[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE10339753B4 - Method for measuring a physical quantity and circuit arrangement for detecting the capacitance or a capacitance change of a capacitive circuit or component - Google Patents

Method for measuring a physical quantity and circuit arrangement for detecting the capacitance or a capacitance change of a capacitive circuit or component Download PDF

Info

Publication number
DE10339753B4
DE10339753B4 DE10339753A DE10339753A DE10339753B4 DE 10339753 B4 DE10339753 B4 DE 10339753B4 DE 10339753 A DE10339753 A DE 10339753A DE 10339753 A DE10339753 A DE 10339753A DE 10339753 B4 DE10339753 B4 DE 10339753B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
circuit
operating frequency
measurement
storage capacitor
charge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10339753A
Other languages
German (de)
Other versions
DE10339753A1 (en
Inventor
Jörg Schulz
Gerhard Heilig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IFM Electronic GmbH
Original Assignee
IFM Electronic GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFM Electronic GmbH filed Critical IFM Electronic GmbH
Priority to DE10339753A priority Critical patent/DE10339753B4/en
Publication of DE10339753A1 publication Critical patent/DE10339753A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10339753B4 publication Critical patent/DE10339753B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/24Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

Verfahren zum Messen einer physikalischen Größe bzw. der Änderung einer physikalischen Größe mit einem eine steuerbare Arbeitsfrequenz aufweisenden Sensor, insbesondere mit einem induktiven oder einem kapazitiven Näherungsschalter, wobei der Sensor mindestens ein Sensorelement und eine Auswerteschaltung aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einem ersten Meßintervall eine erste Messung der physikalischen Größe mit einer ersten Arbeitsfrequenz f1 durchgeführt wird,
daß in mindestens einem zweiten Meßintervall eine zweite Messung der physikalischen Größe mit mindestens einer zweiten Arbeitsfrequenz f2 durchgeführt wird,
daß durch einen Vergleich und eine Bewertung des Meßergebnisses m1 der ersten Messung und des Meßergebnisses m2 der zweiten Messung eine durch ein Störsignal mit einer Frequenz fS gestörte Messung erkannt und der Einfluß des Störsignals eliminiert wird, wobei
ein Ausgangssignal nur dann ausgegeben wird, wenn die Meßergebnisses m1, m2, m3, ... aller Messungen jeweils einen definierten Schwellwert erreicht haben.
Method for measuring a physical quantity or the change of a physical quantity with a sensor having a controllable operating frequency, in particular with an inductive or a capacitive proximity switch, wherein the sensor has at least one sensor element and an evaluation circuit,
characterized,
that in a first measuring interval a first measurement of the physical quantity is carried out with a first operating frequency f 1 ,
a second measurement of the physical quantity is carried out with at least one second operating frequency f 2 in at least one second measuring interval,
that detected by a comparison and an evaluation of the measurement result m 1 of the first measurement and the measurement result m 2 of the second measurement disturbed by an interference signal with a frequency f S measurement and the influence of the interference signal is eliminated, wherein
an output signal is output only when the measurement result m 1 , m 2 , m 3 , ... of all measurements have each reached a defined threshold.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen einer physikalischen Größe bzw. der Änderung einer physikalischen Größe mit einem eine steuerbare Arbeitsfrequenz aufweisenden Sensor, insbesondere mit einem induktiven oder einem kapazitiven Näherungsschalter, wobei der Sensor mindestens ein Sensorelement und eine Auswerteschaltung aufweist.The The invention relates to a method for measuring a physical Size or the change a physical size with a a controllable working frequency sensor, in particular with an inductive or a capacitive proximity switch, wherein the Sensor has at least one sensor element and an evaluation circuit.

Daneben betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung zur Erfassung der Kapazität bzw. einer Kapazitätsänderung eines kapazitiven Schaltungs- oder Bauelementes, mit einer Spannungsquelle, mit mindestens einem Umschaltkontakt, mit einem den Umschaltkontakt steuernden, vorzugsweise einen Taktgenerator enthaltenden Steuergerät, mit mindestens einem Lade- bzw. Speicherkondensator und mit einer an den Speicherkondensator angeschlossenen Auswerteschaltung, wobei eine Elektrode des kapazitiven Schaltungs- oder Bauelementes mit dem Eingang des Umschaltkontakts verbunden ist, der erste Ausgang des Umschaltkontakts mit einem Bezugspotential, der zweite Ausgang des Umschaltkontakts mit der ersten Elektrode des Lade- bzw. Speicherkondensators, die erste Elektrode des Lade- bzw. Speicherkondensators einerseits mit der Spannungsquelle verbindbar und andererseits mit der Auswerteschaltung verbunden ist und die zweite Elektrode des Lade- bzw. Speicherkondensators mit Bezugspotential verbindbar ist.Besides The invention relates to a circuit arrangement for detecting the capacity or a capacity change a capacitive circuit or device, with a voltage source, with at least one changeover contact, with a changeover contact controlling, preferably a clock generator containing control unit, with at least a charge or storage capacitor and with a to the storage capacitor connected evaluation circuit, wherein one electrode of the capacitive Circuit or component with the input of the changeover contact connected, the first output of the changeover contact with a Reference potential, the second output of the changeover contact with the first electrode of the charging or Storage capacitor, the first electrode of the charge or storage capacitor on the one hand connected to the voltage source and on the other hand with the evaluation circuit is connected and the second electrode of the Charging or storage capacitor can be connected to reference potential.

Sensoren, insbesondere induktive und kapazitive Näherungsschalter, werden in einer Vielzahl von ganz unterschiedlichen Anwendungsgebieten in der industriellen Technik eingesetzt. Dabei kann es sich sowohl um berührungslos arbeitende Sensoren handeln, d. h. um solche Sensoren, bei denen sich das Betätigungsobjekt lediglich der aktiven Fläche des Sensors, d. h. dem Sensorelement nähert, als auch um berührend arbeitende Sensoren handeln, d. h. um solche Sensoren, bei denen das Betätigungsobjekt das Sensorelement berührt. Gemeinsam ist diesen Sensoren, daß es sich um sogenannte offene elektronische Systeme handelt, d. h. die aktiven Sensorelemente nicht gänzlich abgeschirmt sind und somit elektromagnetische Strahlen und Signale in ihre Um welt abgeben und umgekehrt elektromagnetische Strahlen und Signale aus der Umwelt aufnehmen. Dieser Umstand kann einerseits zu Störabstrahlungen des Sensors, andererseits auch zu Störeinstrahlungen in den Sensor und damit zu fehlerhaften Meßergebnissen führen.sensors In particular, inductive and capacitive proximity switches are in a variety of very different application areas in used in industrial technology. It can be both around contactless acting sensors, d. H. around such sensors, in which the actuating object only the active area of the sensor, d. H. approaches the sensor element, as well as touching Sensors act, d. H. around such sensors, where the actuation object touches the sensor element. Common to these sensors is that they are so-called open ones electronic systems, d. H. the active sensor elements not entirely are shielded and thus electromagnetic radiation and signals into their environment and vice versa electromagnetic radiation and absorb environmental signals. This circumstance can on the one hand to noise emissions of the sensor, on the other hand also to interference in the sensor and thus to erroneous measurement results to lead.

Das zuvor erläuterte Problem versucht man bei Näherungsschaltern dadurch in den Griff zu bekommen, daß einerseits die aktiven Sensorelemente zumindest teilweise abgeschirmt werden, daß andererseits die am Näherungsschalter anliegende Spannung verringert wird. Beides führt jedoch automatisch zu einem geringeren maximal möglichen Objekterfassungsabstand – allgemein als Schaltabstand bezeichnet – und/oder zu einem schlechteren Verhältnis von Nutzsignal zu Störsignal.The previously explained Problem one tries with proximity switches To get a grip on that, on the one hand, the active sensor elements At least partially shielded, on the other hand, the proximity switch applied voltage is reduced. However, both automatically lead to a lower one maximum possible Object detection distance - general referred to as switching distance - and / or to a worse relationship from useful signal to interference signal.

Durch die zunehmende Verbreitung von elektromagnetische Strahlen und Signale aussendenden Geräten, wie beispielsweise Mobiltelefone oder Fernbedienungen, und durch die verstärkte Anwendung von Näherungsschaltern auch in der Nähe solcher elektromagnetische Signale aussendender Geräte kann es verstärkt zu Fehlfunktionen der Näherungsschalter kommen. Als Beispiel sei hier die Verwendung von kapazitiven Näherungsschaltern in Türgriffen von Kraftfahrzeugen genannt, die durch die abgestrahlten Signale eines Autotelefons gestört werden.By the increasing spread of electromagnetic radiation and signals sending out devices, such as mobile phones or remote controls, and through the reinforced one Application of proximity switches also nearby such electromagnetic signals emitting devices can it amplifies to malfunction of the proximity switch come. As an example, here is the use of capacitive proximity switches in door handles called by motor vehicles, by the radiated signals a car phone disturbed become.

Bei Sensoren, beispielsweise bei induktiven oder bei kapazitiven Näherungsschaltern, die eine im wesentlichen diskrete Arbeitsfrequenz verwenden, wobei die Arbeitsfrequenz des Sensors von außen steuerbar ist, sind solche Störsignale besonders schwer zu unterdrücken, die eine Frequenz aufweisen, die in unmittelbarer spektraler Nähe zur Arbeitsfrequenz des Sensors liegen und die Arbeitsfrequenz überlagern. Das besondere Problem derartiger Störgrößen liegt darin, daß aufgrund der Nähe der Frequenz der Störgröße zur Arbeitsfrequenz des Sensors eine Unterdrückung der Störgröße durch Filtermaßnahmen kaum zu realisieren ist.at Sensors, for example inductive or capacitive proximity switches, which use a substantially discrete operating frequency, wherein the working frequency of the sensor is externally controllable, are such noise especially hard to suppress which have a frequency that is in immediate spectral proximity to the working frequency lie of the sensor and superimpose the working frequency. The special problem such disturbances lies in that, because of nearby the frequency of the disturbance variable to the working frequency the sensor a suppression the disturbance variable filter actions can hardly be realized.

Bei der durch das Verfahren zu messenden physikalischen Größe kann es sich beispielsweise um eine Länge, einen Abstand, eine definierte Position oder einen Füllstand handeln. Durch das Verfahren bzw. mit Hilfe des Sensors wird dann die zu messende physikalische Größe bzw. eine Änderung der zu mes senden physikalischen Größe in einen dazu proportionalen bzw. von der zu messende physikalische Größe abhängigen Meßwert, beispielsweise einen Strom, eine Spannung oder einen Ereigniszählwert umgewandelt.at the physical quantity to be measured by the method can for example, a length, a distance, a defined position or a level act. By the method or by means of the sensor is then the physical quantity to be measured or a change the mes to send physical size in a proportional to it or from the physical quantity to be measured measured value, for example a Current, voltage or event count converted.

Im Rahmen der Erfindung ist mit "Kapazität" der Kapazitätswert eines kapazitiven Schaltungs- oder Bauelementes gemeint; eine "Kapazitätsänderung" meint folglich eine Änderung des Kapazitätswertes eines kapazitiven Schaltungs- oder Bauelementes. Mit "Erfassung" der Kapazität bzw. einer Kapazitätsänderung ist im Rahmen der Erfindung sowohl eine nur qualitative Erfassung als auch eine quantitative Erfassung, also eine echte Messung, gemeint. "Kapazitives Schaltungs- oder Bauelement" meint im Rahmen der Erfindung jedes Schaltungselement und jedes Bauelement, das kapazitive Eigenschaften hat, häufig auch als Kapazität bezeichnet wird, wobei dann nicht der Kapazitätswert gemeint ist. Ein "kapazitives Schaltungs- oder Bauelement" ist insbesondere ein Kondensator. Als "kapazitives Schaltungs- oder Bauelement" wird im Rahmen der Erfindung aber auch die Elektrode eines kapazitiven Näherungsschalter, im Zusammenwirken mit einem Beeinflussungskörper, bezeichnet. Nachfolgend wird statt von einem "kapazitiven Schaltungs- oder Bauelement" immer von einem Sensorkondensator gesprochen, ohne daß damit eine Einschränkung auf einen Kondensator im engeren Sinne verbunden ist.In the context of the invention, "capacitance" means the capacitance value of a capacitive circuit or component; a "capacity change" thus means a change in the capacitance value of a capacitive circuit or component. By "detection" of the capacity or a change in capacity is meant within the scope of the invention both only qualitative detection and a quantitative detection, ie a true measurement. "Capacitive circuit or component" means within the scope of the invention Circuit element and each device that has capacitive properties, is often referred to as capacity, in which case the capacity value is not meant. A "capacitive circuit or component" is in particular a capacitor. In the context of the invention, however, the term "capacitive circuit or component" also refers to the electrode of a capacitive proximity switch in cooperation with an influencing element. Hereinafter, instead of a "capacitive circuit or component" always spoken by a sensor capacitor, without this being a limitation to a capacitor in the strict sense is connected.

Im Rahmen der Erfindung ist mit "Spannungsquelle" sowohl eine interne Spannungsquelle insgesamt als auch ein Anschluß für eine externe Spannungsquelle gemeint.in the The scope of the invention is with "voltage source" both an internal Total voltage source as well as a connection for an external voltage source meant.

Die Schaltungsanordnung, von der die Erfindung ausgeht, arbeitet nach dem sogenannten "Ladungsverschiebungsprinzip", auch mit "Charge Transfer Sensing" bezeichnet, ist z. B. aus den deutschen Patentschriften 197 01 899 und 197 44 152 bekannt und soll im folgenden in Verbindung mit einer Skizze, 1, erläutert werden:
Die 1 zeigt – prinzipiell, als Ausführungsbeispiel – eine Schaltungsanordnung zur quantitativen Erfassung, also zur Messung der Kapazität eines Sensorkondensators 1, – wobei der Sensorkondensator 1 nur beispielhaft, wie zuvor erläutert, für ein kapazitives Schaltungs- oder Bauelement steht. Zu der Schaltungsanordnung gehört zunächst eine Spannungsquelle 2, wobei bei der in 1 dargestellten Schaltungsanordnung nur ein Anschluß für eine – interne oder externe – Spannungsquelle vorgesehen ist; gleichwohl wird nachfolgend dieser Anschluß für eine Spannungsquelle immer mit Spannungsquelle 2 bezeichnet.
The circuit arrangement, from which the invention proceeds, operates according to the so-called "charge transfer principle", also referred to as "charge transfer sensing", is z. B. from German Patent 197 01 899 and 197 44 152 and is to be described below in conjunction with a sketch, 1 , are explained:
The 1 shows - in principle, as an exemplary embodiment - a circuit arrangement for quantitative detection, so for measuring the capacitance of a sensor capacitor 1 , - wherein the sensor capacitor 1 only as an example, as explained above, stands for a capacitive circuit or device. The circuit initially includes a voltage source 2 , where at in 1 the circuit arrangement shown only one connection for a - internal or external - voltage source is provided; Nevertheless, this connection for a voltage source is always with voltage source below 2 designated.

Zu der in 1 dargestellten Schaltungsanordnung gehören weiter ein Ladeschalter 3' und ein Umladeschalter 4, ein den Ladeschalter 3' und den Umladeschalter 4 – abwechselnd – steuerndes, vorzugsweise einen nicht dargestellten Taktgenerator enthaltendes Steuergerät 5, ein Speicherkondensator 6 und eine an den Speicherkondensator 6 angeschlossene Auswerteschaltung 7. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind das Steuergerät 5 und die Auswerteschaltung 7 zu einer Steuer- und Auswerteeinheit 8 zusammengefaßt, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit 8 insbesondere von einem Mikroprozessor realisiert werden kann. An Stelle eines separaten Ladeschalters 3' und eines separaten Umladeschalters 4 kann auch ein einzelner Umladeschalter verwendet werden, wobei dann der Eingang des Umschaltkontakts mit einer Elektrode des Sensorkondensators, der erste Ausgang des Umschaltkontakts mit einem Bezugspotential und der zweite Ausgang des Umschaltkontakts mit der ersten Elektrode des Speicherkondensators verbunden ist. Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Schaltungsanordnung mit einem Umschaltkontakt ist in der 1 der DE 197 01 899 C2 dargestellt.To the in 1 shown circuitry further include a charging switch 3 ' and a transfer switch 4 , a charge switch 3 ' and the transfer switch 4 - alternately - controlling, preferably a timing generator not shown containing control unit 5 , a storage capacitor 6 and one to the storage capacitor 6 connected evaluation circuit 7 , In the illustrated embodiment, the control unit 5 and the evaluation circuit 7 to a control and evaluation unit 8th summarized, wherein the control and evaluation unit 8th in particular can be realized by a microprocessor. Instead of a separate charging switch 3 ' and a separate transfer switch 4 It is also possible to use a single charge-reversing switch, in which case the input of the change-over contact is connected to one electrode of the sensor capacitor, the first output of the change-over contact to a reference potential and the second output of the change-over contact to the first electrode of the storage capacitor. An embodiment of such a circuit arrangement with a changeover contact is in the 1 of the DE 197 01 899 C2 shown.

Wie die 1 zeigt, ist die Spannungsquelle 2 über den geschlossenen Ladeschalter 3' mit einer Elektrode 9 des Sensorkondensators 1 verbindbar und die zweite Elektrode 10 des Sensorkondensators 1 mit dem dem Ladeschalter 3' fernen Anschluß der Spannungsquelle 2 verbunden; im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Verbindung der zweiten Elektrode 10 des Sensorkondensators 1 mit dem dem Ladeschalter 3' fernen Anschluß der Spannungsquelle 2 dadurch realisiert, daß sowohl die zweite Elektrode 10 des Sensorkondensators 1 als auch der dem Ladeschalter 3' ferne Anschluß der Spannungsquelle 2 auf einem gemeinsamen Potential liegen, nämlich dem Massepotential 11. Die zuvor beschriebene Verbindung von Sensorkondensator 1, Spannungsquelle 2 und Ladeschalter 3' führt dazu, daß bei geschlossenem Ladeschalter 3' der Sensorkondensator 1 von der Spannungsquelle 2 geladen wird.As the 1 indicates is the voltage source 2 over the closed charging switch 3 ' with an electrode 9 of the sensor capacitor 1 connectable and the second electrode 10 of the sensor capacitor 1 with the charging switch 3 ' remote connection of the voltage source 2 connected; In the illustrated embodiment, the connection of the second electrode 10 of the sensor capacitor 1 with the charging switch 3 ' remote connection of the voltage source 2 realized in that both the second electrode 10 of the sensor capacitor 1 as well as the charging switch 3 ' remote connection of the voltage source 2 are at a common potential, namely the ground potential 11 , The previously described sensor capacitor connection 1 , Voltage source 2 and charging switch 3 ' causes the charging switch to be closed 3 ' the sensor capacitor 1 from the voltage source 2 is loaded.

Wie der 1 weiter zu entnehmen ist, ist eine Elektrode 12 des Speicherkondensators 6 mit der Elektrode 9 des Speicherkondensators 1 verbunden und ist die zweite Elektrode 13 des Speicherkondensators 6 über den geschlossenen Umladeschalter 4 mit der zweiten Elektrode 10 des Sensorkondensators 1 verbindbar. Die zuvor beschriebene Verbindung von Sensorkondensator 1, Umladeschalter 4 und Speicherkondensator 6 führt dazu, daß bei geöffnetem Ladeschalter 3' und geschlossenem Umladeschalter 4 der Sensorkondensator 1 auf den Speicherkondensator 6 entladen bzw. die in dem Sensorkondensator 1 gespeicherte Ladung in den Speicherkondensator 6 umgeladen wird.Again 1 is further to be seen, is an electrode 12 of the storage capacitor 6 with the electrode 9 of the storage capacitor 1 connected and is the second electrode 13 of the storage capacitor 6 via the closed transfer switch 4 with the second electrode 10 of the sensor capacitor 1 connectable. The previously described sensor capacitor connection 1 , Transfer switch 4 and storage capacitor 6 causes the charger to open 3 ' and closed transfer switch 4 the sensor capacitor 1 on the storage capacitor 6 discharged or in the sensor capacitor 1 stored charge in the storage capacitor 6 is reloaded.

Schließlich zeigt die 1 noch, daß an die Elektrode 12 des Speicherkondensators 6 ein Entladeschalter 14 angeschlossen ist, mit dem die Elektrode 12 des Speicherkondensators 6 mit dem Massepotential 11 verbindbar ist. Vor dem Beginn einer Messung der Kapazität des Sensorkondensators 1 wird der Speicherkondensator 6 zuerst definiert entladen, und zwar dadurch, daß sowohl der Umladeschalter 4 als auch der Entladeschalter 14 geschlossen werden; sind der Umladeschalter 4 und der Entladeschalter 14 geschlossen, so ist der Speicherkondensator 6 über den Umladeschalter 4, Massepotential 11 und den Entladeschalter 14 kurzgeschlossen.Finally, the shows 1 nor that to the electrode 12 of the storage capacitor 6 a discharge switch 14 connected to the electrode 12 of the storage capacitor 6 with the ground potential 11 is connectable. Before starting a measurement of the capacitance of the sensor capacitor 1 becomes the storage capacitor 6 discharged first defined, in that both the Umladeschalter 4 as well as the discharge switch 14 getting closed; are the transfer switch 4 and the discharge switch 14 closed, like that is the storage capacitor 6 via the transfer switch 4 , Ground potential 11 and the discharge switch 14 shorted.

Wie im Stand der Technik zum "Ladungsverschiebungsprinzip" bzw. zum "Charge Transfer Sensing" bekannt, ist aus der am Speicherkondensator 6 nach einer bestimmten Anzahl von Lade- und Umladezyklen anstehenden Spannung durch die Auswerteschaltung 7 die Kapazität des Sensorkondensators 1 bestimmbar, und zwar unter der Voraussetzung, daß die Spannung der Spannungsquelle 2 und die Kapazität des Speicherkondensators 6 bekannt sind, – weil bekanntermaßen die Spannung an einem Kondensator proportional zu seiner Ladung ist.As is known in the art for "charge transfer principle" or "charge transfer sensing", it is known from the storage capacitor 6 after a certain number of charging and recharging cycles pending voltage through the evaluation circuit 7 the capacitance of the sensor capacitor 1 determinable, on condition that the voltage of the voltage source 2 and the capacity of the storage capacitor 6 As is known, the voltage across a capacitor is proportional to its charge.

Aus der bekannten Spannung der Spannungsquelle 2, der Kapazität des Speicherkondensators 6 und der Anzahl x von Lade- und Entladezyklen läßt sich die Kapazität des Sensorkondensators 1 entweder dadurch bestimmen, daß die Anzahl x der für eine bestimmte Spannung am Speicherkondensator 6 erforderlichen Lade- und Umladezyklen festgestellt wird, oder dadurch, daß die bei einer bestimmten Anzahl x von Lade- und Umladezyklen am Speicherkonden sator 6 anstehende Spannung festgestellt wird. Wird die Anzahl x der für eine bestimmte Spannung am Speicherkondensator 6 erforderlichen Lade- und Umladezyklen festgestellt bzw. gemessen, so kann entweder der Speicherkondensator 6 mit Hilfe des Sensorkondensators 1 auf die Spannung aufgeladen werden, oder es kann – bei einer geringfügig veränderten Schaltungsanordnung – der Speicherkondensator 6 mit Hilfe des Sensorkondensators 1 entladen werden. In diesem Fall kann der Speicherkondensator 6 auch als Ladekondensator bezeichnet werden, da der Ladekondensator zunächst über die Spannungsquelle 2 auf eine bestimmte Spannung aufgeladen wird und dann durch den Sensorkondensator 1 entladen wird.From the known voltage of the voltage source 2 , the capacity of the storage capacitor 6 and the number x of charge and discharge cycles can be the capacitance of the sensor capacitor 1 determine either by the number x of the for a given voltage on the storage capacitor 6 required charging and recharging cycles is determined, or the fact that the sator at a certain number x of charging and recharging cycles on Speicherkonden 6 pending voltage is detected. Will the number x of a given voltage on the storage capacitor 6 required charging and recharging cycles detected or measured, so either the storage capacitor 6 with the help of the sensor capacitor 1 be charged to the voltage, or it may - with a slightly different circuit arrangement - the storage capacitor 6 with the help of the sensor capacitor 1 be discharged. In this case, the storage capacitor 6 Also referred to as a charging capacitor, since the charging capacitor initially via the voltage source 2 is charged to a certain voltage and then through the sensor capacitor 1 unloaded.

Die bekannten, nach dem "Ladungsverschiebungsprinzip" ("Charge Transfer Sensing") arbeitenden Schaltungsanordnungen haben sich in der Praxis durchaus bewährt und werden deshalb umfangreich realisiert. Sie sind jedoch mit einem Nachteil behaftet, nämlich empfindlich gegen Störspannungen und zwar sowohl gegen NF-Störspannungen als auch gegen HF-Störspannungen. Solche Störspannungen können das Meßergebnis verfälschen. Eine Möglichkeit, den negativen Einfluß von NF-Störspannungen zu vermeiden ist in der nachveröffentlichten DE 102 04 572 A1 beschreiben.The known, according to the "charge transfer principle"("charge transfer sensing") working circuit arrangements have been well proven in practice and are therefore extensively implemented. However, they are subject to a disadvantage, namely sensitive to interference voltages and that against both NF interference voltages and RF interference voltages. Such interference voltages can falsify the measurement result. One way to avoid the negative influence of NF-interference voltages is in the post-published DE 102 04 572 A1 describe.

Bei der in der DE 102 04 572 A1 beschriebenen Schaltungsanordnung ist ein dem kapazitiven Schaltungs- oder Bauelement entsprechender Störspannungskompensationskondensator vorgesehen, wobei die der ersten Elektrode des kapazitiven Schaltungs- oder Bauelementes entsprechende ersten Elektrode des Störspannungskompensationskondensators an die zweite Elektrode des Speicherkondensators angeschlossen ist und der Störspannungskompensationskondensator so ausgebildet und angeordnet ist, daß er in gleicher Weise wie das kapazitive Schaltungs- oder Bauelement durch eine NF-Störspannung beeinflußt wird. Bei einer entsprechenden Einstellung der Zykluszeiten des Lade- und des Umladezyklus heben sich die in entgegengesetzter Richtung fließenden Störladungen gegenseitig auf, wodurch der Einfluß einer NF-Störspannung eliminiert wird. Diese Lösung ist zum einen stark abhängig von der gewählten Schaltungsanordnung, kann zum anderen nur bei Störfrequenzen ausgenutzt werden, die wesentlich niedriger als die Arbeitsfrequenz sind.When in the DE 102 04 572 A1 described circuit arrangement is provided to the capacitive circuit or component corresponding Störspannungskompensationskondensator, wherein the first electrode of the capacitive circuit or component corresponding first electrode of the Störspannungskompensationskondensators is connected to the second electrode of the storage capacitor and the Störspannungskompensationskondensator is formed and arranged so that it the same way as the capacitive circuit or component is influenced by a NF-interfering voltage. With a corresponding adjustment of the cycle times of the charging and the Umladezyklus, the oppositely flowing noise charges cancel each other, whereby the influence of a low-frequency noise voltage is eliminated. On the one hand, this solution is strongly dependent on the selected circuit arrangement, and on the other hand can only be exploited for interference frequencies which are substantially lower than the operating frequency.

Aus der DE 199 07 214 A1 ist eine Schaltungsanordnung für ein Sensorelement bekannt, bei dem innerhalb eines Meßintervalls ein Ansteuersignal über einen kapazitiven Spannungsteiler an das Sensorelement angelegt wird. Das Sensorelement ist dabei über zwei Anoden gekoppelte Dioden sowie einen parallelen Tiefpaß gegen Masse geschaltet, wobei die Anoden der gekoppelten Dioden mit Schaltmitteln verbunden sind, an denen ebenfalls das Ansteuersignal anliegt. Bei dem bekannten Verfahren erfolgt die Verringerung der Empfindlichkeit des Meßsignals gegen Störsignale somit dadurch, daß das Sensorsignal während der Phasen des Nullpotentials auf Schaltungsmasse "gezogen" wird.From the DE 199 07 214 A1 a circuit arrangement for a sensor element is known, in which within a measuring interval, a drive signal is applied via a capacitive voltage divider to the sensor element. The sensor element is connected via two anodes coupled diodes and a parallel low-pass to ground, the anodes of the coupled diodes are connected to switching means to which also the drive signal is applied. In the known method, the reduction of the sensitivity of the measuring signal against interference signals thus takes place in that the sensor signal is "pulled" onto circuit ground during the phases of the zero potential.

Zur Verringerung des Einflusses von ungewollten Störsignalen offenbart die EP 1 193 660 A1 ein Verfahren, bei dem der Sensor mit einem möglichst breitbandigen Signal betrieben wird. Die in der EP 1 193 660 A1 beschriebene Schaltungsanordnung weist lediglich ein durch eine Elektrode gebildetes Schaltungs- oder Bauelement auf. Da diese Schaltungsanordnung weder einen Umschaltkontakt noch einen Lade- bzw. Speicherkondensator aufweist, handelt es sich hierbei auch nicht um eine eingangs beschriebene Schaltungsanordnung, die nach dem "Ladungsverschiebungsprinzip" arbeitet, so daß bei der bekannten Schaltungsanordnung auch keine Umladezyklen durchgeführt werden.To reduce the influence of unwanted spurious signals disclosed the EP 1 193 660 A1 a method in which the sensor is operated with a wideband signal as possible. The in the EP 1 193 660 A1 described circuit arrangement has only one formed by an electrode circuit or component. Since this circuit arrangement has neither a changeover contact nor a charging or storage capacitor, this is also not a circuit arrangement described above, which operates on the "charge transfer principle", so that no Umladezyklen be performed in the known circuit arrangement.

Aus der FR 2 712 404 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Frequenz eines Generators bzw. Oszillators gemessen und mit einem Referenzwert verglichen wird. Die nachveröffentlichte WO 03/071233 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Auslesen einer Differentialkapazität, mit einer ersten und einer zweiten Teilkapazität, mit zwei Oszillatoren, mit einer Schalteinrichtung, mit zwei Erfassungseinrichtungen und mit einer Auswerteeinrichtung. Durch den symmetrischen Aufbau der Vorrichtung mit den beiden Teilkapazitäten und den beiden, jeweils einer Teilkapazität zugeordneten Oszillatoren, wobei pro Oszillator zwei Schwingungen, die jeweils unterschiedliche Periodendauern aufweisen, erzeugt werden, können die ansonsten das Meßergebnis beeinflussenden Rauscheinflüsse auf die Oszillatoren eliminiert werden. Bei dem dort durchgeführten Verfahren wird mit entsprechenden Erfassungseinrichtungen jeweils die Anzahl der Takte N während eines Erfassungszeitintervalls erfaßt From the FR 2 712 404 A1 a method is known in which the frequency of a generator or oscillator is measured and compared with a reference value. The subsequently published WO 03/071233 A1 discloses a device for reading out a differential capacity, with a first and a second partial capa tivity, with two oscillators, with a switching device, with two detection devices and with an evaluation device. Due to the symmetrical design of the device with the two partial capacitances and the two, each having a partial capacitance associated with oscillators, per oscillator two oscillations, each having different periods are generated, the otherwise influence the measurement result noise influences on the oscillators can be eliminated. In the method performed there, the number of clocks N during a detection time interval is detected in each case with corresponding detection devices

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Messen einer physikalischen Größe bzw. der Änderung einer physikalischen Größe mit einem eine steuerbare Arbeitsfrequenz aufweisenden Sensor, insbesondere mit einem induktiven oder einem kapazitiven Näherungsschalter, zur Verfügung zu stellen, bei dem die Empfindlichkeit des Meßwertes gegenüber Störsignalen, insbesondere solchen Störsignalen, deren Frequenz fS in der Nähe der Arbeitsfrequenz liegt, verringert ist.The present invention is therefore based on the object of providing a method for measuring a physical quantity or the change of a physical variable with a sensor having a controllable operating frequency, in particular with an inductive or a capacitive proximity switch, in which the sensitivity of the Measured value against interference signals, in particular such interference signals whose frequency f S is near the operating frequency, is reduced.

Daneben liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene Schaltungsanordnung so auszugestalten und weiterzubilden, daß eine Verfälschung des Meßergebnisses durch Störsignale, insbesondere durch HF-Spannungen, nicht mehr bzw. nur noch in geringem Maße auftritt.Besides The invention is based on the object described at the outset Circuitry to design and further develop that a falsification of the measurement result due to interference signals, in particular by HF voltages, no longer or only to a small extent occurs.

Die zuvor genannte Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Verfahren gemäß einer ersten Alternative dadurch gelöst, daß in einem ersten Meßintervall eine erste Messung der physikalischen Größe mit einer ersten Arbeitsfrequenz f1 durchgeführt wird, daß in mindestens einem zweiten Meßintervall eine zweite Messung der physikalischen Größe mit mindestens einer zweiten Arbeitsfrequenz f2 durchgeführt wird und daß durch einen Vergleich und eine Bewertung des Meßergebnisses m1 der ersten Messung und des Meßergebnisses m2 der zweiten Messung eine durch ein Störsignal mit einer Frequenz fS gestörte Messung erkannt und der Einfluß des Störsignals eliminiert wird, wobei ein Ausgangssignal nur dann ausgegeben wird, wenn die Meßergebnisses m1, m2, m3, ... aller Messungen jeweils einen definierten Schwellwert erreicht haben.The above object is achieved in the method described above according to a first alternative in that in a first measurement interval, a first measurement of the physical quantity is performed at a first operating frequency f 1 , that in at least a second measurement interval, a second measurement of the physical quantity with at least a second operating frequency f 2 is performed and that detected by a comparison and an evaluation of the measurement result m 1 of the first measurement and the measurement result m 2 of the second measurement disturbed by an interference signal with a frequency f S measurement and the influence of the interference signal is eliminated , wherein an output signal is output only when the measurement result m 1 , m 2 , m 3 , ... all measurements have each reached a defined threshold.

Gemäß einer zweiten Alternative ist die Aufgabe dadurch gelöst, daß daß in einem ersten Meßintervall eine erste Messung der physikalischen Größe mit einer ersten Arbeitsfrequenz f1 durchgeführt wird, daß in mindestens einem zweiten Meßintervall eine zweite Messung der physikalischen Größe mit mindestens einer zweiten Arbeitsfrequenz f2 durchgeführt wird und daß durch einen Vergleich und eine Bewertung des Meßergebnisses m1 der ersten Messung und des Meßergebnisses m2 der zweiten Messung eine durch ein Störsignal mit einer Frequenz fS gestörte Messung erkannt und der Einfluß des Störsignals eliminiert wird, wobei als Meßergebnis m1, m2, m3, während eines Meßintervalls der zeitliche Verlauf der physikalischen Größe, insbesondere die Steilheit der Änderung der physikalischen Größe, gemessen wird.According to a second alternative, the object is achieved in that that in a first measurement interval, a first measurement of the physical variable with a first working frequency f 1 is performed in that, in at least one second measuring interval, a second measurement of the physical quantity with at least a second operating frequency f 2 is performed, and that by a comparison and evaluation of the measurement result m 1 of the first measurement and the measurement result m 2 of the second measurement, by an interfering signal at a frequency f S faulty measurement identified, and the influence of the disturbing signal is eliminated, where m as a result of measurement 1 , m 2 , m 3 , during a measuring interval the time course of the physical quantity, in particular the steepness of the change of the physical quantity, is measured.

Erfindungsgemäß ist dabei folgendes erkannt und zur Eliminierung des Einflusses des Störsignals auf das Meßergebnis ausgenutzt worden:
Wenn die zu messende physikalische Größe das Meßergebnis – gewünscht – beeinflußt, d.h. wenn sich beispielsweise bei einem kapazitiven Näherungsschalter ein Gegenstand dem Sensorelement nähert, so wirkt sich dies auch bei verschiedenen Arbeitsfrequenzen in ähnlicher Weise aus. Wenn dagegen ein – unerwünschtes – elektrische Störsignal mit einer Störfrequenz fS die Messung beeinfluß, so ist der Grad der Beeinflussung stark abhängig von der Nähe der Arbeitsfrequenz zur Frequenz fS des Störsignals. Weist das Störsignal beispielsweise eine Frequenz fS auf, die der ersten Arbeitsfrequenz f1 im wesentlichen entspricht, so wird durch das Störsignal die Messung mit der Arbeitsfrequenz f1 stark beeinflußt. Wird dagegen bei einem Störsignal mit einer Frequenz fS die Messung bei der zweiten Arbeitsfrequenz f2 durchgeführt, wobei die Arbeitsfrequenz f2 einen ausreichenden Abstand von der Frequenz fS des Störsignals aufweist, so wird diese Messung durch das Störsignal nur unwesentlich oder gar nicht beeinflußt.
According to the invention, the following has been recognized and exploited to eliminate the influence of the interfering signal on the measurement result:
If the physical quantity to be measured influences the measurement result, if desired, ie if, for example, an object approaches the sensor element in the case of a capacitive proximity switch, this also has a similar effect at different operating frequencies. If, on the other hand, an undesirable electrical interference signal having a disturbing frequency f S affects the measurement, then the degree of influencing is highly dependent on the proximity of the operating frequency to the frequency f S of the interference signal. If the interference signal has, for example, a frequency f S which essentially corresponds to the first operating frequency f 1 , the measurement with the operating frequency f 1 is greatly influenced by the interference signal. If, however, f in an interference signal having a frequency S is the measurement at the second operating frequency f 2 was carried out, wherein the operating frequency f 2 a sufficient distance from the frequency f S of the interference signal comprises, as this measurement is only slightly or not at all influenced by the interfering signal ,

Dieser in Abhängigkeit von der Arbeitsfrequenz unterschiedliche Einfluß der zu messenden physikalischen Größe einerseits und eines unerwünschten Störsignals andererseits auf die Messung wird erfindungsgemäß durch einen Vergleich und eine Bewertung der beiden Meßergebnisse bei den beiden mit verschiedenen Arbeitsfrequenzen f1, f2 durchgeführten Meßintervallen ausgenutzt, um zu erkennen, ob eine Veränderung eines Meßergebnisses durch eine Änderung der zu messenden physikalischen Größe oder durch ein Störsignal verursacht worden ist.This different depending on the working frequency influence of the physical quantity to be measured on the one hand and an unwanted interference signal on the other hand to the measurement is utilized according to the invention by comparing and evaluating the two measurement results at the two measuring intervals performed with different operating frequencies f 1 , f 2 to recognize whether a change in a measurement result has been caused by a change in the physical quantity to be measured or by an interference signal.

Im einfachsten Fall kann der Vergleich bzw. die Bewertung der beiden Meßergebnisse so aussehen, daß als Ausgangssignal der Auswerteschaltung nur dann eine relevante Änderung der zu messenden physikalischen Größe ausgegeben wird, wenn sowohl bei dem mit der ersten Arbeitsfrequenz f1 durchgeführten Meßintervall als auch bei dem mit der zweiten Arbeitsfrequenz f2 durchgeführten Meßintervall ein einen Schwellwert übersteigendes Meßer gebnis gemessen wird. Wird dagegen bei lediglich einem von – beispielhaft – zwei Meßintervallen ein derartiges Meßergebnis gemessen, so wird dies von der Auswerteschaltung dahingehend bewertet, daß das den Schwellwert überschreitende Meßergebnis durch ein Störsignal verursacht worden ist.In the simplest case, the comparison or the evaluation of the two measurement results can be such that the output of the evaluation only a relevant change of the measured physi is outputted size when measured at the first operating frequency f 1 measuring interval as well as at the second operating frequency f 2 measuring interval, a threshold exceeding Messier result is measured. If, on the other hand, such a measurement result is measured in only one example of two measurement intervals, this is evaluated by the evaluation circuit in such a way that the measurement result exceeding the threshold value has been caused by an interference signal.

Gemäß der ersten Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens wird – wie zuvor ausgeführt – ein Ausgangssignal, insbesondere bei einem Näherungsschalter ein Schaltsignal, nur dann ausgegeben, wenn die einzelnen Meßergebnisse m1, m2, m3, ... aller Messungen jeweils einen definierten Schwellwert erreicht haben. Dadurch wird verhindert, daß ein Meßergebnis, das aufgrund des Einflusses eines Störsignals und nicht aufgrund der zu messenden physikalischen Größe den definierten Schwellwert erreicht hat, zu einem Ausgangssignal führt, welches eigentlich – richtigerweise – nur beim Vorliegen einer bestimmten physikalischen Größe erzeugt werden sollte.According to the first alternative of the method according to the invention - as previously stated - an output signal, in particular at a proximity switch a switching signal, only output when the individual measurement results m 1 , m 2 , m 3 , ... all measurements reaches a defined threshold to have. This prevents that a measurement result, which has reached the defined threshold due to the influence of a noise signal and not due to the physical quantity to be measured, leads to an output signal which should actually - correctly - should be generated only in the presence of a certain physical size.

Gemäß der Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Meßergebnis während eines Meßintervalls der zeitliche Verlauf der physikalischen Größe, insbesondere die Steilheit der Änderung der physikalischen Größe, gemessen. Bei dieser Ausgestaltung wird somit weder eine konkrete Spannung noch einen Anzahl x am Ende eines Meßintervalls, sondern der zeitliche Verlauf der physikalischen Größe während eines Meßintervalls gemessen. Dies hat den Vorteil, daß während eines Meßintervalls nicht nur ein Meßwert, sondern eine Vielzahl von Meßwerten gewonnen werden können, die mathematisch miteinander verknüpft werden können. Dadurch kann entweder bei gleichbleibender Genauigkeit die Meßdauer verkürzt werden, oder es kann bei gleichbleibender Meßdauer die Meßgenauigkeit erhöht werden.According to the alternative the method according to the invention is used as measurement result while a measuring interval the temporal course of the physical quantity, in particular the steepness the change the physical size, measured. In this embodiment, therefore, neither a concrete tension a number x at the end of a measurement interval, but the temporal Course of the physical variable during a measurement interval measured. This has the advantage that during a measurement interval not just a reading, but a variety of measurements can be won which can be mathematically linked together. Thereby can be shortened either with constant accuracy, the measurement time, or it can with constant measurement duration, the measurement accuracy elevated become.

Wie zuvor bereits ausgeführt wird dabei bevorzugt eine mathematische Analyse des gemessenen zeitlichen Verlaufs der physikalischen Größe durchgeführt. Durch eine mathematische Analyse des gemessenen zeitlichen Verlaufs der physikalischen Größe ist es dann auch möglich, Rückschlüsse auf die Art und Intensität des Störsignals zu gewinnen, wodurch das Störsignal noch effektiver eliminiert werden kann. Bei Verwendung einer ausreichend schnellen Auswerteschaltung und einer entsprechenden mathematischen Analyse kann das Meßergebnis dann in einen Anteil, der durch das Störsignal erzeugt worden ist und in einen Anteil, der dem Nutzsignal entspricht, zerlegt werden.As previously executed is preferably a mathematical analysis of the measured temporal Course of physical size performed. By a mathematical analysis of the measured time course of the physical size is it then also possible Conclusions on the nature and intensity of the interference signal to win, causing the interfering signal can be eliminated even more effectively. When using a sufficient fast evaluation circuit and a corresponding mathematical Analysis can be the measurement result then in a proportion that has been generated by the interference signal and in a portion corresponding to the useful signal, are decomposed.

Zuvor ist ebenfalls bereits ausgeführt worden, daß für das erfindungsgemäße Verfahren die Werte der einzelnen Arbeitsfrequenzen von besonderer Bedeutung sind. Vorteilhafterweise liegt dabei der Wert der einzelnen Arbeitsfrequenzen f1, f2, f3 ... zwischen einigen 10 kHz und einigen MHz, insbesondere im Bereich von ca. 100 kHz bis 300 kHz. Damit der zuvor beschriebene physikalische Effekt ausgenutzt werden kann, daß dann, wenn ein Störsignal mit einer bestimmten Frequenz fS die bei einer Arbeitsfrequenz f1 durchgeführte Messung beeinflußt, die bei einer anderen Arbeitsfrequenz f2 durchgeführte Messung von dem Störsignal jedoch nicht oder nur unwesentlich beeinflußt wird, ist es erforderlich, daß die einzelnen Arbeitsfrequenzen bestimmten Anforderungen entsprechen. Hierfür gibt es im wesentlichen zwei Kriterien.Previously, it has also already been stated that the values of the individual operating frequencies are of particular importance for the method according to the invention. Advantageously, the value of the individual operating frequencies f 1 , f 2 , f 3 ... Lies between a few 10 kHz and a few MHz, in particular in the range of approximately 100 kHz to 300 kHz. Thus, the above-described physical effect can be exploited, that when a jamming signal with a certain frequency f S affects the measurement carried out at an operating frequency f 1 , the measurement carried out at a different operating frequency f 2 but not or only insignificantly influenced by the interference signal It is necessary that the individual operating frequencies meet certain requirements. There are essentially two criteria for this.

Zum einen sollte die Differenz Δf zwischen den einzelnen Arbeitsfrequenzen f1, f2, f3 ... möglichst groß sein. Als zweites Kriterium für die Wahl der renz Δf zwischen den einzelnen Arbeitsfrequenzen f1, f2, f3 ... ist es vorteilhaft, wenn das kleinste gemeinsame Vielfache (kgV) der einzelnen Arbeitsfrequenzen f1, f2, f3 ... möglichst groß ist. Hierdurch wird gewährleistet, daß die einzelnen Arbeitsfrequenzen möglichst bis zu höheren Ordnungen keine gemeinsamen Oberwellen aufweisen. Hierfür wäre es vorteilhaft, wenn die Differenz Δf zwischen den einzelnen Arbeitsfrequenzen f1, f2, f3 ... möglichst klein wäre. Um beide Kriterien zu erfüllen, beträgt die Differenz Δf zwischen den einzelnen Arbeitsfrequenzen f1, f2, f3 ... vorteilhafterweise jeweils zwischen einigen kHz und einigen 10 kHz. Wird das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise mit zwei verschiedenen Arbeitsfrequenzen f1, f2 durchgeführt, so kann die erste Arbeitsfrequenz f1 beispielsweise 200 kHz und die zweite Arbeitsfrequenz f2 beispielsweise 166 kHz betragen.On the one hand, the difference Δf between the individual operating frequencies f 1 , f 2 , f 3 ... should be as large as possible. As a second criterion for the choice of the difference .DELTA.f between the individual operating frequencies f 1 , f 2 , f 3 ..., it is advantageous if the least common multiple (kgV) of the individual operating frequencies f 1 , f 2 , f 3 ... as big as possible. This ensures that the individual operating frequencies preferably have no common harmonics up to higher orders. For this purpose, it would be advantageous if the difference Δf between the individual operating frequencies f 1 , f 2 , f 3 ... would be as small as possible. To meet both criteria, the difference .DELTA.f between the individual operating frequencies f 1, f 2, f 3 ... each advantageously between a few kHz and a few 10 kHz. If the method according to the invention is carried out, for example, with two different operating frequencies f 1 , f 2 , then the first operating frequency f 1 can be, for example, 200 kHz and the second operating frequency f 2 can be 166 kHz, for example.

Grundsätzlich gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren auszugestalten und weiterzubilden. Insbesondere ist das Verfahren bei einer Vielzahl unterschiedlicher, an die jeweiligen Anforderungen angepaßter Schaltungsanordnungen anwendbar. So gibt es beispielsweise eine Vielzahl von Möglichkeiten, die unterschiedlichen Arbeitsfrequenzen zu realisieren. Eine Möglichkeit zur Realisierung der verschiedenen Arbeitsfrequenzen besteht dabei darin, daß die Auswerteschaltung, die beispielsweise von einem Mikrocontroller gebildet wird, mit einem externen Taktgenerator verbunden ist. Dabei wird dann einerseits der externe Taktgenerator von dem Mikrocontroller gesteuert, erhält andererseits der Mikrocontroller von dem Taktgenerator seine – variable – Taktfrequenz, aus der dann durch eine entsprechende Frequenzteilung die jeweiligen Arbeitsfrequenzen gewonnen werden.In principle, there are a large number of possibilities for designing and developing the method according to the invention. In particular, the method is applicable to a variety of different, adapted to the particular requirements circuit arrangements. There are, for example, a variety of ways to realize the different working frequencies. One way to realize the different operating frequencies is that the evaluation circuit, which is formed for example by a microcontroller, is connected to an external clock generator. In this case, on the one hand, the external clock generator is controlled by the microcontroller, on the other hand receives the microcontroller of the clock generator its - variable - clock frequency from which then by a corresponding frequency division the respective working frequencies are obtained.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die unterschiedlichen Arbeitsfrequenzen dadurch realisiert, daß bei einem Sensor mit einer einen Mikrocontroller aufweisenden Auswerteschaltung aus der festen Taktfrequenz fT des Mikrocontrollers die einzelnen Arbeitsfrequenzen f1, f2, f3 ... durch softwaregesteuerte Ausgabe bestimmter Impulsmuster erzeugt werden. Eine derartige Realisierung der verschiedenen Arbeitsfrequenzen ist besonders einfach, da hierfür ein handelsüblicher Mikrocontroller verwendet werden kann, so daß keine zusätzlichen Bauteile erforderlich sind.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the different operating frequencies are realized that in a sensor with a microcontroller having evaluation circuit from the fixed clock frequency f T of the microcontroller, the individual operating frequencies f 1 , f 2 , f 3 ... by software controlled output certain Pulse patterns are generated. Such a realization of the various operating frequencies is particularly simple, since a commercially available microcontroller can be used for this purpose, so that no additional components are required.

Beträgt die Taktfrequenz fT des Mikrocontrollers beispielsweise 1 MHz und die Zykluszeit 1 μs, so kann die Arbeitsfrequenz dadurch eingestellt werden, daß ein binärer Ausgangsport des Mikrocontrollers im Zeitraster von 1 μs entweder auf den logischen Zustand "High" oder auf den logischen Zustand "Low" gesetzt wird. Wird beispielsweise das Ausgangsport für eine Zeitdauer von 1 μs auf den logischen Zustand "High" und anschließend für eine Zeitdauer von 4 μs auf den logischen Zustand "Low" gesetzt, so ergibt sich dadurch eine erste Arbeitsfrequenz f1 für die gilt f1 = 1/(1 μs + 4 μs) = 200 kHz. Eine zweite Arbeitsfrequenz f2 = 166 kHz kann dann dadurch realisiert werden, daß das Ausgangsport für eine Zeitdauer von 2 μs auf den logischen Zustand "High" gesetzt wird, und anschließend für eine Zeitdauer von 4 μs auf den logischen Zustand "Low" gesetzt wird, so daß dann für die zweite Arbeitsfrequenz f2 gilt: f2 = 1/(2 μs + 4 μs) = 166 kHz.If the clock frequency f T of the microcontroller, for example, 1 MHz and the cycle time 1 microseconds, the operating frequency can be adjusted by a binary output port of the microcontroller in the time frame of 1 microseconds either to the logic state "High" or to the logic state "Low "is set. If, for example, the output port is set to the logic state "high" for a period of 1 μs and then to the logic state "low" for a period of 4 μs, this results in a first operating frequency f 1 for which f 1 = 1 / (1 μs + 4 μs) = 200 kHz. A second operating frequency f 2 = 166 kHz can then be realized by setting the output port to logic high for a duration of 2 μs, and then setting it to logic low for a period of 4 μs , so that then applies to the second operating frequency f 2 : f 2 = 1 / (2 microseconds + 4 microseconds) = 166 kHz.

Eine Zykluszeit von 1 μs kann natürlich auch dadurch erreicht werden, daß bei einer Taktfrequenz fT des Mikrocontrollers von 250 MHz die Zykluszeit von 1 μs durch Frequenzteilung um den Faktor 4 aus der Taktfrequenz fT erreicht wird.Of course, a cycle time of 1 μs can also be achieved by achieving the cycle time of 1 μs by frequency factoring 4 from the clock frequency f T at a clock frequency f T of the microcontroller of 250 MHz.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die einzelnen Arbeitsfrequenzen bei einem Sensor mit einer einen Mikrocontroller aufweisenden Auswerteschaltung auch dadurch realisiert werden, daß die einzelnen Arbeitsfrequenzen f1, f2, f3 ... aus der durch Zu- oder Abschalten einzelner RL-, RC- und/oder LC-Glieder zum Mikrocontroller veränderten Taktfrequenz fT erzeugt werden.According to a further embodiment of the method according to the invention, the individual operating frequencies in a sensor with a microcontroller having evaluation circuit can also be realized in that the individual operating frequencies f 1 , f 2 , f 3 ... from the connection or disconnection of individual RL , RC and / or LC elements to the microcontroller modified clock frequency f T are generated.

Zuvor ist bereits ausgeführt worden, daß das erfindungsgemäße Verfahren bei einer Vielzahl von unterschiedlichen Sensoren angewendet werden kann. Eine bevorzugte Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann, ist dabei die eingangs beschriebene Schaltungsanordnung zur Erfassung der Kapazität bzw. einer Kapazitätsänderung eines kapazitiven Schaltungs- oder Bauelements.before is already running been that that inventive method be applied to a variety of different sensors can. A preferred device for measuring a physical Size, at the method of the invention can be applied, is the circuit arrangement described above for recording the capacity or a capacity change a capacitive circuit or device.

Bei einer Ausführungsform der Schaltungsanordnung wird dabei – wie aus dem Stand der Technik bereits bekannt – aus der am Lade- bzw. Speicherkondensator nach einer bestimmten Anzahl x von mit einer Arbeitsfrequenz f1 durchgeführter Umladezyklen anstehenden Spannung oder aus der bis zum Erreichen einer bestimmten Spannung erfolgten Anzahl x von mit einer Arbeitsfrequenz f1 durchgeführten Umladezyklen durch die Auswerteschaltung ein Meßergebnis m1 ermittelbar ist, welches ein Maß für die Kapazität bzw. die Kapazitätsänderung des kapazitiven Schaltungs- oder Bauelementes darstellt.In one embodiment of the circuit arrangement is - as already known from the prior art - from the charging or storage capacitor after a certain number x of running at an operating frequency f 1 Umladezyklen pending or from reaching a certain voltage Number x of cycles carried out with an operating frequency f 1 Umladezyklen by the evaluation circuit, a measurement result m 1 can be determined, which is a measure of the capacitance or the capacitance change of the capacitive circuit or component.

Bei einer derartigen Schaltungsanordnung kann eine Verfälschung des Meßergebnisses durch ein Störsignal dadurch weitestgehend verhindert werden, daß die Arbeitsfrequenz auf mindestens eine weitere, von der ersten Arbeitsfrequenz f1 verschiedene zweite Arbeitsfrequenz f2 einstellbar ist, wobei aus der am Lade- bzw. Speicherkondensator nach einer bestimmten Anzahl x von mit einer Arbeitsfrequenz f2 durchgeführten Umladezyklen anstehenden Spannung oder aus der bis zum Erreichen einer bestimmten Spannung erfolgten Anzahl x von mit einer Arbeitsfrequenz f2 durchgeführten Umladezyklen durch die Auswerteschaltung ein Meßergebnis m2 ermittelbar ist, welches ein Maß für die Kapazität bzw. die Kapazitätsänderung des kapazitiven Schaltungs- oder Bauelementes darstellt und wobei die Auswerteschaltung eine Bewertungslogik aufweist, durch die ein Vergleich zwischen dem bei der ersten Arbeitsfrequenz f1 ermittelten Meßergebnis m1 und dem bei der zweiten Arbeitsfrequenz f2 ermittelten Meßergebnis m2 durchführbar ist.In such a circuit arrangement, a falsification of the measurement result can be largely prevented by an interference signal that the operating frequency f 2 is adjustable to at least one further, different from the first operating frequency f 1 second operating frequency, from the charging or storage capacitor after a a predetermined number x of voltage applied to an operating frequency f 2 Umladezyklen pending voltage or from reaching a certain voltage number x of performed with an operating frequency f 2 Umlade cycles by the evaluation a measurement result m 2 can be determined, which is a measure of the capacity or represents the capacitance change of the capacitive circuit or component and wherein the evaluation circuit has an evaluation logic, by means of which a comparison between the determined at the first operating frequency f 1 measurement result m 1 and the f 2 at the second working frequency Measurement result m 2 is feasible.

Bei einer anderen Ausführungsform der Schaltungsanordnung wird zunächst aus dem beim Lade- bzw. Entladevorgang mit der Arbeitsfrequenz f1 am Lade- bzw. Speicherkondensator anstehenden Strom- oder Spannungsverlauf durch die Auswerteschaltung ein Meßergebnis m1 ermittelt, welches ein Maß für die Kapazität bzw. die Kapazitätsänderung des kapazitiven Schaltungs- oder Bauelementes darstellt. Hier wird somit nicht eine konkrete Spannung oder eine bestimmte Anzahl x von Umladezyklen, sondern vielmehr der zeitliche Verlauf der Spannung oder des Stromes beim Lade- bzw. Entladevorgang gemessen. Insbesondere kann dabei die Steilheit der Lade- oder Entladekurve des Lade- bzw. Speicherkondensators ermittelt und analysiert werden.In another embodiment of the circuit arrangement pending current or voltage waveform is first from the f at the charge or discharge at the operating frequency 1 at the charge or storage capacitor m by the evaluation circuit determines a measurement result of 1, which is a measure of the capacity or the Capacity change of the capacitive circuit or component represents. Here is thus not a specific voltage or a certain number x of Umladezyklen, but rather the time course of the voltage or the current during charging or discharging measured. In particular, the steepness of the charging or discharging curve of the charging or storage capacitor can be determined and analyzed.

Eine Verfälschung des Meßergebnisses durch ein Störsignal kann bei dieser Schaltungsanordnung dadurch weitestgehend verhindert werden, daß die Arbeitsfrequenz auf mindestens eine weitere, von der ersten Arbeitsfrequenz f1 verschiedene zweite Arbeitsfrequenz f2 einstellbar ist, wobei aus dem beim Lade- bzw. Entladevorgang mit der Arbeitsfrequenz f2 am Lade- bzw. Speicherkondensator anstehenden Strom- oder Spannungsverlauf durch die Auswerteschaltung ein Meßergebnis m2 ermittelbar ist, welches ein Maß für die Kapazität bzw. die Kapazitätsänderung des kapazitiven Schalungs- oder Bauelementes darstellt und wobei die Auswerteschaltung wiederum eine Bewertungslogik aufweist, durch die ein Vergleich zwischen dem bei der ersten Arbeitsfrequenz f1 ermittelten Meßergebnis m1 und dem bei der zweiten Arbeitsfrequenz f2 ermittelten Meßergebnis m2 durchführbar ist.Falsification of the measurement result by an interference signal can be largely prevented in this circuit arrangement that the operating frequency f 2 is adjustable to at least one further, different from the first operating frequency f 1 second operating frequency, wherein from the loading or unloading at the working frequency f 2 at the charging or storage capacitor pending current or voltage curve by the evaluation a measurement result m 2 can be determined, which is a measure of the capacitance or the capacitance change of the capacitive formwork or component and wherein the evaluation circuit in turn has an evaluation logic by the f a comparison between the first at the operating frequency measurement result determined 1 m 1 and the f in the second operating frequency measurement result obtained 2 m 2 is feasible.

Sowohl bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als auch bei den beiden Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist dabei wesentlich, daß die Messung bei mindestens zwei verschiedenen Frequenzen f1, f2 durchgeführt wird.Both in the method according to the invention and in the two embodiments of the circuit arrangement according to the invention, it is essential that the measurement is carried out at at least two different frequencies f 1 , f 2 .

Als Auswerteschaltung eignet sich besonders eine programmgesteuerte Maschine, insbesondere ein Mikrocontroller, da es sich hierbei zum einen um ein handelsübliches Bauteil handelt, welches in einer Vielzahl von unterschiedlichen Ausführungen erhältlich ist, zum anderen mit einem Mikrocontroller sowohl die Bewertung der einzelnen Meßergebnisse als auch die Steuerung des Umschalterkontakts mit den einzelnen Arbeitsfrequenzen einfach zu realisieren ist.When Evaluation circuit is particularly suitable for a program-controlled Machine, in particular a microcontroller, since this is for one for a commercial one Component is, which in a variety of different versions available is, on the other hand with a microcontroller both the rating the individual measurement results as well as the control of the switch contact with the individual Working frequencies is easy to implement.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt dabei die Ermittlung bzw. Bewertung der einzelnen Meßergebnisse u.a. mittels eines Komparators. Als kostengünstigere Variante kann anstelle eines Komparators auch ein einfacher Schmitt-Trigger oder ein Binär-Input des Mikrocontrollers verwendet werden.According to one preferred embodiment is carried out the determination or evaluation the individual measurement results et al by means of a comparator. As a cheaper option can instead a comparator also a simple Schmitt trigger or a binary input be used of the microcontroller.

Im einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird verwiesen sowohl auf die den Patentansprüchen 1 und 2 bzw. 12 und 13 nachgeordneten Patentansprüche, als auch auf die Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Schaltungsanordnungen. In der Zeichnung zeigenin the Individual there are a variety of ways, the inventive method or the circuit arrangement according to the invention to design and develop. Reference is made to both to the claims 1 and 2 or 12 and 13 subordinate claims, as also to the description of the preferred embodiment shown in the drawing embodiments Circuit arrangements according to the invention. In the drawing show

1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Schaltungsanordnung, die nach dem sogenannten "Ladungsverschiebungsprinzip" arbeitet, 1 a known from the prior art circuit arrangement, which operates according to the so-called "charge transfer principle",

2 ein erstes – vereinfachtes – Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, 2 a first - simplified - embodiment of a circuit arrangement according to the invention,

3 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, 3 A second embodiment of the circuit arrangement according to the invention,

4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und 4 a further embodiment of the circuit arrangement according to the invention and

5 eine Auswerteschaltung einer Schaltungsanordnung zur Realisierung verschiedener Arbeitsfrequenzen. 5 an evaluation circuit of a circuit arrangement for the realization of different operating frequencies.

Die 2 bis 4 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Erfassung der Kapazität bzw. einer Kapazitätsänderung eines kapazitiven Schaltungs- oder Bauelements in Form eines Sensorkondensators 1. Dabei sind bei der Schaltungsanordnung gemäß den 24 für die Bauteile, die den Bauteilen gemäß der Schaltungsanordnung in 1 entsprechen, dieselben Bezugszeichen verwendet worden. Zu der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gehört somit ebenfalls eine Spannungsquelle 2, wobei die Spannungsquelle 2 im vorliegenden Fall zusammen mit dem Steuergerät 5 und der Auswerteschaltung 7 in der durch einen Mikrocontroller realisierten Steuer- und Auswerteeinheit 8 zusammengefaßt ist. Die in den 2, 3 und 4 dargestellten Schaltungsanordnungen weisen – im Unterschied zu der in 1 dargestellten Schaltungsanordnung – jeweils mehrere Umschaltkontakte 31 , 32 , 33 auf, die die Funktion des in 1 dargestellten separaten Ladeschalters 3' und des separaten Umladeschalters 4 übernehmen. Darüber hinaus ist in der Schaltungsanordnung gemäß den 2 und 3 – in Übereinstimmung mit der Schaltungsanordnung gemäß 1 – noch ein Lade- bzw. Speicherkondensator 6 vorgesehen.The 2 to 4 show various embodiments of a circuit arrangement according to the invention for detecting the capacitance or a capacitance change of a capacitive circuit or device in the form of a sensor capacitor 1 , Here, in the circuit arrangement according to the 2 - 4 for the components corresponding to the components according to the circuit arrangement in 1 correspond, the same reference numerals have been used. To the circuit arrangement according to the invention thus also includes a voltage source 2 , where the voltage source 2 in the present case together with the control unit 5 and the evaluation circuit 7 in the realized by a microcontroller control and evaluation 8th is summarized. The in the 2 . 3 and 4 shown circuit arrangements have - in contrast to the in 1 illustrated circuit arrangement - a plurality of changeover contacts 3 1 . 3 2 . 3 3 on which the function of in 1 shown separate charging switch 3 ' and the separate transfer switch 4 take. Moreover, in the circuit arrangement according to the 2 and 3 - In accordance with the circuit arrangement according to 1 - Another charge or storage capacitor 6 intended.

Die einzelnen Umschaltkontakte 31 , 32 , 33 sind nun so angeordnet und verschaltet, daß der Eingang 3a des Umschaltkontakts 31 mit der Elektrode 91 des Sensorkondensators 1, der erste Ausgang 3b des Umschaltkontakts 31 mit dem Bezugspotential 11 und der zweite Ausgang 3c des Umschaltkontakts 31 mit der Erstelektrode 12 des Lade- bzw. Speicherkondensators 6 verbunden ist. Entsprechend sind auch der Eingang 3a der Umschaltkontakte 32 , 33 mit der Elektrode 92 bzw. 93 und die ersten Ausgänge 3b und die zweiten Ausgänge 3c der Umschaltkontakte 32 , 33 mit dem Bezugspotential 11 und bzw. mit der Erstelektrode 12 des Lade- bzw. Speicherkondensators 6 verbunden. Die erste Elektrode 12 des Lade- bzw. Speicherkondensators 6 ist darüber hinaus einerseits mit der Spannungsquelle 2 verbindbar, andererseits mit der Auswerteschaltung 7 verbunden, wie dies auch bei der Schaltungsanordnung gemäß 1 dargestellt ist. Schließlich ist die zweite Elektrode 13 des Lade- bzw. Speicherkondensators 6 mit dem Bezugspotential 11 verbunden.The individual changeover contacts 3 1 . 3 2 . 3 3 are now arranged and interconnected so that the input 3a of the changeover contact 3 1 with the electrode 9 1 of the sensor capacitor 1 , the first exit 3b of the changeover contact 3 1 with the reference potential 11 and the second exit 3c of the changeover contact 3 1 with the first electrode 12 the charge or storage capacitor 6 connected is. Corresponding are also the entrance 3a the changeover contacts 3 2 . 3 3 with the electrode 9 2 respectively. 9 3 and the first outputs 3b and the second outputs 3c the changeover contacts 3 2 . 3 3 with the reference potential 11 and / or with the first electrode 12 the charge or storage capacitor 6 connected. The first electrode 12 the charge or storage capacitor 6 is also on the one hand with the voltage source 2 connectable, on the other hand with the evaluation circuit 7 connected, as in the circuit arrangement according to 1 is shown. Finally, the second electrode 13 the charge or storage capacitor 6 with the reference potential 11 connected.

Nachfolgend soll das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen an Hand der 2 näher erläutert werden, wobei der Ablauf und die Ansteuerung nur für den Umschaltkontakt 31 und für die Elektrode 91 beschrieben wird. Die Ansteuerung für die Umschaltkontakte 32 , 33 und der Ladungstransport mit den Elektroden 92 , 93 erfolgt dann entsprechend.Below is the principle of the method according to the invention or the operation of the circuit arrangements according to the invention on hand of 2 be explained in more detail, the process and the control only for the changeover 3 1 and for the electrode 9 1 is described. The control for the changeover contacts 3 2 . 3 3 and the charge transport with the electrodes 9 2 . 9 3 then takes place accordingly.

Bei der in 2 dargestellten Schaltungsanordnung wird zunächst der Lade- bzw. Speicherkondensator 6 auf einen bestimmten Spannungswert aufgeladen, wozu der Lade- bzw. Speicherkondensator 6 mit der Spannungsquelle 2 verbunden wird. Dabei sind dann die Umschaltkontakte 31 , 32 , 33 mit dem zweiten Ausgang 3b, d.h. mit dem Bezugspotential 11 verbunden. Anschließend wird zum einen der Lade- bzw. Speicherkondensator 6 von der Spannungsquelle 2 getrennt, wird zum anderen der Umschaltkontakt 31 mit dem zweiten Ausgang 3c verbunden, wodurch ein quantisierter Ladungstransport vom Lade- bzw. Speicherkondensator 6 in den Sensorkondensator 1 bzw. die Elektrode 91 erfolgt. Der Betrag des Ladungstransport hängt dabei von der zu messenden Kapazität der Elektrode 91 ab, so daß die an dem Lade- bzw. Speicherkondensator 6 meßbare elektrische Größe dann ebenfalls von der zu messenden Kapazität der Elektrode 91 des Sensorkondensators 1 abhängt.At the in 2 The circuit arrangement shown is initially the charging or storage capacitor 6 charged to a certain voltage, including the charge or storage capacitor 6 with the voltage source 2 is connected. In this case, then the changeover contacts 3 1 . 3 2 . 3 3 with the second exit 3b ie with the reference potential 11 connected. Subsequently, on the one hand, the charge or storage capacitor 6 from the voltage source 2 disconnected, on the other hand the changeover contact 3 1 with the second exit 3c connected, whereby a quantized charge transport from the charge or storage capacitor 6 in the sensor capacitor 1 or the electrode 9 1 he follows. The amount of charge transport depends on the capacitance of the electrode to be measured 9 1 from, so that at the charging or storage capacitor 6 measurable electrical size then also of the measured capacitance of the electrode 9 1 of the sensor capacitor 1 depends.

Vorzugsweise wird nicht die Spannung gemessen, die nach einer bestimmten Anzahl x von mit einer Arbeitsfrequenz f1 durchgeführten Umladezyklen am Lade- bzw. Speicherkondensator 6 anliegt, sondern es wird die Anzahl x der Ladezyklen gemessen, die notwendig ist, damit die an dem Lade- bzw. Speicherkondensator 6 anstehende Spannung einen bestimmten Schwellwert erreicht. Hierzu ist in der Steuer- und Auswerteeinheit 8 ein Komparator vorgesehen, wobei die erste Elektrode 12 des Lade- bzw. Speicherkondensators 6 mit einem Eingang 14 des Komparators verbunden ist.Preferably, it is not the voltage which is measured after a certain number x of charging cycles carried out at an operating frequency f 1 at the charge or storage capacitor 6 is applied, but it is the number x of the charge cycles measured, which is necessary so that the charge or storage capacitor 6 pending voltage reaches a certain threshold. This is in the control and evaluation unit 8th a comparator is provided, wherein the first electrode 12 the charge or storage capacitor 6 with an entrance 14 connected to the comparator.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist nun so ausgebildet, daß nach dem zuvor beschriebenen Meßzyklus mit der ersten Arbeitsfrequenz f1 ein zweiter Meßzyklus durchgeführt wird, wobei bei diesem zweiten Meßzyklus eine zweite Arbeitsfrequenz f2 verwendet wird.The circuit arrangement according to the invention is now designed so that after the measuring cycle described above with the first operating frequency f 1, a second measuring cycle is performed, wherein in this second measuring cycle, a second operating frequency f 2 is used.

Wird die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung beispielsweise in einem kapazitiven Türgriffsensor eingesetzt, durch den die Annäherung einer Hand gemessen werden soll, so wird durch den Mikrocontroller zunächst die Anzahl x der erforderlichen Umladezyklen bei den beiden Arbeitsfrequenzen f1, f2 gemessen. Erfolgt eine Annäherung einer Hand an den Sensorkondensator 1, so wird dies in der Steuer- und Auswerteschaltung 8 dadurch gemessen, daß sich die Anzahl x der erforderlichen Umladezyklen bis zum Erreichen der Referenzspannung beispielsweise von 1000 auf 900 verringert. Erreicht nun beispielsweise das Meßergebnis m1, das bei der Arbeitsfrequenz f1 ermittelt worden ist, den vorgegebenen Schwellwert, so wird von der Steuer- und Auswerteschaltung 8 zunächst noch kein Schaltsignal "Hand angenähert" ausgegeben. Vielmehr wird zunächst abgewartet, ob auch das Meßergebnis m2 für die zweite Arbeitsfrequenz f2 den vorgegebenen Schwellwert erreicht. Ist dies der Fall, so wird durch die Bewertungslogik entschieden, daß die gemessene Kapazitätsänderung tatsächlich auf der Annäherung einer Hand beruhen muß. Andernfalls wird von der Bewertungslogik entschieden, daß die nur bei der Arbeitsfrequenz f1 gemessene Kapazitätsänderung durch ein Störsignal und nicht durch die eigentlich zu messende Größe, d.h. das Annähern einer Hand, verursacht worden ist. In diesem Fall wird – richtigerweise – ein Schaltsignal "Hand angenähert" nicht ausgegeben. Ein durch ein Störsignal mit einer Frequenz fT, die in der Nähe der ersten Arbeitsfrequenz f1 liegt, erfolgte – unerwünschte – Beeinflussung der Messung führt somit nicht zu einem falschen Meßergebnis. Somit kann durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eine Verfälschung des Meßergebnisses durch eine Störgröße verhindert werden.If the circuit arrangement according to the invention is used, for example, in a capacitive door handle sensor, by which the approach of a hand is to be measured, then the number x of the required recharging cycles at the two operating frequencies f 1 , f 2 is measured by the microcontroller. If an approach of a hand to the sensor capacitor 1 , so this is in the control and evaluation circuit 8th measured by the fact that the number x of the required Umladezyklen reduced until reaching the reference voltage, for example, from 1000 to 900. If, for example, the measurement result m 1 , which has been determined at the operating frequency f 1 , reaches the predetermined threshold value, then the control and evaluation circuit is used 8th initially no switching signal "Hand approached" output. Rather, it is first waited, whether the measurement result m 2 for the second operating frequency f 2 reaches the predetermined threshold. If so, the evaluation logic determines that the measured capacitance change must actually be based on the approach of a hand. Otherwise, it is decided by the evaluation logic that the measured only at the operating frequency f 1 capacitance change has been caused by a noise signal and not by the actual size to be measured, ie the approach of a hand. In this case - correctly - a switching signal "hand approached" is not output. An interference with the measurement f T , which is in the vicinity of the first operating frequency f 1 , was carried out by an interference signal - unwanted - influencing the measurement thus does not lead to a false measurement result. Thus, a distortion of the measurement result can be prevented by a disturbance variable by the circuit arrangement according to the invention.

Die Schaltungsanordnung gemäß 3 unterscheidet sich zunächst dadurch von der Schaltungsanordnung gemäß 2, daß der Sensorkondensator 1 nicht drei, sondern nur zwei Elektroden 91 , 92 aufweist. Daher weist die Schaltungsanordnung auch nur zwei Umschaltkontakte 31 , 32 auf, deren Eingänge 3a jeweils mit einer Elektrode 91 bzw. 92 verbunden sind. Darüber hinaus weist die Schaltungsanordnung gemäß 3 noch einen zusätzlichen Umschalter 15 auf, wobei der Eingang 15a des Umschalters 15 mit der Steuer- und Auswerteeinheit 8, der erste Ausgang 15b mit der Steuerleitung 161 des ersten Umschaltkontakts 31 und der zweite Ausgang 15c mit der Steuerleitung 162 des zweiten Umschaltkontakts 32 verbunden ist. Durch den Umschalter 15 wird somit die jeweils eingestellte Arbeitsfrequenz f1, f2 auf den Steuereingang des ersten oder des zweiten Umschaltkontakts 31 , 32 gegeben. Darüber hinaus sind in der Schaltungsanordnung gemäß 3 noch zwei Widerstände 17 dargestellt, die dafür sorgen, daß die beiden Steuerleitungen 161 , 162 der beiden Umschaltkontakte 31 , 32 jeweils auf einem definierten Potential liegen, wenn der jeweilige Umschaltkontakt 31 bzw. 32 durch den Umschalter 15 nicht aktiviert ist.The circuit arrangement according to 3 initially differs from the circuit according to 2 in that the sensor capacitor 1 not three, but only two electrodes 9 1 . 9 2 having. Therefore, the circuit arrangement also has only two changeover contacts 3 1 . 3 2 on whose entrances 3a each with an electrode 9 1 respectively. 9 2 are connected. In addition, the circuit arrangement according to 3 another additional switch 15 on, with the entrance 15a of the switch 15 with the tax and evaluation 8th , the first exit 15b with the control line 16 1 of the first changeover contact 3 1 and the second exit 15c with the control line 16 2 of the second changeover contact 3 2 connected is. Through the switch 15 Thus, each set operating frequency f 1 , f 2 to the control input of the first or the second changeover 3 1 . 3 2 given. In addition, in the circuit arrangement according to 3 two more resistances 17 shown, which ensure that the two control lines 16 1 . 16 2 the two changeover contacts 3 1 . 3 2 each at a defined potential, if the respective changeover 3 1 respectively. 3 2 through the switch 15 is not activated.

Die Schaltungsanordnung gemäß 4 unterscheidet sich dadurch von der Schaltungsanordnung gemäß 2, daß bei der Schaltungsanordnung gemäß 4 drei Lade- bzw. Speicherkondensatoren 61 , 62 und 63 vorgesehen sind. Die Schaltungsanordnung weist somit drei voneinander im wesentlichen unabhängige Meßzweige auf, die jeweils von einem Umschaltkontakt 31 , 32 , 33 , einer Elektrode 91 , 92 und 93 und einem Lade- bzw. Speicherkondensator 61 , 62 und 63 gebildet werden. Die Schaltungsanordnung gemäß 4 hat den Vorteil, daß die Kapazität bzw. die Kapazitätsänderung der einzelnen Elektroden 91 , 92 und 93 unabhängig voneinander gemessen werden kann.The circuit arrangement according to 4 differs from the circuit according to 2 in that in the circuit arrangement according to 4 three charge or storage capacitors 6 1 . 6 2 and 6 3 are provided. The circuit arrangement thus has three mutually substantially independent measuring branches, each of a changeover contact 3 1 . 3 2 . 3 3 , an electrode 9 1 . 9 2 and 9 3 and a charge or storage capacitor 6 1 . 6 2 and 6 3 be formed. The circuit arrangement according to 4 has the advantage that the capacity or the capacitance change of the individual electrodes 9 1 . 9 2 and 9 3 can be measured independently of each other.

Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Umschaltkontakte 31 , 32 , 33 durch externe Analogschalter, vorzugsweise durch CMOS-Analogschalter, realisiert. Daneben ist es jedoch auch möglich, daß die Umschaltkontakte 3 in der Auswerteeinheit 7 bzw. in der Steuer- und Auswerteeinheit 8, d.h. in dem Mikrocontroller, integriert sind. Bei dem inIn the embodiments illustrated in the figures, the changeover contacts 3 1 . 3 2 . 3 3 implemented by external analog switches, preferably by CMOS analog switch. In addition, however, it is also possible that the changeover contacts 3 in the evaluation unit 7 or in the control and evaluation unit 8th ie, in the microcontroller, are integrated. At the in

2 dargestellten Ausführungsbeispiel steuert der Mikrocontroller die drei Umschaltkontakte 31 , 32 , 33 mit der jeweiligen Arbeitsfrequenz f1, f2, wobei es bezüglich der Abfolge der Ansteuerung der einzelnen Umschaltkontakte 31 , 32 , 33 sowie der Auswahl der einzelnen Arbeitsfrequenzen f1, f2 unterschiedliche Möglichkeiten gibt. Eine mögliche Abfolge ist in der nachfolgenden Tabelle angegeben, wobei sich die Abfolge anschließend immer wiederholt:

Figure 00200001
2 illustrated embodiment, the microcontroller controls the three changeover contacts 3 1 . 3 2 . 3 3 with the respective operating frequency f 1 , f 2 , wherein it is with respect to the sequence of the control of the individual changeover contacts 3 1 . 3 2 . 3 3 as well as the selection of the individual operating frequencies f 1 , f 2 different possibilities. One possible sequence is given in the following table, with the sequence then always repeated:
Figure 00200001

Bei dieser Abfolge werden gleichzeitig immer zwei Umschaltkontakte 31 , 32 , 33 mit zwei verschiedenen Arbeitsfrequenzen f1, f2 betrieben, so daß sich die Zeitdauer für einen Abfolgezyklus verringert.This sequence will always be two changeover contacts at the same time 3 1 . 3 2 . 3 3 operated at two different operating frequencies f 1 , f 2 , so that the time duration for a sequence cycle is reduced.

Eine andere Abfolge, ist in der nachfolgenden Tabelle angegeben:

Figure 00200002
Another sequence is given in the following table:
Figure 00200002

Durch diesen Ablauf wird jeder Umschaltkontakt 31 , 32 , 33 bei jeder Arbeitsfrequenz f1, f2 zweimal gemessen, wodurch sich eine höhere Sicherheit und höhere Genauigkeit der Signalauswertung ergibt.Through this process, each switching contact 3 1 . 3 2 . 3 3 at each operating frequency f 1 , f 2 measured twice, resulting in a higher safety and higher accuracy of the signal evaluation.

Daneben ist es jedoch grundsätzlich auch möglich, immer nur einen Umschaltkontakt 31 , 32 , 33 mit einer Arbeitsfrequenz f1 zu betreiben. Dann können entweder zunächst alle drei Umschaltkontakte 31 , 32 , 33 nacheinander mit der gleichen Arbeitsfrequenz f1 und anschließend, in einem zweiten Durchgang, alle drei Umschaltkontakte 31 , 32 , 33 mit der zweiten Arbeitsfrequenz f2 betrieben werden, oder es kann zunächst der erste Umschaltkontakt 31 erst mit der ersten Arbeitsfrequenz f1 und dann mit der zweiten Arbeitsfrequenz f2 betrie ben werden und anschließend wird dann erst der zweite Umschaltkontakt 32 und dann der dritte Umschaltkontakt 33 nacheinander mit den beiden Arbeitsfrequenz f1, f2 angesteuert.In addition, however, it is also possible in principle, always only one changeover 3 1 . 3 2 . 3 3 to operate at a working frequency f 1 . Then, either all three changeover contacts 3 1 . 3 2 . 3 3 successively with the same operating frequency f 1 and then, in a second pass, all three changeover contacts 3 1 . 3 2 . 3 3 can be operated at the second operating frequency f 2 , or it can first be the first changeover 3 1 only with the first operating frequency f 1 and then with the second operating frequency f 2 are operated ben and then only then the second changeover 3 2 and then the third changeover contact 3 3 one after the other with the two operating frequency f 1 , f 2 driven.

Schließlich zeigt die 5 eine Schaltungsanordnung zur Realisierung zweier verschiedener Arbeitsfrequenzen f1, f2. Hierzu ist in der Steuer- und Auswerteeinheit ein Schalter 18 vorgesehen, durch den ein RC-Glied 19 zu der internen Schwingschaltung der Steuer- und Auswerteschaltung 8 zu- bzw. abgeschaltet werden kann. Dadurch können aus der durch die internen Schwingschaltung der Steuer- und Auswerteschaltung 8 vorgegebenen festen Taktfrequenz fT je nach der Stellung des Schalters 18 unterschiedliche Arbeitsfrequenzen f1, f2 erzeugt werden.Finally, the shows 5 a circuit arrangement for the realization of two different operating frequencies f 1 , f 2 . For this purpose, a switch is in the control and evaluation 18 provided by an RC element 19 to the internal oscillating circuit of the control and evaluation circuit 8th can be switched on or off. As a result, from the through the internal oscillating circuit of the control and evaluation circuit 8th predetermined fixed clock frequency f T depending on the position of the switch 18 different operating frequencies f 1 , f 2 are generated.

Claims (21)

Verfahren zum Messen einer physikalischen Größe bzw. der Änderung einer physikalischen Größe mit einem eine steuerbare Arbeitsfrequenz aufweisenden Sensor, insbesondere mit einem induktiven oder einem kapazitiven Näherungsschalter, wobei der Sensor mindestens ein Sensorelement und eine Auswerteschaltung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Meßintervall eine erste Messung der physikalischen Größe mit einer ersten Arbeitsfrequenz f1 durchgeführt wird, daß in mindestens einem zweiten Meßintervall eine zweite Messung der physikalischen Größe mit mindestens einer zweiten Arbeitsfrequenz f2 durchgeführt wird, daß durch einen Vergleich und eine Bewertung des Meßergebnisses m1 der ersten Messung und des Meßergebnisses m2 der zweiten Messung eine durch ein Störsignal mit einer Frequenz fS gestörte Messung erkannt und der Einfluß des Störsignals eliminiert wird, wobei ein Ausgangssignal nur dann ausgegeben wird, wenn die Meßergebnisses m1, m2, m3, ... aller Messungen jeweils einen definierten Schwellwert erreicht haben.Method for measuring a physical quantity or the change of a physical variable with a sensor having a controllable operating frequency, in particular with an inductive or a capacitive proximity switch, wherein the sensor has at least one sensor element and an evaluation circuit, characterized in that in a first measuring interval first measurement of the physical quantity is carried out with a first operating frequency f 1 , that in at least a second measuring interval, a second measurement of the physical quantity is carried out with at least a second operating frequency f 2 , that by comparing and evaluating the measurement result m 1 of the first measurement and the measurement result m 2 of the second measurement detects a measurement disturbed by an interference signal having a frequency f S and the influence of the interference signal is eliminated, an output signal being output only when the measurement result m 1 , m 2 , m 3 , ... of all measurements have each reached a defined threshold value. Verfahren zum Messen einer physikalischen Größe bzw. der Änderung einer physikalischen Größe mit einem eine steuerbare Arbeitsfrequenz aufweisenden Sensor, insbesondere mit einem induktiven oder einem kapazitiven Näherungsschalter, wobei der Sensor mindestens ein Sensorelement und eine Auswerteschaltung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Meßintervall eine erste Messung der physikalischen Größe mit einer ersten Arbeitsfrequenz f1 durchgeführt wird, daß in mindestens einem zweiten Meßintervall eine zweite Messung der physikalischen Größe mit mindestens einer zweiten Arbeitsfrequenz f2 durchgeführt wird, daß durch einen Vergleich und eine Bewertung des Meßergebnisses m1 der ersten Messung und des Meßergebnisses m2 der zweiten Messung eine durch eine Störsignal mit einer Frequenz fS gestörte Messung erkannt und der Einfluß des Störsignals eliminiert wird, wobei als Meßergebnis m1, m2, m3, während eines Meßintervalls der zeitliche Verlauf der physikalischen Größe, insbesondere die Steilheit der Änderung der physikalischen Größe, gemessen wird.Method for measuring a physical quantity or the change of a physical variable with a sensor having a controllable operating frequency, in particular with an inductive or a capacitive proximity switch, wherein the sensor has at least one sensor element and an evaluation circuit, characterized in that in a first measuring interval first measurement of the physical quantity is carried out with a first operating frequency f 1 , that in at least a second measuring interval, a second measurement of the physical quantity is carried out with at least a second operating frequency f 2 , that by comparing and evaluating the measurement result m 1 of the first measurement and the measurement result m 2 of the second measurement is detected by a noise signal with a frequency f S disturbed measurement and the influence of the interference signal is eliminated, wherein as the measurement result m 1 , m 2 , m 3 , during a measurement interval of the time Verl on the physical quantity, in particular the steepness of the change of the physical quantity is measured. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem dritten Meßintervall eine dritte Messung der physikalischen Größe mit einer dritten Arbeitsfrequenz f3 durchgeführt wird.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that, in a third measuring interval, a third measurement of the physical quantity is carried out with a third operating frequency f 3 . Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine mathematische Analyse des gemessenen zeitlichen Verlaufs der physikalischen Größe erfolgt.Method according to claim 2, characterized in that that one mathematical analysis of the measured time course of the physical Size is done. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßergebnis m1, m2, m3 in einen Anteil, der durch das Störsignal erzeugt worden ist und in einen Anteil, der dem Nutzsignal entspricht, zerlegt wird.Method according to Claim 4, characterized in that the measurement result m 1 , m 2 , m 3 is decomposed into a component which has been generated by the interference signal and into a component which corresponds to the useful signal. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der Arbeitsfrequenzen f1, f2, f3, ... zwischen einigen 10 kHz und einigen MHz liegt.Method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the value of the operating frequencies f 1 , f 2 , f 3 , ... is between a few 10 kHz and a few MHz. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz Δf zwischen den einzelnen Arbeitsfrequenzen f1, f2, f3, ... jeweils zwischen einigen kHz und einigen 10 kHz beträgt.Method according to Claim 6, characterized in that the difference Δf between the individual operating frequencies f 1 , f 2 , f 3 , ... is in each case between a few kHz and a few 10 kHz. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das kleinste gemeinsame Vielfache (kgV) der einzelnen Arbeitsfrequenzen f1, f2, f3, ... möglichst groß ist.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the smallest common multiple (kgV) of the individual operating frequencies f 1 , f 2 , f 3 , ... is as large as possible. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Auswerteschaltung einen Mikrocontroller mit einer festen Taktfrequenz fT aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Arbeitsfrequenzen f1, f2, f3, ... durch softwaregesteuerte Ausgabe bestimmter Impulsmuster erzeugt werden.Method according to one of claims 1 to 8, wherein the evaluation circuit has a microcontroller with a fixed clock frequency f T , characterized in that the individual operating frequencies f 1 , f 2 , f 3 , ... are generated by software-controlled output of certain pulse patterns. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Auswerteschaltung einen Mikrocontroller mit einer eigenen Taktfrequenz fT aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Arbeitsfrequenzen f1, f2, f3, ... aus der durch Zu- oder Abschalten einzelner RL-, RC- und/oder LC-Glieder zum Mikrocontroller veränderlichen Taktfrequenz fT erzeugt werden.Method according to one of claims 1 to 8, wherein the evaluation circuit has a microcontroller with its own clock frequency f T , characterized in that the individual operating frequencies f 1 , f 2 , f 3 , ... from the connection or disconnection of individual RL -, RC and / or LC elements to the microcontroller variable clock frequency f T are generated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Sensor mehrere Sensorelemente aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Sensorelement mit einer ersten Arbeitsfrequenz f1 und gleichzeitig mindestens ein zweites Sensorelement mit einer zweiten Arbeitsfrequenz f2 betrieben wird.Method according to one of claims 1 to 10, wherein the sensor has a plurality of sensor elements, characterized in that a first sensor element with a first operating frequency f 1 and at the same time at least one second sensor element with a second operating frequency f 2 is operated. Schaltungsanordnung zur Erfassung der Kapazität bzw. einer Kapazitätsänderung eines kapazitiven Schaltungs- oder Bauelementes, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einer Spannungsquelle (2), mit mindestens einem Umschaltkontakt (3), mit einem den Umschaltkontakt (3) steuernden, vorzugsweise einen Taktgenerator enthaltenden Steuergerät (5), mit mindestens einem Lade- bzw. Speicherkondensator (6) und mit einer an den Lade- bzw. Speicherkondensator (6) angeschlossenen Auswerteschaltung (7), wobei eine Elektrode (9) des kapazitiven Schaltungs- oder Bauelementes mit dem Eingang (3a) des Umschaltkontakts (3) verbunden ist, der erste Ausgang (3b) des Umschaltkontakts (3) mit einem Bezugspotential (11), der zweite Ausgang (3c) des Umschaltkontakts (3) mit der ersten Elektrode (12) des Lade- bzw. Speicherkondensators (6), die erste Elektrode (12) des Lade- bzw. Speicherkondensators (6) einerseits mit der Spannungsquelle (2) verbindbar und andererseits mit der Auswerteschaltung (7) verbunden ist und die zweite Elektrode (13) des Lade- bzw. Speicherkondensators (6) mit Bezugspotential (11) verbindbar ist, und wobei aus der am Lade- bzw. Speicherkondensator (6) nach einer bestimmten Anzahl x von mit einer Arbeitsfrequenz f1 durchgeführter Umladezyklen anstehenden Spannung oder aus der bis zum Erreichen einer bestimmten Spannung erfolgten Anzahl x von mit einer Arbeitsfrequenz f1 durchgeführten Umladezyklen durch die Auswerteschaltung (7) ein Meßergebnis m1 ermittelbar ist, welches ein Maß für die Kapazität bzw. die Kapazitätsänderung des kapazitiven Schaltungs- oder Bauelementes darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfrequenz auf mindestens eine weitere, von der ersten Arbeitsfrequenz f1 verschiedene zweite Arbeitsfrequenz f2 einstellbar ist, daß aus der am Lade- bzw. Speicherkondensator (6) nach einer bestimmten Anzahl x von mit einer Arbeitsfrequenz f2 durchgeführten Umladezyklen anstehenden Spannung oder aus der bis zum Erreichen einer bestimmten Spannung erfolgten Anzahl x von mit einer Arbeitsfrequenz f2 durchgeführter Umladezyklen durch die Auswerteschaltung (7) ein Meßergebnis m2 ermittelbar ist, welches ein Maß für die Kapazität bzw. die Kapazitätsänderung des kapazitiven Schaltungs- oder Bauelementes darstellt und daß die Auswerteschaltung (7) eine Bewertungslogik aufweist, durch die ein Vergleich zwischen dem bei der ersten Arbeitsfrequenz f1 ermittelten Meßergebnis m1 und dem bei der zweiten Arbeitsfrequenz f2 ermittelten Meßergebnis m2 durchführbar ist.Circuit arrangement for detecting the capacitance or a capacitance change of a capacitive circuit or component, in particular for carrying out the method according to one of claims 1 to 11, with a voltage source ( 2 ), with at least one changeover contact ( 3 ), with a changeover contact ( 3 ) controlling, preferably a clock generator containing control unit ( 5 ), with at least one charge or storage capacitor ( 6 ) and with one to the charge or storage capacitor ( 6 ) connected evaluation circuit ( 7 ), one electrode ( 9 ) of the capacitive circuit or component with the input ( 3a ) of the changeover contact ( 3 ), the first output ( 3b ) of the changeover contact ( 3 ) with a reference potential ( 11 ), the second output ( 3c ) of the changeover contact ( 3 ) with the first electrode ( 12 ) of the charge or storage capacitor ( 6 ), the first electrode ( 12 ) of the charge or storage capacitor ( 6 ) on the one hand with the voltage source ( 2 ) and on the other hand with the evaluation circuit ( 7 ) and the second electrode ( 13 ) of the charge or storage capacitor ( 6 ) with reference potential ( 11 ) is connectable, and wherein the at the charge or storage capacitor ( 6 ) after a certain number x of running at an operating frequency f 1 Umladezyklen pending voltage or from the number x of performed with a working frequency f 1 Umladezyklen performed by the evaluation until reaching a certain voltage by the evaluation circuit ( 7 ) a measurement result m 1 can be determined, which represents a measure of the capacitance or the capacitance change of the capacitive circuit or component, characterized in that the operating frequency to at least one further, different from the first operating frequency f 1 second operating frequency f 2 is adjustable in that from the charge or storage capacitor ( 6 ) after a certain number x of cycles performed with an operating frequency f 2 Umladezyklen or from the number x of performed with a working frequency f 2 Umladezyklen performed by the evaluation until reaching a certain voltage by the evaluation circuit ( 7 ) a measurement result m 2 can be determined, which represents a measure of the capacitance or the capacitance change of the capacitive circuit or component and that the evaluation circuit ( 7 Having) an evaluation logic by the f a comparison between the first at the operating frequency measurement result determined 1 m 1 and the second at the working frequency f 2 detected measurement result m 2 is carried out. Schaltungsanordnung zur Erfassung der Kapazität bzw. einer Kapazitätsänderung eines kapazitiven Schaltungs- oder Bauelementes, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einer Spannungsquelle (2), mit mindestens einem Umschaltkontakt (3), mit einem den Umschaltkontakt (3) steuernden, vorzugsweise einen Taktgenerator enthaltenden Steuergerät (5), mit mindestens einem Lade- bzw. Speicherkondensator (6) und mit einer an den Lade- bzw. Speicherkondensator (6) angeschlossenen Auswerteschaltung (7), wobei eine Elektrode (9) des kapazitiven Schaltungs- oder Bauelementes mit dem Eingang (3a) des Umschaltkontakts (3) verbunden ist, der erste Ausgang (3b) des Umschaltkontakts (3) mit einem Bezugspotential (11), der zweite Ausgang (3c) des Umschaltkontakts (3) mit der ersten Elektrode (12) des Lade- bzw. Speicherkondensators (6), die erste Elektrode (12) des Lade- bzw. Speicherkondensators (6) einerseits mit der Spannungsquelle (2) verbindbar und andererseits mit der Auswerteschaltung (7) verbunden ist und die zweite Elektrode (13) des Lade- bzw. Speicherkondensators (6) mit Bezugspotential (11) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem beim Lade- bzw. Entladevorgang mit der Arbeitsfrequenz f1 am Lade- bzw. Speicherkondensator (6) anstehenden Strom- oder Spannungsverlauf durch die Auswerteschaltung (7) ein Meßergebnis m1 ermittelbar ist, welches ein Maß für die Kapazität bzw. die Kapazitätsänderung des kapazitiven Schaltungs- oder Bauelementes darstellt, daß die Arbeitsfrequenz auf mindestens eine weitere, von der ersten Arbeitsfrequenz f1 verschiedene zweite Arbeitsfrequenz f2 einstellbar ist, daß aus dem beim Lade- bzw. Entladevorgang mit der Arbeitsfrequenz f2 am Lade- bzw. Speicherkondensator (6) anstehenden Strom- oder Spannungsverlauf durch die Auswerteschaltung (7) ein Meßergebnis m2 ermittelbar ist, welches ein Maß für die Kapazität bzw. die Kapazitätsänderung des kapazitiven Schaltungs- oder Bauelementes darstellt und daß die Auswerteschaltung (7) eine Bewertungslogik aufweist, durch die ein Vergleich zwischen dem bei der ersten Arbeitsfrequenz f1 ermittelten Meßergebnis m1 und dem bei der zweiten Arbeitsfrequenz f2 ermittelten Meßergebnis m2 durchführbar ist.Circuit arrangement for detecting the capacitance or a capacitance change of a capacitive circuit or component, in particular for carrying out the method according to one of claims 1 to 11, with a voltage source ( 2 ), with at least one changeover contact ( 3 ), with a changeover contact ( 3 ) controlling, preferably a clock generator containing control unit ( 5 ), with at least one charge or storage capacitor ( 6 ) and with one to the charge or storage capacitor ( 6 ) connected evaluation circuit ( 7 ), one electrode ( 9 ) of the capacitive circuit or component with the input ( 3a ) of the changeover contact ( 3 ), the first output ( 3b ) of the changeover contact ( 3 ) with a reference potential ( 11 ), the second output ( 3c ) of the changeover contact ( 3 ) with the first electrode ( 12 ) of the charge or storage capacitor ( 6 ), the first electrode ( 12 ) of the charge or storage capacitor ( 6 ) on the one hand with the voltage source ( 2 ) and on the other hand with the evaluation circuit ( 7 ) and the second electrode ( 13 ) of the charge or storage capacitor ( 6 ) with reference potential ( 11 ) is connectable, characterized in that from the loading or unloading process at the operating frequency f 1 at the charging or storage capacitor ( 6 ) pending current or voltage curve through the evaluation circuit ( 7 ) A measurement result m 1 can be determined, which represents a measure of the capacitance or the capacitance change of the capacitive circuit or component that the operating frequency to at least one further, different from the first operating frequency f 1 second operating frequency f 2 is adjustable, that from in the charging or discharging process with the operating frequency f 2 at the charging or storage capacitor ( 6 ) pending current or voltage curve through the evaluation circuit ( 7 ) A measurement result m 2 can be determined, which is a measure of the capacitance or the capacitance change of the capacitive circuit or Component represents and that the evaluation circuit ( 7 Having) an evaluation logic by the f a comparison between the first at the operating frequency measurement result determined 1 m 1 and the second at the working frequency f 2 detected measurement result m 2 is carried out. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (7) durch eine programmgesteuerte Maschine, insbesondere durch einen Mikrocontroller, realisiert ist.Circuit arrangement according to Claim 12 or 13, characterized in that the evaluation circuit ( 7 ) is realized by a program-controlled machine, in particular by a microcontroller. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (7) einen Komparator oder einen Schmitt-Trigger aufweist und daß die erste Elektrode (12) des Lade- bzw. Speicherkondensators (6) mit einem Eingang (14) des Komparators bzw. des Schmitt-Triggers verbunden ist.Circuit arrangement according to one of Claims 12 to 14, characterized in that the evaluation circuit ( 7 ) has a comparator or a Schmitt trigger and that the first electrode ( 12 ) of the charge or storage capacitor ( 6 ) with an input ( 14 ) of the comparator or the Schmitt trigger is connected. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Umschaltkontakte (31 , 32 , 33 ) vorgesehen sind.Circuit arrangement according to one of Claims 12 to 15, characterized in that a plurality of changeover contacts ( 3 1 . 3 2 . 3 3 ) are provided. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Umschaltkontakte in der Auswerteinheit (7) integriert sind.Circuit arrangement according to one of Claims 12 to 16, characterized in that the switching contact or contacts in the evaluation unit ( 7 ) are integrated. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Umschaltkontakte (31 , 32 , 33 ) durch externe Analogschalter, insbesondere durch CMOS-Analogschalter, realisiert sind.Circuit arrangement according to one of Claims 12 to 16, characterized in that the switching contact or contacts ( 3 1 . 3 2 . 3 3 ) are realized by external analog switches, in particular by CMOS analog switches. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lade- bzw. Speicherkondensatoren (61 , 62 , 63 ) vorgesehen sind, die jeweils mit ihrer ersten Elektrode (12) einerseits mit dem zweiten Ausgang (3c) eines Umschaltkontakts (31 , 32 , 33 ) und andererseits mit der Auswerteschaltung (7) und mit ihrer zweiten Elektrode (13) mit Bezugspotential (11) verbindbar sind.Circuit arrangement according to one of Claims 16 to 18, characterized in that a plurality of charge or storage capacitors ( 6 1 . 6 2 . 6 3 ) are provided, each with its first electrode ( 12 ) on the one hand with the second output ( 3c ) of a changeover contact ( 3 1 . 3 2 . 3 3 ) and on the other hand with the evaluation circuit ( 7 ) and with its second electrode ( 13 ) with reference potential ( 11 ) are connectable. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das kapazitive Schaltungs- oder Bauelemente mehrere Elektrode (91 , 92 , 93 ) aufweist, die jeweils mit dem Eingang (3a) eines Umschaltkontakts (31 , 32 , 33 ) verbunden sind.Circuit arrangement according to one of Claims 16 to 19, characterized in that the capacitive circuit or component element has a plurality of electrodes ( 9 1 . 9 2 . 9 3 ), each with the input ( 3a ) of a changeover contact ( 3 1 . 3 2 . 3 3 ) are connected. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocontroller eine interne Schwingschaltung, insbesondere einen internen Schwingkreis, aufweist und daß der internen Schwingschaltung mindestens ein RL-, LC- oder RC-Glied (19) zuschaltbar ist.Circuit arrangement according to one of Claims 12 to 20, characterized in that the microcontroller has an internal oscillating circuit, in particular an internal resonant circuit, and in that the internal oscillating circuit has at least one RL, LC or RC element ( 19 ) is switchable.
DE10339753A 2003-05-17 2003-08-27 Method for measuring a physical quantity and circuit arrangement for detecting the capacitance or a capacitance change of a capacitive circuit or component Expired - Fee Related DE10339753B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10339753A DE10339753B4 (en) 2003-05-17 2003-08-27 Method for measuring a physical quantity and circuit arrangement for detecting the capacitance or a capacitance change of a capacitive circuit or component

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10322487 2003-05-17
DE10322487.4 2003-05-17
DE10339753A DE10339753B4 (en) 2003-05-17 2003-08-27 Method for measuring a physical quantity and circuit arrangement for detecting the capacitance or a capacitance change of a capacitive circuit or component

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10339753A1 DE10339753A1 (en) 2004-12-16
DE10339753B4 true DE10339753B4 (en) 2005-12-01

Family

ID=33440960

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10339753A Expired - Fee Related DE10339753B4 (en) 2003-05-17 2003-08-27 Method for measuring a physical quantity and circuit arrangement for detecting the capacitance or a capacitance change of a capacitive circuit or component

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10339753B4 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3027400B1 (en) * 2014-10-16 2016-11-25 Continental Automotive France APPROACH DETECTION METHOD AND / OR CONTACT AND DEVICE THEREFOR
US11320472B2 (en) * 2016-09-09 2022-05-03 Idt Europe Gmbh Method for improving EMC robustness of integrated capacitive sensors
US20210254391A1 (en) * 2018-12-12 2021-08-19 Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg Arrangement for a Vehicle
CN113693302B (en) * 2021-08-27 2024-03-01 潍坊正达实业有限公司 Electronic cigarette control method, electronic cigarette control device and electronic cigarette

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2712404A1 (en) * 1993-11-09 1995-05-19 Sagelec Sarl Remote control device with liquid or object detection
DE19744152A1 (en) * 1997-10-07 1999-04-29 Ifm Electronic Gmbh Circuit arrangement for detecting the capacitance or a change in capacitance of a capacitive circuit or component
WO2000031553A1 (en) * 1998-11-20 2000-06-02 Harald Philipp Charge transfer capacitance measurement circuit
DE19907214A1 (en) * 1999-02-19 2000-08-24 Ego Elektro Geraetebau Gmbh Circuit for sensor element, particularly for touch operated switch, has AC voltage energizing signal
EP1193660A1 (en) * 2000-09-27 2002-04-03 Rockwell Automation Technologies, Inc. Noise resistant electronic presence sensor
WO2003071233A1 (en) * 2002-02-21 2003-08-28 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung Et Al Device and method for reading out a differential capacitor comprising a first and second partial capacitor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2712404A1 (en) * 1993-11-09 1995-05-19 Sagelec Sarl Remote control device with liquid or object detection
DE19744152A1 (en) * 1997-10-07 1999-04-29 Ifm Electronic Gmbh Circuit arrangement for detecting the capacitance or a change in capacitance of a capacitive circuit or component
WO2000031553A1 (en) * 1998-11-20 2000-06-02 Harald Philipp Charge transfer capacitance measurement circuit
DE19907214A1 (en) * 1999-02-19 2000-08-24 Ego Elektro Geraetebau Gmbh Circuit for sensor element, particularly for touch operated switch, has AC voltage energizing signal
EP1193660A1 (en) * 2000-09-27 2002-04-03 Rockwell Automation Technologies, Inc. Noise resistant electronic presence sensor
WO2003071233A1 (en) * 2002-02-21 2003-08-28 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung Et Al Device and method for reading out a differential capacitor comprising a first and second partial capacitor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Sensor Review, Vol. 19 Nr. 2, S. 96-105 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE10339753A1 (en) 2004-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2798740B1 (en) Capacitive sensor device with associated evaluation circuit
DE102011010620B4 (en) Method for measuring a capacitance
DE19701899C2 (en) Circuit arrangement and method for detecting the capacitance or a change in capacitance of a capacitive circuit or component
DE202004012331U1 (en) Capacitive proximity switch
DE102007000713A1 (en) Capacitance collecting device used in automobile for e.g. opening and closing of vehicle door, has evaluation unit that determines changes in capacitances of sensor electrodes based on number of repetitions of second switching process
EP1419365A1 (en) Device and method for reading out a differential capacitor comprising a first and second partial capacitor
DE102012105266A1 (en) Capacitive proximity sensor for a motor vehicle
DE112015001308T5 (en) Method and system for driving a capacitive sensor
DE20011966U1 (en) Electrical sensor for measuring a change in capacitance of a capacitor and converting it into a voltage signal and using the same
DE3733943A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR EXCITING A VIBRATING CIRCUIT
DE10339753B4 (en) Method for measuring a physical quantity and circuit arrangement for detecting the capacitance or a capacitance change of a capacitive circuit or component
DE19843666A1 (en) Dead man control
DE202018006650U1 (en) Electronic device with inductive sensor
WO2014000891A2 (en) Capacitive sensor for a collision protection device
DE3037722C2 (en)
EP2479893B1 (en) Capacitive proximity sensor
DE102018113253A1 (en) arrangement
DE4306950C2 (en) Electronic two-wire switching device
EP0561054B1 (en) Apparatus and procedure for measuring the time-constant of an electrical displacement transducer
DE102017213540A1 (en) Capacitive proximity sensor and method of operating such
EP0004892A2 (en) Method and device for detecting the presence of vehicles over a measuring device disposed in the road
EP3457569B1 (en) Evaluation arrangement for a capacitive sensor device
DE10004718C5 (en) Inductive proximity sensor
DE4345506B4 (en) Increasing noise suppression, esp. for optical proximity switch - involves measuring receiver period during optical measurement pulse period and during background noise period
DE102018106622A1 (en) Arrangement for a capacitive sensor device

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R084 Declaration of willingness to licence
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee