具有混凝土制的传感器部段的电气器件、其制造方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种电气器件(10)，所述电气器件包括至少一个构成为传感器的混凝土制的部段(12)(传感器部段)，并且其包含可导电的骨料(22)，所述可导电的骨料在所述传感器部段(12)的至少一个外表面(20)的表面附近的区域(24)中相比于该传感器部段(12)的其他区域具有更高的空间密度。此外，本发明专利技术还涉及一种用于制造所述电气器件的方法和所述电气器件(10)的应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有混凝土制的传感器部段的电气器件、其制造方法及应用
本专利技术涉及一种电气器件，所述电气器件包括至少一个构成为传感器的、由混凝土制成的部段，本专利技术还涉及一种用于制造这种器件的方法和这种器件的应用。
技术介绍
CN101602591B描述了一种混凝土混合物，所述混凝土混合物硬化地提供压力相关的导电性。所述混凝土混合物可以用于制造用于重型载荷的秤。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种传感器元件，所述传感器元件极其坚固且耐用，还给出了所述传感器元件的制造方法和有利的应用。本专利技术的目的通过一种电气器件得以实现，所述电气器件包括至少一个构成为传感器的由混凝土制成的部段(传感器部段)，所述部段含有可导电的骨料，所述骨料以比常用的部段更高的空间密度存在于传感器部段的至少一个外表面的表面附近的区域处。根据本专利技术，可导电的骨料不均匀地分布，更确切地说，其具有自表面附近的区域起减小的密度。这就此而言是不寻常的，因为在制造常规的混凝土制构件时力求具有骨料在由水和水泥构成的基质中的均匀分布的均匀构建的颗粒骨架。在混合时已经注意到其匀质性，但是也在将混凝土引入模板中和压缩时注意到其匀质性。原则上，混凝土传感器即使在可导电的骨料连续地分布时也正常运转。根据本专利技术，可导电的骨料至少在器件的构成为传感器的部段的外表面上以高浓度存在，并且在该处存在于其表面上或表面附近。因此，与混凝土制的器件的所有其它骨料不同，可导电的骨料有利地具有不连续的分布，而其余的骨料在器件中具有尽可能连续的或均匀的分布。可导电的骨料可以存在于2、4、5、7或9直至大约10质量％的浓度的数值范围中。其密度或浓度有利地选择为，使其不会对混凝土部段的期望的和需要的特性，例如其拉伸强度或抗压强度产生不利的影响。对于浓度的其它标准可以是可导电的骨料的成本。根据本专利技术，原则上，所有混凝土类型都可以用于制造传感器部段：可以使用所有品质的普通混凝土和特殊混凝土、纤维或纺织混凝土、玻璃泡沫混凝土、轻质混凝土、聚合物混凝土、高强度的、不透水的或半透明的混凝土或者其它高性能混凝土，只要其特性不受添加可导电的骨料损害。随着可导电的骨料在传感器部段的表面上的空间密度或浓度的提高，器件在该处比在混凝土部段的其余部分具有明显更高的导电性。在垂直于表面伸展的剖面中观察，混凝土制的部段的导电性因此也是不连续的，即其对应于可导电的骨料的分布。本专利技术避免了：将混凝土的由此实现的导电性首先用于输送电流，即用于形成电流导体。因为在较大的距离上，混凝土作为电流导体是有损耗的。而本专利技术遵循的原理是，使用混凝土器件的相对弱的传导率来传输信息，即实现信息导体，其方式为：在有传导性的传感器部段中检测电压、电容或电阻的变化。因此，本专利技术能够实现构成接近敏感或触碰敏感的混凝土表面，所述接近敏感或触碰敏感的混凝土表面使得能够根据“触摸屏原理”构成壁面。根据本专利技术的器件可以是必要时可手动操作的无机械装置的触碰传感器或接近传感器。替选于此，所述器件可以检测尤其是负载的构件的特征变量，例如张力、温度或湿度的变化。因此，根据本专利技术构成的传导性混凝土器件可以是例如无机械装置的操纵元件，其用于开关和控制技术建筑装备(光、通风、供暖、数据等)以及家用电器或其它电子设备例如音响。因此，本专利技术扩展了传感器面的使用、集成和定位以及其作为开关或控制元件的使用的可行性，因为原则上其几乎不受具体定位的强制并且能够完全集成到建筑结构中。因此，操纵元件可以在尺寸方面常规的开关中，但是也在显著更大的操纵元件直至完整的壁中构成为开关或控制元件。操纵元件还可以相加地构造：多个根据本专利技术的由传导性的混凝土制成的器件可以一起构成操纵面，其行为由控制单元监控。此外，器件不必连贯地设置。所述器件可以设置为任意地分布到壁面上、分布到同一空间的多个壁面上或分布到建筑物上。此外，本专利技术允许构成具有集成的监控功能的智能器件，例如以检测高应力的器件的变形，或者以测量重型构件的周期性温度特性，以及以检测空间温度或湿度变化。根据本专利技术，混凝土作为耐火的、持久的、高强度的以及关于其外部形状在最大程度上可自由构造的建筑材料的正面特性通过传感组件得到扩展。连同识别低的电压、电容或电阻变化并且能够将其进一步处理成控制指令的计算机单元一起，给出了一种材料体系，该材料体系能够以以所谓的触摸屏已知的方式进行操纵。常规的与位置相关的操纵元件的安装在其布置方面，例如关于其对于儿童、成人或残疾人的可达到性，关于其受机械应力的部件的耐用性以及由于其易受环境影响性，例如在潮湿空间中的电气开关，带来大量缺点。而本专利技术能够提供耐火的、大面积的、防人为损坏的和最大程度耐湿的操作元件。作为用于检测变形变化、维度变化或湿度变化的纯的传感器元件，其能够毫无问题地并且完全不引人注意地安装并且提供同样高的耐久性和耐抗性。在此，其耐湿性和使用根据本专利技术的用于检测湿度变化的器件的可行性是不矛盾的。器件原则上不是耐湿的，否则其不能检测湿度变化。但是，其可操作性不受提高的空气湿度的影响或者必要时受到正面的影响。器件的整体行为基本上通过通常的混凝土特性，即在表面上的相对高至极其高的密度来限定，特别是作为清水混凝土应用和通过倾向于在湿的介质中得到改善的、骨料提高的传导性来限定。弱带电的混凝土元件的电场由于触碰表面而改变。通过触碰感生的电场变化根据需要的信号分辨率借助于在构件的适宜的部位处的输出导线，例如在构件的后侧上或经由这样的输出导线的栅格，如销等形式的金属配件探测和定位并且作为信号转发给信号处理单元，所述金属配件的布置同时限定构件的位置分辨率。信号处理单元或控制单元可以自由编程。根据其编程，信号处理单元将控制指令发送给执行器或设备，例如灯、遮蔽装置的伺服马达、空调设施的控制装置等。信号处理单元通常位于构件外部。其布置可以遵循建筑上的或专业规划上的考虑。所述信号处理单元可以最终位于任何位置，也可以定位在混凝土构件本身中。与现代的调光单元相比，实用的是可集成到主分布或子分布中。根据本专利技术的一种优选实施方式，可以将器件构成为电容式、电感式或电阻式作用的传感器部段。作为电容式传感器，根据本专利技术的可导电的传感器部段可以作为电容器的板，一旦尤其是电介质，如人来到该传感器部段附近，其电荷就发生改变。对此不需要直接触碰。作为电感式传感器，需要单独的操纵元件用于其操纵。所述操纵元件借助于线圈建立磁场，电容式作用的传感器元件探测在线圈表面上的磁场运动。作为开关元件，电感式传感器元件可能需要单独的操纵元件来用于开关，其方式为：操纵元件在足够接近传感器元件时引起磁场变化。因此，对操纵元件的要求可以防止开关元件的任意或未经许可的操作并根据钥匙-锁原理运行。作为电阻式传感器，具有可导电的骨料的薄的混凝土片构成在上侧上或者构成在表面附近的层中，使混凝土片的弯曲可以电感测为电阻变化。混凝土制传感器部段的电荷(或电压或电阻)变化可以经由检测装置确定并处理成控制指令。因此，器件还能够适配于不同的使用领域和要求并且可以无触碰地操纵，或者需要触碰地操纵。因此，本专利技术遵循下述原理：探测传感器部段中电荷变化、电压变化或电阻变化并且从中生成开关或控制信号。因此，器件的通过可导电的骨料的空间密度影响而进一步优化的低的导电性是足够的。此外，根据本专利技术的开关或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气器件(10)，所述电气器件包括至少一个构成为传感器的、混凝土制成的传感器部段(12)，该传感器部段(12)包含可导电的骨料(22)，所述可导电的骨料在所述传感器部段(12)的至少一个外表面(20)的表面附近的区域(24)中相比于在该传感器部段(12)的其余的区域中具有更高的空间密度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.19 DE 102015100711.81.一种电气器件(10)，所述电气器件包括至少一个构成为传感器的、混凝土制成的传感器部段(12)，该传感器部段(12)包含可导电的骨料(22)，所述可导电的骨料在所述传感器部段(12)的至少一个外表面(20)的表面附近的区域(24)中相比于在该传感器部段(12)的其余的区域中具有更高的空间密度。2.根据权利要求1所述的电气器件，其特征在于，所述传感器部段(12)为电容式、电感式或电阻式作用的传感器部段。3.根据上述权利要求之一所述的电气器件，其特征在于，所述可导电的骨料(22)在在构成为所述传感器部段(12)的部段的外表面(20)上的俯视图中是不均匀地分布的。4.根据上述权利要求之一所述的电气器件，其特征在于，设有引入所述传感器部段(12)的表面附近的区域(24)中的、到电流回路(14)的电接口(26、28)。5.根据上述权利要求之一所述的电气器件，具有可手动操作的传感器部段(12)，其特征在于，在所述传感器部段(12)的表面上设有借助于可导电的骨料(22)产生的可光学感知的标记。6.根据上述权利要求之一所述的电气器件，用于检测混凝土构件的可变构件特征变量，其特征在于，由可导电混凝土制成的、设置在待感测的构件中的单片设置的传感器。7.一种用于制造接近敏感或触碰敏感的混凝土构件的方法，所述方法具有下述步骤：a)为新拌混凝土制备混凝土基质；b)将可导电的骨料掺入所述新拌混凝土中；c)将所述新拌混凝土引入用于待制造的构件的模板中；d)提高在构件表面附近的所述可导电的骨料的至少一部分的空...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·克鲁斯特，J·尤拉齐科，P·泰勒，
申请(专利权)人：肯沃特RD公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE