen dem Weg zwischen 1^ und l . Eine Höhe h(x) läßt sich darstellen durch h0±k-T bzw ho+Δh. Die Abhängigkeit des Drehmoments T von einer Kapazität C bzw. einer Kapazitätsänderung dC ist in den Formeln in Figur 2 dargestellt. Durch Auflösung nach dem Drehmoment T er- gibt sich die in Figur 2 unten dargestellte Formel bzw. die Übertragungsfunktion des kapazitiven Sensors für die Drehmomentenmessung. Dabei bedeuten die verwendeten Größen im ein- zelnen: k = Elastizitätskonstante, εg = Dielektrizitätskonstante, b = Breite der Elektrode, T = Drehmoment, C = Kapazität, l2-lι = Länge der Elektrode; wobei die Indizierung bei der Kapazität für den Ruhezustand mit 0 und für den Betriebs- zustand mit T vorgenommen wurde.
In Figur 3 wird ein Sensor in der Draufsicht in Schnittdarstellung gezeigt. Es sind im einzelnen dargestellt: eine unten liegende einstückige erste Elektrode 1, die zumindest im mittleren Bereich elektrisch leitend ausgeführt ist. Die erste Elektrode weist zwei Befestigungspunkte 6 an Befestigungselementen 4,5 auf, die an gegenüberliegenden Enden der ersten Elektrode 1 ausgebildet sind. Kontakt zum zu vermessenden Körper besteht demnach lediglich in den Endbereichen der in Figur 3 unten liegenden ersten Elektrode 1. Diese ist insbesondere durch Schwachstellen 10 verformbar ausgeführt, so daß Relativbewegungen zwischen den beiden Befestigungspunkten 6 durch Kapazitätsänderungen des Elektrodensystems, bestehend aus der Elektrode 1 und den Elekroden 2, 3, detek- tierbar sind. Der Sensor steht in diesem Fall senkrecht auf der Oberfläche eines zu vermessenden Körpers. Die Oberfläche des zu vermessende Körpers liegt in Figur 3 beispielsweise in der Papierebene und der Sensor ist senkrecht darauf angebracht, so daß seine Erstreckung in der Breite senkrecht zur Papierebene und seine Längserstreckung von links nach rechts verläuft. Wird nun entsprechend der Bewegungsrichtung 15,15> aufgrund einer zu messenden Kraft bzw. eines Drehmoments eine Verschiebung an der Objektoberfläche bewirkt, so ist mit dem in Figur 3 dargestellten Sensor eine daraus resultierende Ka- pazitätsänderung detektierbar, da sich die Befestigungspunkte 6 relativ zueinander verschieben. Dies geschieht beispielsweise derart, daß der linke Befestigungspunkt 6 statisch ist und der rechte Befestigungspunkt 6 sich entsprechend der Bewegungsrichtung 5 verschiebt. Es resultiert demnach eine Ver- änderung der Kapazität des Elektrodensystems, indem die erste Elektrode 1, eine Winkeländerung relativ zu den Elektroden 2, 3 ausführt. Durch die Schwachstellen 10 ist eine Übertragung eines Drehmomentes von dem rechten Befestigungspunkt 6 am Befestigungselement 5 auf den mittleren Bereich der ersten Elektrode 1 ausgeschlossen. Die relativ kleinen Lageveränderungen bei auftretenden Kräften, Drehmomenten oder Dehnungen bewirken somit eine Winkelveränderung durch Bewegungen an den Schwachstellen 10 der in Figur 3 unten liegenden ersten Elektrode 1. Von denen in der Figur 3 dargestellten Befestigungspunkten 6 ist zumindest der linke Punkt, in dessen Bereich der starre Träger 16 angebracht ist, starr mit dem Messobjekt verbunden. Der zweite Befestigungspunkt 6 ist vorzugsweise ebenfalls starr mit dem Messobjekt verbunden. Der mittlere Teil der ersten Elektrode 1 sollte keinen Kontakt zum Messobjekt aufwiesen, um frei beweglich zu sein. Das Bezugszeichen 7 ist stellvertretend für ein Gehäuse, das teilweise flexibel den Sensor überdeckt und abschließt und auf der ersten Elektrode 1 aufgesetzt ist. Das Gehäuse 7 soll vor schädlichen Umwelteinflüssen schützen. Es muß zumindest staub- und feuchtigkeitsdicht sein.
Figur 4 zeigt eine der Figur 3 entsprechende Darstellung eines kapazitiven Sensors auf einer sog. Flexplatte 8, wie sie an einem Getriebe im Automobilbau Verwendung findet. Dargestellt werden wiederum die Befestigungspunkte 6, der ido- lierende Träger 16 die erste Elektrode 1 und die zweiten Elektroden 2,3. Die Richtung des Drehmomentes T ist durch einen Pfeil angedeutet. Somit können Drehmomente bzw Dehnungen am Abtrieb eines Getriebes gemessen werden.
In Figur 5 ist der Einsatzfall eines kapazitiven Sensors ent- sprechend der Erfindung auf einer Welle 9 dargestellt, wobei ein Drehmoment T zu messen ist. Das Drehmoment T bewirkt wiederum in Torsionsrichtung 15 auftretende Dehnungen, die in dem Bereich zwischen den beiden Befestigungspunkten 6 durch entsprechende Verschiebung dieser Befestigungspunkte 6 gegen- einander detektierbar sind. Die Funktionsweise besteht gleichbleibend darin, daß der Kontakt des Sensors zur Welle 9 lediglich in den Endbereichen der ersten Elektrode 1 in der Umgebung der Befestigungspunkte 6 vorhanden ist. Der starre Träger 16 ist gleichzeitig im unteren Bereich mit der ersten Elektrode 1 bzw. mit dem Befestigungselement 4 starr verbunden. Auf diese Art und Weise sind mittels eines kapazitiven Sensors Drehmomente auf einer Welle durch direkte Torsionswinkelerfassung meßbar und quantifizierbar.
Figur 6 zeigt einen kapazitiven Sensor zur Detektion eines Weges durch Winkelmessung bzw. -Veränderung. Der Aufbau ent- spricht der bisherigen Beschreibung, wobei der Sensor mit seiner Längserstreckung, in diesem Fall unter 45°, zur Kraftrichtung ausgerichtet ist. Dies geschieht aufgrund des Zusammenhanges, daß unter 45° die größten meßbaren relativen Verschiebungen zwischen den Befestigungspunkten 6 auftreten. Die in sämtlichen Figuren dargestellte angewinkelte Ausführung der ersten Elektrode 1 mit deren mittleren Teil stellt vom Betrag her weder einen Betriebs- noch einen Ruhezustand dar. Wesentlich ist die ständig vorhandene keilförmige bzw. spitzwinkelig ausgerichtete gegenseitige Orientierung der gegenüberliegenden Elektroden 1, 2, 3. Kräftedehnungen oder Drehmomente lassen sich entsprechend der Bewegungsrichtung 15 in jeder Richtung messen, soweit die Befestigungspunkte 6 nicht zu nahe zueinander positioniert werden.
In der in Figur 4 dargestellten Anordnung wird durch das Drehmoment T eine Vergrößerung des Winkels am kapazitiven Sensor erfolgen. In der Betrachtung des geschnittenen Sensors in Figur 3 wird eine Bewegungsrichtung 15 des rechten Befestigungspunktes 6 am Befestigungselement 5 nach unten eben- falls eine Vergrößerung des Winkels im Sensor zur Folge haben. Wird der rechte Befestigungspunkt 6 in Figur 3 ausgehend vom Ruhezustand im Betriebszustand nach oben versetzt, so bedeutet dies eine Verkleinerung des Öffnungswinkels des Sensors. Für eine optimale Messung darf der Winkel am Sensor vorbestimmte Maximalwerte nicht übersteigen. Eine Höhendifferenz Δh am Sensor entsprechend Figur 2 liegt beispielsweise bei 20 um. Figur 7 zeigt eine Schnittdarstellung eines kapazitiven Meßaufnehmers entsprechend der vorliegenden Erfindung. Die erste Elektrode 1 ist an den Befestigungselementen 4 und 5 entspre- chend der Befestigungspunkte 6 an einem Meßobjekt derart positioniert, daß optimale oder gewünschte Verschiebungen zwischen den Befestigungspunkten 6 bei mechanischer Belastung des Meßobjektes bewirkt werden. Die einstückig ausgefühte erste Elektrode 1 beinhaltet die Befestigungselemente 4,5, wo- bei Schwachstellen 10 zwischengeschaltet sind. Auf dem isolierenden Träger 16, der starr mit dem Befestigungselement 4 verbunden ist, aber keinerlei Kontakt mit dem Meßobjekt aufweist, ist eine Auswerteelektronik 13 (Chip) zusätzlich zu den zweiten Elektroden 2,3 aufgebracht. Ein Ausgangssignal 14 wird über eine entsprechende Leitung abgeführt. Nachdem die Öffnung der spitzwinklig gegeneinander angestellten Elektroden 1 und 2,3 sehr gering ist, ist die erste Elektrode 1 derart ausgeformt, daß ein Ausgangssignal mittels einer Leitung abgreifbar ist. Die Auswertelelektronik 13 ist in einer Ver- tiefung des Trägers 16 zusammen mit den zweiten Elektroden
2,3 auf einer Schicht aus Klebstoff 11 mit darauf aufgebrachtem hochohmigen Silizium dargestellt.
Figur 8 zeigt den Träger 16 in der Draufsicht ohne die erste Elektrode 1. Dargestellt sind die zweiten Elektroden 2,3, die mit der ersten Elektrode 1 kapazitif zusammenwirken. Die Kapazität wird abgegriffen von den zweiten Elektroden 2,3 und in einer Auswerteelektronik 13 entsprechend verarbeitet. In Figur 8 ist erkennbar, daß sich die einzelnen Elemente auf dem Träger 16 auf der durchgehenden Schicht von Silizium 12 befinden,
Figur 9 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ähnlich der Figur 7. In Figur 9 ist im Gegensatz zur Figur 7 der isolierende Träger 16 mit Befestigungselementen 4,5 versehen. Die erste Elektrode 1 ist, genauso wie bisher beschrieben, im Endbereich mit dem Befestigungselement 4 verbunden. Die erste Elektrode 1 weist eine dauerhafte Anwinkelung auf um einen Kontakt zwischen den Elektroden 1,2,3 zu vermeiden und einen Winkel im Ruhezustand darzustellen. Die Elektroden sind hier ebenfalls metallisch ausgeführt und entsprechend gegenüber dem Messobjekt, bzw. gegenüber den Befestigungspunkten 6 elektrisch isoliert. Die erste Elektrode 1 hat in diesem Fall keinen Kontakt zum Messobjekt und der mittlere Bereich des isolierenden Trägers 16 ist frei beweglich ausgestaltet.
Wie erwähnt müssen Sensoren mit diesem Prinzip nicht kalibriert werden. Ein Grund hierfür sind auch die im Vergleich zu anderen kapazitiven Prinzipien äußerst geringen Streukapazitäten sowie ebenfalls geringe Kapazitäten zweiter Ordnung. Die an sich schon sehr geringe Temperaturabhängigkeit von ka- pazitiven Sensoren wird durch den Übergang von einer Abstandsänderung auf eine Winkeländerung noch weiter verbessert.
Besondere Vorteile liegen darin, daß anstelle der Änderung des Abstandes oder der überlappenden Fläche eines Plattenkon- densators mit parallelen Elektroden bei der Erfindung Änderungen des Winkels eines Sensors mit spitzwinkelig zueioander angeordneten Kondensatorelektroden vorgenommen bzw. ausgewertet werden. Ein wesentlicher Vorteil ist durch die Verwendung eines Trägers 16 und einer ersten Elektrode 1 in Verbindung mit einem unmittelbar nebeneinander plazierten integrierten Schaltkreises für die Messung der Kapazität zu sehen. Hierdurch kann ein Mikrosystem realisiert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Kapazitiver Meßaufnehmer bestehend aus mindestens zwei korrespondierenden flächig ausgebildeten Kondensatorelektro- den, die in einem spitzen Winkel gegeneinander angestellt sind und bei denen ein zu messender Weg in eine entsprechende Winkeländerung mit einer entsprechend auswertbaren Kapazitätsänderung umsetzbar ist.
2. Kapazitiver Meßaufnehmer nach Anspruch 1, wobei
-eine erste Elektrode (1) an gegenüberliegenden Enden einstückig mit jeweils einem Befestigungselement (4,5) ausgebildet ist,
-die Befestigungselemente (4,5) mit Punkten an einem Meßobjekt starr verbunden sind, deren relative Positionsveränderung zu messen ist,
-die zur ersten Elektrode (1) korrespondierende zweite Elektrode (2,3) isoliert auf einem Träger (16) dargestellt ist, der starr mit einem Befestigungselement verbunden ist, -die Lage der ersten Elektrode (1) durch Relativbewegungen zwischen den Befestigungspunkten (6) veränderbar ist, wodurch eine Winkelveränderung zwischen den korrespondierenden Elektroden resultiert.
3. Meßaufnehmer nach Anspruch 2, wobei zwischen der ersten Elektrode (1) und den Befestigungselementen (4,5) Gelenke oder Schwachstellen (10) vorhanden sind.
4. Meßaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wo- bei die winkelig angestellten Elektroden ebene Oberflächen aufweisen und deren gedachter Schnittpunkt den Drehpunkt für eine Wikelveränderung zwischen den Elektroden darstellt , so daß folgende Beziehung gilt:
C = ε0bl2/ (ho+Δh) • In l2/lα mit li, 12 als Anfangs- und Endpunkt der Elektroden vom Drehpunkt aus, b der Breite, ε0 der Dielektrizitäts-konstanten, h0 der Ausgangsöffnung und Δh der Wegänderung.
5. Meßaufnehmer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die erste Elektrode (1) in Form einer metallisch leitenden Schicht auf einem isolierenden Träger (16) ausgebildet ist.
6. Meßaufnehmer nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Elektroden in Form von Dünnschichten ausgebildet sind.
7. Meßaufnehmer nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei zwei zweite Elektroden (2, 3) vorhanden sind, die kapazitiv über eine erste Elektrode (1) verbunden sind.
8.Meßaufnehmer nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der Träger (16) zusätzlich eine integrierte Schaltung (IC) zur Meßwerterfassung aufweist.
9. Meßaufnehmer nach Anspruch 8, wobei isolierte Elektroden und Auswerteelektronik in einem einzigen IC realisiert sind.
10.Meßaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Meßaufnehmer von einem Gehäuse (7) umschlossen ist, welches staub- und feuchtigkeitsdicht ist.
11. Meßaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Befestigungselement relativ zum zu messenden Weg ortsfest ist und auf das andere Befestigungselement eine Ver- Schiebung wirkt, die dem zu messenden Weg entspricht.
12. Meßaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Befestigungselemente (4,5) auf der Oberfläche eines Meßobjektes aufgebracht sind.
13. Meßaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Befestigungselemente (4,5) in den Endbereichen des trägers (16) angebracht sind und die erste Elektrode (1) mit einem Befestigungselement starr verbunden ist.
14. Meßaufnehmer nach Anspruch 13, wobei die erste Elektrode (1) zwischen Befestigung und freiem. Ende einen Winkel aufweist, um im Ruhezustand einen spitzen Winkel innerhalb des Meßaufnehmers darzustellen.
15. Verfahren zur Verwendung eines Meßaufnehmers nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei Winkeländerungen zwischen Kondensatorelektroden eine Kapazitätsänderung ergeben, die in eine Wegänderung umgerechnet wird, die wiederum in Kombination mit Material- und Geometriekenngrößen eines Meßobjektes in Kräfte, Drehmomente oder Dehnungen umgerechnet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Positionierung des Meßaufnehmers mittels dessen Befestigungselemente relativ zum zu messenden Weg entsprechend der Meßaufgabe vorgegeben wird.
PCT/DE1999/003551 1998-11-06 1999-11-05 Kapazitiver messaufnehmer und betriebsverfahren WO2000028293A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/830,621 US6633172B1 (en) 1998-11-06 1999-11-05 Capacitive measuring sensor and method for operating same
EP99960864A EP1127253A1 (de) 1998-11-06 1999-11-05 Kapazitiver messaufnehmer und betriebsverfahren

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19851314 1998-11-06
DE19851314.3 1998-11-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2000028293A1 true WO2000028293A1 (de) 2000-05-18

Family

ID=7886978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE1999/003551 WO2000028293A1 (de) 1998-11-06 1999-11-05 Kapazitiver messaufnehmer und betriebsverfahren

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6633172B1 (de)
EP (1) EP1127253A1 (de)
WO (1) WO2000028293A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002079740A1 (de) * 2001-03-30 2002-10-10 Siemens Aktiengesellschaft Kapazitives mikrosystem zur erfassung mechanischer verformungen, verwendung und betriebsverfahren
CN102044464A (zh) * 2009-10-14 2011-05-04 格罗方德半导体公司 在后段工艺期间关于层特性的电容性监控方法
WO2015181763A3 (en) * 2014-05-30 2016-11-24 Nanolever S.R.L. Force gauge

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6828800B2 (en) * 2000-12-14 2004-12-07 Yeda Research And Development Co. Ltd. Single-molecule detector
US7047814B2 (en) * 2001-07-17 2006-05-23 Redwood Microsystems, Inc. Micro-electromechanical sensor
US7492167B2 (en) * 2003-11-05 2009-02-17 Yeda Research And Development Co. Ltd. Method and device for monitoring and controlling fluid locomotion
US7382137B2 (en) * 2005-05-27 2008-06-03 Canon Kabushiki Kaisha Potential measuring apparatus
US10175188B2 (en) * 2013-03-15 2019-01-08 Robert Bosch Gmbh Trench based capacitive humidity sensor
CN114910827B (zh) * 2022-05-13 2023-04-14 滁州市技术监督检测中心 用于检测锁紧对可变电容器电容量影响的装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5742829A (en) * 1980-08-28 1982-03-10 Yokogawa Hokushin Electric Corp Pressure transducer
DE4215258A1 (de) * 1992-05-09 1993-11-11 Daniel Prof Dipl Phys Bender Sensor
EP0759628A1 (de) * 1995-08-18 1997-02-26 Murata Manufacturing Co., Ltd. Variabler Kondensator

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4558600A (en) 1982-03-18 1985-12-17 Setra Systems, Inc. Force transducer
CH642461A5 (fr) 1981-07-02 1984-04-13 Centre Electron Horloger Accelerometre.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5742829A (en) * 1980-08-28 1982-03-10 Yokogawa Hokushin Electric Corp Pressure transducer
DE4215258A1 (de) * 1992-05-09 1993-11-11 Daniel Prof Dipl Phys Bender Sensor
EP0759628A1 (de) * 1995-08-18 1997-02-26 Murata Manufacturing Co., Ltd. Variabler Kondensator

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 006, no. 112 (P - 124) 23 June 1982 (1982-06-23) *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002079740A1 (de) * 2001-03-30 2002-10-10 Siemens Aktiengesellschaft Kapazitives mikrosystem zur erfassung mechanischer verformungen, verwendung und betriebsverfahren
US6865960B2 (en) 2001-03-30 2005-03-15 Siemens Aktiengesellschaft Capacitive microsystem for recording mechanical deformations, use and operating method
CN102044464A (zh) * 2009-10-14 2011-05-04 格罗方德半导体公司 在后段工艺期间关于层特性的电容性监控方法
CN102044464B (zh) * 2009-10-14 2016-06-22 格罗方德半导体公司 在后段工艺期间关于层特性的电容性监控方法
WO2015181763A3 (en) * 2014-05-30 2016-11-24 Nanolever S.R.L. Force gauge

Also Published As

Publication number Publication date
EP1127253A1 (de) 2001-08-29
US6633172B1 (en) 2003-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69521890T2 (de) Stabilisierter drucksensor
EP0190270B1 (de) Messwertaufnehmer zum elektrischen messen von kräften, drehmomenten, beschleunigungen, drücken und mechanischen spannungen
EP0618450A1 (de) Beschleunigungssensor
WO1996005491A1 (de) Kraft- oder dehnungssensor
CH673897A5 (de)
EP0950876B1 (de) Kapazitiver Winkelsensor
DE102011076008B4 (de) Kraftaufnehmer, insbesondere Wägezelle
EP0447810B1 (de) Elektrische Messanordnung zur Messung bzw. Berechnung des Füllstandes oder anderer mechanischer Daten einer elektrisch leitenden Flüssigkeit
WO2000028293A1 (de) Kapazitiver messaufnehmer und betriebsverfahren
EP0454901A1 (de) Kraftwandler
WO2011015302A1 (de) Anordnung und verfahren zur kapazitiven druckmessung
EP1332374B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum elektrischen nullpunktabgleich für ein mikromechanisches bauelement
EP3063518B1 (de) Kapazitives sensorelement mit integrierter mess- und referenzkapazität
EP1373847A1 (de) Kapazitives mikrosystem zur erfassung mechanischer verformungen, verwendung und betriebsverfahren
DE10006534B4 (de) Verfahren und Sensorelement zur Verformungsmessung
DE19752439C2 (de) Mikromechanischer Neigungssensor, insbesondere für Kraftfahrzeuge
WO1999014613A1 (de) Sensorelement
DE3923042C2 (de)
DE10036495C2 (de) Kraftmessvorrichtung in Form eines Biegebalkensensors
DE102010039236A1 (de) Sensoranordnung und Verfahren zum Abgleich einer Sensoranordnung
EP0191899B1 (de) Sensor zur Messung elektrischer Eigenschaften im elektrischen Feld
AT523342B1 (de) Sensor
DE102007054027B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur kapazitiven Kraftmessung
DE4215258C2 (de) Sensor
DE102020211308A1 (de) Sensorsystem, Verfahren zur Erzeugung eines Testsignals für einen Sensor eines Sensorsystems

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1999960864

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref country code: US

Ref document number: 2001 830621

Date of ref document: 20010423

Kind code of ref document: A

Format of ref document f/p: F

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09830621

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1999960864

Country of ref document: EP