包括用于感应极化的模块的电容检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于对物体(O)进行电容检测的装置(300)，包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括用于感应极化的模块的电容检测装置
[0001]本专利技术涉及一种电容检测装置。其还涉及使用这种电容检测装置的设备。
[0002]本专利技术的领域是用于物体的电容检测的接口领域，特别是用于机器人领域的检测接口。

技术介绍

[0003]一种用于对物体进行电容检测的装置包括测量电极和测量电子器件，根据众所周知的技术，所述测量电极和测量电子器件被布置成测量由一个或更多个测量电极看到的与物体
‑
电极电容相关的电信号，在本申请中表示为C
oe
。为此目的，一个或更多个测量电极必须在与待检测物体的电势不同的交流电势下被极化。因此，这需要向所使用的每个测量电极施加交流电势。
[0004]然而，当设备配备有电容检测装置时，有时难以在不修改所述设备的结构的情况下将极化电势施加到每个测量电极，例如通过添加电线、通过移动设备的某些电线或还通过添加装饰元件到设备来承载电极。当希望直接使用设备的部件例如测量电极时，这更加成问题。
[0005]此外，由于设备通常以与测量电极不同的电势为参考，因此设备的电导体或元件可能位于靠近测量电极的位置，它们在不同的电势下被极化，并且因此可能通过在测量电极上产生寄生电容来破坏电容检测，从而阻止或破坏物体的检测。通过将至少在电容检测器的工作频率下与测量电极具有相同电势的电势下极化的称为保护元件的元件插入到这些测量电极和设备在其他电势下极化的元件之间，这些干扰能够以已知方式限制或消除。然而，这并不总是可能的，或者需要对设备进行更重大的修改。
[0006]因此，将电容检测装置添加到设备可能证明是困难的、昂贵的和耗时的，尤其是在对现有设备进行回顾性实施时。
[0007]本专利技术的一个目的是克服上述缺陷中的至少一个。
[0008]本专利技术的另一个目的是提出一种电容检测装置，该电容检测装置更容易、成本更低且更便宜地在设备上实施，特别是在现有设备上实施。
[0009]本专利技术的另一个目的是提出一种允许更好地抑制寄生电容的电容检测装置。

技术实现思路

[0010]本专利技术使得能够利用一种用于对物体进行电容检测的装置来实现这些目标中的至少一个，该装置包括：
[0011]‑
至少一个极化模块，其被配置为在与接地电势不同的称为工作电势的交流电势下极化至少一个测量电极；和
[0012]‑
测量电子器件，被配置为在工作频率下测量与由所述至少一个测量电极看到的称为目标电极电容的电容相关的信号；
[0013]其特征在于，至少一个极化模块包括具有中心开口的称为激励环形元件的至少一个环形元件：
[0014]‑
所述至少一个环形元件设置为通过中心开口围绕电连接到所述至少一个测量电极的电导体放置，并且
[0015]‑
所述至少一个环形元件包括由交流电信号供电的至少一个电绕组，所述至少一个电绕组被布置成在所述激励环形元件中产生圆形磁场和在所述中心开口中产生轴向磁场矢量电势；
[0016]以便在所述电导体中在所述至少一个环形元件的输入和输出之间感应出等于所述工作交流电势的交流电势差。
[0017]电绕组尤其能够由交流电压供电。
[0018]因此，在根据本专利技术的电容检测装置中，通过使围绕与所述至少一个测量电极电连接的导体放置至少一个激励环形元件，通过感应产生至少一个测量电极的极化。激励环形元件在电导体的下游部分上，即导体的位于所述至少一个测量电极的一侧的部分上，将对应于工作交流电势的电势差(在下面表示为V
g
)加到穿过所述激励环形元件的所述导体。将参考图1更详细地描述该原理。
[0019]因此，在根据本专利技术的装置中，所述至少一个测量电极的极化不需要建立电接触，或使用轨道或电线来极化每个测量电极。因此，为设备配备根据本专利技术的电容检测装置更容易、成本更低或耗时更少。
[0020]此外，除了所述至少一个测量电极之外，通过将所述至少一个激励环形元件围绕所述设备的合适部分定位，在对所述设备进行很小的修改(如果有的话)的情况下，所述至少一个激励环形元件能够用于极化设备的任何导电部分，该导电部分可以可选地破坏电容检测并且可能破坏整个设备。因此，本专利技术使得能够为设备配备电容检测装置，同时允许更好地抑制寄生电容。
[0021]此外，所述至少一个激励环形元件能够用于使设备的任何导电部件在工作电势V
g
下被极化。因此，设备的每个导电部件都能够潜在地用作测量电极，这使得可以限制甚至避免在设备上添加附加测量电极以使其具有电容检测功能。因此，本专利技术使得能够以更简单、成本更低和更快的方式为设备配备电容检测装置。
[0022]在本文中，以下用M表示的术语“接地电势”表示测量电子器件的参考电势，其能够是例如电接地或一般地电势。该接地电势能够对应于地电势或者连接或不连接到地电势的另一个电势。
[0023]在本文中，两个交流电势在给定频率下是相同或相似的，当它们各自在该频率下包含相同的交流分量时；即具有相同的幅度和相同的相位。因此，在所述频率下的两个相同电势中的至少一个也能够包括例如直流分量，和/或具有与所述给定频率不同的频率的交流分量。
[0024]类似地，当两个交流电势不包括在该工作频率下相同的交流分量时，它们在工作频率下是不同的。
[0025]应该记住，电势是相对于参考电势、例如接地电势M定义的。因此，它对应于相对于该参考或接地电势的电势差。
[0026]本专利技术能够用任何类型的电导体来实施。特别地，与至少一个测量电极电连接的至少一个电导体能够是或包括：
[0027]‑
轨道、电线、电缆、数据总线，或
[0028]‑
装备有根据本专利技术的检测装置的设备的部件或一部分，例如装饰元件、框架元件、在机器人或机械臂的情况下的段、电缆或电缆束，等等，或
[0029]‑
装备有根据本专利技术的检测装置的设备的一部分或全部主体，例如在机器人或机械臂的情况下为机器人段或机器人的全部。
[0030]此外，根据本专利技术，电导体能够以任何方式与所述至少一个测量电极电连接，使得可以将由极化模块感应的电势传输到这个或这些电极。该电连接例如能够是直接的、通过接触的，或者通过或经由构件或电子电路产生。
[0031]在本文中，对于极化模块：
[0032]‑“
极化模块的输入”或“所述至少一个环形元件的输入”是指所述至少一个环形元件的位于与至少一个测量电极相对的一侧上的中心开口的端部，并且
[0033]‑“
极化模块的输出”或“所述至少一个环形元件的输出”是指所述至少一个环形元件的位于与至少一个测量电极侧的中心开口的端部；
[0034]‑
在由与所述至少一个测量电极连接的所述至少一个导体限定的方向上。
[0035]根据一个实施例，极化模块能够包括多个环形元件，所述多个环形元件中的每个包括由交流电压供电的至少一个电绕组，以便在穿过所有所述环形元件的任何导体中感应出等于工作交流电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对物体(O)进行电容检测的装置(300；350；400；500)，包括：
‑
至少一个极化模块(200；210；220；230；240；306)，其被配置为在与接地电势(M)不同的称为工作电势的交流电势(V
g
)下极化至少一个测量电极(302)；和
‑
测量电子器件(312)，其被配置为在工作频率下测量与由所述至少一个测量电极(302)看到的称为目标电极电容的电容(C
oe
)相关的信号；其特征在于，至少一个极化模块(200；210；220；230；240；306)包括具有中心开口的称为激励环形元件的至少一个环形元件(202；212；222；232；2121‑
212
n
)：
‑
所述至少一个环形元件设置为通过所述中心开口围绕与所述至少一个测量电极(302)电连接的至少一个电导体(110；380)放置，并且
‑
所述至少一个环形元件包括由交流电信号(V)供电的至少一个电绕组(204；214；2241‑
2243)，所述至少一个电绕组被布置成在所述激励环形元件(202；212；222；232；2121‑
212
n
)中产生圆形磁场(B)和在所述中心开口中产生轴向磁场矢量电势(E)；以便在所述电导体(110；380)中在所述至少一个环形元件(202；212；222；232；2121‑
212
n
)的输入和输出之间感应出等于所述工作交流电势(V
g
)的交流电势差。2.根据权利要求1所述的装置(300；350；400；500)，其特征在于，所述极化模块(240)包括多个环形元件(2121‑
212
n
)，所述多个环形元件中的每个包括由交流电压(V)供电的至少一个电绕组，以便在穿过所有所述环形元件(2121‑
212
n
)的任何导体(110)中感应出等于所述工作交流电势(V
g
)的交流电势差。3.根据上述权利要求中任一项所述的装置(300；350；400；500)，其特征在于，至少一个激励环形元件(212；222；2121‑
212
n
)包括铁芯(216)，所述激励环形元件(212；222；2121‑
212
n
)的所述至少一个电绕组(214；2241‑
2243)围绕所述铁芯缠绕。4.根据上述权利要求中任一项所述的装置(300；350；400；500)，其特征在于，至少一个激励环形元件(222)包括多个不同的电绕组(2241‑
2243)。5.根据上述权利要求中任一项所述的装置(300；350；400；500)，其特征在于，所述极化模块(230)对于激励环形元件的至少一个电绕组(214)包括用于所述绕组的电源电路，所述电源电路与所述电绕组(214)一起形成调谐到所述工作频率的谐振电路。6.根据上述权利要求中任一项所述的装置(400；500)，其特征在于，所述装置包括感应传感器(402)，所述感应传感器连接到所述测量电子器件(312)，并且被配置为向所述测量电子器件(312)提供电信号，该电信号作为由至少一个测量电极(302)看到的电极
‑
物体电容的函数，所述感应传感器(402)包括具有中心开口的称为接收环形元件的至少一个环形元件：
‑
所述至少一个环形元件设置为围绕与所述至少一个测量电极(302)电连接的电导体(308)放置，并且
‑
所述至少一个环形元件包括在其中感应出所述电信号的称为接收电绕组的至少一个电绕组。7.根据前一权利要求所述的装置(400；500)，其特征在于，所述测量电子器件(312)包括电压放大器，或跨阻抗放大器，其连接到所述感应传感器(402)并且输出与由所述感应传感器(402)提供的、特别是由所述感应传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安，
申请(专利权)人：法格尔传感器公司，
类型：发明
国别省市：