具有调节电路的梁柱探测器制造技术

一种电路装置具有第一电容器、第二电容器和第三电容器。电容器的第一电容器片分别与第一电路节点连接。电路装置被构造为给第一电容器施加依赖于时间的第一电压、给第二电容器施加依赖于时间的第二电压、以及给第三电容器施加依赖于电压的第三电压。第一电压和第二电压被反相地定时。第二电压和第三电压被同相地定时。该电路装置具有放大器、同步解调器和比较器。放大器的输入端与第一电路节点以及与地接触部连接。同步解调器被设置为将放大器的输出信号与第一电压的时钟同步地交替地施加到比较器的两个输入端上。该电路装置被构造为根据比较器的输出值生成调节值。该电路装置还被构造为根据调节值来改变第一电压以及第三电压的幅度数值和/或第二电压的幅度数值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有调节电路的梁柱探测器
本专利技术涉及根据权利要求1所述的电路装置以及根据权利要求10所述的具有这样的电路装置的梁柱探测器。
技术介绍
公知的是，给电容传感器配备反馈桥电路，这例如在LarryK.Baxter的“Capacitivesensors”（IEEEPress）中予以了描述。用于追踪隐藏在墙壁中的梁柱的电容式梁柱探测器也配备有这样的反馈桥电路，这例如在DE102010028718中予以了描述。电容式梁柱探测器按照公知方式使用一个或多个电极，所述电极被施加电压，由此形成电场。可以给所述场分配电容。梁柱探测器的影响范围中的物体改变该电场并且导致电容的改变。但是该电容改变与变化的电容相比是非常小的。这对探测器的电容式测量技术提出了高要求。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，提供一种电路装置，该电路装置使得能够以经改善的分辨能力识别与总电容相比小的电容改变。该任务通过具有权利要求1的特征的电路装置来解决。另外，本专利技术的任务是提供一种在过探测和欠探测和提高的探测深度方面具有改善的可靠性的梁柱探测器。该任务通过具有权利要求10的特征的梁柱探测器来解决。优选的改进方案在从属权利要求中予以说明。根据本专利技术的电路装置包括第一电容器、第二电容器和第三电容器。在此，电容器的第一电容器片分别与第一电路节点连接。电容器片也可以被称为电容器板或者电容器电极。这三个术语在本申请的范围内同义地使用。在此，电路装置被构造为给第一电容器施加依赖于时间的第一电压、给第二电容器施加依赖于时间的第二电压、以及给第三电容器施加依赖于电压的第三电压。在此，第一电压和第二电压被反相地定时，而第二电压和第三电压被同相地定时。此外，该电路装置包括放大器、同步解调器和比较器。放大器的输入端与第一电路节点以及与地接触部连接。同步解调器被设置为将放大器的输出信号与第一电压的时钟同步地交替地施加在比较器的两个输入端上。该电路装置还被构造为根据比较器的输出值生成调节值。此外，该电路装置被构造为根据调节值来改变第一电压以及第三电压的幅度数值和/或第二电压的幅度数值。该电路装置有利地允许以高的分辨能力探测第一电容器、第二电容器和/或第三电容器的与第一电容器、第二电容器和/第三电容器的电容的绝对值相比小的电容改变。在该电路装置的一个改进方案中，该电路装置具有第四电容器。在此，第四电容器的第一电容器片与第一电路节点连接。在此，该电路装置被构造为给第四电容器施加依赖于时间的第四电压。该第四电压和第一电压被同相地定时。于是，有利地得出该电路装置的对称构造，该对称构造使得能够以非常高的信噪比探测电容器的小电容改变。在该电路装置的一个实施方式中，该电路装置具有可调节的直流电流源，该直流电流源布置在地接触部与第一电容器或第二电容器或第三电容器或第四电容器的第二电容器片之间。在此，该电路装置具有电阻，该电阻布置在第二电容器片与第二电路节点之间，该第二电路节点被设置为处于相对于地接触部提高的恒定电势。在此，在直流电流源与第二电容器片之间布置有开关。该电阻于是有利地充当上拉电阻，在该上拉电阻上下降如下的电压：该电压的大小依赖于由可调节的直流电流源输出的电流强度的值。电容器被施加该电压。开关允许给该电压定时。在该电路装置的一个改进方案中，该电路装置具有可调节的第一直流电流源、可调节的第二直流电流源、可调节的第三直流电流源、可调节的第四直流电流源、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻。在此，第一开关布置在第一电容器的第二电容器片与第一直流电流源的第一接触部之间。第一直流电流源的第二接触部与地接触部连接。第一电阻布置在第一电容器的第二电容器片与第二电路节点之间。第二开关布置在第二电容器的第二电容器片与第二直流电流源的第一接触部之间。第二直流电流源的第二接触部与地接触部连接。第二电阻布置在第二电容器的第二电容器片与第二电路节点之间。第三开关布置在第三电容器的第二电容器片与第三直流电流源的第一接触部之间。第三直流电流源的第二接触部与地接触部连接。第三电阻布置在第三电容器的第二电容器片与第二电路节点之间。第四开关布置在第四电容器的第二电容器片与第四直流电流源的第一接触部之间。第四直流电流源的第二接触部与地接触部连接。第四电阻布置在第四电容器的第二电容器片与第二电路节点之间。四个直流电流源有利地允许结合四个充当上拉电阻的电阻生成四个依赖于时间的电压，所述电压可以借助于四个开关来定时。在该电路装置的另一改进方案中，该电路装置具有反相放大器。在此，反相放大器的反相输入端通过第一电阻与第二电容器片连接。反相放大器的同相输入端与第三电路节点连接，该第三电路节点被设置为处于如下恒定电势：该恒定电势居中地处于第二电路节点的电势与地接触部的电势之间。反相放大器的输出端通过第二电阻与反相放大器的反相输入端连接。此外，反相放大器的输出端与另外的电容器的另外的第二电容器片连接。在该电路装置的该改进方案中，所述依赖于时间的电压中的两个可以有利地用仅仅一个直流电流源来生成。在此，反相放大器的使用导致两个电压的反相定时。在该电路装置的一个可替代的实施方式中，该电路装置具有可调节的直流电压源，该直流电压源布置在地接触部与第一电容器或第二电容器或第三电容器或第四电容器的第二电容器片之间。在此，在直流电压源与第二电容器片之间布置另外的开关，该另外的开关被构造为将第二电容器片要么与直流电压源连接、要么与地接触部连接。在该电路装置的该实施方式中，所述依赖于时间的电压之一有利地可以借助于可调节的直流电压源来生成。在此，该开关允许对施加在电容器处的电压进行定时。在该开关装置的一个改进方案中，该电路装置具有时钟发生器，该时钟发生器被构造为生成时钟信号以及与该时钟信号倒置的推挽信号。在此，该电路装置被构造成借助于该时钟信号来操控同步解调器。此外，该电路装置被构造为借助于时钟信号对第一电压进行定时并且借助于推挽信号对第二电压进行定时。第一电压和第二电压于是有利地具有反相定时。在该电路装置的另一可替代的实施方式中，该电路装置具有可调节的交流电流源，该交流电流源布置在地接触部与第一电容器或第二电容器或第三电容器或第四电容器的第二电容器片之间。在此，该电路装置还具有电阻，该电阻布置在第二电容器片与第二电路节点之间，该第二电路节点被设置为处于相对于地接触部提高的恒定电势。在该电路装置的该实施方式中，该电阻有利地充当上拉电阻，在所述电阻上下降依赖于由可调节的交流电流源输出的电流的电流强度的电压。该电压施加到所述电容器之一上。通过由可调节的交流电流源输出的电流的时间依赖性，也有利地保证了在电容器上下降的电压的时间依赖性。在该电路装置的一个优选实施方式中，比较器是积分比较器或采样保持比较器。比较器于是有利地允许比较在反相定时的电压的两个时钟相位期间由放大器输出的信号。根据本专利技术的梁柱探测器具有前述类型的电路装置。该梁柱探测器于是有利地允许以改善的灵敏度探测物体。由此有利地降低了误探测、即过探测和欠探测的风险。此外，有利地提高了梁柱探测器的最大探测深度。在该梁柱探测器的一个优选实施方式中，该梁柱探测器具有第一电极和第二电极。在此，第一电极形成第一电容器的第二电容器片。第二电极形成第一电容器的第一电容器片。本文档来自技高网...

【技术保护点】
电路装置（100，1100，1200，1300），具有第一电容器（110）、第二电容器（120）和第三电容器（130），其中电容器（110，120，130）的第一电容器片（111，121，131）分别与第一电路节点（101）连接，其中电路装置（100，1100，1200，1300）被构造为给第一电容器（110）施加依赖于时间的第一电压、给第二电容器（120）施加依赖于时间的第二电压、以及给第三电容器（130）施加依赖于电压的第三电压，其中第一电压和第二电压被反相地定时，其中第二电压和第三电压被同相地定时，其中电路装置（100，1100，1200，1300）包括放大器（200）、同步解调器（210）和比较器（220），其中放大器（200）的输入端（201，202）与第一电路节点（101）以及与地接触部（103）连接，其中同步解调器（210）被设置为将放大器（200）的输出信号与第一电压的时钟同步地交替地施加到比较器（220）的两个输入端（221，222）上，其中电路装置（100，1100，1200，1300）被构造为根据比较器（220）的输出值生成调节值，其中电路装置（100，1100，1200，1300）还被构造为根据所述调节值来改变第一电压以及第三电压的幅度数值和/或第二电压的幅度数值。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.14 DE 102012210004.01.电路装置，具有第一电容器（110）、第二电容器（120）和第三电容器（130），其中第一电容器（110）、第二电容器（120）和第三电容器（130）的第一电容器片（111，121，131）分别与第一电路节点（101）连接，其中电路装置被构造为给第一电容器（110）施加依赖于时间的第一电压、给第二电容器（120）施加依赖于时间的第二电压、以及给第三电容器（130）施加依赖于时间的第三电压，其中第一电压和第二电压被反相地定时，其中第二电压和第三电压被同相地定时，其中电路装置包括放大器（200）、同步解调器（210）和比较器（220），其中放大器（200）的输入端（201，202）与第一电路节点（101）以及与地接触部（103）连接，其中同步解调器（210）被设置为将放大器（200）的输出信号与第一电压的时钟同步地交替地施加到比较器（220）的两个输入端（221，222）上，其中电路装置被构造为根据比较器（220）的输出值生成调节值，其中电路装置还被构造为根据所述调节值来改变第一电压以及第三电压的幅度数值和/或第二电压的幅度数值。2.根据权利要求1所述的电路装置，其中电路装置具有第四电容器（140），其中第四电容器（140）的第一电容器片（141）与第一电路节点（101）连接，其中电路装置被构造为给第四电容器（140）施加依赖于时间的第四电压，其中第一电压和第四电压被同相地定时。3.根据权利要求1或2所述的电路装置，其中电路装置具有可调节的直流电流源（150，160，170，180），所述直流电流源（150，160，170，180）布置在地接触部（103）与第一电容器（110）或第二电容器（120）或第三电容器（130）或第四电容器（140）的第二电容器片（112，122，132，142）之间，其中电路装置具有电阻（155，165，175，185），所述电阻（155，165，175，185）布置在第二电容器片（112，122，132，143）与第二电路节点（102）之间，其中第二电路节点（102）被设置为处于相对于地接触部（103）提高的恒定电势，其中在直流电流源（150，160，170，180）与所述第二电容器片（112，122，132，142）之间布置有开关（154，164，174，184）。4.根据权利要求2所述的电路装置，其中电路装置包括可调节的第一直流电流源（150）、可调节的第二直流电流源（160）、可调节的第三直流电流源（170）、可调节的第四直流电流源（180）、第一开关（154）、第二开关（164）、第三开关（174）、第四开关（184）、第一电阻（155）、第二电阻（165）、第三电阻（175）和第四电阻（185），其中第一开关（154）布置在第一电容器（110）的第二电容器片（112）与第一直流电流源（150）的第一接触部（151）之间，其中第一直流电流源（150）的第二接触部（152）与地接触部（103）连接，其中第一电阻布置在第一电容器（110）的第二电容器片（112）与第二电路节点（102）之间，其中第二开关（164）布置在第二电容器（120）的第二电容器片（122）与第二直流电流源（160）的第一接触部（161）之间，其中第二直流电流源（160）的第二接触部（162）与地接触部（103）连接，其中第二电阻布置在第二电容器（120）的第二电容器片（122）与第二电路节点（102）之间，其中第三开关（174）布置在第三电容器（130）的第二电容器片（132）与第三直流电流源（170）的第一接触部（171）之间，其中第三直流电流源（170）的第二接触部（172）与地接触部（103）连接，其中第三电阻（175）布置在第三电容器（130）的第二电容器片（132）与第二电路节点（102）之间，其中第四开关（184）布置在第四电容器（140）的第二电容器片（142）与第四直流电流源（180）的第一接触部（181）之间，其中第四直流电流源（180）的第二接触部（182）与地接触部（103）连接，其中第四电阻（185）布置在第四电容器（140）的第二电容器片（142）与第二电路节点（102）之间。5.根据权利要求3所述的电路装置，其中电路装置具有反相放大器（1210），其中反相放大器（1210）的反相输入端（1211）通过第五电阻（1220）与第一电容器（110）的第二电容器片（112）连接，其中反相放大器（1210）的同相输入端（1212）与第三电路节点（1201）连接，其中第三电路节点（1201）被设置为处于恒定电势，所述恒定电势居中地处于第二电路节点（102）的电势与地接触部（103）的电势之间，其中反相放大器（1210）的输出端（1213）通过第六电阻（1230）与反相放大器（1210）的反相输入端（1211）连接，其中反相放大器（1210）的输出端（1213）与第三电容器（130）的第二电容器片（132）连接。6.根据权利要求1或2所述的电路装置，其中电路装置具有可调节的直流电压源（1150），所述直流电压源（1150）布置在地接触部（103）与第一电容器（110）或第二电容器（120）或第三电容器（130）或第四电容器（140）的第二电容器片（112，122，...

【专利技术属性】
技术研发人员：A阿尔布雷希特，T齐博尔德，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE