DE102008023812A1

DE102008023812A1 - Capacitive proximity sensor for use in motor vehicle, has measuring unit measuring capacity or capacitance change, and electrodes whose size is between specified range, where distance between electrodes is smaller than specified range

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

The sensor has a set of circular disc-shaped electrodes (3) arranged on a planar support (1), and a measuring unit (6) measuring capacity or change in capacitance. A size of the electrodes is between 1 to 15 millimeters, and a distance between the electrodes is smaller than 10 millimeters. The electrodes are surrounded in a plane of the support by a shielding electrode (5), and data is accumulated in an evaluating device (8) on a geometrical limited capacitance change. A shielding electrode (7) is operated such that the electrodes are divided into evaluation groups.

Description

Die Erfindung betrifft einen kapazitiven Näherungssensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a capacitive proximity sensor according to the Preamble of claim 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.Such Sensors are known per se and are used in motor vehicle construction, in order for electric motor driven devices z. B. Protection functions to effect. These devices are z. Windows, doors, folding or folding roofs. The known sensors have however, they have the disadvantage of being a single drop of water do not differ from a small object or body part can. This can lead to such malfunctions that the device in the presence of single drops does not close properly. This can be annoying, especially with convertible roofs be.

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.From the DE 102 48 761 A1 For example, a capacitive sensor is known which comprises an arrangement of a plurality of electrodes on a carrier and means for measuring a capacitance or capacitance change. The carrier is formed flat from a foil material. To distinguish small objects from a drop of water, the sensor is not suitable.

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.task The invention is a capacitive proximity sensor able to create drops of water from small objects, which should not or should not be pinched.

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.The The object is solved by the features of claim 1. The size of the electrodes is 1 mm to 20 mm and the mutual distance of the electrodes is smaller than 10 mm. This will cause objects including drops of water safely detected. Due to the small distance of the electrodes is a size of the objects detectable, so that on their quality can be closed. In this way, water droplets can be differentiated from other objects. As a size here is a maximum extent, z. As a length, a Diameter or diagonal defined.

Kammartige oder kreisscheibenförmige Elektroden sind einfach herstellbar und können an die jeweiligen örtlichen Verhältnisse angepasst werden.comb-like or circular-shaped electrodes are easy to produce and can be adapted to local conditions be adjusted.

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.at an alternative embodiment of the invention are the electrodes surrounded in a plane of the carrier by a shielding probe, that is, the electrodes and shielding probe are in a plane arranged on the carrier. This will be Interference reduced.

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.Prefers become data about geometrically caused capacity changes stored in an evaluation device. This will be due to z. B. Special features of the motor vehicle predictable disturbances avoided when operating the devices.

Wenn ein Multiplexer eine Einteilung in Auswertegruppen erlaubt, wird die Auswertung beschleunigt.If a multiplexer is allowed to be divided into evaluation groups the evaluation accelerates.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.Based In the accompanying drawings, the invention will be described below explained in more detail.

Dabei zeigt:there shows:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Näherungssensors und 1 a first embodiment of a proximity sensor and

2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Näherungssensors. 2 A second embodiment of a proximity sensor.

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.How out 1 For a first embodiment, a proximity sensor comprises a carrier 1 , on the surface of a pathogen arrangement 2 and a plurality of straight elongate electrodes 3 are arranged. The carrier 1 is z. As a circuit board or a suitable film, on the / the excitation system 2 and the electrodes 3 are applied in the form of printed conductors. The length of the electrodes 3 is 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.The exciter arrangement 2 has a comb-like structure with a base and evenly spaced connected teeth and is to a pathogen 4 such as B. connectable to an oscillator. Centric between two adjacent teeth is one of the electrodes 3 arranged, so also comb-like. The distance from two adjacent electrodes 3 is 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.On the carrier 1 is still a shielding electrode 5 (Shield electrode) applied to the electrodes 3 and the exciter assembly 2 in a plane of the surface of the carrier 1 encloses.

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.The electrodes 3 are at means of measurement 6 connected to a capacitance or a capacitance change, the electrical connections are only partially shown. The means of measurement 6 include a demultiplexer 7 and an evaluation device 8th , The evaluation device 8th outputs corresponding signals to a control device.

In einem Kraftfahrzeug mit einer oder mehreren zu überwachenden Vorrichtungen ist mindestens ein Näherungssensor pro Vorrichtung an geeigneter Stelle befestigt.In a motor vehicle with one or more to be monitored Devices is at least one proximity sensor per device attached at a suitable location.

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 operation, every single one of the electricians works the 3 as known as a capacitive sensor. When opening / closing the device, the at least one proximity sensor is activated. Only one of the electrodes speaks 3 on or more electrodes 3 without their neighboring electrodes 3 , so the signals from the means of measurement 6 evaluated as raindrops and the opening / closing of the device continued. As soon as at least two adjacent electrodes 3 respond, the signals are considered as part of the body and / or object, which must not be trapped; corresponding signals are output to the control device and the opening / closing is interrupted. Once the body part and / or object is removed, the signals are no longer generated and the opening / closing continues and ends. Speak all electrodes 3 on, we rated this as a water film and continued opening / closing.

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.In the evaluation device 8th Data on geometrically induced capacity changes are stored when opening and / or closing the device. This data is determined for each vehicle type in blank tests and summarized to maps. In addition, the associated position of the device is determined so that setpoint values of the capacities are present depending on the position. Deviations from these nominal values are registered during normal operation and evaluated accordingly.

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.Another embodiment, in the 2 is different from the first one by the following:
The electrodes 3 are circular disk-shaped. Its diameter is 7 mm. The exciter arrangement 2 radially surrounds each of the electrodes 3 , Electrical connections are only partially shown for clarity. The electrodes 3 are largely uniform on the carrier 1 distributed so that the mutual distance between two adjacent electrodes is 5 mm.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 10248761 A1 [0003]

Claims

Capacitive proximity sensor comprising a plurality of electrodes ( 3 ) supported on a flat support ( 1 ) and means for measuring ( 6 ) of a capacitance or a capacitance change, characterized in that the size of the electrodes ( 3 ) Is 1 to 15 mm and the mutual distance of the electrodes ( 3 ) is smaller than 10 mm.

Proximity sensor according to claim 1, characterized in that the electrodes ( 3 ) are arranged comb-like.

Proximity sensor according to claim 1, characterized in that the electrodes ( 3 ) are circular disk-shaped.

Proximity sensor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electrodes ( 3 ) in a plane of the carrier ( 1 ) of a shielding electrode ( 5 ) are surrounded.

Proximity sensor according to one of claims 1 to 4, characterized in that in an evaluation device ( 8th ) Data about geometrically caused capacity changes are stored.

Proximity sensor according to one of claims 1 to 5, characterized in that a multiplexer ( 7 ) is controlled such that the electrodes ( 3 ) are divided into evaluation groups.