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DE102019121504A1 - Surface device for measuring pressure and / or humidity - Google Patents

Surface device for measuring pressure and / or humidity Download PDF

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DE102019121504A1
DE102019121504A1 DE102019121504.8A DE102019121504A DE102019121504A1 DE 102019121504 A1 DE102019121504 A1 DE 102019121504A1 DE 102019121504 A DE102019121504 A DE 102019121504A DE 102019121504 A1 DE102019121504 A1 DE 102019121504A1
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sensor
layer
humidity
carrier material
dielectric layer
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Mohammad Kabany
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Original Assignee
B Horizon GmbH
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Publication date
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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.The invention relates to a device for measuring pressure and humidity, and a method for measuring pressure and humidity. The device comprises at least one sensor for measuring pressure and humidity, the sensor comprising at least one capacitor with at least two electrodes, which are arranged in relation to one another, in particular in a horizontal direction along and on an, in particular flexible, carrier material. At least one dielectric layer is arranged between the electrodes. The invention is characterized in that 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 a carrier material. The at least one electrode and / or the dielectric layer are thus arranged in a transverse direction between the carrier material and the moisture layer. For example, a capacitance changes at least partially due to the liquid at least partially striking the dielectric layer, a processing unit being set up and provided for measuring and / or storing this change, so that a capacitive humidity sensor is created.

Description

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.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.

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, insbesondere in einer horizontalen Richtung, entlang eines und auf einem, insbesondere flexiblen, 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.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 and on a, in particular flexible, carrier material are arranged 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.

Die beiden Elektroden können in der gleichen Ebene angeordnet sein. Zum Beispiel sind diese beiden Elektroden die einzigen in der jeweils gleichen Ebene angeordneten Elektroden. In einer, wie später beschriebenen, gestackten Ausführungsform sind zum Beispiel dann jeweils paarweise übereinander angeordnete Elektrodenpaare vorhanden. Vorzugsweise überlappen sich die Elektroden eines Sensors (also des gleichen Sensors) in einer zur Anordnungsebene (horizontale Ebene) von zwei Elektroden (welche einen Kondensator bilden) nicht. Die beiden Elektroden können daher, in zumindest einer Ausführungsform, ausschließlich in der horizontalen Ebene nebeneinander, und vorzugsweise auch auf gleicher Höhe angeordnet sein.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 exclusively in the horizontal plane, and preferably also at the same height.

Die horizontale Richtung ist vorzugsweise eine Haupterstreckungsrichtung des flexiblen Trägermaterials.The horizontal direction is preferably a main direction of extent of the flexible carrier material.

„Flexibel“ heißt in diesem Zusammenhang, dass das Trägermaterial zumindest stellenweise biegsam und damit elastisch ist.In this context, “flexible” means that the carrier material is at least in places flexible and therefore elastic.

Insbesondere kann es sich bei dem Trägermaterial um einen Webstoff oder um einen sonstigen Bekleidungsstoff wie zum Beispiel ein Polyester handeln.In particular, the carrier material can be a woven fabric or some other clothing material such as a polyester.

Bei dem Trägermaterial kann es sich jedoch auch um ein Trägersubstrat, zum Beispiel ein Halbleitersubstrat handeln, welches zumindest stellenweise biegsam ist. Im Sinne der Erfindung 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 hierbei vielmehr um statische, nicht flexible Gegenstände.However, the carrier material can also be a carrier substrate, for example a semiconductor substrate, which is flexible at least in places. In the context of the invention, however, in particular no piece of furniture, such as a table or a bed, is considered as the carrier material. Among other things, this is because this furniture is not to be regarded as flexible within the meaning of the invention. In the context of the invention, these are rather static, non-flexible objects.

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 Materialien.For example, 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.

Die dielektrische Schicht beabstandet damit die beiden Elektroden in einer horizontalen und/oder in einer dazu senkrechten Querrichtung.The dielectric layer thus separates the two electrodes in a horizontal and / or in a transverse direction perpendicular thereto.

Erfindungsgemäß ist auf einer dem Trägermaterial abgewandten Seite zumindest eine Elektrode und/oder der dielektrischen Schicht zumindest stellenweise, zumindest eine, zumindest teilweise flüssigkeitsdurchlässige und/oder flüssigkeitsabsorbierende Feuchteschicht angeordnet, wobei somit die zumindest eine Elektrode und/oder dielektrische Schicht in einer Querrichtung zwischen dem Trägermaterial und der Feuchteschicht angeordnet sind, sodass 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, insbesondere 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 angeordnet ist.According to the invention, 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 between the carrier material and the moisture layer are arranged 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 provided to measure and / or store this change, so that a, in particular capacitive, Pressure and / or humidity sensor arises, in particular wherein the surface device has at least one second sensor, which is constructed in the same way as the sensor and is arranged in the horizontal direction next to the first sensor.

Vorzugsweise sind dabei die beiden Elektroden verschieden von einer kammartigen Struktur mit mehreren vereinzelten Zähnen.The two electrodes are preferably different from a comb-like structure with several individual teeth.

Die vorliegende Aufgabe wird zudem auch durch eine wie, nachfolgend vorgestellte, Flächen-Vorrichtung gelöst.The present object is also achieved by a surface device such as that presented below.

Die hier vorgestellte 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 aufweist, welche, insbesondere in einer horizontalen Richtung entlang eines insbesondere flexiblen Trägermaterials und auf einem insbesondere flexiblem Trägermaterial zueinander angeordnet sind, wobei zwischen den Elektroden zumindest eine dielektrische Schicht angeordnet ist,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 a particularly flexible Carrier material and are arranged on a particularly flexible carrier material to each other, with at least one dielectric layer being arranged between the electrodes,

In einer Querrichtung zwischen dem Trägermaterial und zumindest einer Elektrode ist zumindest 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 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 angeordnet ist.In a transverse direction between the carrier material and at least one electrode, 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, with a processing unit set up for this and for this provision is made to measure and / or store this change 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 a horizontal direction is arranged next to the first sensor.

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 Kondensators 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 Querrichtung nach unten abschließen.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. In the second variant now presented, the moisture layer therefore no longer closes the sensor at the top, but can close the sensor at the bottom in the transverse direction.

Zum Beispiel kann das Trägermaterial selbst die Feuchteschicht sein oder ausbilden. Auf eine separate Anordnung des Trägermaterials kann daher verzichtet sein.For example, the carrier material itself can be or form the moisture layer. A separate arrangement of the carrier material can therefore be dispensed with.

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 gebildetIn both variants it is also conceivable that the carrier material is already the material to which the sensor is attached. In this respect, the carrier material can already be a fastening layer of the vehicle. For example, the carrier material is formed with a glass, a plastic or a woven material

Auf Basis dieser Anordnung kann daher ein differentieller Feuchtigkeitssensor erzeugt sein.A differential humidity sensor can therefore be produced on the basis of this arrangement.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform überlappen die beiden Sensoren sich in vertikaler Richtung nicht.According to at least one embodiment, the two sensors do not overlap in the vertical direction.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die beiden Sensoren in horizontaler Richtung auf gleicher Höhe zueinander angeordnet. Eine Verschiebung, außerhalb eines Rahmens einer Fertigungstoleranz, ist daher vermieden.According to at least one embodiment, the two sensors are arranged at the same height to one another in the horizontal direction. A shift outside the scope of a manufacturing tolerance is therefore avoided.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die beiden Sensoren in horizontaler Richtung zwar nebeneinander angeordnet, jedoch auf jeweils unterschiedlichen Höhenniveaus angeordnet.According to at least one embodiment, the two sensors are arranged next to one another in the horizontal direction, but are arranged at different height levels.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind vier matrixartig in horizontaler Richtung angeordnete Sensoren insbesondere der gleichen Art angeordnet. „Matrixartig“ bedeutet in diesem Zusammenhang eine Anordnung der Sensoren in Form von Zeilen und Spalten.According to at least one embodiment, four sensors arranged in a matrix-like manner in the horizontal direction, in particular of the same type, are arranged. In this context, “matrix-like” means an arrangement of the sensors in the form of rows and columns.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind jeweils nebeneinander angeordnete Sensoren durch eine in vertikaler Richtung angeordnete Trennschicht beabstandet zueinander angeordnet. 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. According to at least one embodiment, 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.

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 zumindest einer der Sensoren und/oder die jeweils dem Sensor zugeordnete Verarbeitungseinheit entweder nur Druck oder nur Feuchtigkeitswerte.
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.
According to at least one embodiment, measures and / or reads out and / or processes at least one of the sensors and / or the processing unit assigned to the sensor either only pressure or only humidity values.

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 Feuchtigkeitswerte und/oder die Verarbeitungseinheit.According to at least one embodiment, the sensors arranged in the manner of 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.

Ein kapazitiver Feuchtesensor ist im Prinzip ein Kondensator, dessen Dielektrikum vorzugsweise aus einem hygroskopischen Polymerschicht besteht, die entsprechend der Feuchtigkeit der Umgebungsluft Feuchtigkeit aufnimmt (absorbiert) oder abgibt (desorbiert) bis ein Gleichgewichtszustand (Diffusionsgefälle ist = 0) erreicht ist. Dabei verändert sich die Dielektrizitätskonstante des Polymermaterials als Funktion eines Feuchtegehalts.A capacitive humidity sensor is basically a capacitor whose dielectric preferably consists of a hygroscopic polymer layer, which absorbs (absorbs) or releases (desorbed) humidity according to the humidity of the ambient air until a state of equilibrium (diffusion gradient = 0) is reached. The dielectric constant of the polymer material changes as a function of the moisture content.

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.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.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit zumindest einen Sensor zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit, wobei der Sensor zumindest einen Kondensator mit zumindest zwei Elektroden umfasst, welche insbesondere in einer horizontalen Richtung entlang eines und auf einem insbesondere flexiblen Trägermaterial zueinander angeordnet sind, wobei zwischen den Elektroden zumindest eine dielektrische Schicht angeordnet ist.According to at least one embodiment, 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 on one especially flexible carrier material are arranged to one another, wherein at least one dielectric layer is arranged between the electrodes.

Erfindungsgemäß ist auf eine dem Trägermaterial abgewandten Seite zumindest eine Elektrode und/oder dielektrische Schicht zumindest stellenweise, zumindest eine, zumindest teilweise flüssigkeitsdurchlässige und/oder flüssigkeitsabsorbierende Schicht (= Feuchteschicht) angeordnet, wobei somit die zumindest eine Elektrode und/oder dielektrische Schicht in Querrichtung zwischen dem Trägermaterial und der Feuchteschicht angeordnet sind, sodass eine Kapazität durch die auf die dielektrische Schicht zumindest teilweise treffende Flüssigkeit, 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.According to the invention, at least one electrode and / or dielectric layer, at least in places, at least one, at least partially liquid-permeable and / or liquid-absorbing layer (= moisture layer) is arranged on a side facing away from the carrier material, with the at least one electrode and / or dielectric layer in the transverse direction between the carrier material and the moisture layer are arranged 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 provided to measure and / or store this change, so that a capacitive Humidity sensor arises, in particular wherein a second sensor is arranged in the horizontal direction next to the first sensor, which is constructed in the same way as the sensor and is arranged in the horizontal direction next to the first sensor.

Die Feuchteschicht kann mit einem dielektrischen Material gebildet sein. Das Material der Feuchteschicht kann verschieden von dem Material der wasserundurchlässigen Schicht sein.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.

Der Sensor und/oder die Verarbeitungseinheit können mittels einer Batterie oder einer Festnetzstromversorgung mit elektrischer Energie versorgt werden.The sensor and / or the processing unit can be supplied with electrical energy by means of a battery or a landline power supply.

Alternativ oder zusätzlich ist die Erzeugung von elektrischer Energie zur Versorgung des Sensors und/oder Verarbeitungseinheit mittels sogenannten „Energy Harvesting“ möglich.Alternatively or in addition, it is possible to generate electrical energy to supply the sensor and / or processing unit by means of so-called “energy harvesting”.

Als Energy Harvesting (wörtlich übersetzt Energie-Ernten) bezeichnet man die Gewinnung kleiner Mengen von elektrischer Energie aus Quellen wie Umgebungstemperatur, Vibrationen oder Luftströmungen für mobile Geräte mit geringer Leistung. Die dafür eingesetzten Strukturen werden auch als Nanogenerator bezeichnet. Energy Harvesting vermeidet bei Drahtlostechnologien Einschränkungen durch kabelgebundene Stromversorgung oder Batterien.Energy harvesting is the term used to describe 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. With wireless technologies, energy harvesting avoids restrictions due to wired power supply or batteries.

Möglichkeiten des Energy Harvesting:

  • • Piezoelektrische Kristalle erzeugen bei Krafteinwirkung, beispielsweise durch Druck oder Vibration, elektrische Spannungen. Diese Kristalle können an oder auf dem Trägermaterial angeordnet sein.
  • • Thermoelektrische Generatoren und pyroelektrische Kristalle gewinnen aus Temperaturunterschieden elektrische Energie. Diese Generatoren können an oder auf dem Trägermaterial angeordnet sein.
  • • Über Antennen kann die Energie von Radiowellen, eine Form von elektromagnetischer 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.
Energy harvesting options:
  • • 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, a form of electromagnetic radiation, 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.
  • • osmosis.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Sensor zusätzlich ein kapazitiver Drucksensor, wobei die Verarbeitungseinheit zusätzlich dazu eingerichtet und dafür vorgesehen ist, eine durch äußeren Druck verursachte Kapazitätsänderung des Kondensators zu messen und/oder zu speichern.According to at least one embodiment, the sensor 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.

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 erfassende Größe kann dabei auf verschiedene Arten erfolgen, die primär durch den Verwendungszweck bestimmt ist.In principle, 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 to be measured can be influenced in various ways, which are primarily determined by the intended use.

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 ändern.
  • - 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 Drehkondensator gegeneinander verschoben werden.
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, as a result of which the plate spacing and thus the electrically measurable capacitance change.
  • - 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 when the plates are shifted against each other like a rotary capacitor.

Um auch kleine Veränderungen besser detektieren zu können, kann die eigentliche Messelektrode häufig mit einer Schirmelektrode umgeben sein, die den inhomogenen Randbereich des elektrischen Feldes von der Messelektrode abschirmt. Dadurch ergibt sich zwischen Messelektroden, üblicherweise geerdeter Gegenelektroden, ein annähernd paralleles elektrisches Feld mit der bekannten Charakteristik eines idealen Plattenkondensators.In order to be able to detect even small changes better, the actual measuring electrode can often be surrounded by a shielding electrode, which shields the inhomogeneous edge area of the electric 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.

Ein kapazitiver Drucksensor ist insbesondere ein solcher, bei dem die Kapazitätsänderung infolge des Durchbiegens einer Membran und der resultierenden Änderung des Plattenabstands 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 vorliegender Ausführungsform um ein „Two in One“-Konzept, in welchem der gleiche Sensor sowohl als Feuchtesensor als auch als Drucksensor fungiert.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. For example, 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. In other words, in such an embodiment, 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.

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.According to at least one embodiment, at least one of the electrodes is L-shaped, that is to say only in each case with only two bars running perpendicular to one another within the horizontal direction and making electrically conductive contact.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein Trennabstand der beiden Elektroden von jeweils benachbarten Balken unterschiedlicher Elektroden in der horizontalen Richtung größer als 5 Mikrometer. Es wurde erkannt, dass ab diesem Wert ein besonders einfaches Aufbringen, durch zum Beispiel drucken und/oder im Rahmen eines Dünnschichtverfahrens, möglich ist. Geringere Werte führten zu hohen Produktionskosten aufgrund der hohen Anforderungen an eine Auflösung.According to at least one embodiment, a separation distance of the two electrodes from respectively adjacent bars of different electrodes in the horizontal direction is greater than 5 micrometers. It was recognized that from this value onwards 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.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform variiert der Trennabstand in der horizontalen Richtung zwischen benachbarten Balken unterschiedlicher Elektroden in der horizontalen Richtung und ist damit nicht konstant. Dies kann heißen, dass zumindest eine Elektrode innerhalb der horizontalen Ebene eines Sensors mäanderförmig ausgebildet ist.In accordance with at least one embodiment, the separation distance in the horizontal direction between adjacent bars of different electrodes varies 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.

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 Ausführungsform die beiden Elektroden in der horizontalen Richtung verdreht zueinander.According to at least one embodiment, bars of different electrodes run at a predetermined angle to one another. For example, the angle is greater or less than 90 degrees. If the two electrodes are L-shaped, in such an embodiment the two electrodes are rotated relative to one another in the horizontal direction.

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.According to at least one embodiment, 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.

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.For the purposes of the invention, a woven fabric is therefore a fabric that has been woven manually or by machine on the basis of individual threads.

Die elektrischen Leiterbahnen können in einem Gewebe daher zusätzlich neben den üblichen Fasern und Gewebesträngen integriert sein oder aber einzelne Gewebestränge, welche das Gewebenetz ausbilden, ersetzen.The electrical conductor tracks can therefore also be integrated in a tissue in addition to the usual fibers and tissue strands, or they can replace individual tissue strands which form the tissue network.

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 gespannt, verarbeitet und ziehen sich im Ruhezustand zusammen. Bauschgarne bestehen aus texturierten, also gekräuselten synthetischen Fasern. Die Kräuselung verändert die Eigenschaften der synthetischen Fasern. Die darauf gesponnenen Garne sind sehr elastisch und voluminös und haben eine gute Wärmedämmung.Depending on the spacing and properties of the individual threads (twisted up, fluffy, etc.), very loose fabrics such as bandages or dense fabrics such as brocade fabric can arise. Textiles are used longitudinally elastic through rubber threads used as warp threads (more ribbons used) or crimped and bulked yarns. They are tense, 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.

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.For example, the carrier material can be part of a cover material for a seat, in particular a vehicle seat or an office chair. In this respect, the sensor, but preferably the entire device, can be applied to the cover material of such a seat or integrated into such a seat.

Zum Beispiel ist die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet und dafür vorgesehen, die einzelnen 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.For example, 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 height) ) currently occupies the vehicle seat.

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.For example, a weight of the respective person can be derived and determined from the pressure measurement by the processing unit. The respective humidity that the respective person emits to the sensor can also be measured, the respective characteristic value being, for example, a product of the relative humidity value times the load weight determined by the processing unit.

Überschreitet ein derartiger Kennwert einen entsprechenden Grenzwert kann die Verarbeitungseinheit 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 handeln, oder aber auch darum Handeln, ob es sich bei dem Benutzer um ein Tier, einen Menschen oder auch um eine Sache handelt. Vorzugsweise ist daher die Verarbeitungseinheit in eine Anzeigenelektronik des Fahrzeugs integrierbar, zumindest jedoch mit einer solchen verbindbar.If such a characteristic value exceeds a corresponding limit value, 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. However, this warning can also be replaced by a corresponding display indicating which occupancy type is using the seat. An occupancy type can be a Acting weight classification of a respective user, or also acting on whether the user is an animal, a person or a thing. The processing unit can therefore preferably be integrated into display electronics of the vehicle, but at least can be connected to such.

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 jeweilige Identifikation des Benutzers auf einem Display des Fahrzeugs wiedergegeben werden.For this purpose, it is conceivable that 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 is reproduced on a display of the vehicle become.

Alternativ oder zusätzlich ist vorstellbar, dass diese einzelnen Werte und/oder Identifikationen auch extern abrufbar und/oder extern darstellbar sind. Zum Beispiel kann das Auto auf eine Überbelegung hin von einem externen Controller überwacht werden.Alternatively or additionally, it is conceivable that these individual values and / or identifications can also be called up and / or displayed externally. For example, the car can be monitored for overcrowding by an external controller.

Zum Beispiel kann mittels einer Datenverbindung die Verarbeitungseinheit mit einer Auslöseinheit eines Airbags in Verbindung stehen, sodass die Verarbeitungseinheit auch die Auslöseinheit 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.For example, 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.

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.These data can lead to the deployment time and the deployment sequence of the airbag being adapted to the user, so that personal injury to the user is avoided.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zumindest eine Elektrode und/oder dielektrische Schicht auf dem Trägermaterial oder auf einer auf dem Trägermaterial angeordneten, insbesondere wasserundurchlässigen Schicht aufgedruckt oder mittels eines Dünnschichtverfahrens aufgebracht.According to at least one embodiment, 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.

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.This means that at least one element, preferably both the electrode and the dielectric layer, 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.

Bei dem Druckverfahren kann es sich zum Beispiel um ein Inkjetverfahren handeln.The printing process can be an inkjet process, for example.

Zum Beispiel ist die Verarbeitungseinheit in der gleichen Weise wie der Sensor auf das Trägermaterial aufgebracht. Hierzu ist vorstellbar, dass auch die Verarbeitungseinheit, zumindest jedoch eine, insbesondere leitende, Schicht der Verarbeitungseinheit auf das Trägermaterial zum Beispiel aufgedruckt ist. Die Datenkommunikation zwischen der Verarbeitungseinheit 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.For example, the processing unit is applied to the carrier material in the same way as the sensor. For this purpose, it is conceivable that 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.

Zum Beispiel ist zumindest eine Elektrode flächig ausgeführt. Das heißt, dass eine Dicke der Elektrode im Vergleich zu deren Flächenausdehnung vernachlässigbar ist. Eine solche Elektrode kann daher insbesondre mittels eines Druckverfahrens hergestellt werden.For example, 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.

Alternativ hierzu kann eine Dicke zumindest einer Elektrode höchstens 5 mm betragen. Hierzu kann das Druckverfahren mehrmals angewandt werden, sodass zumindest zwei, vorzugsweise jedoch dann mehr, Einzeldruckschichten übereinandergestapelt werden.Alternatively, a thickness of at least one electrode can be at most 5 mm. To this end, the printing process can be used several times, so that at least two, but then preferably more, individual printing layers are stacked on top of one another.

Des Weiteren kann die Elektrode auch mittels eines 3D-Druckverfahrens auf dem Trägermaterial angeordnet sein.Furthermore, the electrode can also be arranged on the carrier material by means of a 3D printing process.

Das FDM-Verfahren (Fused Deposition Modeling)The FDM process (Fused Deposition Modeling)

Alternativbezeichnungen: Fused Filament Fabrication (FFF), Fused Layer Modeling (FLM)Alternative names: Fused Filament Fabrication (FFF), Fused Layer Modeling (FLM)

Das Verfahren bezeichnet schichtweises Auftragen (Extrusion) eines Materials durch eine heiße Düse. Das Verbrauchsmaterial befindet sich in Form eines langen Drahts (sog. Filament) 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.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.

Das SLS Verfahren (Selektives Lasersintern)The SLS process (selective laser sintering)

Im Unterschied zum Sinterverfahren, bei dem Stoffe in Pulverform unter Hitzeeinwirkung 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 Stellen der Pulverschicht ausgerichtet, um die erste Schicht der Druckdaten auszubilden. Hierbei wird das Pulver an- oder aufgeschmolzen und verfestigt sich anschließend wieder durch geringfügiges 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 entsteht schichtweise ein dreidimensionales Objekt.
In contrast to the sintering process, in which substances are bonded together in powder form under the action of heat, in the SLS process this is done selectively by means of a laser (alternatively electron beam or infrared beam). So only a certain part of the powder is fused together.
For this purpose, a thin layer of powder is always applied to the printing bed by the coating unit. The laser (or other energy source) is now aimed precisely at individual points of the powder layer, around the first layer of the print data to train. The powder is melted or melted and then solidifies again by cooling it slightly. The unmelted powder remains around the sintered areas and serves as a support material. After a layer has solidified, 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. Then the second layer of the print data is sintered by the laser (or other energy source). This creates a three-dimensional object in layers.

Three-Dimensional Printing (3DP)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 miteinander verbunden werden. Ansonsten ist dieses Verfahren dem SLS-Verfahren gleich.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.

Stereolithographie (SLA)Stereolithography (SLA)

Anstelle eines Kunststoffdrahts oder Druckmaterials in Pulverform kommen beim Stereolithographie-Verfahren flüssige Harze, sog. Photopolymere, zum Einsatz. Sie werden schichtweise durch UV-Strahlung verhärtet und erzeugen so dreidimensionale Objekte. Dafür wird die Bauplattform im Harzbecken schrittweise abgesenkt. Es gibt auch Varianten (sog. Polyjet-Verfahren) ohne ein ganzes Becken mit flüssigem Harz. Dafür wird ein Epoxidharz tröpfchenweise aus einer Düse aufgebracht und durch einen UV-Laser sofort ausgehärtet.Instead of a plastic wire or printing material in powder form, liquid resins, so-called photopolymers, are used in the stereolithography process. They are hardened in layers by UV radiation and thus create three-dimensional objects. To do this, the construction platform in the Harz Basin is gradually lowered. There are also variants (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 immediately cured by a UV laser.

Laminated Object Manufacturing (LOM)Laminated Object Manufacturing (LOM)

Alternativbezeichnung: Layer Laminated Manufacturing (LLM)Alternative designation: Layer Laminated Manufacturing (LLM)

Das Verfahren basiert weder auf chemischen Reaktionen, noch auf einem thermischen Prozess. Es wird dabei mit einem trennenden Werkzeug (z.B. einem Messer oder Kohlendioxidlaser), 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.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. By lowering the construction platform, a layered object is created from glued, overlapping foils.

Eine oder mehrere wasserundurchlässige Schichten und/oder auch die Feuchteschicht können in derselben Art und/oder Dicke wie die Elektrode aufgebracht werden.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.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform bedeckt die Feuchteschicht den Kondensator vollständig.According to at least one embodiment, the moisture layer completely covers the capacitor.

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 Feuchteschicht und dem Trägermaterial angeordnet ist.This can mean that the moisture layer delimits and closes off the sensor to the outside, that is to say in the transverse direction, so that the sensor is arranged between the moisture layer and the carrier material.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Sensor zumindest einen weiteren Kondensator 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 Kondensatorenstack entsteht.According to at least one embodiment, the sensor 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 is arranged below this further water-impermeable layer, so that a capacitor stack is created.

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 wasserundurchlässige Schicht angeordnet sein.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.

Mittels eines derartigen Kondensatorenstacks kann die Sensorik ganz besonders einfach verfeinert werden, nämlich insofern, als dass denkbar ist, dass bei zwei den Kondensatorstack 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 Druckmessung geschehen, sodass die Genauigkeit der gesamten Messung insbesondere einer Kombination der Messungen von (relativer) Feuchtigkeit und dem jeweiligen Druck besonders genau ausgestaltet werden kann.By means of such a capacitor stack, the sensor system can be refined in a particularly simple manner, namely to the extent that it is conceivable that, with two sensors forming the capacitor stack, both sensors perform the same tasks, but the individual sensors determine respective measured values which, taken together, are recorded on one Let mean value close. For example, 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 happen 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 configured particularly precisely.

Alternativ kann die in Querrichtung unterste wasserundurchlässige Schicht mit der in Querrichtung obersten Feuchteschicht vertauscht sein. In diesem Fall wird die gestackte Anordnung in Querrichtung nach unten durch die Feuchteschicht und in der Querrichtung ganz oben durch die wasserundurchlässige Schicht abgeschlossen. Diese unterste wasserundurchlässige Schicht kann dann in direktem Kontakt mit der Trägerschicht stehen.Alternatively, the lowermost water-impermeable layer in the transverse direction can be exchanged for the uppermost moisture layer in the transverse direction. In this case, the stacked arrangement is closed 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 can then be in direct contact with the carrier layer.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform bildet die wasserundurchlässige Schicht und/oder die weitere wasserundurchlässige Schicht die dielektrische Sicht zumindest teilweise selbst aus.According to at least one embodiment, the water-impermeable layer and / or the further water-impermeable layer at least partially remove the dielectric view itself.

Dies kann heißen, dass ein anstatt der separaten Positionierung einer dielektrischen Schicht neben der wasserundurchlässigen Schicht und/oder neben der weiteren wasserundurchlässigen Schicht, diese dielektrische Schicht selbst durch die wasserundurchlässige Schicht und/oder die weitere wasserundurchlässige Schicht gebildet ist.This can mean that, instead of separately positioning a dielectric layer next to the water-impermeable layer and / or next to the further water-impermeable layer, this dielectric layer itself is formed by the water-impermeable layer and / or the further water-impermeable layer.

Eine derartige Erzeugung der dielektrischen Schicht durch die wasserundurchlässigen Schicht(en) bildet daher ein besonders einfaches und kostengünstiges Herstellungsverfahren zu einer kostengünstigen Vorrichtung.Such a production of the dielectric layer by the water-impermeable layer (s) therefore forms a particularly simple and cost-effective production method for an inexpensive device.

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.Apart from that, provision can in principle be made for the electrodes, the dielectric layer and the water-impermeable layer (s) to be arranged relative to one another in such a way that an electrical short circuit is prevented in any case.

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.According to at least one embodiment, 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.

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.This not only ensures a particularly flat sensor, but also ensures a particularly fast response time to changes in humidity. The moisture acting on the moisture layer from the outside therefore does not have to travel long distances to the dielectric.

Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Messung von Druck und Feuchtigkeit, wobei insbesondere angemerkt sei, dass alle für die obig beschriebene Vorrichtung offenbarten Merkmale auch für das hier beschriebene Verfahren offenbart sind und umgekehrt.Furthermore, the present invention relates to a method for measuring pressure and humidity, it being particularly noted that all features disclosed for the device described above are also disclosed for the method described here and vice versa.

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 zumindest einen Kondensator mit zumindest zwei Elektroden, welche, insbesondere in einer horizontalen Richtung entlang eines und auf einem, insbesondere flexiblem, Trägermaterial zueinander angeordnet sind, aufweist, wobei zwischen den Elektroden zumindest eine dielektrische Schicht angeordnet ist.According to at least one embodiment, the method for measuring pressure and / or moisture initially comprises a first step by means of which at least one sensor for measuring pressure and / or moisture is provided, the sensor having at least one capacitor with at least two electrodes, which, in particular are arranged 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.

Erfindungsgemäß ist auf einer, dem Trägermaterial abgewandten Seite, zumindest einer Elektrode und/oder der dielektrischen Schicht zumindest stellenweise, zumindest eine, zumindest 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 treffende Flüssigkeit zumindest teilweise verändert, wobei eine Verarbeitungseinheit diese Änderung misst und/oder speichert, sodass ein kapazitiver Feuchtesensor entsteht.According to the invention, 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 a transverse direction are arranged between the carrier material and the moisture layer, 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.

Dabei weist das oben beschrieben Verfahren die gleichen Vorteile und vorteilhaften Ausgestaltungen wie die obig beschriebene Vorrichtung auf.The method described above has the same advantages and advantageous configurations as the device described above.

Im Folgenden wird die hier beschriebene Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele und den dazugehörigen Figuren näher beschrieben.The invention described here is described in more detail below using two exemplary embodiments and the associated figures.

Gleiche oder gleichwirkende Bestandteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Components that are the same or have the same effect are provided with the same reference symbols.

In der 1 ist in einem ersten Ausführungsbeispiel eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit gezeigt.In the 1 a device according to the invention for measuring pressure and / or humidity is shown in a first embodiment.

In der 2 ist in einem zweiten Ausführungsbeispiel eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit gezeigt.In the 2 a device according to the invention for measuring pressure and / or humidity is shown in a second embodiment.

In der 3 ist in einer schematisch perspektivischen Ansicht eine in Bezug auf die Schichtenordnung dargestellte Explosionszeichnung dargestellt.In the 3 an exploded view shown in relation to the layer order is shown in a schematic perspective view.

In der 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Vorrichtung gezeigt.In the 4th a further embodiment of a device described here is shown.

In der 5 sind jeweils matrixförmig zueinander angeordnete Sensoren 1 gezeigt.In the 5 are each sensors arranged in a matrix to one another 1 shown.

Wie nun der 1 entnommen werden kann, ist dort eine Vorrichtung 100 zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit gezeigt.How now that 1 can be seen, there is a device 100 shown for measuring pressure and / or humidity.

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 Elektroden 10, 11 der Kondensatoren 20, 30 in der horizontalen Richtung H1 übereinander angeordnet 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 Haupterstreckungsrichtung des dort gezeigten Sensors 1 verlaufen oder angeordnet sein können.An example is a sensor there 1 shown, the sensor 1 shows a capacitor stack with a capacitor 20th , as well as a capacitor 30th , with the individual electrodes 10 , 11 the capacitors 20th , 30th are arranged one above the other in the horizontal direction H1, although of course an arrangement of the individual electrodes as an alternative thereto 10 , 11 a single capacitor 20th , 30th in the transverse direction Q1, which runs perpendicular to the horizontal direction H1 and thus also perpendicular to the main direction of extent of the sensor shown there 1 can run or be arranged.

Die einzelnen Elektroden 10, 11 sind auf einem Trägermaterial 13 angeordnet. Bei dem Trägermaterial 13 kann es sich insbesondere um einen Webstoff, insbesondere um einen flexiblen Webstoff handeln.The individual electrodes 10 , 11 are on a carrier material 13 arranged. With the carrier material 13 it can in particular be a woven fabric, in particular a flexible woven fabric.

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.On the carrier material 13 is a waterproof layer 4th arranged, on this waterproof layer 4th the two electrodes 10 , 11 of the capacitor 20th are printed in the horizontal direction H1.

Die Elektroden 10, 11 des Kondensators 20 sind vollständig von einer weiteren wasserundurchlässigen 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 Außenflächen der einzelnen Elektroden 10, 11 des weiteren Kondensators 30 vorzugsweise vollständig von einer wasserdurchlässigen und/oder wasserabsorbierenden Feuchteschicht 3 umgeben.The electrodes 10 , 11 of the capacitor 20th are completely covered by another impermeable layer 14th surround. On this waterproof layer 14th is the further capacitor in the same way 30th with appropriate electrodes 10 , 11 imprinted. In addition, in the present exemplary embodiment there are exposed outer surfaces of the individual electrodes 10 , 11 of the further capacitor 30th preferably completely of a water-permeable and / or water-absorbing moisture layer 3 surround.

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.About this layer of moisture 3 can water on a dielectric layer 4th meet, which in the present case in the horizontal direction H1 between the respective electrodes 10 , 11 a capacitor 20th , 30th is arranged.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel der 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.In the present embodiment of the 1 and 2 forms the waterproof layer 4th itself a dielectric layer 4th of the capacitor 20th on. The same applies to the further impermeable layer 14th in relation to the further capacitor 30th .

Durch Auftreffen und Durchdringen der Feuchtigkeit über die Feuchteschicht 3 werden die dielektrischen Eigenschaften insbesondere der dielektrischen Schicht 4 des weiteren Kondensators 30 verändert.By impinging and penetrating the moisture over the moisture layer 3 are the dielectric properties in particular of the dielectric layer 4th of the further capacitor 30th changed.

Darüber hinaus ist eine Verarbeitungseinheit 5 erkennbar, welche in datentechnischer Verdingung 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.In addition, there is a processing unit 5 recognizable which in the data-technical contract with the two capacitors 20th , 30th stands, this processing unit 5 set up and provided for this purpose, a change in the relative humidity of the environment and / or the moisture layer 3 to eat.

Durch die in der 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. Hierzu kann die Verarbeitungseinheit 5 dann eine Veränderung der Kapazität des weiteren Kondensators 30 vergleichen mit der stabilen Kondensatorkapazität des Kondensators 10, sodass hierzu ein besonders einfacher Vergleich in der Veränderung der relativen Feuchtigkeit und/auch des jeweiligen Belastungsdruckes hergestellt sein kann.Through the in the 1 The “stackwise” arrangement shown and the fact that the further waterproof layer 14th prevents the capacitor 20th comes into contact with moisture, it can therefore be provided that only the further capacitor 30th and its dielectric layer 4th exposed to moisture. The processing unit 5 then a change in the capacitance of the further capacitor 30th compare 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 loading pressure.

Durch den in der 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. Hierzu dient insbesondere die in der Erfindung als wesentlich dargestellte Verarbeitungseinheit 5, welche zusätzlich auch entsprechende Druckwerte und insofern damit verbundene 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.Through the in the 1 The arrow shown is also a pressure direction under which the sensor 1 is pressurized, shown. Both can preferably be done by the sensor 1 and in particular by the device 100 measured, evaluated and saved. The processing unit shown as essential in the invention is used for this purpose 5 , which also include corresponding pressure values and the associated changes in the capacity of the individual sensors 1 can measure and evaluate, so that the processing unit 5 additionally set up and intended for a change in capacitance of the capacitor caused by external pressure 20th and in particular also of the further capacitor 30th to measure and / or store.

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 Klebeprozesses 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.The moisture layer 3 can be flexible or inflexible. 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 it is the moisture layer 3 is a substrate which, for example, in the form of an epitaxy or an adhesive process on the further capacitor 30th applied, for example glued on. The waterproof layer 14th and / or the waterproof layer 15th can be just as 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 be trained.

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 addition, it is advantageously conceivable that the electrodes 10 , 11 of the two capacitors 20th , 30th on the waterproof layer 14th and the further waterproof layer 15th in the form of a printing process, for example an inkjet printing process.

In der 2 ist ein zu der 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 wasserundurchlässige Schicht 4 ist. Die in der 2 gezeigte Ausführungsform kann daher als die zur 1 alternative Ausführungsform in Form einer „geflippt (= gedreht) gestackten“ Ausführungsform sein. Die Schichten 3 und 4 können mit einem unterschiedlichen Material gebildet sein.
In der 3ist eine Explosionszeichnung gezeigt, wobei insbesondere aus der 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. Insbesondere ist wiederum erkennbar, dass die Feuchtigkeit insbesondere zwischen den Elektroden 10, 11 eindringt und auf die jeweilige wasserdurchlässige Schicht 14 einen zum Beispiel erheblichen Effekt auf die elektrische Eigenschaft hat, sodass sich die Kapazität zumindest des weiteren Kondensators 30 wie in der 1 erläutert jeweils ändert.
In the 2 is one to the 1 identical structure shown, but with the difference that the layers 3 and 4th are interchanged. This means that the bottom layer in the transverse direction Q1 is the moisture layer 3 is while the top layer 4th the waterproof layer 4th is. The ones in the 2 The embodiment shown can therefore be used as the 1 alternative embodiment in the form of a “flipped (= rotated) stacked” embodiment. The layers 3 and 4th can be formed with a different material.
In the 3 is an exploded view shown, in particular from the 3 the respective arrangement of the electrodes 10 , 11 the capacitors 20th , 30th emerges. The force acting on the sensor shown by the direction of the arrow can again be seen 1 , as well as moisture acting through the individual drops shown schematically. In particular, it can again be seen that the Moisture especially between the electrodes 10 , 11 penetrates and onto the respective water-permeable layer 14th has a significant effect on the electrical property, for example, so that the capacitance of at least the other capacitor 30th like in the 1 explains each changes.

Dabei ist insbesondere aus der 3 erkennbar, dass die dort gezeigten Elektroden L-förmig ausgebildet sind und die Bestromung erfolgt jeweils in Pfeilrichtung. Die 2 zeigt daher eine gestackte Anordnung zweier separater Kondensatoren 20, 30 mit jeweiligen Elektroden 10, 11. In der 2 sind die Elektroden 10,11 jeweils in der exakt gleichen Ebene, also zum Beispiel auf der gleichen Trägerschicht aufgebracht.It is particularly from the 3 It can be seen that the electrodes shown there are L-shaped and the current is supplied in each case in the direction of the arrow. The 2 therefore shows a stacked arrangement of two separate capacitors 20th , 30th with respective electrodes 10 , 11 . In the 2 are the electrodes 10 , 11 each in exactly the same plane, for example applied to the same carrier layer.

In der 4 ist in einer weiteren Ausführungsform der hier beschriebenen Erfindung gezeigt, 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 3 die Explosionszeichnung des linken Teils der 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.In the 4th is shown in a further embodiment of the invention described here that the sensor 1 from two electrodes 10 and an electrode 11 can exist. The electrodes 10 have one polarity (preferably the same polarity) while the electrode 11 has a polarity different therefrom, but in the right part of the figure 3 the exploded view of the left part of the 3 is shown and it can be seen that three water-impermeable layers 4th , 14th , 15th be used. The electrodes 10 can also have different polarities and / or electrical potentials. The electrodes 10 be electrically connected to each other.

Alle in der 4 gezeigten Elektroden sind L-förmig ausgebildet.All in the 4th The electrodes shown are L-shaped.

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.For example, the electrodes 10 , 11 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.

Zum Beispiel ist die unterste wasserundurchlässige Schicht wiederum die wasserundurchlässige Schicht 14, die darauffolgende wasserundurchlässige Schicht 15 und die in der Querrichtung Q1 darauf angeordnete wasserundurchlässige Schicht 16 eine weitere wasserundurchlässige Schicht, wobei jeweils eine Elektrode auf einer separaten wasserundurchlässigen Schicht jeweils aufgebracht insbesondere aufgedruckt ist.For example, the lowermost water-impermeable layer is in turn the water-impermeable layer 14th , the subsequent waterproof layer 15th and the water-impermeable layer 16 arranged thereon in the transverse direction Q1 has a further water-impermeable layer, one electrode in each case being applied, in particular printed, to a separate water-impermeable layer.

In dieser Stackung der einzelnen wasserundurchlässigen Schichten 4, 14, und 15 wird daher durch Zusammenführen dieser Schichten der im linken Teil der 3 gezeigte Kondensator 20 erzeugt, wobei hierbei in der Querrichtung Q1, die Elektroden 10 jeweils, wie im dementsprechenden Teilbild entnommen werden kann, auf unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind.In this stacking of the individual waterproof layers 4th , 14th , and 15th Therefore, by merging these layers, the left part of the 3 shown capacitor 20th generated, in this case in the transverse direction Q1, the electrodes 10 each, as can be seen in the corresponding partial image, are arranged on different levels.

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 wasserundurchlässigen 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 werden muss.Alternatively, the electrode 11 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 4th , 14th , 15th applied so that, for example, only the second of the electrodes 10 on a separate waterproof layer 4th , 14th , 15th needs to be stacked.

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 principle, therefore, the individual electrodes 10 , 11 be arranged in different planes in the Q1 direction to each other. For example, there is a paired assignment between exactly one water-impermeable layer 4th , 14th , 15th with exactly one electrode 10 , 11 .

In der 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, Trägerschicht 13 angeordnet sein, sodass die Sensoren 1 auf gleichem Höhenniveau sind. Die jeweils nebeneinander angeordneten Sensoren sind durch eine in vertikaler Richtung angeordnete Trennschicht 26 beabstandet zueinander angeordnet. In zumindest einer Ausführungsform ist die Trennschicht 26 in Form einer elektrischen und/oder thermischen Isolationsschicht ausgebildet.In the 5 are each sensors arranged in a matrix to one another 1 shown. The matrix-like on the carrier layer 13 arranged sensors 1 do not overlap in the vertical direction. That is, the sensors 1 can be on the, in particular common, carrier layer 13 be arranged so that the sensors 1 are at the same height. The sensors arranged next to one another are covered by a separating layer arranged in the vertical direction 26th arranged at a distance from one another. In at least one embodiment, the separating layer is 26th designed in the form of an electrical and / or thermal insulation layer.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand des Ausführungsbeispiels beschränkt. 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.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.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Sensorsensor
33
FeuchteschichtMoisture layer
44th
dielektrische Schicht/ wasserundurchlässige Schichtdielectric layer / waterproof layer
55
VerarbeitungseinheitProcessing unit
1010
Elektrodeelectrode
1111
Elektrodeelectrode
1212
Elektrodeelectrode
1313
TrägermaterialCarrier material
1414th
wasserundurchlässige Schichtwaterproof layer
1515th
wasserundurchlässige Schichtwaterproof layer
2020th
Kondensatorcapacitor
2626th
TrennschichtSeparating layer
3030th
Kondensatorcapacitor
100100
Vorrichtungcontraption
200200
Verfahren Procedure
H1H1
horizontalen Richtunghorizontal direction
Q1Q1
QuerrichtungTransverse direction
TRDTRD
TrennabstandSeparation distance

Claims (11)

Flächen-Vorrichtung (100) zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit umfassend 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 angeordnet sind, aufweist, wobei zwischen den Elektroden (10, 11) zumindest eine dielektrische Schicht (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass 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 Trägermaterial (13) und der Feuchteschicht (3) angeordnet sind, sodass sich eine Kapazität durch die auf die dielektrische Schicht (4) zumindest teilweise treffende Flüssigkeit zumindest teilweise verändert, 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, welcher in der gleichen Art wie der Sensor (1) aufgebaut ist und in horizontaler Richtung (H1) neben dem ersten Sensor (1) angeordnet ist.Surface device (100) for measuring pressure and / or humidity comprising at least one sensor (1) for measuring pressure and / or humidity, the sensor (1) - at least one capacitor (20) with at least two electrodes (10, 11), which are arranged, in particular in a horizontal direction (H1) along and on a, in particular flexible, carrier material (13) to one another, at least one dielectric layer (4) being arranged between the electrodes (10, 11) , characterized in that at least one at least partially liquid-permeable and / or liquid-absorbing moisture layer (3) is arranged at least in places on a side facing away from the carrier material (13) at least one electrode (10, 11) and / or the dielectric layer (4), wherein thus the at least one electrode (10, 11) and / or the dielectric layer (4) in a transverse direction (Q1) between the carrier material (13) and the moisture layer (3) are arranged so that a capacitance changes at least partially due to the liquid at least partially hitting the dielectric layer (4), a processing unit (5) being set up and provided to measure and / or store this change, so that a capacitive Pressure and / or humidity sensor arises, in particular wherein the surface device (100) has at least one second sensor (1) which is constructed in the same way as the sensor (1) and in the horizontal direction (H1) next to the first sensor (1) is arranged. Flächen-Vorrichtung (100) zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit umfassend 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 insbesondere flexiblen Trägermaterials (13) und auf einem insbesondere flexiblem Trägermaterial (13) zueinander angeordnet sind, aufweist, wobei zwischen den Elektroden (10, 11) zumindest eine dielektrische Schicht (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Querrichtung (Q1) zwischen dem Trägermaterial (13) und zumindest einer Elektrode (10, 11) zumindest stellenweise zumindest eine zumindest teilweise 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 verändert, 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, welcher in der gleichen Art wie der Sensor (1) aufgebaut ist und in horizontaler Richtung (H1) neben dem ersten Sensor (1) angeordnet ist.Surface device (100) for measuring pressure and / or humidity comprising at least one sensor (1) for measuring pressure and / or humidity, the sensor (1) - at least one capacitor (20) with at least two electrodes (10, 11) which, in particular in a horizontal direction (H1) along an in particular flexible carrier material (13) and on an in particular flexible carrier material (13), are arranged relative to one another, with at least one dielectric layer ( 4) is arranged, characterized in that in a transverse direction (Q1) between the carrier material (13) and at least one electrode (10, 11) at least in places at least one at least partially liquid-permeable and / or liquid-absorbing moisture layer (3) is arranged so that a capacitance is at least partially changed by the liquid at least partially striking the dielectric layer (4), with processing ization unit (5) is set up and provided to measure and / or store this change so that a capacitive pressure and / or humidity sensor is created, in particular wherein the surface device (100) has at least one second sensor (1), which is constructed in the same way as the sensor (1) and is arranged in the horizontal direction (H1) next to the first sensor (1). Flächen-Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sensoren (1) sich in vertikaler Richtung nicht überlappen.Surface device (100) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the two sensors (1) do not overlap in the vertical direction. Flächen-Vorrichtung (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sensoren (1) in horizontaler Richtung (H1) auf gleicher Höhe zueinander angeordnet sind.Surface device (100) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the two sensors (1) are arranged in the horizontal direction (H1) at the same height to one another. Flächen-Vorrichtung (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sensoren (1) in horizontaler Richtung (H1) zwar nebeneinander angeordnet sind, jedoch auf jeweils unterschiedlichen Höhenniveaus.Surface device (100) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the two sensors (1) are arranged side by side in the horizontal direction (H1), but at different height levels in each case. Flächen-Vorrichtung (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch zumindest vier matrixartig in horizontaler Richtung (H1) angeordnete Sensoren (1) insbesondere der gleichen Art.Surface device (100) according to at least one of the preceding claims, characterized by at least four sensors (1), in particular of the same type, arranged in a matrix-like manner in the horizontal direction (H1). Flächen-Vorrichtung (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils nebeneinander angeordnete Sensoren (1) durch eine in vertikaler Richtung angeordnete Trennschicht (27) beabstandet zueinander angeordnet sind.Surface device (100) according to at least one of the preceding claims, characterized in that sensors (1) arranged next to one another are arranged at a distance from one another by a separating layer (27) arranged in the vertical direction. Flächen-Vorrichtung (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennschicht (26) entlang der vertikalen Richtung jeweils zwischen zwei Sensoren (1) verläuft.Surface device (100) according to the preceding claim, characterized in that the separating layer (26) runs along the vertical direction between two sensors (1). Flächen-Vorrichtung (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Sensoren (1) und/oder die jeweils dem Sensor (1) zugeordnete Verarbeitungseinheit (5) entweder nur Druck oder nur Feuchtigkeitswerte misst und/oder ausliest und/oder verarbeitet.Surface device (100) according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one of the sensors (1) and / or the processing unit (5) assigned to the sensor (1) measures and / or reads either only pressure or only moisture values and / or processed. Flächen-Vorrichtung (100) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die matrixartig angeordneten Sensoren (1) innerhalb eines ersten Matrixfeldes nur Druckwerte und innerhalb eines zweiten, von dem ersten Matrixfeld verschiedenen, weitere Sensoren (1) in einem zweiten Matrixfeld nur Feuchtigkeitswerte messen und/oder die Verarbeitungseinheit (5) nur entsprechende Werte erfasst und/oder verarbeitet.Surface device (100) according to at least one of the preceding claims, characterized characterized in that the sensors (1) 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 (1) in a second matrix field only measure moisture values and / or the processing unit (5) only measure corresponding values recorded and / or processed. Verfahren (200) zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit umfassend zunächst einen ersten Schritt mittels welchem - zumindest einen Sensor (1) zur Messung von Druck und/oder Feuchtigkeit bereitgestellt 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 angeordnet sind, wobei zwischen den Elektroden (10, 11) zumindest eine dielektrische Schicht (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass 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 Trägermaterial (2) und der Feuchteschicht (3) angeordnet sind, sodass sich eine Kapazität 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, insbesondere 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.A method (200) for measuring pressure and / or humidity comprising initially a first step by means of which - at least one sensor (1) is provided for measuring pressure and / or humidity, the sensor (1) - at least one capacitor (20) with at least two electrodes (10, 11), which are arranged, in particular in a horizontal direction (H1) along and on a, in particular flexible, carrier material (13) to one another, with at least one dielectric layer between the electrodes (10, 11) (4) is arranged, characterized in that on a side facing away from the carrier material (13) at least one electrode (10, 11) and / or the dielectric layer (4) at least in places, at least one, at least partially liquid-permeable and / or liquid-absorbing moisture layer (3) is arranged, thus the at least one electrode (10, 11) and / or the dielectric layer (4) in a transverse direction (Q1) between the Carrier material (2) and the moisture layer (3) are arranged so that a capacitance changes at least partially due to the liquid at least partially hitting the dielectric layer (4), a processing unit (5) measuring and / or storing this change so that a Pressure and / or humidity sensor is created, in particular with a second sensor (1) arranged in the horizontal direction (H1) next to the first sensor (1), which is constructed in the same way as the sensor (1) and in the horizontal direction ( H1) is arranged next to the first sensor (1).
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