DE102008023812A1

DE102008023812A1 - Kapazitiver Näherungssensor

Info

Publication number: DE102008023812A1
Application number: DE200810023812
Authority: DE
Inventors: Rolf Herrmann; Brigitte Nitsche; Stefan Werner
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2008-05-15
Filing date: 2008-05-15
Publication date: 2009-11-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen kapazitiven Näherungssensor. Solche Sensoren sollen so verbessert werden, dass ein Wassertropfen z. B. von einem Finger unterschieden werden kann. Dies wird dadurch erreicht, dass die Größe der Elektroden 1 mm bis 15 mm beträgt und der gegenseitige Abstand der Elektroden kleiner als 10 mm ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen kapazitiven Näherungssensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Solche Sensoren sind an sich bekannt und werden im Kraftfahrzeugbau eingesetzt, um bei elektromotorisch angetriebenen Vorrichtungen z. B. Schutzfunktionen zu bewirken. Diese Vorrichtungen sind z. B. Fenster, Türen, falt- oder klappbare Dächer. Die bekannten Sensoren weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie einen einzelnen Wassertropfen nicht von einem kleinen Gegenstand oder Körperteil unterscheiden können. Hierdurch kann es zu solchen Fehlfunktionen kommen, dass sich die Vorrichtung bei Vorhandensein von einzelnen Tropfen nicht ordnungsgemäß schließen lässt. Dies kann insbesondere bei Cabrio-Dächern ärgerlich sein.
Aus der DE 102 48 761 A1 ist ein kapazitiver Sensor bekannt, der eine Anordnung aus einer Mehrzahl von Elektroden auf einem Träger und Mittel zur Messung einer Kapazität oder Kapazitätsänderung umfasst. Der Träger ist flächig aus einem Folienmaterial gebildet. Zum Unterscheiden kleiner Objekte von einem Wassertropfen ist der Sensor nicht geeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen kapazitiven Näherungssensor zu schaffen, der in der Lage ist, Wassertropfen von kleinen Objekten, die nicht eingeklemmt werden sollen oder dürfen, zu unterscheiden.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Größe der Elektroden beträgt 1 mm bis 20 mm und der gegenseitige Abstand der Elektroden ist kleiner als 10 mm. Hierdurch werden Objekte einschließlich Wassertropfen sicher erfasst. Durch den geringen Abstand der Elektroden ist eine Größe der Objekte erfassbar, so dass hieraus auf deren Qualität geschlossen werden kann. Auf diese Weise können Wassertropfen von anderen Objekten unterschieden werden. Als Größe ist hier eine maximale Ausdehnung, z. B. eine Länge, ein Durchmesser oder eine Diagonale definiert.
Kammartige oder kreisscheibenförmige Elektroden sind einfach herstellbar und können an die jeweiligen örtlichen Verhältnisse angepasst werden.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind die Elektroden in einer Ebene des Trägers von einer Abschirmsonde umgeben, das heißt, die Elektroden und die Abschirmsonde sind in einer Ebene auf dem Träger angeordnet. Hierdurch werden Störeinflüsse vermindert.
Bevorzugt werden Daten über geometrisch bedingte Kapazitätsänderungen in einer Auswertevorrichtung gespeichert. Hierdurch werden aufgrund von z. B. Besonderheiten des Kraftfahrzeugs vorhersehbare Störungen beim Betätigen der Vorrichtungen vermieden.
Wenn ein Multiplexer eine Einteilung in Auswertegruppen erlaubt, wird die Auswertung beschleunigt.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Näherungssensors und
2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Näherungssensors.
Wie aus 1 für ein erstes Ausführungsbeispiel ersichtlich umfasst ein Näherungssensor einen Träger 1, auf dessen Oberfläche eine Erregeranordnung 2 und eine Vielzahl von geraden länglichen Elektroden 3 angeordnet sind. Der Träger 1 ist z. B. eine Leiterplatte oder eine geeignete Folie, auf dem/der die Erregeranordnung 2 und die Elektroden 3 in Form von Leiterbahnen aufgetragen sind. Die Länge der Elektroden 3 beträgt z. B. 5 mm.
Die Erregeranordnung 2 weist eine kammartige Struktur mit einer Basis und daran gleichmäßig beabstandet angeschlossenen Zähnen auf und ist an einen Erreger 4 wie z. B. einen Oszillator anschließbar. Zentrisch zwischen zwei benachbarten Zähnen ist jeweils eine der Elektroden 3 angeordnet, also ebenfalls kammartig. Der Abstand von zwei benachbarten Elektroden 3 beträgt 4 mm.
Auf dem Träger 1 ist weiterhin eine Abschirmelektrode 5 (Shield-Elektrode) aufgetragen, die die Elektroden 3 und die Erregeranordnung 2 in einer Ebene der Oberfläche des Trägers 1 umschließt.
Die Elektroden 3 sind an Mittel zur Messung 6 einer Kapazität oder einer Kapazitätsänderung angeschlossen, wobei die elektrischen Anschlüsse nur teilweise dargestellt sind. Die Mittel zur Messung 6 umfassen einen Demultiplexer 7 und eine Auswertevorrichtung 8. Die Auswertevorrichtung 8 gibt entsprechende Signale an eine Steuervorrichtung aus.
In einem Kraftfahrzeug mit einer oder mehreren zu überwachenden Vorrichtungen ist mindestens ein Näherungssensor pro Vorrichtung an geeigneter Stelle befestigt.
Im Betrieb arbeitet jede einzelne der Elektroden 3 wie bekannt als kapazitiver Sensor. Beim Öffnen/Schließen der Vorrichtung ist der mindestens eine Näherungssensor aktiviert. Spricht nur eine der Elektroden 3 an oder mehrere Elektroden 3 ohne deren benachbarte Elektroden 3, so werden die Signale von den Mitteln zur Messung 6 als Regentropfen ausgewertet und das Öffnen/Schließen der Vorrichtung fortgesetzt. Sobald mindestens zwei benachbarte der Elektroden 3 ansprechen, werden die Signale als Körperteil und/oder Gegenstand gewertet, der nicht eingeklemmt werden darf; es werden entsprechende Signale an die Steuervorrichtung ausgegeben und das Öffnen/Schließen wird unterbrochen. Sobald das Körperteil und/oder der Gegenstand entfernt sind, werden die Signale nicht mehr erzeugt und das Öffnen/Schließen fortgesetzt und beendet. Sprechen alle Elektroden 3 an, wir dies als Wasserfilm gewertet und das Öffnen/Schließen fortgesetzt.
In der Auswertevorrichtung 8 sind Daten über geometrisch bedingte Kapazitätsänderungen beim Öffnen und/oder Schließen der Vorrichtung gespeichert. Diese Daten werden für jeden Fahrzeugtyp in Leerversuchen ermittelt und zu Kennfeldern zusammengefasst. Zusätzlich wird die zugehörige Position der Vorrichtung bestimmt, so dass Sollwerte der Kapazitäten in Abhängigkeit von der Position vorhanden sind. Abweichungen von diesen Sollwerten werden im normalen Betrieb registriert und entsprechend ausgewertet.
Ein anderes Ausführungsbeispiel, das in der 2 dargestellt ist, unterscheidet sich von dem ersten durch Folgendes:
Die Elektroden 3 sind kreisscheibenförmig. Ihr Durchmesser beträgt 7 mm. Die Erregeranordnung 2 umgibt radial jede der Elektroden 3. Elektrische Anschlüsse sind wegen der Übersichtlichkeit nur teilweise dargestellt. Die Elektroden 3 sind weitgehend gleichmäßig so auf dem Träger 1 verteilt, dass der gegenseitige Abstand zweier benachbarter Elektroden 5 mm beträgt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10248761 A1 [0003]

Claims

Kapazitiver Näherungssensor, umfassend eine Vielzahl von Elektroden (3), die auf einem flächigen Träger (1) angeordnet sind und Mittel zur Messung (6) einer Kapazität oder einer Kapazitätsänderung, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Elektroden (3) 1 bis 15 mm beträgt und der gegenseitige Abstand der Elektroden (3) kleiner als 10 mm ist.
Näherungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (3) kammartig angeordnet sind.
Näherungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (3) kreisscheibenförmig sind.
Näherungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (3) in einer Ebene des Trägers (1) von einer Abschirmelektrode (5) umgeben sind.
Näherungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Auswertevorrichtung (8) Daten über geometrisch bedingte Kapazitätsänderungen gespeichert sind.
Näherungssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Multiplexer (7) derart gesteuert ist, dass die Elektroden (3) in Auswertegruppen eingeteilt sind.