DE102018115214A1

DE102018115214A1 - Elektrische Schaltung, Verfahren für eine elektrische Schaltung und Computerprogramm

Info

Publication number: DE102018115214A1
Application number: DE102018115214.0A
Authority: DE
Inventors: Dirk Godlinski; Marc-Oliver Becker; Jonas Deitschun
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2018-06-25
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2020-01-02
Also published as: EP3811743A2; WO2020002322A3; WO2020002322A2

Abstract

Ausführungsbeispiele befassen sich mit einer elektrischen Schaltung, mit einem Verfahren für eine elektrische Schaltung und mit einem Computerprogramm. Die elektrische Schaltung (10) umfasst eine elektrische Leiterbahnstruktur (12) und ein Kontrollmodul (14), das mit der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) gekoppelt ist. Das Kontrollmodul (14) ist ausgebildet zum Bestimmen von Information über eine elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) in einem ersten Zustand der elektrischen Schaltung (10). Das Kontrollmodul (14) ist ausgebildet zum Heizen der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) über die elektrische Leiterbahnstruktur (12) in einem zweiten Zustand der elektrischen Schaltung (10).

Description

Technisches Gebiet
Ausführungsbeispiele befassen sich mit einer elektrischen Schaltung, mit einem Verfahren für eine elektrische Schaltung und mit einem Computerprogramm, genauer, aber nicht ausschließlich mit einer elektrischen Schaltung, bei der eine Leiterbahnstruktur sowohl genutzt wird, um Information über eine Kapazität zu bestimmen als auch, um eine Umgebung der Leiterbahnstruktur zu heizen.
Hintergrund
Kapazitive Sensoren werden für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet. So werden kapazitive Sensoren beispielsweise in berührungsempfindlichen Bildschirmen von Mobiltelefonen verwendet (als sog. Touchscreen) oder zur Steuerung von Lampen über die Lampenoberfläche. Eine Anwendung von kapazitiven Sensoren ist auch die Detektion einer Ansammlung von Wasser oder Eis an einer kritischen Stelle, etwa an der Tragfläche oder innerhalb von Leitungen eines Flugzeugs oder auf einem Rotor einer Windkraftanlage. Wird dort Eis detektiert, so können geeignete Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, etwa durch Heizen.
Es besteht der Bedarf, ein verbessertes Konzept zur Detektion von Eis oder Flüssigkeiten zu schaffen. Diesem Bedarf wird durch Ausführungsbeispiele Rechnung getragen.
Zusammenfassung
Diesem Bedarf wird durch eine elektrische Schaltung sowie durch ein Verfahren für eine elektrische Schaltung gemäß den unabhängigen Ansprüchen Rechnung getragen.
Ausführungsbeispiele basieren auf der Erkenntnis, dass eine Leiterbahnstruktur, die für kapazitive Messungen genutzt wird, auch genutzt werden kann, um eine Umgebung der Leiterbahnstruktur zu heizen, etwa als Widerstandsheizelement. So kann die elektrische Leiterbahnstruktur etwa durch ein Schaltelement zwischen einer Stromquelle, durch die die Leiterbahnstruktur als Widerstandsheizer betrieben werden kann, und einer kapazitiven Messsensorik umgeschaltet werden. Dies ermöglicht es etwa, eine Eisbildung durch eine Flüssigkeit in der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur zu erkennen und diese durch die Heizfunktionalität zu verhindern oder aufzulösen. Ausführungsbeispiele schaffen einen einschichtigen kapazitiven Sensor mit Heizfunktion. In anderen Worten schaffen Ausführungsbeispiele einen einschichtigen Widerstandsheizer mit gleichzeitiger (kapazitiver) Sensorfunktion.
Ausführungsbeispiele schaffen daher eine elektrische Schaltung mit einer elektrischen Leiterbahnstruktur und einem Kontrollmodul. Das Kontrollmodul ist mit der elektrischen Leiterbahnstruktur gekoppelt. Das Kontrollmodul ist ausgebildet zum Bestimmen von Information über eine elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur (und deren Umgebung) in einem ersten Zustand der elektrischen Schaltung. In zumindest einigen Ausführungsbeispielen ist die elektrische Kapazität durch eine Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur beeinflusst. Das Kontrollmodul ist ferner ausgebildet zum Steuern einer Heizung der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur über die elektrische Leiterbahnstruktur in einem zweiten Zustand der elektrischen Schaltung.
In zumindest manchen Ausführungsbeispielen umfasst die elektrische Schaltung eine Trägerstruktur oder ist die elektrische Schaltung auf einer Trägerstruktur angeordnet. Die elektrische Leiterbahnstruktur kann auf der Trägerstruktur angeordnet sein. Eine vertikale Dicke der elektrischen Leiterbahnstruktur auf der Trägerstruktur kann in zumindest manchen Ausführungsbeispielen höchstens 15 µm betragen. Eine durchschnittliche laterale Breite einer Leiterbahn der elektrischen Leiterbahnstruktur kann beispielsweise zumindest so groß sein wie eine durchschnittliche vertikale Dicke der elektrischen Leiterbahnstruktur auf der Trägerstruktur. Durch ein flaches, bzw. zweidimensionales Profil der Leiterbahnstruktur kann eine kompakte elektrische Schaltung ermöglicht werden, bei der die Streufeldkapazität zwischen der elektrischen Leiterbahnstruktur und einem benachbarten Leiter gemessen werden kann.
In einigen Ausführungsbeispielen kann die elektrische Leiterbahnstruktur aus einer fortlaufenden (und/oder abzweigungsfreien) Leiterbahn bestehen. So kann etwa die ganze elektrische Leiterbahnstruktur als Widerstandsheizer verwendet werden.
In zumindest manchen Ausführungsbeispielen ist die elektrische Leiterbahnstruktur über einen ersten Kontakt und über einen zweiten Kontakt mit dem Kontrollmodul gekoppelt. Die elektrische Leiterbahnstruktur kann einen näherungsweise ohmschen Widerstand zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt aufweisen. Die elektrische Leiterbahnstruktur kann eine planare und/oder einschichtige elektrische Leiterbahnstruktur sein. Durch eine planare und/oder einschichtige Struktur kann ein einfacher, günstiger und platzsparender Aufbau der elektrischen Schaltung erreicht werden.
Beispielsweise kann die elektrische Leiterbahnstruktur eine Mäanderstruktur umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die elektrische Leiterbahnstruktur eine Spiralstruktur umfassen. So kann etwa durch die Messung einer Streufeldkapazität der Mäanderstruktur oder der Spiralstruktur eine Bestimmung der Information über die Kapazität ermöglicht werden. Gleichzeitig können die Mäanderstruktur und die Spiralstruktur genutzt werden, um die Umgebung der Struktur zu heizen und so eine Eisbildung oder eine Feuchtebildung zu verhindern oder rückgängig zu machen.
In zumindest manchen Ausführungsbeispielen kann die elektrische Schaltung eine Trägerstruktur umfassen, etwa eine Folie oder eine Leiterplatte. Die elektrische Leiterbahnstruktur kann zumindest teilweise auf die Trägerstruktur gedruckt sein, etwa als elektrisch leitfähiges Material. Das elektrisch leitfähige Material kann beispielsweise eine elektrisch leitfähige Tinte oder eine elektrisch leitfähige Paste sein. Das elektrisch leitfähige Material kann zumindest ein Element der Gruppe von einem Metall, einer Metalllegierung, einem Kohlenstoff, Silber, Kupfer, eine Kupfer-Nickel-Legierung und eine Metalllegierung auf Basis von Kupfer (etwa eine Kupferlegierung mit anderen metallischen Bestandteilen) umfassen. So kann eine günstige und flexible Herstellung der elektrischen Leiterbahnstruktur ermöglicht werden, die in einer Vielzahl von Formen von Trägerstrukturen genutzt werden kann.
Beispielsweise kann die Trägerstruktur ein dreidimensionales Bauteil sein, also etwa zumindest eine nicht-planare Oberfläche aufweisen. Beispielsweise kann die Trägerstruktur ein Spritzgussbauteil oder ein Faserverbundwerkstoffbauteil sein. Die elektrische Schaltung kann auf der Trägerstrukturoberfläche (etwa der Bauteiloberfläche) angeordnet sein. So kann zumindest ein Teil der elektrischen Schaltung auf die Trägerstruktur gedruckt sein, etwa die elektrische Leiterbahnstruktur. Alternativ kann die Trägerstruktur eine Folie sein, und die elektrische Schaltung kann auf der Folie angeordnet sein. Die Folie kann beispielsweise an dem Bauteil angebracht sein, etwa durch einen Klebstoff. In manchen Ausführungsbeispielen kann das Bauteil durch die Folie umwickelt sein.
In manchen Ausführungsbeispielen ist die elektrische Schaltung innerhalb eines Bauteils, etwa innerhalb eines Spritzgussbauteils oder innerhalb eines Faserverbundwerkstoffbauteils angeordnet oder integriert. Beispielsweise kann zumindest ein Teil der elektrischen Schaltung (etwa die elektrische Leiterbahnstruktur) durch Folienhinterspritzung innerhalb des Bauteils angeordnet oder integriert sein. Alternativ kann die Trägerstruktur eine Textilschicht eines Verbundwerkstoffs sein. Die elektrische Schaltung kann auf der Textilschicht angeordnet sein, und die Textilschicht kann innerhalb des Faserverbundwerkstoffbauteils angeordnet oder integriert sein.
In einigen Ausführungsbeispielen ist das Kontrollmodul ausgebildet, um von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu wechseln, falls die Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur eine vordefinierte Bedingung erfüllt. Beispielsweise kann das Kontrollmodul ausgebildet sein, um von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu wechseln, falls die Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur eine Präsenz einer Flüssigkeit oder eine Präsenz von Eis in der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur indiziert. So kann beispielsweise die Heizfunktion aktiviert werden, falls eine Flüssigkeit und/oder Eis erkannt wurde und somit Vereisungsgefahr besteht.
Das Kontrollmodul kann ausgebildet sein, um periodisch aus dem zweiten Zustand in den ersten Zustand zu wechseln um zu bestimmen, ob die Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur (weiterhin) die vordefinierte Bedingung erfüllt. So kann etwa überprüft werden, ob das Heizen der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur auch weiterhin noch notwendig ist, etwa, weil sich noch Flüssigkeit oder Eis in der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur befindet.
In manchen Ausführungsbeispielen kann das Kontrollmodul ferner ausgebildet sein, um Information über eine Temperatur der elektrischen Leiterbahnstruktur zu bestimmen. Das Kontrollmodul kann ausgebildet sein, um von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu wechseln, falls die Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur eine Präsenz einer Flüssigkeit oder eine Präsenz von Eis in der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur indiziert und falls die Information über die Temperatur der elektrischen Leiterbahnstruktur indiziert, dass die elektrische Leiterbahnstruktur eine Temperatur unterhalb eines Temperaturschwellenwerts aufweist. So kann etwa die Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur geheizt werden, falls aufgrund der erkannten Flüssigkeit, des erkannten Eises und der Temperatur eine Gefahr der Vereisung besteht.
In zumindest manchen Ausführungsbeispielen kann das Kontrollmodul ferner ausgebildet sein, um Information über einen elektrischen Widerstand der elektrischen Leiterbahnstruktur zu bestimmen. So kann etwa über den elektrischen Widerstand eine Temperatur der elektrischen Leiterbahnstruktur bestimmt werden. Das Kontrollmodul kann ferner ausgebildet sein, um Information über eine Temperatur der elektrischen Leiterbahnstruktur basierend auf der Information über den elektrischen Wiederstand der elektrischen Leiterbahnstruktur zu bestimmen. Beispielsweise kann das Kontrollmodul ausgebildet sein, um die Information über den elektrischen Widerstand der elektrischen Leiterbahnstruktur im zweiten Zustand der elektrischen Schaltung zu bestimmen (während des Heizens). Alternativ kann das Kontrollmodul ausgebildet sein, um die Information über den elektrischen Widerstand der elektrischen Leiterbahnstruktur in einem dritten Zustand der elektrischen Schaltung zu bestimmen. So kann etwa zwischen Heizperioden bestimmt werden, wie hoch die Temperatur in der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur ist.
In zumindest manchen Ausführungsbeispielen umfasst das Kontrollmodul eine Messschaltung zum Bestimmen der Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur. Die elektrische Schaltung kann ferner eine Stromquelle und ein Schaltelement umfassen. Das Kontrollmodul kann ausgebildet sein, um das Schaltelement so zu schalten, dass in dem ersten Zustand die Messschaltung mit der elektrischen Leiterbahnstruktur gekoppelt ist und so, dass in dem zweiten Zustand die Stromquelle zum Heizen der elektrischen Leiterbahnstruktur mit der elektrischen Leiterbahnstruktur gekoppelt ist. So kann die gleiche elektrische Leiterbahnstruktur genutzt werden, um die Information über die Kapazität zu bestimmen und um die Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur zu heizen.
Ausführungsbeispiele schaffen ferner ein Verfahren für eine elektrische Schaltung. Das Verfahren umfasst Nutzen einer elektrischen Leiterbahnstruktur zum Bestimmen von Information über eine elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur in einem ersten Zustand der elektrischen Schaltung. Das Verfahren umfasst ferner Nutzen der elektrischen Leiterbahnstruktur zum Heizen einer Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur in einem zweiten Zustand der elektrischen Schaltung.
Ausführungsbeispiele schaffen ferner ein Programm mit einem Programmcode zum Durchführen des Verfahrens, wenn der Programmcode auf einem Computer, einem Prozessor, einem Controller oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.
Figurenliste
Einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1a zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Schaltung;
1b zeigt ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels einer elektrischen Schaltung;
2 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens für eine elektrische Schaltung; und
3 bis 5 zeigen weitere Blockdiagramme weiterer Ausführungsbeispiele einer elektrischen Schaltung.

Beschreibung
Verschiedene Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen einige Beispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben sein.
Während sich weitere Beispiele für verschiedene Modifikationen und alternative Formen eignen, sind dementsprechend einige bestimmte Beispiele derselben in den Figuren gezeigt und werden nachfolgend ausführlich beschrieben. Allerdings beschränkt diese detaillierte Beschreibung weitere Beispiele nicht auf die beschriebenen bestimmten Formen. Weitere Beispiele können alle Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken, die in den Rahmen der Offenbarung fallen. Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente, die bei einem Vergleich miteinander identisch oder in modifizierter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktion bereitstellen.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, die Elemente direkt, oder über ein oder mehrere Zwischenelemente, verbunden oder gekoppelt sein können. Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines „oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B sowie A und B, sofern nicht explizit oder implizit anders definiert. Eine alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen ist „zumindest eines von A und B“ oder „A und/oder B“. Das Gleiche gilt, mutatis mutandis, für Kombinationen von mehr als zwei Elementen.
Die Terminologie, die hier zum Beschreiben bestimmter Beispiele verwendet wird, soll nicht begrenzend für weitere Beispiele sein. Wenn eine Singularform, z. B. „ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch Pluralelemente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Wenn eine Funktion nachfolgend als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktion unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei Gebrauch das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben präzisieren, aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/einer Gruppe derselben ausschließen.
Sofern nicht anderweitig definiert, werden alle Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) hier in ihrer üblichen Bedeutung auf dem Gebiet verwendet, zu dem Beispiele gehören.
Die 1a und 1b zeigen Blockdiagramme von Ausführungsbeispielen einer elektrischen Schaltung 10. Die elektrische Schaltung 10 umfasst eine elektrische Leiterbahnstruktur und ein Kontrollmodul 14. Das Kontrollmodule 14 ist gekoppelt mit der elektrischen Leiterbahnstruktur 12. Das Kontrollmodul 14 ist ausgebildet zum Bestimmen von Information über eine elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 in einem ersten Zustand der elektrischen Schaltung 10. Das Kontrollmodul 14 ist ferner ausgebildet zum Steuern einer Heizung der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 über die elektrische Leiterbahnstruktur 12 in einem zweiten Zustand der elektrischen Schaltung 10.
2 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines entsprechenden Verfahrens für die elektrische Schaltung 10. Das Verfahren umfasst Nutzen 110 der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 zum Bestimmen von Information über eine elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 in einem ersten Zustand der elektrischen Schaltung. Das Verfahren umfasst ferner Nutzen 120 der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 zum Heizen einer Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 in einem zweiten Zustand der elektrischen Schaltung.
Die elektrische Schaltung 10 kann beispielsweise eine kombinierte Flüssigkeitssensor-Heiz-Schaltung sein. Beispielsweise kann die elektrische Schaltung 10 dazu geeignet sein, um eine Präsenz einer Flüssigkeit, eine Präsenz von Eis oder eine Präsenz eines leitfähigen Objekts in einer Umgebung der elektrischen Schaltung zu bestimmen und basierend auf der bestimmten Präsenz die Umgebung der elektrischen Schaltung zu heizen. Beispielsweise kann die elektrische Schaltung 10 eine elektrische Schaltung für ein Flugzeug, etwa für eine Tragfläche eines Flugzeugs sein. Die elektrische Schaltung 10 kann dazu geeignet sein, um (nicht gewünschte) Eisbildung in Flüssigkeiten zu überwachen oder beobachten. Die elektrische Schaltung 10 kann dazu geeignet sein, um Eisbildung oder Feuchtigkeit auf Oberflächen zu überwachen oder zu beobachten. Alternativ kann die elektrische Schaltung 10 dazu geeignet sein, eine Ab- oder Anwesenheit von zu heizenden Medien (etwa Flüssigkeiten) zu überwachen. In manchen Ausführungsbeispielen kann die elektrische Schaltung dazu geeignet sein, um Lebewesen zu detektieren und lokal zu heizen. Die elektrische Schaltung 10 kann beispielsweise ein einschichtiger kapazitiver Sensor mit Heizfunktion sein.
Ausführungsbeispiele basieren auf einer Doppelnutzung der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 zum Bestimmen der Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 und zum Heizen der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur 12. Die gleiche elektrische Leiterbahnstruktur wird genutzt zum Bestimmen der Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 und zum Heizen der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur 12.
Die elektrische Schaltung umfasst die elektrische Leiterbahnstruktur 12. Die elektrische Leiterbahnstruktur 12 kann beispielsweise dadurch charakterisiert sein, dass sie flach ist, etwa dadurch, dass sie ein flaches und/oder planares Profil aufweist. Beispielsweise kann die elektrische Leiterbahnstruktur 12 planar sein, d.h. die komplette elektrische Leiterbahnstruktur kann in der gleichen Ebene angeordnet sein (ohne, dass sich Teil der elektrischen Leiterbahnstruktur in einer weiteren Ebene kreuzen). Dabei kann sich die Ebene entlang dreidimensional geformte Trägerstruktur erstrecken. Alle Strukturen, etwa die elektrische Leiterbahnstruktur 12, können auf dreidimensional geformten Oberflächen aufgebracht sein. Die Strukturen können beispielsweise mittels Druckverfahren aufgebracht sein. So kann die elektrische Schaltung 10 eine Trägerstruktur umfassen oder auf einer Trägerstruktur angeordnet sein. Zumindest die elektrische Leiterbahnstruktur 12 kann auf der Trägerstruktur angeordnet sein. So kann die elektrische Leiterbahnstruktur 12 ein oder mehreren Leiterbahnen, die an der Oberfläche der Trägerstruktur angeordnet sind, umfassen oder aus diesen bestehen. Beispielsweise kann eine vertikale Dicke der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 auf/über der Trägerstruktur weniger als 1 mm (oder weniger als 500 µm, weniger als 200 µm, weniger als 100 µm, weniger als 50 µm, weniger als 20 µm, weniger als 15µm, weniger als 10 µm, weniger als 5 µm) betragen. Die elektrische Leiterbahnstruktur kann beispielsweise oberflächlich auf der Trägerstruktur aufgebracht sein. Ferner kann eine durchschnittliche laterale Breite von Leiterbahnen oder der Leiterbahn der elektrischen Leiterbahnstruktur zumindest so groß (oder zumindest doppelt so groß, zumindest dreimal so groß, zumindest 5 mal so groß, zumindest 10 mal so groß) sein wie eine durchschnittliche vertikale Dicke der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 auf/über der Trägerstruktur. Beispielsweise kann die elektrische Leiterbahnstruktur 12 aus einer fortlaufenden Leiterbahn oder einer zusammengesetzten Leiterbahn bestehen. Eine fortlaufende Leiterbahn kann eine Leiterbahn sein, die keine geraden 90°-Winkel aufweist, sondern bei denen gerade Leiterbahnbestandteile durch Bögen miteinander verbunden sind. Eine zusammengesetzte Leiterbahn kann eine Leiterbahn sein, bei dem die geraden Leiterbahnbestandteile durch gerade 45° oder 90°-Winkel miteinander verbunden sind. Die (zusammengesetzte oder fortlaufende) Leiterbahn ist in zumindest manchen Ausführungsbeispielen abzweigungslos oder abzweigungsfrei, d.h. sie hat genau zwei Kontakte an den beiden Enden der Leiterbahn. Die durchschnittliche laterale Breite der (fortlaufenden oder zusammengesetzten) Leiterbahn der elektrischen Leiterbahnstruktur kann zumindest so groß (oder zumindest doppelt so groß, zumindest dreimal so groß, zumindest 5 mal so groß, zumindest 10 mal so groß) sein wie die durchschnittliche vertikale Dicke der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 auf/über der Trägerstruktur.
Beispielsweise kann die elektrische Leiterbahnstruktur genau zwei Kontakte haben. Die zwei Kontakte können an den zwei Enden der elektrischen Leiterbahnstruktur angeordnet sein. Beispielsweise kann die elektrische Leiterbahnstruktur 12 über einen ersten Kontakt und über einen zweiten Kontakt mit dem Kontrollmodul 14 gekoppelt sein. Die zwei Kontakte können beispielsweise dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt entsprechen. Die elektrische Leiterbahnstruktur 12 kann einen näherungsweise ohmschen Widerstand zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt aufweisen. Beispielsweise kann die elektrische Leiterbahnstruktur einen (einfachen) ohmschen Widerstand bilden, etwa einen Drahtwiderstand oder einen Mäanderwiderstand. Die elektrische Leiterbahnstruktur 12 besteht aus oder basiert auf einem elektrisch leitfähigen Material, etwa Silber, Kupfer, oder einer Metalllegierung auf Basis von Kupfer, etwa einer Kupfer-Nickel-Legierung.
In zumindest manchen Ausführungsbeispielen kann die elektrische Leiterbahnstruktur 12 eine einschichtige elektrische Leiterbahnstruktur sein. Beispielsweise kann die (gesamte) elektrische Leiterbahnstruktur 12 in einer einzigen Ebene angeordnet sein. Beispielsweise kann die elektrische Schaltung eine Trägerstruktur umfassen oder auf einer Trägerstruktur aufgebracht sein. Eine vertikale Richtung und eine vertikale Abmessung oder eine Dicke der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 kann orthogonal zu einer Hauptoberfläche der Trägerstruktur gemessen werden und eine laterale Richtung und laterale Abmessungen können parallel zu der Hauptoberfläche der Trägerstruktur gemessen werden. Beispielsweise kann die Trägerstruktur eine Folie sein, etwa eine elastische Folie oder eine biegbare Folie. Alternativ oder zusätzlich kann die Trägerstruktur eine Leiterplatte sein (auch engl. Printed Circuit Board, PCB). Die Trägerstruktur kann etwa ein (Faser-)Verbundwerkstoff sein oder Teil eines (Faser-)Verbundwerkstoffs sein. Beispielsweise kann die Trägerstruktur eine funktionalisierte Lage Textil in beliebiger Tiefe in einem (Faser-)Verbundwerkstoff sein. Der Verbundwerkstoff kann ein Kunststoff sein, etwa ein kohlenfaserverstärkter Kunststoff oder ein glasfaserverstärkter Kunststoff. In zumindest manchen Ausführungsbeispielen weist die Trägerstruktur zumindest eine nicht-planare Oberfläche auf. Die Trägerstruktur kann beispielsweise ein dreidimensionales Bauteil sein. Beispielsweise kann eine minimale Dicke, eine minimale Breite und/oder eine minimale Tiefe der Trägerstruktur größer als 5 mm (oder größer als 10 mm, größer als 20 mm sein). Die Trägerstruktur kann eine beliebige Kunststoffstruktur sein, etwa eine dreidimensional geformte Kunststoffstruktur. Die elektrische Leiterbahnstruktur 12 auf einer Trägerstruktur einschichtig aufgebracht sein. Beispielsweise kann an keiner Stelle der Trägerstruktur mehr als eine Schicht der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 vertikal übereinander auf der Trägerstruktur aufgebracht sein.
In zumindest manchen Ausführungsbeispielen ist die elektrische Leiterbahnstruktur 12 zumindest teilweise (einschichtig) auf die Trägerstruktur gedruckt. Beispielsweise kann die elektrische Leiterbahnstruktur 12 zumindest teilweise (einschichtig) als elektrisch leitfähiges Material auf die Trägerstruktur gedruckt sein. Das elektrisch leitfähige Material kann beispielsweise eine elektrisch leitfähige Tinte oder eine elektrisch leitfähige Paste sein. Das elektrisch leitfähige Material kann zumindest ein Element der Gruppe von Silber, Kupfer und eine Kupfer-Nickel-Legierung umfassen. Beispielsweise kann die elektrische Leiterbahnstruktur 12 zumindest teilweise als Silberleiterbahn auf die Trägerstruktur gedruckt sein. Die Silberleiterbahn kann auf Silberflocken oder auf Nano-Silber basieren.
In zumindest manchen Ausführungsbeispielen umfasst die elektrische Leiterbahnstruktur 12 eine Mäanderstruktur. Beispielsweise kann mehr als 20% (oder mehr als 30%, mehr als 40%, mehr als 50%) einer Fläche oder einer Substanz der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 die Mäanderstruktur bilden oder aus der Mäanderstruktur bestehen. Beispielsweise kann die Mäanderstruktur zwei oder mehr verbundene/verkettete, gerade, laterale Leitungen aufweisen, die eine ohmsche elektrische Verbindung bilden. Alternativ oder zusätzlich umfasst die elektrische Leiterbahnstruktur 12 eine (flache und/oder einschichtige) Spiralstruktur. Beispielsweise kann mehr als 20% (oder mehr als 30%, mehr als 40%, mehr als 50%) einer Fläche oder einer Substanz der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 die Spiralstruktur bilden oder aus der Spiralstruktur bestehen. Beispielsweise kann die Spiralstruktur zwei gegenläufige Spiralen umfassen, die innerhalb einer (einzigen) vertikalen Schicht in eine Spirale der Spiralstruktur hineinführen und herausführen.
In Ausführungsbeispielen kann das Kontrollmodul 14 einem beliebigen Controller oder Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente entsprechen. Beispielsweise kann das Kontrollmodul 14 auch als Software realisiert sein, die für eine entsprechende Hardwarekomponente programmiert ist. Insofern kann das Kontrollmodul 14 als programmierbare Hardware mit entsprechend angepasster Software implementiert sein. Dabei können beliebige Prozessoren, wie Digitale Signalprozessoren (DSPs) zum Einsatz kommen. Ausführungsbeispiele sind dabei nicht auf einen bestimmten Typ von Prozessor eingeschränkt. Es sind beliebige Prozessoren oder auch mehrere Prozessoren zur Implementierung des Kontrollmoduls 14 denkbar. Das Kontrollmodul 14 kann ferner, wie in 1b gezeigt, eine Messschaltung 14a zum Bestimmen der Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 (und deren Umgebung) umfassen. Beispielsweise kann die Messschaltung 14a ausgebildet sein, um die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 (und der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur) zu messen und/oder zu approximieren. Die Messschaltung 14a und/oder das Kontrollmodul 14 kann ausgebildet sein, um die Information über die elektrische Kapazität basierend auf der gemessenen oder approximierten Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 (und der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur) zu bestimmen.
Das Kontrollmodul 14 ist gekoppelt mit der elektrischen Leiterbahnstruktur 12. Beispielsweise kann das Kontrollmodul 14 über ein Schaltelement 18 der elektrischen Schaltung mit der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 gekoppelt sein. Beispielsweise kann die elektrische Schaltung 10, wie in 1b gezeigt, ferner eine Stromquelle 16 (oder Energiequelle 16) und ein Schaltelement 18 umfassen. In manchen Ausführungsbeispielen kann das Kontrollmodul 14 das Schaltelement 18 umfassen. Das Schaltelement 18 kann beispielsweise ein Relais sein, etwa ein Schaltrelais, ein Schalttransistor oder ein Multiplexer. Das Kontrollmodul 14 kann ausgebildet sein, um das Schaltelement 18 so zu schalten, dass in dem ersten Zustand die Messschaltung 14a mit der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 gekoppelt ist und so, dass in dem zweiten Zustand die Stromquelle 16 zum Heizen der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 mit der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 gekoppelt ist. Dies ist in den 4 und 5 anhand der Mikrokontrolleinheiten 414, 514 (die dem Kontrollmodul 14 entsprechen kann), der Stromquellen 416, 516 (die der Stromquelle 16 entsprechen können), des Schaltelements 518 (das dem Schaltelement 18 entsprechen kann) und der kapazitiven Messeinheit 515 (die der Messschaltung 14a entsprechen kann) illustriert.
Die elektrische Schaltung hat zumindest zwei Zustände, einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand. Beispielsweise kann die elektrische Schaltung 10 genau zwei Zustände während eines Betriebs der elektrischen Schaltung haben. In manchen Fällen kann die elektrische Schaltung einen dritten Zustand haben. Dann kann die elektrische Schaltung beispielsweise genau drei Zustände während eines Betriebs der elektrischen Schaltung haben. In zumindest manchen Ausführungsbeispielen ist der erste Zustand ein Messzustand, etwa ein Kapazitätsmesszustand. Im ersten Zustand kann die elektrische Schaltung 10 dazu ausgebildet sein, um die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur (und deren Umgebung) zu messen. Der zweite Zustand kann ein Heizzustand sein. Im zweiten Zustand kann die elektrische Schaltung 10 dazu ausgebildet sein, um die Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur zu heizen. Beispielsweise kann das Kontrollmodul 14 im zweiten Zustand dazu ausgebildet sein, eine Stromquelle so zu steuern, dass die Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 durch/über die elektrische Leiterbahnstruktur 12 geheizt wird. Beispielsweise können der erste Zustand und der zweite Zustand gegenseitig ausschließlich sein: So kann beispielsweise die elektrische Schaltung 10 entweder den ersten Zustand oder den zweiten Zustand aufweisen. Der dritte Zustand kann ein Messzustand sein, etwa ein Widerstandsmesszustand oder ein Temperaturmesszustand. Im dritten Zustand kann die elektrische Schaltung 10 dazu ausgebildet sein, um einen elektrischen Widerstand der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 oder eine Temperatur der der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 zu messen. Der erste Zustand, der zweite Zustand und der dritte Zustand können gegenseitig ausschließlich sein: So kann beispielsweise die elektrische Schaltung 10 entweder den ersten Zustand, den zweiten Zustand oder den dritten Zustand aufweisen.
Das Kontrollmodul 14 ist ausgebildet zum Bestimmen der Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 in dem ersten Zustand der elektrischen Schaltung 10. Beispielsweise kann das Kontrollmodul 14 ausgebildet sein, um basierend auf der elektrischen Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 zu bestimmen, ob die Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 nass oder trocken ist, oder sie verweist ist. Die Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 kann beispielsweise einem binären Zustand entsprechen, der aussagt, dass die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 (und der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur) über einem Schwellenwert liegt, was eine Präsenz (oder Abwesenheit) von Flüssigkeit, Eis oder eines Lebewesens indizieren kann. Beispielsweise kann das Kontrollmodul 14, etwa über die Messschaltung 14a, im ersten Zustand ausgebildet sein, die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 (und der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur) zu messen oder zu approximieren und basierend auf der gemessenen oder approximierten elektrischen Kapazität die Information über die Kapazität zu bestimmen. Die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 kann beispielsweis durch eine Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 beeinflusst sein. Befindet sich ein leitfähiger Stoff in der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur 12, so kann sich eine elektrische Kapazität, etwa eine Streufeldkapazität, der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 erhöhen. Beispielsweise kann das Kontrollmodul 14 ausgebildet sein, etwa über die Messschaltung 14a, eine Streufeldkapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 zu messen oder zu approximieren. In zumindest manchen Ausführungsbeispielen umfasst die elektrische Schaltung eine weitere elektrische Leiterbahnstruktur. Die weitere elektrische Leiterbahnstruktur kann mit der Messschaltung 14a und/oder dem Kontrollmodul 14 gekoppelt sein. Beispielsweise kann die Messschaltung 14a ausgebildet sein, um die Kapazität zwischen der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 und der weiteren elektrischen Leiterbahnstruktur zu messen oder zu approximieren. Die weitere elektrische Leiterbahnstruktur kann lateral benachbart zu der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 angeordnet sein. Die weitere elektrische Leiterbahnstruktur kann lateral benachbart zu der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 auf der Trägerstruktur angeordnet sein. Beispielsweise kann die elektrische Leiterbahnstruktur 12 auf der gleichen Ebene wie die weitere elektrische Leiterbahnstruktur auf der Trägerstruktur angeordnet sein. Die elektrische Leiterbahnstruktur 12 kann (ko-)planar mit der weiteren elektrischen Leiterbahnstruktur angeordnet sein. Die elektrische Leiterbahnstruktur 12 und die weitere elektrische Leiterbahnstruktur können beispielsweise lateral abwechselnd oder lateral parallel zueinander auf der Oberfläche der Trägerstruktur angeordnet sein. Die weitere elektrische Leiterbahnstruktur kann beispielsweise ähnlich implementiert sein wie die elektrische Leiterbahnstruktur 12. Eine (durchschnittliche) vertikale Dicke der weiteren elektrischen Leiterbahnstruktur kann sich beispielsweise weniger als 10% unterscheiden von einer (durchschnittlichen) vertikalen Dicke der elektrischen Leiterbahnstruktur 12. Das Kontrollmodul 14 kann ausgebildet sein, um die Kapazität (etwa die Streufeldkapazität) zwischen der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 und der weiteren elektrischen Leiterbahnstruktur zu messen oder zu approximieren. Die Kapazität zwischen der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 und der weiteren elektrischen Leiterbahnstruktur kann beispielsweis durch eine Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 (und/oder der weiteren elektrischen Leiterbahnstruktur) beeinflusst sein oder werden. Umfasst die elektrische Leiterbahnstruktur 12 eine Mäanderstruktur, so kann das Kontrollmodul 14 ausgebildet sein, um die Kapazität zwischen den Mäandern der Mäanderstruktur und der weiteren elektrischen Leiterbahnstruktur zu messen oder zu approximieren. In zumindest manchen Ausführungsbeispielen entspricht die Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 beispielsweise einem quantisierten Wert der gemessenen oder approximierten elektrischen Kapazität.
Das Kontrollmodul 14 ist ferner ausgebildet zum Heizen der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 über die elektrische Leiterbahnstruktur 12 in dem zweiten Zustand der elektrischen Schaltung 10. Das Kontrollmodul 14 kann ausgebildet sein, um das Schaltelement 18 zu steuern. Beispielsweise kann das Kontrollmodul 14 ausgebildet sein, um das Schaltelement 18 in dem zweiten Zustand so zu steuern, dass die elektrische Leiterbahnstruktur 12 mit der Stromquelle 16 einen Stromkreis bildet. Das Kontrollmodul 14 kann ausgebildet sein, um die elektrische Schaltung so zu schalten, dass die elektrische Leiterbahnstruktur 12 in zweiten Zustand als Widerstandsheizer genutzt wird.
In zumindest manchen Ausführungsbeispielen ist das Kontrollmodul 14 ausgebildet, um von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu wechseln, falls die Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 eine vordefinierte Bedingung erfüllt. Die vordefinierte Bedingung kann beispielsweise ein Schwellenwert für die elektrische Kapazität sein. Alternativ kann die vordefinierte Bedingung auch eine Geschwindigkeit der Änderung der elektrischen Kapazität sein. Beispielsweise kann das Kontrollmodul 14 ausgebildet sein, um von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu wechseln, falls die elektrische Kapazität über (oder unter) einem Schwellenwert liegt. Der Schwellenwert kann beispielsweise eine Präsenz (Anwesenheit) (oder Abwesenheit) von Flüssigkeit oder Eis indizieren. Beispielsweise kann der Schwellenwert anpassbar sein: Das Kontrollmodul 14 kann ausgebildet sein, um basierend auf einer Präsenz und basierend auf einer Abwesenheit den Flüssigkeit oder Eis den Schwellenwert zu bestimmen. Beispielsweise kann der Schwellenwert so gewählt sein, dass Messungen oberhalb des Schwellenwerts eine Präsenz von Wasser/Eis indizieren und so, dass Messungen unterhalb des Schwellenwerts eine Abwesenheit von Wasser/Eis indizieren. Im Folgenden wird der Term „Flüssigkeit“ stellenweise auch für andere Aggregatszustände der Flüssigkeit (etwa Eis oder Gas) genutzt. Das Kontrollmodul 14 kann ausgebildet sein, um von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu wechseln, falls die Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 eine Präsenz (oder Abwesenheit) einer Flüssigkeit oder eine Präsenz (oder Abwesenheit) von Eis in der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 indiziert.
In zumindest manchen Ausführungsbeispielen ist das Kontrollmodul 14 ausgebildet, um von dem zweiten Zustand in den ersten Zustand zu wechseln, falls die Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 eine weitere vordefinierte Bedingung erfüllt. Die vordefinierte Bedingung kann beispielsweise ein weiterer Schwellenwert für die elektrische Kapazität sein. Alternativ kann die vordefinierte Bedingung auch eine Geschwindigkeit der Änderung der elektrischen Kapazität sein. Beispielsweise kann das Kontrollmodul 14 ausgebildet sein, um von dem zweiten Zustand in den ersten Zustand zu wechseln, falls die elektrische Kapazität unter (oder über) einem Schwellenwert liegt. Der weitere Schwellenwert kann beispielsweise eine Abwesenheit von Flüssigkeit oder Eis indizieren. Das Kontrollmodul 14 kann ausgebildet sein, um von dem zweiten Zustand in den ersten Zustand zu wechseln, falls die Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 eine Abwesenheit einer Flüssigkeit oder eine Abwesenheit von Eis in der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 indiziert.
In manchen Ausführungsbeispielen kann die elektrische Schaltung in einer Heizvorrichtung für Flüssigkeiten genutzt werden. Die elektrische Leiterstruktur kann beispielsweise an oder in einem Glas- oder Keramikboden eines Heizgefäßes angeordnet sein. Das Kontrollmodul 14 kann ausgebildet sein, um von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu wechseln, falls die Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 eine Präsenz einer Flüssigkeit in dem Heizgefäß indiziert, etwa eine Präsenz einer vordefinierten Menge von Flüssigkeit in dem Heizgefäß. Das Kontrollmodul 14 kann ausgebildet sein, um von dem zweiten Zustand in den ersten Zustand zu wechseln, falls die Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 eine Abwesenheit der Flüssigkeit in dem Heizgefäß indiziert. In manchen Ausführungsbeispielen kann sich die Flüssigkeit über einen längeren Zeitpunkt in dem Heizgefäß befinden. Alternativ kann das Heizgefäß eine Rohrleitung sein, und die Flüssigkeit kann das Heizgefäß durchfließen.
Alternativ kann die elektrische Schaltung für eine lokale Beheizung von Oberflächen genutzt werden. So das Kontrollmodul 14 etwas ausgebildet sein, um eine Präsenz eines Lebewesens, etwa eines Menschen oder eines Tiers in der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur zu erkennen. Das Kontrollmodul 14 kann ausgebildet sein, um von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu wechseln, falls die Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 eine Präsenz eines Lebewesens in der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 indiziert, etwa eine Präsenz einer Person, die sich auf eine durch die elektrische Leiterbahnstruktur 12 beheizbare Oberfläche setzt. Beispielsweise kann die elektrische Schaltung 10 in einem Sitz umfasst sein. Die elektrische Leiterbahnstruktur 12 kann unter einer Sitzfläche des Sitzes angeordnet sein. Das Kontrollmodul 14 kann ausgebildet sein, um von dem zweiten Zustand in den ersten Zustand zu wechseln, falls die Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 eine Abwesenheit des Lebewesens oder von Lebewesen in der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 indiziert.
In zumindest einigen Ausführungsbeispielen ist das Kontrollmodul 14 ausgebildet, um periodisch aus dem zweiten Zustand in den ersten Zustand zu wechseln um zu bestimmen, ob die Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 die vordefinierte Bedingung (oder die weitere vordefinite Bedingung) erfüllt. Beispielsweise kann das Kontrollmodul 14 ausgebildet sein, um höchstens einmal pro Sekunde (oder höchstens zweimal pro Sekunde, höchstens fünfmal pro Sekunde, höchstens zehnmal pro Sekunde) aus dem zweiten Zustand in den ersten Zustand zu wechseln um zu bestimmen, ob die Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 die vordefinierte Bedingung (oder die weitere vordefinite Bedingung) erfüllt. Alternativ kann das Kontrollmodul 14 ausgebildet sein, um zumindest 10 mal pro Sekunde (oder zumindest 20 mal pro Sekunde, zumindest 50 mal pro Sekunde, zumindest 100 mal pro Sekunde, zumindest 1000 mal pro Sekunde) aus dem zweiten Zustand in den ersten Zustand zu wechseln um zu bestimmen, ob die Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 die vordefinierte Bedingung (oder die weitere vordefinite Bedingung) erfüllt.
In manchen Ausführungsbeispielen ist das Kontrollmodul 14 ferner ausgebildet, um Information über einen elektrischen Widerstand der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 zu bestimmen. Beispielsweise kann das Kontrollmodul 14 ausgebildet sein, um den elektrischen Widerstand der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 zu messen oder zu approximieren. Beispielsweise kann das Kontrollmodul 14 eine weitere Messschaltung zur Messung des elektrischen Widerstands der elektrischen Leiterbahnstruktur umfassen. Das Kontrollmodul 14 kann ausgebildet sein, um die Information über den elektrischen Widerstand der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 im zweiten Zustand der elektrischen Schaltung 10 zu bestimmen. Alternativ oder zusätzlich kann das Kontrollmodul 14 ausgebildet sein, um die Information über den elektrischen Widerstand der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 in einem dritten Zustand der elektrischen Schaltung 10 zu bestimmen.
Der elektrische Widerstand kann dann genutzt werden, um eine Temperatur der elektrischen Leiterbahnstruktur zu bestimmen oder zu approximieren. Das Kontrollmodul 14 kann ferner ausgebildet sein, um Information über eine Temperatur der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 zu bestimmen, etwa basierend auf der Information über den elektrischen Widerstand der elektrischen Leiterbahnstruktur 12. Beispielsweise kann das Kontrollmodul 14 eine Tabelle (auch engl. Lookup-Table) umfassen mit einem Zusammenhang zwischen dem elektrischen Widerstand der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 und der Temperatur der elektrischen Leiterbahnstruktur 12. Der elektrische Widerstand der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 kann abhängig sein von der Temperatur der elektrischen Leiterbahnstruktur 12.
Das Kontrollmodul 14 kann ausgebildet sein, um von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu wechseln, falls die Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 eine Präsenz (oder Abwesenheit) einer Flüssigkeit oder eine Präsenz (oder Abwesenheit) von Eis in der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 indiziert und falls die Information über die Temperatur der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 indiziert, dass die elektrische Leiterbahnstruktur 12 eine Temperatur unterhalb eines Temperaturschwellenwerts aufweist. Beispielsweise kann das Kontrollmodul 14 ausgebildet sein, um von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu wechseln, falls die Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 eine Präsenz einer Flüssigkeit in der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 indiziert und falls die Temperatur der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 darauf hindeutet, dass es zu Eisbildung kommen kann.
Mehr Details und Aspekte der elektrischen Schaltung und/oder des Verfahrens werden in Verbindung mit dem Konzept oder Beispielen genannt, die vorher oder nachher (z.B. 3 bis 5) beschrieben wurden. Die elektrische Schaltung und/oder das Verfahren können ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale umfassen, die ein oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder der beschriebenen Beispiele entsprechen, wie sie vorher oder nachher beschrieben wurden.
Zumindest manche Ausführungsbeispiele befassen sich mit einem elektrischen Widerstandsheizer, der gleichzeitig eine (kapazitive und/oder resistive) Sensorfunktion aufweist, gekennzeichnet durch ein intelligentes, einschichtiges Layout für die gemeinsame Nutzung von Leiterbahnen für die Heiz- und Sensorfunktionen. In anderen Worten befassen sich Ausführungsbeispiele mit einem kapazitiven Sensor mit Heizfunktion. Ein einschichtiges Layout kann eine kapazitive Sensorfunktion mit elektrischem Widerstandsheizen kombinieren.
Kapazitive Sensoren können eingesetzt werden, um

a) (nicht gewünschte) Eisbildung in Flüssigkeiten zu überwachen (auch engl. Monitoring), beispielsweise in Treibstoffleitungen in Flugzeugen oder Satelliten, Abgasreinigungsleitungen in Dieselfahrzeugen, Wischwasserleitungen in Fahrzeugen, etc.;
b) auf Oberflächen Eisbildung bzw. Feuchte zu überwachen (z.B. auf Flügelprofilen in der Luftfahrt oder von Windkraftanlagen). Nach Detektion von Eis muss ggfs. die Funktion abgeschaltet werden oder ein separater Heizer angeschaltet werden;
c) eine Ab-/ Anwesenheit von zu heizenden Medien / Flüssigkeiten / Feuchte / Gasen zu detektieren
d) als Füllstandsensor genutzt zu werden; oder
e) Lebewesen zu detektieren und lokal zu heizen, etwa in einem beheizten Sitz, der sich automatisch nur bei Belegung einschaltet.

In zumindest manchen Systemen muss neben dem Sensor (Sensorelement mit Elektronik) zur Detektion ein separater Heizer (Heizelement mit Elektronik) installiert werden. Dies kann durch zwei separate Schaltkreise / Bauteile für Heizer und Sensor einschichtig oder im Mehrlagenaufbau gelöst werden. Die sensorischen (kapazitiven und/oder resistiven) Schaltkreise und die Heiz-Schaltkreise können getrennt voneinander installiert werden.
In zumindest manchen Ausführungsbeispielen ist eine Leiterbahnstruktur, die zum Heizen und Messen verwendet wird einschichtig. Die elektrische Schaltung von zumindest manchen Ausführungsbeispielen besteht aus einem Schaltkreis, der die sensorischen Funktionen und die Heizfunktion vereint.
Zumindest manche Ausführungsbeispiele umfassen einen elektrischen (ohmschen) Widerstandsheizer mit gleichzeitig (kapazitiver und/oder resistiver) Sensorfunktion, gekennzeichnet durch ein intelligentes, einschichtiges Layout (engl. für Anordnung, beispielsweise die elektrische Leiterbahnstruktur) für die gemeinsame Nutzung von Leiterbahnen/leitenden Strukturen für die Heiz- und Sensorfunktion.
Ausführungsbeispiele der elektrischen Leiterbahnstruktur:

1. Gedruckte Silberleiterbahnen auf Folie, kann auf Bauteil (etwa die Trägerstruktur) appliziert werden
2. Gedrucktes Layout direkt auf oder in Bauteil (etwa die Trägerstruktur)
3. Drähte/leitende Strukturen, das Bauteil (etwa die Trägerstruktur) kann umwickelt werden/Heizmatten

In zumindest manchen Ausführungsbeispielen wird ein Elektronikkreis statt zwei verwendet, wodurch die elektrische Schaltung kleiner, flacher, billiger und/oder robuster werden kann. Durch eine einschichtige Ausführung der elektrischen Leiterbahnstruktur kann die elektrische Schaltung gut auf Bauteile bzw. Folien integrierbar sein.
In manchen Ausführungsbeispielen heizt die elektrische Schaltung nur oder schaltet sich automatisch an, wenn Flüssigkeit/Eis auch vorhanden ist. Hierfür kann die Elektronik im Hintergrund zuständig sein, etwa das Kontrollmodul 14, diese kann frei programmiert werden. In zumindest manchen Ausführungsbeispielen können ein Messbereich und ein Heizbereich der elektrischen Schaltung identisch sein. Eine Materialersparnis und eine kompaktere/leichtere Bauweise können wichtige Vorteile der elektrischen Schaltung sein. Zumindest manche Ausführungsbeispiele können ein individuelles Design aufweisen, das an individuelle Anforderungen angepasst werden kann.
Zumindest manche Ausführungsbeispielen befassen sich mit einer Detektion und Verhinderung der Vereisung von Medien in Leitungen, etwa von Treibstoff in Treibstoffleitungen und Tanks , von Harnstoff in Harnstoffleitungen und Tanks (Abgasreinigung für Dieselfahrzeuge) oder von Wasser / Alkohol in Wischwasserleitungen und Tanks.
Einige Ausführungsbeispiele befassen sich ferner mit einer Detektion von Lebewesen und einem lokalen Aufheizen der Oberflächen.
Zumindest einige Ausführungsbeispiele befassen sich mit einer Detektion und Verhinderung des Eindringens von Feuchte oder der Vereisung von Medien auf Oberflächen. Mögliche Oberflächen/Trägerstrukturen sind beispielsweise:

- Flügel in Windenergieanlagen
- Sensoren und Geräte in Flugzeugen oder Wetterstationen (z.B. Pitot-Rohr)
- Profile, Flügel und Rotoren von Fluggeräten (Flugzeuge, Helikopter, Drohnen,...)
- Aus Verbundwerkstoffen (Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK), Carbonfaserverstärkter Kunststoff (CFK),...)
- (Transparente) Scheiben

Dabei kann etwa geheizt werden, wenn die Luftfeuchtigkeit einen bestimmten Wert übersteigt (auch engl. Anti Fog). Im Falle einer Fußbodenheizung / Sitzheizung / Lenkradheizung etc. kann beispielsweise nur geheizt werden, wo sich Menschen aktuell aufhalten (um etwa für warme Füße zu sorgen).
Die folgenden Abbildungen 3 bis 5 skizzieren die Erfindung in unterschiedlichem Detaillierungsgrad. 3 zeigt einen grundlegenden Aufbau einer elektrischen Schaltung für einen einschichtigen kapazitiven Sensor mit Heizfunktion. 3 zeigt eine elektrische Leiterbahnstruktur 312 (die der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 der 1a und 1b entsprechen kann), die mit einer Energieversorgung/Stromquelle 316 (auch engl. Power Source, die der Stromquelle 16 der 1b entsprechen kann), einem Schaltrelais 318 (das dem Schaltelement 18 der 1b entsprechen kann) und einer Mikrokontrolleinheit/Mikroprozessor für kapazitive Sensorik (MCU) 314 zum kapazitiven Messen (das dem Kontrollmodul 14 der 1a und 1b entsprechen kann) gekoppelt ist. Dabei kann über das Schaltrelais 318 zwischen einer Heizfunktion der elektrischen Leiterbahnstruktur 312 und einer Messfunktion der elektrischen Leiterbahnstruktur 312 (über die Mikrokontrolleinheit 314) umgeschaltet werden.
4 zeigt ein weiteres Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Schaltung. 4 zeigt beispielsweise den Aufbau einer Schaltung mit einschichtigem kapazitivem Sensor mit Heizfunktion. 4 zeigt ein Mess-/Heizgebiet (oder Sensor-Heizer-Bereich) 412 (das der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 der 1a und 1b entsprechen kann), das mit einer Stromquelle/Energieversorgung für die Heizfunktion 416 (die der Stromquelle 16 der 1b entsprechen kann) und einer Mikrokontrolleinheit/Mikroprozessor 414 zum kapazitiven Messen (das dem Kontrollmodul 14 der 1a und 1b entsprechen kann) gekoppelt ist. Dabei ist das Mess-Heizgebiet 412 über eine Datenleitung für die kapazitive Sensorik mit dem Mikroprozessor 414 verbunden und durch eine Datenleitung für die Schaltung der Sensor und Heizfunktion zwischen Mikroprozessor 414 und Mess-Heizgebiet 412 durch Galvanische Trennung geschaltet durch ein Relais mit Mikroprozessor. Der Mess-Heizbereich kann eine Kombination von einem kapazitiven Sensor mit einem Widerstandsheizer in einem einschichtigen Layout (z.B. aus gedruckten elektrisch leitfähigen Strukturen) sein. Die Mikrokontrolleinheit/Mikroprozessor 414 kann ein Mikroprozessor für die Erfassung der kapazitiven Änderungen und für die Kontrolle eines Relais zum Schalten zwischen kapazitiver Sensorik und Heizfunktion sein. Dabei kann die Mikrokontrolleinheit 414 ausgebildet sein, um das Mess-/Heizgebiet 412 zwischen Messen und Heizen umzuschalten und um die kapazitive Messung vorzunehmen.
Die Energieversorgung (Gleichstrom/Wechselstrom) 416 kann die Heizstruktur des Mess-Heizgebiets 412 mit der benötigten Leistung versorgen. Die Heizstruktur (etwa die elektrische Leiterbahnstruktur) kann entweder in der Wahl der Widerstandsmaterialien oder/und im Layout so angepasst werden, dass unterschiedlich große Flächen beheizt werden können bzw. unterschiedliche Heizleistungen (W/m²) erreicht werden können. Dazu können beispielsweise Druckverfahren mit elektrisch leitfähigen Materialien eingesetzt werden. Für die kapazitive Sensorfunktion können weitere elektrisch leitfähige Strukturen integriert werden (z.B. in Form einer sich mit Teilen oder der gesamten Heizstruktur zusammen ergebenen Interdigitalstruktur) 412. Änderungen der Kapazität unterhalb (d.h. im Substratmaterial durch Feuchte etc.) oder oberhalb (d.h. Eis, Feuchte, Annäherung von Gegenständen etc. auf der Substratoberfläche) des einschichtigen Sensors mit Heizfunktion (etwa der elektrischen Leiterbahnstruktur) können kapazitiv erfasst und gleichzeitig durch die Beheizung reguliert werden. Der einschichtige Sensor mit Heizfunktion kann auf der Oberfläche eines Substrats/Bauteils (etwa der Trägerstruktur) aufgebracht sein oder in einem Bauteil integriert sein, etwa durch ein funktionalisierte Lage Textil in beliebiger Tiefe in einem (Faser-)Verbundwerkstoff. Die Steuerung kann durch einen Mikroprozessor 414 erfolgen. Der einschichtige kapazitive Sensor mit Heizfunktion kann durch die Integration eines Thermoelements zur Temperaturmessung erweitert werden (siehe etwa 5 520).
5 zeigt ein weiteres Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Schaltung. Es wird ein detaillierter Aufbau einer Schaltung mit einschichtigem kapazitivem Sensorlayout mit Temperaturmessung und Heizfunktion gezeigt. 5 zeigt eine Mess-/Heizschaltung 512 (die der elektrischen Leiterbahnstruktur 12 der 1a und 1b entsprechen kann), die mit einer Stromquelle 516 (die der Stromquelle 16 der 1b entsprechen kann), einem Schaltrelais 518 (das dem Schaltelement 18 der 1b entsprechen kann) und einer kapazitivem Messeinheit 515 (das von dem Kontrollmodul 14 der 1a und 1b umfasst sein kann) gekoppelt ist. Dabei kann über das Schaltrelais 518 zwischen einer Heizfunktion der Mess-/Heizschaltung 512 und einer Messfunktion der Mess-/Heizschaltung 512 (über eine Mikrokontrolleinheit 514, die von dem Kontrollmodul 14 der 1a und 1b umfasst sein kann) umgeschaltet werden. In zumindest manchen Ausführungsbeispielen ist die Mess-/Heizschaltung 520 angeordnet, die einen Temperatursensor 522 umfasst. Das Mikrokontrollrolleinheit 514 kann das Schaltrelais 518 basierend auf den analysierten kapazitiven Messwerten und basierend auf gemessenen Temperaturwerten des Temperatursensors 522 steuern.
Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorher detaillierten Beispiele und Figuren beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein gleiches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das andere Beispiel zusätzlich einzuführen.
Beispiele können weiterhin ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen eines oder mehrerer der obigen Verfahren sein oder sich darauf beziehen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor ausgeführt wird. Schritte, Operationen oder Prozesse von verschiedenen, oben beschriebenen Verfahren können durch programmierte Computer oder Prozessoren ausgeführt werden. Beispiele können auch Programmspeichervorrichtungen, z. B. Digitaldatenspeichermedien, abdecken, die maschinen-, prozessor- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare, prozessorausführbare oder computerausführbare Programme von Anweisungen codieren. Die Anweisungen führen einige oder alle der Schritte der oben beschriebenen Verfahren aus oder verursachen deren Ausführung.
Die Programmspeichervorrichtungen können z. B. Digitalspeicher, magnetische Speichermedien wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeichermedien umfassen oder sein. Weitere Beispiele können auch Computer, Prozessoren oder Steuereinheiten, die zum Ausführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren programmiert sind, oder (feld-)programmierbare Logik-Arrays ((F)PLAs = (Field) Programmable Logic Arrays) oder (feld-)programmierbare Gate-Arrays ((F)PGA = (Field) Programmable Gate Arrays), die zum Ausführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren programmiert sind, abdecken.
Durch die Beschreibung und Zeichnungen werden nur die Grundsätze der Offenbarung dargestellt. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele grundsätzlich ausdrücklich nur illustrativen Zwecken dienen, um den Leser beim Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen. Alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Beispiele der Offenbarung sowie konkrete Beispiele derselben umfassen deren Entsprechungen.
Ein als „Mittel zum...“ Ausführen einer bestimmten Funktion bezeichneter Funktionsblock kann sich auf eine Schaltung beziehen, die ausgebildet ist zum Ausführen einer bestimmten Funktion. Somit kann ein „Mittel für etwas“ als ein „Mittel ausgebildet für oder geeignet für etwas“ implementiert sein, z. B. ein Bauelement oder eine Schaltung ausgebildet für oder geeignet für die jeweilige Aufgabe.
Funktionen verschiedener in den Figuren gezeigter Elemente einschließlich jeder als „Mittel“, „Mittel zum Bereitstellen eines Signals“, „Mittel zum Erzeugen eines Signals“, etc. bezeichneter Funktionsblöcke kann in Form dedizierter Hardware, z. B „eines Signalanbieters“, „einer Signalverarbeitungseinheit“, „eines Prozessors“, „einer Steuerung“ etc. sowie als Hardware fähig zum Ausführen von Software in Verbindung mit zugehöriger Software implementiert sein. Bei Bereitstellung durch einen Prozessor können die Funktionen durch einen einzelnen dedizierten Prozessor, durch einen einzelnen gemeinschaftlich verwendeten Prozessor oder durch eine Mehrzahl von individuellen Prozessoren bereitgestellt sein, von denen einige oder von denen alle gemeinschaftlich verwendet werden können. Allerdings ist der Begriff „Prozessor“ oder „Steuerung“ bei Weitem nicht auf ausschließlich zur Ausführung von Software fähige Hardware begrenzt, sondern kann Digitalsignalprozessor-Hardware (DSP-Hardware; DSP = Digital Signal Processor), Netzprozessor, anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC = Application Specific Integrated Circuit), feldprogrammierbare Logikanordnung (FPGA = Field Programmable Gate Array), Nurlesespeicher (ROM = Read Only Memory) zum Speichern von Software, Direktzugriffsspeicher (RAM = Random Access Memory) und nichtflüchtige Speichervorrichtung (storage) umfassen. Sonstige Hardware, herkömmliche und/oder kundenspezifische, kann auch eingeschlossen sein.
Ein Blockdiagramm kann zum Beispiel ein grobes Schaltdiagramm darstellen, das die Grundsätze der Offenbarung implementiert. Auf ähnliche Weise können ein Flussdiagramm, ein Ablaufdiagramm, ein Zustandsübergangsdiagramm, ein Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse, Operationen oder Schritte repräsentieren, die zum Beispiel im Wesentlichen in computerlesbarem Medium dargestellt und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden, ungeachtet dessen, ob ein solcher Computer oder Prozessor explizit gezeigt ist. In der Beschreibung oder in den Patentansprüchen offenbarte Verfahren können durch ein Bauelement implementiert werden, das ein Mittel zum Ausführen eines jeden der jeweiligen Schritte dieser Verfahren aufweist.
Es versteht sich, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll, sofern dies nicht explizit oder implizit anderweitig, z. B. aus technischen Gründen, angegeben ist. Daher werden diese durch die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Ferner kann bei einigen Beispielen ein einzelner Schritt, Funktion, Prozess oder Operation mehrere Teilschritte, -funktionen, -prozesse oder -operationen einschließen und/oder in dieselben aufgebrochen werden. Solche Teilschritte können eingeschlossen sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht explizit ausgeschlossen sind.
Weiterhin sind die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Während jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hier explizit vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.

Claims

Eine Elektrische Schaltung (10) umfassend: eine elektrische Leiterbahnstruktur (12); und ein Kontrollmodul (14), gekoppelt mit der elektrischen Leiterbahnstruktur (12), wobei das Kontrollmodul (14) ausgebildet ist zum: Bestimmen von Information über eine elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) in einem ersten Zustand der elektrischen Schaltung (10), und Steuern einer Heizung der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) über die elektrische Leiterbahnstruktur (12) in einem zweiten Zustand der elektrischen Schaltung (10).
Die elektrische Schaltung (10) gemäß Anspruch 1, ferner umfassend eine Trägerstruktur, wobei die elektrische Leiterbahnstruktur (12) auf der Trägerstruktur angeordnet ist, wobei eine vertikale Dicke der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) auf der Trägerstruktur höchstens 15 µm beträgt, und/oder wobei eine durchschnittliche laterale Breite einer Leiterbahn der elektrischen Leiterbahnstruktur zumindest so groß ist wie eine durchschnittliche vertikale Dicke der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) auf der Trägerstruktur.
Die elektrische Schaltung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Leiterbahnstruktur (12) aus einer fortlaufenden Leiterbahn besteht, und/oder wobei die elektrische Leiterbahnstruktur (12) über einen ersten Kontakt und über einen zweiten Kontakt mit dem Kontrollmodul (14) gekoppelt ist, wobei die elektrische Leiterbahnstruktur (12) einen näherungsweise ohmschen Widerstand zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt aufweist. und/oder wobei die elektrische Leiterbahnstruktur (12) eine planare elektrische Leiterbahnstruktur ist, und/oder wobei die zusammenhängende elektrische Leiterbahnstruktur (12) eine einschichtige elektrische Leiterbahnstruktur ist. und/oder wobei die elektrische Leiterbahnstruktur (12) eine Mäanderstruktur umfasst, und/oder wobei die elektrische Leiterbahnstruktur (12) eine Spiralstruktur umfasst.
Die elektrische Schaltung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Trägerstruktur, wobei die elektrische Leiterbahnstruktur (12) zumindest teilweise als elektrisch leitfähiges Material auf die Trägerstruktur gedruckt ist.
Die elektrische Schaltung (10) gemäß Anspruch 4, wobei das elektrisch leitfähige Material eine elektrisch leitfähige Tinte oder eine elektrisch leitfähige Paste ist, und/oder wobei das elektrisch leitfähige Material zumindest ein Element der Gruppe von Silber, Kupfer, eine Kupfer-Nickel-Legierung und eine Metalllegierung auf Basis von Kupfer umfasst.
Die elektrische Schaltung (10) gemäß einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die Trägerstruktur eine Folie ist, oder wobei die Trägerstruktur eine Leiterplatte ist, oder wobei die Trägerstruktur eine Textilschicht eines Verbundwerkstoffs ist, oder wobei die Trägerstruktur zumindest eine nicht-planare Oberfläche aufweist.
Die elektrische Schaltung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kontrollmodul (14) ausgebildet ist, um von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu wechseln, falls die Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) eine vordefinierte Bedingung erfüllt.
Die elektrische Schaltung (10) gemäß Anspruch 7, wobei das Kontrollmodul (14) ausgebildet ist, um von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu wechseln, falls die Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) eine Präsenz einer Flüssigkeit oder eine Präsenz von Eis in der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) indiziert.
Die elektrische Schaltung (10) gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei das Kontrollmodul (14) ferner ausgebildet ist, um Information über eine Temperatur der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) zu bestimmen, wobei das Kontrollmodul (14) ausgebildet ist, von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu wechseln, falls die Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) eine Präsenz einer Flüssigkeit oder eine Präsenz von Eis in der Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) indiziert und falls die Information über die Temperatur der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) indiziert, dass die elektrische Leiterbahnstruktur (12) eine Temperatur unterhalb eines Temperaturschwellenwerts aufweist.
Die elektrische Schaltung (10) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Kontrollmodul (14) ausgebildet ist, um periodisch aus dem zweiten Zustand in den ersten Zustand zu wechseln um zu bestimmen, ob die Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) die vordefinierte Bedingung erfüllt.
Die elektrische Schaltung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche wobei das Kontrollmodul (14) ferner ausgebildet ist, um Information über einen elektrischen Widerstand der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) zu bestimmen, wobei das Kontrollmodul (14) ferner ausgebildet ist, um Information über eine Temperatur der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) basierend auf der Information über den elektrischen Widerstand der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) zu bestimmen.
Die elektrische Schaltung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche wobei das Kontrollmodul (14) eine Messschaltung (14a) zum Bestimmen der Information über die elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) umfasst.
Die elektrische Schaltung (10) gemäß Anspruch 12 ferner umfassend eine Stromquelle (16) und ein Schaltelement (18), wobei das Kontrollmodul (14) ausgebildet ist, um das Schaltelement (18) so zu schalten, dass in dem ersten Zustand die Messschaltung (14a) mit der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) gekoppelt ist und so, dass in dem zweiten Zustand die Stromquelle (16) zum Heizen der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) mit der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) gekoppelt ist.
Verfahren für eine elektrische Schaltung, das Verfahren umfassend: Nutzen einer elektrischen Leiterbahnstruktur (12) zum Bestimmen von Information über eine elektrische Kapazität der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) in einem ersten Zustand einer elektrischen Schaltung; und Nutzen der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) zum Heizen einer Umgebung der elektrischen Leiterbahnstruktur (12) in einem zweiten Zustand der elektrischen Schaltung.
Programm mit einem Programmcode zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 14, wenn der Programmcode auf einem Computer, einem Prozessor, einem Kontrollmodul oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.