用于車輛的電容傳感器的制造方法
【專利摘要】根據本發明的用于車輛的電容傳感器(1)包括評估單元(2)以及用于發送分別配屬的第一測量信號(S1)或者第二測量信號(S2)的第一發送電極(3)和第二發送電極(4)。兩個發送電極(3、4)分別借助配屬的第一或者第二發送導線(5、9)與評估單元(2)的相應的第一或者第二發送輸出端(7、11)連接。裝備了該評估單元(2)用于，將第一測量信號(S1)通過第一發送輸出端(7)且第二測量信號(S2)通過第二發送輸出端(11)交替地發出。在此，裝備該評估單元(2)用于，相應地將未進行發送的第二或者第一發送輸出端(11、7)切換到參考電位。
【專利說明】用于車輛的電容傳感器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于車輛的電容傳感器，該電容傳感器尤其是裝備用于，借助兩個彼此獨立的發送電極探測物體接近傳感器。
【背景技術】
[0002]在現代車輛中，尤其是在轎車中經常使用電容傳感器，以便在防夾保護的范圍內例如監控由電機驅動的車輛部件的移動。在此，借助電容傳感器監控在車輛部件前面的移動行程區域中是否存在障礙物。優選地，這種電容傳感器在此根據所謂的發送接收原理運行。也就是說，通過傳感器電極(以下為:發送電極)發出交變電磁場形式的測量信號，該測量信號又借助另一傳感器電極(以下為:接收電極)接收。發送電極和接收電極因此形成傳感器電容，其具有可借助測量信號獲知的傳感器電容量。交變電磁場內的障礙物在此導致所檢測的傳感器電容量的非正常變化，借此，配屬于防夾保護的控制單元中止車輛部件的移動，并且必要時反向運動(也就是說，使移動方向反向)。
[0003]為了也可以盡可能精確且尤其是及早地探測到比較小的障礙物或物體，例如駕乘人員的手指，傳感器電容的整個面經常由多個小的發送電極形成。由此，相應的傳感器電容量雖然較小，但小的物體的存在在此于比較大的電容量變化中表現出來。為了防止由發送電極發出的測量信號與相鄰的發送電極，尤其是相鄰的發送電極的信號導線電磁過耦合(仙61?)卯614 (這又導致了相應的測量結果的錯誤)，以常規的方式將所有傳感器電極借助屏蔽導線(大多是同軸纜線)與傳感器的配屬的評估單元連接。
【發明內容】
[0004]本發明的任務在于，說明一種簡單構建的，但功能可靠的電容傳感器。
[0005]該任務根據本發明通過具有權利要求1的特征的電容傳感器來解決。此外，該任務根據本發明還通過具有權利要求7的特征的電容傳感器來解決。本發明有利的且部分有創造性的實施形式和改進方案在從屬權利要求和隨后的描述中闡明。
[0006]根據本發明，電容傳感器包括評估單元以及用于發送第一測量信號的第一發送電極。第一發送電極在此借助第一發送導線與評估單元的第一發送輸出端連接。此外，電容傳感器還包括用于發送第二測量信號的第二發送電極，其中，第二發送電極借助第二發送導線與評估單元的第二發送輸出端連接。評估單元在此裝備用于，將第一測量信號通過第一發送輸出端且第二測量信號通過第二發送輸出端以交替的方式(也就是說，交替地)發出。根據本發明，評估單元此外還裝備用于，將未進行發送的發送輸出端相應地切換到參考電位。換言之，在第一測量信號通過第一發送輸出端發出期間將第二發送輸出端切換到參考電位，反之亦然。
[0007]通過將未作用的(也就是說，未進行發送的)發送輸出端相應地切換到參考電位(優選接地電位)，有利地實現了，通過作用的(也就是說，進行發送的)發送輸出端發出的測量信號不受到或僅在可忽略的較小程度的情況下受到第一與第二發送導線之間的電磁耦合的影響。因此實現了相應的測量信號的特別高的信號質量，由此又提高了功能可靠性，也就是說，尤其是在傳感器的測量范圍內改善了對特別小的物品的探測。
[0008]在本發明的范圍內，在此可想到的是，評估單元具有第一和第二輸出驅動裝置，它們分別配屬于第一和第二發送輸出端。第一和第二輸出驅動裝置尤其裝備用于，將第一或者第二發送輸出端交替地調節至預先給定的固定的參考電位。替選地，評估單元尤其分別具有配屬于第一和第二發送輸出端的第一或第二開關，借助第一或第二開關，相應的發送輸出端可以與參考電位可逆地連接。
[0009]在本發明的范圍內原則上可想到的是，電容傳感器的評估單元借助相應的發送電極獲知相對于接地(13886)，即，相對于傳感器的周圍環境中的最接近的接地物品的電容值。但在優選的實施方案中，電容傳感器包括用于接收第一測量信號和第二測量信號的接收電極。接收電極因此與相應作用的發送電極一起形成傳感器電容。傳感器的評估單元在此優選裝備用于，借助相應的測量信號分別獲知電容量測量值，該電容量測量值對于配屬于相應的傳感器電容的傳感器電容量來說是具有表征的(即，該電容量測量值直接或間接反映出傳感器電容量，例如移動電流)，或者自身獲知相應的傳感器電容量。接收電極尤其是借助屏蔽的接收導線與評估單元的接收輸入端連接。通過屏蔽的接收導線在此阻止，第一或第二測量信號(或必要時其它的電磁干擾源)與接收導線過耦合，并且因此導致信號質量變差。
[0010]在制造技術上簡單且廉價的實施方案中，第一發送導線和第二發送導線構造為未屏蔽的，尤其是單芯導線。由此，也減少了在鋪設相應的發送導線時的花費，這是因為取消了包圍相應的發送導線的外導體(以下稱為“屏蔽導體”)與(參考)電位接口在電路上的聯接。尤其地，兩個未屏蔽的發送導線也可以直接并排鋪設，這是因為通過未作用的發送電極相應地與參考電位的互連而阻止了信號質量的變差。
[0011]在替選的實施方案中，為了傳遞第一以及第二測量信號設置有共同的屏蔽導線，尤其是同軸纜線。優選地，屏蔽導線的內導體在此構造為第一信號導線，而同一屏蔽導線的屏蔽導體構造為第二發送導線。第一和第二發送電極借助唯一的屏蔽導線(尤其是同軸纜線)與相應的發送輸出端聯接，從而有利地減少了在鋪設發送導線時的裝配花費。
[0012]此外為了節省材料和裝配花費，在適宜的實施方案中，第一以及第二發送電極尤其是通過自由端部側的端部區段分別自身地形成為相應的發送導線的一部分。“自由端部”在此理解為(第一或者第二)發送導線的背離相應的發送輸出端的端部。
[0013]尤其是對于如下情況，即，第一和第二發送導線通過同一屏蔽導線的內導體和屏蔽導體形成，屏蔽導線的內導體優選在自由端部側的端部區域從屏蔽導體從中露出。通過內導體的這個露出的端部區域，第一測量信號可以橫向于縱向方向，尤其是相對于內導體徑向地發射出去。內導體的露出的端部區域因此自身形成第一發送電極。第二發送電極在該情況下優選通過屏蔽導體的鄰接于內導體的露出的端部區域的區域(或:區段)形成。該實施方案在裝配技術上特別有利，這是因為在裝配電容傳感器期間，屏蔽導線優選縮短至預先給定的整個長度，并且隨后，內導體僅從屏蔽導體露出再次預先給定的(電極)長度，而不必分別將額外的電極與內導體和屏蔽導體在電路上進行連接。
[0014]為了增大內導體的用于發射出第一測量信號的表面積，在有利的、替選的實施方案中，中斷評估單元與屏蔽導線的自由端部之間的屏蔽導體。屏蔽導體的因此與第二發送輸出端分離的端部段(也就是說，與第二發送輸出端在電路上分離的區段)在此優選與內導體接觸，從而第一發送電極通過屏蔽導體的分離的端部段形成。屏蔽導體的分離的端部段在此尤其(從屏蔽導線的自由端部起)具有用于第一發送電極所預先給定的電極長度。第二發送電極類似于之前描述的實施方案地通過屏蔽導體的與第二發送輸出端連接的、緊跟著分離的端部段的(自由端部側的)區段形成。
[0015]相同的根據本發明的作用也通過本發明的替選的變型方案得到。在此，兩個發送電極的功能用接收電極來替換。換言之，電容傳感器根據本發明包括用于發送測量信號的單個發送電極以及用于交替地接收測量信號的第一和第二接收電極。相應未作用的，也就是說，未設置用于接收測量信號的接收電極(尤其是該接收電極的配屬的接收輸入端)在此切換到參考電位。
[0016]發送電極在此優選通過屏蔽導線與評估單元連接，而兩個接收電極類似于之前描述的針對第一或者第二發送電極的實施方案與評估單元的相應的接收輸入端連接。兩個接收電極借助各一個未屏蔽的(接收)導線或借助共同的屏蔽導線引導至評估單元，其中，在后面的這種情況下，第一接收電極通過內導體引導，并且第二接收電極通過屏蔽導體引導。
[0017]電容傳感器優選設置用作在防夾保護設備(簡稱:防夾保護)中的距離傳感器。傳感器在此尤其設置用于安裝在尾門(亦即:行李箱門或行李箱蓋)上，其中，第一和第二發送電極優選在縱向方向上沿尾門的側棱邊分布地布置。但替選地，傳感器也可以在本發明的范圍內用于根據駕乘人員的運動來非接觸地探測出開門意愿。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]下面，借助附圖對本發明的實施例進行詳細闡述。其中:
[0019]圖1以示意圖示出具有評估單元、接收電極以及兩個彼此獨立的發送電極的電容傳感器；
[0020]圖2以根據圖1的視圖示出傳感器，其中，通過其中一個發送電極發出測量信號；
[0021]圖3以根據圖1的視圖示出傳感器的替選的實施例；
[0022]圖4以根據圖1的視圖示出傳感器的另一替選的實施例；
[0023]圖5以根據圖1的視圖示出傳感器的又一替選的實施例，其中，傳感器具有發送電極以及兩個彼此獨立的接收電極。
[0024]彼此相應的部件和參量在所有附圖中總是配設有相同的附圖標記。
【具體實施方式】
[0025]圖1示出了用于車輛的電容傳感器1，其設置用作針對可移動的車輛部件的防夾保護。電容傳感器1包括評估單元2以及第一發送電極3和第二發送電極4。第一發送電極3借助第一發送導線5與評估單元2的第一發送輸出端7連接。第二發送電極4相應地通過第二發送導線9與評估單元2的第二發送輸出端11連接。裝備該評估單元2用于，通過第一發送輸出端7并且進而通過第一發送導線5和第一發送電極3發出第一測量信號此外，裝備該評估單元2用于，與第一測量信號\交替地通過第二發送輸出端11發出第二測量信號32。也就是說，評估單元2交替地發出第一測量信號\和第二測量信號32。
[0026]為了接收第一測量信號\以及第二測量信號32，傳感器1包括(對于兩個發送電極3和4來說共同的)接收電極15。接收電極15借助屏蔽的接收導線17引導至評估單元2的接收輸入端19，屏蔽接收導線以具有內導體20和包圍該內導體的外導體的同軸纜線的形式(亦即:屏蔽導體22)實施。在此，接收電極15借助接收導線17的內導體20與接收輸入端19在電路上聯接。接收導線17的屏蔽導體22引導至評估單元2的電位接口 24上，并且由此與參考電位在電路上連接。在本發明的范圍內，替選地也可想到的是，屏蔽導體22與受電位控制的接口連接，從而屏蔽導體22形成針對內導體20的受電位控制的屏蔽(驅動屏蔽“辦&的吐化“”)。因此，通過屏蔽導體22阻止了經由內導體20引導的第一測量信號4或第二測量信號32例如被相鄰的電導線的電磁過耦合所影響。
[0027]評估單元2此外在電路技術上裝備用于，如果分別通過另外的發送輸出端11或者7發出相應的測量信號32或者\，那么將第一發送輸出端7和第二發送輸出端11交替地切換到參考電位。換言之，如果通過第二發送輸出端11發出第二測量信號32 (并且相應地反之亦然)，那么評估單元2將第一發送輸出端7切換到參考電位。為此，評估單元2包括配屬于第一發送輸出端7的第一開關26 (該第一開關與參考電位連接)以及配屬于第二發送輸出端11的第二開關28 (該第二開關同樣與參考電位連接)。當第二測量信號32通過第二發送輸出端11發出時，評估單元2現在像在圖2中示意性地示出的那樣閉合第一開關26，從而第一發送導線5(并且進而還有第一發送電極3)與參考電位連接。第二測量信號32在此由第二發送電極4以交變電磁場30(通過點劃線式的場線示出)的形式發射出來，并且被接收電極15接收。相應的情況適用于第一測量信號3“參見圖3)。分別進行發送的發送電極3或者4因此與接收電極15 —起分別形成第一或者第二傳感器電容。
[0028]借助通過接收輸入端19接收的第一或第二測量信號\或者32，由評估單元2，具體而言由從屬于該評估單元的信號處理單元32獲知配屬于第一發送電極3 (或者說第一傳感器電容)的第一傳感器電容量I或者配屬于第二發送電極4(或者說第二傳感器電容)的第二傳感器電容量在防夾保護的范圍內，可以基于傳感器電容量或者的變化來確定，是否有物體接近承載兩個發送電極3和4和/或接收電極15的車輛部件。物體在交變電磁場30內的存在在此通常導致使當前獲知的傳感器電容量仏或4減小。
[0029]通過將第一發送輸出端7經由開關26與參考電位連接，抑制第一發送電極3以及第一發送導線5與第二發送導線9和/或第二發送電極4的交互作用。因此可能的是，像在圖1和圖2中示出的那樣，第一和第二發送導線5或者9分別可以實施為未屏蔽的導線，并且信號質量還是足夠高地用于探測在交變電磁場30內的非常小的物體(例如，兒童的手指)。
[0030]在圖3中示出了傳感器1的替選的實施例。第一傳感器電極3以及第二傳感器電極4在此通過共同的同軸纜線40，也就是說，通過共同的屏蔽導線引導至第一發送輸入端7或者第二發送輸出端11。具體而言，第一發送電極3在此通過同軸纜線40的因此形成第一發送導線5的內導體引導至第一發送輸出端7。第二發送電極4通過同軸纜線40的屏蔽導體引導至第二發送輸出端11。也就是說，屏蔽導體形成第二發送導線9。
[0031]第一以及第二發送電極3或者4在此分別構造為同軸纜線40的一部分。為此，同軸纜線40的內導體在自由端部側的端部區域42中從屏蔽導體中露出。端部區域42因此形成第一發送電極3，從而第一測量信號\在示出的接通狀態下由內導體的端部區域42自身以交變電磁場30的形式發射出來。交變電磁場30在此由接收電極15接收。第二發送電極4由屏蔽導體的分段44形成，該分段朝著評估單元2的方向緊接著內導體的露出的端部區域42(并且平行于接收電極15地取向)。在示出的接通狀態下，第二發送輸出端11的開關28閉合，從而使第二發送電極4切換到參考電位。
[0032]在傳感器1的在圖4中示出的另一實施例中，同軸纜線40的內導體在端部區域42中沒有完全從屏蔽導體中露出。更確切地說，在設置為第二發送電極4的分段44與同軸纜線40的自由端部之間將中斷部46置于屏蔽導體中。屏蔽導體在端部區域42中的保留在內導體上的端部段48因此在電路上與第二發送輸出端11不聯接。但是，屏蔽導體的端部段48與內導體(即與第一發送導線5)接觸，從而屏蔽導體的分離的端部段48形成第一發送電極3。由此，第一發送電極3的用于發射第一測量信號4的表面積增大，并且與第二發送電極4的表面積相等。
[0033]在圖5中示出的替選的實施例中，電容傳感器1(代替接收電極15地)包括第一和第二接收電極50和52以及(代替兩個發送電極3或者4地)包括用于兩個接收電極50或者52的共同的發送電極54。發送電極54借助實施為同軸纜線的屏蔽的發送導線56，具體而言借助屏蔽的發送導線的內導體58引導至評估單元2的發送輸出端60。發送導線56的屏蔽導體62(類似于前述的根據圖1至圖4的接收導線17的實施例)引導至電位接口24。第一和第二接收電極50和52分別通過第一或者第二未屏蔽的接收導線64或者66引導至評估單元2的第一或者第二接收輸入端68或者70。第一開關26配屬于第一接收輸入端68，而第二開關28配屬于第二接收輸入端70。在圖5中示出的接通狀態下，閉合第二開關28，從而第二接收輸入端70 (并且進而第二接收電極52以及第二接收導線66)處于參考電位。由此，由發送電極54以交變電磁場30的形式發射出的測量信號3僅通過第一接收電極50接收。此外，抑制了在第一與第二接收電極50和52以及配屬的接收導線64或者66之間的交互作用。
[0034]本發明的主題并不局限于之前描述的實施例。更確切地說，本發明的其它實施形式可以由本領域技術人員從之前的描述中推導出。本發明的借助不同的實施例描述的單個特征和本發明的設計變型方案尤其也可以以不同的方式彼此組合。
[0035]附圖標記列表
[0036]1傳感器46中斷部
[0037]2評估單元48端部段
[0038]3發送電極50接收電極
[0039]4發送電極52接收電極
[0040]5發送導線54發送電極
[0041]7發送輸出端56發送導線
[0042]9發送導線58內導體
[0043]11發送輸出端60發送輸出端
[0044]15接收電極62屏蔽導體
[0045]17接收導線64接收導線
[0046]19接收輸入端66接收導線
[0047]20內導體68接收輸入端
[0048]22屏蔽導體70接收輸入端
[0049]24電位接口
[0050]26開關
[0051]28開關3測量信號
[0052]30交變磁場\測量信號
[0053]32信號處理單元32測量信號
[0054]40同軸纜線傳感器電容量
[0055]42端部區域傳感器電容量
[0056]44分段
【權利要求】
1.一種用于車輛的電容傳感器(1)， 所述電容傳感器具有 -評估單元⑵， -用于發送第一測量信號(S1)的第一發送電極(3)，其中，所述第一發送電極(3)借助第一發送導線(5)與所述評估單元(2)的第一發送輸出端(7)連接，和 -用于發送第二測量信號(S2)的第二發送電極(4)，其中，所述第二發送電極(4)借助第二發送導線(9)與所述評估單元(2)的第二發送輸出端(11)連接， 其中，裝備所述評估單元(2)用于，將所述第一測量信號(S1)通過所述第一發送輸出端⑵且所述第二測量信號(S2)通過所述第二發送輸出端(11)交替地發出，其中，裝備所述評估單元(2)用于，相應地將未進行發送的所述第二發送輸出端(11)或所述第一發送輸出端(7)切換到參考電位。
2.根據權利要求1所述的電容傳感器(I)， 所述電容傳感器具有用于接收所述第一測量信號(S1)和所述第二測量信號(S2)的接收電極(15)，其中，所述接收電極(15)借助屏蔽的接收導線(17)與所述評估單元(2)的接收輸入端(19)連接。
3.根據權利要求1或2所述的電容傳感器(I)， 其中，所述第一發送導線(5)和所述第二發送導線(9)分別實施為未屏蔽的導線。
4.根據權利要求1或2所述的電容傳感器(I)， 其中，所述第一發送導線(5)由屏蔽導線(40)的內導體形成，并且其中，所述第二發送導線(9)由同一屏蔽導線(40)的屏蔽導體形成。
5.根據權利要求4所述的電容傳感器(1)， 其中，所述內導體在自由端部側于端部區域(42)上從所述屏蔽導體中露出，從而所述內導體的露出的端部區域(42)自身形成所述第一發送電極(3)，并且其中，所述屏蔽導體在端部側自身形成所述第二發送電極(4)。
6.根據權利要求4所述的電容傳感器(1)， 其中，中斷了在所述評估單元(2)與所述屏蔽導線(40)的自由端部之間的屏蔽導體，并且其中，所述屏蔽導體的端部段(48)與所述內導體接觸，從而所述屏蔽導體的端部段(48)自身形成所述第一發送電極(3)，并且其中，所述屏蔽導體的與所述第二發送輸出端(11)連接的區域在自由端部側自身形成所述第二發送電極(4)。
7.一種電容傳感器(1)， 所述電容傳感器具有 -評估單元(2)， -用于發送測量信號(S)的發送電極(54)， -第一接收電極(50)，所述第一接收電極借助第一接收導線￠4)與所述評估單元(2)的第一接收輸入端出8)連接，和 -第二接收電極(52)，所述第二接收電極借助第二接收導線￠6)與所述評估單元(2)的第二接收輸入端(70)連接， 其中，裝備所述評估單元(2)用于，通過所述第一接收輸入端￠8)和通過所述第二接收輸入端(70)交替地接收所述測量信號(S)，其中，裝備所述評估單元(2)用于，相應地將未作用的所述第二接收輸入端(70)或所述第一接收輸入端￠8)切換到參考電位。
【文檔編號】G01B7/14GK104422965SQ201410457969
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年9月10日 優先權日:2013年9月10日
【發明者】弗洛里安·波爾, 霍爾格·維斯特萊恩 申請人:博澤哈爾施塔特汽車零件兩合公司
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