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1. (WO2018077355) SENSOR MIT TRIBOELEKTRISCHEM UND KAPAZITIVEM EFFEKT
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Veröff.-Nr.: WO/2018/077355 Internationale Anmeldenummer PCT/DE2017/200105
Veröffentlichungsdatum: 03.05.2018 Internationales Anmeldedatum: 05.10.2017
IPC:
G01L 5/10 (2006.01)
G Physik
01
Messen; Prüfen
L
Messen von Kraft, mechanischer Spannung, Drehmoment, Arbeit, mechanischer Leistung, mechanischem Wirkungsgrad oder des Drucks von Fluiden
5
Apparate oder Verfahren zum Messen der Kraft, z.B. verursacht durch Aufprall, der Arbeit, der mechanischen Leistung oder des Drehmoments für besondere Zwecke
04
zum Messen der Spannung in Seilen, Kabeln, Drähten, Bändern oder ähnlichen biegsamen Organen
10
mit elektrischen Einrichtungen
Anmelder:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH [DE/DE]; Vahrenwalderstr. 9 30165 Hannover, DE
Erfinder:
TYROLLER, Tobias; DE
PETERS, Bardo; DE
WEBER, Simon; DE
Prioritätsdaten:
10 2016 221 081.526.10.2016DE
10 2017 206 870.124.04.2017DE
Titel (EN) SENSOR WITH A TRIBOELECTRIC AND CAPACITIVE EFFECT
(FR) CAPTEUR À EFFET TRIBOÉLECTRIQUE ET À EFFET CAPACITIF
(DE) SENSOR MIT TRIBOELEKTRISCHEM UND KAPAZITIVEM EFFEKT
Zusammenfassung:
(EN) The invention relates to a sensor (1) for mechanical loads with a capacitive and also a triboelectric effect, comprising a layer sequence of different materials for the respective effects. The sensor is equipped with at least one electrical conductor which is composed of a first, electrically conductive material which is arranged in contact with a second material, and, under a force effect, for example pressure, impact or another mechanical load, from a prespecified direction, the conductor and/or the second material can be moved relative to one another so as to produce the triboelectric effect between the first and the second material and the electrical charge displacement (Q) which is produced in the electrical conductor owing to the triboelectric effect between the first and the second material can be recorded. Furthermore, a first evaluation path (ST) is provided for recording and evaluating signal components in a first frequency band, preferably primarily oriented to the charge displacement (Q) on account of the triboelectric effect, and a second evaluation path (SC) is provided for recording and evaluating signal components in a second frequency band, which is different from the first frequency band, preferably oriented at least primarily to the change in capacitance (ΔC) of the sensor (1) which additionally occurs during the pressing operation, and a signal source (2) is provided for the purpose of generating an excitation signal with a known excitation frequency spectrum. Furthermore, different applications of a sensor of this kind are outlined.
(FR) L'invention concerne un capteur (1) pour charges mécaniques à effet capacitif ainsi qu'à effet triboélectrique, comportant une séquence de couches de matériaux différents pour les effets respectifs. Le capteur comporte au moins un conducteur électrique en un premier matériau électroconducteur, lequel est disposé de manière à être en contact avec un deuxième matériau et, sous l'action d'une force, par exemple de la pression, du choc ou d'autre contrainte mécanique d'une direction prédéterminée, le conducteur et/ou le deuxième matériau sont mobile l'un par rapport à l'autre pour produire l'effet triboélectrique entre les premier et deuxième matériaux et le transfert de charge électrique (Q), produit en raison de l'effet triboélectrique entre les premier et deuxième matériaux dans le conducteur électrique, est détectable. En outre, l'invention concerne un premier trajet d'évaluation (ST), pour détecter et évaluer des composantes de signal dans une première bande de fréquences, orientée, de préférence de façon primaire, sur le transfert de charge électrique (Q), en raison de l'effet triboélectrique ; et un deuxième trajet d'évaluation (SC), pour détecter et évaluer des composantes de signal dans une deuxième bande de fréquences, différente de la première bande de fréquences, orientée, de préférence au moins de façon primaire, sur la variation de la capacité (ΔC) du capteur (1) se produisant pendant la pression; et une source de signal (2), pour générer un signal d'excitation à un spectre de fréquences d'excitation connu. En outre, l'invention concerne des diverses applications d'un tel capteur.
(DE) Die Erfindung betrifft einen Sensor (1) für mechanische Belastungen mit kapazitivem als auch triboelektrischem Effekt, bestehend aus einer Schichtfolge unterschiedlicher Materialien für die jeweiligen Effekte. Der Sensor ist ausgestattet mit zumindest einem elektrischen Leiter aus einem ersten, elektrisch leitfähigen Material, welcher in Berührung mit einem zweiten Material angeordnet ist und bei einer Kraftwirkung, bspw. Druck, Aufprall oder sonstigen mechanischen Belastung, aus einer vorgegebenen Richtung der Leiter und/oder das zweite Material relativ zueinander unter Erzeugung des triboelektrischen Effekts zwischen dem ersten und zweiten Material beweglich sind und die durch den triboelektrischen Effekt zwischen erstem und zweitem Material im elektrischen Leiter entstehende, elektrische Ladungsverschiebung (Q) erfassbar ist. Darüber hinaus ist ein erster Auswerte pfad (ST) zum Erfassen und Auswerten von Signalanteilen in einem ersten Frequenzband, vorzugsweise primär auf die Ladungsverschiebung (Q) aufgrund des triboelektrischen Effekts orientiert, und ein zweiter Auswertepfad (SC) zum Erfassen und Auswerten von Signalanteilen in einem zweiten, vom ersten verschiedenen Frequenzband, vorzugsweise zumindest primär die während des Drucks zudem auftretende Änderung der Kapazität (ΔC) des Sensors (1) orientiert und eine Signalquelle (2) zur Erzeugung eines Anregungssignals mit einem bekannten Anregungsfrequenzspektrum vorgesehen. Darüber hinaus werden verschiedene Anwendungen eines solchen Sensors skizziert.
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Designierte Staaten: AE, AG, AL, AM, AO, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BH, BN, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CL, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DJ, DK, DM, DO, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, GT, HN, HR, HU, ID, IL, IN, IR, IS, JO, JP, KE, KG, KH, KN, KP, KR, KW, KZ, LA, LC, LK, LR, LS, LU, LY, MA, MD, ME, MG, MK, MN, MW, MX, MY, MZ, NA, NG, NI, NO, NZ, OM, PA, PE, PG, PH, PL, PT, QA, RO, RS, RU, RW, SA, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, ST, SV, SY, TH, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, ZA, ZM, ZW
African Regional Intellectual Property Organization (ARIPO) (BW, GH, GM, KE, LR, LS, MW, MZ, NA, RW, SD, SL, ST, SZ, TZ, UG, ZM, ZW)
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Europäisches Patentamt (EPO) (AL, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, LV, MC, MK, MT, NL, NO, PL, PT, RO, RS, SE, SI, SK, SM, TR)
African Intellectual Property Organization (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, KM, ML, MR, NE, SN, TD, TG)
Veröffentlichungssprache: Deutsch (DE)
Anmeldesprache: Deutsch (DE)