物体的感测制造技术

本发明专利技术涉及一种用于感测物体的边缘电容传感器(10)，物体特别是但不限于有害生物，包括一个或多个边缘电容传感器的传感器单元(100)、包括网格拓扑或其它无线网络中的多个传感器单元的系统，以及用于智能检测物体活动的方法，诸如有害生物，例如啮齿动物或爬行动物、穴居或飞行昆虫，的存在。它也可以应用于动物的管理，无论动物是在野外还是在农场中。用于检测边缘电容(A)中的变化(Δ)的优选传感器(10)包括导电传感器导体(12)和两个导电的未接地导体(14a；14b)，每个未接地导体被布置在传感器导体(12)的任一侧(16a；16b)上以形成三联体(14a‑12‑14b)。导体(12，14a，14b)被支撑在与所述导体(12，14a，14b)电隔离(20)的未接地导电基板(18)上，并且每个导体(14a，12；14b)具有宽度(w)和厚度(t)，并与另一个导体间隔距离(d)，使得传感器被调谐以检测或识别给定的动物。

Sensing of Objects

The present invention relates to an edge capacitance sensor (10) for sensing objects, in particular, but not limited to harmful organisms, a sensor unit (100) comprising one or more edge capacitance sensors, a system comprising multiple sensor units in a grid topology or other wireless network, and a method for intelligent detection of object activities, such as pests, such as rodents or rodents. The existence of reptiles, caves or flying insects. It can also be applied to animal management, whether in the wild or on the farm. The preferred sensor (10) for detecting changes (_) in edge capacitance (A) includes conductive sensor conductor (12) and two conductive ungrounded conductors (14a; 14b), each of which is arranged on either side of sensor conductor (12) (16a; 16b) to form a triplet (14a 12 14b). Conductors (12, 14a, 14b) are supported on an ungrounded conductive substrate (18) electrically isolated from the conductor (12, 14a, 14b) (20), and each conductor (14a, 12, 14b) has a width (w) and a thickness (t) and a distance (d) from the other conductor, so that the sensor is tuned to detect or identify a given animal.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】物体的感测
本专利技术涉及用于感测物体(特别地但不限于有害生物)的边缘电容传感器、包括一个或多个边缘电容传感器的传感器单元、包括网格拓扑中的多个传感器单元或其它无线网络的系统，以及用于智能检测物体活动(诸如有害生物，例如，啮齿动物或爬行动物、穴居或飞行昆虫的存在)的方法。本专利技术还可以应用于动物的管理，无论动物在野外还是在农场中。
技术介绍
对物体，特别是诸如有害生物的活物体的感测或监测是常见的。例如，EP283142公开了一种有害生物监测系统，并且教导了响应于例如压力、温度、气味、声音和/或电容的变化而使用感测设备。US6937156公开了一种传感器系统，该系统包括至少两个传感器电极和电容感测电路。它教导了当具有比空气更高介电常数的非电容性物体(诸如有害生物)接近两个间隔开的传感器电极时，两个传感器电极之间的电容增加，从而提供有害生物已进入被监测区域的信号。这种类型的传感器不使用边缘电容，因此具有局限性。通过对比，并且如在本说明书的例如图1B和2B、图3B和图4以及图5C中所示，当物体(例如，有害生物)接近(或远离)传感器导体时，测量边缘电容。根据本专利技术的第一方面的优选实施例，用于促进这一点的优选传感器是在传感器导体任一侧具有未接地导体的传感器。但是，可以使用其它传感器类型。平行板电容感测的一个问题是，在某些情况下，传感器由于板之间存在电介质而易于产生假阳性结果。例如，叶子会触发它们，潮湿的天气可能会触发它们，并且经过传感器的啮齿动物可能留下会继续触发它们的粪便或湿气。本专利技术的目的是提供更通用且智能的传感器、传感器单元、感测物体的系统和方法，物体特别是但不限于有害生物，诸如啮齿动物、爬行昆虫、飞虫，甚至是挖洞或造成地下损害的动物，诸如白蚁。通过使用边缘电容来实现该目的。边缘电容当然是已知的-参见例如阐述电容感测和应用的基础知识的示例TexasInstruments，2014年12月的应用报告SNOA927。本报告涵盖了各种应用中平行板和边缘效应的基础知识。它阐述了平行板拓扑和平行指状拓扑之间的差异，后者可以在边缘电容的原理下工作。主传感器背面的屏蔽件和GND电极提供朝目标的方向性。虽然该报告讨论了许多产品和应用，但它没有识别在有害生物监测应用中使用边缘电容，或者实际上如何可以生产这样的传感器来测量方向(例如，通过制造具有间隔开的三联体的传感器)或针对给定的有害生物进行调谐。已经识别出一种真正的需求，即，针对在许多不同位置和环境中的各种有害生物提供自主、灵活和有弹性的有害生物监测服务。一种可以极大减少或消除对手动检查和维护诱捕器(trap)的需要的系统；其能够收集用于报告和分析的统计数据，定期或实时地、直接或远程地按需报告这些数据；一种不限于连接到用户的任何特定部件的系统，即，它可以利用但不限于经由RF加密狗连接到PC，或经由GSM/GPRS和许多其它无线技术连接；一种不受诱捕器束缚的系统，其可以被部署在多个环境中；一种对其工作环境具有最小侵害性且易于部署的系统；一种将有害生物的错误检测机会降至最低的系统。维护许多不同属性的客户可以具有用于统计分析和报告生成的标准中央数据库，或者从本地或远程站点生成报告和统计数据。可以感测、存储、传递和报告关于有害生物活动的信息的智能传感器设备的使用是重要的发展。使用具有屏蔽件或防护件的传感器(参见图5C)通过调节边缘场以响应目标有害生物而使得能够通过边缘电容改善感测。因此，智能传感器可以使用开关电容器电路来从电极转移电荷并测量电荷量。使用边缘电容的另一个好处是可以在电极的上方或侧面检测有害生物，从而允许通过介电材料进行检测。作为对照，现有技术的布置需要在两个电极之间进行检测以及电极之间电介质的变化。所测量的边缘电容可以源自自电容感测或互电容感测。在使用自电容感测的情况下，系统通过在连接到传感器的引脚上驱动电流并测量电流来操作。有害生物的存在增加了测得电容。在使用互电容感测的情况下，系统测量两个电极之间的电容。其中一个电极是发射电极(TX)，并且另一个电极是接收电极(RX)。有害生物的存在降低了在RX电极处的测得电容。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于检测边缘电容的变化的传感器，包括一对间隔开的导电导体，其中一个或两个导电导体可以是带电的，每个导电导体包括边沿，围绕该边沿，使得生成边缘场，该边缘场在导体之间和导体之上延伸，并且通过以下确定：i)每种导体材料的选择，其宽度和厚度；ii)导体之间的距离；以及iii)施加在导体上的电荷，使得它被调谐，以当动物干扰边缘时检测或识别目标动物。在特别优选的实施例中，用于检测边缘电容的变化的传感器包括导电传感器导体和两个导电的未接地导体，每个未接地导体被布置在传感器导体的任一侧上以形成三联体，所述导体被支撑在与所述导体电隔离的未接地导电基板上，其中每个导体具有宽度和厚度，并且与另一个导体间隔一定距离，使得传感器被调谐以检测或识别给定的动物。传感器使用互电容感测或自电容感测来检测边缘电容的变化。这种电容的变化用于检测或识别物体，诸如动物或有害生物。优选地，传感器包括用于连接到传感器单元的电触点，该传感器单元包括可以使用自电容方法或互电容方法测量边缘电容的变化的电子器件。传感器导体和未接地导体由任何合适的导电材料(诸如，例如，铜)制成。在支撑在与所述导体电隔离的未接地导电基板上的传感器导体的任一侧上供给未接地导体确保了恒定场，使得由于物体导致的边缘电容的任何变化可以被感测到，并且该变化或者在杂物保留在任何个别传感器上的情况下被校准出来；或者如果物体离开传感器，则该变化被记录下来。与所述导体电隔离的未接地导电基板确保了来自下方传感器的最小干扰，否则当所述导体被放置在例如金属零件上时会产生这种干扰。如果与所述导体电隔离的未接地导电基板显著延伸超出导体的周边边界，则干扰的影响减小，但是电容的灵敏度和动态范围也减小，因此理想地，它延伸超出导体的程度相对较小。最小化传感器和与所述导体电隔离的未接地导电基板之间的距离确保了更好的耦合和有效性。灵敏度和分辨率将取决于导体的宽度和厚度、导体之间的距离以及绝缘材料的厚度。因此，期望针对其给定的用途设计和配置每个传感器。通过在与所述导体电隔离的未接地导电基板上支撑一个或多个导电三联体，电容仅受到来自上方的影响，因此传感器可以被放置在任何表面上，从而使其远比现有的传感器更加通用。在优选实施例中，传感器采用细长条带的形式，该细长条带可以是短的，在大约5-30cm，但是其长度可以达到几米。因此，它可以是传感器单元中放置在诱饵站或诱捕器中的传感器，但是它也可以以不太常规的方式被使用。例如，它可以被放置在非导电诱饵站或诱捕器下面、在托盘周围、在门开口周围，以及在管道内部或围绕管道等。因此，它对于检测啮齿动物是理想的。用于啮齿动物检测的优选导体配置是沿着条带的长度平行延伸一系列传感器三联体以形成传感器阵列。平行延伸一系列传感器不仅可以用于检测啮齿动物或其它动物的存在，而且还可以用于跟踪移动的方向。使用边缘电容作为用于检测的部件的传感器可以在广泛的情况下使用，并且通过使用不同配置，传感器可以被设计为能够检测包括爬行昆虫(诸如，但不限于，蟑螂和臭虫)的一系列有害生物(和其它物体)。对于小型爬行昆虫，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测边缘电容(A)中的变化(Δ)的传感器(10)，包括一对间隔开的导电导体(12；14)，其中一个或两个导电导体可以是带电的，每个导电导体包括边沿，围绕所述边沿，使得生成边缘场，所述边缘场在导体之间和导体之上延伸，并且通过以下确定：i)每种导体材料的选择，其宽度(w)和厚度(t)；ii)导体之间的距离(d)；以及iii)施加在导体上的电荷，使得所述传感器被调谐以在动物干扰边缘时检测或识别目标动物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.03 GB 1609756.01.一种用于检测边缘电容(A)中的变化(Δ)的传感器(10)，包括一对间隔开的导电导体(12；14)，其中一个或两个导电导体可以是带电的，每个导电导体包括边沿，围绕所述边沿，使得生成边缘场，所述边缘场在导体之间和导体之上延伸，并且通过以下确定：i)每种导体材料的选择，其宽度(w)和厚度(t)；ii)导体之间的距离(d)；以及iii)施加在导体上的电荷，使得所述传感器被调谐以在动物干扰边缘时检测或识别目标动物。2.一种用于检测边缘电容(A)中的变化(Δ)的传感器(10)，包括导电传感器导体(12)和两个导电的未接地导体(14a；14b)，一个未接地导体被布置在传感器导体(12)的任一侧(16a；16b)上以形成三联体(14a-12-14b)，所述导体(12，14a，14b)被支撑在与所述导体(12，14a，14b)电隔离(20)的未接地导电基板(18)上，其中每个导体(14a，12；14b)具有宽度(w)和厚度(t)，并且与另一个导体间隔距离(d)，使得所述传感器被调谐以检测或识别给定的动物。3.如权利要求2所述的传感器(10)，还包括用于连接到传感器单元(100)的电触点。4.如权利要求2至3中任一项所述的传感器(10)，其中传感器导体(12)包括铜。5.如权利要求2至4中任一项所述的传感器(10)，其中未接地导体(14a；14b)包括铜。6.如权利要求2至5中任一项所述的传感器(10)，其中未接地导电基板(18)包括铝。7.如权利要求2至6中任一项所述的传感器(10)，其中未接地导电基板(18)与塑料层或涂层电隔离。8.如权利要求2至7中任一项所述的传感器(10)，其中传感器是细长条带。9.如权利要求8所述的传感器(10)，其中导体(12，14a，14b)沿着条带延伸并且被基本上平行布置。10.如权利要求2至7中任一项所述的传感器(10)，包括：第一基本上梳形元件，其包括与多个传感器导体(12a；12b；12c等)对应的多个齿；以及第二基本上梳形元件，其包括与多个未接地导体对(14a，14b)对应的多个齿，所述梳形元件被布置成使得它们各自的齿交叉以使得基本上每个传感器导体(12a，12b，12c)在任一侧都侧接有未接地导体对(14a，14b)。11.如权利要求10所述的传感器(10)，其中第一和第二梳形元件被布置为像面对且互锁的“E”。12.如权利要求2至7中任一项所述的传感器(10)，其中传感器导体(12)和未接地导体(14a；14b)被布置为基本上同心的空心圆或螺旋。13.如权利要求2至12中任一项所述的传感器(10)，其中传感器是平坦的。14.如权利要求2至13中任一项所述的传感器(10)，其中传感器是柔性的。15.如权利要求2至14中任一项所述的传感器(10)，其中传感器被包裹在塑料中。16.如权利要求2-15中任一项所述的传感器(10)，其中动物是有害生物。17.如权利要求16所述的传感器，其中有害生物是啮齿动物。18.如权利要求16所述的传感器(10)，其中有害生物是昆虫。19.如权利要求18所述的传感器，其中昆虫是爬行昆虫，诸如蟑螂或臭虫。20.如权利要求2所述的传感器(10)，其中对于铜导体：w，t和d具有以下数量级：w＝3mm，t＝0.05mm并且d＝2.5mm。21.如权利要求2至20中任一项所述的传感器(10)，包括至少两个(10a；10b；10c)传感器三联体(12-14a-14b)。22.如权利要求21所述的传感器(10)，包括三个或更多个三联体(12-14a-14b)。23.一种传感器单元(100)，包括壳体(110)，其包含电源(120)、至少一个微处理器(130)、非易失性存储器(140)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·V·凯，M·雅克，
申请(专利权)人：勃兰登堡英国有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB