WO2021028384A1 - Flächen-vorrichtung zur messung von druck und/oder feuchtigkeit - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a surface device for measuring pressure and / or humidity and a method for measuring pressure and / or humidity, comprising the respective preambles of claims 1 and 8.
  • the surface device according to the invention for measuring pressure and / or moisture comprises at least one sensor for measuring pressure and / or moisture, the sensor comprising at least one capacitor with at least two electrodes which, in particular in a horizontal direction, along one and are arranged on one, in particular flexible, carrier material to one another, with at least one dielectric layer being arranged between the electrodes.
  • the surface device can be designed in the form of a seat, armrest and / or doormat.
  • the two electrodes can be arranged in the same plane. For example, these two electrodes are the only electrodes arranged in the same plane. In a stacked embodiment, as described later, there are then, for example, pairs of electrodes arranged one above the other.
  • the electrodes of a sensor (that is to say of the same sensor) preferably do not overlap in a plane relative to the arrangement (horizontal plane) of two electrodes (which form a capacitor).
  • the two electrodes can therefore, in at least one embodiment, be arranged next to one another in the horizontal plane and preferably also on the same fleas.
  • the horizontal direction is preferably a main direction of extent of the flexible Trä germaterials.
  • “flexible” means that the carrier material is at least in places flexible and therefore elastic.
  • the carrier material can be a woven material or some other clothing material such as a polyester.
  • the carrier material can also be a carrier substrate, for example a semiconductor substrate, which is flexible at least in places.
  • a carrier substrate for example a semiconductor substrate
  • no piece of furniture such as a table or a bed, comes into consideration as a carrier material.
  • this furniture is not to be regarded as flexible within the meaning of the invention.
  • these are rather static, non-flexible objects.
  • the carrier material is different from paper or cardboard. It was found that paper and cardboard as carrier materials are difficult to handle and have little dimensional stability. In addition, paper and cardboard are at least partially saturated with moisture.
  • the entire sensor described here, and in particular also the entire device described here, is preferably free of paper and cardboard-based materials.
  • the dielectric layer thus separates the two electrodes in a horizontal and / or in a transverse direction perpendicular thereto.
  • At least one electrode and / or the dielectric layer at least in places, at least one, at least partially liquid-permeable and / or liquid-absorbing moisture layer, is arranged on a side facing away from the carrier material, with the at least one electrode and / or dielectric layer in a transverse direction are arranged between the carrier material and the moisture layer, so that a capacitance is at least partially changed by the liquid at least partially hitting the dielectric layer, a processing unit being set up and this change is intended to be measured and / or stored so that a, in particular special capacitive, pressure and / or humidity sensor is created, in particular wherein the surface device has at least one second sensor which is constructed in the same way as the sensor is and is arranged in the horizontal direction next to the first sensor.
  • the two electrodes are preferably different from a comb-like structure with several individual teeth.
  • the present object is also achieved by a surface device such as that presented below.
  • the surface device presented here for measuring pressure and / or moisture comprises at least one sensor for measuring pressure and / or moisture, the sensor having at least one capacitor with at least two electrodes which, in particular in a horizontal direction along one in particular flexible carrier material and are arranged on an in particular flexible carrier material to one another, where at least one dielectric layer is arranged between the electrodes,
  • At least one at least partially liquid-permeable and / or liquid-absorbing moisture layer is arranged at least in places, so that a capacitance changes at least partially due to the liquid at least partially hitting the dielectric layer, a processing unit being set up and this change is intended to be measured and / or stored so that a capacitive pressure and / or humidity sensor is created, in particular wherein the surface device has at least one second sensor which is constructed in the same way as the sensor and in is arranged in the horizontal direction next to the first sensor.
  • This embodiment is in particular also aimed at positioning the moisture layer below the electrodes of the capacitor in the transverse direction, while in the first variant presented above the moisture layer is arranged above the electrodes of the capacitor.
  • the Moisture layer no longer removes the sensor upwards, but can close the sensor in the transverse direction downwards.
  • the carrier material itself can be or form the moisture layer. A separate arrangement of the carrier material can therefore be dispensed with.
  • the carrier material is already the material to which the sensor is attached.
  • the carrier material can already be a fastening layer of the vehicle.
  • the carrier material is formed with a glass, a plastic or a woven material
  • a differential humidity sensor can therefore be produced on the basis of this arrangement.
  • the two sensors do not overlap in the vertical direction.
  • the two sensors are arranged in the horizontal direction at the same level to one another. A shift outside the scope of a manufacturing tolerance is therefore avoided.
  • the two sensors are arranged side by side in the horizontal direction, but are arranged at different flea levels.
  • four sensors are arranged in a matrix-like manner in the horizontal direction on arranged sensors.
  • matrix-like means an arrangement of the sensors in the form of rows and columns.
  • sensors arranged next to one another are arranged at a distance from one another by a separating layer arranged in the vertical direction. All or some of the sensors can be in mechanical and / or electrical contact with one another, but the separating layer separates the sensors so that side surfaces of the sensors do not touch one another, preferably at no point. According to at least one embodiment, the separating layer runs along the vertical direction between two sensors. This allows the individual sensors and / or sensor side surfaces to be separated.
  • the sensors arranged like a matrix measure only pressure values within a first matrix field and within a second, different from the first matrix field, further sensors in a second matrix field only measure moisture values and / or the processing unit.
  • the dielectric constant of the polymer material changes as a function of the moisture content.
  • the task of the processing unit is, among other things, to determine the relative humidity as precisely as possible from a measured ambient temperature and the humidity-dependent capacitance value of the sensor.
  • the device for measuring pressure and / or humidity comprises at least one sensor for measuring pressure and / or humidity, wherein the sensor comprises at least one capacitor with at least two electrodes, which in particular in a horizontal direction along one and are arranged on a particularly flexible carrier material to one another, with at least one dielectric layer being arranged between the electrodes.
  • the moisture layer can be formed with a dielectric material.
  • the material of the moisture layer can be different from the material of the water-impermeable layer.
  • the sensor and / or the processing unit can be supplied with electrical energy by means of a battery or a fixed mains power supply.
  • the generation of electrical energy to supply the sensor and / or processing unit by means of so-called “energy flarvesting” is possible.
  • Energy flarvesting (literally translated as energy harvesting) is the production of small amounts of electrical energy from sources such as ambient temperature, vibrations or air currents for mobile devices with low power.
  • the structures used for this are also referred to as nanogenerators.
  • energy flarvesting avoids restrictions due to wired power supply or batteries.
  • Piezoelectric crystals generate electrical voltages when a force is applied, for example through pressure or vibration. These crystals can be arranged on or on the carrier material.
  • Thermoelectric generators and pyroelectric crystals generate electrical energy from temperature differences. These generators can be arranged on or on the carrier material.
  • the energy of radio waves can be captured and used energetically via antennas.
  • Passive RFIDs are an example of this. These antennas can be arranged on or on the carrier material.
  • Photovoltaics electrical energy from ambient lighting.
  • the senor is additionally a capacitive pressure sensor, the processing unit also being set up and provided to measure and / or store a change in capacitance of the capacitor caused by external pressure.
  • a capacitive sensor is a sensor that works on the basis of the change in the electrical capacitance of an individual capacitor or a capacitor system.
  • the capacity can be influenced by the size to be recorded in various ways, which are primarily determined by the intended use.
  • a capacitive sensor is based, among other things, on the fact that two electrodes, one of which can be the surface to be measured, form the "plates" of an electrical capacitor whose capacitance or change in capacitance is measured, which can be influenced as follows:
  • a plate is displaced and / or deformed by the effect to be measured, which changes the plate spacing and thus the measurable electrical capacitance.
  • the plates are rigid and the capacitance itself changes when an electrically conductive material or a dielectric is brought into close proximity.
  • the effective plate area changes as the plates are shifted against each other like a rotary capacitor.
  • the actual measuring electrode can often be surrounded by a shielding electrode that shields the inhomogeneous edge area of the electrical field from the measuring electrode.
  • a shielding electrode that shields the inhomogeneous edge area of the electrical field from the measuring electrode. This results in an approximately parallel electrical field with the known characteristics of an ideal plate capacitor between measuring electrodes, usually grounded counter electrodes.
  • a capacitive pressure sensor is in particular one in which the change in capacitance due to the bending of a membrane and the resulting change in the plate spacing is evaluated as a sensor effect.
  • the membrane is the above-mentioned dielectric or else the individual capacitor electrodes, which can in particular be designed in the form of a plate.
  • a capacitive humidity sensor is combined with a capacitive pressure sensor in a novel way, but without these components forming separate elements or two separate sensors, rather the present embodiment is a “two in One “concept, in which the same sensor functions as both a humidity sensor and a pressure sensor.
  • At least one of the electrodes is L-shaped, that is to say only in each case with only two bars which run perpendicular to one another within the horizontal direction and which make electrically conductive contact.
  • a separation distance between the two electrodes of respectively adjacent bars of different electrodes in the horizontal direction is greater than 5 micrometers. It was recognized that starting from this value a particularly simple application, for example by printing and / or in the context of a thin-film process, is possible. Lower values led to high production costs due to the high resolution requirements.
  • the separation distance in the horizontal direction varies between adjacent bars of different electrodes in the horizontal direction and is therefore not constant.
  • This can mean that at least one electrode is designed in a meandering shape within the horizontal plane of a sensor.
  • bars of different electrodes run at a predetermined angle to one another.
  • the angle is greater or less than 90 degrees.
  • the carrier material is a woven fabric, in particular in which electrical conductor tracks for electrical contacting of the sensor and the processing unit are woven.
  • a woven fabric is therefore a fabric that has been woven manually or by machine on the basis of individual threads.
  • the electrical conductor tracks can therefore also be integrated into a tissue in addition to the usual fibers and tissue strands, or they can replace individual tissue strands which form the tissue network.
  • Textiles are used longitudinally elastic through rubber threads used as warp threads (more ribbons used) or crimped and bulked yarns. They are tensioned, processed and contract when at rest.
  • Bulky yarns consist of textured, i.e. crimped synthetic fibers. The crimp changes the properties of the synthetic fibers.
  • the yarns spun on it are very elastic and voluminous and have good thermal insulation.
  • the carrier material can be part of a cover material for a seat, in particular a vehicle seat or an office chair.
  • the sensor but preferably the entire device, can be applied to the cover material of such a seat or integrated into such a seat.
  • the processing unit is set up and provided to record the individual humidity and pressure values and to determine at least one respective characteristic value from a combination of the individual humidity and pressure values, from which it can be derived which individual (with weight and / or Size) currently occupies the vehicle seat.
  • a weight of the respective person can be derived and determined from the pressure measurement by the processing unit.
  • the respective moisture that the respective person emits to the sensor can also be measured, with the respective The characteristic value is, for example, a product of the relative humidity value times the load weight determined by the processing unit.
  • the processing unit can issue a warning, in particular by means of a connection to the electronics of the vehicle.
  • This warning could be that the seat is overcrowded or the driver is sweating too much.
  • this warning can also be replaced by a corresponding display indicating which occupancy type is using the seat.
  • An occupancy type can be a weight classification of a respective user, or it can also be a question of whether the user is an animal, a person or something.
  • the processing unit can therefore preferably be integrated into display electronics of the vehicle, but at least can be connected to such.
  • the processing unit connects to a receiving unit of the vehicle, for example by means of Bluetooth or another wireless connection, and the respective characteristic or limit value and / or the respective warning and / or the respective identification of the user on a display of the vehicle be reproduced.
  • these individual values and / or identifications can also be called up and / or displayed externally.
  • the car can be monitored for overcrowding by an external controller.
  • the processing unit can be connected to a triggering unit of an airbag by means of a data connection, so that the processing unit can also control and / or regulate the triggering unit, in particular with regard to a triggering time of the airbag. Additionally and / or alternatively, it is possible for the processing unit to supply a controller unit of the airbag with data, for example with regard to an occupancy type, position and / or weight of a user of the vehicle seat.
  • At least one electrode and / or dielectric layer is printed on the carrier material or on a, in particular water-impermeable, layer arranged on the carrier material or applied by means of a thin-film method.
  • At least one element is printed by means of a printing process on the carrier material or a preferably electrically non-conductive, further preferably water-impermeable layer applied between the sensor and the carrier material.
  • the printing process can be an inkjet process, for example.
  • the processing unit is applied to the carrier material in the same way as the sensor.
  • the processing unit but at least one, in particular conductive, layer of the processing unit is, for example, printed onto the carrier material.
  • the data communication between the processing unit and the sensor can then take place via the conductor tracks mentioned above.
  • These conductor tracks can be at least partially, but preferably completely, woven into the woven fabric or even form individual fibers of the woven fabric itself.
  • At least one electrode is designed to be flat. This means that a thickness of the electrode is negligible compared to its surface area. Such an electrode can therefore be produced in particular by means of a printing process.
  • a thickness of at least one electrode can be at most 5 mm.
  • the printing process can be used several times, so that at least two, but then preferably more, individual printing layers are stacked one on top of the other.
  • the electrode can also be arranged on the carrier material by means of a 3-D printing process.
  • Fused Filament Fabrication FFF
  • Fused Layer Modeling FLM
  • the process refers to the application of layers (extrusion) of a material through a hot nozzle.
  • the consumables are in the form of a long wire (so-called filament) on a roll and are pushed into a print head by the conveyor unit, where they are melted and placed on a print bed.
  • the print head and / or print bed can be moved in three directions. In this way, layers of plastic can be applied to one another in stages.
  • a thin layer of powder is always applied to the printing bed by the coating unit.
  • the laser or other energy source
  • the laser is now aimed precisely at individual points of the powder layer in order to form the first layer of the print data.
  • the powder is melted or melted and then solidifies again through slight cooling.
  • the unmelted powder remains around the sintered areas and serves as a support material.
  • the print bed lowers by a fraction of a millimeter.
  • the coating unit now moves over the print bed and applies the next layer of powder.
  • the second layer of the print data is sintered by the laser (or other energy source). This creates a three-dimensional object in layers.
  • the 3DP process works very similarly to selective laser sintering, but instead of a directed energy source, a print head moves over the powder. This releases tiny droplets of binding agent onto the underlying powder layers, which are thus bonded together. Otherwise this procedure is the same as the SLS procedure.
  • Stereolithography instead of a plastic wire or printing material in powder form, liquid resins, so-called photopolymers, are used in the stereo lithography process. They are hardened in layers by UV radiation and thus create three-dimensional objects. For this purpose, the construction platform in the Harz Basin is gradually lowered.
  • the so-called Polyjet process without a whole basin with liquid resin. For this, an epoxy resin is applied drop by drop from a nozzle and cured immediately by a UV laser.
  • LOM Laminated Object Manufacturing
  • the process is based neither on chemical reactions nor on a thermal process.
  • the contour is cut with a separating tool (e.g. a knife or carbon dioxide laser), a film or a plate (e.g. paper) and glued on top of each other in layers.
  • a separating tool e.g. a knife or carbon dioxide laser
  • a film or a plate e.g. paper
  • One or more water-impermeable layers and / or also the moisture layer can be applied in the same type and / or thickness as the electrode.
  • the moisture layer completely covers the capacitor.
  • the moisture layer delimits and closes off the sensor towards the outside, that is to say in the transverse direction, so that the sensor is arranged between the moisture layer and the carrier material.
  • the senor has at least one further capacitor, which is arranged in the transverse direction below or above the capacitor and spaced apart from the capacitor by a further water-impermeable layer or under this further water-impermeable layer, so that a capacitor stack is formed.
  • the further capacitor can be constructed in the same way as the capacitor and can also be arranged on the further water-impermeable layer in the same way as the capacitor.
  • the sensor system can be refined in a particularly simple manner, namely insofar as it is conceivable that, with two sensors forming the capacitor tack, both sensors perform the same tasks, but the individual sensors determine respective measured values that are taken together let a mean close.
  • the (relative) humidity of the environment is measured by each of the two sensors, the average humidity value being determined from these two measured values.
  • the same can be done accordingly with the pressure measurement, so that the accuracy of the entire measurement, in particular a combination of the measurements of (relative) humidity and the respective pressure, can be designed particularly precisely.
  • the lowermost water-impermeable layer in the transverse direction can be exchanged for the uppermost moisture layer in the transverse direction.
  • the stacked arrangement is completed in the transverse direction downwards by the moisture layer and in the transverse direction at the very top by the water-impermeable layer. This lowermost water-impermeable layer is then in direct contact with the carrier layer.
  • the water-impermeable layer and / or the further water-impermeable layer at least partially form the dielectric view itself.
  • this dielectric layer itself is formed by the water-impermeable layer and / or the further water-impermeable layer.
  • Such a production of the dielectric layer by the water-impermeable layer (s) therefore forms a particularly simple and cost-effective method of making an inexpensive device.
  • a maximum thickness of the moisture layer is at least 30% and at most 80% of the maximum thickness of the water-impermeable layer and / or the maximum thickness of the further water-impermeable layer.
  • the present invention relates to a method for measuring pressure and humidity, it being particularly noted that all of the features disclosed for the above-described device are also disclosed for the method described here, and vice versa.
  • the method for measuring pressure and / or humidity initially comprises a first step by means of which at least one sensor for measuring pressure and / or humidity is provided, the sensor having at least one capacitor with at least two electrodes which, are arranged in particular in a horizontal direction along and on a, in particular flexible, carrier material to one another, wherein at least one dielectric layer is arranged between the electrodes.
  • At least one electrode and / or the dielectric layer at least in places, at least one, at least partially liquid-permeable and / or liquid-absorbing moisture layer is arranged on a side facing away from the carrier material, with the at least one electrode and / or the dielectric layer in one Transverse direction between the carrier material and the moisture layer are arranged so that a capacitance changes at least partially due to the liquid at least partially hitting the dielectric layer, a processing unit measuring and / or storing this change, so that a capacitive moisture sensor is created.
  • the method described above has the same advantages and advantageous configurations as the device described above.
  • FIG. 1 A device according to the invention for measuring pressure and / or humidity is shown in a first exemplary embodiment in FIG.
  • a device according to the invention for measuring pressure and / or humidity is shown in a second exemplary embodiment in FIG.
  • FIG. 3 an exploded view is shown in a schematic perspective view with respect to the layer arrangement.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a device described here.
  • sensors 1 arranged in a matrix to one another are shown.
  • FIG. 1 a device 100 for measuring pressure and / or humidity is shown there.
  • a sensor 1 is shown there by way of example, the sensor 1 showing a capacitor stack with a capacitor 20 and a capacitor 30, the individual electrodes 10, 11 of the capacitors 20, 30 being arranged one above the other in the horizontal direction H1, alternatively
  • the individual electrodes 10, 11 are arranged on a carrier material 13.
  • the Trä germaterial 13 can in particular be a woven fabric, in particular a flexible woven fabric.
  • a water-impermeable layer 4 is arranged on the carrier material 13, the two electrodes 10, 11 of the capacitor 20 being printed on this water-impermeable layer 4 in the horizontal direction H1.
  • the electrodes 10, 11 of the capacitor 20 are completely surrounded by a further water-impermeable layer 14.
  • the further capacitor 30 with corresponding electrodes 10, 11 is printed on this water-impermeable layer 14 in the same way.
  • exposed outer surfaces of the individual electrodes 10, 11 of the further capacitor 30 are preferably completely reversed by a water-permeable and / or water-absorbing moisture layer 3.
  • water can hit a dielectric layer 4, which in the present case is arranged in the horizontal direction H1 between the respective electrodes 10, 11 of a capacitor 20, 30.
  • the water-impermeable layer 4 itself forms a dielectric layer 4 of the capacitor 20.
  • the water-impermeable layer 14 forms a dielectric layer 4 of the capacitor 20.
  • the further water-impermeable layer 14 with regard to the further capacitor 30.
  • the dielectric properties, in particular of the dielectric layer 4 of the further capacitor 30, are changed.
  • a processing unit 5 can be seen, which is in data connection with the two capacitors 20, 30, this processing unit 5 being set up and provided to measure a change in the relative humidity of the environment and / or the humidity layer 3. Due to the “stackwise” arrangement shown in FIG. 1 and the fact that the further water-impermeable layer 14 prevents the capacitor 20 from coming into contact with moisture, it can therefore be provided that only the further capacitor 30 and its dielectric layer 4 of the Exposed to moisture. For this purpose, the processing unit 5 can then compare a change in the capacitance of the further capacitor 30 with the stable capacitor capacitance of the capacitor 10, so that a particularly simple comparison can be made in the change in the relative humidity and / also in the respective load pressure.
  • the arrow shown in FIG. 1 also shows a pressure direction in which the sensor 1 is subjected to pressure. Both can preferably be measured, evaluated and stored by the sensor 1 and in particular by the device 100.
  • the processing unit 5, shown as essential in the invention is used for this purpose, which can also measure and evaluate corresponding pressure values and changes in the capacitance of the individual sensors 1 associated therewith, so that the processing unit 5 is also set up and provided for a to measure and / or store the change in capacitance of the capacitor 20 and in particular also of the further capacitor 30 caused by external pressure.
  • the moisture layer 3 can be designed to be flexible or not flexible. It is also possible that the moisture layer 3 is designed as a woven fabric. In particular, it can be a woven fabric, which was mentioned as an example in the introductory part of the present application. In addition, however, it is also possible that the moisture layer 3 is a substrate which, for example, has been applied, for example glued, to the further capacitor 30 in the form of an epitaxial or an adhesive process.
  • the water-impermeable layer 14 and / or the water-impermeable layer 15 can also be flexible and inflexible, in particular also in the form of a woven fabric or a substrate in the same way as the moisture layer 3.
  • FIG. 2 shows a structure identical to FIG. 1, but with the difference that layers 3 and 4 are interchanged. This means that the bottom layer in the transverse direction Q1 is the moisture layer 3, while the top layer 4 is the water-impermeable layer 4.
  • the layers 3 and 4 can be formed with a different material.
  • FIG. 3 An exploded view is shown in FIG. 3, the respective arrangement of the electrodes 10, 11 of the capacitors 20, 30 being evident in particular from FIG.
  • the force acting on the sensor 1, shown by the direction of the arrow, and the moisture acting through the individual, schematically shown drops, can again be seen.
  • the moisture penetrates in particular between the electrodes 10, 11 and has, for example, a significant effect on the electrical properties of the respective water-permeable layer 14, so that the capacitance of at least the further capacitor 30 increases as in FIG explains each changes.
  • FIG. 2 therefore shows a stacked arrangement of two separate capacitors 20, 30 with respective electrodes 10, 11.
  • electrodes 10, 11 are each applied in exactly the same plane, that is, for example, on the same carrier layer.
  • FIG. 4 shows that the sensor 1 can consist of two electrodes 10 and one electrode 11.
  • the electrodes 10 have one polarity (preferably the same polarity), while the electrode 11 has a different polarity; however, the exploded view of the left part of FIG. 3 is shown in the right partial image of FIG. 3 and it can be seen that three water-impermeable layers 4 , 14, 15 can be used.
  • the electrodes 10 can also have different polarities and / or electrical potentials.
  • the electrodes 10 can also be electrically connected to one another.
  • All electrodes shown in FIG. 4 are L-shaped.
  • the electrodes 10, 11 can also each have and / or generate a separate polarity and / or a separate electrical potential. The same can also apply to those in the following figures with regard to the electrodes.
  • the lowermost water-impermeable layer is in turn the water-impermeable layer 14, the subsequent water-impermeable layer 15 and the water-impermeable layer 16 arranged thereon in the transverse direction Q1 is a further water-impermeable layer, with one electrode in each case applied to a separate water-impermeable layer in particular is printed.
  • the capacitor 20 shown in the left-hand part of FIG. 3 is therefore produced by merging these layers, the electrodes 10 each in the transverse direction Q1, as taken from the corresponding partial image can be arranged on different levels.
  • the electrode 11 can also be applied together with at least one of the electrodes 10 in a common plane, that is to say on or in a common water-impermeable layer 4, 14, 15 so that, for example, only the second of the electrodes 10 is on a separate one waterproof layer 4, 14, 15 stacked up who must.
  • the individual electrodes 10, 11 can therefore be arranged in different planes in the Q1 direction to one another.
  • sensors 1 arranged in a matrix to one another are shown.
  • the sensors 1 arranged in a matrix-like manner on the carrier layer 13 do not overlap in the vertical direction. That is, the sensors 1 can be arranged on the, in particular common, carrier layer 13 so that the sensors 1 are at the same height level.
  • the sensors arranged next to one another are spaced apart from one another by a separating layer 26 arranged in the vertical direction. In at least one execution Approximately shape, the separating layer 26 is in the form of an electrical and / or thermal Isolati onstik.
  • the invention is not restricted by the description based on the exemplary embodiment. Rather, the invention encompasses every new feature, as well as every combination of features, which in particular includes every combination of features in the patent claims, even if this feature or this combination itself is not explicitly specified in the patent claims or in the exemplary embodiments.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung von Druck und Feuchtigkeit, sowie ein Verfahren zur Messung von Druck und Feuchtigkeit. Die Vorrichtung umfasst zumindest einen Sensor zur Messung von Druck und Feuchtigkeit, wobei der Sensor zumindest einen Kondensator mit zumindest zwei Elektroden umfasst, welche, insbesondere in einer horizontalen Richtung entlang eines und auf einem, insbesondere flexiblem, Trägermaterial zueinander angeordnet sind. Dabei ist zwischen den Elektroden zumindest eine dielektrische Schicht angeordnet. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf einer einem Trägermaterial abgewandten Seite zumindest eine Elektrode und/oder die dielektrische Schicht zumindest stellenweise, zumindest eine, zumindest teilweise flüssigkeitsdurchlässige und/oder flüssigkeitsabsorbierende Feuchteschicht angeordnet ist. Dabei sind somit die zumindest eine Elektrode und/oder die dielektrische Schicht in einer Querrichtung zwischen dem Trägermaterial und der Feuchteschicht angeordnet. So verändert sich eine Kapazität durch die auf die dielektrische Schicht zumindest teilweise treffende Flüssigkeit zumindest teilweise, wobei eine Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet und dafür vorgesehen ist diese Änderung zu messen und/oder zu speichern, sodass ein kapazitiver Feuchtesensor entsteht.

Description

Flächen-Vorrichtung zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flächen-Vorrichtung zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit sowie ein Verfahren zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit umfassend die jeweiligen Oberbegriffe der Patentansprüche 1 und 8.
Die erfindungsgemäße Flächen-Vorrichtung zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit umfasst zumindest einen Sensor zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit, wobei der Sensor zumindest einen Kondensator mit zumindest zwei Elektroden umfasst, welche, ins besondere in einer horizontalen Richtung, entlang eines und auf einem, insbesondere flexib- len, Trägermaterial zueinander angeordnet sind, wobei zwischen den Elektroden zumindest eine dielektrische Schicht angeordnet ist. Dabei kann die Flächen-Vorrichtung in Form eines Sitzes, Armablage und/oder Fußmatte ausgebildet sein.
Die beiden Elektroden können in der gleichen Ebene angeordnet sein. Zum Beispiel sind diese beiden Elektroden die einzigen in der jeweils gleichen Ebene angeordneten Elektro den. In einer, wie später beschriebenen, gestackten Ausführungsform sind zum Beispiel dann jeweils paarweise übereinander angeordnete Elektrodenpaare vorhanden. Vorzugs weise überlappen sich die Elektroden eines Sensors (also des gleichen Sensors) in einer zur Anordnungsebene (horizontale Ebene) von zwei Elektroden (welche einen Kondensator bil- den) nicht. Die beiden Elektroden können daher, in zumindest einer Ausführungsform, aus schließlich in der horizontalen Ebene nebeneinander, und vorzugsweise auch auf gleicher Flöhe angeordnet sein. Die horizontale Richtung ist vorzugsweise eine Haupterstreckungsrichtung des flexiblen Trä germaterials.
„Flexibel“ heißt in diesem Zusammenhang, dass das Trägermaterial zumindest stellenweise biegsam und damit elastisch ist.
Insbesondere kann es sich bei dem Trägermaterial um einen Webstoff oder um einen sons tigen Bekleidungsstoff wie zum Beispiel ein Polyester handeln.
Bei dem Trägermaterial kann es sich jedoch auch um ein Trägersubstrat, zum Beispiel ein Halbleitersubstrat handeln, welches zumindest stellenweise biegsam ist. Im Sinne der Erfin dung kommt als Trägermaterial jedoch insbesondere kein Möbelstück, wie zum Beispiel ein Tisch oder ein Bett in Betracht. Dies unter anderem deshalb, da diese Möbel im Sinne der Erfindung nicht als flexibel anzusehen sind. Es handelt es sich im Sinne der Erfindung hier bei vielmehr um statische, nicht flexible Gegenstände.
Zum Beispiel ist das Trägermaterial verschieden von einem Papier oder einer Pappe. Es wurde herausgefunden, dass Papier und Pappe als Trägermaterial schwer handhabbar und wenig formstabil sind. Zudem saugt sich Papier und Pappe zumindest teilweise mit der Feuchtigkeit voll. Vorzugsweise ist der gesamte hier beschriebe Sensor, und insbesondere auch die gesamte hier beschriebene Vorrichtung frei von Papier und Pappe basierten Mate rialien.
Die dielektrische Schicht beabstandet damit die beiden Elektroden in einer horizontalen und/oder in einer dazu senkrechten Querrichtung.
Erfindungsgemäß ist auf einer dem Trägermaterial abgewandten Seite zumindest eine Elekt rode und/oder der dielektrischen Schicht zumindest stellenweise, zumindest eine, zumindest teilweise flüssigkeitsdurchlässige und/oder flüssigkeitsabsorbierende Feuchteschicht ange ordnet, wobei somit die zumindest eine Elektrode und/oder dielektrische Schicht in einer Qu errichtung zwischen dem Trägermaterial und der Feuchteschicht angeordnet sind, sodass eine Kapazität durch die auf die dielektrische Schicht zumindest teilweise treffende Flüssig keit, zumindest teilweise verändert, wobei eine Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet und dafür vorgesehen ist, diese Änderung zu messen und/oder zu speichern, sodass ein, insbe sondere kapazitiver, Druck- und/oder Feuchtesensor entsteht, insbesondere wobei die Flächen-Vorrichtung zumindest einen zweiten Sensor aufweist, welcher in der gleichen Art wie der Sensor aufgebaut ist und in horizontaler Richtung neben dem ersten Sensor an geordnet ist.
Vorzugsweise sind dabei die beiden Elektroden verschieden von einer kammartigen Struktur mit mehreren vereinzelten Zähnen.
Die vorliegende Aufgabe wird zudem auch durch eine wie, nachfolgend vorgestellte, Flä chen-Vorrichtung gelöst.
Die hier vorgestellte Flächen-Vorrichtung zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit um fasst zumindest einen Sensor zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit, wobei der Sensor zumindest einen Kondensator mit zumindest zwei Elektroden aufweist, welche, ins besondere in einer horizontalen Richtung entlang eines insbesondere flexiblen Trägermate rials und auf einem insbesondere flexiblem Trägermaterial zueinander angeordnet sind, wo bei zwischen den Elektroden zumindest eine dielektrische Schicht angeordnet ist,
In einer Querrichtung zwischen dem Trägermaterial und zumindest einer Elektrode ist zu mindest stellenweise zumindest eine zumindest teilweise flüssigkeitsdurchlässige und/oder flüssigkeitsabsorbierende Feuchteschicht angeordnet, sodass sich eine Kapazität durch die auf die dielektrische Schicht zumindest teilweise treffende Flüssigkeit zumindest teilweise verändert, wobei eine Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet und dafür vorgesehen ist, diese Änderung zu messen und/oder zu speichern, sodass ein kapazitiver Druck- und/oder Feuch tesensor entsteht, insbesondere wobei die Flächen-Vorrichtung zumindest einen zweiten Sensor aufweist, welcher in der gleichen Art wie der Sensor aufgebaut ist und in horizontaler Richtung neben dem ersten Sensor angeordnet ist.
Diese Ausführungsform ist insbesondere auch darauf gerichtet, dass in der Querrichtung die Feuchteschicht unterhalb der Elektroden des Kondensators positioniert wird, während in der obig vorgestellten ersten Variante die Feuchteschicht oberhalb der Elektroden des Konden sators angeordnet sind. In der nunmehr vorgestellten zweiten Variante schließt daher die Feuchteschicht den Sensor nicht mehr nach oben ab, sondern kann den Sensor in der Quer richtung nach unten abschließen.
Zum Beispiel kann das Trägermaterial selbst die Feuchteschicht sein oder ausbilden. Auf eine separate Anordnung des Trägermaterials kann daher verzichtet sein.
Auch ist in beiden Varianten denkbar, dass es sich bei dem Trägermaterial bereits um das Material, an welchem der Sensor befestigt wird, handelt. Das Trägermaterial kann insofern bereits eine Befestigungsschicht des Fahrzeugs sein. Zum Beispiel ist das Trägermaterial mit einem Glas, ein Kunststoff oder ein Webstoff gebildet
Auf Basis dieser Anordnung kann daher ein differentieller Feuchtigkeitssensor erzeugt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überlappen die beiden Sensoren sich in vertikaler Richtung nicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die beiden Sensoren in horizontaler Richtung auf gleicher Flöhe zueinander angeordnet. Eine Verschiebung, außerhalb eines Rahmens einer Fertigungstoleranz, ist daher vermieden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die beiden Sensoren in horizontaler Richtung zwar nebeneinander angeordnet, jedoch auf jeweils unterschiedlichen Flöhenniveaus ange ordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind vier matrixartig in horizontaler Richtung an geordnete Sensoren insbesondere der gleichen Art angeordnet. „Matrixartig“ bedeutet in diesem Zusammenhang eine Anordnung der Sensoren in Form von Zeilen und Spalten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind jeweils nebeneinander angeordnete Senso ren durch eine in vertikaler Richtung angeordnete Trennschicht beabstandet zueinander an geordnet. Zwar können alle oder ein Teil der Sensoren miteinander in mechanischem und/oder elektrischen Kontakt stehen, jedoch trennt die Trennschicht die Sensoren, sodass Seitenflächen der Sensoren sich, vorzugsweise an keiner Stelle, miteinander berühren. Gemäß zumindest einer Ausführungsform verläuft die Trennschicht entlang der vertikalen Richtung jeweils zwischen zwei Sensoren. Hierdurch kann eine Trennung der einzelnen Sensoren und/oder Sensorseitenflächen erreicht sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform misst und/oder liest aus und/oder verarbeitet zu mindest einer der Sensoren und/oder die jeweils dem Sensor zugeordnete Verarbeitungs einheit entweder nur Druck oder nur Feuchtigkeitswerte.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform messen die matrixartig angeordneten Sensoren innerhalb eines ersten Matrixfeldes nur Druckwerte und innerhalb eines zweiten, von dem ersten Matrixfeld verschiedenen, weitere Sensoren in einem zweiten Matrixfeld nur Feuchtig keitswerte und/oder die Verarbeitungseinheit.
Ein kapazitiver Feuchtesensor ist im Prinzip ein Kondensator, dessen Dielektrikum vorzugs weise aus einem hygroskopischen Polymerschicht besteht, die entsprechend der Feuchtig keit der Umgebungsluft Feuchtigkeit aufnimmt (absorbiert) oder abgibt (desorbiert) bis ein Gleichgewichtszustand (Diffusionsgefälle ist = 0) erreicht ist. Dabei verändert sich die Die lektrizitätskonstante des Polymermaterials als Funktion eines Feuchtegehalts.
Die Aufgabe der Verarbeitungseinheit besteht unter anderem darin, vorzugsweise auch aus einer gemessenen Umgebungstemperatur und dem feuchtigkeitsabhängigen Kapazitätswert des Sensors die relative Feuchte möglichst genau zu ermitteln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit zumindest einen Sensor zur Messung von Druck und/oder Feuchtig keit, wobei der Sensor zumindest einen Kondensator mit zumindest zwei Elektroden um fasst, welche insbesondere in einer horizontalen Richtung entlang eines und auf einem ins besondere flexiblen Trägermaterial zueinander angeordnet sind, wobei zwischen den Elekt roden zumindest eine dielektrische Schicht angeordnet ist.
Erfindungsgemäß ist auf eine dem Trägermaterial abgewandten Seite zumindest eine Elekt rode und/oder dielektrische Schicht zumindest stellenweise, zumindest eine, zumindest teil weise flüssigkeitsdurchlässige und/oder flüssigkeitsabsorbierende Schicht (= Feuchteschicht) angeordnet, wobei somit die zumindest eine Elektrode und/oder dielektrische Schicht in Qu errichtung zwischen dem Trägermaterial und der Feuchteschicht angeordnet sind, sodass eine Kapazität durch die auf die dielektrische Schicht zumindest teilweise treffende Flüssig keit, zumindest teilweise verändert wird, wobei eine Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet und dafür vorgesehen ist, diese Änderung zu messen und/oder zu speichern, sodass ein kapazitiver Feuchtesensor entsteht, insbesondere wobei in horizontaler Richtung neben dem ersten Sensor ein zweiter Sensor angeordnet ist, welcher in der gleichen Art wie der Sensor aufgebaut ist und in horizontaler Richtung neben dem ersten Sensor angeordnet ist.
Die Feuchteschicht kann mit einem dielektrischen Material gebildet sein. Das Material der Feuchteschicht kann verschieden von dem Material der wasserundurchlässigen Schicht sein.
Der Sensor und/oder die Verarbeitungseinheit können mittels einer Batterie oder einer Fest netzstromversorgung mit elektrischer Energie versorgt werden.
Alternativ oder zusätzlich ist die Erzeugung von elektrischer Energie zur Versorgung des Sensors und/oder Verarbeitungseinheit mittels sogenannten „Energy Flarvesting“ möglich.
Als Energy Flarvesting (wörtlich übersetzt Energie-Ernten) bezeichnet man die Gewinnung kleiner Mengen von elektrischer Energie aus Quellen wie Umgebungstemperatur, Vibratio nen oder Luftströmungen für mobile Geräte mit geringer Leistung. Die dafür eingesetzten Strukturen werden auch als Nanogenerator bezeichnet. Energy Flarvesting vermeidet bei Drahtlostechnologien Einschränkungen durch kabelgebundene Stromversorgung oder Batte rien.
Möglichkeiten des Energy Flarvesting:
• Piezoelektrische Kristalle erzeugen bei Krafteinwirkung, beispielsweise durch Druck oder Vibration, elektrische Spannungen. Diese Kristalle können an oder auf dem Trä germaterial angeordnet sein.
• Thermoelektrische Generatoren und pyroelektrische Kristalle gewinnen aus Tempe raturunterschieden elektrische Energie. Diese Generatoren können an oder auf dem Trägermaterial angeordnet sein.
• Über Antennen kann die Energie von Radiowellen, eine Form von elektromagneti scher Strahlung, aufgefangen und energetisch verwendet werden. Ein Beispiel dafür sind die passiven RFIDs. Diese Antennen können an oder auf dem Trägermaterial angeordnet sein. • Photovoltaik, elektrische Energie aus der Umgebungsbeleuchtung.
• Osmose.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Sensor zusätzlich ein kapazitiver Druck sensor, wobei die Verarbeitungseinheit zusätzlich dazu eingerichtet und dafür vorgesehen ist, eine durch äußeren Druck verursachte Kapazitätsänderung des Kondensators zu mes sen und/oder zu speichern.
Grundsätzlich handelt es sich bei einem kapazitiven Sensor also um einen Sensor, welcher auf Basis der Veränderung der elektrischen Kapazität eines einzelnen Kondensators oder eines Kondensatorsystems arbeitet. Die Beeinflussung der Kapazität durch die zu erfassen de Größe kann dabei auf verschiedene Arten erfolgen, die primär durch den Verwendungs zweck bestimmt ist.
Ein kapazitiver Sensor basiert unter anderem darauf, dass zwei Elektroden, einer davon kann die zumessende Oberfläche sein, die „Platten“ eines elektrischen Kondensators bilden, dessen Kapazität oder Kapazitätsänderung gemessen wird, die folgendermaßen beeinflusst werden kann:
Eine Platte wird durch den zu messenden Effekt verschoben und/oder verformt, wodurch sich der Plattenabstand und damit die elektrische messbare Kapazität än dern.
- Die Platten sind starr und die Kapazität an sich ändert sich dadurch, dass ein elektrisch leitendes Material oder ein Dielektrikum in unmittelbare Nähe gebracht wird.
Die wirksame Plattenfläche ändert sich, indem die Platten wie bei einem Drehkon densator gegeneinander verschoben werden.
Um auch kleine Veränderungen besser detektieren zu können, kann die eigentliche Mes selektrode häufig mit einer Schirmelektrode umgeben sein, die den inhomogenen Randbe reich des elektrischen Feldes von der Messelektrode abschirmt. Dadurch ergibt sich zwi schen Messelektroden, üblicherweise geerdeter Gegenelektroden, ein annähernd paralleles elektrisches Feld mit der bekannten Charakteristik eines idealen Plattenkondensators. Ein kapazitiver Drucksensor ist insbesondere ein solcher, bei dem die Kapazitätsänderung infolge des Durchbiegens einer Membran und der resultierenden Änderung des Plattenab stands als Sensoreffekt ausgewertet wird. Zum Beispiel handelt es sich bei der Membran um das oben genannte Dielektrikum oder aber um die einzelnen Kondensatorelektroden, welche insbesondere in Form einer Platte ausgeführt sein können. Mit anderen Worten ist in einer derartigen Ausführungsform in neuartiger Art und Weise ein kapazitiver Feuchtesensor mit einem kapazitiven Drucksensor kombiniert, jedoch ohne, dass diese Bauteile voneinander getrennte Elemente oder zwei separate Sensoren bildeten, sondern es handelt sich bei vor liegender Ausführungsform um ein „Two in One“-Konzept, in welchem der gleiche Sensor sowohl als Feuchtesensor als auch als Drucksensor fungiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zumindest eine der Elektroden L-förmig, das heißt, lediglich jeweils mit nur zwei innerhalb der horizontalen Richtung senkrecht zueinander verlaufenden Balken, welche sich elektrisch leitend berühren, ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein Trennabstand der beiden Elektroden von jeweils benachbarten Balken unterschiedlicher Elektroden in der horizontalen Richtung grö ßer als 5 Mikrometer. Es wurde erkannt, dass ab diesem Wert ein besonders einfaches Auf bringen, durch zum Beispiel drucken und/oder im Rahmen eines Dünnschichtverfahrens, möglich ist. Geringere Werte führten zu hohen Produktionskosten aufgrund der hohen Anfor derungen an eine Auflösung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform variiert der Trennabstand in der horizontalen Rich tung zwischen benachbarten Balken unterschiedlicher Elektroden in der horizontalen Rich tung und ist damit nicht konstant. Dies kann heißen, dass zumindest eine Elektrode inner halb der horizontalen Ebene eines Sensors mäanderförmig ausgebildet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verlaufen Balken unterschiedlicher Elektroden in einem vorgegebenen Winkel zueinander. Zum Beispiel ist der Winkel größer oder kleiner als 90 Grad. Sind die beiden Elektroden L-förmig ausgebildet, sind in einer solchen Ausfüh rungsform die beiden Elektroden in der horizontalen Richtung verdreht zueinander. Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Trägermaterial um einen Webstoff, insbesondere in welchem elektrische Leiterbahnen zur elektrischen Kontaktierung des Sensors und der Verarbeitungseinheit eingewoben sind.
Bei einem Webstoff handelt es sich im Sinne der Erfindung daher um ein Gewebe, welches manuell oder maschinell auf Basis von einzelnen Fäden gewebt wurde.
Die elektrischen Leiterbahnen können in einem Gewebe daher zusätzlich neben den übli chen Fasern und Gewebesträngen integriert sein oder aber einzelne Gewebestränge, wel che das Gewebenetz ausbilden, ersetzen.
Je nach Abstand und Eigenschaften der einzelnen Fäden (hochgedreht, bauschig, usw.) können ganz lockere Gewebe, wie Verbandgewebe oder Dichtegewebe, wie Brokatstoff, entstehen. Längselastisch werden Gewebe durch, als Kettenfäden eingesetzte Gummifäden (mehr Bändern verwendet) oder Kräusel- und Bauschgarne verwendet. Sie werden ge spannt, verarbeitet und ziehen sich im Ruhezustand zusammen. Bauschgarne bestehen aus texturierten, also gekräuselten synthetischen Fasern. Die Kräuselung verändert die Eigen schaften der synthetischen Fasern. Die darauf gesponnenen Garne sind sehr elastisch und voluminös und haben eine gute Wärmedämmung.
Zum Beispiel kann das Trägermaterial Teil eines Bezugstoffes eines Sitzes, insbesondere eines Fahrzeugsitzes oder eines Bürostuhls, sein. Insofern kann der Sensor, vorzugsweise jedoch die gesamte Vorrichtung, auf dem Bezugsstoff eines solchen Sitzes aufgebracht oder in einen solchen integriert sein.
Zum Beispiel ist die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet und dafür vorgesehen, die ein zelnen Feuchte- sowie Druckwerte zu erfassen und aus einer Kombination der einzelnen Feuchte- und Druckwerte zumindest einen jeweiligen Kennwert zu ermitteln, aus welchem ableitbar ist, welches Individuum (mit Gewicht und/oder Größe) gerade den Fahrzeugsitz besetzt.
Zum Beispiel kann aus der Druckmessung durch die Verarbeitungseinheit ein Gewicht der jeweiligen Person abgeleitet und festgestellt werden. Auch kann die jeweilige Feuchtigkeit, welche die jeweilige Person an den Sensor abgibt, gemessen werden, wobei der jeweilige Kennwert zum Beispiel ein Produkt aus dem relativen Feuchtigkeitswert mal der von der Verarbeitungseinheit ermittelten Belastungsgewicht ist.
Überschreitet ein derartiger Kennwert einen entsprechenden Grenzwert kann die Verarbei tungseinheit insbesondere mittels einer Anbindung an die Elektronik des Fahrzeugs, eine Warnung aussprechen. Diese Warnung kann dahingehend lauten, dass der Sitz überbelegt ist oder der Fahrer zu stark schwitzt. Diese Warnung kann jedoch auch ersetzt werden durch eine entsprechende Anzeige dahingehend, welcher Belegungstyp den Sitz nutzt. Bei einem Belegungstyp kann es sich um eine Gewichtsklassifikation eines jeweiligen Benutzers han deln, oder aber auch darum Handeln, ob es sich bei dem Benutzer um ein Tier, einen Men schen oder auch um eine Sache handelt. Vorzugsweise ist daher die Verarbeitungseinheit in eine Anzeigenelektronik des Fahrzeugs integrierbar, zumindest jedoch mit einer solchen verbindbar.
Hierzu ist denkbar, dass die Verarbeitungseinheit sich zum Beispiel mittels Bluetooth oder einer sonstigen Wireless Verbindung mit einer Empfangseinheit des Fahrzeugs verbindet und der jeweilige Kenn- oder Grenzwert und/oder die jeweilige Warnung und/oder die jewei lige Identifikation des Benutzers auf einem Display des Fahrzeugs wiedergegeben werden.
Alternativ oder zusätzlich ist vorstellbar, dass diese einzelnen Werte und/oder Identifikatio nen auch extern abrufbar und/oder extern darstellbar sind. Zum Beispiel kann das Auto auf eine Überbelegung hin von einem externen Controller überwacht werden.
Zum Beispiel kann mittels einer Datenverbindung die Verarbeitungseinheit mit einer Auslös einheit eines Airbags in Verbindung stehen, sodass die Verarbeitungseinheit auch die Aus löseinheit steuern und/oder regeln kann, insbesondere in Bezug auf einen Auslösezeitpunkt des Airbags. Zusätzlich und/oder alternativ ist es möglich, dass die Verarbeitungseinheit eine Controllereinheit des Airbags mit Daten zum Beispiel im Hinblick auf einen Belegungstyp, Position und/oder Gewicht eines Benutzers des Fahrzeugsitzes versorgt.
Diese Daten können dazu führen, dass der Auslösezeitpunkt und die Auslösereihenfolge des Airbags auf den Benutzer angepasst sind, sodass ein Personenschaden an dem Benutzer vermieden wird. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zumindest eine Elektrode und/oder dielektri sche Schicht auf dem Trägermaterial oder auf einer auf dem Trägermaterial angeordneten, insbesondere wasserundurchlässigen Schicht aufgedruckt oder mittels eines Dünnschicht verfahrens aufgebracht.
Dies heißt, dass zumindest ein Element, vorzugsweise sowohl die Elektrode als auch die dielektrische Schicht, auf dem Trägermaterial oder einer zwischen dem Sensor und dem Trägermaterial aufgebrachten vorzugsweise elektrisch nicht leitfähigen, weiter vorzugsweise wasserundurchlässigen Schicht mittels eines Druckverfahrens aufgedruckt.
Bei dem Druckverfahren kann es sich zum Beispiel um ein Inkjetverfahren handeln.
Zum Beispiel ist die Verarbeitungseinheit in der gleichen Weise wie der Sensor auf das Trä germaterial aufgebracht. Flierzu ist vorstellbar, dass auch die Verarbeitungseinheit, zumin dest jedoch eine, insbesondere leitende, Schicht der Verarbeitungseinheit auf das Trägerma terial zum Beispiel aufgedruckt ist. Die Datenkommunikation zwischen der Verarbeitungsein heit und dem Sensor kann dann über die oben genannten Leiterbahnen entstehen. Diese Leiterbahnen können zumindest teilweise, vorzugsweise jedoch vollständig, in den Webstoff eingewoben sein oder sogar einzelne Fasern des Webstoffs selbst ausbilden.
Zum Beispiel ist zumindest eine Elektrode flächig ausgeführt. Das heißt, dass eine Dicke der Elektrode im Vergleich zu deren Flächenausdehnung vernachlässigbar ist. Eine solche Elekt rode kann daher insbesondre mittels eines Druckverfahrens hergestellt werden.
Alternativ hierzu kann eine Dicke zumindest einer Elektrode höchstens 5 mm betragen. Flier zu kann das Druckverfahren mehrmals angewandt werden, sodass zumindest zwei, vor zugsweise jedoch dann mehr, Einzeldruckschichten übereinandergestapelt werden.
Des Weiteren kann die Elektrode auch mittels eines 3 D- Druckverfahrens auf dem Trägerma terial angeordnet sein.
1. Das FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling)
Alternativbezeichnungen: Fused Filament Fabrication (FFF), Fused Layer Modeling (FLM) Das Verfahren bezeichnet schichtweises Aufträgen (Extrusion) eines Materials durch eine heiße Düse. Das Verbrauchsmaterial befindet sich in Form eines langen Drahts (sog. Fila ment) auf einer Rolle und wird durch die Fördereinheit in einen Druckkopf geschoben, dort eingeschmolzen und auf einem Druckbett ausgebracht. Druckkopf und/oder Druckbett sind dabei in drei Richtungen beweglich. So können Kunststoffschichten schrittweise aufeinander aufgebracht werden.
2. Das SLS Verfahren (Selektives Lasersintern)
Im Unterschied zum Sinterverfahren, bei dem Stoffe in Pulverform unter Flitzeeinwirkung miteinander verbunden werden, geschieht dies beim SLS-Verfahren selektiv durch einen Laser (alternativ auch Elektronenstrahl oder Infrarotstrahl). Es wird also nur ein bestimmter Teil des Pulvers miteinander verschmolzen.
Dazu wird stets eine dünne Pulverschicht von der Beschichtungseinheit auf dem Druckbett ausgebracht. Der Laser (oder andere Energiequelle) wird nun punktgenau auf einzelne Stel len der Pulverschicht ausgerichtet, um die erste Schicht der Druckdaten auszubilden. Hierbei wird das Pulver an- oder aufgeschmolzen und verfestigt sich anschließend wieder durch ge ringfügiges Abkühlen. Das nicht aufgeschmolzene Pulver bleibt um die gesinterten Bereiche herum liegen und dient als Stützmaterial. Nachdem eine Schicht verfestigt ist, senkt sich das Druckbett um den Bruchteil eines Millimeters ab. Die Beschichtungseinheit fährt nun über das Druckbett und bringt die nächste Pulverschicht aus. Anschließend wird die zweite Schicht der Druckdaten durch den Laser (oder eine andere Energiequelle) gesintert. So ent steht schichtweise ein dreidimensionales Objekt.
3. Three-Dimensional Printing (3DP)
Das 3DP-Verfahren funktioniert sehr ähnlich wie das selektive Lasersintern, doch anstelle einer gerichteten Energiequelle verfährt ein Druckkopf über das Pulver. Dieser gibt winzige Tröpfchen von Bindemittel auf die zugrunde liegenden Pulverschichten ab, die so miteinan der verbunden werden. Ansonsten ist dieses Verfahren dem SLS-Verfahren gleich.
4. Stereolithographie (SLA) Anstelle eines Kunststoffdrahts oder Druckmaterials in Pulverform kommen beim Stereo lithographie-Verfahren flüssige Harze, sog. Photopolymere, zum Einsatz. Sie werden schichtweise durch UV-Strahlung verhärtet und erzeugen so dreidimensionale Objekte. Da für wird die Bauplattform im Harzbecken schrittweise abgesenkt. Es gibt auch Varianten (sog. Polyjet-Verfahren) ohne ein ganzes Becken mit flüssigem Harz. Dafür wird ein Epoxid harz tröpfchenweise aus einer Düse aufgebracht und durch einen UV-Laser sofort ausgehär tet.
5. Laminated Object Manufacturing (LOM)
Alternativbezeichnung: Layer Laminated Manufacturing (LLM)
Das Verfahren basiert weder auf chemischen Reaktionen, noch auf einem thermischen Pro zess. Es wird dabei mit einem trennenden Werkzeug (z.B. einem Messer oder Kohlendioxid laser), einer Folie oder einer Platte (z.B. Papier) an der Kontur geschnitten und schichtweise aufeinander geklebt. So entsteht durch Absenken der Bauplattform ein Schichtobjekt aus geklebten, übereinanderliegenden Folien.
Eine oder mehrere wasserundurchlässige Schichten und/oder auch die Feuchteschicht kön nen in derselben Art und/oder Dicke wie die Elektrode aufgebracht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bedeckt die Feuchteschicht den Kondensator voll ständig.
Dies kann heißen, dass die Feuchteschicht nach außen, das heißt in der Querrichtung, den Sensor nach außen abgrenzt und abschließt, sodass der Sensor zwischen der Feuchte schicht und dem Trägermaterial angeordnet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Sensor zumindest einen weiteren Kon densator auf, welcher in der Querrichtung unter oder über dem Kondensator angeordnet und durch eine weitere wasserundurchlässige Schicht beabstandet von dem Kondensator auf oder unter dieser weiteren wasserundurchlässigen Schicht angeordnet ist, sodass ein Kon densatorenstack entsteht. Der weitere Kondensator kann in der gleichen Weise wie der Kondensator aufgebaut sein und ebenso in einer gleichen Weise wie der Kondensator auf die weitere wasserundurchläs sige Schicht angeordnet sein.
Mittels eines derartigen Kondensatorenstacks kann die Sensorik ganz besonders einfach verfeinert werden, nämlich insofern, als dass denkbar ist, dass bei zwei den Kondensators tack ausbildenden Sensoren beide Sensoren die gleichen Aufgaben verrichten, jedoch durch die einzelnen Sensoren jeweilige Messwerte ermittelt werden, die zusammen genommen auf einen Mittelwert schließen lassen. Zum Beispiel wird von jedem der beiden Sensoren jeweils die (relative) Feuchtigkeit der Umgebung gemessen wobei aus diesen beiden Messwerten dann der Feuchtigkeitsmittelwert ermittelt wird. Gleiches kann entsprechend mit der Druck messung geschehen, sodass die Genauigkeit der gesamten Messung insbesondere einer Kombination der Messungen von (relativer) Feuchtigkeit und dem jeweiligen Druck beson ders genau ausgestaltet werden kann.
Alternativ kann die in Querrichtung unterste wasserundurchlässige Schicht mit der in Quer richtung obersten Feuchteschicht vertauscht sein. In diesem Fall wird die gestackte Anord nung in Querrichtung nach unten durch die Feuchteschicht und in der Querrichtung ganz oben durch die wasserundurchlässige Schicht abgeschlossen. Diese unterste wasserun durchlässige Schicht dann in direktem Kontakt mit der Trägerschicht stehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bildet die wasserundurchlässige Schicht und/oder die weitere wasserundurchlässige Schicht die dielektrische Sicht zumindest teilweise selbst aus.
Dies kann heißen, dass ein anstatt der separaten Positionierung einer dielektrischen Schicht neben der wasserundurchlässigen Schicht und/oder neben der weiteren wasserundurchläs sigen Schicht, diese dielektrische Schicht selbst durch die wasserundurchlässige Schicht und/oder die weitere wasserundurchlässige Schicht gebildet ist.
Eine derartige Erzeugung der dielektrischen Schicht durch die wasserundurchlässigen Schicht(en) bildet daher ein besonders einfaches und kostengünstiges Fierstellungsverfahren zu einer kostengünstigen Vorrichtung. Davon abgesehen, kann grundsätzlich vorgesehen sein, die Elektroden, die dielektrische Schicht und die wasserundurchlässige Schicht(en) derart zueinander anzuordnen, dass ein elektrischer Kurzschluss in jedem Fall verhindert ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt eine maximale Dicke der Feuchteschicht wenigstens 30 % und höchstens 80 % der maximalen Dicke der wasserundurchlässigen Schicht und/oder der maximalen Dicke der weiteren wasserundurchlässigen Schicht.
Dies stellt nicht nur einen besonders flach gebauten Sensor sicher, sondern gewährleistet auch eine besonders schnelle Reaktionszeit auf Feuchtigkeitsveränderungen. Die von außen auf die Feuchteschicht einwirkende Feuchtigkeit muss daher keine großen Strecken zu dem Dielektrikum durchwandern.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Messung von Druck und Feuchtigkeit, wobei insbesondere angemerkt sei, dass alle für die obig beschriebene Vorrich tung offenbarten Merkmale auch für das hier beschriebene Verfahren offenbart sind und um gekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zu Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit zunächst einen ersten Schritt, mittels welchem zumindest ein Sensor zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit bereitgestellt wird, wobei der Sensor zumin dest einen Kondensator mit zumindest zwei Elektroden, welche, insbesondere in einer hori zontalen Richtung entlang eines und auf einem, insbesondere flexiblem, Trägermaterial zu einander angeordnet sind, aufweist, wobei zwischen den Elektroden zumindest eine dielekt rische Schicht angeordnet ist.
Erfindungsgemäß ist auf einer, dem Trägermaterial abgewandten Seite, zumindest einer Elektrode und/oder der dielektrischen Schicht zumindest stellenweise, zumindest eine, zu mindest teilweise flüssigkeitsdurchlässige und/oder flüssigkeitsabsorbierende Feuchteschicht angeordnet, wobei somit die zumindest eine Elektrode und/oder die dielektrische Schicht in einer Querrichtung zwischen dem Trägermaterial und der Feuchteschicht angeordnet sind, sodass sich eine Kapazität durch die auf die dielektrische Schicht zumindest teilweise tref fende Flüssigkeit zumindest teilweise verändert, wobei eine Verarbeitungseinheit diese Än derung misst und/oder speichert, sodass ein kapazitiver Feuchtesensor entsteht. Dabei weist das oben beschrieben Verfahren die gleichen Vorteile und vorteilhaften Ausge staltungen wie die obig beschriebene Vorrichtung auf.
Im Folgenden wird die hier beschriebene Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele und den dazugehörigen Figuren näher beschrieben.
Gleiche oder gleichwirkende Bestandteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In der Figur 1 ist in einem ersten Ausführungsbeispiel eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit gezeigt.
In der Figur 2 ist in einem zweiten Ausführungsbeispiel eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit gezeigt.
In der Figur 3 ist in einer schematisch perspektivischen Ansicht eine in Bezug auf die Schich tenordnung dargestellte Explosionszeichnung dargestellt.
In der Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Vorrichtung ge zeigt.
In der Figur 5 sind jeweils matrixförmig zueinander angeordnete Sensoren 1 gezeigt.
Wie nun der Figur 1 entnommen werden kann, ist dort eine Vorrichtung 100 zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit gezeigt.
Beispielhaft ist dort ein Sensor 1 dargestellt, wobei der Sensor 1 einen Kondensatorstack zeigt mit einem Kondensator 20, sowie einem Kondensator 30, wobei die einzelnen Elektro den 10, 11 der Kondensatoren 20, 30 in der horizontalen Richtung H1 übereinander ange ordnet sind, wobei alternativ hierzu jedoch selbstverständlich eine Anordnung der einzelnen Elektroden 10, 11 eines einzelnen Kondensators 20, 30 in der Querrichtung Q1 , welche senkrecht zur horizontalen Richtung H1 verläuft und damit auch senkrecht zur Flaupterstre- ckungsrichtung des dort gezeigten Sensors 1 verlaufen oder angeordnet sein können. Die einzelnen Elektroden 10, 11 sind auf einem Trägermaterial 13 angeordnet. Bei dem Trä germaterial 13 kann es sich insbesondere um einen Webstoff, insbesondere um einen flexib len Webstoff handeln.
Auf dem Trägermaterial 13 ist eine wasserundurchlässige Schicht 4 angeordnet, wobei auf dieser wasserundurchlässigen Schicht 4 die beiden Elektroden 10, 11 des Kondensators 20 in der horizontalen Richtung H1 aufgedruckt sind.
Die Elektroden 10, 11 des Kondensators 20 sind vollständig von einer weiteren wasserun durchlässigen Schicht 14 umgeben. Auf dieser wasserundurchlässigen Schicht 14 ist in der gleichen Art und Weise der weitere Kondensator 30 mit entsprechenden Elektroden 10, 11 aufgedruckt. Zudem sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel freiliegende Außenflä chen der einzelnen Elektroden 10, 11 des weiteren Kondensators 30 vorzugsweise vollstän dig von einer wasserdurchlässigen und/oder wasserabsorbierenden Feuchteschicht 3 umge ben.
Über diese Feuchteschicht 3 kann Wasser auf eine dielektrische Schicht 4 treffen, welche vorliegend in der horizontalen Richtung H1 zwischen den jeweiligen Elektroden 10, 11 eines Kondensators 20, 30 angeordnet ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 bildet die wasserundurchlässige Schicht 4 selbst eine dielektrische Schicht 4 des Kondensators 20 auf. Selbiges gilt für die weitere wasserundurchlässige Schicht 14 in Bezug auf den weiteren Kondensator 30.
Durch Auftreffen und Durchdringen der Feuchtigkeit über die Feuchteschicht 3 werden die dielektrischen Eigenschaften insbesondere der dielektrischen Schicht 4 des weiteren Kon densators 30 verändert.
Darüber hinaus ist eine Verarbeitungseinheit 5 erkennbar, welche in datentechnischer Ver dingung mit den beiden Kondensatoren 20, 30 steht, wobei diese Verarbeitungseinheit 5 dazu eingerichtet und dafür vorgesehen ist, eine Änderung der relativen Feuchtigkeit der Umgebung und/oder der Feuchteschicht 3 zu messen. Durch die in der Figur 1 dargestellte „stackwise“-Anordnung und dadurch, dass die weitere wasserundurchlässige Schicht 14 verhindert, dass der Kondensator 20 mit Feuchtigkeit in Kontakt kommt, kann daher vorgesehen sein, dass lediglich der weitere Kondensator 30 und dessen dielektrische Schicht 4 der Feuchtigkeit ausgesetzt ist. Flierzu kann die Verarbei tungseinheit 5 dann eine Veränderung der Kapazität des weiteren Kondensators 30 verglei chen mit der stabilen Kondensatorkapazität des Kondensators 10, sodass hierzu ein beson ders einfacher Vergleich in der Veränderung der relativen Feuchtigkeit und/auch des jeweili gen Belastungsdruckes hergestellt sein kann.
Durch den in der Figur 1 dargestellten Pfeil ist auch eine Druckrichtung, unter welcher der Sensor 1 mit Druck beaufschlagt wird, gezeigt. Beides kann vorzugsweise durch den Sensor 1 und insbesondere durch die Vorrichtung 100 gemessen, ausgewertet und gespeichert werden. Flierzu dient insbesondere die in der Erfindung als wesentlich dargestellte Verarbei tungseinheit 5, welche zusätzlich auch entsprechende Druckwerte und insofern damit ver bundene Änderungen in der Kapazität der einzelnen Sensoren 1 messen und auswerten kann, sodass die Verarbeitungseinheit 5 zusätzlich dazu eingerichtet und dafür vorgesehen ist, eine durch äußeren Druck verursachte Kapazitätsänderung des Kondensators 20 und insbesondere auch des weiteren Kondensators 30 zu messen und/oder zu speichern.
Die Feuchteschicht 3 kann flexibel oder nicht flexibel ausgebildet sein. Zudem ist es möglich, dass die Feuchteschicht 3 als Webstoff ausgebildet ist. Insbesondere kann es sich um einen Webstoff handeln, welcher im einleitenden Teil der vorliegenden Anmeldung beispielhaft genannt wurde. Zudem ist es jedoch auch möglich, dass es sich bei der Feuchteschicht 3 um ein Substrat handelt, welches zum Beispiel in Form eines Epitaxie- oder eines Klebeprozes ses auf den weiteren Kondensator 30 aufgebracht, zum Beispiel aufgeklebt wurde.
Die wasserundurchlässige Schicht 14 und/oder die wasserundurchlässige Schicht 15 können ebenso flexibel und nicht flexibel, insbesondere auch ebenso in Form eines Webstoffes oder eines Substrats in der gleichen Weise wie die Feuchteschicht 3 ausgebildet sein.
Zudem ist vorteilhaft denkbar, dass die Elektroden 10, 11 der beiden Kondensatoren 20, 30 auf die wasserundurchlässige Schicht 14 und die weitere wasserundurchlässige Schicht 15 in Form eines Druckprozesses zum Beispiel eines Tintenstrahldruckprozesses aufgedruckt wurden. In der Figur 2 ist ein zu der Figur 1 identischer Aufbau gezeigt, jedoch mit dem Unterschied, dass die Schichten 3 und 4 miteinander vertauscht sind. Das heißt, dass die in Querrichtung Q1 unterste Schicht die Feuchteschicht 3 ist, während die oberste Schicht 4 die wasserun durchlässige Schicht 4 ist. Die in der Figur 2 gezeigte Ausführungsform kann daher als die zur Figur 1 alternative Ausführungsform in Form einer „geflippt (= gedreht) gestackten“ Aus führungsform sein. Die Schichten 3 und 4 können mit einem unterschiedlichen Material ge bildet sein.
In der Figur 3ist eine Explosionszeichnung gezeigt, wobei insbesondere aus der Figur 3 die jeweilige Anordnung der Elektroden 10, 11 der Kondensatoren 20, 30 hervorgeht. Erkennbar ist wiederum die durch die Pfeilrichtung dargestellte Krafteinwirkung auf den Sensor 1 , sowie durch die einzelnen schematisch dargestellten Tropfen einwirkende Feuchtigkeit. Insbeson dere ist wiederum erkennbar, dass die Feuchtigkeit insbesondere zwischen den Elektroden 10, 11 eindringt und auf die jeweilige wasserdurchlässige Schicht 14 einen zum Beispiel er heblichen Effekt auf die elektrische Eigenschaft hat, sodass sich die Kapazität zumindest des weiteren Kondensators 30 wie in der Figur 1 erläutert jeweils ändert.
Dabei ist insbesondere aus der Figur 3 erkennbar, dass die dort gezeigten Elektroden L- förmig ausgebildet sind und die Bestromung erfolgt jeweils in Pfeilrichtung. Die Figur 2 zeigt daher eine gestackte Anordnung zweier separater Kondensatoren 20, 30 mit jeweiligen Elektroden 10, 11. In der Figur 2 sind die Elektroden 10,11 jeweils in der exakt gleichen Ebene, also zum Beispiel auf der gleichen Trägerschicht aufgebracht.
In der Figur 4 ist in einer weiteren Ausführungsform der hier beschriebenen Erfindung ge zeigt, dass der Sensor 1 aus zwei Elektroden 10, sowie einer Elektrode 11 bestehen kann. Die Elektroden 10 haben eine Polarität (vorzugsweise die gleiche Polarität), während die Elektrode 11 eine davon unterschiedliche Polarität aufweist, wobei jedoch im rechten Teilbild der Figur 3 die Explosionszeichnung des linken Teils der Figur 3 gezeigt ist und erkennbar ist, dass drei wasserundurchlässige Schichten 4, 14, 15 verwendet werden. Die Elektroden 10 können auch unterschiedliche Polaritäten und/oder elektrische Potentiale aufweisen.
Auch können die Elektroden 10 miteinander elektrisch verbunden sein.
Alle in der Figur 4 gezeigten Elektroden sind L-förmig ausgebildet. Zum Beispiel können die Elektroden 10, 11 auch jeweils eine separate Polarität und/oder ein separates elektrisches Potential aufweisen und/oder generieren. Entsprechendes kann auch für die in den hier folgenden Figuren in Bezug auf die Elektroden gelten.
Zum Beispiel ist die unterste wasserundurchlässige Schicht wiederum die wasserundurch lässige Schicht 14, die darauffolgende wasserundurchlässige Schicht 15 und die in der Quer richtung Q1 darauf angeordnete wasserundurchlässige Schicht 16 eine weitere wasserun durchlässige Schicht, wobei jeweils eine Elektrode auf einer separaten wasserundurchlässi gen Schicht jeweils aufgebracht insbesondere aufgedruckt ist.
In dieser Stackung der einzelnen wasserundurchlässigen Schichten 4, 14, und 15 wird daher durch Zusammenführen dieser Schichten der im linken Teil der Figur 3 gezeigte Kondensa tor 20 erzeugt, wobei hierbei in der Querrichtung Q1 , die Elektroden 10 jeweils, wie im dem entsprechenden Teilbild entnommen werden kann, auf unterschiedlichen Ebenen angeord net sind.
Alternativ hierzu kann auch die Elektrode 11 zusammen mit zumindest einer der Elektroden 10 in einer gemeinsamen Ebene, das heißt auf oder in einer gemeinsamen wasserundurch lässigen Schicht 4, 14, 15 aufgebracht werden, sodass zum Beispiel nur noch die zweite der Elektroden 10 auf eine separaten wasserundurchlässigen Schicht 4, 14, 15 aufgestackt wer den muss.
Grundsätzlich können daher die einzelnen Elektroden 10,11 in unterschiedlichen Ebenen in der Q1 -Richtung zueinander angeordnet sein. Zum Beispiel gilt eine paarweise Zuordnung zwischen genau einer wasserundurchlässigen Schicht 4, 14, 15 mit genau einer Elektrode 10, 11.
In der Figur 5 sind jeweils matrixförmig zueinander angeordnete Sensoren 1 gezeigt. Die matrixartig auf der Trägerschicht 13 angeordneten Sensoren 1 überlappen sich in vertikaler Richtung nicht. Das heißt, die Sensoren 1 können auf der, insbesondere gemeinsamen, Trä gerschicht 13 angeordnet sein, sodass die Sensoren 1 auf gleichem Höhenniveau sind. Die jeweils nebeneinander angeordneten Sensoren sind durch eine in vertikaler Richtung ange ordnete Trennschicht 26 beabstandet zueinander angeordnet. In zumindest einer Ausfüh- rungsform ist die Trennschicht 26 in Form einer elektrischen und/oder thermischen Isolati onsschicht ausgebildet.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand des Ausführungsbeispiels be- schränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal, sowie jede Kombination von Merkmalen was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder in den Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste
1 Sensor 3 Feuchteschicht
4 dielektrische Schicht/ wasserundurchlässige Schicht
5 Verarbeitungseinheit 10 Elektrode 11 Elektrode 12 Elektrode
13 Trägermaterial
14 wasserundurchlässige Schicht
15 wasserundurchlässige Schicht 20 Kondensator 26 Trennschicht
30 Kondensator 100 Vorrichtung 200 Verfahren horizontalen Richtung
Q1 Querrichtung
TRD Trennabstand

Claims

Patentansprüche
1 . Flächen-Vorrichtung (100) zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit umfas send zumindest einen Sensor (1) zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit, wobei der Sensor (1)
- zumindest einen Kondensator (20) mit zumindest zwei Elektroden (10, 11), welche, insbesondere in einer horizontalen Richtung (H1 ) entlang eines und auf einem, insbesondere flexiblem, Trägermaterial (13) zueinander angeord net sind, aufweist, wobei zwischen den Elektroden (10, 11) zumindest eine dielektrische Schicht (4) angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s auf einer dem Trägermaterial (13) abgewandten Seite zumindest einer Elektrode (10, 11) und/oder der dielektrischen Schicht (4) zumindest stellenweise zumindest eine zumindest teilweise flüssigkeitsdurchlässige und/oder flüssigkeitsabsorbierende Feuchteschicht (3) angeordnet ist, wobei so mit die zumindest eine Elektrode (10, 11) und/oder die dielektrische Schicht (4) in einer Querrichtung (Q1) zwischen dem Trägermaterial (13) und der Feuchte schicht (3) angeordnet sind, sodass sich eine Kapazität durch die auf die dielekt rische Schicht (4) zumindest teilweise treffende Flüssigkeit zumindest teilweise verändert, wobei eine Verarbeitungseinheit (5) dazu eingerichtet und dafür vor gesehen ist, diese Änderung zu messen und/oder zu speichern, sodass ein ka pazitiver Druck- und/oder Feuchtesensor entsteht, insbesondere wobei die Flächen-Vorrichtung (100) zumindest einen zweiten Sensor (1) aufweist, wel cher in der gleichen Art wie der Sensor (1) aufgebaut ist und in horizontaler Rich tung (H1 ) neben dem ersten Sensor (1) angeordnet ist.
2. Flächen-Vorrichtung (100) zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit umfas send zumindest einen Sensor (1) zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit, wobei der Sensor (1)
- zumindest einen Kondensator (20) mit zumindest zwei Elektroden (10, 11), welche, insbesondere in einer horizontalen Richtung (H1) entlang eines ins besondere flexiblen Trägermaterials (13) und auf einem insbesondere flexib lem Trägermaterial (13) zueinander angeordnet sind, aufweist, wobei zwi schen den Elektroden (10, 11) zumindest eine dielektrische Schicht (4) ange ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Querrichtung (Q1) zwischen dem Trägermaterial (13) und zumindest ei ner Elektrode (10, 11) zumindest stellenweise zumindest eine zumindest teilwei se flüssigkeitsdurchlässige und/oder flüssigkeitsabsorbierende Feuchteschicht (3) angeordnet ist, sodass sich eine Kapazität durch die auf die dielektrische Schicht (4) zumindest teilweise treffende Flüssigkeit zumindest teilweise verän dert, wobei eine Verarbeitungseinheit (5) dazu eingerichtet und dafür vorgesehen ist, diese Änderung zu messen und/oder zu speichern, sodass ein kapazitiver Druck- und/oder Feuchtesensor entsteht, insbesondere wobei die Flächen-Vorrichtung (100) zumindest einen zweiten Sensor (1) aufweist, wel cher in der gleichen Art wie der Sensor (1) aufgebaut ist und in horizontaler Rich tung (H1 ) neben dem ersten Sensor (1) angeordnet ist.
3. Flächen-Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sensoren (1) sich in vertikaler Richtung nicht überlappen.
4. Flächen-Vorrichtung (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sensoren (1) in horizontaler Richtung (H1 ) auf gleicher Flöhe zuei nander angeordnet sind.
5. Flächen-Vorrichtung (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sensoren (1) in horizontaler Richtung (H1) zwar nebeneinander an geordnet sind, jedoch auf jeweils unterschiedlichen Höhenniveaus.
6. Flächen-Vorrichtung (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprü che, gekennzeichnet, durch zumindest vier matrixartig in horizontaler Richtung (H1) angeordnete Sensoren (1) insbesondere der gleichen Art.
7. Flächen-Vorrichtung (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils nebeneinander angeordnete Sensoren (1) durch eine in vertikaler Rich tung angeordnete Trennschicht (27) beabstandet zueinander angeordnet sind.
8. Flächen-Vorrichtung (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennschicht (26) entlang der vertikalen Richtung jeweils zwischen zwei Sen soren (1) verläuft.
9. Flächen-Vorrichtung (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Sensoren (1 ) und/oder die jeweils dem Sensor (1 ) zugeord nete Verarbeitungseinheit (5) entweder nur Druck oder nur Feuchtigkeitswerte misst und/oder ausliest und/oder verarbeitet.
10. Flächen-Vorrichtung (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die matrixartig angeordneten Sensoren (1) innerhalb eines ersten Matrixfeldes nur Druckwerte und innerhalb eines zweiten, von dem ersten Matrixfeld ver schiedenen, weitere Sensoren (1) in einem zweiten Matrixfeld nur Feuchtigkeits- werte messen und/oder die Verarbeitungseinheit (5) nur entsprechende Werte erfasst und/oder verarbeitet.
11. Verfahren (200) zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit umfassend zu nächst einen ersten Schritt mittels welchem
- zumindest einen Sensor (1) zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit be reitgestellt wird, wobei der Sensor (1)
- zumindest einen Kondensator (20) mit zumindest zwei Elektroden (10, 11), welche, insbesondere in einer horizontalen Richtung (H1 ) entlang eines und auf einem, insbesondere flexiblem, Trägermaterial (13) zueinander angeord net sind, wobei zwischen den Elektroden (10, 11) zumindest eine dielektrische Schicht (4) angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s auf einer dem Trägermaterial (13) abgewandten Seite zumindest einer Elektrode (10,
11 ) und/oder der dielektrischen Schicht (4) zumindest stellenweise, zumindest eine, zumindest teilweise flüssigkeitsdurchlässige und/oder flüssigkeitsabsorbierende Feuchteschicht (3) angeordnet ist, wobei somit die zumindest eine Elektrode (10, 11) und/oder die dielektrische Schicht (4) in einer Querrichtung (Q1) zwischen dem Trä germaterial (2) und der Feuchteschicht (3) angeordnet sind, sodass sich eine Kapazi tät durch die auf die dielektrische Schicht (4) zumindest teilweise treffende Flüssigkeit zumindest teilweise verändert, wobei eine Verarbeitungseinheit (5) diese Änderung misst und/oder speichert, sodass ein Druck- und/oder Feuchtesensor entsteht, insbe sondere wobei in horizontaler Richtung (H1 ) neben dem ersten Sensor (1) ein zweiter Sensor (1 ) angeordnet ist, welcher in der gleichen Art wie der Sensor (1 ) aufgebaut ist und in horizontaler Richtung (H1 ) neben dem ersten Sensor (1) angeordnet ist.
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