WO2008037762A1 - Sensor and sensor arrangement - Google Patents

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WO2008037762A1
WO2008037762A1 PCT/EP2007/060252 EP2007060252W WO2008037762A1 WO 2008037762 A1 WO2008037762 A1 WO 2008037762A1 EP 2007060252 W EP2007060252 W EP 2007060252W WO 2008037762 A1 WO2008037762 A1 WO 2008037762A1
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WO
WIPO (PCT)
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sensor
coupling
electrically
carrier
coupling electrodes
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/060252
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German (de)
French (fr)
Inventor
Eduard Bleicher
Gerhard Wild
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H13/00—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch
    • H01H13/70—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard
    • H01H13/78—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard characterised by the contacts or the contact sites
    • H01H13/803—Switches having rectilinearly-movable operating part or parts adapted for pushing or pulling in one direction only, e.g. push-button switch having a plurality of operating members associated with different sets of contacts, e.g. keyboard characterised by the contacts or the contact sites characterised by the switching function thereof, e.g. normally closed contacts or consecutive operation of contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2203/00—Form of contacts
    • H01H2203/036—Form of contacts to solve particular problems
    • H01H2203/044—Form of contacts to solve particular problems to achieve a predetermined sequence of switching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H2225/00—Switch site location
    • H01H2225/018—Consecutive operations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2239/00—Miscellaneous
    • H01H2239/078—Variable resistance by variable contact area or point
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/02—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch
    • H01H3/14—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch adapted for operation by a part of the human body other than the hand, e.g. by foot
    • H01H3/141—Cushion or mat switches

Definitions

  • the invention relates to a sensor, in particular a film sensor comprising a first and a second carrier, which are mutually parallel and spaced from each other.
  • the invention further relates to a sensor arrangement.
  • WO 02/097838 A1 discloses a foil switch element which comprises a first carrier foil with a first electrode arrangement and a second carrier foil with a second electrode arrangement.
  • the first and second carrier foils are arranged at a distance from one another such that the first and the second electrode arrangement face one another.
  • the second electrode assembly includes a resistive layer facing the first electrode assembly.
  • a sensor with deformation-dependent resistance value is disclosed with a first and a second carrier, which are spaced apart by a spacer.
  • a first conductor track is arranged on one side of the first carrier, which faces the second carrier.
  • a resistance layer is arranged on one side of the second carrier, which faces the first carrier.
  • the first conductor track and the resistance layer can be electrically conductively coupled to one another in at least one coupling region as a function of deformation of the first and the second carrier.
  • the resistance layer is subdivided into resistance regions which are electrically conductive by a second conductor track. tend to be coupled with each other.
  • the first trace and the resistor regions are arranged asymmetrically.
  • the object of the invention is to provide a sensor and a sensor arrangement which can be produced simply and inexpensively and which is or is mechanically robust.
  • the invention is characterized by a sensor comprising a first carrier and a second carrier, wherein the second carrier is arranged parallel and spaced by a spacer to the first carrier.
  • the sensor comprises a cell which is formed by a recess formed in the spacer, which extends as far as the first carrier and up to the second carrier.
  • the sensor further comprises an electrically conductive first coupling electrode, which is arranged in a region of the cell on one side of the first carrier, which faces the second carrier, and which is electrically contactable from outside the cell.
  • the sensor comprises at least two electrically conductive second coupling electrodes, which are arranged in a region of the cell on one side of the second carrier, which faces the first carrier.
  • the at least two second coupling electrodes have mutually different geometric dimensions and are each individually electrically contacted from outside the cell.
  • the at least two second coupling electrodes are further formed in their geometric dimensions such that the first coupling electrode and the respective second coupling electrode are electrically coupled to each other at a different minimum deformation of the sensor.
  • the advantage is that such a sensor is simple and easy and inexpensive to produce.
  • the recess of the Cell is for example very easy to produce by punching out of the spacer.
  • the contactable coupling electrodes can be contacted in particular by electrical leads which form electrical connections of the sensor.
  • the sensor forms a two-stage or multi-stage switch whose respective on-state is dependent on the degree of deformation of the sensor.
  • the degree of deformation of the sensor is very easily detectable depending on the respective switch-on, without the need for complex structured resistive layers or expensive resistance materials or manufacturing processes for the production of the sensor are required. Furthermore, the sensor is thus particularly robust and reliable and stable against environmental influences.
  • the function of the two- or multi-stage switch allows the sensor to provide additional information about the degree of deformation of the sensor compared to a simple switch. Furthermore, such a sensor is particularly suitable for use in a seat mat, which is arranged in a motor vehicle seat for detecting or classifying a seat occupancy of the motor vehicle seat.
  • the senor comprises at least one resistance element which is arranged outside the cell on the second carrier and which is arranged electrically between in each case two of the at least two second coupling electrodes.
  • the at least one resistance element is thereby not exposed to the mechanical stresses due to deformation in the region of the cell.
  • the at least one resistance element is therefore protected from damage.
  • the sensor particularly robust and reliable.
  • the sensor requires only two supply lines. Contacting the sensor is so easy.
  • the senor comprises an evaluation unit.
  • the first coupling electrode and the at least two second coupling electrodes are each electrically coupled to the evaluation unit.
  • the evaluation unit is designed to recognize a first one
  • the evaluation unit is designed to detect at least one second switch-on state of the sensor as a function of a current flow between the aforementioned of the at least two second coupling electrodes and in each case one further of the at least two second coupling electrodes.
  • the advantage is that the detection of the respective switch-on state of the sensor is very simple.
  • the first switch-on state of the sensor is detected in a pass-through mode in which the current flow takes place during the coupling of the coupling electrodes between the first coupling electrode, which is arranged on the first carrier, and the aforementioned, of the at least two second coupling electrodes, which are connected to the second carrier is arranged.
  • the at least one second switch-on state of the sensor is detected in a lock-up mode, in which the current flow takes place between in each case two of the at least two second coupling electrodes, which are each arranged on the second carrier.
  • the respective second coupling electrodes are short-circuited by the first coupling electrode as a function of the degree of deformation of the sensor.
  • the senor comprises an evaluation unit.
  • the first coupling electrode and the at least two second coupling electrodes are each e- lektrisch coupled to the evaluation.
  • the evaluation unit is designed to detect in each case a different switch-on state of the sensor as a function of a current flow between the first coupling electrode and the respective second coupling electrode.
  • the advantage is that the detection of the respective switch-on state of the sensor is very simple.
  • the respective switch-on state of the sensor is detected in the pass-through mode, in which the current flows when the coupling electrodes are coupled between the first coupling electrode arranged on the first carrier and one of the at least two second coupling electrodes attached to the second carrier are arranged.
  • the senor comprises an evaluation unit.
  • the first coupling electrode and that of the at least two second coupling electrodes, which couples at the greatest minimum degree of deformation with the first coupling electrode, are electrically coupled to the evaluation unit.
  • the evaluation unit is designed to detect different switch-on states of the sensor as a function of a respectively different current flow between the first coupling electrode and the aforementioned one of the at least two second coupling electrodes.
  • the advantage is that the electrical resistance of the sensor changes stepwise as a function of the degree of deformation of the sensor by using the at least one resistance element.
  • the degree of deformation of the sensor is so very easy to detect.
  • a further advantage is that the sensor requires only two leads and the contacting of the sensor is so easy.
  • the invention is characterized by a sensor arrangement comprising at least two sensors according to the first aspect.
  • a sensor arrangement preferably forms a seat mat which can be used in a motor vehicle seat is arranged to detect or classify a seat occupancy of the vehicle seat.
  • the respective first coupling electrodes of the at least two sensors are electrically conductively coupled to one another by a first supply line.
  • a respective first of the at least two second coupling electrodes of the at least two sensors are electrically conductively coupled to one another by a second supply line.
  • a respective second of the at least two second coupling electrodes of the at least two sensors is electrically conductively coupled to a respective third supply line.
  • the second of the at least two second coupling electrodes is preferably the one which couples with the first coupling electrode at the lowest minimum degree of deformation.
  • the sensor arrangement is simple. Only one supply line is required for each of the second of the at least two second coupling electrodes for contacting the at least two sensors of the sensor arrangement plus two supply lines for contacting the respective first coupling electrode and the respective first of the at least two second coupling electrodes.
  • the Kunststofftechniksauf- wall and the space required for the supply lines is therefore low.
  • the at least one resistance element is not absolutely necessary. However, the at least one resistance element may be provided for diagnostic purposes.
  • the respective first coupling electrodes of the at least two sensors are electrically conductively coupled to one another by a first supply line.
  • the respective at least two second coupling electrodes of the at least two sensors are coupled directly or electrically via the at least one resistance element to a third supply line provided for each of the at least two sensors. That of the at least two second coupling electrodes, which is directly electrically conductively coupled to the respective third supply line, is preferably that which couples at the greatest minimum degree of deformation with the first coupling electrode.
  • the advantage is that the sensor arrangement is simple. For each sensor, there is only one supply line each for contacting the at least two sensors of the sensor arrangement, plus a supply line for contacting the respective first coupling electrode.
  • the Kunststofftechniksaufwand and the space required for the leads is therefore particularly low.
  • the sensor arrangement comprises at least four sensors which each have the at least one resistance element.
  • the sensors are electrically coupled in matrix form in at least two rows and at least two columns.
  • Each column has a column line.
  • the respective first coupling electrodes are electrically conductively coupled to one another by the column line.
  • Each line has a row line.
  • the at least two are in each case second
  • the advantage is that the sensor arrangement is simple. Only one row line is required as lead for each line and one column line as lead for each column. lent for contacting the at least four sensors of the sensor arrangement. Thetechnischtechniksaufwand and the space required for the leads is therefore particularly low. The sensor arrangement is thereby particularly suitable for a large number of sensors.
  • FIG. 2 shows a cross section of the sensor according to FIG. 1,
  • FIG. 3A shows a first circuit diagram of the sensor
  • FIG. 3B shows a second circuit diagram of the sensor
  • FIG. 4 shows a third circuit diagram of the sensor
  • FIG. 5A shows a first resistance-pressure diagram
  • FIG. 5B shows a second resistance-pressure diagram
  • FIG. 6 shows a first sensor arrangement
  • FIG. 7 shows a second sensor arrangement
  • Figure 1 shows a plan view of a sensor and Figure 2 shows a cross section of the sensor according to Figure 1.
  • the sensor is for example part of a matrix array of similar sensors, which are arranged distributed over a surface next to each other.
  • Such a matrix arrangement of the sensors is provided, for example, in motor vehicle seats under a seat surface in order to determine, based on a pressure distribution on the seat surface, an occupancy of the motor vehicle seat by a person. son, a child seat or other objects, such as through a bag to be able to close.
  • restraint systems associated with the respective motor vehicle seat for example straps or airbags, can be suitably adapted in the event of an accident in order to avoid injury to vehicle occupants.
  • the sensor comprises a first carrier 1 and a second carrier 2, which are each formed, for example, as a plastic film, which allows deformation of the first carrier 1 and / or the second carrier 2.
  • both the first carrier 1 and the second carrier 2 are formed as a plastic film.
  • the first carrier 1 and the second carrier 2 are arranged approximately parallel to one another and spaced apart from one another by a spacer 3.
  • the spacer 3 has a thickness of, for example, about 100 microns, but the spacer 3 may also be formed thicker or thinner.
  • the spacer 3 is formed for example by an adhesive or by a double-sided adhesive tape, which mechanically connects the first carrier 1 and the second carrier 2 with each other.
  • the spacer 3 is preferably deformable, so that the sensor can be bent or the first carrier 1 and the second carrier 2 can be pressed against one another.
  • the first carrier 1, the second carrier 2 and the spacer 3 are preferably made of an electrically insulating material.
  • the sensor comprises a cell, which is formed as a recess 4 in the spacer 3.
  • the recess 4 extends in each case as far as the first carrier 1 and up to the second carrier 2.
  • the recess 4 can be produced simply and inexpensively, for example, by punching it out of the spacer 3.
  • an electrically conductive first coupling electrode Kl is formed in a region of the cell.
  • the first Carrier 1 On one side of the second carrier 2, the first Carrier 1, at least two second coupling electrodes K2 are formed in a region of the cell.
  • the first coupling electrode K1 and the at least two second coupling electrodes K2 are applied, for example, as a carbon layer with a high conductivity to the respective carrier.
  • the coupling electrodes are each designed such that they can each be contacted individually from outside the cell.
  • the at least two second coupling electrodes K2 have different geometric dimensions from each other.
  • a geometry of the at least two second coupling electrodes K2 is asymmetrical.
  • the first coupling electrode K1 and the respective one of the at least two second coupling electrodes K2 can each be electrically coupled to one another at a different minimum degree of deformation of the sensor.
  • the sensor thereby comprises at least two switches which, depending on the respective minimum degree of deformation of the sensor, have different switching thresholds from each other.
  • the sensor shown in Figure 1 and Figure 2 comprises a first switch Sl and a second switch S2.
  • the first switch S1 is formed by the first coupling electrode K1 and a first of the at least two second coupling electrodes K2A.
  • the first switch S1 has a first minimum degree of deformation, which represents the lowest minimum degree of deformation of the sensor. Accordingly, the first switch Sl has the lowest switching threshold.
  • the second switch S2 is formed either by the first coupling electrode K1 and a second of the at least two second coupling electrodes K2B or by the first and the second of the at least two second coupling electrodes K2A, K2B, which can be short-circuited by the first coupling electrode K1.
  • the second switch S2 has a second minimum degree of deformation which is greater than the first minimum degree of deformation of the first switch S1. Accordingly, the second switch S2 has a higher switching threshold than the first switch S1.
  • the first of the at least two second coupling electrodes K2A has a first width D1, which is greater than a second width D2 of the second of the at least two second coupling electrodes K2B. Due to the larger first width D1 with respect to the second width D2, the first minimum degree of deformation is less than the second minimum degree of deformation. Therefore, depending on the deformation of the sensor, neither the first nor the second switch S1, S2 switches on, when the deformation of the sensor is below the minimum degrees of deformation of the first switch S1 and of the second switch S2. The first switch Sl turns on when the first minimum deformation degree is exceeded. In addition, the second switch S2 switches on, even though the second minimum deformation degree has been exceeded.
  • At least one resistance element RE is preferably provided, which is arranged in each case between two of the at least two second coupling electrodes K2.
  • the at least one resistance element RE is preferably also applied to the second carrier 2 as a carbon layer.
  • the carbon layer of the at least one resistance element RE has a lower conductivity, ie a higher ohmic resistance, than the carbon layers which form the coupling electrodes.
  • the sensor can be deformed by a pressure P which is exerted on the sensor, in particular in a region of the recess 4.
  • the deformation can be, for example, a compression of the sensor or an indentation of the first or the second carrier 1, 2 in the sensor Area of the recess 4.
  • the deformation may also be a bending of the sensor.
  • the first carrier 1 and the second carrier 2 approach one another in the region of the recess 4, that is, a distance between the first carrier 1 and the second carrier 2 decreases.
  • the first coupling electrode K1 and at least one of the at least two contacts each other second coupling electrodes K2. By touching the coupling electrodes they are electrically conductively coupled together.
  • the sensor may also include an evaluation unit 5.
  • the first coupling electrode K1 and the at least two second coupling electrodes K2 are electrically conductively coupled to the evaluation unit 5.
  • the evaluation unit 5 is designed, for example, to detect in each case a different switch-on state of the sensor as a function of a current flow between the first coupling electrode K1 and the respective one of the at least two second coupling electrodes (FIG. 3A). The detection of the respective switch-on state takes place in a so-called pass-through mode, that is to say the current flows from a supply line on the first carrier 1 through the cell to a supply line on the second carrier 2 or vice versa.
  • the evaluation unit 5 can also be designed to detect a first switch-on state of the sensor depending on a current flow between the first of the at least two second coupling electrodes K2A and the first electrode Kl and for detecting a second switch-on state of the sensor depending on a current flow between the first of the at least two second coupling electrodes K2A and the second of the at least two second coupling electrodes K2B ( Figure 3B).
  • the first switch-on state is thereby detected in the pass-through mode and the second switch-on state is detected in a so-called bypass mode, that is to say the current flows between two supply lines on the second carrier 2, ie between the first and the second of the at least two in the example shown two second coupling electrodes K2A, K2B.
  • the first and the second of the at least two second coupling electrodes K2A, K2B are electrically conductively coupled to each other by the first coupling electrode Kl and in particular short-circuited.
  • the evaluation unit 5 can also be designed to have different switch-on states of the sensor as a function of a In each case different current flow between the first coupling electrode Kl and the second of the at least two second coupling electrodes K2B to recognize when the at least one resistive element RE is provided ( Figure 4).
  • the sensor may also comprise more than two second coupling electrodes K2.
  • a further second coupling electrode is provided, which forms a further switch SO.
  • the further second coupling electrode is designed so that the minimum degree of deformation of the further switch SO is smaller than the first minimum deformation degree, that is, for example, the width of the further second coupling electrode is greater than the first width Dl.
  • the further second coupling electrode of further switch SO via a further resistance element RE 'with the first of the at least two second coupling electrodes K2A electrically coupled. Accordingly, the sensor can be extended to more than three second coupling electrodes K2. However, it must be ensured that the at least two second coupling electrodes K2 of the sensor are arranged sufficiently close to one another so that a total area of the cell is not so great that significantly different deformation forces act on the respective switches.
  • FIG. 5A shows for the first switch Sl and the second
  • Switch S2 is a diagram in which an electrical resistance R, which can be measured between the coupling electrodes associated with the respective switch, is plotted against the pressure P acting on the sensor.
  • the diagram shows the electrical resistance R without consideration of the resistance element RE, for example according to FIGS. 3A and 3B.
  • the sensor has a very high first resistance value R 1, at which the coupling electrodes belonging to the respective switch essentially correspond to each other. are electrically isolated. Both the first and the second switch Sl, S2 are turned off. If the pressure P has at least the first pressure value P1, but the pressure P is smaller than a second pressure value P2, in which the sensor is deformed in accordance with the second minimum deformation degree, then only the first switch S1 is switched on.
  • the second resistance value R2 essentially corresponds to a short circuit between the coupling electrodes belonging to the respective switch. If the pressure P has at least the second pressure value P2, then the second switch S2 is also switched on.
  • the switch-on states of the first switch S1 and the second switch S2 and thus depending on the switch-on state of the sensor, it is very easy to differentiate between different loads acting on the sensor.
  • the loads acting on the sensor that is to say in accordance with the pressure P and the associated degree of deformation of the sensor, can be distinguished from one another in further stages. In this way, the sensor is very simply designed as a multi-stage switch.
  • FIG. 5B shows a corresponding diagram for the sensor according to FIG. 4. If the pressure P is smaller than the first pressure value Pl, then the sensor has the first resistance value R1. If the pressure P has at least the first pressure value Pl, but the pressure P is smaller than the second pressure value P2, then the sensor has a third resistance value R3, which is essentially predetermined by a resistance value of the resistance element RE. Then only the first switch Sl is turned on. If the pressure P has at least the second pressure value P2, then the sensor has the second resistance value R2. Both the first and the second switch Sl, S2 are then turned on. As a result, the sensor forms a two-stage switch, which changes its electrical resistance R depending on its degree of deformation.
  • FIG. 1 shows a corresponding diagram for the sensor according to FIG. 4.
  • the first sensor array may also include more or fewer sensors. However, the first sensor arrangement comprises at least two sensors.
  • the first coupling electrodes K1 of the sensors are each electrically coupled to a first supply line A.
  • the second of the at least two second coupling electrodes K2B of the sensors are each coupled to a second supply line B.
  • the sensor arrangement also has, for each sensor, its own third supply line C1-C6, each of which is connected to the first of the at least two second coupling electrodes K2A of the respective one
  • the Sensor is electrically coupled.
  • the first switching state of the sensor is detected, for example, as a function of a current flow between the first supply line A and the respective third supply line C1-C6 of the respective sensor.
  • the second switch-on state of the sensor is detected, for example, as a function of a current flow between the second supply line B and the respective third supply line C1-C6 of the respective sensor.
  • the resistance element RE does not have to be provided. However, the resistance element RE can be provided, in particular for diagnostic purposes, for example for checking the second supply line and / or the respective third supply line C1-C6.
  • the first sensor arrangement can also be designed so that the respective resistance element RE is provided and the second supply line B is not provided. Furthermore, the first and the second of the at least two second coupling electrodes K2A, K2B are interchanged with respect to FIG. This results in the electrical resistance R, which can be measured between the first supply line A and the respective third supply line C1-C6 of the respective sensors, corresponding to FIG. 5B.
  • FIG. 7 shows a second sensor arrangement, in which the sensors are arranged in an electrically matrix-like manner in two rows and three columns.
  • the second sensor arrangement may also comprise more or fewer sensors.
  • the second sensor arrangement comprises at least four sensors which are arranged in at least two rows and at least two columns.
  • a first column has a first column line SL1, a second column has a second column line SL2, and a third column has a third column line SL3.
  • the respective column line is in each case coupled to the first coupling electrode K1 of those sensors which are assigned to the respective column.
  • the circuit arrangement has a first row line ZL1 for a first row and a second row line ZL2 for a second row.
  • the respective row line is in each case electrically coupled directly to the second of the at least two second coupling electrodes K2B and is in each case coupled via the respective resistance element RE to the respective first of the at least two second coupling electrodes K2A.
  • the electrical resistance R results between the row line assigned to the respective sensor and the column line assigned to the respective sensor according to FIG. 5B.
  • At least one line diagnostic line ZD and / or at least one column diagnostic line SD can be provided.
  • all row lines are each coupled via a diagnostic resistor RD to the at least one row diagnostic line ZD.
  • all column lines are preferably coupled to the at least one column diagnostic line SD via a respective diagnostic resistor RD. This makes it possible to check the row lines or column lines depending on a current flow between the respective row line and the line diagnostic line ZD or between the respective column line and the column diagnostic line SD.

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

A sensor comprises a first and a second mount, which mounts are arranged spaced apart from one another by a spacer. The sensor comprises a cell, which is formed by a cutout (4) formed in the spacer. In addition, the sensor comprises an electrically conductive first coupling electrode, which is arranged in a region of the cell on the first mount. In addition, the sensor comprises at least two electrically conductive second coupling electrodes (K2), which are arranged in a region of the cell on the second mount. The at least two second coupling electrodes (K2) have different geometric dimensions than one another and electrical contact can be made with them in each case individually from outside the cell. The at least two second coupling electrodes (K2) are in addition designed in terms of their geometric dimensions in such a way that the first coupling electrode and the respective second coupling electrode (K2) can be electrically coupled to one another in each case with a different minimum degree of deformation of the sensor.

Description

Beschreibungdescription
Sensor und SensoranordnungSensor and sensor arrangement
Die Erfindung betrifft einen Sensor, insbesondere einen Foliensensor, der einen ersten und einen zweiten Träger um- fasst, die zueinander parallel und voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Erfindung betrifft ferner eine Sensoranordnung.The invention relates to a sensor, in particular a film sensor comprising a first and a second carrier, which are mutually parallel and spaced from each other. The invention further relates to a sensor arrangement.
In der WO 02/097838 Al ist ein Folienschalterelement offenbart, das eine erste Trägerfolie mit einer ersten Elektrodenanordnung und eine zweite Trägerfolie mit einer zweiten E- lektrodenanordnung umfasst. Die erste und die zweite Träger- folie sind so voneinander beabstandet angeordnet, dass die erste und die zweite Elektrodenanordnung einander zugewandt sind. Die zweite Elektrodenanordnung umfasst eine Widerstandsschicht, die der ersten Elektrodenanordnung zugewandt ist. Durch einen Druck, der auf das Schalterelement ausgeübt wird, werden die erste und zweite Elektrodenanordnung aufeinander gepresst. Ein Widerstand des Schalterelements ist abhängig von dem Druck, der auf das Schalterelement ausgeübt wird. Die erste und die zweite Elektrodenanordnung sind durch jeweils eine Ringelektrode, die einen aktiven Bereich des Schalterelements umschließen, kontaktierbar .WO 02/097838 A1 discloses a foil switch element which comprises a first carrier foil with a first electrode arrangement and a second carrier foil with a second electrode arrangement. The first and second carrier foils are arranged at a distance from one another such that the first and the second electrode arrangement face one another. The second electrode assembly includes a resistive layer facing the first electrode assembly. By a pressure exerted on the switch element, the first and second electrode assemblies are pressed together. A resistance of the switch element is dependent on the pressure exerted on the switch element. The first and the second electrode arrangement can be contacted by in each case one ring electrode which encloses an active region of the switch element.
In der DE 10 2004 055 469 Al ist ein Sensor mit verformungsabhängigem Widerstandswert offenbart mit einem ersten und einem zweiten Träger, die durch einen Abstandhalter voneinander beabstandet sind. Auf einer Seite des ersten Trägers, die dem zweiten Träger zugewandt ist, ist eine erste Leiterbahn angeordnet. Auf einer Seite des zweiten Trägers, die dem ersten Träger zugewandt ist, ist eine Widerstandsschicht angeordnet. Die erste Leiterbahn und die Widerstandsschicht sind in min- destens einem Koppelbereich abhängig von einem Verformen des ersten und des zweiten Trägers elektrisch leitend miteinander koppelbar. Die Widerstandsschicht ist in Widerstandsbereiche unterteilt, die durch eine zweite Leiterbahn elektrisch lei- tend miteinander gekoppelt sind. Die erste Leiterbahn und die Widerstandsbereiche sind asymmetrisch angeordnet.In DE 10 2004 055 469 A1, a sensor with deformation-dependent resistance value is disclosed with a first and a second carrier, which are spaced apart by a spacer. On one side of the first carrier, which faces the second carrier, a first conductor track is arranged. On one side of the second carrier, which faces the first carrier, a resistance layer is arranged. The first conductor track and the resistance layer can be electrically conductively coupled to one another in at least one coupling region as a function of deformation of the first and the second carrier. The resistance layer is subdivided into resistance regions which are electrically conductive by a second conductor track. tend to be coupled with each other. The first trace and the resistor regions are arranged asymmetrically.
Die Aufgabe der Erfindung ist, einen Sensor und eine Sensor- anordnung zu schaffen, der beziehungsweise die einfach und preisgünstig herstellbar ist und der beziehungsweise die mechanisch robust ist.The object of the invention is to provide a sensor and a sensor arrangement which can be produced simply and inexpensively and which is or is mechanically robust.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object is solved by the features of the independent claims. Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.
Gemäß eines ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch einen Sensor, der einen ersten Träger und einen zweiten Träger umfasst, wobei der zweite Träger parallel und durch einen Abstandhalter beabstandet zu dem ersten Träger angeordnet ist. Der Sensor umfasst eine Zelle, die durch eine in dem Abstandhalter ausgebildete Ausnehmung gebildet ist, die sich bis zu dem ersten Träger und bis zu dem zweiten Träger er- streckt. Der Sensor umfasst ferner eine elektrisch leitende erste Koppelelektrode, die in einem Bereich der Zelle auf einer Seite des ersten Trägers angeordnet ist, die dem zweiten Träger zugewandt ist, und die von außerhalb der Zelle elektrisch kontaktierbar ist. Ferner umfasst der Sensor mindestens zwei elektrisch leitende zweite Koppelelektroden, die in einem Bereich der Zelle auf einer Seite des zweiten Trägers angeordnet sind, die dem ersten Träger zugewandt ist. Die mindestens zwei zweiten Koppelelektroden weisen voneinander unterschiedliche geometrische Abmessungen auf und sind jeweils individuell von außerhalb der Zelle elektrisch kontaktierbar. Die mindestens zwei zweiten Koppelelektroden sind ferner in ihren geometrischen Abmessungen derart ausgebildet, dass die erste Koppelelektrode und die jeweilige zweite Koppelelektrode jeweils bei einem unterschiedlichen Mindestverformungsgrad des Sensors elektrisch miteinander koppelbar sind.According to a first aspect, the invention is characterized by a sensor comprising a first carrier and a second carrier, wherein the second carrier is arranged parallel and spaced by a spacer to the first carrier. The sensor comprises a cell which is formed by a recess formed in the spacer, which extends as far as the first carrier and up to the second carrier. The sensor further comprises an electrically conductive first coupling electrode, which is arranged in a region of the cell on one side of the first carrier, which faces the second carrier, and which is electrically contactable from outside the cell. Furthermore, the sensor comprises at least two electrically conductive second coupling electrodes, which are arranged in a region of the cell on one side of the second carrier, which faces the first carrier. The at least two second coupling electrodes have mutually different geometric dimensions and are each individually electrically contacted from outside the cell. The at least two second coupling electrodes are further formed in their geometric dimensions such that the first coupling electrode and the respective second coupling electrode are electrically coupled to each other at a different minimum deformation of the sensor.
Der Vorteil ist, dass ein solcher Sensor einfach ist und einfach und kostengünstig herstellbar ist. Die Ausnehmung der Zelle ist beispielsweise sehr einfach durch Ausstanzen aus dem Abstandhalter herstellbar. Durch die erste und die mindestens zwei zweiten Koppelelektroden sind mindestens zwei Schalter gebildet, die verformungsabhängig und dadurch auch druckabhängig schalten durch entsprechendes Koppeln von Koppelelektroden bei Erreichen des jeweiligen Mindestverfor- mungsgrades .The advantage is that such a sensor is simple and easy and inexpensive to produce. The recess of the Cell is for example very easy to produce by punching out of the spacer. By the first and the at least two second coupling electrodes at least two switches are formed, the deformation-dependent and thereby also switch pressure-dependent by appropriate coupling of coupling electrodes upon reaching the respective Mindestverfor- degree.
Die kontaktierbaren Koppelelektroden sind insbesondere durch elektrische Zuleitungen kontaktierbar, die elektrische Anschlüsse des Sensors bilden. Abhängig von einer Anzahl der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden bildet der Sensor einen zwei- oder mehrstufigen Schalter, dessen jeweiliger Einschaltzustand abhängig von dem Verformungsgrad des Sensors ist. Der Verformungsgrad des Sensors ist so sehr einfach erfassbar abhängig von dem jeweiligen Einschaltzustand, ohne dass dazu komplex strukturierte Widerstandsschichten oder teure Widerstandsmaterialien oder Herstellungsverfahren für die Herstellung des Sensors erforderlich sind. Ferner ist der Sensor dadurch besonders robust und zuverlässig und stabil gegenüber Umwelteinflüssen.The contactable coupling electrodes can be contacted in particular by electrical leads which form electrical connections of the sensor. Depending on a number of the at least two second coupling electrodes, the sensor forms a two-stage or multi-stage switch whose respective on-state is dependent on the degree of deformation of the sensor. The degree of deformation of the sensor is very easily detectable depending on the respective switch-on, without the need for complex structured resistive layers or expensive resistance materials or manufacturing processes for the production of the sensor are required. Furthermore, the sensor is thus particularly robust and reliable and stable against environmental influences.
Durch die Funktion des zwei- oder mehrstufigen Schalters kann der Sensor im Vergleich zu einem einfachen Schalter zusätzli- che Information über den Verformungsgrad des Sensors bereitstellen. Ferner eignet sich ein solcher Sensor besonders für eine Nutzung in einer Sitzmatte, die in einem Kraftfahrzeugsitz angeordnet ist zum Erkennen oder Klassifizieren einer Sitzbelegung des Kraftfahrzeugsitzes.The function of the two- or multi-stage switch allows the sensor to provide additional information about the degree of deformation of the sensor compared to a simple switch. Furthermore, such a sensor is particularly suitable for use in a seat mat, which is arranged in a motor vehicle seat for detecting or classifying a seat occupancy of the motor vehicle seat.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Sensor mindestens ein Widerstandselement, das außerhalb der Zelle an dem zweiten Träger angeordnet ist und das elektrisch zwischen jeweils zwei der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden an- geordnet ist. Das mindestens eine Widerstandselement ist dadurch nicht den mechanischen Belastungen durch Verformung in dem Bereich der Zelle ausgesetzt. Das mindestens eine Widerstandselement ist daher vor Beschädigungen geschützt. Der Sensor ist dadurch besonders robust und zuverlässig. Ferner erfordert der Sensor durch Vorsehen des mindestens einen Widerstandselements nur zwei Zuleitungen. Das Kontaktieren des Sensors ist so besonders einfach.In an advantageous embodiment, the sensor comprises at least one resistance element which is arranged outside the cell on the second carrier and which is arranged electrically between in each case two of the at least two second coupling electrodes. The at least one resistance element is thereby not exposed to the mechanical stresses due to deformation in the region of the cell. The at least one resistance element is therefore protected from damage. Of the This makes the sensor particularly robust and reliable. Furthermore, by providing the at least one resistance element, the sensor requires only two supply lines. Contacting the sensor is so easy.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Sensors um- fasst der Sensor eine Auswerteeinheit. Die erste Koppelelektrode und die mindestens zwei zweiten Koppelelektroden sind jeweils elektrisch mit der Auswerteeinheit gekoppelt. Die Auswerteeinheit ist ausgebildet zum Erkennen eines erstenIn a further advantageous embodiment of the sensor, the sensor comprises an evaluation unit. The first coupling electrode and the at least two second coupling electrodes are each electrically coupled to the evaluation unit. The evaluation unit is designed to recognize a first one
Einschaltzustands des Sensors abhängig von einem Stromfluss zwischen derjenigen der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden, die bei dem geringsten Mindestverformungsgrad elektrisch mit der ersten Koppelelektrode koppelt, und der ersten Koppelelektrode. Ferner ist die Auswerteeinheit ausgebildet zum Erkennen mindestens eines zweiten Einschaltzustands des Sensors abhängig von einem Stromfluss zwischen der vorgenannten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden und jeweils einer weiteren der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden.Switching state of the sensor depending on a current flow between that of the at least two second coupling electrodes, which electrically coupled at the lowest minimum deformation degree with the first coupling electrode, and the first coupling electrode. Furthermore, the evaluation unit is designed to detect at least one second switch-on state of the sensor as a function of a current flow between the aforementioned of the at least two second coupling electrodes and in each case one further of the at least two second coupling electrodes.
Der Vorteil ist, dass das Erkennen des jeweiligen Einschaltzustands des Sensors sehr einfach ist. Der erste Einschaltzustand des Sensors wird in einem Durchgangsmodus erkannt, bei dem der Stromfluss bei dem Koppeln der Koppelelektroden er- folgt zwischen der ersten Koppelelektrode, die an dem ersten Träger angeordnet ist, und der vorgenannten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden, die an dem zweiten Träger angeordnet ist. Der mindestens eine zweite Einschaltzustand des Sensors wird in einem Überbrückungsmodus erkannt, bei dem der Stromfluss zwischen jeweils zwei der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden erfolgt, die jeweils an dem zweiten Träger angeordnet sind. Die jeweiligen zweiten Koppelelektroden werden abhängig von dem Verformungsgrad des Sensors durch die erste Koppelelektrode kurzgeschlossen.The advantage is that the detection of the respective switch-on state of the sensor is very simple. The first switch-on state of the sensor is detected in a pass-through mode in which the current flow takes place during the coupling of the coupling electrodes between the first coupling electrode, which is arranged on the first carrier, and the aforementioned, of the at least two second coupling electrodes, which are connected to the second carrier is arranged. The at least one second switch-on state of the sensor is detected in a lock-up mode, in which the current flow takes place between in each case two of the at least two second coupling electrodes, which are each arranged on the second carrier. The respective second coupling electrodes are short-circuited by the first coupling electrode as a function of the degree of deformation of the sensor.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Sensor eine Auswerteeinheit. Die erste Koppelelektrode und die mindestens zwei zweiten Koppelelektroden sind jeweils e- lektrisch mit der Auswerteeinheit gekoppelt. Die Auswerteeinheit ist ausgebildet zum Erkennen jeweils eines unterschiedlichen Einschaltzustands des Sensors abhängig von einem Stromfluss zwischen der ersten Koppelelektrode und der jewei- ligen zweiten Koppelelektrode.In a further advantageous embodiment, the sensor comprises an evaluation unit. The first coupling electrode and the at least two second coupling electrodes are each e- lektrisch coupled to the evaluation. The evaluation unit is designed to detect in each case a different switch-on state of the sensor as a function of a current flow between the first coupling electrode and the respective second coupling electrode.
Der Vorteil ist, dass das Erkennen des jeweiligen Einschaltzustands des Sensors sehr einfach ist. Der jeweilige Einschaltzustand des Sensors wird in dem Durchgangsmodus er- kannt, bei dem der Stromfluss bei dem Koppeln der Koppelelektroden erfolgt zwischen der ersten Koppelelektrode, die an dem ersten Träger angeordnet ist, und jeweils einer der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden, die an dem zweiten Träger angeordnet sind.The advantage is that the detection of the respective switch-on state of the sensor is very simple. The respective switch-on state of the sensor is detected in the pass-through mode, in which the current flows when the coupling electrodes are coupled between the first coupling electrode arranged on the first carrier and one of the at least two second coupling electrodes attached to the second carrier are arranged.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Sensor eine Auswerteeinheit. Die erste Koppelelektrode und diejenige der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden, die bei dem größten Mindestverformungsgrad mit der ersten Koppel- elektrode koppelt, sind elektrisch mit der Auswerteeinheit gekoppelt. Die Auswerteeinheit ist ausgebildet zum Erkennen von unterschiedlichen Einschaltzuständen des Sensors abhängig von einem jeweils unterschiedlichen Stromfluss zwischen der ersten Koppelelektrode und der vorgenannten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden.In a further advantageous embodiment, the sensor comprises an evaluation unit. The first coupling electrode and that of the at least two second coupling electrodes, which couples at the greatest minimum degree of deformation with the first coupling electrode, are electrically coupled to the evaluation unit. The evaluation unit is designed to detect different switch-on states of the sensor as a function of a respectively different current flow between the first coupling electrode and the aforementioned one of the at least two second coupling electrodes.
Der Vorteil ist, dass sich der elektrische Widerstand des Sensors durch Nutzen des mindestens einen Widerstandselements stufenförmig abhängig von dem Verformungsgrad des Sensors verändert. Der Verformungsgrad des Sensors ist so sehr einfach erfassbar. Ein weiter Vorteil ist, dass der Sensor nur zwei Zuleitungen erfordert und das Kontaktieren des Sensors so besonders einfach ist.The advantage is that the electrical resistance of the sensor changes stepwise as a function of the degree of deformation of the sensor by using the at least one resistance element. The degree of deformation of the sensor is so very easy to detect. A further advantage is that the sensor requires only two leads and the contacting of the sensor is so easy.
Gemäß eines zweiten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Sensoranordnung, die mindestens zwei Sensoren gemäß dem ersten Aspekt umfasst. Eine solche Sensoranordnung bildet bevorzugt eine Sitzmatte, die in einem Kraftfahrzeug- sitz angeordnet ist zum Erkennen oder Klassifizieren einer Sitzbelegung des Kraftfahrzeugsitzes.According to a second aspect, the invention is characterized by a sensor arrangement comprising at least two sensors according to the first aspect. Such a sensor arrangement preferably forms a seat mat which can be used in a motor vehicle seat is arranged to detect or classify a seat occupancy of the vehicle seat.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Sensoranordnung sind die jeweiligen ersten Koppelelektroden der mindestens zwei Sensoren durch eine erste Zuleitung elektrisch leitend miteinander gekoppelt. Eine jeweilige erste der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden der mindestens zwei Sensoren sind durch eine zweite Zuleitung elektrisch leitend miteinander gekoppelt. Eine jeweilige zweite der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden der mindestens zwei Sensoren ist elektrisch leitend mit einer jeweiligen dritten Zuleitung gekoppelt.In an advantageous embodiment of the sensor arrangement, the respective first coupling electrodes of the at least two sensors are electrically conductively coupled to one another by a first supply line. A respective first of the at least two second coupling electrodes of the at least two sensors are electrically conductively coupled to one another by a second supply line. A respective second of the at least two second coupling electrodes of the at least two sensors is electrically conductively coupled to a respective third supply line.
Die zweite der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden ist bevorzugt diejenige, die bei dem geringsten Mindestverfor- mungsgrad mit der ersten Koppelelektrode koppelt.The second of the at least two second coupling electrodes is preferably the one which couples with the first coupling electrode at the lowest minimum degree of deformation.
Der Vorteil ist, dass die Sensoranordnung einfach ist. Es ist nur für jede der jeweils zweiten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden jeweils eine Zuleitung erforderlich für das Kontaktieren der mindestens zwei Sensoren der Sensoranordnung zuzüglich zwei Zuleitungen für das Kontaktieren der jeweiligen ersten Koppelelektrode und der jeweiligen ersten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden. Der Kontaktierungsauf- wand und der Platzbedarf für die Zuleitungen ist dadurch gering. Ferner ist das mindestens eine Widerstandselement nicht zwingend erforderlich. Das mindestens eine Widerstandselement kann jedoch für Diagnosezwecke vorgesehen sein.The advantage is that the sensor arrangement is simple. Only one supply line is required for each of the second of the at least two second coupling electrodes for contacting the at least two sensors of the sensor arrangement plus two supply lines for contacting the respective first coupling electrode and the respective first of the at least two second coupling electrodes. The Kontaktierungsauf- wall and the space required for the supply lines is therefore low. Furthermore, the at least one resistance element is not absolutely necessary. However, the at least one resistance element may be provided for diagnostic purposes.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Sensoranordnung sind die jeweiligen ersten Koppelelektroden der mindestens zwei Sensoren durch eine erste Zuleitung elektrisch leitend miteinander gekoppelt. Die jeweiligen mindestens zwei zweiten Koppelelektroden der mindestens zwei Sensoren sind direkt oder über das mindestens eine Widerstandselement e- lektrisch leitend mit einer für jeden der mindestens zwei Sensoren vorgesehenen dritten Zuleitung gekoppelt. Diejenige der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden, die direkt elektrisch leitend mit der jeweiligen dritten Zuleitung gekoppelt ist, ist bevorzugt diejenige, die bei dem größten Mindestverformungsgrad mit der ersten Koppelelektrode koppelt.In a further advantageous embodiment of the sensor arrangement, the respective first coupling electrodes of the at least two sensors are electrically conductively coupled to one another by a first supply line. The respective at least two second coupling electrodes of the at least two sensors are coupled directly or electrically via the at least one resistance element to a third supply line provided for each of the at least two sensors. That of the at least two second coupling electrodes, which is directly electrically conductively coupled to the respective third supply line, is preferably that which couples at the greatest minimum degree of deformation with the first coupling electrode.
Der Vorteil ist, dass die Sensoranordnung einfach ist. Es ist für jeden Sensor jeweils nur eine Zuleitung für das Kontaktieren der mindestens zwei Sensoren der Sensoranordnung er- forderlich zuzüglich einer Zuleitung für das Kontaktieren der jeweiligen ersten Koppelelektrode. Der Kontaktierungsaufwand und der Platzbedarf für die Zuleitungen ist dadurch besonders gering.The advantage is that the sensor arrangement is simple. For each sensor, there is only one supply line each for contacting the at least two sensors of the sensor arrangement, plus a supply line for contacting the respective first coupling electrode. The Kontaktierungsaufwand and the space required for the leads is therefore particularly low.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Sensoranordnung umfasst die Sensoranordnung mindestens vier Sensoren, die jeweils das mindestens eine Widerstandselement aufweisen. Die Sensoren sind elektrisch matrixförmig in mindestens zwei Zeilen und mindestens zwei Spalten miteinander gekoppelt. Je- de Spalte weist eine Spaltenleitung auf. Bei den Sensoren, die der jeweiligen Spalte zugeordnet sind, sind die jeweiligen ersten Koppelelektroden durch die Spaltenleitung elektrisch leitend miteinander gekoppelt. Jede Zeile weist eine Zeilenleitung auf. Bei den Sensoren, die der jeweiligen Zeile zugeordnet sind, sind jeweils die mindestens zwei zweitenIn a further advantageous embodiment of the sensor arrangement, the sensor arrangement comprises at least four sensors which each have the at least one resistance element. The sensors are electrically coupled in matrix form in at least two rows and at least two columns. Each column has a column line. In the case of the sensors which are assigned to the respective column, the respective first coupling electrodes are electrically conductively coupled to one another by the column line. Each line has a row line. In the case of the sensors which are assigned to the respective row, the at least two are in each case second
Koppelelektroden direkt oder über das jeweils mindestens eine Widerstandselement durch die Zeilenleitung elektrisch leitend miteinander gekoppelt.Coupling electrodes directly or via the respective at least one resistive element by the row line electrically conductively coupled together.
Diejenige der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden, die direkt elektrisch leitend mit der jeweiligen Zeilenleitung gekoppelt ist, ist bevorzugt diejenige, die bei dem größten Mindestverformungsgrad mit der ersten Koppelelektrode koppelt.That of the at least two second coupling electrodes, which is directly electrically conductively coupled to the respective row line, is preferably the one which couples with the first coupling electrode at the greatest minimum degree of deformation.
Der Vorteil ist, dass die Sensoranordnung einfach ist. Es sind nur für jede Zeile eine Zeilenleitung als Zuleitung und für jede Spalte eine Spaltenleitung als Zuleitung erforder- lieh für das Kontaktieren der mindestens vier Sensoren der Sensoranordnung. Der Kontaktierungsaufwand und der Platzbedarf für die Zuleitungen ist dadurch besonders gering. Die Sensoranordnung ist dadurch besonders geeignet für eine große Anzahl an Sensoren.The advantage is that the sensor arrangement is simple. Only one row line is required as lead for each line and one column line as lead for each column. lent for contacting the at least four sensors of the sensor arrangement. The Kontaktierungsaufwand and the space required for the leads is therefore particularly low. The sensor arrangement is thereby particularly suitable for a large number of sensors.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are explained below with reference to the schematic drawings. Show it:
Figur 1 eine Draufsicht auf einen Sensor,1 shows a plan view of a sensor,
Figur 2 einen Querschnitt des Sensors gemäß Figur 1,FIG. 2 shows a cross section of the sensor according to FIG. 1,
Figur 3A ein erstes Schaltschema des Sensors,FIG. 3A shows a first circuit diagram of the sensor,
Figur 3B ein zweites Schaltschema des Sensors,FIG. 3B shows a second circuit diagram of the sensor,
Figur 4 ein drittes Schaltschema des Sensors,FIG. 4 shows a third circuit diagram of the sensor,
Figur 5A ein erstes Widerstands-Druck-Diagramm,FIG. 5A shows a first resistance-pressure diagram,
Figur 5B ein zweites Widerstands-Druck-Diagramm,FIG. 5B shows a second resistance-pressure diagram,
Figur 6 eine erste Sensoranordnung,FIG. 6 shows a first sensor arrangement,
Figur 7 eine zweite Sensoranordnung.FIG. 7 shows a second sensor arrangement.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Elements of the same construction or function are provided across the figures with the same reference numerals.
Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Sensor und Figur 2 zeigt einen Querschnitt des Sensors gemäß Figur 1. Der Sensor ist beispielsweise Teil einer Matrixanordnung von gleichartigen Sensoren, die über eine Fläche verteilt nebeneinander angeordnet sind. Eine solche Matrixanordnung der Sensoren ist beispielsweise in Kraftfahrzeugssitzen unter einer Sitzfläche vorgesehen, um anhand einer Druckverteilung auf der Sitzfläche auf eine Belegung des Kraftfahrzeugsitzes durch eine Per- son, einen Kindersitz oder andere Gegenstände, wie zum Beispiel durch eine Tasche, schließen zu können. Abhängig von der Belegung des Kraftfahrzeugsitzes können dem jeweiligen Kraftfahrzeugsitz zugeordnete Rückhaltesysteme, zum Beispiel Gurte oder Airbags, im Falle eines Unfalls geeignet angepasst werden, um Verletzungen von Fahrzeuginsassen zu vermeiden.Figure 1 shows a plan view of a sensor and Figure 2 shows a cross section of the sensor according to Figure 1. The sensor is for example part of a matrix array of similar sensors, which are arranged distributed over a surface next to each other. Such a matrix arrangement of the sensors is provided, for example, in motor vehicle seats under a seat surface in order to determine, based on a pressure distribution on the seat surface, an occupancy of the motor vehicle seat by a person. son, a child seat or other objects, such as through a bag to be able to close. Depending on the occupancy of the motor vehicle seat, restraint systems associated with the respective motor vehicle seat, for example straps or airbags, can be suitably adapted in the event of an accident in order to avoid injury to vehicle occupants.
Der Sensor umfasst einen ersten Träger 1 und einen zweiten Träger 2, die beispielsweise jeweils als eine Kunststofffolie ausgebildet sind, die ein Verformen des ersten Trägers 1 und/oder des zweiten Trägers 2 zulässt. Vorzugsweise sind sowohl der erste Träger 1 als auch der zweite Träger 2 als Kunststofffolie ausgebildet. Der erste Träger 1 und der zweite Träger 2 sind etwa parallel zueinander und durch einen Ab- standhalter 3 voneinander beabstandet angeordnet. Der Abstandhalter 3 weist eine Dicke von beispielsweise etwa 100 μm auf, der Abstandhalter 3 kann jedoch auch dicker oder dünner ausgebildet sein. Der Abstandhalter 3 ist beispielsweise durch einen Klebstoff oder durch ein doppelseitiges Klebeband gebildet, der beziehungsweise das den ersten Träger 1 und den zweiten Träger 2 mechanisch miteinander verbindet. Der Abstandhalter 3 ist vorzugsweise verformbar, so dass der Sensor gebogen oder der erste Träger 1 und der zweite Träger 2 aufeinander gepresst werden können. Der erste Träger 1, der zweite Träger 2 und der Abstandhalter 3 sind vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt.The sensor comprises a first carrier 1 and a second carrier 2, which are each formed, for example, as a plastic film, which allows deformation of the first carrier 1 and / or the second carrier 2. Preferably, both the first carrier 1 and the second carrier 2 are formed as a plastic film. The first carrier 1 and the second carrier 2 are arranged approximately parallel to one another and spaced apart from one another by a spacer 3. The spacer 3 has a thickness of, for example, about 100 microns, but the spacer 3 may also be formed thicker or thinner. The spacer 3 is formed for example by an adhesive or by a double-sided adhesive tape, which mechanically connects the first carrier 1 and the second carrier 2 with each other. The spacer 3 is preferably deformable, so that the sensor can be bent or the first carrier 1 and the second carrier 2 can be pressed against one another. The first carrier 1, the second carrier 2 and the spacer 3 are preferably made of an electrically insulating material.
Der Sensor umfasst eine Zelle, die als eine Ausnehmung 4 in dem Abstandhalter 3 ausgebildet ist. Die Ausnehmung 4 er- streckt sich jeweils bis zu dem ersten Träger 1 und bis zu dem zweiten Träger 2. Die Ausnehmung 4 ist beispielsweise durch Ausstanzen aus dem Abstandhalter 3 einfach und preisgünstig herstellbar.The sensor comprises a cell, which is formed as a recess 4 in the spacer 3. The recess 4 extends in each case as far as the first carrier 1 and up to the second carrier 2. The recess 4 can be produced simply and inexpensively, for example, by punching it out of the spacer 3.
Ferner ist auf einer Seite des ersten Trägers 1, die dem zweiten Träger 2 zugewandt ist, in einem Bereich der Zelle eine elektrisch leitende erste Koppelelektrode Kl ausgebildet. Auf einer Seite des zweiten Trägers 2, die dem ersten Träger 1 zugewandt ist, sind in einem Bereich der Zelle mindestens zwei zweite Koppelelektroden K2 ausgebildet. Die erste Koppelelektrode Kl und die mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2 sind beispielsweise als eine Karbonschicht mit einer hohen Leitfähigkeit auf den jeweiligen Träger aufgebracht. Die Koppelelektroden sind jeweils so ausgebildet, dass diese jeweils individuell von außerhalb der Zelle kon- taktierbar sind.Furthermore, on one side of the first carrier 1, which faces the second carrier 2, an electrically conductive first coupling electrode Kl is formed in a region of the cell. On one side of the second carrier 2, the first Carrier 1, at least two second coupling electrodes K2 are formed in a region of the cell. The first coupling electrode K1 and the at least two second coupling electrodes K2 are applied, for example, as a carbon layer with a high conductivity to the respective carrier. The coupling electrodes are each designed such that they can each be contacted individually from outside the cell.
Die mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2 weisen voneinander unterschiedliche geometrische Abmessungen auf. Insbesondere ist eine Geometrie der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2 asymmetrisch. Dadurch sind die erste Koppelelektrode Kl und die jeweilige der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2 jeweils bei einem unterschiedlichen Min- destverformungsgrad des Sensors elektrisch miteinander koppelbar. Der Sensor umfasst dadurch mindestens zwei Schalter, die abhängig von dem jeweiligen Mindestverformungsgrad des Sensors voneinander unterschiedliche Schaltschwellen aufwei- sen.The at least two second coupling electrodes K2 have different geometric dimensions from each other. In particular, a geometry of the at least two second coupling electrodes K2 is asymmetrical. As a result, the first coupling electrode K1 and the respective one of the at least two second coupling electrodes K2 can each be electrically coupled to one another at a different minimum degree of deformation of the sensor. The sensor thereby comprises at least two switches which, depending on the respective minimum degree of deformation of the sensor, have different switching thresholds from each other.
Der in Figur 1 und Figur 2 gezeigte Sensor umfasst einen ersten Schalter Sl und einen zweiten Schalter S2. Der erste Schalter Sl ist gebildet durch die erste Koppelelektrode Kl und eine erste der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2A. Der erste Schalter Sl weist einen ersten Mindestverformungsgrad auf, der den geringsten Mindestverformungsgrad des Sensors repräsentiert. Entsprechend weist der erste Schalter Sl die niedrigste Schaltschwelle auf. Der zweite Schalter S2 ist gebildet entweder durch die erste Koppelelektrode Kl und eine zweite der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2B oder durch die erste und die zweite der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2A, K2B, die durch die erste Koppelelektrode Kl kurzschließbar sind. Der zweite Schalter S2 weist einen zweiten Mindestverformungsgrad auf, der größer ist als der erste Mindestverformungsgrad des ersten Schalters Sl. Entsprechend weist der zweite Schalter S2 eine höhere Schaltschwelle auf als der erste Schalter Sl. Beispielsweise weist die erste der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2A eine erste Breite Dl auf, die größer ist als eine zweite Breite D2 der zweiten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2B. Aufgrund der größeren ersten Breite Dl in Bezug auf die zweite Breite D2 ist der erste Mindestverformungsgrad geringer als der zweite Mindestverfor- mungsgrad. Abhängig von der Verformung des Sensors schaltet daher weder der erste noch der zweite Schalter Sl, S2 ein, wenn die Verformung des Sensors unterhalb der Mindestverfor- mungsgrade des ersten Schalters Sl und des zweiten Schalters S2 liegt. Der erste Schalter Sl schaltet ein, wenn der erste Mindestverformungsgrad überschritten ist. Zusätzlich schaltet der zweite Schalter S2 ein, wenn auch der zweite Mindestver- formungsgrad überschritten ist.The sensor shown in Figure 1 and Figure 2 comprises a first switch Sl and a second switch S2. The first switch S1 is formed by the first coupling electrode K1 and a first of the at least two second coupling electrodes K2A. The first switch S1 has a first minimum degree of deformation, which represents the lowest minimum degree of deformation of the sensor. Accordingly, the first switch Sl has the lowest switching threshold. The second switch S2 is formed either by the first coupling electrode K1 and a second of the at least two second coupling electrodes K2B or by the first and the second of the at least two second coupling electrodes K2A, K2B, which can be short-circuited by the first coupling electrode K1. The second switch S2 has a second minimum degree of deformation which is greater than the first minimum degree of deformation of the first switch S1. Accordingly, the second switch S2 has a higher switching threshold than the first switch S1. For example, the first of the at least two second coupling electrodes K2A has a first width D1, which is greater than a second width D2 of the second of the at least two second coupling electrodes K2B. Due to the larger first width D1 with respect to the second width D2, the first minimum degree of deformation is less than the second minimum degree of deformation. Therefore, depending on the deformation of the sensor, neither the first nor the second switch S1, S2 switches on, when the deformation of the sensor is below the minimum degrees of deformation of the first switch S1 and of the second switch S2. The first switch Sl turns on when the first minimum deformation degree is exceeded. In addition, the second switch S2 switches on, even though the second minimum deformation degree has been exceeded.
Außerhalb der Zelle ist vorzugsweise mindestens ein Widerstandselement RE vorgesehen, das jeweils zwischen zwei der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2 angeordnet ist. Das mindestens eine Widerstandselement RE ist vorzugsweise ebenfalls als eine Karbonschicht auf den zweiten Träger 2 aufgebracht. Jedoch weist die Karbonschicht des mindestens einen Widerstandselements RE eine geringere Leitfähigkeit, also einen höheren ohmschen Widerstand auf, als die Karbon- schichten, die die Koppelelektroden bilden.Outside the cell, at least one resistance element RE is preferably provided, which is arranged in each case between two of the at least two second coupling electrodes K2. The at least one resistance element RE is preferably also applied to the second carrier 2 as a carbon layer. However, the carbon layer of the at least one resistance element RE has a lower conductivity, ie a higher ohmic resistance, than the carbon layers which form the coupling electrodes.
Der Sensor ist durch einen Druck P verformbar, der auf den Sensor ausgeübt wird, insbesondere in einem Bereich der Ausnehmung 4. Das Verformen kann zum Beispiel ein Zusammendrü- cken des Sensors sein oder ein Eindrücken des ersten oder des zweiten Trägers 1, 2 in dem Bereich der Ausnehmung 4. Das Verformen kann jedoch ebenso ein Verbiegen des Sensors sein. Durch das Verformen nähern sich der erste Träger 1 und der zweite Träger 2 in dem Bereich der Ausnehmung 4 aneinander an, das heißt ein Abstand zwischen dem ersten Träger 1 und dem zweiten Träger 2 verringert sich. Liegt eine hinreichend starke Verformung des Sensors vor, berühren sich die erste Koppelelektrode Kl und mindestens eine der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2. Durch das Berühren der Koppelelektroden sind diese elektrisch leitend miteinander gekoppelt .The sensor can be deformed by a pressure P which is exerted on the sensor, in particular in a region of the recess 4. The deformation can be, for example, a compression of the sensor or an indentation of the first or the second carrier 1, 2 in the sensor Area of the recess 4. However, the deformation may also be a bending of the sensor. As a result of the deformation, the first carrier 1 and the second carrier 2 approach one another in the region of the recess 4, that is, a distance between the first carrier 1 and the second carrier 2 decreases. If a sufficiently strong deformation of the sensor is present, the first coupling electrode K1 and at least one of the at least two contacts each other second coupling electrodes K2. By touching the coupling electrodes they are electrically conductively coupled together.
Der Sensor kann auch eine Auswerteeinheit 5 umfassen. Die erste Koppelelektrode Kl und die mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2 sind elektrisch leitend mit der Auswerteeinheit 5 gekoppelt. Die Auswerteeinheit 5 ist beispielsweise ausgebildet zum Erfassen jeweils eines unterschiedlichen Ein- schaltzustands des Sensors abhängig von einem Stromfluss zwischen der ersten Koppelelektrode Kl und der jeweiligen der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden (Figur 3A) . Das Erfassen des jeweiligen Einschaltzustands erfolgt dabei in einem so genannten Durchgangsmodus, das heißt der Strom fließt von einer Zuleitung auf dem ersten Träger 1 durch die Zelle zu einer Zuleitung auf dem zweiten Träger 2 oder umgekehrt.The sensor may also include an evaluation unit 5. The first coupling electrode K1 and the at least two second coupling electrodes K2 are electrically conductively coupled to the evaluation unit 5. The evaluation unit 5 is designed, for example, to detect in each case a different switch-on state of the sensor as a function of a current flow between the first coupling electrode K1 and the respective one of the at least two second coupling electrodes (FIG. 3A). The detection of the respective switch-on state takes place in a so-called pass-through mode, that is to say the current flows from a supply line on the first carrier 1 through the cell to a supply line on the second carrier 2 or vice versa.
Die Auswerteeinheit 5 kann jedoch auch ausgebildet sein zum Erkennen eines ersten Einschaltzustands des Sensors abhängig von einem Stromfluss zwischen der ersten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2A und der ersten Elektrode Kl und zum Erkennen eines zweiten Einschaltzustands des Sensors abhängig von einem Stromfluss zwischen der ersten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2A und der zweiten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2B (Figur 3B) . Der erste Einschaltzustand wird dabei in dem Durchgangsmodus er- fasst und der zweite Einschaltzustand wird in einem so genannten Überbrückungsmodus erfasst, das heißt der Strom fließt zwischen zwei Zuleitungen auf dem zweiten Träger 2, also bei dem gezeigten Beispiel zwischen der ersten und der zweiten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2A, K2B. Die erste und die zweite der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2A, K2B sind dabei durch die erste Koppelelektrode Kl elektrisch leitend miteinander gekoppelt und insbesondere kurzgeschlossen.However, the evaluation unit 5 can also be designed to detect a first switch-on state of the sensor depending on a current flow between the first of the at least two second coupling electrodes K2A and the first electrode Kl and for detecting a second switch-on state of the sensor depending on a current flow between the first of the at least two second coupling electrodes K2A and the second of the at least two second coupling electrodes K2B (Figure 3B). The first switch-on state is thereby detected in the pass-through mode and the second switch-on state is detected in a so-called bypass mode, that is to say the current flows between two supply lines on the second carrier 2, ie between the first and the second of the at least two in the example shown two second coupling electrodes K2A, K2B. The first and the second of the at least two second coupling electrodes K2A, K2B are electrically conductively coupled to each other by the first coupling electrode Kl and in particular short-circuited.
Die Auswerteeinheit 5 kann jedoch auch ausgebildet sein, unterschiedliche Einschaltzustände des Sensors abhängig von ei- nem jeweils unterschiedlichen Stromfluss zwischen der ersten Koppelelektrode Kl und der zweiten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2B zu erkennen, wenn das mindestens eine Widerstandselement RE vorgesehen ist (Figur 4) .However, the evaluation unit 5 can also be designed to have different switch-on states of the sensor as a function of a In each case different current flow between the first coupling electrode Kl and the second of the at least two second coupling electrodes K2B to recognize when the at least one resistive element RE is provided (Figure 4).
Ferner kann der Sensor auch mehr als zwei zweite Koppelelektroden K2 umfassen. Beispielsweise ist eine weitere zweite Koppelelektrode vorgesehen, die einen weiteren Schalter SO bildet. Die weitere zweite Koppelelektrode ist so ausgebil- det, dass der Mindestverformungsgrad des weiteren Schalters SO kleiner ist als der erste Mindestverformungsgrad, das heißt, dass beispielsweise die Breite der weiteren zweiten Koppelelektrode größer ist als die erste Breite Dl. Bevorzugt ist die weitere zweite Koppelelektrode des weiteren Schalters SO über ein weiteres Widerstandselement RE' mit der ersten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2A elektrisch gekoppelt. Entsprechend ist der Sensor auch auf mehr als drei zweite Koppelelektroden K2 erweiterbar. Jedoch ist sicherzustellen, dass die mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2 des Sensors genügend eng beieinander angeordnet sind, so dass eine Gesamtfläche der Zelle nicht so groß ist, dass auf die jeweiligen Schalter deutlich unterschiedliche Verformungskräfte wirken.Furthermore, the sensor may also comprise more than two second coupling electrodes K2. For example, a further second coupling electrode is provided, which forms a further switch SO. The further second coupling electrode is designed so that the minimum degree of deformation of the further switch SO is smaller than the first minimum deformation degree, that is, for example, the width of the further second coupling electrode is greater than the first width Dl. Preferably, the further second coupling electrode of further switch SO via a further resistance element RE 'with the first of the at least two second coupling electrodes K2A electrically coupled. Accordingly, the sensor can be extended to more than three second coupling electrodes K2. However, it must be ensured that the at least two second coupling electrodes K2 of the sensor are arranged sufficiently close to one another so that a total area of the cell is not so great that significantly different deformation forces act on the respective switches.
Figur 5A zeigt für den ersten Schalter Sl und den zweitenFigure 5A shows for the first switch Sl and the second
Schalter S2 ein Diagramm, in dem ein elektrischer Widerstand R, der zwischen den zu dem jeweiligen Schalter zugehörigen Koppelelektroden messbar ist, über den Druck P aufgetragen ist, der auf den Sensor wirkt. Das Diagramm zeigt insbesonde- re den elektrischen Widerstand R ohne Berücksichtigung des Widerstandselements RE, beispielsweise gemäß Figuren 3A und 3B.Switch S2 is a diagram in which an electrical resistance R, which can be measured between the coupling electrodes associated with the respective switch, is plotted against the pressure P acting on the sensor. In particular, the diagram shows the electrical resistance R without consideration of the resistance element RE, for example according to FIGS. 3A and 3B.
Ist der Druck P kleiner als ein erster Druckwert Pl, bei dem der Sensor entsprechend dem ersten Mindestverformungsgrad verformt ist, dann weist der Sensor einen sehr hohen ersten Widerstandswert Rl auf, bei dem die dem jeweiligen Schalter zugehörigen Koppelelektroden im Wesentlichen voneinander e- lektrisch isoliert sind. Sowohl der erste als auch der zweite Schalter Sl, S2 sind ausgeschaltet. Weist der Druck P mindestens den ersten Druckwert Pl auf, ist der Druck P jedoch kleiner als ein zweiter Druckwert P2, bei dem der Sensor ent- sprechend dem zweiten Mindestverformungsgrad verformt ist, dann ist nur der erste Schalter Sl eingeschaltet. Der zweite Widerstandswert R2 entspricht im Wesentlichen einem Kurz- schluss zwischen den dem jeweiligen Schalter zugehörigen Koppelelektroden. Weist der Druck P mindestens den zweiten Druckwert P2 auf, dann ist auch der zweite Schalter S2 eingeschaltet. Abhängig von den Einschaltzuständen des ersten Schalters Sl und des zweiten Schalters S2 und somit abhängig von dem Einschaltzustand des Sensors kann sehr einfach zwischen unterschiedlichen, auf den Sensor wirkenden Lasten un- terschieden werden. Durch Vorsehen von mehr als zwei zweiten Koppelelektroden K2 in dem Sensor können die auf den Sensor wirkenden Lasten, das heißt entsprechend der Druck P und der zugehörige Verformungsgrad des Sensors, in weiteren Stufen voneinander unterschieden werden. Auf diese Weise ist der Sensor sehr einfach als ein mehrstufiger Schalter ausgebildet.If the pressure P is smaller than a first pressure value Pl at which the sensor is deformed in accordance with the first minimum degree of deformation, then the sensor has a very high first resistance value R 1, at which the coupling electrodes belonging to the respective switch essentially correspond to each other. are electrically isolated. Both the first and the second switch Sl, S2 are turned off. If the pressure P has at least the first pressure value P1, but the pressure P is smaller than a second pressure value P2, in which the sensor is deformed in accordance with the second minimum deformation degree, then only the first switch S1 is switched on. The second resistance value R2 essentially corresponds to a short circuit between the coupling electrodes belonging to the respective switch. If the pressure P has at least the second pressure value P2, then the second switch S2 is also switched on. Depending on the switch-on states of the first switch S1 and the second switch S2 and thus depending on the switch-on state of the sensor, it is very easy to differentiate between different loads acting on the sensor. By providing more than two second coupling electrodes K2 in the sensor, the loads acting on the sensor, that is to say in accordance with the pressure P and the associated degree of deformation of the sensor, can be distinguished from one another in further stages. In this way, the sensor is very simply designed as a multi-stage switch.
Figur 5B zeigt ein entsprechendes Diagramm für den Sensor gemäß Figur 4. Ist der Druck P kleiner als der erste Druckwert Pl, dann weist der Sensor den ersten Widerstandswert Rl auf. Weist der Druck P mindestens den ersten Druckwert Pl auf, ist der Druck P jedoch kleiner als der zweite Druckwert P2, dann weist der Sensor einen dritten Widerstandswert R3 auf, der im Wesentlichen durch einen Widerstandswert des Widerstandsele- ments RE vorgegeben ist. Dann ist nur der erste Schalter Sl eingeschaltet. Weist der Druck P mindestens den zweiten Druckwert P2 auf, dann weist der Sensor den zweiten Widerstandswert R2 auf. Sowohl der erste als auch der zweite Schalter Sl, S2 sind dann eingeschaltet. Dadurch bildet der Sensor einen zweistufigen Schalter, der abhängig von seinem Verformungsgrad seinen elektrischen Widerstand R verändert. Figur 6 zeigt eine erste Sensoranordnung mit einem ersten Sensor SENSl, einem zweiten Sensor SENS2, einem dritten Sensor SENS3, einem vierten Sensor SENS4, einem fünften Sensor SENS5 und einem sechstens Sensor SENS6. Die erste Sensoran- Ordnung kann auch mehr oder weniger Sensoren umfassen. Die erste Sensoranordnung umfasst jedoch mindestens zwei Sensoren .FIG. 5B shows a corresponding diagram for the sensor according to FIG. 4. If the pressure P is smaller than the first pressure value Pl, then the sensor has the first resistance value R1. If the pressure P has at least the first pressure value Pl, but the pressure P is smaller than the second pressure value P2, then the sensor has a third resistance value R3, which is essentially predetermined by a resistance value of the resistance element RE. Then only the first switch Sl is turned on. If the pressure P has at least the second pressure value P2, then the sensor has the second resistance value R2. Both the first and the second switch Sl, S2 are then turned on. As a result, the sensor forms a two-stage switch, which changes its electrical resistance R depending on its degree of deformation. FIG. 6 shows a first sensor arrangement with a first sensor SENS1, a second sensor SENS2, a third sensor SENS3, a fourth sensor SENS4, a fifth sensor SENS5 and a sixth sensor SENS6. The first sensor array may also include more or fewer sensors. However, the first sensor arrangement comprises at least two sensors.
Die ersten Koppelelektroden Kl der Sensoren sind jeweils e- lektrisch mit einer ersten Zuleitung A gekoppelt. Die zweiten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2B der Sensoren sind jeweils mit einer zweiten Zuleitung B gekoppelt. Die Sensoranordnung weist ferner für jeden Sensor eine eigene dritte Zuleitung C1-C6 auf, die jeweils mit der ersten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2A des jeweiligenThe first coupling electrodes K1 of the sensors are each electrically coupled to a first supply line A. The second of the at least two second coupling electrodes K2B of the sensors are each coupled to a second supply line B. The sensor arrangement also has, for each sensor, its own third supply line C1-C6, each of which is connected to the first of the at least two second coupling electrodes K2A of the respective one
Sensors elektrisch gekoppelt ist. Der erste Schaltzustand des Sensors wird beispielsweise erkannt abhängig von einem Strom- fluss zwischen der ersten Zuleitung A und der jeweiligen dritten Zuleitung C1-C6 des jeweiligen Sensors. Der zweite Einschaltzustand des Sensors wird beispielsweise erkannt abhängig von einem Stromfluss zwischen der zweiten Zuleitung B und der jeweiligen dritten Zuleitung C1-C6 des jeweiligen Sensors. Das Widerstandselement RE muss nicht vorgesehen sein. Das Widerstandselement RE kann jedoch vorgesehen sein, insbesondere für Diagnosezwecke, beispielsweise zum Überprüfen der zweiten Zuleitung und/oder der jeweiligen dritten Zuleitung C1-C6.Sensor is electrically coupled. The first switching state of the sensor is detected, for example, as a function of a current flow between the first supply line A and the respective third supply line C1-C6 of the respective sensor. The second switch-on state of the sensor is detected, for example, as a function of a current flow between the second supply line B and the respective third supply line C1-C6 of the respective sensor. The resistance element RE does not have to be provided. However, the resistance element RE can be provided, in particular for diagnostic purposes, for example for checking the second supply line and / or the respective third supply line C1-C6.
Die erste Sensoranordnung kann jedoch auch so ausgebildet sein, dass das jeweilige Widerstandselement RE vorgesehen ist und die zweite Zuleitung B nicht vorgesehen ist. Ferner sind die erste und die zweite der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2A, K2B in Bezug auf Figur 6 miteinander vertauscht. Dadurch ergibt sich der elektrische Widerstand R, der zwischen der ersten Zuleitung A und der jeweiligen dritten Zuleitung C1-C6 der jeweiligen Sensoren messbar ist, entsprechend Figur 5B. Figur 7 zeigt eine zweite Sensoranordnung, bei der die Sensoren elektrisch matrixförmig in zwei Zeilen und drei Spalten angeordnet sind. Die zweite Sensoranordnung kann auch mehr oder weniger Sensoren umfassen. Jedoch umfasst die zweite Sensoranordnung mindestens vier Sensoren, die in mindestens zwei Zeilen und mindestens zwei Spalten angeordnet sind.However, the first sensor arrangement can also be designed so that the respective resistance element RE is provided and the second supply line B is not provided. Furthermore, the first and the second of the at least two second coupling electrodes K2A, K2B are interchanged with respect to FIG. This results in the electrical resistance R, which can be measured between the first supply line A and the respective third supply line C1-C6 of the respective sensors, corresponding to FIG. 5B. FIG. 7 shows a second sensor arrangement, in which the sensors are arranged in an electrically matrix-like manner in two rows and three columns. The second sensor arrangement may also comprise more or fewer sensors. However, the second sensor arrangement comprises at least four sensors which are arranged in at least two rows and at least two columns.
Eine erste Spalte weist eine erste Spaltenleitung SLl auf, eine zweite Spalte weist eine zweite Spaltenleitung SL2 und eine dritte Spalte weist eine dritte Spaltenleitung SL3 auf. Die jeweilige Spaltenleitung ist jeweils mit der ersten Koppelelektrode Kl derjenigen Sensoren gekoppelt, die der jeweiligen Spalte zugeordnet sind. Ferner weist die Schaltungsanordnung für eine erste Zeile eine erste Zeilenleitung ZLl und für eine zweite Zeile eine zweite Zeilenleitung ZL2 auf. Die jeweilige Zeilenleitung ist jeweils direkt mit der zweiten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2B elektrisch gekoppelt und ist jeweils über das jeweilige Widerstandselement RE mit der jeweiligen ersten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden K2A gekoppelt. Für jeden der Sensoren ergibt sich der elektrische Widerstand R zwischen der dem jeweiligen Sensor zugeordneten Zeilenleitung und der dem jeweiligen Sensor zugeordneten Spaltenleitung entsprechend der Figur 5B.A first column has a first column line SL1, a second column has a second column line SL2, and a third column has a third column line SL3. The respective column line is in each case coupled to the first coupling electrode K1 of those sensors which are assigned to the respective column. Furthermore, the circuit arrangement has a first row line ZL1 for a first row and a second row line ZL2 for a second row. The respective row line is in each case electrically coupled directly to the second of the at least two second coupling electrodes K2B and is in each case coupled via the respective resistance element RE to the respective first of the at least two second coupling electrodes K2A. For each of the sensors, the electrical resistance R results between the row line assigned to the respective sensor and the column line assigned to the respective sensor according to FIG. 5B.
Zu Diagnosezwecken kann zusätzlich mindestens eine Zeilendi- agnoseleitung ZD und/oder mindestens eine Spaltendiagnoselei- tung SD vorgesehen sein. Bevorzugt sind alle Zeilenleitungen jeweils über einen Diagnosewiderstand RD mit der mindestens einen Zeilendiagnoseleitung ZD gekoppelt. Entsprechend sind bevorzugt alle Spaltenleitungen über jeweils einen Diagnosewiderstand RD mit der mindestens einen Spaltendiagnosenlei- tung SD gekoppelt. Dies ermöglicht das Überprüfen der Zeilenleitungen beziehungsweise Spaltenleitungen abhängig von einem Stromfluss zwischen der jeweiligen Zeilenleitung und der Zei- lendiagnoseleitung ZD beziehungsweise zwischen der jeweiligen Spaltenleitung und der Spaltendiagnoseleitung SD. For diagnostic purposes, additionally at least one line diagnostic line ZD and / or at least one column diagnostic line SD can be provided. Preferably, all row lines are each coupled via a diagnostic resistor RD to the at least one row diagnostic line ZD. Accordingly, all column lines are preferably coupled to the at least one column diagnostic line SD via a respective diagnostic resistor RD. This makes it possible to check the row lines or column lines depending on a current flow between the respective row line and the line diagnostic line ZD or between the respective column line and the column diagnostic line SD.

Claims

Patentansprüche claims
1. Sensor, der umfasst1. Sensor that includes
- einen ersten Träger (1) und einen zweiten Träger (2), wobei der zweite Träger (2) parallel und durch einen Abstandhalter- A first carrier (1) and a second carrier (2), wherein the second carrier (2) in parallel and by a spacer
(3) beabstandet zu dem ersten Träger (1) angeordnet ist,(3) spaced from the first carrier (1),
- eine Zelle, die durch eine in dem Abstandhalter (3) ausgebildete Ausnehmung (4) gebildet ist, die sich bis zu dem ersten Träger (1) und bis zu dem zweiten Träger (2) erstreckt, - eine elektrisch leitende erste Koppelelektrode (Kl), die in einem Bereich der Zelle auf einer Seite des ersten Trägers (1) angeordnet ist, die dem zweiten Träger (2) zugewandt ist, und die von außerhalb der Zelle elektrisch kontaktierbar ist,a cell formed by a recess (4) formed in the spacer (3) extending as far as the first support (1) and the second support (2), an electrically conductive first coupling electrode (Cl ) disposed in a portion of the cell on a side of the first carrier (1) facing the second carrier (2) and electrically contactable from outside the cell,
- mindestens zwei elektrisch leitende zweite Koppelelektroden (K2), die in einem Bereich der Zelle auf einer Seite des zweiten Trägers (2) angeordnet sind, die dem ersten Träger (1) zugewandt ist, und die voneinander unterschiedliche geometrische Abmessungen aufweisen und die jeweils individuell von außerhalb der Zelle elektrisch kontaktierbar sind und die mindestens zwei zweiten Koppelelektroden (K2) in ihren geometrischen Abmessungen derart ausgebildet sind, dass die erste Koppelelektrode (Kl) und die jeweilige zweite Koppelelektrode (K2) jeweils bei einem unterschiedlichen Mindestverfor- mungsgrad des Sensors elektrisch miteinander koppelbar sind.- At least two electrically conductive second coupling electrodes (K2), which are arranged in a region of the cell on one side of the second carrier (2) facing the first carrier (1), and which have different geometric dimensions from each other and each individually are electrically contacted from outside the cell and the at least two second coupling electrodes (K2) are formed in their geometric dimensions such that the first coupling electrode (Kl) and the respective second coupling electrode (K2) each with a different Mindestverfor- ment level of the sensor electrically to each other can be coupled.
2. Sensor nach Anspruch 1, der mindestens ein Widerstandselement (RE) umfasst, das außerhalb der Zelle an dem zweiten Träger (2) angeordnet ist und das elektrisch zwischen jeweils zwei der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden (K2) ange- ordnet ist.2. Sensor according to claim 1, comprising at least one resistance element (RE), which is arranged outside the cell on the second carrier (2) and which is electrically arranged between each two of the at least two second coupling electrodes (K2).
3. Sensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, der eine Auswerteeinheit (5) umfasst und bei dem3. Sensor according to one of the preceding claims, which comprises an evaluation unit (5) and in which
- die erste Koppelelektrode (Kl) und die mindestens zwei zweiten Koppelelektroden (K2) jeweils elektrisch mit der Auswerteeinheit (5) gekoppelt sind und- The first coupling electrode (Kl) and the at least two second coupling electrodes (K2) are each electrically coupled to the evaluation unit (5) and
- die Auswerteeinheit (5) ausgebildet ist zum Erkennen eines ersten Einschaltzustands des Sensors abhängig von einem Stromfluss zwischen derjenigen der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden (K2), die bei dem geringsten Mindestverfor- mungsgrad elektrisch mit der ersten Koppelelektrode (Kl) koppelt, und der ersten Koppelelektrode (Kl) und zum Erkennen mindestens eines zweiten Einschaltzustands des Sensors abhängig von einem Stromfluss zwischen der vorgenannten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden (K2) und jeweils einer weiteren der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden (K2) .- The evaluation unit (5) is designed to detect a first ON state of the sensor depending on a Current flow between that of the at least two second coupling electrodes (K2) which electrically couples with the first coupling electrode (Kl) at the lowest Mindestverfor- degree, and the first coupling electrode (Kl) and for detecting at least a second switch-on state of the sensor depending on a current flow between the aforementioned of the at least two second coupling electrodes (K2) and in each case a further of the at least two second coupling electrodes (K2).
4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, der eine Auswerteeinheit (5) umfasst und bei dem4. Sensor according to one of claims 1 or 2, which comprises an evaluation unit (5) and in which
- die erste Koppelelektrode (Kl) und die mindestens zwei zweiten Koppelelektroden (K2) jeweils elektrisch mit der Auswerteeinheit (5) gekoppelt sind und - die Auswerteeinheit (5) ausgebildet ist zum Erkennen jeweils eines unterschiedlichen Einschaltzustands des Sensors abhängig von einem Stromfluss zwischen der ersten Koppelelektrode (Kl) und der jeweiligen zweiten Koppelelektrode (K2) .- The first coupling electrode (Kl) and the at least two second coupling electrodes (K2) are each electrically coupled to the evaluation unit (5) and - the evaluation unit (5) is designed to detect each of a different switch-on state of the sensor depending on a current flow between the first Coupling electrode (Kl) and the respective second coupling electrode (K2).
5. Sensor nach Anspruch 2, der eine Auswerteeinheit (5) umfasst und bei dem5. Sensor according to claim 2, which comprises an evaluation unit (5) and in which
- die erste Koppelelektrode (Kl) und diejenige der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden (K2), die bei dem größten Min- destverformungsgrad mit der ersten Koppelelektrode (Kl) koppelt, elektrisch mit der Auswerteeinheit (5) gekoppelt sind und- The first coupling electrode (Kl) and that of the at least two second coupling electrodes (K2), which coupled at the greatest minimum degree of deformation with the first coupling electrode (Kl), are electrically coupled to the evaluation unit (5) and
- die Auswerteeinheit (5) ausgebildet ist zum Erkennen von unterschiedlichen Einschaltzuständen des Sensors abhängig von einem jeweils unterschiedlichen Stromfluss zwischen der ersten Koppelelektrode (Kl) und der vorgenannten der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden (K2) .- The evaluation unit (5) is adapted to detect different on states of the sensor depending on a respective different current flow between the first coupling electrode (Kl) and the aforementioned of the at least two second coupling electrodes (K2).
6. Sensoranordnung, die mindestens zwei Sensoren nach einem der vorstehenden Ansprüche umfasst.6. Sensor arrangement comprising at least two sensors according to one of the preceding claims.
7. Sensoranordnung nach Anspruch 6, bei der - die jeweilige erste Koppelelektrode (Kl) der mindestens zwei Sensoren durch eine erste Zuleitung (A) elektrisch leitend miteinander gekoppelt sind,7. Sensor arrangement according to claim 6, wherein - The respective first coupling electrode (Kl) of the at least two sensors are electrically conductively coupled to one another by a first supply line (A),
- eine jeweilige erste der mindestens zwei zweiten Koppel- elektroden (K2A) der mindestens zwei Sensoren durch eine zweite Zuleitung (B) elektrisch leitend miteinander gekoppelt sind und- A respective first of the at least two second coupling electrodes (K2A) of the at least two sensors by a second supply line (B) are electrically conductively coupled together and
- eine jeweilige zweite der mindestens zwei zweiten Koppelelektroden (K2B) der mindestens zwei Sensoren elektrisch lei- tend mit einer jeweiligen dritten Zuleitung gekoppelt ist.- A respective second of the at least two second coupling electrodes (K2B) of the at least two sensors is electrically conductively coupled to a respective third supply line.
8. Sensoranordnung nach Anspruch 6, bei der8. Sensor arrangement according to claim 6, wherein
- die jeweilige erste Koppelelektrode (Kl) der mindestens zwei Sensoren durch eine erste Zuleitung (A) elektrisch lei- tend miteinander gekoppelt sind,- the respective first coupling electrode (K1) of the at least two sensors are electrically conductively coupled to one another by a first supply line (A),
- die jeweiligen mindestens zwei zweiten Koppelelektroden (K2) der mindestens zwei Sensoren direkt oder über das mindestens eine Widerstandselement (RE) elektrisch leitend mit einer für jeden der mindestens zwei Sensoren vorgesehenen dritten Zuleitung gekoppelt sind.- The respective at least two second coupling electrodes (K2) of the at least two sensors are electrically or directly coupled via the at least one resistance element (RE) with a third supply line provided for each of the at least two sensors.
9. Sensoranordnung nach Anspruch 6, die mindestens vier Sensoren nach Anspruch 2 umfasst, die elektrisch matrixförmig in mindestens zwei Zeilen und mindestens zwei Spalten miteinan- der gekoppelt sind, bei der9. Sensor arrangement according to claim 6, which comprises at least four sensors according to claim 2, which are electrically matrix-like coupled in at least two rows and at least two columns with each other, in the
- jede Spalte eine Spaltenleitung aufweist und bei den Sensoren, die der jeweiligen Spalte zugeordnet sind, die jeweilige erste Koppelelektrode (Kl) durch die Spaltenleitung elektrisch leitend miteinander gekoppelt sind und - jede Zeile eine Zeilenleitung aufweist und bei den Sensoren, die der jeweiligen Zeile zugeordnet sind, jeweils die mindestens zwei zweiten Koppelelektroden (K2) direkt oder ü- ber das jeweils mindestens eine Widerstandselement (RE) durch die Zeilenleitung elektrisch leitend miteinander gekoppelt sind. - Each column has a column line and in the sensors, which are associated with the respective column, the respective first coupling electrode (Kl) are electrically conductively coupled to each other through the column line and - each row has a row line and the sensors associated with the respective row are, in each case, the at least two second coupling electrodes (K2) directly or Ü over the respective at least one resistive element (RE) are electrically conductively coupled together through the row line.
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