[发明专利]具有调节电路的梁柱探测器

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1所述的电路装置以及根据权利要求10所述的具有这样的电路装置的梁柱探测器。

背景技术

公知的是，给电容传感器配备反馈桥电路，这例如在Larry K. Baxter的“Capacitive sensors”（IEEE Press）中予以了描述。用于追踪隐藏在墙壁中的梁柱的电容式梁柱探测器也配备有这样的反馈桥电路，这例如在DE 10 2010 028 718中予以了描述。

电容式梁柱探测器按照公知方式使用一个或多个电极，所述电极被施加电压，由此形成电场。可以给所述场分配电容。梁柱探测器的影响范围中的物体改变该电场并且导致电容的改变。

但是该电容改变与变化的电容相比是非常小的。这对探测器的电容式测量技术提出了高要求。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种电路装置，该电路装置使得能够以经改善的分辨能力识别与总电容相比小的电容改变。该任务通过具有权利要求1的特征的电路装置来解决。另外，本发明的任务是提供一种在过探测和欠探测和提高的探测深度方面具有改善的可靠性的梁柱探测器。该任务通过具有权利要求10的特征的梁柱探测器来解决。优选的改进方案在从属权利要求中予以说明。

根据本发明的电路装置包括第一电容器、第二电容器和第三电容器。在此，电容器的第一电容器片分别与第一电路节点连接。电容器片也可以被称为电容器板或者电容器电极。这三个术语在本申请的范围内同义地使用。

在此，电路装置被构造为给第一电容器施加依赖于时间的第一电压、给第二电容器施加依赖于时间的第二电压、以及给第三电容器施加依赖于电压的第三电压。在此，第一电压和第二电压被反相地定时，而第二电压和第三电压被同相地定时。此外，该电路装置包括放大器、同步解调器和比较器。放大器的输入端与第一电路节点以及与地接触部连接。同步解调器被设置为将放大器的输出信号与第一电压的时钟同步地交替地施加在比较器的两个输入端上。该电路装置还被构造为根据比较器的输出值生成调节值。此外，该电路装置被构造为根据调节值来改变第一电压以及第三电压的幅度数值和/或第二电压的幅度数值。该电路装置有利地允许以高的分辨能力探测第一电容器、第二电容器和/或第三电容器的与第一电容器、第二电容器和/第三电容器的电容的绝对值相比小的电容改变。

在该电路装置的一个改进方案中，该电路装置具有第四电容器。在此，第四电容器的第一电容器片与第一电路节点连接。在此，该电路装置被构造为给第四电容器施加依赖于时间的第四电压。该第四电压和第一电压被同相地定时。于是，有利地得出该电路装置的对称构造，该对称构造使得能够以非常高的信噪比探测电容器的小电容改变。

在该电路装置的一个实施方式中，该电路装置具有可调节的直流电流源，该直流电流源布置在地接触部与第一电容器或第二电容器或第三电容器或第四电容器的第二电容器片之间。在此，该电路装置具有电阻，该电阻布置在第二电容器片与第二电路节点之间，该第二电路节点被设置为处于相对于地接触部提高的恒定电势。在此，在直流电流源与第二电容器片之间布置有开关。该电阻于是有利地充当上拉电阻，在该上拉电阻上下降如下的电压：该电压的大小依赖于由可调节的直流电流源输出的电流强度的值。电容器被施加该电压。开关允许给该电压定时。

在该电路装置的一个改进方案中，该电路装置具有可调节的第一直流电流源、可调节的第二直流电流源、可调节的第三直流电流源、可调节的第四直流电流源、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻。在此，第一开关布置在第一电容器的第二电容器片与第一直流电流源的第一接触部之间。第一直流电流源的第二接触部与地接触部连接。第一电阻布置在第一电容器的第二电容器片与第二电路节点之间。第二开关布置在第二电容器的第二电容器片与第二直流电流源的第一接触部之间。第二直流电流源的第二接触部与地接触部连接。第二电阻布置在第二电容器的第二电容器片与第二电路节点之间。第三开关布置在第三电容器的第二电容器片与第三直流电流源的第一接触部之间。第三直流电流源的第二接触部与地接触部连接。第三电阻布置在第三电容器的第二电容器片与第二电路节点之间。第四开关布置在第四电容器的第二电容器片与第四直流电流源的第一接触部之间。第四直流电流源的第二接触部与地接触部连接。第四电阻布置在第四电容器的第二电容器片与第二电路节点之间。四个直流电流源有利地允许结合四个充当上拉电阻的电阻生成四个依赖于时间的电压，所述电压可以借助于四个开关来定时。