AT504406B1 - Messvorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung umfassend zumindest einen flächenhaften Sensor und eine Auswerteeinrichtung zum Ermitteln einer, auf einem vordefinierbaren Abschnitt des flächenhaften Sensors einwirkenden Kraft, wobei der flächenhafte Sensor zumindest eine Trägerlage aus einem flexiblen, elektrisch geladenen und elastisch rückstellbar verformbaren Polymerschaum, eine Elektrodenanordnung und gegebenenfalls eine Ausleseeinrichtung umfasst und wobei die Trägerlage eine erste und zweite Auflagefläche aufweist, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und über die Dicke der Trägerlage voneinander distanziert sind und die Elektrodenanordnung unmittelbar auf den beiden Auflageflächen der Trägerlage aufgebracht ist und zumindest eine, durch eine leitende Schicht gebildeten Elektrode umfasst und gegebenenfalls die Ausleseeinrichtung zumindest eine, aus elektronischen Bauelementen gebildete Schaltmatrix umfasst, wobei jede Elektrode mittels einer isolierten, elektrisch leitenden Verbindungsleitung mit der Ausleseeinrichtung verbunden ist und wobei die Auswerteeinrichtung mit der Ausleseinrichtung über ein Verbindungsmittel verbunden ist und in Abhängigkeit von der Veränderung der relativen Position der Elektroden in zur Auflagefläche der Trägerlage senkrechten Richtung unterschiedliche Ausgangssignale erzeugt.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung der Messvorrichtung, welche zumindest einen flächenhaften Sensor umfasst und wobei der flächenhafte Sensor zumindest eine Trägerlage aus einem flexiblen, elektrisch geladenen und elastisch rückstellbar verformbaren Polymerschaum, eine Elektrodenanordnung und eine Ausleseeinrichtung umfasst und wobei die Trägerlage eine erste und zweite Auflagefläche aufweist, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und über die Dicke der Trägerlage voneinander distanziert sind und die Elektrodenanordnung unmittelbar auf den beiden Auflageflächen der Trägerlage aufgebracht ist und zumindest eine, durch eine leitende Schicht gebildete Elektrode umfasst und wobei die Elektroden auf die Auflageflächen aufgedruckt und/oder aufgedampft werden und die Ausleseeinrichtung zumindest eine aus elektronischen Bauelementen gebildete Schaltmatrix umfasst, wobei jede Elektrode mittels einer isolierten, elektrisch leitenden Verbindungsleitung mit der Ausleseeinrichtung verbunden ist und wobei die isolierte Verbindungsleitung unmittelbar auf die Auflagefläche des Polymerschaums bzw. auf die Elektrode oder Elektrodenanordnung aufgedruckt bzw. aufgedampft wird.

Weiters betrifft die Erfindung die Verwendung der Messvorrichtung zum Messen einer Kraft, die auf einem vordefinierbaren Abschnitt eines flächenhaften Sensors einwirkt und ein Verfahren zum Messen einer Kraft, die auf einem vordefinierbaren Abschnitt eines flächenhaften Sensors einwirkt.

Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, die bei Einwirken einer Kraft auf einen vordefinierten Abschnitt einer flächenhaften Sensoranordnung, an den unmittelbar auf der Sensoranordnung angebrachten Elektroden, ein elektrisches Ausgangssignal erzeugen. Insbesondere sind Vorrichtungen bekannt, die aus einem piezoelektrischen bzw. ferroelektrischen Schaummaterial und unmittelbar darauf angebrachten Elektrodenanordnungen bestehen und wo die einzelnen Elektroden der Elektrodenanordnungen mit einer Auswerteeinrichtung verbunden sind. Eine Krafteinwirkung auf eine derartige Vorrichtung bewirkt eine Änderung der physikalischen Eigenschaften des Schaummaterials, wodurch sich an den Elektroden beispielsweise eine Änderung des elektrischen Widerstandes oder ein geringer Spannungsimpuls messen läst. Nachteilig ist daran, dass die Auswerteeinrichtung kontinuierlich für jede Elektrode der ersten Elektrodenanordnung sequentiell alle Elektroden der zweiten Elektrodenanordnung überwachen muss, um bei einer sich einstellenden Änderung der physikalischen Eigenschaften des Schaummaterials, ein entsprechendes Ausgangssignal für die weitere Verarbeitung zur Verfügung stellen zu können. Die kontinuierliche Überwachung benötigt permanent Energie, was im Hinblick auf die Betriebsdauer von nicht permanent mit Energie versorgten Geräten nachteilig ist.

Insbesondere sind aus dem Stand der Technik matrixartige Elektrodenanordnungen bekannt, bei denen die Elektroden streifenförmig ausgebildet und in den beiden parallelen Lagen der 3 AT 504 406 B1

Auflagefläche des Schaummaterials um 90° zueinander verdreht angeordnet sind. Zur Ermittlung der Position einer einwirkenden Kraft ist es daher erforderlich, dass die Auswerteeinrichtung kontinuierlich und wechselweise alle Elektroden der beiden Lagen überprüft, um so eine Änderung der physikalischen Eigenschaften des sich zwischen den Elektroden befindlichen Schaummaterials zu erfassen.

Aus der US 4,328,441 A ist eine dreilagige, aus zwei piezoelektrischen Polymerschichten und einer Isolierschicht bestehende Sensoranordnung bekannt. Auf jeder Auflagefläche der piezoelektrischen Polymerschicht sind unmittelbar mit dieser verbundene, elektrisch leitende Lagen aufgebracht, wobei jeweils eine erste Lage als Flächenelektrode und die zweite Lage als Streifenelektrode ausgebildet ist. Die erste und zweite piezoelektrische Polymerschicht mit den jeweils aufgebrachten elektrisch leitenden Lagen wird nun so angeordnet, dass die beiden Streifenelektroden einander gegenüber liegen und in ihrer parallel zur Auflagefläche liegenden Ebene um 90° gegeneinander verdreht sind. Zwischen diesen beiden Polymerschichten ist weiters eine Isolierschicht angeordnet, wobei die beiden Auflageflächen der Isolierschicht mit den auf der Auflagefläche der ersten und zweiten Polymerschicht aufgebrachten Streifenelektroden unmittelbar verbunden sind. Auf den, der Isolierschicht abgewandten äußeren Seiten der beiden Polymerschichten, befinden sich daher die flächenhaften Elektroden. Als mechanischen Schutz wird an den beiden Außenseiten der Sensoranordnung eine strukturierte Schicht angebracht. In dieser Schicht sind Aussparungen angebracht, um z.B. den Druckelementen einer Tastatur den Kontakt mit der Sensoranordnung zu ermöglichen. Weiters wird beschrieben, dass die beiden Flächenelektroden mit einem definierten elektrischen Potential, vorzugsweise Masse, verbunden werden und dass jede der Streifenelektroden über eine Auswahleinrichtung mit einer Auswerteeinrichtung verbunden wird. Zur Ermittlung einer Krafteinwirkung bzw. eines Druckpunkts muss die Auswerteeinrichtung demnach für jede Streifenelektrode der ersten Elektrodenanordnung, alle Streifenelektroden der um 90° verdrehten, zweiten Elektrodenanordnung überprüfen, um eine sich ergebende Änderung der physikalischen Eigenschaften feststellen zu können. Dieser Vorgang muss kontinuierlich für alle Streifenelektroden der beiden Elektrodenanordnungen wiederholt werden.

Die WO 2005/068961 A1 offenbart eine Sensoranordnung bei der ein Sensorelement dadurch gebildet ist, dass zwischen zwei auf den Auflageflächen einer Trägerlage aufgebrachten Elektrodenanordnungen ein druckempfindliches Material angebracht ist. Die einzelnen Sensorelemente sind unabhängig voneinander und in der Ebene der Sensoranordnung in gewissen Grenzen frei beweglich. Dadurch ist eine größtmögliche Anpassung an unregelmäßig geformte Unterlagen erreichbar. Eine weitere offenbarte Ausbildung ermöglicht eine Bewegung der Sensoren auch in Richtung senkrecht zur Ebene der Sensorelemente. Um die freie Beweglichkeit zu ermöglichen, sind die elektrisch leitenden Zuleitungen zu den einzelnen Sensorelementen spiralförmig ausgebildet und das Trägermaterial ist entlang dieser Spirale ausgeschnitten. Die Länge der Zuleitung legt daher die Beweglichkeit des Sensorelements fest. Die einzelnen Sensorelemente verbindenden Leitungen sind wiederum in einer Matrix, als Spalten- und Zeilenverbindungen, ausgebildet. Zur Positionsbestimmung sind daher auch hier kontinuierlich und wiederholend für jede Spaltenverbindung alle Zeilenverbindungen zu prüfen, um eine sich ergebende Änderung der physikalischen Eigenschaften des druckempfindlichen Materials feststellen zu können.

Aus der US 2003/0146675 A1 sind mehrere Ausbildungen von piezoelektrischen Messwertwandlern bzw. Messwertumformern bekannt. Gemäß einer offenbarten Ausbildung ist eine Polymerfolie oder ein dünner keramischer piezoelektrischer Messwertumformer durch eine Mehrzahl von piezoelektrischen (aktiven) und dielektrischen (inaktiven) Lagen gebildet. Um ein zweidimensionales Polarisationsprofil ausbilden zu können, das über der Fläche der piezoelektrischen Struktur geringfügig variiert, sind auf einer Oberfläche des Messwertumwandlers Schaltkreis-Strukturen aufgebracht. Piezoelektrische Sensoren und Messwertwandler haben im Bereich der Vibrationserkennung breite Anwendung gefunden. Dabei wird eine piezoelektrische Schichtanordnung auf einer vibrierenden Struktur angeordnet und die sich durch die Vibration 4 AT 504 406 B1 einstellende Ladungsänderung über Elektroden abgegriffen. Ein Vorteil eines piezoelektrischen Materials liegt insbesondere darin, dass durch Aufbringen einer entsprechenden elektrischen Spannung, der Messwertumwandler zum gezielten Aufbringen einer Deformation geeignet ist und somit eine so genannte aktive Schwingungsdämpfung möglich ist. Der beschriebene Messwertumwandler ist daher zur Erfassung einer Schwingung und gleichzeitig und aktiven Dämpfung dieser Schwingung ausgebildet. Um diese Technologie effizient einsetzen zu können ist es erforderlich, dass die piezoelektrische Polarisation der Schichtanordnung über der Oberfläche des Messwertumwandlers in einer definierten Art variiert. Da eine gezielte Festlegung eines Polarisationsprofils schwierig auszubilden ist, offenbart die US 2003/0146675 A1 des Weiteren" auch segmentierte piezoelektrische Sensoren, bei denen der verteilte piezoelektrische Effekt einer Schichtanordnung, durch eine Anordnung diskreter piezoelektrischer Sensoren ersetzt wird und das Messergebnis jedes einzelnen Sensors bewertet und gewichtet wird. Durch diese Ausbildung wird eine produktionstechnische Festlegung einer Verteilungsfunktion der piezoelektrischen Empfindlichkeit, durch eine technisch-elektronische Auswertung ersetzt. Das Dokument offenbart ferner, dass der piezoelektrische Messwertumformer durch eine Mehrlagenstruktur gebildet ist, wobei sich piezoelektrisch aktive und inaktive Schichtstrukturen abwechseln und weiters selektive Metallisierungen auf den inaktiven Schichten angeordnet sind, um -so eine zweidimensionale Verteilungsfunktion der piezoelektrischen Empfindlichkeit auszubilden. Es ist ferner offenbart, dass Polymerfolien für die einzelnen Schichten verwendet werden können, wobei diese ggf. doppelseitig metallisiert sein können. Die mittlere aktive Schicht kann durch eine piezoelektrische PVDF Folie gebildet sein.

Die Schrift DE 198 33 928 A1 offenbart eine geometrische Sensoreinrichtung mit in einem Flexileiterband integrierten elektronischen Bauelementen. Es ist bekannt, einen Sensorchip über ein Flexileiterband mit entfernt angeordneten Leiterplatten elektrisch zu verbinden, wobei auf dieser Leiterplatte weitere Bauelemente angeordnet sein können. Bei einer entsprechend hohen Anzahl von zu erfassenden Sensoren und damit zu übertragenden analogen Signalen, muss ein Flexileiterband sehr viele Leitungsverbindungen bereitstellen und ist dann entsprechend breit ausgebildet. Das Dokument offenbart nun eine Sensoreinrichtung, bei der eine möglichst geringe Anzahl von Flexileiterband-Ausgängen erforderlich ist und wobei weiters eine möglichst geringe Baugröße der biometrischen Sensoreinrichtung möglich ist. Da elektronische Bauelemente nicht wie bisher auf den nachgeschalteten starren Leiterblatten angeordnet werden, sondern direkt auf dem Flexileiterband montiert werden, wird somit ein Flexileiterband mit integrierten elektronischen Zusatzfunktionen geschaffen. Das Dokument offenbart ferner, dass ein Sensorchip in ein, aus Kunststoff bestehendes Chipgehäuse eingebettet ist, wobei die aktive Sensorfläche zur Erkennung von Fingerminutien ausgebildet ist. Zur Weiterleitung der elektrischen Signale des Sensorchips ist dieser mittels Anschlussdrähten mit den Leiterbahnen eines Flexileitersbands elektrisch verbunden. Das Flexileiterband besteht aus einem hoch flexiblen, nicht leitenden Trägermaterial, auf dem strukturierte Leiterbahnen aufgebracht sind.

Das Dokument GB 2 138 144 A offenbart einen laminierten, folienartigen Messwertumformer, der ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von den einwirkenden mechanischen Kräften abgibt. Der offenbarte piezoelektrische Messwertumwandler basiert auf einem Material welches eine elektrische Ladung erzeugt, die proportional zu einer einwirkenden Kraft bzw. zu einer auftretenden Verformung ist. Dies ist als piezoelektrischer Effekt bekannt. Der Messwertumwandler umfasst eine obere und untere flexible Schicht, wobei auf den jeweils zugewandten Flachseiten gleichmäßig verteilte konvexe Strukturelemente angeordnet sind. Diese Elemente sind derart angeordnet, dass sie bei der Anordnung der Schichten zum Messwertumwandler, jeweils in den Freiraum der gegenüberliegenden Strukturelemente zu liegen kommen. Zusätzlich ist als aktives Element eine Folie aus einem Polymerharz zwischen der oberen und unteren Schicht angeordnet, wobei es bei einwirken einer Kraft auf die obere oder untere Schicht zu einer Dehnung der Polymerfolie kommt, da die konvexen Strukturelemente die Polymerfolie aus der weitestgehend geradlinigen Erstreckung, in die jeweils gegenüberliegenden Freibereiche dehnen. 5 AT 504 406 B1

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Messvorrichtung zur Bestimmung von örtlich verteilt einwirkenden Kräften zu schaffen, die sich flexibel an bauliche Gegebenheiten anpassen lässt und die einen geringen Energieverbrauch aufweist.

Die Aufgabe der Erfindung wird jeweils eigenständig dadurch gelöst, dass • die elektronischen Bauelemente unmittelbar auf der verformbaren, flexiblen und elastisch rückstellbaren Trägerlage angebracht sind • der Auswerteeinrichtung zur Aktivierung durch einen Spannungsimpuls ausgebildet ist • die elektronischen Bauteile unmittelbar auf der Trägerlage aufgebracht werden • eine Messvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 zum Messen einer Kraft, die auf einem vordefinierbaren Abschnitt eines flächenhaften Sensors einwirkt, verwendet wird • die Auswerteeinrichtung durch eine Krafteinwirkung auf einen Abschnitt des flächenhaften Sensors aktiviert wird.

Dadurch, dass die elektronischen Bauteile der Schaltmatrix der Ausleseeinrichtung -bereits unmittelbar am flächenhaften Sensor angebracht sind, bzw. durch ein anspruchsgemäßes Verfahren aufgebracht werden, erreicht man einen besonders kompakten bzw. Platz sparenden Aufbau des Sensors. Ein weiterer Vorteil einer anspruchsgemäßen Ausbildung ist, dass die Auswahl der Elektroden bereits am Sensor geschieht, wodurch sich die Anzahl der Verbindungsleitungen vom Sensor zur Auswerteeinrichtung reduziert.

Wird als Trägerlage eines flächenhaften Sensors ein elektrisch geladener Polymerschaum eingesetzt, bewirkt eine Krafteinwirkung auf einen vordefinierbaren Abschnitt des Sensor, an den Elektroden der unmittelbar auf den beiden Auflageflächen der Trägerlage aufgebrachten Elektrodenanordnungen, eine der Krafteinwirkung proportionale Änderung einer elektrischen Kenngröße. Durch die speziellen physikalischen Eigenschaften des elektrisch geladenen Polymerschaums bewirkt eine Krafteinwirkung insbesondere einen Spannungsimpuls. Die Auswerteeinrichtung ist anspruchsgemäß dazu ausgebildet, diesen Spannungsimpuls als ein Aktivierungssignal auszuwerten um beispielsweise aus einem Wartezustand in einen Betriebszustand zu wechseln. Insbesondere bewirkt die Aktivierung der Auswerteeinrichtung, dass diese hernach die Messung der physikalischen Eigenschaften des sich zwischen den Elektrodenanordnungen befindlichen Polymerschaums durchführt um so Position und Größe von einwirkenden Kräften zu bestimmen. Eine kontinuierliche, permanent Energie verbrauchende Messung der physikalischen Eigenschaften entfällt bei einer anspruchsgemäßen Ausbildung, wodurch die gegenständliche Erfindung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen den bedeutenden Vorteil bietet, deutlich weniger Energie zu verbrauchen, was sich insbesondere bei nicht an eine permanente Energieversorgung angeschlossenen Geräten in einer deutlich erhöhten Einsatzdauer auswirkt.

Weist die Auswerteeinheit anspruchsgemäß einen Anschluss zur Aktivierung auf, bewirkt ein Spannungsimpuls an diesem Anschluss, dass die Messvorrichtung aus einem Ruhezustand in den aktiven Zustand wechselt und hernach die Messung der physikalischen Eigenschaften des sich zwischen den Elektroden befindlichen Polymerschaums durchführt. Dieser Anschluss ist derart vorteilhaft ausgeführt, dass dessen Zustand nicht permanent abgefragt bzw. überprüft werden muss, sondern ein Spannungsimpuls bewirkt eine unmittelbare Aktivierung der Auswerteeinrichtung.

Durch eine anspruchsgemäße Ausbildung der Auswerteinrichtung mit einem Speichermodul und einem Ausführungsmodul ist die Auswerteeinrichtung in der Lage, im Speichermodul hinterlegte Ablaufanweisungen in das Ausführungsmodul zu laden und von diesem ausführen zu lassen. Eine derartige Ablaufanweisung dient beispielsweise dazu, die Zeilen- und Spaltenelektroden rasterartig abzufragen um so Angriffspunkt und Größe der einwirkenden Kräfte zu ermitteln. Vom Ausführungsmodul wird aus der geänderten physikalischen Kenngröße des Polymerschaums ein weiterverarbeitbares Ausgangssignal erzeugt. 6 AT 504 406 B1

Sind die Bauteile der Schaltmatrix aus der Gruppe umfassend Halbleiter und passive elektronische Komponenten gebildet, lassen sich bereits unmittelbar auf der Trägerlage des flächenhaften Sensors auch komplexere Ausleseschaltungen realisieren. Dies hat den Vorteil, dass sich dadurch die Anzahl der Verbindungsleitungen zwischen Auslese- und Auswerteeinrichtung reduziert und weiters die Auswerteeinrichtung einfacher aufgebaut ist. In einer vorteilhaften Weiterbildung lässt sich beispielsweise eine Alarmierungsschaltung zur frühzeitigen Warnung vor einer möglichen Überlastung realisieren.

Ist zumindest ein halbleitendes Bauelement der Schaltmatrix als ein, aus organischem halbleitenden Material aufgebauter Transistor, bzw. amorpher Siliziumtransistor ausgebildet, welche auf flexiblen, elastisch rückstellbar verformbaren Trägerlagen aufbringbar sind, ist eine kostengünstige Realisierung auch komplexer Ausleseeinrichtungen möglich.

Eine weitere anspruchsgemäße Ausbildung weist zumindest eine, bevorzugt jedoch beide Elektrodenanordnungen oder mehrere, über die Auflagefläche der Trägerlage verteilte Elektroden auf. Insbesondere bevorzugt ist eine Ausbildung als Streifenelektroden, wobei die Streifenelektroden der ersten Elektrodenanordnung gegenüber den Streifenelektroden der zweiten Elektrodenanordnung beispielsweise um 90° verdreht angeordnet sind, wodurch sich eine matrixartige Anordnung als Zeilen- und Spaltenelektroden ergibt. Bei einer Krafteinwirkung auf einen Abschnitt des flächenhaften Sensors, ist an den Elektroden im Abschnitt der Krafteinwirkung eine Veränderung der physikalischen Eigenschaften messbar. Ein weiterer Vorteil der anspruchsgemäßen Messvorrichtung ist, dass durch die Schaltmatrix die Auswahl der Elektroden bereits am flächenhaften Sensor erfolgt, wodurch sich die Anzahl der Verbindungsleitungen von der Ausleseeinrichtung zur Auswerteeinrichtung deutlich reduziert. Da weiters jede einzelne Elektrode mittels isolierter Verbindungsleitungen über die Ausleseeinrichtung mit der Auswerteeinrichtung verbunden ist, ermöglicht ein derart bevorzugt ausgebildeter flächenhafter Sensor die Bestimmung der Kraft und der Position von über die Auflagefläche des Sensors verteilten einwirkenden Kräften.

Haben alle auf der Trägerlage aufgebrachten Einrichtungen zumindest die Formanpassungsfähigkeit der Trägerlage, ist sichergestellt, dass es bei einer Verformung der Trägerlage, beispielsweise beim Anbringen an eine nicht ebene Fläche, zu keiner Beschädigung, insbesondere Ablösung der aufgebrachten Einrichtungen kommt.

Wird der Polymerschaum aus der Gruppe der geschlossenen Zellularschäume ausgewählt bzw. weist der Polymerschaum einen anspruchsgemäßen quasistatischen piezoelektrischen Koeffizienten auf, erhält man den entscheidenden Vorteil, dass eine Krafteinwirkung auf den Polymerschaum, einen Spannungsimpuls an den, unmittelbar am Polymerschaum aufgebrachten, Elektroden bewirkt. Dies ist ein entscheidender Vorteil der gegenständlichen Erfindung, da dadurch eine permanent Energie benötigende Überwachung der physikalischen Eigenschaften des Schaummaterials nicht mehr erforderlich ist. Insbesondere von Vorteil ist, dass eine größere Dicke des Polymerschaums, an den Elektrodenanschlüssen eine größere Änderung der elektrischen Kenngrößen des Ausgangssignals ergibt.

Eine Beschichten des flächenhaften Sensors mit einer Schutzschicht gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, ermöglicht einen Einsatz der gegenständlichen Messvorrichtung in einer Umgebung, in der ein erhöhter Schutz vor mechanischen bzw. chemischen Einflüssen erforderlich ist. Der gesamte Sensor und alle darauf angebrachten Einrichtungen, beispielsweise Elektroden und Schaltmatrix, werden flächendeckend mit der Schutzschicht überzogen. Die Ausbildung der Schutzschicht als nicht leitender Kunststoff gestattet es, diese unmittelbar auf der Trägerlage bzw. auf die unmittelbar darauf angebrachten Einrichtungen aufzutragen. Der besondere Vorteil dabei ist, dass keine zusätzlichen Maßnahmen zur elektrischen Isolation der aufgebrachten Einrichtungen untereinander bzw. zur elektrischen Isolation des Sensors gegenüber der Umgebung erforderlich sind. Je nach geplanter Einsatzumgebung kann die Schutzschicht wasserabweisend bzw. UV-beständig ausgeführt sein. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist es weiters 7 AT 504 406 B1 möglich die Schutzschicht derart auszubilden, dass sie auch eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischer Belastung z.B. Knicken, Schneiden, Schläge bzw. chemischen Substanzen z.B. Alkohol, Kohlenwasserstoffe bietet.

Wenn die Elastizität des Polymerschaums in Richtung der Dicke der Lage höher ist als in Richtung parallel zu den Auflageflächen der Trägerlage, bewirkt eine Krafteinwirkung eine Verformung der Polymerschicht und aller unmittelbar darauf angebrachten Einrichtungen, überwiegend in Richtung der Dicke der Schicht. Da die Auswerteeinrichtung die Position und Größe einer einwirkenden Kraft aufgrund der durch die Krafteinwirkung hervorgerufenen Dickenänderung bestimmt, wird durch die anspruchgemäße Ausführung eine Verfälschung des Messergebnisses weitestgehend vermieden.

Wird die Ausleseeinrichtung zur berührungslosen Aktivierung der Auswerteeinrichtung bzw. zur berührungslosen Messwertübertragung ausgebildet, lässt sich die Messvorrichtung auch in Bereichen einsetzen, wo beispielsweise aus baulichen Gründen keine direkte leitungsgebundene Verbindung des flächenhaften Sensors mit der Auswerteinheit möglich ist.

Durch die Ausbildung der Ausleseeinrichtung mit einem Anschluss für ein Bussystem, lassen sich mehrere flächenhafte Sensoren zu einem Verbund zusammenschalten.

Die Bildung eines Verbunds von Messvorrichtungen ermöglicht die anspruchgemäße Ausbildung der Auswerteeinrichtung mit einem Anschluss für ein Bussystem.

Der besondere Vorteil einer Ausbildung der Ausleseeinrichtung bzw. der Auswerteeinrichtung mit einem Anschluss für ein Bussystem liegt darin, dass sich einfach und kostengünstig ein größerer Messverbund aus flächenhaften Sensoren bzw. aus Messvorrichtungen aufbauen lässt. Zusätzliche Komponenten sind in vorteilhafter Weise nicht erforderlich.

Wird die Messvorrichtung in einem Verfahren eingesetzt, das zum Messen einer Kraft dient, die auf einen vordefinierten Abschnitt eines flächenhaften Sensors einwirkt und bei dem die Krafteinwirkung die Auswerteeinrichtung aktiviert, erhält man den besonderen Vorteil, dass eine permanente Überwachung der physikalischen Eigenschaften des sich zwischen den Elektrodeanordnungen befindlichen Polymerschaums nicht erforderlich ist. Durch die anspruchsgemäße Ausbildung ist es vorteilhaft möglich, die Auswerteeinrichtung nur beim Einwirken einer Kraft auf einen Abschnitt des flächenhaften Sensors zu aktivieren und dann die Messung der physikalischen Eigenschaften des Polymerschaums durchzuführen.

Einen besonderen Vorteil der gegenständlichen Erfindung erhält man, wenn sich die Auswerteeinrichtung eine vorgebbare Zeit nach der Durchführung der Messung zur Bestimmung der Größe und Position einer einwirkenden Kraft, selbsttätig in einen Energiesparzustand versetzt und in diesem Zustand einen deutlich reduzierten Energieverbrauch aufweist hat. Insbesondere liegt der Stromverbrauch im Energiesparzustand unter 250 μΑ.

Durch die anspruchsgemäße Ausbildung des Verfahrens zum Messen einer Kraft erhält man als entscheidenden Vorteil eine deutliche Reduktion des Energieverbrauchs und damit einhergehend, eine deutliche Verlängerung der Einsatzdauer bei nicht permanent an eine Energiequelle angeschlossenen Geräten.

In vorteilhafter Weise lässt sich das Verfahren zum Messen einer Kraft auch in einer Vorrichtung zur Ermittlung der Belegung von Lagerelementen einer Aufbewahrungseinrichtung einsetzen. Bei einer derartigen Ausbildung, wie sie beispielsweise in einem Warenwirtschaftssystem Anwendung findet, umfasst ein Lagerelement zumindest eine nicht unterbrochene Auflagefläche, beispielsweise ein Regalboden, oder mehrere, beispielsweise in Fachelemente abgetrennte Abschnitte der Auflagefläche, sowie eine Steuer- bzw. Kontrolleinrichtung zur Auswertung der Belegungsdaten. Wird ein Stückgut ein einem Lagerelement eingelagert, bewirkt das 8 AT 504 406 B1

Gewicht des Stückguts die Aktivierung der erfindungsgemäß ausgebildeten Auswerteeinrichtung. Nach der Aktivierung ist die Messvorrichtung in der Lage, beispielsweise das Gewicht, die Position innerhalb des Lagerelements und auch die Form der Auflagefläche des Stückguts zu ermitteln und an die Steuer- bzw. Kontrolleinrichtung zu übermitteln. Die Möglichkeit, mehrere Formparameter ohne zusätzliche Einrichtungen, in einem Arbeitsschritt bestimmen zu können, ist ein entscheidender Vorteil der gegenständlichen Erfindung gegenüber den allgemeine bekannten Messvorrichtungen zum Ermitteln einer einwirkenden Kraft.

In einer weiteren Ausbildung lässt sich das Verfahren zum Messen einer Kraft beispielsweise in einer Vorrichtung zur Ermittlung von Gewichtslasten, insbesondere Schneelasten, auf Abdeckungen bzw. Dächern einsetzen. Bei einer derartigen Ausbildung ist von Vorteil, dass der flächenhafte Sensor der erfindungsgemäßen Messvorrichtung flexibel und elastisch rückstellbar verformbar und mit einer Schutzschicht überzogen ist und daher direkt auf der Abdeckung bzw. auf einer Auflagerfläche der Abdeckung angebracht werden kann.

Die Erfindung wird im Nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen jeweils in schematisch vereinfachter Darstellung:

Fig. 1 einen, zur Darstellung der Elektrodenanordnungen entlang einer Seitenkante aufgeklappten flächenhaften Sensor, ohne Darstellung des Schaummaterials;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des flächenhaften Sensors;

Fig. 3 eine aufgeschnittene perspektivische Darstellung des flächenhaften Sensors;

Fig. 4 eine nicht maßstabs- und formgetreue Schnittdarstellung gemäß Figur 2, jedoch mit aufgebrachter Schutzschicht;

Fig. 5 die Messvorrichtung, eine Zusammenschaltung mehrerer Sensoren und eine Zusammenschaltung;

Fig. 6 ein Prinzipschaltbild der Ausleseeinrichtung.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.

Fig. 1 zeigt den flächenhaften Sensor 13, der zur anschaulichen Darstellung entlang «iner Seitenkante in der Mitte der Dicke des Polymerschaums aufgeklappt ist. Der Polymerschaum ist in dieser Figur nicht dargestellt. Die Figur zeigt weiters die unmittelbar auf der ersten und zweiten Auflagefläche des Polymerschaums aufgebrachten Elektrodenanordnungen 5. Die Elektroden 6 der Elektrodenanordnung sind als Streifenelektroden ausgebildet und in der Ebene ihrer Auflagefläche verdreht gegeneinander angeordnet, hier beispielsweise um 90°, wodurch sich eine gitterartige Anordnung von Zeilen- und Spaltenelektroden 23, 24 ergibt. Jede einzelne Elektrode ist über eine isolierte Verbindungsleitung 7 mit der Ausleseeinrichtung 9 verbunden. Mehrere flächenhafte Sensoren lassen sich mittels eines Bussystems über den Anschluss 10 zu einem Sensorverbund zusammenschalten.

Fig. 2 zeigt den flächenhaften Sensor 13 in perspektivischer Ansicht. Die Elektroden 6 der Elektrodenanordnung 5 sind auf der ersten und zweiten Auflagefläche 3, 4 des Polymerschaums 2, beispielsweise eines Polypropylenschaums, aufgebracht und durch die Dicke 8 des 9 AT 504 406 B1

Polymerschaums voneinander distanziert. Jede einzelne Elektrode der Elektrodenanordnung ist nun über eine isolierte Verbindungsleitung 7 mit einer Ausleseeinrichtung 9 verbunden. Diese Ausleseeinrichtung ist dahingehend ausgebildet, sequentiell für jede Zeilenelektrode 23 der ersten Elektrodenanordnung, jede Spaltenelektrode 24 der zweiten Elektrodenanordnung aus-5 zuwählen. Durch diese Art der Elektrodenauswahl wird in einem vollständigen Durchlauf jeder Kreuzungspunkt der beiden Elektrodenanordnungen einmal ausgewählt und damit einhergehend die elektrischen Eigenschaften des zwischen den beiden Elektroden befindlichen Polymerschaums bestimmt. io Fig. 3 zeigt einen aufgeschnittenen flächenhaften Sensor aus Figur 2, wobei der Polymerschaum nicht dargestellt ist. Deutlich erkennbar ist hier die gitterartige Anordnung der Zeilen-und Spaltenelektroden 23, 24, die über die Dicke 8 der Trägerlage distanziert sind. Die Figur zeigt auch die Schutzschicht 12 die den gesamten flächenhaften Sensor, inklusive aller darauf angebrachten Einrichtungen bedeckt. Es ist aber auch eine andere Ausbildung der Elektroden 15 möglich. Beispielsweise kann jede Streifenelektrode in einzelne Elektroden aufgeteilt sein, aber auch andere geometrische Formen der Elektroden sind möglich, beispielsweise als kreisrunde Ausbildung.

Fig. 4 zeigt einen flächenhaften Sensor 13 aufgeschnitten gemäß Schnitt IV aus Figur 2. Die 20 Zeilen- und Spaltenelektroden 23, 24 sind unmittelbar auf der ersten und zweiten Auflagefläche 3, 4 des Polymerschaums 2 aufgebracht. Zum Schutz des Sensors vor mechanischen bzw. physikalisch/chemischen Einflüssen, ist auf der gesamten Oberfläche des Sensors eine durchgehend umlaufende Schutzschicht 12 aufgebracht, die aus einem nicht leitenden Kunststoff besteht. Insbesondere bedeckt die Schutzschicht die beiden Auflageflächen 3, 4, die Elektroden 25 6 der Elektrodenanordnungen und die Stirnseitenkanten 11 des Sensors. Die Schutzschicht kann beispielsweise aber auch durch einen nicht leitenden Lack gebildet sein. Insbesondere kann die Schutzschicht aus allen jenen Materialien gebildet sein, die nicht leiten und ohne mechanische bzw. physikalisch/chemische Beeinträchtigung des flächenhaften Sensors auf diesen aufgebracht werden kann. 30

Fig. 5 zeigt die gegenständliche Messvorrichtung 1, umfassend den flächenhaften Sensor 13 und eine Auswerteeinrichtung 14, wobei die Auswerteeinrichtung überein Verbindungsmittel 15 mit der ersten Ausleseeinrichtung 9 verbunden ist. Dieses Verbindungsmittel kann beispielsweise als elektrisch leitende Verbindung ausgeführt sein, gemäß einem der Ansprüche kann es 35 aber auch als eine drahtlose Verbindung ausgebildet sein. Ein auf dem Sensor angebrachter Anschluss 10 ermöglicht eine Zusammenschaltung von mehreren Sensorelementen 13 über ein Bussystem 19 zu einem größeren Sensorverbund 18. Auch lässt sich eine Auswerteeinrichtung 14 durch Anschluss 20 eines Bussystems 21 mit einer weiteren Messvorrichtung 1 verbinden 22. Der Anschluss 25 ist derart ausgebildet, dass ein Spannungsimpuls der von einer Kraftein-40 Wirkung auf den flächenhaften Sensor hervorgerufen wird, die Auswerteeinheit 14 aktiviert. Insbesondere wird dadurch das Ausführungsmodul 27 von einem Energiesparzustand in einen Betriebszustand versetzt, worauf dieses eine im Speichermodul 26 hinterlegte Ablaufanweisung ausführt und bevorzugt die Messung der physikalischen Eigenschaften des Polymerschaums durchführt, um so Position und Größe der einwirkenden Kraft zu ermitteln und am Signalaus-45 gang 28 zur weiteren Verarbeitung bereitzustellen.

Fig. 6 zeigt die Elektrodenanordnungen mit den Zeilen- und Spaltenelektroden 23, 24. Das sich zwischen den Elektrodenanordnungen 5 befindliche Schaummaterial ist in dieser Figur, aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften, durch einzelne Kapazitäten 30 dargestellt, die so jeweils am Schnittpunkt einer Zeilen- und Spaltenelektrode zwischen diesen beiden wirksam bzw. messbar sind. Jede einzelne Elektrode ist über eine Verbindungsleitung mit der Schaltmatrix 17 verbunden. Die Transistoren 34 der Schaltmatrix verbinden aufeinander folgend jeweils eine Zeilenelektrode 23 mit einem Frequenzgenerator 29, beispielsweise einem Oszillator. In der Darstellung ist die Zeilenelektrode Rj mit dem Frequenzgenerator verbunden, während alle 55 anderen Zeilenelektroden mit Massepotential verbunden sind. Für die eine ausgewählte Zeilen- 1 0 AT 504 406 B1 elektrode Rj werden in gleicher Weise, hintereinander alle Spaltenelektroden 24 mit einem Ausleseverstärker 31 verbunden. Auch hier sind die nicht ausgewählten Spaltenelektroden mit Massepotential verbunden. In der Figur ist die Spaltenelektrode Ck mit dem Ausleseverstärker verbunden, es wird daher der frequenzbeeinflussende Effekt der sich im Schnittpunkt der ausgewählten Zeilen- und Spaltenelektrode befindenden Kapazität CRiCk gemessen. Nach dem Ausleseverstärker folgt ein Filter 32, das den Frequenzanteil des Frequenzgenerators entfernt, da für die Messung der Änderung der Kapazität CRjck die Messfrequenz nicht mehr erforderlich ist. Der vom Spitzenwertdetektor 33 ermittelte Maximalwert der kraftproportionalen Spannungsänderung am Ausgang des Filters, wird von der Auswerteeinrichtung in ein weiter verarbeitbares Ausgangssignal umgesetzt.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Messvorrichtung diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrunde liegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.

Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1; 2; 3; 4; 5; 6 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.

Bezugszeichenaufstellung 1 Messvorrichtung 2 Polymerschaum 3 Erste Auflagefläche 4 Zweite Auflagefläche 5 Elektrodenanordnung 6 Elektrode 7 Verbindungsleitung 8 Dicke 9 Ausleseeinrichtung 10 Anschluss 11 Stirnseitenkante 12 Schutzschicht 13 Flächenhafter Sensor 14 Auswerteeinrichtung 15 Verbindungsmittel 16 Trägerlage 17 Schaltmatrix 18 Verbund von Sensoren 19 Bussystem 20 Anschluss 21 Bussystem 22 Verbund von Messvorrichtungen 23 Zeilenelektroden 24 Spaltenelektroden 25 Aktivierungsanschluss

Claims (22)

1 1 AT 504 406 B1 26 Speichermodul 27 Ausführungsmodul 28 Signalausgang 29 Frequenzgenerator 30 Kapazität 31 Ausleseverstärker 32 Filter 33 Spitzenwertdetektor 34 Transistor Patentansprüche: 1. Messvorrichtung (1) umfassend zumindest einen flächenhaften Sensor (13) und eine Auswerteeinrichtung (14) zum Ermitteln einer, auf einem vordefinierbaren Abschnitt des flächenhaften Sensors (13) einwirkenden Kraft, wobei der flächenhafte Sensor (13) zumindest eine Trägerlage (16) aus einem flexiblen, elektrisch geladenen und elastisch rückstellbar verformbaren Polymerschaum (2), eine Elektrodenanordnung (5) und eine Ausleseeinrichtung (9) umfasst und wobei die Trägerlage eine erste (3) und zweite (4) Auflagefläche aufweist, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und über die Dicke (8) der Trägerlage voneinander distanziert sind und die Elektrodenanordnung (5) unmittelbar auf den beiden Auflageflächen der Trägerlage aufgebracht ist und zumindest eine, durch eine leitende Schicht gebildeten Elektrode (6) umfasst und die Ausleseeinrichtung (9) zumindest eine, aus elektronischen Bauelementen gebildete Schaltmatrix (17) umfasst, wobei jede Elektrode mittels einer isolierten, elektrisch leitenden Verbindungsleitung (7) mit der Ausleseeinrichtung (9) verbunden ist und wobei die Auswerteeinrichtung (14) mit der Ausleseinrichtung (9) über ein Verbindungsmittel (15) verbunden ist und in Abhängigkeit von der Veränderung der relativen Position der Elektroden in zur Auflagefläche der Trägerlage senkrechten Richtung unterschiedliche Ausgangssignale erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauelemente der Ausleseeinrichtung unmittelbar auf der verformbaren, flexiblen und elastisch rückstellbaren Trägerlage (16) angebracht sind und wobei der Polymerschaum (2) aus der Gruppe der geschlossenen Zellularschäume gebildet ist.

2. Messvorrichtung (1) nach Anspruch 1, umfassend zumindest einen flächenhaften Sensor (13) und eine Auswerteeinrichtung (14) zum Ermitteln einer, auf einem vordefinierbaren Abschnitt des flächenhaften Sensors (13) einwirkenden Kraft, wobei der flächenhafte Sensor (13) zumindest eine Trägerlage (16) aus einem flexiblen, elektrisch geladenen und elastisch rückstellbar verformbaren Polymerschaum (2) und eine Elektrodenanordnung (5) umfasst und wobei die Trägerlage eine erste (3) und zweite (4) Auflagefläche aufweist, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und über die Dicke (8) der Trägerlage voneinander distanziert sind und die Elektrodenanordnung (5) unmittelbar auf den beiden Auflagehöhen der Trägerlage aufgebracht ist und zumindest eine, durch eine leitende Schicht gebildeten Elektrode (6) umfasst und wobei die Auswerteeinrichtung (14) in Abhängigkeit von der Veränderung der relativen Position der Elektroden in zur Auflagefläche der Trägerlage senkrechten Richtung unterschiedliche Ausgangssignale erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (14) zur Aktivierung durch einen Spannungsimpuls ausgebildet ist.

3. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (14) einen Anschluss (25) zu deren Aktivierung aufweist.

4. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung ein Speichermodul (26) und ein Ausführungsmodul (27) umfasst. 1 2 AT 504 406 B1

5. Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente zur Bildung der Schaltmatrix (17) aus einer Gruppe umfassend Halbleiter und passive elektronische Komponenten, gebildet sind.

6. Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein halbleitendes Bauelement der Schaltmatrix (17) aus organischen Transistoren gebildet ist.

7. Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein halbleitendes Bauelement der Schaltmatrix (17) aus amorphen Silizium Transistoren gebildet ist.

8. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der beiden Elektrodenanordnungen (5) mehrere über die Auflagefläche der Trägerlage verteilt angeordnete Elektroden (6), insbesondere Streifenelektroden, aufweist.

9. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formanpassungsfähigkeit der auf dem Polymerschaum (2) aufgebrachten Einrichtungen, insbesondere der Elektrodenanordnung (5), der isolierten Verbindungsleitungen (7) und der Ausleseeinrichtung (9), zumindest derjenigen des Polymerschaums (2) entspricht.

10. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der quasistatische piezoelektrische Koeffizient d33 des Polymerschaums (2) zumindest 100 pC/N beträgt.

11. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der flächenhafte Sensor (13) und alle darauf angebrachten Einrichtungen, insbesondere die beiden Auflageflächen (3, 4), die unmittelbar darauf angebrachte Elektrodenanordnungen (5) und zumindest eine Stirnseitenkante (11), mit einer durchgehenden Lage einer Schutzschicht (12) beschichtet sind.

12. Mess Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (12) aus einem nicht leitenden Kunststoff gebildet ist.

13. Messvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (12) feuchtigkeits- bzw. wasserabweisend ist.

14. Messvorrichtung nach einem der Ansprüchen 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (12) UV-beständig ist.

15. Mess Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Polymerschaum (2) in Richtung der Dicke (8) eine höhere Elastizität aufweist, als in der parallel zu den Auflageflächen (3, 4) verlaufenden Ebene.

16. Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausleseeinrichtung (9) zur berührungslosen Aktivierung der Auswerteeinrichtung (14) ausgebildet ist.

17. Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 3 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausleseeinrichtung (9) zur berührungslosen Übermittlung eines Messwerts ausgebildet ist.

18. Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 3 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausleseeinrichtung (9) einen Anschluss (10) für ein Bussystem (19) 1 3 AT 504 406 B1 aufweist.

19. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (14) einen Anschluss (20) für ein Bussystem (21) aufweist.

20. Verfahren zur Herstellung einer Messvorrichtung (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 19, welche zumindest einen flächenhaften Sensor (13) umfasst und wobei der flächenhafte Sensor zumindest eine Trägerlage (16) aus einem flexiblen, elektrisch geladenen und elastisch rückstellbar verformbaren Polymerschaum (2), eine Elektrodenanordnung (5) und eine Ausleseeinrichtung (9) umfasst und wobei die Trägerlage eine erste (3) und zweite (4) Auflagefläche aufweist, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und über die Dicke (8) der Trägerlage voneinander distanziert sind und die Elektrodenanordnung (5) unmittelbar auf den beiden Auflageflächen der Trägerlage aufgebracht ist und zumindest eine, durch eine leitende Schicht gebildete Elektrode (6) umfasst und wobei die Elektroden auf die Auflageflächen aufgedruckt und/oder aufgedampft werden und die Ausleseeinrichtung (9) zumindest eine aus elektronischen Bauelementen gebildete Schaltmatrix (17) umfasst, wobei jede Elektrode mittels einer isolierten, elektrisch leitenden Verbindungsleitung (7) mit der Ausleseeinrichtung verbunden ist und wobei die isolierte Verbindungsleitung (7) unmittelbar auf die Auflagefläche des Polymerschaums (2) bzw. auf die Elektrode (6) oder Elektrodenanordnung (5) aufgedruckt bzw. aufgedampft wird, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauteile unmittelbar auf der Trägerlage aufgebracht werden und dass der Polymerschaum (2) aus der Gruppe der geschlossenen Zellularschäume gebildet ist.

21. Verfahren zum Messen einer Kraft die auf einem vordefinierbaren Abschnitt eines flächenhaften Sensors (13), nach einem der Ansprüche 1 bis 19, einwirkt, wobei von der Auswerteinrichtung (14) ein Ausgangssignal abgegeben wird, das der Änderung des Abstands der beiden Elektrodenanordnung proportional ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte-einrichtung (14) durch eine Krafteinwirkung auf einen Abschnitt des flächenhaften Sensors (13) aktiviert wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (14) eine vorgebbare Zeit nach der Aktivierung selbsttätig in einen Energiesparzustand versetzt wird. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen