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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen kapazitiven Sensor. Insbesondere ist der kapazitive Sensor eingerichtet, Ethanol-Anteile in Kraftstoffen zu ermitteln.
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Aus dem Stand der Technik sind kapazitive Sensoren bekannt, die insbesondere auch zum Ermitteln von Ethanol-Anteilen von Kraftstoffen oder zur Füllstandmessung von Kraftstofftanks verwendet werden. Beispielsweise offenbart die
DE 198 23 190 B4 oder die
WO 2011/084940 A1 einen derartigen Sensor. Mit solchen Sensoren ist allerdings eine genaue Messung nicht möglich, da stets Einfluss von Umgebungsmaterial die Messung verfälscht.
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Offenbarung der Erfindung
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Der erfindungsgemäße kapazitive Sensor erlaubt ein sicheres und zuverlässiges Erfassen von Materialeigenschaften, wobei Störungen dieser Messung durch Umgebungsmaterialien verhindert sind. Insbesondere ist verhindert, dass Materialien, die zur Herstellung des kapazitiven Sensors selbst benötigt werden, die Messung des kapazitiven Sensors negativ beeinflussen. Dazu wird eine Messrichtung des kapazitiven Sensors durch zumindest eine Abschirmelektrode gesteuert.
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Der erfindungsgemäße kapazitive Sensor umfasst eine erste plattenförmige Elektrode und eine zweite plattenförmige Elektrode. Außerdem umfasst der kapazitive Sensor eine Abschirmelektrode. Dabei ist vorgesehen, dass die erste plattenförmige Elektrode und die zweite plattenförmige Elektrode innerhalb derselben Ebene angeordnet sind. Dies bedeutet, dass Stirnflächen der ersten plattenförmigen Elektrode und der zweiten plattenförmigen Elektrode parallel zueinander ausgerichtet sind, wobei eine Stirnfläche der ersten plattenförmigen Elektrode einer Stirnfläche der zweiten plattenförmigen Elektrode gegenübersteht. Insbesondere weisen sowohl die erste plattenförmige Elektrode als auch die zweite plattenförmige Elektrode dieselbe Dicke auf. Somit ist insbesondere vorgesehen, dass die Oberflächen der ersten plattenförmigen Elektrode und der zweiten plattenförmigen Elektrode innerhalb derselben Ebene angeordnet sind. Somit weisen die erste plattenförmige Elektrode und die zweite plattenförmige Elektrode in ihrer relativen Anordnung zueinander keinen Versatz in einer Richtung senkrecht zu der Plattenform auf. Die Abschirmelektrode ist zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet. Dies bedeutet, dass die Abschirmelektrode zwischen einer Stirnfläche der ersten plattenförmigen Elektrode und zwischen einer Stirnfläche der zweiten plattenförmigen Elektrode angebracht ist. Besonders vorteilhaft ist kein Kontakt zwischen der ersten plattenförmigen Elektrode und der Abschirmelektrode sowie zwischen der zweiten plattenförmigen Elektrode und der Abschirmelektrode vorhanden, sodass die erste plattenförmige Elektrode, die zweite plattenförmige Elektrode und die Abschirmelektrode beabstandet zueinander angeordnet sind. Weiterhin ist besonders vorteilhaft, dass die Abschirmelektrode dieselbe Dicke aufweist wie die erste plattenförmige Elektrode und die zweite plattenförmige Elektrode, sodass eine gesamte Stirnfläche sowohl der ersten plattenförmigen Elektrode als auch der plattenförmigen Elektrode durch die Abschirmelektrode überdeckt ist. Durch die Abschirmelektrode ist somit eine Messung von Materialeigenschaften zwischen der ersten plattenförmigen Elektrode und der zweiten plattenförmigen Elektrode verhindert. Auf diese Weise lassen sich Störungen bei der Messung durch den kapazitiven Sensor aufgrund von Fremdmaterial, das sich zwischen der ersten plattenförmigen Elektrode und der zweiten plattenförmigen Elektrode befindet, verhindern. Somit ist der kapazitive Sensor verwendbar, um genaue Messergebnisse zu erzielen.
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Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass sich durch die erste plattenförmige Elektrode und die zweite plattenförmige Elektrode eine erste Kapazität, eine zweite Kapazität und eine dritte Kapazität ausbilden. Die drei Kapazitäten stellen virtuelle Teilkapazitäten dar, aus denen sich die gesamte Kapazität zwischen der ersten plattenförmigen Elektrode und der zweiten plattenförmigen Elektrode zusammensetzt. Die erste Kapazität bildet sich zwischen der ersten plattenförmigen Elektrode und der zweiten plattenförmigen Elektrode aus. Die zweite Kapazität bildet sich auf einer ersten Seite der gemeinsamen Ebene der ersten plattenförmigen Elektrode und der zweiten plattenförmigen Elektrode aus. Schließlich bildet sich die dritte Kapazität auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der gemeinsamen Ebene der ersten plattenförmigen Elektrode und der zweiten plattenförmigen Elektrode aus. Durch die Abschirmelektrode ist jedoch das Ausbilden der ersten Kapazität verhindert oder abgeschwächt. Somit lassen sich lediglich die zweite Kapazität und die dritte Kapazität bestimmen, sodass eine Messrichtung des kapazitiven Sensors beschränkt ist. Insbesondere ist auf diese Weise vermieden, dass Materialien, die zum Herstellen des kapazitiven Sensors benötigt werden und die sich zwischen der ersten plattenförmigen Elektrode und der zweiten plattenförmigen Elektrode befinden, das Messergebnis des kapazitiven Sensors verfälschen.
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Vorteilhafterweise weist der kapazitive Sensor eine Zusatz-Abschirmelektrode auf. Die Zusatz-Abschirmelektrode erstreckt sich parallel zu der ersten plattenförmigen Elektrode und der zweiten plattenförmigen Elektrode. Somit ist vorgesehen, dass die Zusatz-Abschirmelektrode parallel zu der gemeinsamen Ebene der ersten plattenförmigen Elektrode und der zweiten plattenförmigen Elektrode orientiert ist. Auf diese Weise lässt sich die Messrichtung des kapazitiven Sensors weiter beschränken. Dazu ist die Zusatz-Abschirmelektrode vorteilhafterweise beabstandet zu der ersten plattenförmigen Elektrode und der zweiten plattenförmigen Elektrode angeordnet und weist eine Abmessung auf, die die erste plattenförmige Elektrode und die zweite plattenförmige Elektrode überdeckt. Dies bedeutet, dass eine entsprechende Projektion der Zusatz-Abschirmelektrode in die gemeinsame Ebene größer ist als eine Projektion von erster plattenförmiger Elektrode und zweiter plattenförmiger Elektrode. Insbesondere ist die Projektion der Zusatz-Abschirmelektrode ein Rechteck, das die ebenfalls rechteckigen Projektionen der ersten plattenförmigen Elektrode und der zweiten plattenförmigen Elektrode umschließt.
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Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Ausbildung der zweiten Kapazität oder der dritten Kapazität durch die Zusatz-Abschirmelektrode verhindert oder abgeschwächt ist. Somit ist nur oder im wesentlichen nur die zweite Kapazität oder die dritte Kapazität vorhanden. Dies bedeutet, dass eine Kapazität lediglich auf einer einzigen Seite der ersten plattenförmigen Elektrode und der zweiten plattenförmigen Elektrode bestimmbar ist. Somit weist der kapazitive Sensor eine genau definierte Messrichtung auf, wobei Störungen durch Materialien, die sich in anderen Richtungen relativ zu dem kapazitiven Sensor befinden, vermieden sind. Somit sind sehr genaue Messungen durch den kapazitiven Sensor ermöglicht.
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Die Zusatz-Abschirmelektrode ist vorteilhafterweise elektrisch mit der Abschirmelektrode gekoppelt. Somit weist die Zusatz-Abschirmelektrode stets dasselbe elektrische Potential auf wie die Abschirmelektrode. Besonders vorteilhaft kann die Zusatz-Abschirmelektrode einstückig mit der Abschirmelektrode ausgebildet sein. Alternativ kann die Zusatz-Abschirmelektrode in unmittelbarem Kontakt mit der Abschirmelektrode stehen, um so eine elektrische Kopplung zu realisieren. Alternativ ist die Zusatz-Abschirmelektrode über ein elektrisch leitfähiges Medium, insbesondere über ein Kabel, mit der Abschirmelektrode gekoppelt.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform sind die erste plattenförmige Elektrode und die zweite plattenförmige Elektrode auf einem Logikelement angeordnet. Die Zusatz-Abschirmelektrode ist auf derjenigen Seite der ersten plattenförmigen Elektrode und der zweiten plattenförmigen Elektrode angeordnet, auf der sich das Logikelement befindet. Somit ist eine Störung der Messung des kapazitiven Sensors durch das Logikelement aufgrund der Zusatz-Abschirmelektrode verhindert. Bei dem Logikelement kann es sich insbesondere um eine Leiterplatte umfassend eine elektrische Schaltung handeln. Die Zusatz-Abschirmelektrode kann vorteilhafterweise innerhalb der Leiterplatte angebracht sein oder auf der Leiterplatte befestigt sein.
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Die erste plattenförmige Elektrode und die zweite plattenförmige Elektrode sind vorteilhafterweise in eine elektrisch nicht leitfähige Schutzschicht eingebettet. Durch eine solche Schutzschicht können die erste plattenförmige Elektrode und die zweite plattenförmige Elektrode in einer Umgebung eines Fluids verwendet werden, ohne dass Gefahr besteht, dass die erste plattenförmige Elektrode und die zweite plattenförmige Elektrode aufgrund der Anwesenheit des Fluids korrodiert werden. Allerdings kann die Schutzschicht zu einer Verfälschung der Messergebnisse des kapazitiven Sensors führen, da nicht nur Materialeigenschaften außerhalb des kapazitiven Sensors gemessen werden, sondern auch Materialeigenschaften der Schutzschicht selbst. Dies wird jedoch durch die Abschirmelektrode verhindert, sodass derjenige Teil der Schutzschicht, der sich zwischen der ersten plattenförmigen Elektrode und der zweiten plattenförmigen Elektrode befindet, die Messung des kapazitiven Sensors nicht stört, da hier eine Messung durch die Abschirmelektrode verhindert ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass an der ersten plattenförmigen Elektrode und an der zweiten plattenförmigen Elektrode jeweils eine elektrische Spannung gegenüber einem Referenzpotential angelegt ist. An der Abschirmelektrode ist ebenfalls eine elektrische Spannung gegenüber demselben Referenzpotential angelegt, wobei die elektrische Spannung der Abschirmelektrode derjenigen elektrischen Spannung entspricht, die an die erste plattenförmige Elektrode oder an die zweite plattenförmige Elektrode angelegt ist. Auf diese Weise ist eine kapazitive Messung verhindert, da durch die Abschirmelektrode eine zumindest teilweise Abschirmung auftritt. Insbesondere kann keine Kapazität zwischen der ersten plattenförmigen Elektrode und der zweiten plattenförmigen Elektrode auftreten, sodass die Messung des kapazitiven Sensors auf die zuvor beschriebene zweite Kapazität und dritte Kapazität eingeschränkt ist.
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Besonders vorteilhaft ist die Abschirmelektrode plattenförmig ausgebildet. Die Abschirmelektrode ist senkrecht zu der ersten plattenförmigen Elektrode sowie der zweiten plattenförmigen Elektrode orientiert. Dies bedeutet, dass jeweils Oberflächen der Abschirmelektrode gegenüber den Stirnflächen von erster plattenförmiger Elektrode und zweiter plattenförmiger Elektrode gegenüberstehen. Stirnflächen der Abschirmelektrode sind vorteilhafterweise parallel zu den Oberflächen von erster plattenförmiger Elektrode und zweiter plattenförmiger Elektrode ausgerichtet. Insbesondere liegen besagte Stirnflächen der Abschirmelektrode innerhalb derselben Ebene wie die Oberflächen der ersten plattenförmigen Elektrode und der zweiten plattenförmigen Elektrode. Im Rahmen dieser Anmeldung werden unter Oberfläche solche Flächen verstanden, die einen größten Flächeninhalt aufweisen. Dies sind definitionsgemäß solche Flächen, die sich parallel zu der gemeinsamen Ebene von erster plattenförmiger Elektrode und zweiter plattenförmiger Elektrode erstreckt. Die Stirnflächen sind somit Flächen mit geringerem Flächeninhalt, wobei sich die Stirnflächen gewinkelt, insbesondere senkrecht, zu der gemeinsamen Ebene erstrecken.
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Der kapazitive Sensor ist besonders vorteilhaft zum Ermitteln eines Anteils eines Inhaltsstoffes, insbesondere Ethanol, in einem Kraftstoff ausgebildet. Die Inhaltsstoff-Anteile lassen sich durch kapazitive Messung bestimmen. Gleichzeitig ist besonders vorteilhaft durch die beschriebene Schutzschicht die erste plattenförmige Elektrode und die zweite plattenförmige Elektrode von der Umgebung, das bedeutet insbesondere von dem Kraftstoff, getrennt. Somit führt die Anwesenheit des Kraftstoffs nicht zu einer Korrosion der ersten plattenförmigen Elektrode und der zweiten plattenförmigen Elektrode und somit nicht zu einer Beschädigung oder einem Ausfall des kapazitiven Sensors.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:
- 1 eine schematische Abbildung eines kapazitiven Sensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 eine schematische Ansicht eines Funktionsprinzips eines kapazitiven Sensors gemäß dem Stand der Technik,
- 3 eine schematische Ansicht eines Funktionsprinzips des kapazitiven Sensors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 4 eine schematische Ansicht einer Funktionsweise eines kapazitiven Sensors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
- 5 eine schematische Ansicht eines kapazitiven Sensors gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt schematisch einen kapazitiven Sensor 1. Der kapazitive Sensor 1 umfasst eine erste plattenförmige Elektrode 2 und eine zweite plattenförmige Elektrode 3. Die erste plattenförmige Elektrode 2 und die zweite plattenförmige Elektrode 3 sind vorteilhafterweise identisch ausgebildet, weisen somit dieselben Abmessungen auf. Außerdem sind die erste plattenförmige Elektrode 2 und die zweite plattenförmige Elektrode 3 innerhalb einer selben gemeinsamen Ebene angeordnet. Dies bedeutet, dass sämtliche Oberflächen der ersten plattenförmigen Elektrode 2 parallel zu einer korrespondierenden Oberfläche 9 der zweiten plattenförmigen Elektrode 3 orientiert sind. Durch eine solche versatzfreie Anordnung und durch die identischen Abmessungen sind somit Stirnflächen 10 der ersten plattenförmigen Elektrode 2 und der zweiten plattenförmigen Elektrode 3 unmittelbar gegenüberliegend angeordnet, wobei sich die Stirnflächen in einer Richtung parallel zu den Oberflächen 9 überdecken.
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Zwischen den Stirnflächen 10 der ersten plattenförmigen Elektrode 2 und der zweiten plattenförmigen Elektrode 3, die gegenüberliegend zueinander angeordnet sind, ist eine Abschirmelektrode 4 angeordnet. Die Abschirmelektrode 4 überdeckt bevorzugt die Stirnflächen 10, sodass eine Abmessung der Abschirmelektrode 4 in einer Richtung senkrecht zu den Oberflächen 9 zumindest der Dicke der ersten plattenförmigen Elektrode 2 und der zweiten plattenförmigen Elektrode 3 entspricht. Auf diese Weise muss jede Gerade, die senkrecht von der Stirnfläche 10 der ersten plattenförmigen Elektrode 2 ausgeht, durch die Abschirmelektrode 4 verlaufen, um die Stirnfläche 10 der zweiten plattenförmigen Elektrode 3 zu erreichen. Auf diese Weise ist eine Abschirmungswirkung durch die Abschirmelektrode 4 erreicht.
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Die erste plattenförmige Elektrode 2, die zweite plattenförmige Elektrode 3 und die Abschirmelektrode 4 sind in eine elektrisch nicht leitfähige Schutzschicht 6 eingebettet. Die Schutzschicht 6 dient zum Kapseln vorwiegend der ersten plattenförmigen Elektrode 2 und der zweiten plattenförmigen Elektrode 3, sodass diese vor äußeren Einflüssen geschützt sind. Dies erlaubt das Anbringen des kapazitiven Sensors 1 in flüssiger Umgebung, wobei verhindert ist, dass die erste plattenförmige Elektrode 2 und die zweite plattenförmige Elektrode 3 durch die Anwesenheit von Fluid korrodiert werden. Eine solche Korrosion würde ansonsten zu einem Ausfall des kapazitiven Sensors 1 führen.
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Die Schutzschicht 6 ist elektrisch nicht leitfähig, kann jedoch die Kapazität zwischen der ersten plattenförmigen Elektrode 2 und der zweiten plattenförmigen Elektrode 3 verändern. Allerdings ist vorgesehen, dass der kapazitive Sensor 1 die Kapazität ausschließlich in Messbereichen 500 bestimmt, die sich auf beiden Seiten der Oberflächen 9 der ersten plattenförmigen Elektrode 2 und der zweiten plattenförmigen Elektrode 3 befinden. Um akkurate Messungen zu ermöglichen, ist die Abschirmelektrode 4 vorhanden. Die Abschirmelektrode 4 verhindert eine Messung der Kapazität zwischen der ersten plattenförmigen Elektrode 2 und der zweiten plattenförmigen Elektrode 3 und somit eine Messung derjenigen Kapazität, die von der Schutzschicht 6 beeinflusst ist. Somit wird lediglich eine Kapazität innerhalb der Messbereiche 500 gemessen, was zu einem hochgenauen Ergebnis führt. Insbesondere sind durch die Abschirmelektrode 4 unerwünschte Einflüsse auf das Messergebnis vermieden.
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Die Funktionsweise des kapazitiven Sensors 1 wird nachfolgend anhand der 2 und 3 beschrieben und mit dem Stand der Technik verglichen. 2 zeigt die Funktionsweise eines kapazitiven Sensors 1 gemäß dem Stand der Technik. Ein solcher kapazitiver Sensor 1 weist insbesondere keinerlei Abschirmelektrode 4 auf. Es ist daher ersichtlich, dass mittels der ersten plattenförmigen Elektrode 2 und der zweiten plattenförmigen Elektrode 3 insgesamt drei Kapazitäten ausgebildet sind, eine erste Kapazität 100, eine zweite Kapazität 200 und eine dritte Kapazität 300. Die Summe aus erster Kapazität 100, zweiter Kapazität 200 und dritter Kapazität 300 ist messbar. Die beschriebenen Kapazitäten 100, 200, 300 stellen sich ein, wenn die erste plattenförmige Elektrode 2 und die zweite plattenförmige Elektrode 3 mit einer elektrischen Spannung versehen werden, da die erste plattenförmige Elektrode 2 und die zweite plattenförmige Elektrode 3 als Platten eines Kondensators angesehen werden können. Somit können die erste Kapazität 100, die zweite Kapazität 200 und die dritte Kapazität 300 ausschließlich gemeinsam bestimmt werden. Es ist nicht möglich, eine die erste Kapazität 100 oder die zweite Kapazität 200 oder die dritte Kapazität 300 einzeln und isoliert zu erfassen.
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Die jeweiligen Kapazitäten 100, 200, 300 sind in ihrer Größe abhängig von einer Permittivität eines Materials, das sich an derjenigen Stelle befindet, an der die entsprechende Kapazität 100, 200, 300 auftritt. Ändert sich beispielsweise das Material unmittelbar zwischen der ersten plattenförmigen Elektrode 2 und der zweiten plattenförmigen Elektrode 3 zu einem Material mit einer unterschiedlichen elektrischen Leitfähigkeit, so verändert sich auch die erste Kapazität 100. Dies führt dazu, dass sich die gesamte Kapazität, die an der ersten plattenförmigen Elektrode 2 und an der zweiten plattenförmigen Elektrode 3 gemessen wird, verändert. Somit können Störgrößen auftreten, da bereits das Verändern einer einzigen Kapazität 100, 200, 300 zu einem Verfälschen des gesamten Messergebnisses führen kann.
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3 zeigt schematisch die Funktionsweise des kapazitiven Sensors 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Durch das Vorsehen der Abschirmelektrode 4 ist das Auftreten der ersten Kapazität 100 unterbunden oder abgeschwächt. Dies bedeutet, dass sich die Kapazität zwischen der ersten plattenförmigen Elektrode 2 und der zweiten plattenförmigen Elektrode 3 aus einer Summe der zweiten Kapazität 200 und der dritten Kapazität 300 ergibt. Somit kann eine Veränderung des Materials zwischen der ersten plattenförmigen Elektrode 2 und der zweiten plattenförmigen Elektrode 3 das Messergebnis des kapazitiven Sensors 1 nicht mehr beeinflussen. Auf diese Weise ist verhindert, dass die Schutzschicht 6, die auch zwischen der ersten plattenförmigen Elektrode 2 und der zweiten plattenförmigen Elektrode 3 vorhanden ist, zu einer Verfälschung des Messergebnisses des kapazitiven Sensors 1 führt.
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Das Abschirmen erfolgt derart, dass die Abschirmelektrode 4 dasselbe elektrische Potential aufweist, wie die erste plattenförmige Elektrode 2 oder die zweite plattenförmige Elektrode 3. Auf diese Weise kann die erste Kapazität 100 nicht mehr entstehen bzw. wird abgeschwächt. Somit werden ausschließlich oder im wesentlichen nur die zweite Kapazität 200 und die dritte Kapazität 300 gemessen.
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4 zeigt schematisch eine Funktionsweise eines kapazitiven Sensors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei ist vorgesehen, dass auch das Ausbilden der dritten Kapazität 300 verhindert oder abgeschwächt ist. So ist vorgesehen, dass zusätzlich zu der zuvor beschriebenen Abschirmelektrode 4 eine Zusatz-Abschirmelektrode 5 vorhanden ist. Die Zusatz-Abschirmelektrode 5 ist plattenförmig ausgebildet und erstreckt sich vorteilhafterweise senkrecht zu der Abschirmelektrode 4 und somit bevorzugt parallel zu der ersten plattenförmigen Elektrode 2 und der zweiten plattenförmigen Elektrode 3. Die Abschirmelektrode 4 und die Zusatz-Abschirmelektrode 5 sind elektrisch miteinander gekoppelt. Somit weisen die Abschirmelektrode 4 und die Zusatz-Abschirmelektrode 5 dasselbe elektrische Potential auf. Analog zu dem Verhindern der ersten Kapazität 100 durch die Abschirmelektrode 4 wird die dritte Kapazität 300 durch die Zusatz-Abschirmelektrode 5 verhindert. Auf diese Weise verbleibt als einzige Messung die zweite Kapazität 200. Die Abschirmelektrode 4 und die Zusatz-Abschirmelektrode 5 erlauben somit das Beschränken der Messrichtung des kapazitiven Sensors 1. Daher lassen sich Einflüsse von Materialien, deren Eigenschaften nicht gemessen werden sollen, aus der Messung des kapazitiven Sensors 1 ausblenden.
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5 zeigt schematisch den Aufbau des kapazitiven Sensors 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Grundsätzlich entspricht der Aufbau dabei dem Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels. So sind wiederum zwei identische plattenförmige Elektroden 2, 3 vorhanden, eine erste plattenförmige Elektrode 2 und eine zweite plattenförmige Elektrode 3. Zwischen der ersten plattenförmigen Elektrode 2 und der zweiten plattenförmigen Elektrode 3 ist eine Abschirmelektrode 4 vorhanden. Die erste plattenförmige Elektrode 2, die zweite plattenförmige Elektrode 3 und die Abschirmelektrode 4 sind in eine Schutzschicht 6 eingebettet. Außerdem ist vorgesehen, dass die erste plattenförmigen Elektrode 2, die zweite plattenförmigen Elektrode 3 und die Abschirmelektrode 4 auf einem Logikelement 7 angeordnet sind. Das Logikelement 7 ist insbesondere eine Leiterplatte. Somit kann das Logikelement 7 die Daten der Messung des kapazitiven Sensors 1 unmittelbar auswerten. Insbesondere dient das Logikelement 7 auch zum Anlegen von elektrischen Spannungen an die erste plattenförmige Elektrode 2, die zweite plattenförmige Elektrode 3 und die Abschirmelektrode 4.
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Um zu verhindern, dass Materialeigenschaften des Logikelements 7 die Messung des kapazitiven Sensors 1 beeinträchtigen, ist eine Zusatz-Abschirmelektrode 5 vorhanden. Die Zusatz-Abschirmelektrode 5 ist auf einer Seite des Logikelements 7 angeordnet, die derjenigen Seite gegenüberliegt, auf der die erste plattenförmige Elektrode 2, die zweite plattenförmige Elektrode 3 und die Abschirmelektrode 4 angeordnet sind. Somit beschränkt sich eine Messrichtung des kapazitiven Sensors 1 auf einen einzigen Messbereich 500. Insbesondere wird lediglich eine Kapazität gemessen, die maßgeblich durch das Material mittig oberhalb des kapazitiven Sensors 1 bestimmt wird. Ein solcher Bereich ist in 5 als Messstelle 400 gezeigt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass genaue Messwerte vorliegen, da lediglich Materialeigenschaften in der Messstelle 400 maßgeblich für den Messwert des kapazitiven Sensors 1 sind.
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Die Abschirmelektrode 4 und die Zusatz-Abschirmelektrode 5 sind insbesondere elektrisch gekoppelt. Somit weisen Abschirmelektrode 4 und Zusatz-Abschirmelektrode 5 dasselbe elektrische Potential auf.
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Die Zusatz-Abschirmelektrode 5 kann außerdem innerhalb einer Logikeinheit 7, 8 angeordnet sein. So kann die Logikeinheit 7, 8 das Logikelement 7 und ein Zusatzlogikelement 8 umfassen, wobei sich die Zusatz-Abschirmelektrode 5 zwischen dem Logikelement 7 und dem Zusatzlogikelement 8 befindet. Die Funktion der Zusatz-Abschirmelektrode 5, das Ausbilden der in 4 gezeigten dritten Kapazität 300 zu unterbinden, bleibt davon unberührt.
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Der kapazitive Sensor 1 des ersten Ausführungsbeispiels und/oder des zweiten Ausführungsbeispiels dient insbesondere zum Messen einer Materialeigenschaft eines Kraftstoffs. So ist besonders vorteilhaft ein Anteil eines Inhaltsstoffes, insbesondere Ethanol, in einem Kraftstoff ermittelbar, insbesondere wenn der Inhaltsstoff, wie beispielsweise Ethanol, eine andere Permittivität aufweist als ein Kraftstoff. Insbesondere lässt sich der kapazitive Sensor 1 somit in Vorratstanks von Kraftfahrzeugen anordnen. Durch die Abschirmelektrode 4 und bei Vorhandensein durch die Zusatz-Abschirmelektrode 5 ist dabei sichergestellt, dass ein zuverlässiges Ermitteln des Ethanol-Anteils erfolgt, da Störungen und negative Einflüsse von anderen Komponenten vermieden sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19823190 B4 [0002]
- WO 2011/084940 A1 [0002]
