DE102024202829A1

DE102024202829A1 - Umgebungssensor und Verfahren zum Betreiben eines Umgebungssensors

Info

Publication number: DE102024202829A1
Application number: DE102024202829.0A
Authority: DE
Inventors: Paul Fehling; Umidjon Nurmetov
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2024-03-25
Filing date: 2024-03-25
Publication date: 2025-09-25
Also published as: US20250297909A1

Abstract

Umgebungssensor (100), aufweisend:
- ein MEMS-Element (10);
- ein ASIC-Element, das über wenigstens zwei elektrische Leitungen, insbesondere Bonddrähte (2a, 2b), elektrisch leitend mit dem MEMS-Element (10) verbunden ist, wobei das ASIC-Element (20) und/oder ein Substrat, auf dem das MEMS-Element (10) und/oder das ASIC-Element (20) angeordnet sind, wenigstens eine weitere elektrische Leitung aufweist, wobei das ASIC-Element (20) eine Auswerteschaltung (40, 50, 60) aufweist, wobei die Auswerteschaltung mit der weiteren elektrischen Leitung verbunden ist, wobei die Auswerteschaltung ausgebildet ist, eine parasitäre Kapazität (C_p) der weiteren elektrischen Leitung zu ermitteln und auszuwerten, um eine Materialablagerung am Umgebungssensor (100) zu erfassen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Umgebungssensor. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Umgebungssensors. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogrammprodukt.
Stand der Technik
Drucksensoren sind der äußeren Umgebung ausgesetzt, weshalb Flüssigkeiten mit ihnen in Kontakt kommen können. Dies kann zu Offsets in Druckmesswerten aufgrund der Zunahme der Masse, die durch die Anwesenheit der Flüssigkeit selbst erzeugt wird, führen.
Bekannt sind Selbsttests bei Sensoren, bei denen mittels einer Anregung eines MEMS-Elements eine nachfolgende Überprüfung von Messwerten durchgeführt wird.
WO 2020/023414 A1 offenbart ein Verfahren zur Flüssigkeitsdetektion in einer Sensorumgebung und Maßnahmen zum Entfernen der detektierten Flüssigkeit. Offenbart ist eine kapazitive Wasserdetektion auf einem gelgefüllten Sensorinneren.
US 10 640 367 B2 , US 2004/0108861 A1 und US 2019/0383688 A1 offenbaren Sensoren mit kapazitiven Elektroden, mit denen abgelagerte Flüssigkeitstropfen aufgrund von einer geänderten Dielektrizitätskonstante der Umgebung detektiert werden können.
US 2020/0064215 A1 kombiniert die vorgenannten Ansätze, indem die Wasserdetektion über Kondensatoren erfolgt und Heizelemente verwendet werden, um den Wassertropfen nach erfolgter Detektion verdunsten zu lassen.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Umgebungssensor bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst mit einem Umgebungssensor, aufweisend:

- ein MEMS-Element;
- ein ASIC-Element, das über wenigstens zwei elektrische Leitungen, insbesondere Bonddrähte, elektrisch leitend mit dem MEMS-Element verbunden ist, wobei das ASIC-Element und/oder ein Substrat, auf dem das MEMS-Element und/oder das ASIC-Element angeordnet sind, wenigstens eine weitere elektrische Leitung aufweist, wobei das ASIC-Element eine Auswerteschaltung aufweist, wobei die Auswerteschaltung mit der weiteren elektrischen Leitung verbunden ist, wobei die Auswerteschaltung ausgebildet ist, eine parasitäre Kapazität der weiteren elektrischen Leitung zu ermitteln und auszuwerten, um eine Materialablagerung am Umgebungssensor zu erfassen.

Abhängig von der gewählten Ausführung kann auch auf das Substrat verzichtet werden.
Bei dem Umgebungssensor kann, durch eine Kapazitätsmessung mittels der Auswerteschaltung des ASIC-Elements unter Verwendung von wenigstens einer mit der Auswerteschaltung elektrisch verbundenen weiteren elektrischen Leitung, eine parasitäre Kapazität ermittelt werden, über die ein Vorhandensein einer Materialablagerung detektiert werden kann.
Vorteilhaft können bereits existierende weitere elektrische Leitungen des Umgebungssensors, insbesondere des Substrates und/oder des ASIC-Elements, genutzt werden, wodurch Platz und Fläche eingespart werden kann. Auf diese Weise kann ein Vorhandensein einer Materialablagerung z.B. in Form von Flüssigkeit, Salzkruste, usw. am Umgebungssensor bzw. an dessen MEMS-Element ermittelt werden. Ausgenutzt wird dabei eine sich aufgrund der Materialablagerung ändernde Permittivität am Umgebungssensor, was mit einer Änderung der parasitären Kapazität einhergehen kann. Eine Auswertungssoftware kann z.B. im ASIC-Element festverdrahtet sein, mit der zum Beispiel ein Selbsttest des vorgeschlagenen Umgebungssensors durchgeführt werden kann, um seine Funktionsfähigkeit festzustellen.
Die Aufgabe wird gemäß einem zweiten Aspekt gelöst mit einem Verfahren zum Betreiben eines Umgebungssensors, wobei der Umgebungssensor ein MEMS-Element und ein ASIC-Element aufweist, das über wenigstens zwei elektrische Leitungen elektrisch leitend mit dem MEMS-Element verbunden ist, wobei das ASIC-Element und/oder ein Substrat, auf dem das MEMS-Element und/oder das ASIC-Element angeordnet sind, wenigstens eine weitere elektrische Leitung aufweist, aufweisend die Schritte:

- Anlegen eines elektrischen Ansteuersignals an die weitere elektrische Leitung;
- Ermitteln einer parasitären Kapazität der weiteren elektrischen Leitung;
- Auswerten der ermittelten parasitären Kapazität; und
- Signalisieren eines Ergebnisses der Auswertung.

Das vorgeschlagene Verfahren kann in der Fertigung oder im Feld genutzt werden, wobei in einem Fehlerfall der Umgebungssensor (z.B. ein Aufprallsensor im Automotive Bereich) getauscht wird, um dadurch Folgeschäden zu vermeiden.
Die Aufgabe wird gemäß einem dritten Aspekt gelöst mit einem Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, eingerichtet zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens, wenn es auf einem vorgeschlagenen Umgebungssensor abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Umgebungssensors und des vorgeschlagenen Verfahrens sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
Das MEMS-Element kann eine Sensorstruktur bzw. Sensorschaltung aufweisen. Hierunter kann zum Beispiel eine kapazitive Wheatstone'sche Brückenschaltung fallen.
Hinsichtlich der durch die Auswerteschaltung des ASIC-Elements durchgeführten Auswertung besteht die Möglichkeit, das Erfassen der Materialablagerung anhand der zu einem Zeitpunkt ermittelten parasitären Kapazität bzw. anhand eines zugehörigen Messwerts und/oder anhand der über eine Zeitdauer ermittelten parasitären Kapazität bzw. anhand von mehreren zugehörigen Messwerten durchzuführen. Die Zeitdauer kann eine vorgegebene Zeitdauer sein. Mit Bezug auf letztere Variante kann das Erfassen der Materialablagerung auf der Grundlage einer zeitlichen Änderung der ermittelten parasitären Kapazität erfolgen. Sofern zum Beispiel in einer relativ kurzen Zeitdauer eine deutliche Kapazitätsänderung auftritt, kann eine Materialablagerung erkannt werden. Eine über einen längeren Zeitraum (zum Beispiel Jahre) stattfindende Änderung, zum Beispiel aufgrund von Alterungseffekten, kann demgegenüber nicht als Vorliegen einer Materialablagerung eingestuft werden.
In einer Ausführungsform weist das ASIC-Element wenigstens eine elektrische Abschirmleitung auf, wobei die Abschirmleitung die weitere Leitung darstellt. Somit kann die Abschirmleitung, die auch als Guard-Leitung ausgebildet sein kann, zur Erfassung der parasitären Kapazität verwendet werden. Somit ist es nicht erforderlich, eine separate weitere elektrische Leitung vorzusehen. Zudem ist die Länge der Abschirmleitung relativ groß, so dass auch geringe Materialablagerungen auf dem Umgebungssensor detektiert werden können. Die Abschirmleitung bietet eine größere räumliche Abdeckung als einzelne zusätzlich eingebrachte Elektroden und ist zudem einfacher zu fertigen.
In einer weiteren Ausführungsform weist das ASIC-Element wenigstens eine zweite Abschirmleitung auf, wobei die zweite Abschirmleitung eine zweite weitere Leitung darstellt. Die Auswerteschaltung ist mit der zweiten weiteren elektrischen Leitung verbunden und die Auswerteschaltung des ASIC-Elements ist ausgebildet ist, eine parasitäre Kapazität zwischen den zwei Abschirmleitungen zu ermitteln und auszuwerten, um eine Materialablagerung am Umgebungssensor zu erfassen. Dadurch wird die Empfindlichkeit in Bezug auf die Erkennung einer Materialablagerung verbessert.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Substrat wenigstens eine elektrische Ringleitung auf, wobei die Ringleitung eine Fläche umgrenzt, in der das ASIC-Element und/oder das MEMS-Element auf dem Substrat angeordnet sind. Die Ringleitung stellt die weitere elektrische Leitung dar, wobei die Auswerteschaltung des ASIC-Elements ausgebildet ist, eine parasitäre Kapazität der Ringleitung zu ermitteln und auszuwerten, um eine Materialablagerung am Umgebungssensor zu erfassen. Somit kann die Sensitivität der Erkennung der Materialablagerung weiter verbessert werden.
In einer Ausführungsform weist das Substrat wenigstens eine zweite elektrische Ringleitung aufweist, wobei die zweite Ringleitung die Ringleitung umgrenzt, wobei die zweite Ringleitung eine zweite weitere elektrische Leitung darstellt, wobei die Auswerteschaltung mit der zweiten weiteren elektrischen Leitung verbunden ist, wobei die Auswerteschaltung des ASIC-Elements ausgebildet ist, eine parasitäre Kapazität zwischen den zwei Ringleitungen zu ermitteln und auszuwerten, um eine Materialablagerung am Umgebungssensor zu erfassen. Auch damit kann die Sensitivität der Erkennung der Materialablagerung weiter verbessert werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Umgebungssensors sieht vor, dass wenigstens eine weitere elektrische Leitung, insbesondere zwei weitere elektrische Leitungen, mit einer kapazitiven Wheatstone'schen Brückenschaltung des MEMS-Elements verbunden sind. Die Auswerteschaltung ist hierbei ausgebildet, durch eine sich auf eine Referenzkapazität der kapazitiven Wheatstone'schen Brückenschaltung beziehende Kapazitätsmessung die parasitäre Kapazität zu ermitteln.
In dieser Ausgestaltung kann ein Antriebssignal für die Wheatstone'sche Brückenschaltung zur Ermittlung der parasitären Kapazität genutzt werden. Das Antriebssignal kann von der Auswerteschaltung erzeugt und an wenigstens einen der beiden weiteren elektrischen Leitungen für die Kapazitätsermittlung angelegt werden. Hierbei kann des Weiteren ausgenutzt werden, dass die parasitäre Kapazität, welche insbesondere zwischen den beiden weiteren elektrischen Leitungen bestehen kann, in Form einer parallel zu der Referenzkapazität der Brückenschaltung geschalteten Kapazität vorliegen kann. Bei der durch die Auswerteschaltung durchgeführten Kapazitätsmessung kann daher eine Gesamtkapazität als Summe aus der festen Referenzkapazität und der parasitären Kapazität ermittelt werden, wodurch auf die parasitäre Kapazität rückgeschlossen werden kann. Das Ermitteln der Gesamtkapazität stellt damit ein Ermitteln der parasitären Kapazität dar. Entsprechend den obigen Ausführungen kann das Erfassen der Materialablagerung anhand der zu einem Zeitpunkt ermittelten Gesamtkapazität bzw. anhand eines zugehörigen Messwerts und/oder anhand der über eine Zeitdauer ermittelten Gesamtkapazität (also einer zeitlichen Änderung derselben) bzw. anhand von mehreren zugehörigen Messwerten erfolgen.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des Umgebungssensors sehen vor, dass die Brückenschaltung eine Vollbrückenschaltung oder eine Halbbrückenschaltung ist.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Umgebungssensors sieht vor, dass die Auswerteschaltung ausgebildet ist, mittels eines definierten Kapazitätswerts festzustellen, dass keinerlei Materialablagerung am Umgebungssensor vorhanden ist. Dies kann anhand eines Vergleichs der ermittelten parasitären Kapazität bzw. eines zugehörigen Messwerts mit dem definierten Kapazitätswert erfolgen. Der definierte Kapazitätswert kann ein vorab bekannter Vergleichswert oder Schwellenwert sein.
Die Auswerteschaltung kann ferner ausgebildet sein, einen Vergleich nicht nur unter Verwendung von einem, sondern von mehreren unterschiedlichen Vergleichs- bzw. Schwellenwerten durchzuführen. Diese können sich auf unterschiedliche Materialien beziehen. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, unterschiedliche Materialablagerungen zu erkennen.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Umgebungssensors sieht vor, dass der Umgebungssensor ferner eine Signalisierungseinrichtung aufweist, mittels derer ein Vorliegen einer Materialablagerung signalisiert werden kann. Ein Nutzer des Umgebungssensors kann damit auf einfache Weise erkennen, ob der Umgebungssensor in seiner ordnungsgemäßen Funktionalität beeinträchtigt ist oder nicht. Die Signalisierungseinrichtung kann durch die Auswerteschaltung des ASIC-Elements aktiviert werden. Die Signalisierung kann zum Beispiel optisch, akustisch und/oder haptisch erfolgen.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Umgebungssensors sieht vor, dass die Auswerteschaltung ausgebildet ist, beim Erkennen von Flüssigkeit eine Einrichtung zur Entfernung von Flüssigkeit zu aktivieren. Beispielsweise kann in diesem Falle ein Heizer, ein Gebläse oder dergleichen aktiviert werden.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des Umgebungssensors sehen vor, dass der Umgebungssensor als Flüssigkeitssensor, Drucksensor, Gassensor, Feuchtesensor oder Mikrofon ausgebildet ist. Auf vorteilhafte Weise kann der vorgeschlagene Umgebungssensor in unterschiedlichsten Formen realisiert werden.
Hinsichtlich des vorgeschlagenen Verfahrens kann das Signalisieren optisch, akustisch und/oder haptisch erfolgen. Hierzu kann eine Signalisierungseinrichtung des Umgebungssensors aktiviert werden.
Ferner besteht die Möglichkeit, das Verfahren bzw. zumindest die Schritte des Anlegens des elektrischen Ansteuersignals, das Ermitteln der parasitären Kapazität und das Auswerten zu definierten Zeitpunkten und/oder zyklisch durchzuführen.
Die Erfindung wird im Folgenden mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand von mehreren Figuren detailliert beschrieben. Die Figuren sind vor allem dazu gedacht, die erfindungswesentlichen Prinzipien zu verdeutlichen.
Offenbarte Verfahrensmerkmale ergeben sich analog aus entsprechenden offenbarten Vorrichtungsmerkmalen und umgekehrt. Dies bedeutet insbesondere, dass sich Merkmale, technische Vorteile und Ausführungen betreffend den Umgebungssensor in analoger Weise aus entsprechenden Ausführungen, Merkmalen und Vorteilen betreffend das Verfahren zum Betreiben eines Umgebungssensors ergeben und umgekehrt.
In den Figuren zeigt:

1 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines vorgeschlagenen Umgebungssensors;
2 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines vorgeschlagenen Umgebungssensors mit einer hervorgehobenen Detailansicht;
3 ein prinzipielles Schaltbild einer ersten Ausführungsform eines vorgeschlagenen Umgebungssensors;
4 ein prinzipielles Schaltbild einer zweiten Ausführungsform eines vorgeschlagenen Umgebungssensors;
5 ein prinzipielles Schaltbild einer Ausführungsform des ASIC-Elements;
6 eine schematische Draufsicht auf ein Substrat mit Ringleitungen;
7 ein Messdiagramm bei Auftreten von Flüssigkeit am Umgebungssensor; und
8 ein zeitliches Ablaufdiagramm mit einem prinzipiellen Ablauf eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Betreiben eines Umgebungssensors.

Nachfolgend wird der vorgeschlagene Umgebungssensor 100 als ein Sensor mit einer kapazitiven Messensorik näher erläutert. Dabei wird die Messgröße auf der Grundlage eines MEMS-Elements 10 erfasst, in dem sowohl variable Kapazitäten (aktive Messelemente) als auch Referenzkapazitäten verbaut sind. Darüber hinaus kann das MEMS-Element 10 entweder durch Gel und/oder Öl geschützt.
Vorgeschlagen wird ein Detektionsprinzip zur Erfassung von Materialablagerungen, bei dem das Vorhandensein einer Materialablagerung am Umgebungssensor 100 bewertet wird, wobei zu diesem Zweck eine Kapazitätsvariation einer Kapazität zwischen Bonddrähten zwischen MEMS-Element 10 und ASIC-Element 20 ermittelt und ausgewertet wird.
Nachfolgend wird eine Detektion einer Materialablagerung in Form von Flüssigkeit, insbesondere Wasser erläutert. Vorteilhaft kann das vorgeschlagene Verfahren aber auch zur Detektion von anderen unerwünschten Materialablagerungen, wie zum Beispiel Partikel, Fasern, Ablagerungen, Strukturen, Biofilme, Schweiß, Salz, usw. verwendet werden. Daher wird diese Kapazitätsvariation anhand der Druckmesskette gemessen, die bereits im ASIC-Element 20 implementiert ist.
Vorgeschlagen wird ein Umgebungssensor 100, der beispielsweise als ein barometrischer kapazitiver Drucksensor ausgebildet sein kann. Bei einem derartigen kapazitiven Sensor wird Druck mittels eines MEMS-Elements 10 erfasst, in dem sowohl variable Kapazitäten (die eigentlichen Druckmesselemente) als auch feste Referenzkapazitäten verbaut sind, und die in einer kapazitiven Wheatstone'schen Brückenschaltung angeordnet sind.
Vorteilhaft ist für das vorgeschlagene Verfahren keine dedizierte Signalverarbeitungskette erforderlich, sondern es kann die Erkennung der Materialablagerung mit einer spezifischen Konfiguration des ASIC-Elements 20 erreicht werden. Darüber hinaus befindet sich die Flüssigkeitsdetektion näher an der Geloberfläche, d.h. dort, wo eine Flüssigkeitsablagerung erwartet wird und die Sensorleistung am stärksten beeinträchtigt wird, als bei früheren Implementierungen. Damit ist dieses vorgeschlagene Konzept gut in der Lage, Materialablagerungen zu detektieren und/oder zu quantifizieren, wodurch im Falle einer Detektion geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen werden können.
1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines vorgeschlagenen Umgebungssensors 100. Man erkennt auf einem Substrat 1 ein ASIC-Element 20, mit dem eine Signalauswertung durchgeführt werden kann. Auf dem ASIC-Element 20 ist ein MEMS-Element 10 angeordnet. Das ASIC-Element 20 und das MEMS-Element 10 können in Form von Halbleiterbauelementen bzw. Halbleiterchips verwirklicht sein. Das ASIC-Element 20 und das MEMS-Element 10 sind mittels wenigstens zweier Bonddrähte 2a, 2b miteinander elektrisch verbunden, welche an Kontaktflächen- bzw. Kontaktelemente das MEMS- und ASIC-Elements 10, 20, hier als Bondpads bzw. Pads bezeichnet, angeschlossen sind. Der Umgebungssensor 100 bzw. das MEMS- und ASIC-Element 10, 20 sind mittels eines Schutzelements 15 (z.B. Gel) geschützt. Man erkennt ferner, dass sich eine Materialablagerung M z.B. in Form von Wasser auf der Oberseite des Schutzelements 15 befindet, was eine Funktionsfähigkeit des Umgebungssensors 100 beeinträchtigen kann. Als Schutzelement 15 können auch Ölpufferlösungen (die z.B. in Hochdruckanwendungen, z.B. industrie- oder automobilen Anwendungsfällen verwendet werden) oder luftdurchlässige Membranlösungen (etabliert für Mikrofone / Akustikwandler) anstelle von Gel verwendet werden. Der Umgebungssensor 100 in Form eines kapazitiven Drucksensors ist ferner mittels eines Kappenelements 11 (z.B. Metalldeckel) abgedeckt und dadurch zusätzlich geschützt.
Zudem kann das ASIC-Element 20 eine erste und/oder zweite weitere elektrische Leitung 71, 72 aufweisen, die beispielsweise als Abschirmleitung ausgebildet sind und insbesondere Guard-Leitungen darstellen. Weiterhin kann das Substrat 1 eine dritte und/oder vierte weitere elektrische Leitung 73, 74 aufweisen, die in Form von Ringleitungen ausgebildet sind.
Denkbar sind auch andere, nicht in Figuren dargestellte Ausführungsformen des Umgebungssensors 100 mit anderen Anordnungen von MEMS- und ASIC-Element 10, 20. Durch das Vorhandensein von Wasser (oder einem anderen abgelagerten Medium) ändert sich eine parasitäre Kapazität C_p zwischen der ersten und/oder der zweiten weiteren elektrischen Leitung 71, 72 und/oder zwischen der dritten und/oder der vierten weiteren elektrischen Leitung 73, 74, die ermittelt und ausgewertet wird, wobei aufgrund dieser Auswertung auf ein Vorhandensein von Wasser (oder einem anderen Medium) am Umgebungssensor 100 geschlossen wird. Zudem kann sich durch das Vorhandensein von Wasser (oder einem anderen abgelagerten Medium) eine parasitäre Kapazität C_p zwischen der ersten weiteren elektrischen Leitung 71 und einem der Bonddrähte und/oder der zweiten weiteren elektrischen Leitung 72 und einem der Bonddrähte und/oder zwischen der dritten weiteren elektrischen Leitung 73 und einem der Bonddrähte und/oder zwischen der vierten weiteren elektrischen Leitung 74 und einem der Bonddrähte ändern. Die parasitäre Kapazität wird ermittelt und ausgewertet, wobei aufgrund dieser Auswertung auf ein Vorhandensein von Wasser (oder einem anderen Medium) am Umgebungssensor 100 geschlossen werden kann,
Zwischen der ersten und/oder der zweiten weiteren elektrischen Leitung 71, 72 und/oder zwischen der dritten und/oder der vierten weiteren elektrischen Leitung 73, 74, die kapazitiv miteinander gekoppelt sind, bildet sich die genannte parasitäre Kapazität C_p aus. Der Wert dieser Kapazität C_p hängt von der Permittivität des umgebenden Materials ab. Wasser (und auch andere Medien) auf dem Schutzelement 15 oder sogar innerhalb des Schutzelements 15 (falls ein Medium im Schutzelement 15 löslich ist) können somit einen Kapazitätswert der parasitären Kapazität C_p verändern, was beim vorgeschlagenen Verfahren ausgenutzt wird.
In einer möglichen Realisierung des vorgeschlagenen Umgebungssensors 100, wie sie weiter unten anhand von 3 näher erläutert wird, werden die erste und/oder die zweite weitere elektrische Leitung 71, 72 und/oder die dritte und/oder die vierte weitere elektrische Leitung 73, 74 verwendet, zwischen denen sich die betrachtete parasitäre Kapazität C_p ausbildet. Die erste und/oder die zweite weitere elektrische Leitung 71, 72 und/oder die dritte und/oder die vierte weitere elektrische Leitung 73, 74 sind nicht funktional mit dem MEMS-Element 10 verbunden. Die zwischen der ersten und/oder der zweiten weiteren elektrischen Leitung 71, 72 und/oder zwischen der dritten und/oder der vierten weiteren elektrischen Leitung 73, 74 vorliegende Kapazität kann von einem analogen Frontend des ASIC-Elements 20 ausgelesen werden. In einer anderen Realisierung gibt es nur eine erste oder zweite weitere elektrische Leitung 71, 72 oder dritte oder die vierte weitere elektrische Leitung 73, 74, und die betrachtete Kapazität C_p wird zwischen der entsprechenden weiteren elektrischen Leitung und einem Bonddraht gebildet, der als Verbindung zur Brückenschaltung 22 oder zu einem Massepotential GND dient. Dies wird weiter unten anhand von 4 näher erläutert.
In diesem Zusammenhang kann zum Beispiel von einem definierten bzw. vorab bekannten Kapazitätswert ausgegangen werden, bei dem sich keinerlei Materialablagerung auf dem Umgebungssensor 100 befindet. Bei Vorliegen von anderen Kapazitätswerten der parasitären Kapazität C_p, was anhand des vorgeschlagenen Messverfahrens ermittelt werden kann, kann zum Beispiel auf das Vorhandensein von Wasser, Schweiß, Salz, oder anderen Materialien auf dem Umgebungssensor 100 geschlossen werden.
Vorteilhaft kann dadurch auf einfache Weise auf ein Vorhandensein von Material am Umgebungssensor 100 geschlossen werden, der durch das Material in seiner Funktionsfähigkeit beeinträchtigt sein kann, und daraufhin zum Beispiel eine Vorrichtung zur Beseitigung der Materialablagerung aktiviert, z.B. in Form einer Heizung, eines Gebläses, usw. (nicht dargestellt). Durch das Entfernen der Materialablagerung M kann die ordnungsgemäße Funktionsfähigkeit des Umgebungssensor 100 somit vorteilhaft wiederhergestellt werden. Denkbar ist aber auch eine Signalisierung (z.B. optisch, akustisch, haptisch) des Vorhandenseins der Materialablagerung M durch Aktivieren einer Signalisierungseinrichtung, sodass ein Anwender von sich aus initiativ werden kann, um die Materialablagerung M vom Umgebungssensor 100 zu entfernen.
Bei der normalen Vollbrückenschaltung des MEMS-Elements 10 heben sich die Kapazitätsänderungen meist auf und/oder können nicht von einer Druckänderung unterschieden werden und können daher nicht erkannt werden.
Im Folgenden werden mögliche Realisierungen des vorgeschlagenen Umgebungssensors 100 anhand von Schaltbildern näher erläutert.
2 zeigt den Umgebungssensor 100 von 1 mit einer hervorgehobenen Detailansicht.
In einer in 3 dargestellten ersten Realisierung des Umgebungssensors 100 werden die erste und/oder die zweite weitere elektrische Leitung 71, 72 und/oder die dritte und/oder die vierte weitere elektrische Leitung 73, 74 verwendet, zwischen denen sich die parasitäre Kapazität C_p ausgebildet hat. Die erste und/oder die zweite weitere elektrische Leitung 71, 72 und/oder die dritte und/oder die vierte weitere elektrische Leitung 73, 74 sind mit der Auswerteschaltung 20, 21 verbunden. Die zu ermittelnde Kapazität C_p zwischen der ersten und/oder der zweiten weiteren elektrischen Leitung 71, 72 und/oder zwischen der dritten und/oder der vierten weiteren elektrischen Leitung 73, 74 kann z.B. von einem analogen Frontend des ASIC-Elements 20 ausgelesen werden.
Beim vorgeschlagenen Verfahren zum Betreiben des Umgebungssensors 100 wird mittels einer Antriebsschaltung 21 ein elektrisches Ansteuersignal die erste weitere elektrische Leitung 71 und/oder an die dritte weitere elektrische Leitung 73 angelegt. Die erste und/oder die zweite weitere elektrische Leitung 71, 72 und/oder die dritte und/oder die vierte weitere elektrische Leitung 73, 74 sind kapazitiv miteinander gekoppelt, sodass die parasitäre Kapazität C_p zwischen zwei weiteren elektrischen Leitungen besteht.
Man erkennt eine Schaltereinrichtung 30 mit einem Schalterelement 31, das mit der zweiten weiteren elektrischen Leitung 72 und/oder mit der vierten weiteren elektrischen Leitung 74 elektrisch verbunden ist und für die Messung der parasitären Kapazität C_p in einen geschlossenen Schaltzustand versetzt wurde. Auf diese Weise kann über das Schalterelement 31 ein elektrisches Signal betreffend die zu ermittelnde Kapazität C_p an eine Verstärkungseinrichtung 40 (z.B. low noise amplifier) übermittelt werden und nachfolgend an einen A/D-Wandler 50 (Anlog-Digital-Wandler bzw. ADC: analog-todigital converter). Mittels eines nachfolgenden digitalen Signalprozessors 60 (DSP: digital signal processor) kann aus dem Signal ein Kapazitätswert der parasitären Kapazität C_p ermittelt werden. Die Funktionsweise einer derartigen Signalverarbeitungskette ist an sich bekannt und wird deshalb hier nicht näher erläutert. Die Schaltereinrichtung 30, die Verstärkungseinrichtung 40, der A/D-Wandler 50 und der digitale Signalprozessor 60, welche in geeigneter Weise elektrisch miteinander verbunden sind, sind ebenso wie die Antriebsschaltung 21 Bestandteile des ASIC-Elements 20.
Im Folgenden werden weitere Ausgestaltungen des Umgebungssensors 100 beschrieben. Übereinstimmende Merkmale sowie gleiche und gleich wirkende Komponenten werden im Folgenden nicht erneut detailliert beschrieben. Für Details hierzu wird stattdessen auf die obige Beschreibung Bezug genommen. Ferner können Aspekte und Details, welche in Bezug auf eine Ausgestaltung genannt werden, auch in Bezug auf eine andere Ausgestaltung zur Anwendung kommen und können Merkmale von zwei oder mehreren Ausgestaltungen miteinander kombiniert werden.
In einer weiteren, in 4 dargestellten Ausführungsform des Umgebungssensors 100 gibt es nur eine erste und/oder zweite weitere elektrische Leitung 71, 72 und/oder dritte und/oder vierte weitere elektrische Leitung 73, 74, die an das Schalterelement 31 der Auswerteschaltung 20 angeschlossen ist. Hierbei liegt die zu ermittelnde parasitäre Kapazität C_p zwischen der angeschlossenen ersten und/oder zweiten und/oder dritten und/oder vierten weiteren elektrische Leitung 71, 72, 73, 74 und einem ersten Bonddraht 2a vor. Der erste Bonddraht 2a dient als Verbindung zur kapazitiven Wheatstone'schen Brückenschaltung 22 des MEMS-Elements 10 und ist an ein mit der Brückenschaltung 22 verbundenes Pad 3a angeschlossen. Das Pad 3a bildet dabei ein Anschlusspad der Brückenschaltung 22. Vorteilhaft kann bei dieser Variante der Bonddraht 2a als eine elektrische Ansteuerleitung für die Wheatstone sche Brückenschaltung 22 genutzt werden. Man erkennt, dass in diesem Fall Schalterelemente 32, 33 der Schaltereinrichtung 30 offen sind, über die im Normalbetrieb zum Zweck einer Druckmessung Kapazitätswerte der kapazitiven Wheatstone'schen Brückenschaltung 22 über Bonddrähte 2d, 2e ausgelesen werden. Die Bonddrähte 2d, 2e sind an weitere Anschlusspads der Brückenschaltung 22 angeschlossen.
Bei den hier beschriebenen Varianten wird barometrischer Druck mittels des MEMS-Elements 10 erfasst, indem eine vollkapazitive Brückenschaltung in Form der Wheatstone'schen Brückenschaltung 22 implementiert ist. Zwei Elemente der Brückenschaltung 22 sind variable Kapazitäten und werden zur Druckmessung verwendet. Die anderen beiden Elemente sind Festkapazitäten C_r1, C_r2, die als Referenzkapazitäten verwendet werden. MEMS- und ASIC-Element 10, 20 sind durch mehrere Bonddrähte 2a...2e, die das ASIC-Element 20 und dessen Antriebsschaltung 21 mit der Brückenschaltung 22 verbinden, elektrisch miteinander verbunden. Mittels der Antriebsschaltung 21 des ASIC-Elements 20 wird ein elektrisches Ansteuersignal angelegt.
Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform ist, entsprechend 3, zum Zweck der Ermittlung der parasitären Kapazität C_p das mit der angeschlossenen ersten und/oder zweiten und/oder dritten und/oder vierten weiteren elektrische Leitung 71, 72, 73, 74 verbundene Schalterelement 31 der Schaltereinrichtung 30 geschlossen. Hierdurch kann, sofern mit der Antriebsschaltung 21 ein elektrisches Ansteuersignal an den ersten Bonddraht 2a angelegt wird, ein elektrisches Signal betreffend die parasitäre Kapazität C_p über das Schalterelement 31 an die Signalverarbeitungskette umfassend die Verstärkungseinrichtung 40, den A/D-Wandler 50 und den digitalen Signalprozessor 60 übermittelt werden. Der digitale Signalprozessor 60 kann daraufhin einen Kapazitätswert der Kapazität C_p bereitstellen.
5 zeigt in einer schematischen Darstellung das ASCIC-Element 20 der 1 und 2 mit der Auswerteschaltung 21, die mit einer ersten und einer zweiten weiteren elektrischen Leitung 71, 72 verbunden ist, wobei die erste und/oder die zweite weitere elektrische Leitung 71, 72 in dem ASIC-Element 20 angeordnet sind und insbesondere als getrennte elektrische Abschirmleitungen ausgebildet sind, die beispielsweise umlaufend und als geschlossenen Ringleitungen ausgebildet sind. Die Abschirmleitungen 71, 72 sind vorzugsweise in einem Randbereich des ASIC-Elements 20 angeordnet. Die Abschirmleitungen 71, 72 stellen beispielsweise Guard-Leitungen des ASIC-Elements 20 dar.
6 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des Umgebungssensors 100, wobei das MEMS-Element 10 und das ASIC-Element 20 auf dem Substrat 1 angeordnet sind. Das MEMS-Element 10 und das ASIC-Element 20 können auch übereinander wie in 1 angeordnet sein, wobei das ASIC-Element 20 auf dem Substrat 1 angeordnet ist. Das ASIC-Element 20 kann gemäß 5 ausgebildet sein.
Im Substrat sind eine dritte und vierte weitere elektrische Leitung 73, 74 in Form von Ringleitungen ausgebildet. Die Ringleitungen umgeben eine Fläche, auf der das MEMS-Element 10 und das ASIC-Element 20 angeordnet sind. Zudem sind die dritte und vierte weitere elektrische Leitung 73, 74 mit der Auswerteschaltung 21 verbunden, wie beispielsweise schematisch in den 3 und 4 erläutert wurde.
Das Erfassen einer Materialablagerung M am Umgebungssensor 100 kann anhand eines Messwerts der parasitären Kapazität C_p erfolgen. Dabei kann z.B. ein Vergleich mit einem definierten oder vorab bekannten Kapazitätswert erfolgen, bei dem sich keinerlei Materialablagerung M auf dem Umgebungssensor 100 befindet. Zusätzlich oder alternativ besteht die Möglichkeit, das Erfassen einer Materialablagerung M anhand der über eine Zeitdauer ermittelten parasitären Kapazität C_p, und insofern anhand mehrerer Messwerte derselben durchzuführen. Für den Fall, dass in einer relativ kurzen Zeitdauer eine deutliche Kapazitätsänderung stattfindet, kann eine Materialablagerung M erkannt werden.
Eine Auswertung, wie sie vorstehend beschrieben wurde, kann durch den digitalen Signalprozessor 60 des ASIC-Elements 20 durchgeführt werden. Sofern durch den Signalprozessor 60 auf diese Weise ein Vorliegen einer Materialablagerung M detektiert wird, kann durch den Signalprozessor 60 daraufhin z.B. eine Signalisierungseinrichtung zur Signalisierung der festgestellten Materialablagerung M und/oder eine Vorrichtung zur Beseitigung der Materialablagerung aktiviert werden (nicht dargestellt).
Ein Erfassen einer Materialablagerung M durch eine über die Zeit stattfindende Kapazitätsänderung wird im Folgenden näher erläutert. In diesem Sinne kann eine Materialablagerung durch eine Messung der Gesamtkapazität C unter Verwendung folgender Formel ermittelt werden: $C (t) = C_{r1} + C_{p} (t)$ mit:

C: Gesamtkapazität
Cr1: feste Referenzkapazität der Wheatstone'schen Brückenschaltung
Cp: parasitäre Kapazität
t: Zeit

Zur Detektion der Materialablagerung M ist es ausreichend, eine Änderung der gemessenen Gesamtkapazität C zu erkennen, wobei eine in definiert kurzer Zeit ermittelte deutliche Änderung der Gesamtkapazität C einen Rückschluss auf eine entsprechende Änderung der parasitären Kapazität C_p aufgrund einer Materialablagerung M erlaubt. Eine detektierte Änderung der Gesamtkapazität C kann dabei direkt (beispielsweise linear) einer Änderung der parasitären Kapazität C_p aufgrund einer Materialablagerung M zugeordnet werden. Definierte Zahlenwerte können im Zuge von Abgleichsmessungen am Ende der Fertigung ermittelt werden und können zahlreiche Umstände (z.B. Sensormodell, Chargen, Materialeigenschaften, usw.) berücksichtigen.
Dies gilt zumindest für einzelne Messungen zu definierten Zeitpunkten in einem ausreichend kurzen Zeitraum (z.B. Tage, Wochen, Monate), so dass Alterungseffekte (z.B. Driften) über größere Zeiträume (z.B. Jahre) die Messungen vorteilhaft möglichst nicht beeinflussen können, sodass nicht ungewollt und fälschlicherweise Materialablagerungen detektiert werden. Es kann dabei z.B. ein Wert der Gesamtkapazität C definiert werden, bei dem keine Materialablagerung am Umgebungssensor 100 vorliegt, wobei nachfolgende Messwerte mit diesem definierten Wert der Gesamtkapazität C verglichen werden können, um festzustellen, ob nunmehr eine Materialablagerung M am Umgebungssensor 100 vorhanden ist oder nicht.
7 zeigt zur Veranschaulichung rein qualitativ eine Änderung der Gesamtkapazität C, wenn zu einem Zeitpunkt t₁ ein Wassertropfen auf das Schutzelement 15 des Umgebungssensors 100 gelegt wird. Dies ist meiner deutlichen Änderung der parasitären Kapazität C_p und damit der Gesamtkapazität C verbunden, und kann daher anhand einer entsprechenden Kapazitätsmessung zuverlässig erkannt werden.
Das vorgeschlagene Detektionsprinzip gilt ganz allgemein auch für Ausführungsformen, die sich von den vorgenannten unterscheiden. Darüber hinaus kann das vorgeschlagene Verfahren z.B. auch auf kapazitive Drucksensoren in Halbbrückentechnologie (nicht dargestellt) angewendet werden, d.h. bei denen nur eine feste und eine variable Kapazität implementiert sind.
8 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines vorgeschlagenen Umgebungssensors 100.
In einem Schritt 200 erfolgt ein Anlegen eines elektrischen Ansteuersignals an die erste und/oder die zweite weitere elektrische Leitung 71, 72 und/oder die dritte und/oder die vierte weitere elektrische Leitung 73, 74, wobei die erste und/oder die zweite und/oder die dritte und/oder die vierte weitere elektrische Leitung 71, 72 73, 74 kapazitiv miteinander gekoppelt sind, sodass eine parasitäre Kapazität C_p zwischen zwei weiteren elektrischen Leitungen besteht.
In einem Schritt 210 erfolgt ein Ermitteln einer wenigstens zwischen zwei weiteren elektrischen Leitungen ausgebildeten parasitären Kapazität C_p. Zudem kann auch die Ermittlung einer zwischen der wenigstens einen mit dem Ansteuersignal beaufschlagten weiteren elektrischen Leitung und einem der Bonddrähte, insbesondere der Wheatstone'schen Brücke erfolgen.
In einem Schritt 220 erfolgt ein Auswerten der ermittelten parasitären Kapazität C_p.
In einem Schritt 230 erfolgt ein Signalisieren eines Ergebnisses der Auswertung.
Das vorgeschlagene Verfahren kann z.B. in Form eines Selbsttests während der Produktionstests ausgeführt werden, um fehlerhafte Umgebungssensoren 100 auszusortieren. Es könnte optional auch später im Feld ausgeführt werden, um Fehler während der Lebensdauer des Umgebungssensors 100 zu erkennen. In diesem Fall kann ein Vergleichswert/Schwellenwert in der Produktionseinheit in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden. Der Vergleichswert/Schwellenwert repräsentiert dabei einen Kapazitätswert, bei dem keinerlei Materialablagerung am Umgebungssensor 100 vorhanden ist. Vergleichs- bzw. Schwellenwerte können vorzugsweise für unterschiedliche Materialien ermittelt werden, sodass auf einfache Weise mit unterschiedlichen Vergleichs- bzw. Schwellenwerten unterschiedliche Materialablagerungen erkannt werden können.
Das vorgeschlagene Verfahren kann vorzugsweise als eine wenigstens teilweise auf dem ASIC-Element 20 oder wenigstens teilweise extern davon ausgeführte Software ausgebildet sein, wodurch eine einfache Adaptierbarkeit des Verfahrens unterstützt ist. Alternativ kann das vorgeschlagene Verfahren wenigstens teilweise oder auch vollständig in Hardware realisiert sein.
Vorteilhaft kann das vorgeschlagene Verfahren als ein Computerprogramm realisiert werden, welches auf dem ASIC-Element 20 des Umgebungssensors 100 abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist.
Zusammenfassend wird mit der vorliegenden Erfindung ein Umgebungssensor 100 und ein Verfahren zum Betreiben eines Umgebungssensors 100 vorgeschlagen, mit denen auf einfache Weise ein Test auf das Vorhandensein einer Materialablagerung M möglich ist, wodurch vorteilhaft ein Status des Umgebungssensors 100 und eine Zulässigkeit von Messvorgängen beurteilt werden können.
Der Fachmann wird die Merkmale der Erfindung in geeigneter Weise abändern und/oder miteinander kombinieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2020/023414 A1 [0004]
US 10 640 367 B2 [0005]
US 2004/0108861 A1 [0005]
US 2019/0383688 A1 [0005]
US 2020/0064215 A1 [0006]

Claims

Umgebungssensor (100), aufweisend: - ein MEMS-Element (10); - ein ASIC-Element, das über wenigstens zwei elektrische Leitungen (2a, 2b) mit dem MEMS-Element (10) verbunden ist, wobei das ASIC-Element (20) und/oder ein Substrat (1), auf dem das MEMS-Element (10) und/oder das ASIC-Element (20) angeordnet sind, wenigstens eine weitere elektrische Leitung (71, 72, 73, 74) aufweist, wobei das ASIC-Element (20) eine Auswerteschaltung (40, 50, 60) aufweist, wobei die Auswerteschaltung (40, 50, 60) mit der weiteren elektrischen Leitung (71, 72, 73, 74) verbunden ist, wobei die Auswerteschaltung (40, 50, 60) ausgebildet ist, eine parasitäre Kapazität (C_p) der weiteren elektrischen Leitung (71, 72, 73, 74) zu ermitteln und auszuwerten, um eine Materialablagerung am Umgebungssensor (100) zu erfassen.
Umgebungssensor nach Anspruch 1, wobei das ASIC-Element (20) wenigstens eine elektrische Abschirmleitung (71, 72) aufweist, wobei die Abschirmleitung (71, 72) die weitere Leitung darstellt.
Umgebungssensor nach Anspruch 2, wobei das ASIC-Element (20) wenigstens eine zweite Abschirmleitung (72) aufweist, wobei die zweite Abschirmleitung (72) eine zweite weitere Leitung (72) darstellt, wobei die Auswerteschaltung (40, 50, 60) mit der zweiten weiteren elektrischen Leitung (72) verbunden ist, wobei die Auswerteschaltung (40, 50, 60) des ASIC-Elements (20) ausgebildet ist, eine parasitäre Kapazität (C_p) zwischen den zwei Abschirmleitungen (71, 72) zu ermitteln und auszuwerten, um eine Materialablagerung am Umgebungssensor (100) zu erfassen.
Umgebungssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat (1) wenigstens eine elektrische Ringleitung (73, 74) aufweist, wobei die Ringleitung (73, 74) eine Fläche umgrenzt, in der das ASIC-Element (20) und/oder das MEMS-Element (10) auf dem Substrat angeordnet sind, wobei die Ringleitung (73, 74) die weitere elektrische Leitung darstellt, wobei die Auswerteschaltung (40, 50, 60) des ASIC-Elements (20) ausgebildet ist, eine parasitäre Kapazität (Cp) der Ringleitung (73, 74) zu ermitteln und auszuwerten, um eine Materialablagerung am Umgebungssensor (100) zu erfassen.
Umgebungssensor nach Anspruch 4, wobei das Substrat wenigstens eine zweite elektrische Ringleitung (74) aufweist, wobei die zweite Ringleitung (74) die Ringleitung (73) umgrenzt, wobei die zweite Ringleitung (74) eine zweite weitere elektrische Leitung darstellt, wobei die Auswerteschaltung (40, 50, 60) mit der zweiten weiteren elektrischen Leitung (74) verbunden ist, wobei die Auswerteschaltung (40, 50, 60) des ASIC-Elements (20) ausgebildet ist, eine parasitäre Kapazität (Cp) zwischen den zwei Ringleitungen (73, 74) zu ermitteln und auszuwerten, um eine Materialablagerung am Umgebungssensor (100) zu erfassen.
Umgebungssensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine der weiteren elektrischen Leitungen (71, 72, 73, 74) an einer kapazitiven Wheatstone'schen Brückenschaltung (22) des MEMS-Elements (10) angeschlossen ist, und wobei die Auswerteschaltung (40, 50, 60) ausgebildet ist, durch eine sich auf eine Referenzkapazität (C_r1) der kapazitiven Wheatstone'schen Brückenschaltung (22) beziehende Kapazitätsmessung die parasitäre Kapazität (C_p) der wenigstens einen weiteren elektrischen Leitung zu ermitteln.
Umgebungssensor (100) nach Anspruch 6, wobei die Brückenschaltung eine Vollbrückenschaltung oder eine Halbbrückenschaltung ist.
Umgebungssensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteschaltung (40, 50, 60) ausgebildet ist, mittels eines definierten Kapazitätswerts festzustellen, dass keine Materialablagerung am Umgebungssensor (100) vorhanden ist.
Umgebungssensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Umgebungssensor (100) ferner eine Signalisierungseinrichtung aufweist, mittels derer ein Vorliegen einer Materialablagerung signalisierbar ist.
Umgebungssensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auswerteschaltung (40, 50, 60) ausgebildet ist, beim Erkennen von Flüssigkeit eine Einrichtung zur Entfernung von Flüssigkeit zu aktivieren.
Umgebungssensor (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Umgebungssensor (100) wenigstens eines aus Folgendem ist: Flüssigkeitssensor, Drucksensor, Gassensor, Feuchtesensor, Mikrofon.
Verfahren zum Betreiben eines Umgebungssensors (100), wobei der Umgebungssensor (100) ein MEMS-Element (10) und ein ASIC-Element aufweist, das über wenigstens zwei elektrische Leitungen (2a, 2b) elektrisch leitend mit dem MEMS-Element (10) verbunden ist, wobei das ASIC-Element (20) und/oder ein Substrat (1), auf dem das MEMS-Element (10) und/oder das ASIC-Element (20) angeordnet sind, wenigstens eine weitere elektrische Leitung (71, 72, 73, 74) aufweist, aufweisend die Schritte: - Anlegen eines elektrischen Ansteuersignals an die weitere elektrische Leitung (71, 72, 73, 74); - Ermitteln einer parasitären Kapazität (C_p) der weiteren elektrischen Leitung (71, 72, 73, 74); - Auswerten der ermittelten parasitären Kapazität (C_p); und - Signalisieren eines Ergebnisses der Auswertung.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei zumindest die Schritte des Anlegens des elektrischen Ansteuersignals, das Ermitteln der parasitären Kapazität und das Auswerten zu definierten Zeitpunkten und/oder zyklisch durchgeführt werden.
Computerprogramm mit Programmcodemitteln eingerichtet zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 12 oder 13, wenn es auf einem ASIC-Element (20) eines Umgebungssensors (100) abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist.