CN101873126A - 汽车门把手内的传感器电子器件 - Google Patents
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Abstract
汽车门把手内的传感器电子器件,具有在印刷电路板上的传感器评估和控制电路、与之连接的用于对物体接近门把手进行检测的电容式传感器的传感器电极、带地电位的接地金属化平面和在其与传感器电极之间的屏蔽电极,印刷电路板具有至少四个以绝缘层彼此绝缘的金属化平面,在印刷电路板上侧上的第一金属化平面包括传感器评估和控制电路结构元件间的线路连接,第二金属化平面是接地金属化平面,第三金属化平面包括屏蔽电极,第四金属化平面包括传感器电极,从而传感器评估和控制电路结构元件的连接线路设置在接地金属化平面的一侧上而屏蔽电极和传感器电极设置在接地金属化平面的另一侧上。该方案具有改善灵敏度、降低易受干扰性及结构紧凑的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种设置在汽车门把手内的传感器电子器件,该传感器电子器件具有设置在印刷电路板上的传感器评估和控制电路,以及具有用于对物体接近门把手进行检测的电容式传感器的与所述传感器评估和控制电路相连接的传感器电极,其中,印刷电路板设置在门把手的内部。
背景技术
开头所述类型的传感器电子器件例如用于对操作者(驾驶员)的手接近汽车门把手进行检测。在检测到操作者的手接近时,设置在汽车内的控制器电子器件启动对操作者携带的身份识别(ID)发送器(电子钥匙)发出无线电问询,也就是对操作者身上(例如衣兜或者公文包内)携带的应答器或者无线电收发器发出无线电问询。这种无线电应答例如借助发射处于例如125kHz的频率范围内,也就是处于低频(LF)频率范围内的无线电信号来实施,其中,为了发射而使用例如设置在门把手内部的线圈。只要ID发送器处于发射线圈的接收范围内,ID发送器就接收无线电信号,无线电信号对其中用于识别的要求进行辨识并既而从其那方面以更高的频率范围(例如以兆赫频率范围)发射包括识别ID发送器的编码的应答信号。汽车的控制装置接收该应答,检验编码并因此释放借助由操作者握住的门把手对门锁的操作。因此特别是使用对操作者接近进行检测的传感器,以便不必由发射线圈始终发出问询信号。问询信号仅在检测到操作者的身体部分接近的情况下才发射。
为了对操作者身体部分的接近门把手进行检测,通常使用电容式接近传感器。这种电容式接近传感器例如在出版文献EP 1 339 025 A1或者出版文献EP 1 235 190中有所介绍。此外,该传感器的基本原理例如在出版文献US 5,730,165 A中有所介绍。
为提高具有传感器电极的电容式传感器的灵敏度或为扩大传感器的作用范围,提出:在传感器电极与汽车侧处于汽车后面的金属接地面(接地面也可以存在于门把手内部的电路内)之间设置有屏蔽性的金属面,其中,该屏蔽性金属面的电位借助电压跟踪电路对传感器电极的电位进行跟踪(无需两个电极直接相互联接(koppeln))。这种有源屏蔽例如在出版文献EP 0 518 836 A1中有所介绍。
发明内容
从这种现有技术出发,本发明的任务在于,完成一种开头所述类型的、设置在门把手内的传感器电子器件,在该传感器电子器件中,提高灵敏度、降低易受干扰性并实现紧凑的结构。
依据本发明,该任务通过具有权利要求1特征的、设置在汽车门把手内的传感器电子器件得以解决。这种传感器电子器件具有设置在印刷电路板上的传感器评估和控制电路,所述印刷电路板具有带地电位的接地金属化平面。传感器电子器件还包括用于对物体接近门把手进行检测的电容式传感器的、与传感器评估和控制电路相连接的传感器电极以及设置在传感器电极与印刷电路板的接地金属化平面之间的屏蔽电极以及与屏蔽电极联接的屏蔽电极控制电路,该屏蔽电极控制电路使屏蔽电极的电位跟踪传感器电极的电位。传感器评估和控制电路在这里应当理解为是指任何如下的电路布置,该电路布置一方面包括用于评估和继续传送传感器输出信号的电路而另一方面包括用于对传感器和/或者门电子器件其他元件进行控制的电路。印刷电路板设置在门把手的内部并且传感器评估和控制电路的结构元件装配装配在印刷电路板的上侧。印刷电路板具有至少四个通过绝缘层彼此绝缘的金属化平面,其中,设置在上侧的第一金属化平面包括传感器评估和控制电路的结构元件之间的线路连接(Leitungsverbindung),第二金属化平面为接地金属化平面,第三金属化平面包括屏蔽电极以及第四金属化平面包括传感器电极,从而传感器评估和控制电路的结构元件的连接线路(Anschlussleitung)设置在接地金属化平面的一侧上而屏蔽电极以及传感器电极设置在接地金属化平面的另一侧上。这种设置使得利用唯一的印刷电路板结构一方面给出被屏蔽的电容式传感器电极并且另一方面通过传感器电极与电路系统之间的屏蔽的介入(Einkopplung)减少在传感器评估和控制电路内流动的电流或者施加的电压对传感器电极的影响。总体上,通过本发明保证传感器电子器件的所有电气机构的电磁兼容功能,从而确保遵守与电磁兼容性(EMV)相关的规定和准则。
本发明具有优点的并且适当的构造方案和改进方案来自相应的从属权利要求。
在优选的构造方案中,传感器评估和控制电路包括用于与便携式ID发送器通信的电路的发射线圈,也就是例如上述的发射线圈,该发射线圈将处于LF频率范围(例如125kHz)内的唤醒信号发射至ID发送器。在这种实施方式中,依据本发明的布置方案,特别是接地金属化平面的加入提高了线圈的EMV安全性。
关于传感器电子器件的紧凑的结构,在本发明的改进方案中涉及如下,屏蔽电极控制电路为传感器评估和控制电路的组成部分。为进一步提高紧凑性,具有优点的是,传感器评估和控制电路用的供电导轨(Spannungsversorgungsleitbahn)设置在第一金属化平面内。
在依据本发明的传感器电子器件的另一种构造方案中,在第一金属化平面与接地金属化平面之间设置至少另一个金属化平面,该金属化平面具有传感器评估和控制电路的结构元件之间的供电导轨和/或者线路连接。
特别优选的是,印刷电路板具有处于1mm到3mm之间的总厚度,优选为约1.5mm的总厚度。在这种情况下,在第二金属化平面与第三金属化平面之间设置有厚度0.3至2mm的绝缘层,优选约0.5mm的绝缘层。
在本发明的优选构造方案中,屏蔽电极在侧向上在各侧超出传感器电极至少0.3mm,优选超出约0.3至0.6mm。
在本发明的其他构造方案中设置为,金属化平面分别由35μm至70μm的导电层形成,所述导电层优选为铜层。
最后,本发明在改进方案中设置为,印刷电路板以如下方式与门把手的外壁部相邻地设置,即,传感器电极贴靠在外壁部上。
不言而喻,前面提到的和后面还要介绍的特征不仅能以各所给出的组合的形式应用,而且同样能以其他组合的形式应用。本发明的范围仅通过权利要求来限定。
附图说明
本发明主题的其他细节、特征和优点来自结合附图的下列说明,在所述附图中示例性示出本发明优选实施例。在所述附图中:
图1示出设置在汽车门把手内的依据本发明的传感器电子器件的示意图。
具体实施方式
图1示出整合到印刷电路板1中的依据本发明的传感器电子器件的示意剖面图。印刷电路板1设置在汽车门把手的内腔2内并以底侧3贴靠在门把手的外壁部4上。在印刷电路板1的上侧5固定有传感器评估和控制电路6的结构元件。
印刷电路板1具有设置在其上侧5上的第一金属化平面7。第一金属化平面7包括传感器评估和控制电路6的结构元件之间的线路连接,连同供电线路。此外,印刷电路板1具有第二金属化平面8,该第二金属化平面8是接地面或者接地金属化平面,带地电位并且使传感器评估和控制电路6接地。
印刷电路板1附加包括第三金属化平面9和第四金属化平面10。第四金属化平面10具有电容式传感器的至少一个传感器电极11,该传感器电极11与接地金属化平面(第二金属化平面8)保持间距地设置。传感器电极11用于对物体接近门把手进行检测。在该图示中,物体为操作者的手12,手12处于由传感器电极11产生的电场内。传感器电极11通过连接线路(未示出)与传感器评估和控制电路6连接。
也称为控制电子器件的传感器评估和控制电路6主要包括用于相对于接地确定传感器电极11电容的评估电子器件或者测量电路。在传感器电极11与接地金属化平面(第二金属化平面8)之间可以检测确定的电容,该电容一方面依赖于传感器电极11相对于接地金属化平面的形状和布置,而另一方面既依赖于设置在传感器电极11与接地金属化平面之间的材料,也依赖于停留在传感器电极11周围的物体。如果在传感器电极11与接地金属化平面之间施加电压,那么在传感器电极11与接地金属化平面之间形成电场,该电场一般在传感器电极11距接地金属化平面距离最小的位置上表现出电场的最高密度(最高场强)。最强的电场直接在传感器电极11与接地金属化平面之间构成,而且仅小部分电场延伸到周围。这一点也意味着,处于附近的物体的变化对电场的影响相对较小并因此对在传感器电极11与接地金属化平面之间所检测的电容的影响相对较小。为提高传感器电子器件的灵敏度,提出:在传感器电极11与接地金属化平面之间,也就是在第四金属化平面10与第二金属化平面8之间布置有在第三金属化平面9内构成的屏蔽电极。屏蔽电极控制电路负责使屏蔽电极的电位跟踪传感器电极11的电位,但其中,传感器电极11不直接与屏蔽电极连接。于是,具有屏蔽电极控制电路的屏蔽电极使传感器电极11与接地金属化平面之间不再构成强电场,而是该电场开始在印刷电路板1的外部(也就是在门把手前面)扩散。这一点又导致整个布置的场强或电容对处于电场内的物体更强的依赖性,也就是说,产生电容式传感器更高的灵敏度,该传感器因此更好地适合用作接近传感器。
为了对电容式传感器的电容进行测量,存在各种各样的做法。在大多数方法中,在传感器电极11与接地金属化平面之间施加变化的电压,这一点也意味着,屏蔽电极的电位必须始终跟踪传感器电极11的电位。在测量电容时以及在跟踪电位时的做法由现有技术公知,例如由出版文献EP 0 518 836 A1、DE 196 81 725 B4或者DE 10 2006 044778 A1。因此,测量原理和屏蔽电极11的电位跟踪技术在这里因此未详细介绍。
因此,印刷电路板1的结构总计具有四个通过绝缘层13、14和15彼此绝缘的金属化平面7、8、9、10,其中,传感器评估和控制电路6的结构元件的连接线路设置在接地金属化平面的一侧上而屏蔽电极以及传感器电极11设置在接地金属化平面的另一侧上。
图1中示意示出的金属化平面7、8、9、10和绝缘层13、14、15的厚度以及金属化平面7、8、9、10彼此的距离一方面依赖于制造技术并且另一方面依赖于传感器电子器件所要求的应用领域。例如金属化平面7、8、9、10之间的各个距离或者说绝缘层13、14、15的厚度大于金属化平面7、8、9、10的厚度。这样例如设置在接地金属化平面(第二金属化平面8)与屏蔽电极(第三金属化平面9)之间的绝缘层14厚度为0.3mm至2mm,其中,优选厚度为约0.5mm。此外,其他绝缘层13和15也可以具有与绝缘层14的厚度相类似的厚度。于是在上下文中,也可以考虑金属化平面7、8、9、10分别由35μm至70μm的导电层形成,其中,优选铜层作为导电层。此外如图1所示,屏蔽电极11在侧向上在各侧超出传感器电极8至少0.3mm。但也可以考虑的是约0.3至0.6mm的范围,屏蔽电极11在侧向上在各侧以该范围超出传感器电极8。
在优选构造方案中,传感器评估和控制电路6包括用于与便携式ID发送器通信的电路的发射线圈。
在所示实施方式的其它构造方案中可以考虑的是,传感器评估和控制电路6用的供电导轨设置在第一金属化平面7内。
第一金属化平面7与接地金属化平面(也就是第二金属化平面8)之间此外可以选择性地设置至少另一个金属化平面,该金属化平面具有传感器评估和控制电路6结构元件之间的供电导轨和/或者线路连接。
总体上通过本发明提供如下的传感器电子器件,将该传感器电子器件整合在厚度处于1mm与3mm之间的印刷电路板1中,其中,总厚度优选约为1.5mm。在此,印刷电路板1能够以如下方式与门把手的外壁部4相邻地设置,即,传感器电极8贴靠在外壁部4上。
Claims (10)
1.设置在汽车的门把手内的传感器电子器件,所述传感器电子器件具有:
设置在印刷电路板(1)上的传感器评估和控制电路(6),所述传感器评估和控制电路(6)具有带地电位的接地金属化平面,
用于对物体(12)接近所述门把手进行检测的电容式传感器的与所述传感器评估和控制电路(6)连接的传感器电极(11)以及
设置在所述传感器电极(11)与所述印刷电路板(1)的所述接地金属化平面之间的屏蔽电极以及与所述屏蔽电极联接的屏蔽电极控制电路,所述屏蔽电极控制电路使所述屏蔽电极的电位跟踪所述传感器电极(11)的电位,
其中,所述印刷电路板(1)设置在所述门把手的内部(2)中并且所述传感器评估和控制电路(6)的结构元件装配在所述印刷电路板(1)的上侧(5)上,
其中,所述印刷电路板(1)具有至少四个通过绝缘层(13、14、15)彼此绝缘的金属化平面(7、8、9、10),其中,
设置在所述印刷电路板(1)的所述上侧(5)上的第一金属化平面(7)包括所述传感器评估和控制电路(6)的所述结构元件之间的线路连接,
第二金属化平面(8)是所述接地金属化平面,
第三金属化平面(9)包括所述屏蔽电极,以及
第四金属化平面(10)包括所述传感器电极(11),
从而所述传感器评估和控制电路(6)的所述结构元件的连接线路设置在所述接地金属化平面的一侧上而所述屏蔽电极以及所述传感器电极(11)设置在所述接地金属化平面的另一侧上。
2.按权利要求1所述的传感器电子器件,其特征在于,所述传感器评估和控制电路(6)包括用于与便携式身份识别发送器通信的电路的发射线圈。
3.按权利要求1或2所述的传感器电子器件,其特征在于,所述屏蔽电极控制电路是所述传感器评估和控制电路(6)的组成部分。
4.按权利要求1-3之一所述的传感器电子器件,其特征在于,用于所述传感器评估和控制电路(6)的供电导轨设置在所述第一金属化平面(7)内。
5.按权利要求1-4之一所述的传感器电子器件,其特征在于,在所述第一金属化平面(7)与所述接地金属化平面之间设置有至少另一金属化平面,所述至少另一金属化平面具有在所述传感器评估和控制电路(6)的所述结构元件之间的供电导轨和/或者线路连接。
6.按权利要求1-5之一所述的传感器电子器件,其特征在于,所述印刷电路板(1)具有处于1mm与3mm之间的,优选约1.5mm的总厚度。
7.按权利要求6所述的传感器电子器件,其特征在于,在所述第二金属化平面(8)与所述第三金属化平面(9)之间设置有厚度为0.3mm至2mm,优选约0.5mm的绝缘层(14)。
8.按权利要求1-7之一所述的传感器电子器件,其特征在于,所述屏蔽电极侧向地在各侧超出所述传感器电极(11)至少0.3mm,优选超出约0.3mm至0.6mm。
9.按权利要求1-8之一所述的传感器电子器件,其特征在于,所述金属化平面(7、8、9、10)分别由35μm至70μm的导电层形成,所述导电层优选为铜层。
10.按权利要求1-9之一所述的传感器电子器件,其特征在于,所述印刷电路板(1)以如下方式与所述门把手的外壁部(4)相邻地设置,即,所述传感器电极(11)贴靠在所述外壁部(4)上。
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