Detección de contacto y de aproximación con sensores capacitivos.

Dispositivo sensor para la detección de una aproximación de un objeto a una zona de observación supervisadapor el dispositivo sensor,

que presenta

- un circuito servidor con

- un circuito oscilante LC (20, 30) con un circuito emisor de señales (10), preferentemente un circuitooscilante LC de alta calidad, para generar un campo eléctrico (fc);

- un dispositivo de electrodo (50) acoplado con el circuito oscilante LC, en el que la capacidad deldispositivo de electrodo forma parte de la capacidad del circuito oscilante (30) y en el que el campoeléctrico generado (fc) por el circuito oscilante LC en el dispositivo de electrodo puede emitirse a la zona deobservación; y

- un dispositivo de evaluación (40);

en el que la aproximación de un objeto (60) a la zona de observación del dispositivo de electrodo (50) delcircuito servidor provoca una variación del entorno capacitivo del dispositivo de electrodo (50) del circuitoservidor, que puede detectarse por el dispositivo de evaluación (40);

y

- al menos un circuito cliente con

- un segundo dispositivo de electrodo, que presenta al menos un primer electrodo (51) y al menos unsegundo electrodo (52); y

- un dispositivo de modulación (70) acoplado con el segundo dispositivo de electrodo;en el que el campo eléctrico (fc) emitido por el dispositivo de electrodo (50) del circuito servidor puede acoplarse alprimer electrodo (51) del segundo dispositivo de electrodo, pudiendo modularse el campo eléctrico acoplado (fc)mediante el dispositivo de modulación (70), pudiendo devolverse la señal modulada (fm) al circuito servidor a travésdel dispositivo de electrodo (50) del circuito servidor, preferentemente por medio de modulación de carga, pudiendodetectarse y evaluarse la señal devuelta por el dispositivo de evaluación (40), y provocando la aproximación delobjeto (60) al segundo electrodo (52) del segundo dispositivo de electrodo una modulación del campo eléctricoacoplado (fc) mediante el dispositivo de modulación.

Detección de contacto y de aproximación con sensores capacitivos La invención se refiere a un dispositivo sensor para la detección de una aproximación de un objeto en una zona de observación supervisada por el dispositivo sensor.

Un dispositivo sensor para la detección de una aproximación de un objeto al dispositivo sensor se conoce por el documento DE 10 2005 003 488 A1. El dispositivo sensor está diseñado como sensor capacitivo con un dispositivo de supervisión, presentando el dispositivo de supervisión un electrodo de condensador y un circuito de evaluación y de control. Por medio del circuito de evaluación y de control puede determinarse la capacidad del electrodo de condensador que está ajustada por un medio del entorno del electrodo de condensador o un objeto en la proximidad del electrodo de condensador. Por medio del circuito de evaluación y de control puede leerse una señal de autorización de acceso codificada, que puede acoplarse al electrodo de condensador del dispositivo de supervisión. La señal de autorización de acceso puede proporcionarse por un identificador que presenta así mismo un electrodo de condensador. Los electrodos de condensador del dispositivo de supervisión y del identificador forman juntos un condensador, a través del que puede transmitirse de manera capacitiva la señal de autorización de acceso.

La invención se basa en el objetivo de mostrar soluciones mediante las que pueda captarse o detectarse de manera fiable la presencia de objetos, en particular de seres vivos, en la zona de observación mencionada anteriormente.

De acuerdo con la invención se proporciona por lo tanto un dispositivo sensor para la detección de una aproximación de un objeto en una zona de observación supervisada por el dispositivo sensor, en el que el dispositivo sensor presenta un circuito servidor con

- un circuito oscilante LC con un circuito emisor de señales, preferentemente un circuito oscilante LC de alta calidad, para generar un campo eléctrico,

- un dispositivo de electrodo acoplado con el circuito oscilante LC, en el que la capacidad del dispositivo de electrodo forma parte de la capacidad del circuito oscilante y en el que el campo eléctrico generado por el circuito oscilante LC en el dispositivo de electrodo puede emitirse a la zona de observación, y

- un dispositivo de evaluación,

en el que la aproximación de un objeto, en particular de un ser vivo a la zona de observación del dispositivo de electrodo, provoca una variación del entorno capacitivo del dispositivo de electrodo, que puede detectarse por el dispositivo de evaluación.

Preferentemente, el circuito emisor de señales está diseñado como oscilador y el circuito oscilante LC está diseñado como circuito oscilante en serie LC, estando conectado el dispositivo de electrodo en paralelo al circuito oscilante LC. A este respecto, el oscilador y el circuito oscilante en serie LC pueden formar un oscilador LC de funcionamiento libre.

El circuito oscilante LC puede estar diseñado también como circuito oscilante en paralelo LC, estando conectado el dispositivo de electrodo en serie al circuito oscilante LC.

Son posibles otras formas de realización del circuito oscilante LC y de la disposición del dispositivo de electrodo con respecto al circuito oscilante LC.

El circuito oscilante en serie LC de alta calidad lleva a un aumento efectivo de la amplitud de tensión en el dispositivo de electrodo, así como a una sensibilidad aumentada para la modulación de carga en este dispositivo de electrodo. La alta calidad del circuito oscilante en serie LC lleva, al mismo tiempo, a que éste genere una frecuencia muy estable, que depende de los valores de la inductividad y de la capacidad en el circuito oscilante.

El dispositivo sensor se hace funcionar preferentemente de modo que la variación del entorno capacitivo del dispositivo de electrodo provoque una variación de la frecuencia del oscilador LC (de funcionamiento libre) , pudiendo detectarse la variación de la frecuencia por el dispositivo de evaluación. La aproximación de un objeto a la zona de observación del dispositivo de electrodo lleva por lo tanto a una variación del entorno capacitivo de este dispositivo de electrodo, lo que a su vez lleva a una variación de la frecuencia del oscilador. Mediante la aproximación de un objeto se modula en frecuencia la señal del oscilador, pudiendo detectarse esta modulación de frecuencia por el dispositivo de evaluación.

El circuito emisor de señales puede estar diseñado también como generador. Preferentemente, el generador se hace funcionar entonces en resonancia con el circuito oscilante LC, lo que tiene la ventaja de que también pueden detectarse variaciones de capacidad especialmente pequeñas, por ejemplo variaciones de capacidad de 1 pF o inferior, en el dispositivo de electrodo. La variación de capacidad en el dispositivo de electrodo se detecta en este caso por el dispositivo de evaluación por medio del desplazamiento de fase de la señal.

El circuito servidor puede hacerse funcionar de manera ventajosa también en conexión con al menos un circuito cliente. Para ello el dispositivo sensor presenta además al menos un circuito cliente, con

- un segundo dispositivo de electrodo, que presenta al menos un primer electrodo y al menos un segundo electrodo, y

- un dispositivo de modulación acoplado con el segundo dispositivo de electrodo,

pudiendo acoplarse el campo eléctrico emitido por el dispositivo de electrodo del circuito servidor al primer electrodo del segundo dispositivo de electrodo, pudiendo modularse el campo eléctrico acoplado mediante el dispositivo de modulación, pudiendo devolverse la señal modulada al circuito servidor a través del dispositivo de electrodo del circuito servidor, preferentemente por medio de modulación de carga, y pudiendo detectarse y evaluarse la señal devuelta por el dispositivo de evaluación.

De esta manera, en una configuración especialmente ventajosa de la invención se proporciona un dispositivo sensor, que permite detectar la aproximación de un objeto al dispositivo de electrodo del circuito servidor con modulación simultánea de la señal emitida por el dispositivo de electrodo del circuito servidor mediante el circuito cliente, pudiendo detectarse mediante el dispositivo de evaluación, además de la modulación de frecuencia, también la modulación mediante el circuito cliente.

La aproximación de un objeto al segundo electrodo del segundo dispositivo de electrodo puede provocar una modulación del campo eléctrico acoplado mediante el dispositivo de modulación. Con ello, el dispositivo de evaluación, además de la aproximación de un objeto al dispositivo de electrodo del circuito servidor también puede detectar la aproximación de un objeto al segundo electrodo del circuito cliente. El dispositivo de evaluación puede detectar también la presencia de un objeto en el segundo electrodo del circuito cliente, por ejemplo, la presencia de un filtro de pelusas en una secadora.

El primer electrodo puede formarse también mediante el dispositivo de electrodo del circuito servidor, de modo que no es necesario un acoplamiento capacitivo del campo eléctrico del primer electrodo del segundo dispositivo de electrodo. También en esta forma de realización una aproximación de un objeto al segundo electrodo del segundo dispositivo de electrodo provoca una modulación del campo eléctrico generado por el dispositivo de electrodo del circuito servidor.

El acoplamiento del campo eléctrico al primer electrodo del circuito cliente puede realizarse mediante puenteo, provocando el puenteo una modulación del campo eléctrico acoplado mediante el dispositivo de modulación. Debido al efecto de puenteo el circuito cliente puede estar dispuesto con respecto al circuito servidor de modo que pueda detectarse una aproximación de un objeto, en particular de un ser vivo, en la zona entre el dispositivo de electrodo del circuito servidor y el primer electrodo del circuito cliente. En el caso de una disposición de este tipo del circuito cliente con respecto al circuito servidor, el segundo electrodo del circuito cliente está acoplado preferentemente con masa.

Con el campo eléctrico acoplado puede suministrarse energía también al circuito cliente, de modo que puede realizarse un circuito cliente sin suministro de energía propio, lo que es especialmente ventajoso en particular en cuanto al tamaño y al campo utilizado.

El dispositivo de modulación está diseñado preferentemente de modo que el campo eléctrico acoplado se modula en amplitud, pudiendo detectarse la variación de la amplitud por el dispositivo de evaluación.

Preferentemente puede detectarse una aproximación... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo sensor para la detección de una aproximación de un objeto a una zona de observación supervisada por el dispositivo sensor, que presenta

- un circuito servidor con

- un circuito oscilante LC (20, 30) con un circuito emisor de señales (10) , preferentemente un circuito oscilante LC de alta calidad, para generar un campo eléctrico (fc) ;

- un dispositivo de electrodo (50) acoplado con el circuito oscilante LC, en el que la capacidad del dispositivo de electrodo forma parte de la capacidad del circuito oscilante (30) y en el que el campo eléctrico generado (fc) por el circuito oscilante LC en el dispositivo de electrodo puede emitirse a la zona de observación; y

- un dispositivo de evaluación (40) ; en el que la aproximación de un objeto (60) a la zona de observación del dispositivo de electrodo (50) del circuito servidor provoca una variación del entorno capacitivo del dispositivo de electrodo (50) del circuito servidor, que puede detectarse por el dispositivo de evaluación (40) ; y

- al menos un circuito cliente con

- un segundo dispositivo de electrodo, que presenta al menos un primer electrodo (51) y al menos un segundo electrodo (52) ; y

- un dispositivo de modulación (70) acoplado con el segundo dispositivo de electrodo;

en el que el campo eléctrico (fc) emitido por el dispositivo de electrodo (50) del circuito servidor puede acoplarse al primer electrodo (51) del segundo dispositivo de electrodo, pudiendo modularse el campo eléctrico acoplado (fc) mediante el dispositivo de modulación (70) , pudiendo devolverse la señal modulada (fm) al circuito servidor a través del dispositivo de electrodo (50) del circuito servidor, preferentemente por medio de modulación de carga, pudiendo detectarse y evaluarse la señal devuelta por el dispositivo de evaluación (40) , y provocando la aproximación del objeto (60) al segundo electrodo (52) del segundo dispositivo de electrodo una modulación del campo eléctrico acoplado (fc) mediante el dispositivo de modulación.

2. Dispositivo sensor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el circuito emisor de señales comprende un oscilador.

3. Dispositivo sensor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el circuito oscilante LC es un circuito oscilante en serie LC y en el que el dispositivo de electrodo (50) del circuito servidor está conectado en paralelo al circuito oscilante en serie LC.

4. Dispositivo sensor de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el circuito oscilante LC es un circuito oscilante en paralelo LC y en el que el dispositivo de electrodo (50) del circuito servidor está conectado en serie al circuito oscilante en paralelo LC.

5. Dispositivo sensor de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 o 3, en el que la variación del entorno capacitivo del dispositivo de electrodo (50) del circuito servidor provoca una variación de la frecuencia del oscilador LC de funcionamiento libre, pudiendo detectarse la variación de la frecuencia por el dispositivo de evaluación (40) .

6. Dispositivo sensor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el circuito emisor de señales (10) es un generador, haciéndose funcionar el generador preferentemente en resonancia con el circuito oscilante LC y provocando una variación del entorno capacitivo del dispositivo de electrodo (50) del circuito servidor un desplazamiento de fase de la señal de generador.

7. Dispositivo sensor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el acoplamiento del campo eléctrico (fc) se realiza mediante puenteo y en el que el puenteo provoca una modulación del campo eléctrico acoplado (fc) mediante el dispositivo de modulación (70) .

8. Dispositivo sensor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo de modulación

(70) modula en amplitud el campo eléctrico acoplado (fc) y en el que la variación de la amplitud puede detectarse por el dispositivo de evaluación (40) .

9. Dispositivo sensor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que una aproximación de un objeto a la zona de observación del dispositivo de electrodo (50) del circuito servidor puede detectarse temporalmente antes de la aproximación del objeto al segundo electrodo (52) del segundo dispositivo de electrodo.

10. Dispositivo sensor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que puede suministrarse energía al circuito cliente con el campo eléctrico (fc) generado por el circuito servidor.

11. Dispositivo sensor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer electrodo (51) del segundo dispositivo de electrodo se forma mediante el dispositivo de electrodo (50) del circuito servidor.