Kapazitiver Sensor und ein Verfahren zur Herstellung eines kapazitiven Sensors

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen kapazitiven Sensor und auf ein Verfahren zur Herstellung eines kapazitiven Sensors und insbesondere auf einen kapazitiven Neigungssensor zur hochgenauen Messung kleiner Verkippungen.

Kapazitive Sensoren können für eine Vielzahl von Anwendungen aus den Bereichen Haushalt, Industrie und Forschung eingesetzt werden. Beispiele dafür sind Neigungssensoren, welche als überschlagssensoren in Kraftfahrzeugen, als überwachungssensoren von Alarmanlagen in Fahrzeugen und Gebäuden und als Positionssensoren in automatisierte Maschinen, Bügeleisen, Waschmaschinen etc. eingesetzt werden können. Ein konkretes Beispiel ist das Feststellen einer Neigung eines geparkten Fahrzeugs, um den Fahrzeugführer auf die Gefahr des Wegrollens des Fahrzeuges hinweisen zu können.

Eine Reihe von konventionellen Sensoren wird eingesetzt, um durch die Erfassung einer messgrößenabhängigen Kapazitätsdifferenz einer Kondensatoranordnung eine Messgröße, wie beispielsweise die Neigung bezüglich einer horizontalen Fläche, zu ermitteln.

Hierfür werden beispielsweise konventionelle Neigungssensoren eingesetzt, die über eine Messung einer Differenzkapazität bei neigungsbedingten änderungen der überdeckten Fläche einer mit einem elektrisch leitfähigen Pendel gebil- deten Differenzial-Kondensator-Anordnung die Neigung bestimmen. Weitere konventionelle kapazitive Sensoren führen eine Differenzkapazitätsmessung durch, wobei eine neigungsbedingte änderung einer Anordnung einer elektrisch leitfä-

higen Flüssigkeit gegenüber den von ihr zum Teil überdeckten Kondensatorelektroden ermittelt wird.

Darüber hinaus können herkömmliche Kapazitätssensoren eingesetzt werden, um den Drehwinkel einer Welle mittels einer Messung einer winkelabhängigen Differenzkapazität einer Differenzial-Kondensator-Anordnung zu detektieren.

Dabei lässt sich die Differenzial-Kondensator-Anordnung über eine mit der Welle verbundene elektrisch leitfähige Scheibe realisieren.

Konventionelle Kapazitätssensoren sind zwar in der Lage, Neigungen und Drehungen in einem großen Winkelbereich messen zu können, weisen jedoch eine geringe Sensitivität hinsichtlich kleiner Verkippungen oder Neigungen auf. Ein solcher Neigungssensor ist beispielsweise in DE 4141324 Al offenbart, bei dem der Hohlraum zylindrisch geformt ist. US 5079847 offenbart einen weiteren kapazitiven Neigungssensor, bei dem die Elektrodenformen derart ausgebildet sind, dass Neigungen bezüglich zwei senkrecht zueinander stehenden Drehachsen gemessen werden können. Neben den kapazitiven Neigungssensoren gibt es noch resistive Sensoren, wie sie beispielsweise in DE 19821923 Al beschrieben sind. Auch diese Beispiele sind sensitiv über einen großen Winkelbe- reich. Für viele Anwendungen ist es jedoch nicht erforderlich, Neigungen oder Drehungen in einem Winkelbereich zwischen 0 und 360° oder zwischen 0 und 180° festzustellen, sondern es ist stattdessen ausreichend, Neigungen in einem Winkelbereich zwischen beispielsweise 0 und 30° möglichst exakt zu bestimmen und insbesondere kleine Neigungsänderungen in einem Winkelbereich von wenigen Grad oder Bruchteilen eines Grads genau festzustellen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegen- den Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen kapazitiven Sensor zu schaffen, der insbesondere Neigungen in einem kleinen Winkelbereich sehr genau messen kann.

Diese Aufgabe wird durch einen kapazitiven Sensor nach Anspruch 1 und 18 oder durch ein Verfahren nach Anspruch 19 gelöst.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein kapazitiver Sensor zum Erfassen einer Messgröße geschaffen werden kann, indem ein Hohlraum eine nach außen gewölbte Außenwand aufweist und teilweise mit einer dielektrischen Flüssigkeit gefüllt wird, so dass ein Teil des Hohlraums frei bleibt, und der frei gebliebene Teil eine andere dielektrische Konstante aufweist als die dielektrische Flüssigkeit. Ferner wird eine erste und zweite Flä- chenelektrode in dem Hohlraum derart angeordnet, dass eine Bewegung des Teils in der dielektrischen Flüssigkeit entlang der nach außen gewölbten Außenwand ansprechend auf die Messgröße zu einer Kapazitätsänderung zwischen der ersten und zweiten Flächenelektrode führt.

Somit beschreiben Ausführungsbeispiele einen kapazitiven flüssigkeitsbasierten Neigungssensor mit einem speziellen Elektrodendesign, das dazu geeignet ist, kleinste Winkeländerungen hochgenau zu messen. Dazu ist die Elektrodenstruk- tur so ausgelegt, dass bei einer Verkippung des Sensors eine große Kapazitätsänderung auftritt, die mit einer hoch auflösenden Auswerteelektronik so fein gemessen werden kann, dass schon geringste Verkippungen des Sensors erfasst werden.

Im Detail können Ausführungsbeispiele folgendermaßen realisiert sein. Ein erster Elektrodenträger ist mit einer ersten Elektrodenstruktur versehen, die von dem ersten Elektrodenträger elektrisch isoliert ist. Der ersten Elekt- rodenstruktur gegenüber ist eine zweite Elektrodenstruktur, die auf einem zweiten Elektrodenträger angeordnet ist, ausgebildet und ist ebenfalls elektrisch von dem zweiten Elektrodenträger isoliert. Mittels eines Distanzelements

kann zwischen den beiden Elektrodenträgern ein fester Abstand eingestellt werden, so dass die erste Elektrodenstruktur und die zweite Elektrodenstruktur einen Plattenkondensator bilden. Die beiden Elektrodenträger bilden zusammen mit dem Distanzelement eine abgeschlossene Kavität (den Hohlraum) , die teilweise mit einer dielektrischen Flüssigkeit (dielektrisches Fluid) gefüllt ist, wodurch die Kapazität des Plattenkondensators erhöht wird. Je größer der durch die dielektrische Flüssigkeit erreichte (oder vermittelte) überdeckungsgrad der Elektrodenstrukturen ist, desto größer wird die Kapazität der Kondensatoranordnung.

Wenn das dielektrische Fluid die Kavität fast vollständig ausfüllt, bildet sich an der Oberseite der Kavität bei- spielsweise eine Luftblase im dielektrischen Fluid. Es kann jedoch auch eine Blase eines anderen Mediums oder eine Vakuumblase gebildet werden. Bei einer Verkippung des Sensors bewegt sich die beispielhafte Luftblase immer zum höchsten Punkt der Kavität. Sind nun die Oberseite der Kavität und die Elektrodenstrukturen geometrisch geeignet gestaltet, so kann eine sich bei Verkippung gegensinnig ändernde Differenzial-Kondensator-Anordnung realisiert werden. Zum Beispiel erhöht sich eine gemessene Kapazität, währenddessen sich die andere Kapazität mit zunehmender Verkippung verringert. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die erste Elektrodenstruktur in zwei voneinander elektrisch isolierte Bereiche aufgeteilt ist, welche mit der zweiten Elektrodenstruktur jeweils einen separat auslesbaren Kondensator bilden.

Aus dem dargestellten Prinzip ist deutlich, dass der gemessenen Messgröße eine Bewegung der beispielhaften Luftblase entlang der gewölbten Kavität entspricht. Die Bewegung der beispielhaften Luftblase kann wie gesagt durch eine Neigung des kapazitiven Sensors erreicht werden, die zu einer Richtungsänderung der einwirkenden Schwerkraft führt und die beispielhafte Luftblase sich deshalb zu dem neuen höchstgelegenen Punkt innerhalb der Kavität bewegt. Alter-

nativ kann die Bewegung der beispielhaften Luftblase auch dadurch verursacht werden, dass der kapazitive Sensor einer Fliehkraft oder einer anderen Kraft ausgesetzt ist, die auf die dielektrische Flüssigkeit und die beispielhafte Luft- blase unterschiedlich stark einwirkt, so dass dadurch eine Bewegung der beispielhaften Luftblase verursacht wird. Auch wenn die folgenden Ausführungen sich zumeist auf eine Anwendung als Neigungssensor beschränken, wird daraus deutlich, dass Ausführungsbeispiele ebenfalls dazu genutzt werden können, um Beschleunigungsänderungen, die beispielsweise auch Fliehkräfte umfassen können, festzustellen.

Bei Ausführungsbeispielen ist es nicht erforderlich, die Elektroden ganzflächig innerhalb der Kavität auszubilden, sondern für eine möglichst hohe Sensitivität ist es ausreichend, dass die Elektroden in jenen Gebieten ausgebildet sind, entlang derer sich die beispielhafte Luftblase während des Betriebes oder der Nutzung des Neigungssensors für einen bestimmten Winkelbereich bewegt. Außerdem ist es möglich, die Elektrodenflächen oder die Elektrodenstrukturen durch mehrere Komponenten zu bilden, die elektrisch miteinander verbunden sein können, so dass sich ein möglichst lineares Sensorsignal in Abhängigkeit der beispielhaften Neigungsänderung ergibt. Die Linearität bezieht sich dabei auf die Abhängigkeit des Sensorsignals von der Messgröße. Wenn sich z. B. die Neigung von einem ersten Winkel auf einem zweiten Winkel verdoppelt, verdoppelt sich ebenfalls das gemessene Sensorsignal. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Elektroden derart zu wählen, dass bei sehr kleinen Winkeländerungen eine nichtlineare Messgrößenänderung auftritt, währenddessen bei größeren Winkeländerungen sich ein lineares Verhalten einstellt. Damit ist es möglich, ganz gezielt die Elektroden derart zu formen oder auszubilden, das ein Verstärkungseffekt hinsichtlich der detektierten Neigungsänderung erfolgt. In diesem Fall kann bei einer Verdoppelung des Neigungswinkels sich beispielsweise das Sensorsignal um mehr als das Doppelte ändern.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist es ebenfalls möglich, die Kavität derart zu formen, dass sich keine beispielhafte Luftblase herausbildet, sondern dass sich der nicht durch die dielektrische Flüssigkeit gefüllte Teil sich entlang eines Kanals bewegt (z. B. als freibleibender Kanalabschnitt) und dass diese Bewegung z. B. durch eine Neigungsänderung oder, wie oben beschrieben, durch eine einwirkende Fliehkraft oder zusätzliche Beschleunigung auftritt .

Ferner ist es möglich, die Elektrodenstrukturen so zu wählen, dass sich die beispielhafte Luftblase entlang der ersten Elektrodenstruktur bewegt und die zweite Elektrodenstruktur vertikal darunter (z. B.' in Richtung der Schwer- kraft während des Betriebes) angeordnet ist. Mit einer solchen Anordnung der Elektrodenstrukturen ist es darüber hinaus leicht möglich, einen kapazitiven Sensor zu schaffen, der nicht nur eine Neigung bezüglich einer Drehachse hoch sensitiv feststellen kann, sondern der gleichzeitig Drehungen bezüglich zweier Achsen feststellen kann. Dies ist z. B. dann der Fall, wenn die nach außen gewölbte Außenwand der Kavität eine konvexe Linsenform aufweist, so dass die beispielhafte Luftblase sich bezüglich einer Fläche bewegen kann, wobei die Bewegung entlang den beiden Richtungen der Fläche Neigungen bezüglich unterschiedlichen Drehachsen entsprechen. In diesem Fall ist eine Elektrodenstruktur entlang der gewölbten Außenwand ausgebildet.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht durch den Hohlraum gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin- düng;

Fig. 2 eine Raumansicht eines kapazitiven Neigungssensors für die Feststellung einer Drehung um eine Drehachse;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht durch den kapazitiven Neigungssensor der Fig. 2;

Fig. 4 ein Ersatzschaltbild für das Schalten der Elektrodenstrukturen, die in den Fig. 2 und 3 gezeigt sind;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht durch die Kavität mit einer Elektrodenstruktur gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ;

Fig. 6 eine Querschnittsansicht durch die Kavität mit einem ausgebildeten Kanai;

Fig. 7 eine Raumansicht des kapazitiven Sensors mit einer alternativen Gestaltung der Elektroden;

Fig. 8 eine Draufsicht des in Fig. 7 gezeigten kapazitiven Sensors; und

Fig. 9 eine Draufsicht auf einen kapazitiven Sensor zur Feststellung von Drehungen bezüglich zwei unabhängigen Drehachsen.

Bezüglich der nachfolgenden Beschreibung sollte beachtet werden, dass bei den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen gleiche oder gleichwirkende Funktionselemente gleiche Bezugszeichen aufweisen und somit ^' die Beschreibung dieser Funktionselemente in den verschiedenen Ausführungsbeispielen untereinander austauschbar sind.

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht durch einen Hohlraum 10 eines kapazitiven Sensors, wobei der Hohlraum 10 eine nach außen gewölbte Außenwand 20 aufweist und in dem Hohl-

räum 10 eine dielektrische Flüssigkeit 30 eingebracht ist. Die dielektrische Flüssigkeit 30 lässt einen Teil 40 des Hohlraums 10 offen, wobei der Teil 40 entlang der nach außen gewölbten Außenwand 20 angeordnet ist und eine andere Dielektrizitätskonstante als die Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Flüssigkeit aufweist. Ferner ist eine erste Flächenelektrode 50 in dem Hohlraum bzw. an einer Seitenwand des Hohlraums ausgebildet und eine zweite Flächenelektrode 60 (in der Fig. 1 nicht gezeigt) ist an einer der Seitenwand gegenüberliegenden Seitenwand ausgebildet.

Die erste Flächenelektrode 50 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen ersten Bereich 50a und einen zweiten Bereich 50b auf, wobei beide Bereiche entlang einer Trennlinie 51 elektrisch voneinander isoliert sind. Die erste und zweite Flächenelektrode 50 und 60 sind damit derart ausgebildet, dass eine Bewegung δs des Teils 40 in der dielektrischen Flüssigkeit 30 entlang der nach außen gewölbten Außenwand 20 ansprechend auf eine Messgröße (z. B. einer Neigung) zu einer Kapazitätsänderung zwischen dem ersten Bereich der ersten Flächenelektrode 50a und zweiten Flächenelektrode 60 führt. Entsprechend gegenläufig verhält sich die Kapazitätsänderung zwischen dem zweiten Bereich der ersten Flächenelektrode 50b und der zweiten Flächenelektrode 60.

Die nach außen gewölbte Außenwand 20 weist eine nur schwach gekrümmte Oberfläche auf, so dass sich eine Flächennormale Nl entlang einer lateralen oder seitlichen Ausdehnung B der nach außen gewölbten Außenwand 20 in einen Bereich von weniger als 45° oder in einem Bereich von weniger als 20° oder in einem Bereich von weniger als 10° ändert. Alternativ kann die schwach nach außen gewölbten Außenwand 20 derart gestaltet werden, dass der doppelte Krümmungsradius der gekrümmten Oberfläche der Außenwand 20 größer oder mehr doppelt so groß oder zumindest fünfmal größer ist als die seitliche Ausdehnung B. Die laterale Ausdehnung B kann beispielsweise ein maximaler Durchmesser des Hohlraums 10 sein. Damit kann erreicht werden, dass wenn der Krümmungs-

durchmesser bereits etwas größer ist als die seitliche Ausdehnung B, nicht mehr der volle 180° Winkelbereich bei Drehungen/Neigungen abgedeckt wird, was ein Merkmal von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist. Die Stärke der Wölbung der Außenwand 20 kann beispielsweise hinsichtlich einer gewünschten Sensitivität des Neigungssensors optimiert werden: je geringer oder schwächer die Wölbung je höher die Sensitivität. Die Breite oder Ausdehnung B bestimmt dann (bei gewählter Wölbung) den Winkelbe- reich der ausgemessen werden kann.

Die konkrete Form des Teils 40 hängt zum großen Teil von den Benetzungseigenschaften der nach außen gewölbten Außenwand 20 oder der Seitenwände des Hohlraums 10 bezüglich der dielektrischen Flüssigkeit 30 ab. Erfindungsgemäß ist beispielsweise so viel dielektrische Flüssigkeit in den Hohlraum 10 eingebracht, dass der Teil 40 seitlich durch die dielektrische Flüssigkeit 30 und nicht durch eine Wand des Hohlraums 10 begrenzt ist (seitlich bezieht sich dabei beispielsweise auf die Bewegungsrichtung δs) . Der Teil 40 kann somit beispielsweise eine Luftblase sein, die sich in der dielektrischen Flüssigkeit 30 ausgebildet hat. Alternativ kann der Teil 40 aber auch Vakuum oder ein anderes Medium aufweisen, welches sich mit der dielektrischen Flüssigkeit 30 nicht mischt und eine andere Dielektrizitätskonstante als die der dielektrischen Flüssigkeit 30 aufweist. Es ist dabei vorteilhaft, wenn der Unterschied der Dielektrizitätskonstanten möglichst groß ist.

Fig. 2 zeigt eine Raumansicht des kapazitiven Sensors zum Erfassen einer Messgröße, wobei der Hohlraum 10 durch einen ersten Elektrodenträger 11 und einen zweiten Elektrodenträger 12 als auch durch ein Distanzelement 13 begrenzt ist. Das Distanzelement 13 definiert dabei die nach außen ge- wölbte Außenwand 20 entlang derer sich nach Füllen des Hohlraumes 10 mit der dielektrischen Flüssigkeit 30 der Teil 40 herausbildet. Das Distanzelement 13 weist eine

Schichtdicke d auf, die einen festen Abstand zwischen dem ersten und zweiten Elektrodenträger 11, 12 definiert.

Auf dem ersten Elektrodenträger 11 ist die erste Flächen- elektrode 50 oder eine erste Elektrodenstruktur ausgebildet und auf dem zweiten Elektrodenträger 12 ist die zweite Flächenelektrode 60 oder eine zweite Elektrodenstruktur ausgebildet. Die erste und zweite Flächenelektrode 50, 60 können beispielsweise durch Aufdampfen auf den ersten und zweiten Elektrodenträger 11, 12 erzeugt werden oder aber auch in diesen integriert sein. Optional kann eine Isolation zwischen dem ersten Elektrodenträger 11 (zweiten Elektrodenträger 12) und der ersten Flächenelektrode 50 (zweiten Flächenelektrode 60) ausgebildet sein. Die erste Flächen- elektrode 50 weist den ersten Ber'eich 50a und den zweiten Bereich 50b auf, die entlang der Trennlinie 51 voneinander elektrisch isoliert sind. Die Trennlinie 51 ist bei diesem Ausführungsbeispiel nicht durch eine gerade Linie gegeben, sondern weist eine Krümmung auf, die derart gewählt werden kann, dass sich bei der kapazitiven Messung ein möglichst linearer Zusammenhang zwischen der Messgröße (Neigung oder Drehung) um eine Drehachse 80 und der erfassten Kapazitätsänderung ergibt.

Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, dass bei leichten Drehungen um die Drehachse 80 eine Verschiebung des Teils 40 entlang der nach außen gewölbten Außenwand 20 erzeugt wird, dass jedoch bei größeren Drehungen um die Drehachse 80 sich der Teil 40 kaum bewegt und infolge dessen zu keiner weiteren Kapazitätsänderung führt. Zum Beispiel wird der Teil 40 bei einer Drehung zwischen 45 und 90° um die Drehachse 80 in der in Fig. 2 dargestellten Situation sich in einem der Eckpunkte des durch das Distanzelement 13 definierten Hohlraumes 10 befinden. Jedoch kommt es bei kleineren Drehungen (z. B. von weniger als 10°) zu einer starken Verschiebung δs des Teils 40 entlang der nach außen gewölbten Außenwand 20 und demzufolge zu einer signifikanten änderung der Kapazität zwischen dem ersten Bereich der

ersten Flächenelektrode 50a und der zweiten Flächenelektrode 60.

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht durch das Distanzele- ment 13 in der Fig. 2. Es ist somit ersichtlich, wie das Distanzelement 13 den Hohlraum 10 und insbesondere die nach außen gewölbte Außenwand 20 definiert. Ferner ist ersichtlich, dass die erste Flächenelektrode 50 nicht ganzflächig über auf dem ersten Elektrodenträger 11 ausgebildet ist, sondern sich lediglich in einem Bereich erstreckt, der von dem Teil 40 bei der seitlichen Bewegung δs parallel zur nach außen gewölbten Außenwand 20 überstrichen wird. Die erste Flächenelektrode 50 weist wiederum den ersten Bereich 50a und den zweiten Bereich 50b auf, die entlang der Trenn- linie 51 elektrisch voneinander isoliert sind. Beide Teile werden elektrisch kontaktiert und sind an einer Auswerteeinheit oder Messelektronik 90 angeschlossen. In der Fig. 3 ist die zweite Flächenelektrode 60, die ebenfalls an die Auswerteeinheit 90 angeschlossen ist, nicht gezeigt.

Somit zeigt Fig. 3 eine Anordnung im Schnitt durch das Distanzelement 13 und verdeutlicht außerdem die elektrische Auslesung des Sensors. Die beiden voneinander isolierten Teilflächen 50a, b der ersten Elektrodenstruktur 50 werden an die Messelektronik 90 angeschlossen. Die zweite Elektrodenstruktur 60, die beispielsweise vollflächig auf der zweiten Elektrodenhalterung 12 ausgebildet sein kann, wird ebenfalls an die Messelektronik 90 angeschlossen, so dass zwischen dem ersten Bereich 50a der ersten Elektrodenstruk- tur und der zweiten Elektrodenstruktur 60 (=erste Teilkondensatoranordnung) eine erste Teilkapazität Cl und zwischen dem zweiten Bereich 50b der ersten Elektrodenstruktur und der zweiten Elektrodenstruktur 60 ^■ (=zweite Teilkondensatoranordnung) eine zweite Teilkapazität C2 gemessen werden kann.

Die erste Teilkondensatoranordnung bildet sich somit entlang einer ersten überdeckungsfläche Al als auch entlang

einer Schnittfläche des ersten Bereichs 50a mit dem Teil 40 (beispielhafte Luftblase) . In analoger Weise bildet sich die zweite Teilkondensatoranordnung entlang einer zweiten überdeckungsfläche A2 und einer weiteren Schnittfläche des zweiten Bereichs 50b mit dem Teil 40 heraus. Beide Beiträge zur ersten (und auch beide Beiträge zur zweiten) Teilkondensatoranordnung liefern parallel geschaltete kapazitive Beiträge zur ersten (und zur zweiten) Teilkapazität Cl (und C2 ) , wie in der Fig. 4 noch näher beschrieben wird. Die Kapazitäten der beiden Beiträge unterscheiden sich, da die Dielektrizitätskonstante des Teils 40 sich von der Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Flüssigkeit unterscheidet .

Die erste überdeckungsfläche Al ist dabei durch den überdeckungsgrad des ersten Bereichs 50a der ersten Elektrodenstruktur 50 mit der zweiten Elektrodenstruktur 60 gegeben, wobei die überdeckung durch die dielektrische Flüssigkeit 30 definiert ist. Analog ist die zweite überdeckungsfläche A2 durch den überdeckungsgrad des zweiten Teils 50b der ersten Flächenelektrode 50 mit der zweiten Flächenelektrode 60 gegeben. Die erste überdeckungsfläche Al ist somit innerhalb des ersten Bereichs 50a komplementär zu der Schnittfläche, die die beispielhafte Luftblase 40 mit dem ersten Bereich 50a bildet. Analog ist die zweite überdeckungsfläche A2 komplementär zu jener Schnittfläche die der zweite Bereich 50b mit der beispielhaften Luftblase 40 bildet.

Eine Verkippung des Sensors und damit eine Bewegung δs der beispielhaften Luftblase 40 ändert gegensinnig die beiden Teilkapazitäten Cl und C2, da sich in diesem Fall der überdeckungsgrad Al in der ersten Teilkondensatoranordnung vergrößert, während sich der überdeckungsgrad A2 der zwei- ten Teilkondensatoranordnung verkleinert bzw. umgekehrt (je nach der Drehrichtung) .

Dadurch ergibt sich ein eindeutiger Zusammenhang zwischen der Verkippung (Neigung) des Sensors und der messbaren Kapazitätsdifferenz der beiden Teilkondensatoranordnungen. Aufgrund der Form der beispielhaften Luftblase 40 ergibt sich in der Nulllage des Sensors nicht unbedingt die Kapazitätsdifferenz Null, da bei der oberen (erste) Teilkondensatoranordnung ein größerer Bereich nicht vom dielektrischen Fluid 30 überdeckt ist als bei der unteren (zweite) Teilkondensatoranordnung. Dieser Umstand bewirkt außerdem eine nichtlineare Kapazitätsänderung in Abhängigkeit von der Verkippung, jedoch ist die eindeutige Zuordnung zwischen Verkippwinkel (Drehung um die Drehachse 80) und der Kapazitätsdifferenz stets gegeben. Durch eine geeignete Wahl der Elektrodenform kann jedoch auch in diesem Fall eine quasi lineare Kennlinie erzielt werden. Diese Wahl der Elektroden kann beispielsweise durch eine Wahl der Trennlinie 51, die die beiden Bereiche der ersten Flächenelektrode 50 trennt, erfolgen. Wie bereits in der Fig. 2 und 3 dargestellt, ist es im Allgemeinen nicht vorteilhaft, eine lineare Ausgestaltung dieser Trennlinie 51 zu wählen, sondern stattdessen die Trennlinie 51 so zu krümmen, dass sich möglichst eine lineare Kennlinie (Kapazitätsänderung als Funktion des Neigungswinkels) ergibt. Zwischen der Krümmung und der Wölbung der Außenwand 20 wird im Allgemei- nen eine Beziehung bestehen, wobei die Beziehung beispielsweise von der Form des Teils 40 abhängt. Die Form des Teils 40 hängt ihrerseits zum einen von der Oberflächenspannung der dielektrischen Flüssigkeit 30 und zum anderen von dem Grad der Benetzung der Außenwand 20 von der dielektrischen Flüssigkeit 30.

Fig. 4 zeigt ein Ersatzschaltbild für die erste Teilkapazität Cl und die zweite Teilkapazität C2. Die erste Teilkapazität Cl ist durch die oben erwähnten zwei Beiträge gege- ben, wobei der erste Beitrag CIa die dielektrische Flüssigkeit 30 und der zweite Beitrag CIb den Teil 40 als dielektrisches Medium, das zwischen dem ersten Bereich der ersten Flächenelektrode 50a und der zweiten Flächenelektrode 60

angeordnet ist, aufweist. In analoger Weise ist die zweite Teilkapazität C2 ebenfalls durch zwei Beiträge gegeben, wobei der erste Beitrag C2a ebenfalls die dielektrische Flüssigkeit 30 und der zweite Beitrag C2b den Teil 40 als dielektrisches Medium, welches zwischen dem zweiten Bereich der ersten Flächenelektrode 50b und der zweiten Flächenelektrode 60 angeordnet ist, aufweist. Die zweite Flächenelektrode 60 kann beispielsweise mit Masse verbunden werden, so dass die beiden Signale an dem ersten und zweiten Bereich der ersten Flächenelektrode 50a, 50b als Messsignal genutzt werden können. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn nicht direkt die Teilkapazitäten Cl und C2 gemessen werden, sondern wenn stattdessen die Differenz zwischen den beiden Teilkapazitäten C1-C2 als die zu erfassende Messgröße verwendet wird. Die Messung dieser Differenzkapazität der sich gegensinnig ändernden Teilkapazitäten Cl und C2 ist vorteilhaft, weil dadurch Störeinflüsse wie Temperatur und/oder Feuchte kompensiert werden können. Bei diesem Ersatzschaltbild ist zu beachten, dass die Kapazitäten CIa, CIb, C2a und C2b von der Neigung des kapazitiven Sensors abhängen. Obwohl sich die Flächen der ersten und zweiten Flächenelektrode 50, 60 als solche nicht ändern, ändert sich aber das dielektrischen Medium und somit die effektive dielektrische Konstante zwischen der ersten und zweiten Flächenelektrode 50, 60. Genauer gesagt überdeckt die dielektrische Flüssigkeit 30 in Abhängigkeit von der Neigung (oder der Position des Teils 40) einen mehr oder weniger großen Teil der ersten und zweiten Flächenelektrode 50, 60.

Mit diesem Ersatzschaltbild wird also berücksichtigt, dass der Bereich der Elektroden, der nicht vom Fluid (dielektrische Flüssigkeit 30) überdeckt ist, einen Beitrag zur Kapazität liefert. Die Teilkondensatoranordnung (Cl, C2) ist also wie dargestellt eine Parallelschaltung eines Kondensators mit Dielektrikum (CIa, C2a) und eines zweiten Kondensators mit Luft (CIb, C2b) . Bei einer Neigung vergrößert ^' sich z.B. die Fläche des Kondensators CIa mit Dielekt-

rikum, während sich der Fläche des Kondensators mit Luft CIb verkleinert. In Summe ergibt ¹ sich bei der Parallelschaltung eine Vergrößerung des Teilkondensators Cl, da die änderung des Kondensators mit Dielektrikum CIa aufgrund der beispielsweise höheren Dielektrizitätskonstanten die Verkleinerung des Luftkondensators CIb sozusagen „überkompensiert". Analoge Betrachtungen gelten für die Teilkondensatoranordnung C2, wobei sich beide Teilkondensatoranordnungen gegensinnig zueinander verhalten können (um beispiels- weise die besagte Temperatur- und Feuchtekompensation zu erreichen) , so dass, wenn die Teilkondensatoranordnung C2 sich verkleinert, sich die Teilkondensatoranordnung Cl vergrößert.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem im Vergleich zu dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel, die Form der ersten Flächenelektrode 50 geändert wurde. Insgesamt weist das Ausführungsbeispiel in Fig. 5 vier Teile für die erste Flächenelektrode 50 auf, wobei einen ersten Bereich 50a und ein dritter Bereich 50c elektrisch miteinander verbunden sind. Ferner ist der zweite Bereich 50b mit einem vierten Bereich 5Od elektrisch miteinander verbunden.

Der erste und zweite Bereich 50a und 50b der ersten Elektrodenstruktur 50 bilden dabei im wesentlichen ein Rechteck, das parallel zur nach außen gewölbten Außenwand 20 (leicht) gekrümmt ist und die Trennlinie 51 einer leicht gekrümmten Diagonale des Rechtecks folgt. In der Fig. 5 wurde die Elektrodenstruktur der Fig. 3 dahingehend dupliziert, dass zusätzlich zu dem ersten Bereich 50a und dem zweiten Bereich 50b ein dritter Bereich 50c und ein vierter Bereich 5Od hinzugefügt wurden, wobei der dritte und vierte Bereich 50c, 5Od eine analoge Form aufweisen wie der erste und der zweite Bereich 50a, 50b. Der dritte und vierte Bereich 50c, d bilden somit ebenfalls im wesentlichen ein Rechteck, das parallel zur nach außen gewölbten Außenwand 20 gekrümmt ist und die Trennlinie 51 einer leicht gekrümmten Diagonale

des Rechtecks folgt. Die beiden so gebildeten Rechtecke sind entlang ihrer langen Seite elektrisch voneinander isoliert angeordnet. Damit wird erreicht, dass beispielsweise alle vier Bereiche 50a,b,c,d elektrisch voneinander isoliert auf den ersten Elektrσdenträger 11 angeordnet sind, wobei die elektrische Verbindung schaltungstechnisch außerhalb des kapazitiven Sensors erfolgen kann.

Die Höhe der ersten Flächenelektrode 50 kann beispielsweise wiederum durch eine radiale Ausdehnung R der beispielhaften Luftblase 40 gegeben sein und sich im wesentlichen über die laterale Breite B des Hohlraums 10 erstrecken.

Somit zeigt Fig. 5 eine alternative Gestaltung der ersten Elektrodenstruktur 50. Durch die kammartige Unterteilung der ersten Elektrodenstruktur 50 in mehrere übereinander liegende Streifen kann damit der negative Einfluss der runden Form der beispielhaften Luftblase 40 auf die Linea- rität des Ausgangssignals minimiert werden, da sich die änderungen der vom dielektrischen Fluid 40 überdeckten

Bereiche in den beiden Teilkondensatoranordnungen Cl und C2 gegenseitig annähern.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem innerhalb des Hohlraums 10 ein weiteres Distanzelement 14 derart angeordnet ist, dass der Teil 40 des Hohlraums 10 sich zwischen dem Distanzelement 13 und dem weiteren Distanzelement 14 herausbildet und der Teil 40 lediglich seitlich (entlang der Bewegungsrichtung δs) von der die- lektrischen Flüssigkeit 30 begrenzt wird. Somit ist der Teil 40 auf der der gewölbten Außenwand 20 gegenüberliegenden Seite 21 von dem weiteren Distanzelement 14 begrenzt. In dem Zwischenraum zwischen dem Distanzelement 13 und dem weiteren Distanzelement 14, in dem der Teil 40 herausgebil- det ist, ist die erste Flächenelektrode 50 an einer Seitenwand (Elektrodenträger 11) ausgebildet, wobei die erste Flächenelektrode 50 wiederum einen ersten Bereich 50a und einen zweiten Bereich 50b aufweist, die, wie in der Fig. 3

dargestellt, entlang der Trennlinie 51 unterbrochen sind. Das weitere Distanzelement 14 kann dabei derart in dem Hohlraum 10 angeordnet sein, dass sich deren Oberfläche in den Hohlraum 10 hineinwölbt, so dass die nach außen gewölb- te Außenwand 20 und eine Seitenwand 21 des weiteren Distanzelements 14 im wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Der Kanal zwischen der nach außen gewölbten Außenwand

20 und der Seitenwand 21 kann dabei derart gewählt werden, dass der Abstand zwischen den beiden Wänden kleiner ist als eine laterale Ausdehnung (in Bewegungsrichtung δs) des Teils 40.

Somit zeigt Fig. 6 eine weitere Alternative, um die Linea- rität des Sensorsignals zu verbessern. Durch das Einbringen des Kapillar formenden Elements 14 wird ein schlauchförmiges Gebiet 16 ausgebildet, indem sich die beispielhafte Luftblase 40 befinden kann. Da diese an der oberen sowie unteren Wand 20 und 21 des schlauchförmigen Gebiets 16 anhaftet, bildet sich die Oberfläche der beispielhaften Luftblase 40 annähernd senkrecht zu den beiden Wänden 20,

21 und damit in radialer Richtung innerhalb der gesamten Kavität aus. Auf diese Weise wird ein annähernd gleich großer überdeckungsgrad (Al=A2, siehe Fig. 3) für beide Teilkondensatoranordnungen in der Nulllage sowie ein linea- res Sensor-Ausgangssignal erzielt, da sich die Oberfläche der Luftblase 40 in radialer Richtung ausbildet und in Umfangsrichtung bewegt. Die radiale Richtung bezieht sich dabei auf eine Richtung parallel zur Flächennormale entlang der nach außen gewölbten Außenwand und die Umfangsrichtung entspricht der Bewegungsrichtung δs der beispielhaften Luftblase 40.

Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die erste und zweite Flächenelektrode 50 und 60 nicht entlang von Seitenwänden ausgebildet sind, sondern bei dem die erste Flächenelektrode 50 entlang der nach außen gewölbten Außenwand 20 angeordnet ist und die zweite Flächenelektrode 60 auf den gegenüberliegenden Elektrodenträger 12 (Boden)

ausgebildet ist. Die Fig. 7 zeigt somit eine Raumansicht des kapazitiven Sensors, wobei die in dem Hohlraum eingebrachte dielektrische Flüssigkeit 30 durch den zweiten Elektrodenträger 12 nach unten begrenzt ist und seitlich durch eine erste Seitenwand 15a und eine zweite Seitenwand 15b begrenzt wird. Die nach außen gewölbte Außenwand 20 ist entlang des ersten Elektrodenträgers 11 ausgebildet, so dass sich die erste Flächenelektrode 50 und die zweite Flächenelektrode 60 in einem Abstand d zueinander befinden, der durch die erste und zweite Seitenwand 15a und 15b definiert ist. Es kann dabei vorteilhaft sein, wenn der zweite Elektrodenträger 12 ebenfalls eine Wölbung aufweist, die insbesondere parallel zur Wölbung der Außenwand 20 ausgebildet sein kann. Damit wird nämlich erreicht, dass der (effektive) Abstand d, der die Kapazität der Kondensatoranordnungen bestimmt, innerhalb des Hohlraumes konstant bleibt. Ferner kann die beispielhafte Luftblase sich ebenfalls über die ganze Höhe der Kavität erstrecken.

Wie in den Ausführungsbeispielen zuvor auch, weist die erste Flächenelektrode einen ersten Bereich 50a und einen zweiten Bereich 50b auf, die entlang einer Trennlinie 51 voneinander elektrisch isoliert sind, so dass sich bei eingebrachter dielektrischer Flüssigkeit 30 der erste Teilkondensator wiederum zwischen dem ersten Bereich 50a und der zweiten Flächenelektrode 60 und der zweite Teilkondensator zwischen dem zweiten Bereich 50b und der zweiten Flächenelektrode 60 herausbildet. Die Trennlinie 51 zwischen dem ersten und zweiten Bereich 50a und 50b kann bei diesem Ausführungsbeispiel wiederum als eine Diagonale entlang der rechteckig ausgebildeten ersten Flächenelektrode 50 ausgebildet sein. Bei einer aufrechten Position des kapazitiven Sensors bildet sich somit entlang der nach außen gewölbten Außenwand 20 die beispielhafte Luftblase 40 heraus, die bei einer Drehung um die Drehachse 80 eine Bewegung δs entlang der nach außen gewölbten Außenwand 20, auf die die erste Flächenelektrode 50 ausgebildet ist, beschreibt.

Folglich ist bei diesem Ausführungsbeispiel die erste Flächenelektrode 50 gekrümmt und zwar entlang einer Tangen- tialrichtung, die parallel zur Bewegung δs verläuft. Die Trennlinie 51 zwischen dem ersten und zweiten Bereich 50a, 50b erscheint deshalb in einer Draufsicht als eine Gerade. Die zweite Flächenelektrode 60 kann wiederum ganzflächig auf dem zweiten Elektrodenträger 12 ausgebildet sein (z. B. durch Bedampfen) und ist deshalb in der Figur nicht expli- zit gezeigt.

Fig. 8 zeigt das gleiche Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht auf die Seite des ersten Elektrodenträgers 11, wobei die als Rechteck gestaltete erste Flächenelektrode 50 mit dem ersten und zweiten Bereich 50a und 50b von oben sichtbar ist und die beispielhafte Luftblase 40 in der Mitte erscheint. Seitlich ist der kapazitive Sensor durch die erste und zweite Seitenwand 15a und 15b getrennt und der erste und zweite Bereich der ersten Flächenelektrode 50a, 50b werden entsprechend elektrisch kontaktiert und mit einer Auswerteeinheit 90 verbunden. Die zweite Flächenelektrode 60 ist in der gezeigten Draufsicht nicht sichtbar, wobei auch diese zweite Flächenelektrode 60 mit der Auswerteeinheit 90 verbunden ist. Da die erste Flächen- elektrode 50 senkrecht zur Draufsicht gekrümmt ist, erscheint sie als Rechteck, wobei entlang der Diagonale von links unten nach rechts oben die Trennlinie 51 gezeigt ist, die den ersten und den zweiten Bereich 50a und 50b voneinander elektrisch isoliert. Die erste Teilkondenstoranord- nung Cl umfasst somit zwei Bereiche: einen ersten Bereich der ersten Flächenelektrode 50a, , der nicht von der beispielhaften Luftblase 40 kontaktiert wird, und einen zweiten Bereich, der von der beispielhaften Luftblase 40 kontaktiert wird. Analog umfasst die zweite Teilkondensatora- nordnung C2 ebenfalls zwei Beiträge: einen ersten Beitrag, der durch jenen Flächenanteil des zweiten Teils der ersten Flächenelektrode 50b bestimmt, der nicht mit der beispielhaften Luftblase 40 in Kontakt ist, und einen zweiten

Beitrag, der wiederum dazu komplementär ist und jenem Flächenteil des zweiten Teils der ersten Flächenelektrode 50b entspricht, der mit der beispielhaften Luftblase 40 in Kontakt ist. Wie oben beschrieben weisen beide Beiträge aufgrund der unterschiedlichen dielektrischen Eigenschaften der beispielhaften Luftblase 40 und der dielektrischen Flüssigkeiten 30 unterschiedliche Kapazitäten auf, wobei die Sensitivität des kapazitiven Sensors größer wird je größer der Unterschied in den Dielektrizitätskonstanten (des Teils 40 im Vergleich zur dielektrischen Flüssigkeit 30) ist.

Somit ist in Fig. 7 und Fig. 8 eine zweite grundsätzliche Ausführungsvariante des Sensorprinzips gezeigt, die sich von den in den Figuren 2 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispielen unterscheidet (Fig. 7 zeigt eine Explosionsdarstellung und Fig. 8 die gleiche Variante in der Draufsicht) . Die durchsichtige Darstellung der ersten Flächenelektrode 50 als auch des ersten Elektrodenträgers 11 dient der Anschaulichkeit und ist im Allgemeinen nicht gegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist wie gesagt der erste Elektrodenträger 11 mit der ersten Flächenelektrode 50 gewölbt geformt und bildet mit dem zweiten Elektrodenträger 12, der die zweite Flächenelektrode 60 trägt (die in der Zeichnung nicht dargestellt ist), ohne Einsatz eines Distanzelements 13 die Kavität 10. An der Vorder- und Rückseite sind lediglich Seitenwände 15a und 15b als Abschluss der Kavität 10 gebildet. Die Kavität 10 wird wiederum mit einer dielektrischen Flüssigkeit 30 teilweise gefüllt, wobei sich eine beispielhafte Luftblase 40 analog zu den anderen Ausführungsvarianten am höchsten Punkt der Kavität befindet. Vorteilhaft an dieser Anordnung ist, dass der überdeckungsgrad Al, A2 der beiden Teilkondensatoranordnungen in der Nulllage identisch ist. Ferner ist _' bei einer Verkippung des Sensors um die Verdrehungsachse 80 die Flächenänderung der nicht überdeckten Elektrodenfläche beider Teilkondensatoranordnungen Cl und C2 betragsmäßig gleich. Eine effektive änderung des Abstandes zwischen den beiden Elektrodensturen

kann, wie oben beschrieben, dadurch kompensiert werden, dass die zweite Flächenelektrode 60 parallel zur ersten Flächenelektrode 50 gewölbt ist. Somit zeichnet sich dieses Ausführungsbeispiel durch eine hohe Linearität des Sensor- Ausgangssignals (Sensorkennlinien) aus.

Fig. 9 zeigt eine direkte Fortführung der in den Fig. 7 und 8 gezeigten Ausführungsführungsvariante, bei der eine Feststellung einer Drehung oder Neigung bezüglich zwei verschiedenen Drehachsen 80a, b möglich ist. Dazu wird die in der Fig. 7 gezeigte nach außen gewölbte Außenwand 20 bezüglich zwei Richtungen gekrümmt (z. B. in Form einer konvexen Linse) und die so gekrümmte Oberfläche dient als Elektrodenträger 11 für die erste Flächenelektrode 50. Um eine unabhängige Feststellung verschiedener Drehungen bezüglich verschiedener Drehachsen zu erreichen, weist die erste Flächenelektrode 50 bei diesem Ausführungsbeispiel vier Bereiche auf: einen ersten Bereich 50a, einen zweiten Bereich 50b, einen dritten Bereich 50c und einen vierten Bereich 5Od. Alle vier Bereiche sind dabei durch eine Trennlinie 51 (in Form eines Kreuzes) voneinander elektrisch isoliert und bilden eine nach außen gewölbte konvexe Fläche (senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 9) . Die beispielhafte Luftblase 40 ist dabei in der Fig. 9 wiederum mittig gezeigt, wodurch eine Nulllage definiert werden kann. Bei einer Drehung um die Drehachse 80a bewegt sich die beispielhafte Luftblase 40 entlang der Richtung 8a und bei einer Drehung um die Drehachse 80b bewegt sich die beispielhafte Luftblase 40 entlang der Richtung 8b. Durch eine differenzielle Erfassung der Kapazitäten beispielsweise bezüglich der Bereiche 50b, 5Od kann somit eine Neigung bezüglich der Drehachse 80b festgestellt werden. In analoger Weise kann beispielsweise durch eine differenzielle Erfassung bezüglich der Kondensatorflächen 50a, 50c eine Neigung oder Drehung bezüglich der Drehachse 80a festgestellt werden.

In der Fig. 9 sind der erste und zweite Elektrodenträger 11, 12, die in der hier gezeigten Draufsicht übereinander liegen, wie auch die erste und zweite Seitenwand 15a, b lediglich schematisch dargestellt (vergleiche Raumansicht Fig. 7) . Durch eine entsprechend geringe Krümmung der linsenförmig ausgestalteten nach außen gewölbten ersten Flächenelektrode 50 kann somit - wie in den anderen Ausführungsbeispielen auch - die Sensitivität bezüglich der Neigungen oder Drehungen eingestellt werden.

Somit zeigt Fig. 9 eine Erweiterung des Ausführungsbeispiels aus der Fig. 7 und 8. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Elektrodenträger 11 (wie gesagt) nicht nur in eine Dimension gewölbt, sondern weist beispielsweise eine sphärisch geformte innere Oberfläche auf. Dadurch kann das Messprinzip auf zwei Verkippungsachsen (bezüglich der Achse 80a, 80b) ausgeweitet werden. Dazu wird die erste Elektrodenstruktur 50 in vier voneinander elektrisch isolierte Teilbereiche (50a, 50b, 50c, 5Od) aufgeteilt, wobei jeweils ihre Kapazität gegen die zweite, beispielsweise vollflächig ausgestaltete Elektrodenstruktur 60, auf den zweiten Elektrodenträger 12 gemessen wird. Durch eine geeignete Ver- schaltung und Auswertung kann dann auf die Verkippung des Sensors in zwei Raumachsen geschlossen werden.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen ist davon ausgegangen worden, dass die dielektrische Flüssigkeit 40 eine größere Dichte aufweist als die beispielhafte Luftblase 40, so dass sich die beispielhafte Luftblase in vertikaler Richtung oben und die dielektrische Flüssigkeit in vertikaler Richtung unten (bezüglich der Schwerkraft) befindet. Es ist jedoch gleichermaßen möglich, dass die dielektrische Flüssigkeit leichter ist als beispielsweise ein Medium, welches sich innerhalb des beispielhaften Teils 40 (keine Luftblase in diesem Fall) befindet. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass zunächst die dielektrische Flüssigkeit 30 in den Hohlraum 10 und danach eine weitere dielektrische Flüssigkeit, die nicht mit der

dielektrischen Flüssigkeit 30 mischt, eingefüllt wird. Beide dielektrische Flüssigkeiten weisen vorteilhafterweise möglichst unterschiedliche dielektrischen Konstanten auf. In Abhängigkeit davon, welche der beiden dielektrischen Flüssigkeiten schwerer bzw. eine höhere Dichte aufweist, befindet sich in diesem Ausführungsbeispiel der Teil 40 entweder oben oder unten. In jedem Fall ist der kapazitive Sensor so anzuordnen, dass sich der Teil 40 entlang der nach außen gewölbten Außenwand 20 ,(die oben oder unten sein kann) angeordnet ist. Die bisher in Ausführungsbeispielen beschriebene Neigung oder Drehung um die Drehachse ist jedoch dazu äquivalent, dass zusätzlich zur Schwerkraft eine (seitliche) Beschleunigung oder Kraft auftritt, die eine Verschiebung des Teils 40 entlang der nach außen gewölbten Außenwand 20 bewirkt. Diese seitliche Kraft kann beispielsweise eine Fliehkraft oder eine andere Beschleunigung sein, die seitlich auf den kapazitiven Sensor einwirkt.

Eine weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass beide Flächenelektroden - sowohl die erste

Flächenelektrode 50 als auch die zweite Flächenelektrode 60 geteilt sind (zwei Differential-Kondensatorstrukturen) und derart angeordnet sind, dass die messbare Kapazitäts- differenz an der zweiten geteilten Elektrodenstruktur sich gegensinnig zu der Kapazitätsdifferenz an der ersten geteilten Elektrodenstruktur ändert. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Trennungslinie 51 zwischen den Elektroden bei der einen geteilten Elektroden- struktur von links unten nach rechts oben verläuft, wie dies beispielsweise in der Fig. 3 gezeigt ist, und bei der anderen Elektrodenstruktur von rechts unten nach links oben verläuft. In diesem Fall kann die redundante Ausführung der Messelektroden dazu genutzt werden, um Feuchtigkeits- und Temperatureinflüsse, welche das Messsignal verändern, herauszurechnen. Dadurch wird eine noch höhere Genauigkeit des Systems erreicht und der Einsatzbereich des kapazitiven Neigungssensors erweitert.

Fig. 10 zeigt dafür ein konkretes Ausführungsbeispiel, bei dem sowohl die erste Flächenelektrode 50 als auch die zweite Flächenelektrode 60 geteilt sind, wobei die erste Flächenelektrode einen ersten Bereich 50a und einen zweiten Bereich 50b und auch die zweite Flächenelektrode 60 ebenfalls einen ersten Bereich 60a und einen zweiten Bereich 60b aufweisen, die durch eine (gekrümmte) Trennlinie 61 voneinander isoliert sind. Die Trennlinie entlang der ersten Flächenelektrode 51, die den ersten und zweiten Bereich 50a, b elektrisch voneinander trennt, verläuft dabei entlang der einen Diagonale der als Rechteck geformten ersten Flächenelektrode 50, wohingegen die Trennlinie 61 entlang der anderen Diagonale der ebenfalls als Rechteck geformten zweiten Flächenelektrode 60 verläuft. Die erste und zweite Flächenelektrode 50, 60 befinden sich dabei in dem Abstand d, der beispielsweise durch das Distanzelement 13 realisiert werden kann.

Die Sensitivität des kapazitiven Sensors kann zum einen durch eine Variation der Gestaltung der Flächenelektroden 50, 60 erreicht werden und zum anderen durch eine Variation der nach außen gewölbten Außenwand 20 erreicht werden. Bezüglich der Gestaltung der Flächenelektroden 50, 60 wurden in den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen bereits einige konkrete Realisierungen dargestellt. Wie bei der Fig. 1 bereits beschrieben kann die nach außen gewölbte Außenwand 20 so gewählt werden, dass sich die Bewegung δs des Teils 40 für bestimmte Neigungen besonders stark än- dert . Im Allgemeinen wird bei einer nur schwach konvex gekrümmten Außenwand 20 eine hohe Sensitivität erreicht, währenddessen eine starke nach außen gewölbte Außenwand eine geringe Sensitivität zeigen wird. Oft wird es weniger vorteilhaft sein, dass die nach außen gewölbte Außenwand eine halbkreisförmige Form aufweist, sondern stattdessen nur ein Kreissegment darstellt, wobei der Kreis einen sehr großen Radius haben sollte, um eine möglichst hohe Sensitivität zu erreichen. Beim Einstellen der hohen Sensitivität

ist jedoch zu berücksichtigen, dass eine hohe Sensitivität in der Regel damit einhergeht, dass nur ein begrenzter Winkelbereich erfassbar ist und dass ab einem bestimmten Grenzwinkel weitere Neigungen kaum oder nur sehr einge- schränkt erfassbar sind.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann die dielektrische Flüssigkeit und der Hohlraum 10 derart beschaffen sein, dass die Innenwände der Sensorkavität 10 besser oder schlechter benetzt werden. Durch diese Eigenschaften kann die Form der beispielhaften Luftblase 40, die sich beim Füllen des Hohlraums 10 mit der dielektrischen Flüssigkeit 30 herausbildet, beeinflusst werden. Auch die Anzahl der Bereiche der ersten und zweiten Flächenelektrode 50, 60 und deren Form kann weiter variiert sein (z. B. drei Bereiche pro Flächenelektrode) .