CN106464252B - 用于机动车辆的可打开车体区段的有无检测传感器 - Google Patents

用于机动车辆的可打开车体区段的有无检测传感器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电容式有无检测传感器(1)，其布置在机动车辆(V)的可打开车体区段(2)的把手的抓握杆(L)中，特征在于其包括：印刷电路(10)，该印刷电路包括第一表面(101)和第二表面(102)；电极(E1)，该电极(E1)包括沿所述第一表面(101)延伸的表面；和第二电极(E2)，该第二电极(E2)包括沿所述第二表面(102)延伸的表面；并且还在于，其包括：防护平面(13)，由布置在第一电极(E1)和第二电极(E2)之间的导电迹线构成，该导电迹线通过所述印刷电路(10)的本体(e)，并且包括沿印刷电路(10)的所述第一表面(101)延伸的第一印刷表面(130)和沿印刷电路(10)的所述第二表面延伸的第二印刷表面(131)。

Description

用于机动车辆的可打开车体区段的有无检测传感器
技术领域
本发明涉及电容式有无检测传感器(presence sensor)，其可布置在机动车辆的可打开区段的手柄中。
其特别地可应用于，但是以非限制方式，机动车辆的领域中。
背景技术
实践中本领域技术人员已知将电容式有无检测传感器并入机动车辆的打开区段的手柄的抓握杆中。
这能够在物体将要抓住手柄的抓握杆来打开该打开区段时检测物体的有无，该物体例如为机动车辆的用户的手，并且因而启动所述打开区段解锁。
用户的手指或手接近电容式传感器的电极改变该电容式传感器的电容。
电容式传感器通常联接到管理单元，该管理单元根据由电极传送的信息，也就是说根据其电容的变化，触发打开区段的锁定或解锁。
一个缺点是这样的电容式传感器包括对环境的电容值敏感的电极。因而，当该传感器布置在手柄的抓握杆中时，该抓握杆例如在该杆的外表面上具有装饰性导电元件，电极的灵敏度由于该装饰性导电元件的存在被降低。装饰性导电元件因而改变传感器的电场。当手经过手柄的抓握杆的前表面上方时，其于是被认为在手柄的内部，并且因此被解释为用户锁定或解锁打开区段的动作。
类似地，在阵雨中，水滴可能在手柄上流动。在该例子的情况下，电极的电容也改变，并且该改变由管理单元错误地解释为用户进行的锁定或解锁打开区段的动作。
而且，根据本领域技术人员已知的另一现有技术，为了补救这些缺陷，已经提出布置在机动车辆的打开区段的手柄的抓握杆中的电容式有无检测传感器，其包括：
第一电极，用于测量限定第一检测区域的电容；和第二电极，用于测量限定第二检测区域的电容；
所谓的防护平面，能够最小化在所述第一电极和所述第二电极之间的电容耦合；并且
所述传感器被联接到处理单元，该处理单元连接到所述第一电极、所述第二电极和防护平面，所述处理单元适用于周期性地并且交替地将所述防护平面设置在与所述第一电极相同的电势处或与所述第二电极相同的电势处。
两个测量电极关于彼此成直角布置，一个朝向车辆的打开区段取向，即朝向手必须被检测的区域，另一个朝向手柄的抓握杆的顶部取向，该顶部可以接纳装饰性导电元件。
为了将它们关于彼此成直角布置，第二电极(或侧向电极)，其为双电极，为附加部分。其包括一对焊接的金属圆筒。因此，必须执行信号处理来能够将产生于每一个电极的电容信息项分开。
使用这样的电容式传感器的一个缺点是其体积大，并且其需要使其不易机械破损的附加部件。而且，如果传感器并入低频天线，则其性能由于天线上的附加部分的寄生效应而被降低。
在该上下文中，本发明的目的是解决上述缺陷。
发明内容
为此，本发明提出一种电容式有无检测传感器，其能够布置在机动车辆的打开区段的手柄的抓握杆中，该传感器包括：
-第一电极，用于测量限定第一检测区域的电容，和第二电极，用于测量限定第二检测区域的电容；
-所谓的防护平面，适用于最小化在所述第一电极和所述第二电极之间的电容耦合；
所述传感器被联接到处理单元，该处理单元连接到所述第一电极、所述第二电极和防护平面，所述处理单元适用于周期性地并且交替地将所述防护平面设置在与所述第一电极相同的电势处或与所述第二电极相同的电势处；
所述传感器的特征在于，其还包括：
-印刷电路，包括第一面和第二面，所述第一电极包括沿所述第一面延伸的表面，并且所述第二电极包括沿所述第二面延伸的表面；
并且在于：
-防护平面包括导电迹线，其布置在第一电极和第二电极之间，穿过所述印刷电路的厚度，并且包括沿印刷电路的所述第一表面延伸的第一印刷表面和沿印刷电路的所述第二表面延伸的第二印刷表面。
因而，如下面的详细描述中可见，该不具有任何附加部分的新颖的传感器结构能够克服机械问题，并且同时克服在低频天线上的任何不期望的寄生效应。
根据非限制性实施例，有无检测传感器还可包括以下的一个或多个附加特征：
-导电迹线的第一表面具有的长度至少等于所述第二电极的长度，并且导电迹线的第二表面具有的长度至少等于所述第一电极的长度。
-电容式有无检测传感器进一步包括第二个第二电极，该第二个第二电极布置为使得两个第二电极在关于所述有无检测传感器成直角的平面上位于第一电极的每一侧。
-第一电极在关于所述印刷电路成直角的平面上相对于第二电极偏移，以获得分别对应于第一检测区域和第二检测区域的倾斜的检测方向。
-第一电极被改造为面对所述打开区段设置。
-第二电极被改造为面对导电元件设置。
还提出一种机动车辆的打开区段的手柄，包括抓握杆，该手柄的特征在于，所述手柄包括布置在所述抓握杆中的根据上述特征中任一项的有无检测传感器。
附图说明
在阅读下面的描述并且查看附图时，可更好地理解本发明及其多种应用。
图1是根据本发明的第一非限制性实施例的布置在机动车辆的打开区段的手柄的抓握杆中的电容式有无检测传感器的示意图；
图2是根据本发明的第二非限制性实施例的布置在机动车辆的打开区段的手柄的抓握杆中的电容式有无检测传感器的示意图；
图3是图2的并入天线的电容式有无检测传感器的透视图；
图4图示了包括设置有其中并入根据图2或根据图3的电容式传感器的抓握杆的手柄的打开区段的剖视图。
具体实施方式
除非另外约定，结构或功能相似并且显示在多个附图中的原件保持相同的附图标记。
图1到4中示出布置在机动车辆V的打开区段2的手柄的抓握杆L中的电容式有无检测传感器1。
应注意到，图1和图2通过直剖视图示出电容式有无检测传感器1。
图1图示了电容式有无检测传感器1的第一非限制性实施例。根据该实施例，其包括：
-第一电极E1，用于测量限定第一检测区域Z1的电容，和第二电极E2，用于测量限定第二检测区域Z2的电容；
-印刷电路10，包括第一面101和第二面102，所述第一电极E1包括沿所述第一面101延伸的表面，并且所述第二电极E2包括沿所述第二面102延伸的表面。印刷电路10是PCB(印刷电路板)板件。
电容式有无检测传感器1进一步包括：
-所谓的防护平面13，能够最小化在所述第一电极E1和所述第二电极E2之间的电容耦合。
电容式有无检测传感器1还联接到车辆V的处理单元UT。
该处理单元UT特别地连接到所述第一电极E1、所述第二电极E2和防护平面13。
处理单元UT还适用于周期性地并且交替地将所述防护平面13设置在与所述第一电极E1相同的电势处或与所述第二电极E2相同的电势处。在非限制性实施例中，处理单元UT由微控制器形成，微控制器提供有用于测量电极的电容的器件。微控制器的参数设定可简单地修改。
在替代实施例中，还可能设想将处理单元UT布置在打开区段2的手柄的抓握杆L中。
下面更详细描述各种元件。
如图1中可见，第一电极E1和第二电极E2分别搁置在印刷电路10的两个面102,101上，从而能够减小有无检测传感器1的体积。
电极E1和E2为印刷在印刷电路10上的迹线。
在图1的非限制性实施例中，仅具有一个第二电极E2。第一电极E1和第二电极E2布置为使得所述第一区域Z1和所述第二区域Z2在空间中偏移。因而，第一电极E1相对于第二电极E2在关于所述印刷电路10成直角的平面上偏移，以获得分别对应于第一检测区域Z1和第二检测区域Z2的倾斜的检测方向d1，d2。在非限制性实施例中，方向d1和d2彼此正交。
第一检测区域Z1对应于手将插入打开区段2的手柄的抓握杆L中的区域，而第二检测区域Z2对应于可能具有例如装饰性镀铬元件的导电元件的区域，即例如打开区段2的手柄的抓握杆L的顶部(称为侧向部分，在说明书后面描述)。“检测方向”应理解为表示电场的梯度沿其最大的方向，电极E1，E2建立对应于给定检测区域的磁场线。由于检测方向d1，d2以及防护平面的不同取向，检测在手柄内及其一个或多个侧面(上方和/或下方)进行。(内部的和面对镀铬元件的)检测区域因此被清楚区分。
防护平面13包括布置在第一电极E1和第二电极E2之间的导电迹线。其穿过印刷电路10的厚度e，并且包括沿印刷电路10的所述第一面101延伸的第一印刷表面130，和沿印刷电路10的所述第二面102延伸的第二印刷表面131。
为了执行所谓的防护功能，导电迹线13的电势设置成与第一电极E1相同的水平，或设置成与第二电极E2相同的水平。这被称为有效防护平面。
在非限制性实施例中，每一个电极E1，E2通过单个连接部C连接到处理单元UT。
每一个单个连接部C交替地形成测量输入E或控制输出S，测量输入E适用于测量相应电极的电容改变，控制输出S适用于控制相应电极的电势。
而且，防护平面13通过连接部CC连接到处理单元UT。使得能够执行将导电迹线13的电势设置为电极E1的电势或电极E2的电势。
而且，电势的设置在第一电极E1和第二电极E2之间周期性地并且交替地进行，即设置为与进行电容信号测量的电极相同的电势。信号测量实际上交替地通过电极E1，然后通过电极E2获取。因而，有无检测传感器1交替地沿方向D1然后沿方向D2察看。其清楚地还原在E1上和E2上测量的每一个信号。
在非限制性示例实施例中，当第一电极E1获取电容信号时，第二电极E2停用，并且当第二电极E2获取电容信号时，第一电极E1停用。
在另一非限制性示例中，当第一电极E1获取电容信号时，第二电极E2被设置为处理单元UT的输出元件，处于与防护平面13相同的电势下，即处于与第一电极E1相同的电势下。
类似地，当第二电极E2获取电容信号时，第一电极E1被设置为处理单元UT的输出元件，处于与防护平面13相同的电势下，即处于与第二电极E2相同的电势下。该实施方式避免在防护平面13上具有附加的寄生电容。
应注意到，施加到电极E1，E2上的电压是交替的。在非限制性示例中，电压在0V和3V之间改变。防护平面13将因而遵循电极的关于其被设置的电势的交替的电压。
由于该防护平面13，两个电极E1和E2之间的电容耦合被减小，并且因而对于传感器1的电容功能不再是问题。实际上，每一个电极E1，E2将传送代表手或雨滴的信号(电容值)，不再受耦合干扰的信号。
而且，防护平面防止镀铬元件影响抓握杆L周围的电场。该元件不再妨碍手的检测。
图2图示了电容式有无检测传感器1的第二非限制性实施例。根据该实施例，其进一步包括第二个第二电极E2，该第二个第二电极E2布置为使得两个第二电极E2在关于所述有无检测传感器1成直角的平面上位于第一电极E1的每一侧。因而，建立第二个第二检测区域Z2。该第二区域Z2面对抓握杆L的底部放置，因而能够检测到达所述杆下方的手。而且，与该另一第二电极E2一起，能够执行抓握杆L前方的检测。然后能够检测前方的手或任何其它物体，例如车体、墙等。最后，由于两个电极E2的对称安装，有无检测传感器1可被安装在位于车辆V的左车门或右车门上的抓握杆L上。
图3是根据图2中图示的具有并入的LF天线的实施例的有无检测传感器1的透视图。如该图中可见的，两个电极E2平坦地布置在印刷电路10上。与包括垂直于所述印刷电路10布置的电极的传感器相比较，有无检测传感器的体积因此减小。
还如图3中可见，低频天线4定位在印刷电路10上，在电极E1和E2附近。这样的天线可能是必要的，以确保传感器1与适用于触发车辆V的打开区段2的锁定或解锁的电子板之间的通信。
通过将一个或多个第二电极E2平坦地设置在印刷电路上，能够使它们远离LF天线，并且因而不再将由天线向电极E2发射的电波短路。实际上不再存在面对并且全部沿着LF天线的金属部分。因此不再有由于之前转变为热的电波造成的任何热损失。
为了优化防护功能，导电迹线13的第一表面130(由水平阴影线示出)具有的长度至少等于所述第二电极E2的长度，并且导电迹线13的第二表面131具有的长度至少等于所述第一电极E1的长度。在所采用的示例中，它们比电极E1，E2长。
检测区域Z1和Z2因而根本不重叠。
因而避免其中由电极E1测量的信号与由电极E2测量的信号相干扰以至于不再能够区分原始测量的信号的情形，反之亦然。
图4示出其上安装包括抓握杆L的手柄的机动车辆的打开区段2(门，后备箱)的剖视图。抓握杆L结合了根据第二实施例的有无检测传感器1。为了打开该打开区段2，在所采用的示例中，用户必须将他或她的手沿箭头F的方向通过抓握杆L和打开区段2之间。手因此设置在空间ES中。在抓握杆L的该特定非限制性实施方式中，杆L包括导电元件3，其例如为装饰性镀铬元件。在该情况下，装饰性导电元件例如为电浮动的，也就是说，其没有被联接到车辆的地面，并且这能够降低制造成本。
如该非限制性实施例中可见的，第一电极E1被改造为面对打开区段2设置，而第二电极E2被改造为面对导电元件3设置。
扼要重述，传感器1的处理单元UT(该图中未图示)连接到第一电极E1和第二电极E2，以检测它们的电容改变。
检测之后，根据两个电极E1，E2的每一个由于手接近两个检测区域Z1，Z2而造成的电容改变的信号，在机动车辆的打开区段上触发一触发动作。
电极E1，E2的每一个的电容信号为附加的信息项，其将使得处理单元UT能够确定是否是手插入到手柄L中或是否正在下雨。
在手被插入到手柄中的情况下，电极E1，E2的电容改变是明显的，因为位于空间ES中的手在相同的时间激励检测区域Z2和检测区域Z1。
在正在下雨的情况下，电极E1没有与面对侧向部分定位的电极E2同时被激励，因为雨滴太小以至于不能同时激励两个电极。面对底部定位的另一第二电极没有被激励。第一电极E1和该第二电极E2的电容的改变被随时间补偿调整偏差，因为雨滴落在抓握杆L的侧向部分(顶部)上，即在检测区域Z2中，或在杆L内侧，即在检测区域Z1中。而且，应注意到，在雨沿抓握杆L流动的情况下，第一电极E1的电容改变大于第二电极E2的电容改变，因为在非限制性实施例中，电极E1包括比电极E2更大的表面积。应再次强调，电容与表面积成比例。
在没有防护平面13的情况下，当下雨时，第二电极E2的电容的改变将与第一电极E1的电容的改变一样大，并且不可能区别手与雨。当手定位在抓握杆外侧时，电极E1，E2的电容的改变小于对应于手插入杆L中的电容的改变。这在具有装饰性镀铬元件并且如果手接触它或接近它(或任何其它物体，例如车体或墙)而没有插入杆中时同样适用。实际上，由于防护平面13而在电极E1和电极E2之间不再有寄生耦合，考虑电极E2上的测量以及因此电极E2镀铬元件耦合，可能从其推断是否仅在镀铬元件上存在激励。在该情况下，电极E2的电容的改变较小，并且与对应于插入到杆L中的手的电容的改变不同。
在两个电容改变信号为典型的手插入杆L中的情况下，锁定或解锁动作在车辆的打开区段上进行。相反地，在两个电容改变信号为典型的雨的情况下，或典型的手或任何其它物体在杆L外侧的情况下，则不执行锁定或甚至解锁动作。
换句话说，信号能够过滤不期望的现象，例如在用户位于包括在车辆中的传感器1附近但是他或她没有朝向传感器1移动他或她的手并且正在下雨时或他或她仅将他或她的手放置在手柄L上或前方时过早地解锁车门。
显然，本发明的说明书不限于上面所述的实施例。
在另一个非限制性示例中，导电元件3没有面对第二电极E2设置，而是设置在抓握杆L的外面上，并且面对第一电极E1。
在另一个非限制性实施例中，控制单元UT包括两个连接部，分别用于测量输入E和控制输出S。
本发明在上方通过非限制性示例描述，并且应理解为所描述的信号是非限制性的，并且其它类型的信号可被使用而不以任何方式偏离本发明的范围。
因而，所述的本发明特别地提供以下优点：
能够消除与侧向和金属电极的机械固定相关的任何机械问题。侧向电极由布置在平行于电极E1的平面上的迹线代替；
能够由于以下原因减小有无检测传感器1的体积：
-电极E2在印刷电路10上的新颖的构造(平坦地平放)；
-其表面被印刷在印刷电路上的防护平面13；
并且因而被改造以减小打开区段2的手柄的抓握杆L的尺寸。
能够不再具有来自电极E2的在低频天线上的任何寄生效应，因为电极E2不再是金属的或面对天线设置的；
其降低了制造有无检测传感器的成本和复杂度。

Claims (8)

1.一种电容式有无检测传感器(1)，能够布置在机动车辆(V)的打开区段(2)的手柄的抓握杆(L)中，包括：
-第一电极(E1)，用于测量限定第一检测区域(Z1)的电容，和第二电极(E2)，用于测量限定第二检测区域(Z2)的电容；
-所谓的防护平面(13)，适用于最小化在所述第一电极(E1)和所述第二电极(E2)之间的电容耦合；
所述传感器(1)连接到处理单元(UT)，该处理单元(UT)连接到所述第一电极(E1)、所述第二电极(E2)和防护平面(13)，所述处理单元适用于周期性地并且交替地将所述防护平面(13)设置在与所述第一电极(E1)相同的电势处或与所述第二电极(E2)相同的电势处；
其特征在于，所述传感器(1)还包括：
-印刷电路(10)，包括第一面(101)和第二面(102)，所述第一电极(E1)包括沿所述第一面(101)延伸的表面，并且所述第二电极(E2)包括沿所述第二面(102)延伸的表面；
并且在于：
防护平面(13)包括导电迹线，该导电迹线布置在第一电极(E1)和第二电极(E2)之间，穿过所述印刷电路(10)的厚度(e)，并且包括沿印刷电路(10)的所述第一面(101)延伸的第一印刷表面(130)和沿印刷电路(10)的所述第二面延伸的第二印刷表面(131)。
2.根据权利要求1所述的电容式有无检测传感器(1)，其中，导电迹线(13)的第一表面(130)具有的长度至少等于所述第二电极(E2)的长度，并且导电迹线(13)的第二表面(131)具有的长度至少等于所述第一电极(E1)的长度。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的电容式有无检测传感器(1)，其中还进一步包括第二个第二电极(E2)，该第二个第二电极(E2)布置为使得两个第二电极(E2)在关于所述有无检测传感器(1)成直角的平面上位于第一电极(E1)的每一侧。
4.根据权利要求1或2所述的电容式有无检测传感器(1)，其中第一电极(E1)在关于所述印刷电路(10)成直角的平面上相对于第二电极(E2)偏移，以获得分别对应于第一检测区域(Z1)和第二检测区域(Z2)的倾斜的检测方向(d1，d2)。
5.根据权利要求1或2所述的电容式有无检测传感器(1)，其中第一电极(E1)被改造为面对所述打开区段(2)设置。
6.根据权利要求1或2所述的电容式有无检测传感器(1)，其中所述抓握杆(L)包括导电元件(3)，并且其中第二电极(E1)被改造为面对所述导电元件(3)设置。
7.根据权利要求1或2所述的电容式有无检测传感器(1)，其中导电迹线(13)的电势设置成与第一电极(E1)相同的水平，或设置成与第二电极(E2)相同的水平。
8.一种机动车辆(V)的打开区段(2)的手柄，包括抓握杆(L)，其特征在于，所述手柄包括布置在所述抓握杆(L)中的根据前述任一项权利要求中的有无检测传感器(1)。
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