CN105846807B - 用于机动车辆的传感器装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于机动车辆的传感器装置，其具有控制和评估装置(2)和至少一个与其耦合的传感器电极(4)，该传感器电极(4)构造为导体环路，该导体环路在两个接触点上与控制和评估电路(2)耦合。该控制和评估电路(2)包括测量电路(10)，该测量电路(10)监测传感器电极(4)上的电容变化。该控制和评估装置(2)具有间歇式可启用的查验电路(11)，该查验电路(11)查验传感器电极的完整性及其在控制和评估电路(2)上的耦合，该查验电路(11)包括可控开关装置(14)，以将查验电容(13)间歇地与所述传感器电极(4)耦合，使得测量电路(10)除检测传感器电极的电容外还检测所述查验电容(13)的电容。
Description
技术领域
本发明涉及用于机动车辆的传感器装置。特别地，本发明涉及一种传感器装置，其具有控制和评估装置和至少一个与所述控制和评估装置耦合的传感器电极。所述传感器电极优选被构造为导体环路(Leiterschleife)或为同轴电缆，所述导体环路或同轴电缆在两个接触点上与所述控制和评估电路耦合。所述控制和评估电路包括测量电路，所述测量电路监测所述传感器电极上的电容变化。
背景技术
上述类型的传感器装置用于车辆技术领域中，以检测物体的接近和设计更舒适的车辆操作。
特别地，带电容式电极环路的这类传感器装置用于车辆的后部区域中。所述传感器电极在车辆后部的区域上方延伸，因此用户能够仅通过所述传感器装置的检测区域(例如后挡板的开口)中的手势或接近而执行触发。在此过程中，当检测到开口前的操作意图时用户的合法性(Legitimation)被质询，所述用户通常携带着用于该合法性的无线质询(drahtlosen Abfrage)的无线遥控钥匙(drahtlosen Funkschlüssel)。
关于车辆上的电容式传感器是市场上可获得的电路和解决方案，这使得能够实现在不同设计的传感器电极上的电容检测。例如，传感器电极的电容的变化——通过该传感器电极以预定频率反复与工作电压(Betriebsspannung)耦合、并且从电容变化方面评估充电和放电过程——从而得到检测。相应的方法例如由US 5,730,165公开。另一种电容式传感器由专利EP 1 339 025 B1公开。
一些已知的传感器装置具有更复杂的结构，例如，它们除了传感器电极本身外还被实施成带有所谓的屏蔽电极和按需的单独的接地电极。这用来将传感器电极的检测范围尽可能准确地调整到所希望的操作区域。相关的出版物为例如EP 0 518 836 A1、DE 10131 243 C1或DE 10 2006 044 778 A1。
在已知的传感器装置情况下的一个问题是：确保不仅在初始组装和初始运行时而且在持续运行中，存在该传感器电极与所述控制和评估电路的正确耦合。在环型传感器电极的情况下——其在两个分接点(Abgriffspunkten)上(例如在两端上)与所述控制和评估电路耦合——例如执行连通性查验(Durchgangsprüfung)，以确认所述传感器电极以能够测量的方式与所述控制和评估电路耦合。然而，这种办法在可获得的测量准确度及部件的架构(Rahmen)中是不准确的且不够可靠。
发明内容
本发明的目的是，提供一种改进的和通用的传感器装置，其允许整个装置的完整性的可靠的查验。
根据本发明的传感器装置包括测量电路，还包括至少间歇式可启用的查验电路。此查验电路总是在所述传感器电极与所述控制和评估电路的正确连接应受验证时被采纳使用。这可以在各车辆起动时或者以指定的时间间隔或者在其他被触发的事件时完成。
所述查验电路用来查验：所述传感器电极的完整性及其在所述控制和评估电路上的正确耦合。这由查验电路——通过借助于可控开关装置将查验电容在所述控制和评估装置中间歇地与所述传感器电极耦合——来实现。因而，所述查验电路配备有至少一个查验电容和至少一个开关装置，所述至少一个开关装置在所述控制和评估装置内可控。
如果所述查验电容与所述传感器电极耦合，这具有的效用是：与所述传感器电极耦合的测量电路——其检测所述传感器电极的电容——除了检测实际的传感器电极电容外还检测查验电容的电容。在耦合的和解耦的查验电容情况下所测量的电容因此显著不同。例如，在根据本发明的传感器装置中，能够进行的是：所述传感器电极的环形端在测量工况(Messbetrieb)中是无电势的(potentialfrei)，然而在所述查验电路的启用期间经由查验电容而与地面耦合。
已经表明：所限定的查验电容(例如在几皮法(pF)范围内)的接通，引起电容测量值的非常有限的且容易检测的变化。由于所述测量电路被设计来检测非常小的电容变化，因此所述测量电路的这种适用性和强度被用于完整性查验。由于所述测量电路在导体环路的一侧与所述传感器电极耦合，并且所述查验电路在另一侧(特别是在所述传感器电极的另一最外端)耦合，测量值的有限的变化提供清晰的指示：所述传感器电极沿其整个长度在它的完整性上未受损。如果不是这种情况，则所述查验电容的接通将导致在远端(entfernten Ende)上所述测量电路中的测量值无变化。
所述测量电路和所述查验电路都位于所述控制和评估装置中，因此，特别可靠的完整性查验是可能的，因为所述查验电路的信息——当所述电容被接通时——能够与来自所述测量电路的测量值相关联。对于所述传感器电极的完整性及联接(Anschluss)的成功查验，必要的是：在所述电容的接通或所述电容的断开(Wegschaltung)时，由所述测量电路检测到显著的电容变化。如果所述传感器电极例如在区段上中断(unterbrochen)——其可能由于偶发事故或疲劳断裂而发生——则所述查验电容的接通不会引起电容的实质变化。于是所述完整性查验将是不成功的。
所述控制和评估装置的其余部件可被构造成使得：它们一方面启用所述查验电路，并且另一方面使来自所述测量电路的测量值与所述查验电路的开关状态相关联。
在可替代的设计中，同轴式导体装置被用作传感器电极。代替导体环路，同轴导体装置(例如，传统的同轴电缆)能够与所述控制和评估装置耦合。
在一种优选设计中，所限定的电容器构件的查验电容由例如具有0.5PF-10pF电容的电容器形成。没有必要使用高精度的查验电容器，因为取决于电容变化而不是绝对电容值。
优选地，所述查验电路包括第二开关装置，所述第二开关装置使得当所述查验电容从所述传感器电极解耦时所述查验电容能够放电到地面。
在所述查验电容与所述传感器电极的耦合的时段之间所述查验电容的放电确保：所述查验电容呈现在任何时候与所述传感器电极相同的电荷状态，并且因此保证可重现的状况。
特别有利的是，所述查验电容根据所述控制和评估装置中存储的时间表反复地与所述传感器电极耦合。基于所存储的时间表——其以一定间隔分配切换操作
一方面所述查验电路获知何时所述查验电容耦合到所述传感器电极，并且另一方面所述控制和评估装置能够以增加的确信度确认是否所述电极与所述控制和评估电路的连接以及电极完整性得到保证。测量值与同一时间表相关联，并且查验：是否测量值如同所述电容与所述传感器电极耦合一样地、根据同一时间表变化。反复且明确地遵循所述时间表，获得在功能查验时的特别的确信度。
在本发明的优选设计中，所述传感器电极具有导体环路的形式，所述导体环路被接收和被引导在柔性塑料型材(Kunststoffprofil)中。利用塑料型材(特别是弹性橡胶型材)对所述导体环路的引导是有利的，因为所述传感器电极以其环状形状被保持处于限定的形状和取向。例如，所述塑料型材可以具有中心支撑壁和在中心支撑壁两侧的接收部(Aufnahmen)。在所述接收部之一中接收所述导体环路的出流段(Hinlauf)(第一半体)，并且在所述分隔壁的另一侧接收所述导体环路的回流段(Rücklauf)(第二半体)。因此，所述导体环路的各半体被分别接收到所述分隔壁的各侧，并且所述各半体被平行地引导。在所述导体环路的中间处的弯转区域可暴露或被特别保护。
附图说明
现在将参照附图更加详细地说明本发明。
图1示意地示出根据本发明的用于车辆的传感器装置的实施例的配置；
图2示意地示出控制和评估装置的结构。
具体实施方式
在图1中，示出车辆1。在车辆的后部区域中布置控制和评估装置2，该控制和评估装置2经由线束连接到车辆的中央控制系统3。环型传感器电极4与控制和评估装置2相连接。该传感器电极4沿车辆后保险杠呈细长形状地延伸。所述环路在长度上被拉延成使得：除了传感器电极的中间处的弯转区域外，所述传感器电极的出流段和回流段基本上平行伸展。
所述控制和评估装置2在本示例中非居中地(dezentral)布置在车辆的一侧。
图2以示意图示出控制和评估装置2和与其耦合的传感器电极4。传感器电极4被缩短地示出，该传感器电极4特征在于该传感器电极的中间处的贯通(durchbrochenen)区域。
该控制和评估电路包括测量电路10。此外，设置了查验电路11。评估单元12接收来自测量电路10的信号，并且能够促使查验单元11切换到查验模式。
在所示的构造中，传感器电极4的下端是无电势的/浮置的。在此设计中，测量电路10能够检测传感器电极4上的电容变化，所述电容变化是相关于测量体或其它环境而建立的。为此，在测量电路10中使用已知的用于电容检测的电路(见上文)中。在本实施例中，测量电路10对传感器电极4在预定的电位下反复充电并累积电荷，所述电荷为对于传感器电极4的电容的量度。测量电路10查明该电容值，并将其提供到控制和评估装置2内的评估电路12。该评估电路12评估按时间顺序传入的电容值，以判定操作过程并向中央控制单元3发送操作信号。电容的较强变化表明：用户正在接近或者在传感器电极的方向上施用了手势，这以信号传递操作请求。评估电路12能够根据现有技术中充分描述的标准、将电容变化的按时间顺序的历程与存储的历程进行评估。然而，操作的检测的实际方式对于本发明不是实质性的。对于本发明实质性的是：查验电路11、传感器电极4的在图1中示出无电势的那一端能够利用查验电容13而对地面耦合。在这种情况下，传感器电极4的电容跨越式地改变，测量电路10探测到该变化从而评估电路12也检测到该变化。所述利用查验电容13的耦合经由开关14进行，所述开关14由查验电路11控制闭合或打开。闭合或打开根据时间表及其中编码的时间序列进行，所述时间表及其中编码的时间序列被存储在控制和评估电路2中。因此，当用于履行评估电路12的查验过程(Prüfverfahren)的查验电路11受控时，则随之进行：电容13以预定的时间间隔对传感器电极4接通或断开。
例如，电容13被接通20毫秒，然后被断开10毫秒，接着被再次接通15毫秒然后断开30毫秒，最后又被接通20毫秒然后被持久断开。该时间表也是评估电路12中已知的或可检索的，并且评估电路12利用预定的时间表将从测量电路10传入的测量值相关于特征式变化进行比较。所述测量值相关联到所存储的时间表，从而可清楚获知：电容13的影响经由电极4的整个路径达至测量电路10。利用装置2、相关于传感器电极4的正确接触的这类型查验，在实质上比例如连通性查验或欧姆阻抗的测定更可靠。这特别是由于下述事实：测量电路10被设计成检测微小的电容变化并且以极高的灵敏度检测所述微小的电容变化。所述测量电路在测量工况中和在查验工况中都以相同的方式工作，因为它在任何时候被检测电容值。
经由开关装置15从而可能的是：始终当开关14、查验电容13从传感器电极4解耦时，就产生查验电容13的放电。当然，在开关14为电容13的耦合而被闭合之前，开关15必须再次被打开。
Claims (6)
1.一种用于机动车辆的传感器装置，其具有控制和评估装置(2)和至少一个与其耦合的传感器电极(4)，
其中，所述传感器电极(4)被构造为导体环路，所述导体环路在两个接触点上与所述控制和评估装置(2)耦合，
其中，所述控制和评估装置(2)包括测量电路(10)，所述测量电路(10)被构造成用于监测所述传感器电极(4)上的电容变化，
其特征在于，
所述控制和评估装置(2)具有可间歇式启用的查验电路(11)，所述查验电路(11)查验所述传感器电极的完整性及其在所述控制和评估装置(2)上的耦合，其中，所述查验电路(11)包括可控开关装置(14)，以将查验电容(13)间歇地与所述传感器电极(4)耦合，使得所述测量电路(10)除检测所述传感器电极的电容外还检测所述查验电容(13)的电容，所述测量电路在所述传感器电极的一端上与之耦合，并且所述查验电路在所述传感器电极的另一端上与之耦合。
2.一种用于机动车辆的传感器装置，其具有控制和评估装置(2)和至少一个与其耦合的传感器电极(4)，
其中，所述传感器电极(4)被构造呈同轴形式，并且以内导体和外导体与所述控制和评估装置(2)耦合，
其中，所述控制和评估装置(2)包括测量电路(10)，所述测量电路(10)被构造成用于监测所述传感器电极(4)上的电容变化，
其特征在于，
所述控制和评估装置(2)具有间歇式可启用的查验电路(11)，所述查验电路(11)查验所述传感器电极的完整性及其在所述控制和评估装置(2)上的耦合，其中，所述查验电路(11)包括可控开关装置(14)，以将查验电容(13)间歇地与所述传感器电极(4)耦合，使得所述测量电路(10)除检测所述传感器电极的电容外还检测所述查验电容(13)的电容，所述测量电路在所述传感器电极的一端上与之耦合，并且所述查验电路在所述传感器电极的另一端上与之耦合。
3.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，所述查验电容(13)由电容器构件构成。
4.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，所述查验电路包括第二开关装置(15)，经由所述第二开关装置(15)从而所述查验电容与地面耦合以放电。
5.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，所述查验电路将所述查验电容按照在所述控制和评估装置中存储的时间表反复间歇地与传感器电极耦合以及间歇地从传感器电极解耦，其中，所述控制和评估装置中在启用所述查验电路时所述测量电路所测得的电容值在与所述存储的时间表的符合度上进行检查。
6.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，所述传感器电极被构造为导体环路，所述导体环路被接收并被引导在柔性塑料型材中。
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