Titel

Erfassung eines dielektrischen Gegenstandes

Stand der Technik

Zur kapazitiven Ortung eines dielektrischen Gegenstands kann ein elektrisches Feld erzeugt und dann bestimmt werden, ob das elektrische Feld durch den Gegenstand beeinflusst ist. in einer Variante werden mittels zwei nebeneinander liegender Elektroden zwei elektrische Felder erzeugt und ein Vergleich der Kapazitäten an den beiden Elektroden durchgeführt. Unterscheiden sich die Kapazitäten um mehr als ein vorbestimmtes Maß, so kann auf ein Vorhandensein des Gegenstands im Bereich der elektrischen Felder geschlossen werden. Diese Vorgehensweise kann für jede Art von Gegenstand verwendet werden, der dielektrische Eigenschaften hat, beispielsweise ein Holzbalken in einer Leichtbauwand.

Die Anordnung aus nebeneinander liegenden Elektroden ist empfindlich gegenüber jeder Art von elektrischen Leitern in ihrer Umgebung. Die Elektrodenanordnung wird daher in einer gewissen räumlichen Entfernung zu einem elektrischen Schaltkreis aufgebaut, der die Kapazitätsbestimmungen durchführt. Die Elektrodenanordnung kann beispielsweise auf der gleichen Leiterplatte wie der Schaltkreis angeordnet sein, wobei zwischen den Elektroden und dem Schaltkreis ein horizontaler Abstand von einigen Zentimetern besteht. Alternativ dazu kann die Elektrodenanordnung auf einer separaten Platine angebracht sein, so dass in vertikaler Richtung ein gewisser Abstand zwischen dem Schaltkreis und den Elektroden liegt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung eines dielektrischen Gegenstands anzugeben, die eine verbesserte Raumausnutzung erlauben. Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung eines dielektrischen Gegenstands umfasst eine erste und eine zweite Elektrode, eine erste Einrichtung zur Bestimmung einer ersten durch den Gegenstand beeinflussbaren Kapazität zwi- sehen der ersten Elektrode und einem gemeinsamen Bezugspunkt und eine zweite Einrichtung zur Bestimmung einer zweiten durch den Gegenstand beeinflussbaren Kapazität zwischen der zweiten Elektrode und dem Massepunkt. Ferner sind eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Einrichtungen und eine Auswerteeinrichtung zur Erfassung des Gegenstands vorgesehen, falls sich die bestimmten Kapazitäten um mehr als ein vorbestimmtes Maß unterscheiden.

Dabei ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, die Einrichtung derart anzusteuern, dass die Bestimmungen nacheinander erfolgen, und es ist eine Schalteinrichtung vorgesehen, um die Elektrode der jeweils nicht angesteuerten Einrichtung elektrisch mit dem gemeinsamen Bezugspunkt zu verbinden. Vorteil- hafterweise können dadurch parasitäre Kapazitäten zwischen der ersten und der zweiten Elektrode verschaltet werden, dass sie die Differenz der Bestimmungen nicht beeinflussen.

Durch die Erfindung kann der Einfluss parasitärer Kapazitäten bei der differentiel- len Kapazitätsbestimmung minimiert werden. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise der sequentiellen Messung bei gleichzeitigem Kurzschließen parasitärer Kapazitäten lässt sich auf beliebig viele Elektroden bzw. Elektrodenpaare ausdehmen. Vorzugsweise ist im Bereich der ersten und der zweiten Elektrode eine dritte

Elektrode angeordnet. Die dritte Elektrode kann dazu dienen, eine Abschirmung bezüglich Leiterbahnen bzw. elektronischen Bauelementen im Bereich der ersten beiden Elektroden zu erzielen. Koppelkapazitäten, die dabei zwischen der dritten und den ersten beiden Elektroden entstehen, werden wie die oben beschriebe- nen parasitären Kapazitäten verschaltet, so dass sie die Kapazitätsbestimmung nicht beeinflussen. Dadurch kann eine Messchaltung kompakt aufgebaut werden; insbesondere kann ein Abstand zwischen einer Auswertungsschaltung und den Elektroden ohne Einbußen bei der Genauigkeit bis auf weniger als zehn Millimeter, vorzugsweise ca. 1 ,6 Millimeter reduzierbar sein, was der Dicke einer üblichen Leiterplatte entspricht.

Die dritte Elektrode kann auf einer dem dielektrischen Gegenstand abgewandten Seite der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet sein. Dadurch kann ein raumsparender Aufbau der Elektroden und der mit den Elektroden verbundenen Baugruppen zur Auswertung der Elektrodensignale erzielt werden. Eine Vertei- lung der Baugruppen und Elektroden auf mehrere Leiterplatten oder eine Einhaltung eines großen Abstands zwischen den Elektroden und den Baugruppen ist nicht erforderlich.

Die Einrichtungen zur Bestimmung der Kapazitäten können dazu eingerichtet sein, Zeitsignale abzugeben, deren Längen jeweils von den bestimmten Kapazitäten abhängig sind, und die Auswerteeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, ein Zeitsignal bereitzustellen, dessen Länge von der Differenz der Kapazitäten abhängig ist. Die Zeitsignale können auf der Basis eines Auflade- oder Entladevorgangs der Kapazitäten bestimmt werden. So können die Kapazitäten mit rela- tiv niedrigen Frequenzen bestimmt werden, was eine Genauigkeit der Bestimmung steigern kann. Das von der Auswerteeinrichtung bereitgestellte Zeitsignal kann integriert und mit einem Schwellenwert verglichen werden. Eine derartige Auswertung kann auf bekannte Weise einfach und zuverlässig aufgebaut werden.

Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, die erste und die zweite Einrichtung zur Bestimmung einer Kapazität mit der gleichen Frequenz periodisch anzusteuern, wobei eine Phasenbeziehung zwischen den periodischen Ansteue- rungen variierbar ist, um unterschiedlich große Kapazitäten in Abwesenheit des Gegenstands zu kompensieren. So kann eine einfache und effiziente Synchronisierung der Vorgänge zur Bestimmung der Kapazitäten mit einer einfachen Kalib- rierbarkeit der Vorrichtung kombiniert werden.

Es kann eine Vielzahl von Einrichtungen zur Bestimmung von Kapazitäten zwi- sehen einer Elektrode und dem gemeinsamen Bezugspunkt vorgesehen sein, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, zu jedem Zeitpunkt nur eine der Einrichtungen anzusteuern, und die Schalteinrichtung dazu eingerichtet ist, die Elektroden aller nicht angesteuerten Einrichtungen elektrisch mit dem gemeinsamen Bezugspunkt zu verbinden.

So kann mittels räumlich verteilten Elektroden eine Abfolge einer Vielzahl von Kapazitätsbestimmungen durchgeführt werden.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erfassen eines dielektrischen Gegenstands umfasst Schritte des Bestimmens einer ersten durch den Gegenstand beeinflussbaren Kapazität zwischen einer ersten Elektrode und einem Massepunkt, des Bestimmens einer zweiten durch den Gegenstand beeinflussbaren Kapazität zwischen einer zweiten Elektrode und dem gemeinsamen Bezugspunkt und des Erfassens des Gegenstands, falls sich die bestimmten Kapazitäten um mehr ein vorbestimmtes Maß unterscheiden. Dabei werden die Kapazitäten nacheinander bestimmt und während der Bestimmung mittels einer der Elektroden wird die jeweils andere Elektrode elektrisch mit dem gemeinsamen Bezugspunkt verbunden.

Schließlich umfasst ein Computerprogrammprodukt Programmcodemittel zur Durchführung des Verfahrens und kann auf einer Verarbeitungseinrichtung ablaufen oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sein.

Kurze Beschreibung der Figuren

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:

Fig. 1 eine Elektrodenanordnung;

Fig. 2 eine Messschaltung auf der Basis der Elektrodenanordnung aus Fig. 1 ; Fig. 3 einen Balkenfinder zur Ansteuerung der Elektrodenanordnung aus Fig. 2; Fig. 4 ein Zeitdiagramm mit Verläufen am Balkenfinder aus Fig. 3; und

Fig. 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Balkenfinden darstellt.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen Fig. 1 zeigt eine Elektrodenanordnung 100. Mit der in Fig. 1 dargestellten Elektrodenanordnung 100 ist eine differentielle Kapazitätsmessung möglich, so dass der Gegenstand 120 aufgefunden oder bestimmt werden kann. Beispielsweise kann die Elektrodenanordnung 100 als Balkenfinder zur Erfassung eines in einer

Leichtbauwand verborgenen Holzbalkens verwendet werden. Alternativ kann die Elektrodenanordnung 100 auch zur Füllstandsbestimmung mit einer dielektrischen Flüssigkeit verwendet werden, wobei die gezeigte oder eine angepasste Elektrodenanordnung verwendet werden kann. Weitere Anwendungen, die auf einer differentiellen Kapazitätsbestimmung basieren, sind ebenfalls möglich.

Zu beiden Seiten einer transparent dargestellten Leiterplatte (Platine) 1 10 sind Elektroden E0-E3 aufgebracht. Auf der Oberseite der Leiterplatte 1 10 liegt die Elektrode E2, die U-förmig von der Elektrode E1 umlaufen wird. Die Elektrode E1 wiederum wird U-förmig von der Elektrode E0 umlaufen. Auf der Unterseite der

Leiterplatte 1 10 liegt die flächige Elektrode E3 den Elektroden E0 bis E2 gegenüber. Die Elektroden E0 bis E3 sind in Form von Kupferflächen ausgebildet, die mit der Leiterplatte 1 10 verklebt sind. Die Elektroden E0 bis E3 können beispielsweise durch einen Ätzprozess auf der Leiterplatte 1 10 ausgebildet werden, mit dem auch weitere Verbindungselemente auf der Leiterplatte 1 10 zur Verbindung von elektrischen Bauelementen ausgebildet werden. Oberhalb der Leiterplatte 1 10 und der Elektrode E0 befindet sich ein dielektrischer Gegenstand 120.

Während die Elektroden E0 bis E2 mit elektrischen Bauelementen verbunden sind, ist die Elektrode E3 entweder nicht weiter verbunden oder hochohmig mit einer Schaltung verbindbar, etwa durch einen gesteuerten Schalter wie einen Transistor. Die Elektrode E3 dient dem Abschirmen der Elektroden E0 bis E2 nach unten. Ein Einfluss einer dort angebrachten Messschaltung oder einer Messperson auf die Elektroden E0 bis E2 wird durch die Elektrode E3 minimiert. In einigen Ausüfhrungsformen kann die Elektrode E3 auch entfallen.

Kapazitäten C1 , C2, C12 und C3, die sich jeweils zwischen den Elektroden E0 bis E3 einstellen, sind in Form von Ersatzschaltbildern eingezeichnet. Die Kapazität C1 ist zwischen den Elektroden E0 und E1 gebildet, wobei die Elektrode E0 an Masse liegt; entsprechend ist die Kapazität zwischen den Elektroden E0 und

E2 gebildet. In anderen Ausführungsformen kann die Elektrode E0 mit einem bliebigen anderen Potential als Masse verbunden sein, so lange dieses Potential als unveränderlicher Bezugspunkt für die Bestimmung der Kapazitäten C1 bzw. C2 verwendbar ist. Zwischen den Elektroden E1 und E2 besteht die parasitäre Kapazität C12. Eine weitere parasitäre Kapazität C3 besteht in einer Reihenschaltung von Teilkapazitäten zwischen den Elektroden E1 und E3 bzw. E3 und E2.

Zur differentiellen Erfassung des dielektrischen Gegenstands 120 werden üblicherweise die Kapazitäten C1 und C2 zeitgleich aufgeladen oder entladen und ein zeitlicher Unterschied den Enden der Auf- bzw. Entladevorgänge erfasst. Übersteigt dieser zeitliche Unterschied einen vorbestimmten zeitlichen Schwellenwert, so wird auf den dielektrischen Gegenstand 120 geschlossen.

Die parasitären Kapazitäten C12 und C3 bewirken eine Koppelung der Kapazitäten C1 und C2 miteinander, so dass ein Übersprechen eintritt und die Genauigkeit der Messung, insbesondere bei nur geringen Unterschieden zwischen den Kapazitäten C1 und C2, verringert ist. Die parasitäre Kapazität C3 kann sich auch dann einstellen, wenn anstelle der Elektrode E3 eine andere leitfähige Struktur im Bereich der Elektroden E1 und E2 angeordnet ist, beispielsweise ein elektrisches Bauelement oder ein Bedienelement.

Fig. 2 zeigt eine Messschaltung 200 auf der Basis der Elektrodenanordnung 100 aus Fig. 1 . Die dargestellte Messschaltung 200 ist ein Ersatzschaltbild zu Erläuterungszwecken, bei einer tatsächliche Messschaltung wären etwa die parasitären Kapazitäten C12 und C3 minimiert. Die Elektrode E0 ist elektrisch mit Masse verbunden, so dass der jeweils untere Anschluss der Kapazitäten C1 und C2 an Masse liegt. Die oberen Anschlüsse der Kapazitäten C1 und C2 sind mittels der parasitären Kapazitäten C12 und C3 miteinander verbunden. Der obere Anschluss der Kapazität C1 wird im Folgenden Testpunkt A genannt. Testpunkt A ist mittels eines Widerstands R1 mit einer konstanten Betriebsspannung verbunden, wie durch den Pfeil am oberen Anschluss des Widerstands R1 symbolisiert ist. In entsprechender Weise wird der obere Anschluss der Kapazität C2 im Folgenden Testpunkt B genannt. Testpunkt B ist mittels eines Widerstandes R2 mit der Betriebsspannung verbunden. Ein Schalter S1 ist parallel zur Kapazität C2 und ein Schalter S2 parallel zur Kapazität C2 angeordnet. Die Bestimmung der Kapazität C1 erfolgt, indem die Kapazität C1 über den Widerstand R1 aufgeladen und eine Zeit bestimmt wird, bis die Spannung am Testpunkt A einen vorbestimmten Schwellenwert überschritten hat. Dieser Schwellenwert liegt üblicherweise bei 2/3 der Betriebsspannung beim Aufladen und 1/3 der Betriebsspannung beim Entladen. Die bestimmte Zeit ist proportional zur Kapazität C1. Befindet sich ein dielektrischer Gegenstand 120 im Bereich der Elektroden E1 und E0, welche die Kapazität C1 bilden, so verändert sich der Wert der Kapazität C1 , was anhand einer geänderten Zeit, bis die Spannung am Testpunkt A den Schwellenwert übersteigt, detektiert werden kann. Die Bestimmung der Kapazität C2 erfolgt in entsprechender Weise, indem die Kapazität C2 mittels der Widerstandes R2 aufgeladen wird und die Spannung am Testpunkt B mit einem Schwellenwert verglichen wird.

Die parasitären Kapazitäten C3 und C12 koppeln die Kapazitäten C1 und C2 elektrisch, so dass mit der beschriebenen Vorgehensweise ein tatsächlicher Unterschied zwischen den Kapazitäten C1 und C2 größer ist als ein nachweisbarer Unterschied.

Werden die Kapazitäten C1 und C2 nicht gleichzeitig, sondern nacheinander bestimmt, so kann der Schalter S2 geschlossen werden, während die Kapazität C1 bestimmt wird bzw. der Schalter S1 geschlossen werden, während die Kapazität C2 bestimmt wird. Wird der Schalter S2 geschlossen, so ist die Kapazität C2 kurzgeschlossen und die parasitären Kapazitäten C12 und C3 liegen parallel zur Kapazität C1 . Die Kapazitätswerte addieren sich, so dass die Kapazität

C1 +C12+C3 bestimmt wird. Anschließend wird der Schalter S2 geöffnet und der Schalter S1 geschlossen, so dass die Kapazität C2+C12+C3 bestimmt werden kann. Nachdem C12 und C3 unabhängig vom Einfluss eines dielektrischen Gegenstands 120 sind, betreffen sie beide Kapazitätsbestimmungen im gleichen Maße. Ein Vergleich der Zeit, die erforderlich ist, die Kapazität C1 +C12+C3 auf eine vorbestimmte Spannung aufzuladen, mit der Zeit, die für eine entsprechende Aufladung der Kapazität C2+C12+C3 erforderlich ist, lässt den durch die parasitären Kapazitäten C12, C3 bedingten konstanten Anteil wegfallen. Die resultierende Zeitdifferenz ist somit von der Kapazität C1 bzw. C2 abhängig und die parasitären Kapazitäten C12 und C3 beeinflussen die Messung nicht. Fig. 3 zeigt einen Balkenfinder 300 zur Ansteuerung der Elektrodenanordnung 200 aus Fig. 2. Ein Zeitglied F1 ist mit dem Testpunkt A und ein Zeitglied F2 mit dem Testpunkt B verbunden. Wird eine Messung durchgeführt, so ist der entsprechende, mit dem Testpunkt A bzw. B verbundene Anschluss des Zeitglieds hochohmig. Andernfalls wird der Anschluss auf Masse gelegt, so dass die Funktionalität des Schalters S1 bzw. S2 implementiert ist.

Ein Taktgenerator PWM stellt ein Rechtecksignal bereit, bei dem das Verhältnis zwischen einem hohen Ausgangssignal (High) und einem niedrigeren Ausgangs- signal (Low) während jeder Taktperiode beeinflusst werden kann. Eine steigende

Flanke des vom Taktgenerator PWM bereitgestellten Rechtecksignals triggert das Zeitglied FF1 und eine fallende Flanke triggert das Zeitglied FF2. Unbenutzte Anschlüsse der Zeitglieds FF1 und FF2 sind mit Masse bzw. der Versorgungsspannung verbunden.

Ein nicht invertierender Ausgang Q des Zeitglieds FF2 ist mit dem R-Eingang eines RS-Flipflops FF3 verbunden. In anderen Ausführungsformen kann auch ein beliebiger ander Zustandsspeicher verwendet werden, etwa ein entsprechend beschaltetes T-Flipflop. Der invertierende Ausgang Q des Zeitglieds FF1 ist mit dem S-Eingang von FF3 verbunden. Ein nicht invertierender Ausgang Q von FF3 ist mit einem Integrator verbunden, der aus einem Transistor T1 , einem Widerstand R3 und einem Kondensator C4 aufgebaut ist. Der Ausgang des Integrators ist mit einem Tiefpass-Filter verbunden, der durch einen Widerstand R5 und einen Kondensator C5 gebildet ist.

Der Ausgang des Tiefpass-Filters ist mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers OV1 verbunden, dessen invertierender Eingang mit einer konstanten Spannung beaufschlagt ist, die durch einen Widerstand R6 und eine Zenerdiode ZD1 bereitgestellt ist. Der Operationsverstärker OV arbeitet als Kom- parator. Übersteigt die am nichtinvertierenden Eingang anliegende Spannung die am invertierenden Eingang anliegende Spannung, so wird der Ausgang des Operationsverstärkers OV 1 auf einen positiven Wert (High) gesetzt. Alternativ zu dem gezeigten einfachen Komparator kann auch ein Fensterkomparator eingesetzt werden, dessen Ausgang ein Signal abgibt, das anzeigt, ob die vom Tief- pass-Filter bereitgestellte Spannung zwischen zwei vorbestimmten Schwellen- werten liegt oder nicht. Der Ausgang des Operationsverstärkers OV1 ist mit einer Klemme K verbunden.

Die mit dem Ausgang Q des RS-Flipflops FF3 verbundenen Bauelemente dienen dazu, an der Klemme K ein positives Signal bereitzustellen, wenn ein periodisch am Ausgang Q von FF3 auftretender Impuls eine vorbestimmte Länge überschreitet. Dies entspricht einem vorbestimmten Unterschied zwischen den Kapazitäten C1 und C2, der durch den dielektrischen Gegenstand 120 im Bereich der Elektroden E0, E1 und E2 hervorgerufen ist. Das Signal an der Klemme K kor- respondiert zum Bestimmen des dielektrischen Gegenstands 120.

Die Flipflops FF1 bis FF3 dienen dazu, die Kapazitäten C1 und C2 abwechselnd zu bestimmen und miteinander zu vergleichen. Durch die gewählte Schaltungsanordnung kann es vermieden werden, einen Wert zwischenzuspeichern, der auf die Kapazität einer der Kapazitäten C1 , C2 hinweist, während die andere Kapazität C2, C1 bestimmt wird.

Abweichend von der Darstellung von Fig. 3 können die Kapazitäten C1 und C2 auch auf eine Anzahl weiterer Weisen bestimmt werden bzw. die oben gezeigten Impulse ausgewertet werden. Beispielsweise können die durch die Zeitglieds

FF1 und FF2 bereitgestellten Impulse zuerst integriert und erst dann miteinander verglichen werden. Alternativ kann einer der Impulse invertiert und um die Spannungsdifferenz (High - Low) nach unten verschoben werden, um dann einem Integrator zugeführt zu werden. Sowohl der Vergleich als auch die Auswertung können mittels eines digitalen Mikrocomputers erfolgen, wobei eine Analog-

Digital-Wandlung und/oder eine Digital-Analog-Wandlung durchgeführt werden können. Die Kapazitäten C1 und C2 können auch mittels eines anderen Bestimmungsverfahrens als durch die Zeitglieds FF1 und FF2 in digitale Werte umgewandelt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann jede der Kapazitäten C1 und C2 mittels eines Oszillators bestimmt werden und Frequenzen der Oszillatoren voneinander subtrahiert werden.

Die Funktionsweise der miteinander verschalteten Flipflops FF1 bis FF3 von Fig. 3 wird nun mit Bezug auf Fig. 4 näher erläutert. Fig. 4 zeigt ein Zeitdiagramm 400 mit Verläufen am Balkenfinder 300 aus Fig. 3. In horizontaler Richtung ist eine Zeit angetragen. Von oben nach unten sind vier Verläufe angetragen. Der oberste Verlauf 410 korrespondiert zum Ausgang Q des Taktgenerators PWM. Die folgenden Verläufe 420 und 430 korrespondieren zu den Ausgängen Q der Zeitglieder FF1 bzw. FF2. Es ist zu beachten, dass, obwohl in Fig. 3 der Ausgang Q des Zeitglieds FF1 nicht verdrahtet ist, sich der

Verlauf 420 auf diesen Ausgang und nicht auf den verdrahteten Ausgang Q bezieht. Der vierte Verlauf 440 korrespondiert zum Ausgang Q des RS-Flipflops FF3.

Innerhalb eines Zyklus T erzeugt der Taktgenerator PWM das im Verlauf 410 dargestellte symmetrische Rechtecksignal. Ein positiver Anteil Tp und ein negativer Anteil Tn sind gleich lang. In anderen Ausführungsformen kann durch den Verlauf 410 auch ein asymmetrisches Signal generiert werden, bei dem Tp und Tn ungleich lang sind. Zum Zeitpunkt tO wird mit der steigenden Flanke des ersten Verlaufs 410 das erste Zeitglied FF1 getriggert, um eine Bestimmung der Kapazität von C1 zu beginnen. Der Ausgang Q des ersten Zeitglieds FF1 wird auf „High" gesetzt und die Kapazität C1 wird über den Widerstand R1 geladen. Zu diesem Zeitpunkt ist der Ausgang Q des zweiten Zeitglieds FF2 auf„Low", was einem geschlossenen Schalter S2 in Fig. 2 entspricht.

Zum Zeitpunkt t1 hat die Spannung am Testpunkt A einen vorbestimmten Schwellenwert überschritten und die Messung ist beendet. Der Verlauf 420 schaltet auf„Low" zurück. Die Impulsdauer Pw1 im Verlauf 420 zwischen tO und t1 ist abhängig von der bestimmten Kapazität von C1.

Eine entsprechende Bestimmung der Kapazität C2 beginnt zum Zeitpunkt C2 mit der fallenden Flanke des Verlaufs 410. Zum Zeitpunkt t3 ist die Bestimmung abgeschlossen und die Impulsdauer Pw2 des Verlaufs 430 ist abhängig von der bestimmten Kapazität von C2.

Um die Impulsdauern Pw1 und Pw2 miteinander zu vergleichen, wird das RS- Flipflop FF3 jeweils von der fallenden Flanke des Verlaufs 430 gesetzt und von der fallenden Flanke des Verlaufs 420 zurückgesetzt. Das Setzen erfolgt zu den Zeitpunkten tO bzw. t3, das Rücksetzen zu den Zeitpunkten t1 bzw. t4. Sind die

Kapazitäten von C1 und C2 gleich, so sind die Impulslängen Pw1 und Pw2 gleich lang und der Verlauf 440 ist ein symmetrisches Rechtecksignal. Mit anderen Worten, in diesem Fall ist Pw3 im Verlauf 440 genau so lang wie Tp oder Tn im Verlauf 410. Durch Integrieren des Verlaufs 440 kann eine Spannung bereitgestellt werden, die dem Verhältnis zwischen High- und Low-Zeit des Verlaufs 440 entspricht, und diese Spannung kann nach Durchlaufen eines Tiefpassfilters mit einer konstanten Spannung verglichen werden. Liegt die vom Tiefpass bereitgestellte Spannung um mehr als ein vorbestimmtes Maß von der konstanten Spannung ent- fernt, so weist das Signal des Verlaufs 440 ein Imnpuls-Pause-Verhältnis auf, welches auf das Vorliegen eines dielektrischen Gegenstands 120 im Bereich der Elektroden E0 bis E2 in Fig. 1 schließen lässt.

Asymmetrien, die durch Bauteilstreuungen oder durch parasitäre Effekte zwi- sehen den Bauelementen bedingt sein können, lassen sich dadurch kompensieren, dass das Rechtecksignal des vierten Verlaufs 440 in geeignetem Maße asymmetrisch gemacht wird. Der Balkenfinder 100 kann auf diese Weise justierbar ausgelegt werden. Fig. 5 zeigt ein Verfahren 500 zum Erfassen eines dielektrischen Gegenstands

120. Das Verfahren 500 umfasst Schritte 510 bis 560. In einem ersten Schritt 510 wird ein Takt zur Steuerung der Kapazitätsmessungen von C1 und C2 erzeugt. Im Schritt 520 wird die erste Kapazität C1 und im Schritt 530 die zweite Kapazität C2 bestimmt. Während das Verfahren 500 zum Anfang zurückkehrt und erneut durchläuft, wird im Schritt 540 die Differenz der beiden bestimmten Kapazitäten bestimmt. Danach wird die bestimmte Differenz im Schritt 550 mit einem Schwellenwert verglichen. Weicht die bestimmte Differenz um mehr als ein vorbestimmtes Maß von dem Schwellenwert ab, so wird auf ein Vorliegen des dielektrischen Gegenstands 120 im Bereich der Elektroden E0 bis E2 geschlossen. Im Schritt 560 erfolgt ein Ausgeben dieses Ergebnisses. Das Ausgeben kann beispielsweise auf optische und/oder akustische Weise an einen Benutzer des Balkenfinders 300 erfolgen.