并联冗余电容感测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电容感测装置(200)，该电容感测装置包括一组多个检测电极(202

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】并联冗余电容感测装置
本专利技术涉及一种用于物体的冗余电容检测装置。本专利技术还涉及一种装配这种检测装置的检测层以及一种装配有这种装置或这种层的设备。非限制性地，本专利技术的领域是，用于对物体进行电容检测的接口，以便检测环境中或与检测表面接触的物体。
技术介绍
已知的第一种电容检测技术是基于两个测量电极之间形成的相互电容。已知的第二种电容检测技术还基于被检测物体和测量电极之间形成的电容。本专利技术涉及第二种电容检测技术。一般而言，电容检测装置能够用于具有增加或临界风险的领域。在这种情况下，例如，操作者与机器人一起工作的领域。必须确保机器人不会由于机器人的电容检测装置的故障而撞击操作者。这一要求能够通过在机器人的检测装置中提供冗余电容检测来满足，如在文献US9,513,321中所述。后者规定，对于每个检测位置/像素，使用两对电极，每对电极独立于另一对电极来进行测量。因此，当一对电极发生故障时，由剩余的一对电极进行检测。然而，在该文献中所述的解决方案费用昂贵且繁琐，因为它需要大量的电极。此外，在该文献中提出的解决方案对电极对之间的相互干扰是敏感的，并且需要用于绝缘电极对的装置或依次使用电极对。本专利技术的目的在于克服上述的缺点。本专利技术的另一个目的是提供一种更简单、更便宜和更少数量的冗余电容检测装置。本专利技术的另一个目的是提供一种具有高灵敏度的冗余电容传感器装置，以允许在更远距离处检测物体。本专利技术的另一个目的是提供一种电容检测装置，该装置能够同时为每一检测位置提供冗余检测。
技术实现思路
这些目的中的至少一个目的是通过一种用于物体的电容检测装置来实现的，该装置包括一组电容检测电极，每个电极用于在检测表面的检测位置实施电容检测，每个检测电极包括至少一个第一独立的电极和至少一个第二独立的电极，称为测量电极，装置包括：-用于组件的第一测量电极的第一检测电子器件，第一检测电子器件与第一测量电极一起形成第一检测通道，以使第一测量电极以不同于地电势的交变电势(称为激励电势)极化，并且测量关于第一测量电极与物体之间电容的信号，该电容称为电极-物体电容，以及-用于组件的第二测量电极的第二检测电子器件，第二检测电子器件与第二测量电极一起形成第二检测通道，以使第二测量电极以激励电势极化，并且测量关于每个第二测量电极与物体之间的电极-物体电容的信号。关于电极-物体电容的信号能够是或包括，例如，关于电容或反电容，或者物体与电极之间的距离或接触的信号。因此，根据本专利技术的检测装置对检测表面的每个检测位置，利用至少两个相互独立的检测通道进行冗余检测。此外，对于检测表面的每个检测位置，能够用单个测量电极实施每次检测，与现有技术的装置相比，特别是与在此描述的文献US9，513，321的装置相比，所述测量电极更简单、便宜、体积更小。另外，检测位置的测量电极被施加同一交变电势，以使它们在相互之间电不可见，并且不会相互干扰。因此，根据本专利技术的装置具有更简单的架构，同时允许针对每个检测位置同时进行冗余检测。此外，每个检测位置都由至少两个相互完全独立的检测通道进行检测：因此，确保在其整体上对所有检测通道的冗余，包括在检测电子器件的级别，而不仅是在测量电极的级别。因此，两个检测通道以相同或基本相同的方式，特别是以相同的空间分辨率，来检测接近检测位置的物体。在这些条件下，检测装置的空间分辨率由检测位置或电容检测电极的尺寸和/或它们的间距(例如从中心到中心)来确定。该间距主要还与相邻的电容检测电极的相同测量电极之间的间距相对应。在本说明书中，为了简洁起见，术语“地电势”表示电子器件的参考电势，可以是例如电接地电势或地电势。该地电势可以对应于接地电势，或者对应于连接或不连接到接地电势的另一电势。在本申请中，当两个交变电势包括在给定频率下相同的交变分量时，则这两个交变电势在该频率下是相同的。因此，在所述频率处的两个相同电势中的至少一个也能够包括频率与所述给定频率不同的直流分量和/或交变分量。类似地，当两个交变电势在该工作频率下没有相同的AC分量时，则所述两个交变电势在该频率下不同。组成检测电极的第一和第二测量电极能够具有相同的形状或不同的形状。可选地，组成检测电极的第一和第二测量电极能够是相同尺寸或不同尺寸。根据一个实施例，所述实施例是根据本专利技术的没有方法限制的装置，对于至少一个检测电极，第一和第二测量电极能够以非交错的方式并置。根据一个特别有利的实施例，对于至少一个检测电极：-第一和第二测量电极中的一个能够与另一个测量电极至少部分地交错；或者-第一和第二测量电极能够至少部分地相互交错。该实施例使得可以减小检测电极的体积。另外，该实施例使得可以确保检测电极的测量电极以相同或基本相同的方式来检测同一物体，特别是以相同或基本相同的灵敏度和空间分辨率来检测。根据一个特别有利的实施例，对于至少一个检测电极，第一和第二测量电极能够是梳状并且相互交错。根据一个优选的实施例，根据本专利技术的装置还能够包括分别用于至少第一或第二测量电极的至少一个保护电极，以与至少一个工作频率处的激励电势相同或基本相同的交变保护电势极化。这样的保护电极能够例如相对于一个或多个测量电极的面放置，或者邻近所述电极放置。特别地，通过保护测量电极免受寄生耦合电容的影响，可以电保护测量电极，从而增加检测范围和检测精度。至少一个保护电极能够共由形成检测电极的所有测量电极共用，这使得可以简化检测装置的结构。此外或可替代地，至少一个保护电极能够形成多个检测电极，尤其是所有检测电极所共用的保护平面。这样的架构使得有可能甚至进一步简化根据本专利技术的装置。替代地，至少一个保护电极能够由多个、特别是全部的第一和第二测量电极共用。因此有可能独立于其他测量通道而保护测量通道的测量电极，这使得冗余检测具有更大的鲁棒性。测量电极和/或保护电极能够由任何导电材料制成。它们尤其能够通过沉积物或金属层来制造。替代地，至少一个测量电极，尤其是每个测量电极能够由透明材料制成。保护电极也能够由透明材料制成。至少一个，尤其是每个电极的连接路径也能够是透明的。例如，一个或多个电极能够由氧化铟锡(ITO)制成。有利地，每个检测通道的检测电子器件能够包括测量模块，该测量模块提供关于一个或更多个电容(称为电极-物体电容)的检测信号，该电容位于检测通道的一个或多个测量电极与和一个或更多个物体接触或邻近的一个或更多个测量电极之间。这样的测量模块能够是数字的或模拟的，并且例如能够被布置为以电压或数字信号的形式产生与测量通道的每个或一组测量电极的电极-物体电容成比例的或成反比例的检测信号。每个检测通道还能够包括至少一个计算模块，该计算模块被配置为根据在测量电极和物体之间的电极-物体电容测量来确定物体与一个或多个测量电极之间的距离或距离信息项，和/或接触或接触信息项。该计算模块能够例如包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对物体进行电容检测的装置(200)，包括一组电容检测电极(202

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180515 FR 18540381.一种用于对物体进行电容检测的装置(200)，包括一组电容检测电极(2021-202n)，每个电容检测电极对检测表面的检测位置实施电容检测，每个检测电极(2021-202n)包括称为测量电极的至少一个第一独立电极(2041-204n)和至少一个第二独立电极(2061-206n)，所述装置(200)还包括：
-用于所述组件的第一测量电极(2041-204n)的第一检测电子器件(1001)，其与所述第一测量电极(2041-204n)一起形成第一检测通道，以使所述第一测量电极(2041-204n)以不同于地电势(104)的、称为激励电势的交变电势极化，并且测量关于每个第一测量电极(2041-204n)与所述物体之间电容的信号，所述电容称为电极-物体电容，以及
-用于所述组件的第二测量电极(2061-206n)的第二检测电子器件(1002)，其与所述第二测量电极(2061-206n)一起形成第二检测通道，以使所述第二测量电极(2061-206n)以所述激励电势极化，并且测量关于每个第二测量电极(2061-206n)与所述物体之间的电极-物体电容的信号。


2.根据前述权利要求所述的装置(200)，其特征在于，对于至少一个检测电极，所述第一测量电极(2041-204n)和第二测量电极(2061-206n)以非交错的方式并置。


3.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(200)，其特征在于，对于至少一个检测电极(2021-202n)：
-所述第一测量电极(2041-204n)和第二测量电极(2061-206n)中的一个至少部分地与所述测量电极中的另一个交错；或者
-所述第一测量电极(2041-204n)和第二测量电极(2061-206n)至少部分地彼此交错。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(200)，其特征在于，所述装置还包括用于至少一个第一测量电极(2041-204n)或第二测量电极(2061-206n)的至少一个保护电极(208)，在至少一个工作频率处，所述保护电极以与所述激励电势相同或基本相同的交变保护电势被极化。


5.根据权利要求4所述的装置(200)，其特征在于，所述至少一个保护电极(208)：
-由形成检测电极(2021-202n)的所有测量电极(2041-204n，2061-206n)共用；和/或
-由多个第一测量电极(2041-204n)或多个第二测量电极(2061-206n)共用，和/或
-形成由多个、尤其是由所有检测电极(2021-202n)共用的保护平面。


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【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·尼尔，迪迪埃·罗齐埃，
申请(专利权)人：FOGALE纳米技术公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR