CN108216103B - 静电传感器结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种静电传感器结构(7)，其布置在两个物体(3,5)处，这两个物体能呈相对彼此不同的空间结构，并且生物的身体(6)能布置在这两个物体之间。借助该静电传感器结构(7)能获悉是否在一个物体与另一个物体(3,5)之间布置有这种身体(6)。为了使对应的静电传感器结构(7)具有简单的结构和高度可靠的运行安全性，建议了在所述一个物体(3)处布置有电极(8)，而在所述另一物体(5)处布置有两个电极(9,10)，布置在所述另一物体(5)处的两个电极(9,10)彼此偏置。

Description

静电传感器结构
技术领域
本发明涉及一种静电传感器结构，该静电传感器结构布置在两个物体处，这两个物体可呈相对彼此不同的空间结构，并且生物的身体可以布置在这两个物体之间，并且借助该静电传感器结构可获悉是否在一个物体与另一个物体之间布置有这种身体。
背景技术
由DE10014381C1已知用于获悉车辆乘员的位置的测量结构，借助该测量结构，为了使安全气囊符合要求地并且差异化地触发，应尽可能可靠地并且抗干扰地获悉车辆乘员的位置。借助该已知的传感器结构或者测量结构，可以实现测距，其中，安全带设备的与车辆乘员接触的安全带用作主动的参考位置。安全带设备的安全带与设置在车辆内部空间中的固定且已知的位点之间的距离使得能够正确地获悉安全带以及由此车辆乘员的空间布局。测距借助磁场发送和接收单元来实现，其中，磁场发送单元适宜地集成到该安全带设备的安全带中。
这种由DE10014381C1已知的测量结构或传感器结构的缺点在于，其空间位置应通过获悉安全带的空间位置来获悉的生物的身体几乎不吸收磁场。因此，借助已知的测量结构可实施测距，但借助这种测量结构却不能区分安全带和生物的身体之间或者安全带和其它物体之间的接触是否存在。此外，在胸部区域内产生磁场会随之带来一定的缺陷和风险。无法排除对可能存在的心脏起搏器的影响或干扰；此外，由于存在磁场，通常由车辆乘员穿着的衣服的胸袋内保存着的、例如EC卡或类似卡的磁条会被消磁。此外，良好可获悉的磁场需要大量线圈或者高电流。由此，将线圈或者导体回线放入生物体内也伴随有相对较大的技术耗费。
由DE102008044903A1已知用于获悉车辆乘员的位置变化的传感器结构，其中，设有至少一个布置在车辆座位中的用于发送信号的电极以及用于接收信号的至少另一个电极。通过各个电极信号与参考电极的差异化测量，确定了车辆乘员的位置。在该已知的传感器结构中，可解决发送电极和生物的身体之间的波动且基本上未定义的耦合因数以及接收电极和生物的身体之间的未定义的耦合因数的问题。因此，传感器结构设有多个接收天线，其中，基于对在接收天线中感应出的信号电压的比较来进行分析。由DE102008044903A1已知的测量结构或传感器结构的缺点在于，要评估在接收天线中感应出的信号之间的差异。但这又取决于耦合因数。
由EP2937251A1已知一种传感器结构或测量结构，借助该传感器结构或测量结构可获悉安全带设备的安全带是否按规定放在车辆座位处。在此，传感器单元布置成与座位间隔开一段距离，并且与安全带设备的安全带间隔开一段距离。通过这种空间结构会产生关于车辆的显著缺点，因为为了这种测量结构而需要涵盖到车辆的不同范围的安装。除了包括车辆座位和属于该车辆座位的安全带设备的范围之外，例如仪表板和/或车顶篷的范围也必须牵涉到测量结构或传感器结构的既定安装之中。此外，以相对较小的技术构造上的耗费来对测量结构或传感器结构进行后续安装也是不可能的。
由DE10327753A1已知一种测量结构或传感器结构，该测量结构或传感器结构布置在安全带设备的安全带处。在该测量结构中，将用于接触测量结构或传感器结构的传感器单元的电导体织入到安全带设备的安全带之中。
发明内容
从前述现有技术出发，本发明的任务在于进一步改进前述类型的静电传感器结构，以使得借助尽可能小的技术构造耗费就能够可靠地识别出在物体之间是否存在生物的身体。
根据本发明，该任务通过如下方式来解决：在一个物体处布置有一个电极，而在另一物体处布置有两个电极；布置在所述另一物体处的两个电极彼此偏置，并且在所述另一物体处存在身体的情况下具有一样大的身体覆盖量；针对在这两个物体之间没有身体的情况，在所述一个物体处的电极与布置在所述另一物体处的第一电极的距离不同于与布置在所述另一物体处的第二电极的距离；布置在所述一个物体处的电极或者布置在所述另一物体处的两个电极承载有电荷，并且静电传感器结构具有测量装置，借助该测量装置可以获悉布置在所述一个物体处的电极和布置在所述另一物体处的第一电极之间的耦合因数以及布置在所述一个物体处的电极和布置在所述另一物体处的第二电极之间的耦合因数，并且可将这两个耦合因数进行比较。
根据本发明提出了一种基于电场的静电传感器结构，借助该静电传感器结构能可靠地识别出在两个物体之间是否存在生物的身体。措词“基于电场”是指所有技术要求，这些技术要求利用了电场的特性，例如电场在空间中的传播。
在其中至少一个电极载有电荷的两个电极之间总是存在电场耦合。该电场耦合与这两个电极之间的距离、面积和电介质一起构成例如电容器。该电容器的电容可以电测得。
借助高欧姆的电压计还可以测得在电极上感应出的电荷。感应或者静电感应是指电荷通过电场作用的空间移位。
对于根据本发明的静电传感器结构，电极的耦合是测量值。耦合的大小通常被称为耦合因数。耦合因数表达为电容或者表达为在一个电极上的源电压和在第二电极上的感应电压之间的比值。
根据本发明的静电传感器结构能以简单的方式来识别出车辆乘员是否有序地放置好属于他车辆座位的安全带设备。
单单对操作安全带锁触点的监测在此无法给出足够的安全性。对应的安全带锁触点能简单地以假性安全带锁来操作，而不用放置好安全带设备的安全带。在此，对安全带展开长度的监测可提供附加的安全性，但该安全带会容易展开并锁到安全带锁中，从而无法有序放置该安全带。然后，该安全带例如布置在身体和座椅的座位靠背之间。
借助根据本发明的静电传感器结构可以简单的手段来提供一种可能性，即识别安全带锁触点的误用产生。
在根据本发明的技术方案的情况下，有利地利用了生物的身体的基本特性。当例如通过电场在生物的身体中感应出电压时，由于生物的身体的低阻抗，整个皮肤表面呈现相同的电势。测量显示了对于皮肤电势、例如右手的皮肤电势来说，电压在左脚、右脚或者甚至在左手处进行耦合是完全无关紧要的。
根据本发明，为了进行分析而设有至少三个电极，其中，一个电极位于第一物体处，而两个电极则位于另一物体处。设置在另一物体处的两个电极在空间上彼此偏置地布置，但确保在这两个物体之间存在生物的身体的情况下两个布置在所述另一物体处的电极具有相同或者几乎相同大小的身体覆盖量。设置在所述一个物体处的电极布置成对于在这两个物体之间没有生物的身体的情况，与设置在所述另一物体处的两个电极中的第一电极的距离不同于与设置在所述另一物体处的两个电极中的第二电极的距离。
在测量装置中确定设置在所述一个物体处的电极和设置在所述另一物体处的两个电极中的第一电极之间的耦合因数。然后，确定设置在所述一个物体处的电极和设置在所述另一物体处的两个电极中的第二电极之间的耦合因数。
由于这三个电极的几何形状结构，在设有电极的两个物体之间没有生物的身体的情况下，产生两个不同的耦合因数。
如果在具有电极的两个物体之间存在生物的身体，则身体构成几乎短路。在所述一个物体处的一个电极和在所述另一物体处的第一或第二电极之间的不同距离由此均等了。两个耦合因数相等或者几乎相等。
有利地，在测量装置中针对两个耦合因数彼此之间的偏差给出阈值，低于该阈值则可获悉两个耦合因数一样大。
特别有利的是，当设有电极的两个物体是安全带设备的安全带和车辆座椅，例如车辆座椅的座椅靠背时，采用静电传感器结构。
根据本发明的静电传感器结构的适宜的改型，两个电极布置在安全带设备的安全带处，它们沿安全带的纵向延伸，并且在安全带的宽度方向上彼此偏置，以及在车辆座椅的座椅靠背处布置有一个电极。
在此，两个安全带侧的电极作为源电极被加载有频率为较佳地在40千赫兹和250千赫兹之间的交流电压信号。
耦合因数的确定可以在时分复用的方法中实施，对此，第一和第二安全带侧的电极在时间上交替地加载有交流电压信号。
替代地还可使得第一和第二安全带侧的电极加载有不同的交流电压信号。
在另一实施方式中，座椅靠背侧的电极作为源电极可加载有频率为较佳地在40千赫兹和250千赫兹之间的交流电压信号，其中，两个安全带侧的电极起到接收电极的作用。
此外，可有利地实现如下实施方式，即在车辆座椅的座椅靠背处彼此偏置地设置两个电极，并且在安全带设备的安全带处设有一个电极。
在此，安全带侧的电极作为源电极可加载有频率为较佳地在40千赫兹和250千赫兹之间的交流电压信号。
替代地，两个座椅靠背侧的电极作为源电极可加载有频率为较佳地在40千赫兹和250千赫兹之间的交流电压信号。
在两个前面提及的有利的实施方式中，两个座椅靠背侧的电极或者安全带侧的电极是接收电极。
如果两个座椅靠背侧的电极起到源电极的作用，则当第一和第二座椅靠背侧的电极时间上交替地加载有交流电压信号时，可以在时分复用的方法中获悉耦合因数。
替代地，还可使得第一和第二座椅靠背侧的电极加载有不同的交流电压信号。
为了实现在两个用作源电极的电极中基本上消除在远场中的信号以及由此明显降低干扰辐射，有利的是，起到发送电极和源电极作用的第一和第二电极可加载有在两个电极之间相移了180度的交流电压信号。
为了借助根据本发明的静电传感器结构也能识别出安全带是否扭转放置以及然后给出对应的提示，根据静电传感器结构的另一有利的改型可规定，除了起到接收电极作用的电极外还设有另一接收电极，其中，两个接收电极布置成与起到发送电极和源电极作用的第一和第二电极处于不同的距离，并且可分别将总和信号耦合到两个起到接收电极作用的电极中，并且这两个总和信号的相位不同。
附图说明
下面将参照附图根据实施方式来进一步阐释本发明。在附图中示出：
图1示出车辆座位的原理图，该车辆座位设有根据本发明的静电传感器结构的第一实施方式；
图2示出对应于图1的视图，其中，车辆座位被人占据；
图3示出车辆座位的原理图，该车辆座位带有根据本发明的静电传感器结构的第二实施方式；
图4示出对应于图3的视图，其中，车辆座位被人占据；
图5示出车辆座位的原理图，该车辆座位带有根据本发明的静电传感器结构的第三实施方式；以及
图6示出对应于图5的视图，其中，车辆座位被人占据。
具体实施方式
在图1中以原理图示出的车辆座位1具有座位部分2、座位靠背3和头靠4，该头靠4布置在座位靠背3的上端处。
此外，车辆座位1装有安全带设备，在图1中仅能看出该安全带设备中的安全带5。
在图1中该车辆座位1未被占据，而在图2中同一车辆座位1被车辆乘员占据。当车辆座位1按规定被占据并且安全带设备正确地处于运行中时，车辆乘员的身体6(如从图2显示的那样)布置在其余部分未示出的安全带设备的安全带5和车辆座位1的座位靠背3之间。
为了使车辆座位1的安全带设备能够以高可靠度按规定运行，车辆座位1装备有下文中将进一步描述的静电传感器结构7。
在图1和2中所示的实施方式中，电极8属于该静电传感器结构7，该电极8如从图1显示的那样布置在车辆座位1的座位靠背3中。
此外，两个另外的电极9、10也属于该静电传感器结构7，这两个电极在其余部分未示出的安全带设备的安全带5处布置成彼此偏置一距离。
两个安全带侧的电极9、10如已描述的那样布置成在安全带宽度中彼此平行并且相对于彼此偏置一距离，并且在车辆座位1被图2中示出的人员占据时具有通过该人员的身体6的一样大的覆盖面。
当车辆座位1未被图2中所示的人员占据并且对应地该人员的身体6没有设置在安全带5和车辆座位1的座位靠背3之间时，座位靠背侧的电极8与第一安全带侧电极9之间的距离不同于座位靠背侧的电极8与第二安全带侧电极10之间的距离。
在静电传感器结构7的在图1和2中所示的实施方式中，布置在安全带5处的两个电极9、10作为源电极加载有交流电压信号。该交流电压信号的频率在该实施方式中通常处于40千赫兹和250千赫兹之间的范围内。通常设置这种相对较低的频率，因为为此所需的构件伴随有相对较少的经济耗费。此外，在常见构造的车辆中不存在会被这种频率范围干扰的电气系统或者存在极少这种电气系统。由于选定的波长，伴随着前面描述的静电传感器结构7的运行而来的物理过程总体在近场进行。
在附图中未示出的测量装置属于根据图1和2阐述的静电传感器结构。借助该测量装置，可获悉座位靠背侧的电极8和第一安全带侧电极9或者第二安全带侧电极10之间的耦合因数。此外，在附图中未示出的测量装置可构造成借助其能比较前面描述的两个耦合因数。
如已描述的，在静电传感器结构7的在图1和2中所示的实施例中，座位靠背侧的电极8实施成接收电极，而安全带侧的两个电极9、10实施成源电极。确定两个耦合因数、即第一安全带侧电极9与座位靠背侧的电极8之间的耦合因数以及第二安全带侧电极10与座位靠背侧的电极8之间的耦合因数可以在时分复用的方法中实施。在此情况下，前面已经提及的交流电压信号交替地馈送给第一安全带侧电极9以及第二安全带侧电极10。
在由此产生的每个时间区间期间，测量或获悉在座椅靠背侧的电极8中感应出的电压。将两个所测得的电压或者由此计算出的耦合因数进行比较。
如果彼此比较的电压或耦合因数在静电传感器结构7的测量装置的测量精度的框架下相等或者几乎相等，则在图2中所示的人员的身体6就位于安全带设备的安全带5和车辆座位1的座位靠背3之间。
如果两个所述电压或者耦合因数明显彼此不同，则可以这样认为：在安全带设备的安全带5和车辆座位1的座位靠背3之间没有生物的身体。安全带5对应地没有按规定放置。
替代于前面描述的其中交流电压信号交替地馈送给第一安全带侧电极9以及第二安全带侧电极10的时分复用方法，第一安全带侧电极9和第二安全带侧电极10加载有不同的交流电压信号。但这要求从在作为接收电极起作用的座椅靠背侧的电极8中感应出的电压信号或者基于该电压信号的耦合因数中提取出这两个交流电压信号的部分。同时获悉的优点则与更高的技术耗费的缺点相抵。
借助通常已确定的阈值来确定从哪个电压比值或者耦合因数比值起交流电压信号被认为是不同的或者相同的。该阈值取决于设计并且通常对应于针对静电传感器结构7提出的要求来根据试验确定。
在图1和2中所示的静电传感器结构7的实施例的替代设计中可规定，座椅靠背侧的电极8作为源电极被加载有交流电压信号。两个安全带侧的电极9、10用作为接收电极，在这两个电极处测量或者获悉分别感应出的电压以及由此两个耦合因数。
关于分析测量装置中的耦合因数，以与先前描述的设计中类似的方式进行。
根据本发明的静电传感器结构7的另一有利的实施方式在图3和4中示出，其中图4示出带有具有身体6的作为车辆乘员的人员的车辆座位1。
在图3和4中所示的实施方式中，在车辆座位1的座椅靠背3处布置有两个电极9、10。这两个电极9、10在座椅靠背3中或者在座椅靠背3处相对于彼此偏置地设置，如由图3和4中所说明的那样。
在属于车辆座位1的其余未示出的安全带设备的安全带5处设有电极8，该电极8沿安全带5的纵向延伸。
在第一种设计中，安全带侧的电极8用作源电极，并且加载有交流电压信号。相应地，两个座椅靠背侧的电极9、10用作接收电极，在这两个电极处测量分别感应出的电压并且获悉由此得出的耦合因数。分析以与在测量装置中前面已经描述的实施例相似的方式进行。
根据在图3和4中所示的静电传感器结构7的实施例的替代设计中，将两个座椅靠背侧的电极9、10设计成源电极，并且在时分复用方法中交替地加载有交流电压信号。替代地，起到源电极作用的两个座椅靠背侧的电极9、10也加载有两个不同的交流电压信号。
在安全带侧的电极8处测量分别感应出的电压。
如在前面描述的用两个不同的交流电压信号实现的方法中那样，在感应出的电压中的信号成分借助滤波器分离，由此产生提高的技术耗费。
否则对借助测量装置获悉的耦合因数的分析对应于前面阐释的实施方式来进行。
在图1和2中所示的根据本发明的带有一个座椅靠背侧的电极8和两个安全带侧的电极9、10的静电传感器结构的实施方式的另一特别较佳的设计的特征在于，两个安全带侧的电极9、10加载有交流电压信号，该交流电压信号在两个起到源电极作用的安全带侧的电极9、10之间相移180度。
由此主要可实现两个交流电压信号在远场中基本上抵消。明显降低干扰辐射。
180度相移的交流电压信号通过信号反相(乘以-1)在电学上非常容易地实现。
在座椅靠背侧的并且起到接收电极作用的电极8处然后仅需测量感应出的电压。在生物的身体6位于两个安全带侧的、起到源电极作用的电极9、10和一个座椅靠背侧的、起到接收电极作用的电极8之间的情况下，由于通过叠加而消去的信号几乎完全消失。
对于其中确定信号相等的信号范围，阈值较佳地应由试验确定。
如果在起到接收电极作用的座椅靠背侧的电极8中感应出的电压处于前面提及的阈值之上，则可以得出结论：由于在起到源电极作用的安全带侧的两个电极9、10和起到接收电极作用的座椅靠背侧的一个电极8之间的不同距离，要么原始的交流电压、要么相移了180度的交流电压占主导地位。不会发生抵消。
在该设计中，两个安全带侧的电极9、10加载有彼此相移的谐波信号。相移角度为
Figure BDA0001505920010000108
第一安全带侧的电极9加载有信号x1(t)。
Figure BDA0001505920010000101
第二安全带侧的电极10加载有x2(t)。
Figure BDA0001505920010000102
180度相移也被称为相位反相。从电路技术方面来说，这通过将参考信号反相特别容易产生，如前面已经说明的那样。
由于两个信号x1(t)和x2(t)从起到天线作用的、空间上布置在不同位置处的电极9、10发射出，因而存在与位置有关的叠加。
一旦两个电极9、10与起到天线作用的座椅靠背侧的电极8的距离相等，则在那里接收到如下信号：
Figure BDA0001505920010000103
在两个安全带侧的电极9、10和座椅靠背侧的电极8之间的距离不同的情况下，在电极8中获悉的耦合因数不同地强。还仅须借助测量装置确定两个信号x1(t)和x2(t)中的哪个信号在总和信号中占主导。
对此，耦合到座椅靠背侧的电极8中的信号的相移在生物的身体方面由
Figure BDA0001505920010000104
确定。如果接收到的总和信号具有小于
Figure BDA0001505920010000105
的相移，则带有信号x1(t)的起到源电极作用的第一安全带侧电极9与带有信号x2(t)的起到源电极作用的第二安全带侧电极10相比更接近于起到接收电极作用的座椅靠背侧电极8。
如果总和信号的相移大于
Figure BDA0001505920010000106
则在起到接收电极作用的座椅靠背侧的电极8和带有信号x2(t)的起到源电极作用的第二安全带侧的电极10之间的距离小于在起到接收电极作用的座椅靠背侧的电极8和第一安全带侧的电极9之间的距离。
如果总和信号的相移等于
Figure BDA0001505920010000107
则两个起到源电极作用的安全带侧的电极9、10与起到接收电极作用的座椅靠背侧的电极8距离相等。
在此设计中产生这样的特殊之处，即在距离相等时总和信号变为零，因为：
Figure BDA0001505920010000111
在下面借助图5和6描述的根据本发明的静电传感器结构的实施方式中，除了两个起到源电极作用的安全带侧的电极9、10和一个起到接收电极作用的座椅靠背侧的电极8之外，还设有另一起到接收电极作用的座椅靠背侧的电极11。第二座椅靠背侧的电极11如由图5和6中所说明的那样布置成与车辆座位1的座椅靠背3处的第一座椅靠背侧的电极8偏置。第一座椅靠背侧的并且起到接收电极作用的电极8布置成：在车辆座位1的座位靠背3前面延伸的安全带5借助设置在该安全带内或者其处的起到源电极作用的两个电极9、10将带有小于
Figure BDA0001505920010000112
的相位的总和信号耦合到前面提及的第一座椅靠背侧的电极8中。
前面提及的用作接收电极的第二座椅靠背侧的电极11布置成：在车辆座位1的座位靠背3前面延伸的安全带5借助带有已提及的信号x1(t)和x2(t)的起到源电极作用的两个电极9、10将带有大于
Figure BDA0001505920010000113
的相位的总和信号耦合到该用作接收电极的第二座椅靠背侧的电极11中。
如果
Figure BDA0001505920010000114
度，则产生技术上的特别之处，即与耦合因数无关地仅可产生带有0度相位角或者180度相位角的总和信号。
如果采用了如前所述的两个起到接收电极作用的座椅靠背侧的电极8、11，则产生如下模式：
测量装置分析两个接收信号的相位。如果这两个信号彼此偏置180度，则在起到源电极作用的安全带侧的电极9、10和两个起到接收电极作用的座椅靠背侧的电极8、11之间没有生物的身体6。
如果身体6位于两个起到接收电极作用的座椅靠背侧的电极8、11和两个起到源电极作用的安全带侧的电极9、10之间，则两个信号几乎相同地耦合到该身体6中。由于两个信号相移180度，它们在身体6中相同的耦合输入条件下抵消。身体6然后具有趋于0伏特的表面电势。
由于身体6和两个起到接收电极作用的座椅靠背侧的电极8、11之间的不同耦合输入条件，可能的是两个起到接收电极作用的电极8、11中的接收幅值不同，但两个接收信号总是具有相同的相位。
借助这种设计根据起到接收电极作用的座椅靠背侧的电极8、11中的相位可识别出安全带是否扭转设置了，其中对于这种情况会发出相应的提示。
原则上可以仅需使前面根据各种实施方式和设计描述的静电传感器结构针对其它应用场合进行改型。因此，简单地可借助其它电极(这些电极例如构建在座位靠背3的后壁或者背壁中)来识别安全带5何时被布置在车辆座位1的座位靠背3后面。在该情况下无法实现车辆座位1的安全带设备的符合规定的运行。

Claims (14)

1.一种静电传感器结构(7)，所述静电传感器结构布置在两个物体(3,5)处，所述两个物体能呈相对彼此不同的空间结构，并且生物的身体(6)能布置在所述两个物体之间，并且借助所述静电传感器结构能获悉是否在所述两个物体(3,5)之间布置有这种身体(6)，其特征在于，
在一个物体(3,5)处布置有电极(8)，而在另一物体(5,3)处布置有两个电极(9,10)，所述两个物体(3,5)是安全带设备的安全带(5)和车辆座椅(1)；布置在所述另一物体(5,3)处的两个电极(9,10)彼此偏置，并且在所述另一物体(3,5)处存在身体(6)的情况下具有一样大或者几乎一样大的身体覆盖量；针对在两个物体(3,5)之间没有身体(6)的情况，在所述一个物体(3,5)处的电极(8)与布置在所述另一物体(5,3)处的第一电极(9)的距离不同于与布置在所述另一物体(5,3)处的第二电极(10)的距离；布置在所述一个物体(3,5)处的电极(8)或者布置在所述另一物体(5,3)处的两个电极(9,10)承载有电荷；并且所述静电传感器结构(7)具有测量装置，借助所述测量装置能获悉布置在所述一个物体(3,5)处的电极(8)和布置在所述另一物体(5,3)处的第一电极(9)之间的耦合因数以及布置在所述一个物体(3,5)处的电极(8)和布置在所述另一物体(5,3)处的第二电极(10)之间的耦合因数，并且能将这两个耦合因数进行比较。
2.如权利要求1所述的静电传感器结构(7)，其特征在于，在所述测量装置中针对两个耦合因数彼此之间的偏差给出阈值，低于所述阈值则获悉两个耦合因数一样大。
3.如权利要求1所述的静电传感器结构(7)，其特征在于，在所述安全带设备的所述安全带(5)处布置有两个电极(9,10)，所述两个电极沿所述安全带(5)的纵向延伸，并且在所述安全带(5)的宽度方向上彼此偏置，且在所述车辆座椅(1)的所述座椅靠背(3)处布置有一个电极(8)。
4.如权利要求3所述的静电传感器结构(7)，其特征在于，两个安全带侧的电极(9,10)作为源电极被加载有频率在40千赫兹和250千赫兹之间的交流电压信号。
5.如权利要求4所述的静电传感器结构(7)，其特征在于，第一和第二安全带侧的电极(9,10)能在时间上交替地加载有所述交流电压信号。
6.如权利要求4所述的静电传感器结构(7)，其特征在于，第一和第二安全带侧的电极(9,10)能加载有不同的交流电压信号。
7.如权利要求3所述的静电传感器结构(7)，其特征在于，所述座椅靠背侧的电极(8)作为源电极能加载有频率在40千赫兹和250千赫兹之间的交流电压信号。
8.如权利要求1所述的静电传感器结构(7)，其特征在于，在所述车辆座椅(1)的所述座椅靠背(3)处彼此偏置地设置两个电极(9,10)，而在所述安全带设备的所述安全带(5)处设有一个电极(8)。
9.如权利要求8所述的静电传感器结构(7)，其特征在于，安全带侧的电极(8)作为源电极能加载有频率在40千赫兹和250千赫兹之间的交流电压信号。
10.如权利要求8所述的静电传感器结构(7)，其特征在于，两个座椅靠背侧的电极(9,10)作为源电极能加载有频率在40千赫兹和250千赫兹之间的交流电压信号。
11.如权利要求10所述的静电传感器结构(7)，其特征在于，第一和第二座椅靠背侧的电极(9,10)在时间上交替地加载有所述交流电压信号。
12.如权利要求10所述的静电传感器结构(7)，其特征在于，第一和第二座椅靠背侧的电极(9,10)加载有不同的交流电压信号。
13.如权利要求4或10所述的静电传感器结构(7)，其特征在于，起到发送电极和源电极作用的第一和第二电极(9,10)能加载有在这两个电极(9,10)之间相移了180度的交流电压信号。
14.如权利要求13所述的静电传感器结构(7)，其特征在于，除了起到接收电极作用的电极(8)外还设有另一接收电极(11)，其中，两个接收电极(8,11)布置成与起到发送电极和源电极作用的第一和第二电极(9,10)处于不同的距离，并且能分别将总和信号耦合到两个起到接收电极作用的电极(8,11)中，并且这两个总和信号的相位不同。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10471930B2 (en) * 2017-11-22 2019-11-12 GM Global Technology Operations LLC Misrouted seatbelt webbing
US10889262B2 (en) * 2017-12-06 2021-01-12 Tesla, Inc. Improper seatbelt usage detection
US11768557B2 (en) * 2018-08-23 2023-09-26 Tactual Labs Co. Vehicular components comprising sensors
WO2020148828A1 (ja) * 2019-01-16 2020-07-23 Ｐｏｓｈ Ｗｅｌｌｎｅｓｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ株式会社 シートベルトおよび状態特定装置
DE102020205180B4 (de) * 2020-04-23 2022-05-19 Joyson Safety Systems Germany Gmbh Verfahren zum Bestimmen von Informationen in Bezug auf einen Insassen und/oder einen Sicherheitsgurt eines Kraftfahrzeugs, Computerprogrammprodukt sowie Sicherheitsgurtanordnung für ein Kraftfahrzeug

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204895369U (zh) * 2015-07-01 2015-12-23 中南林业科技大学 一种旅游管理用旅客入座检测装置
CN105189199A (zh) * 2013-01-11 2015-12-23 Tk控股公司 带有座椅背部传感器的乘客分类系统
CN106114509A (zh) * 2015-05-06 2016-11-16 现代自动车株式会社 自主车辆及其控制方法
CN106184092A (zh) * 2014-11-12 2016-12-07 现代自动车株式会社 用于保护车辆中的司乘人员的方法和系统

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5914610A (en) * 1994-02-03 1999-06-22 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and method for characterizing movement of a mass within a defined space
US5948031A (en) * 1996-02-23 1999-09-07 Nec Technologies, Inc. Vehicle passenger sensing system and method
DE10010532A1 (de) * 2000-03-03 2001-09-13 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur kapazitiven Objekterkennung bei Fahrzeugen
DE10010531A1 (de) * 2000-03-03 2001-09-13 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur kapazitiven Objekterkennung bei Fahrzeugen
DE10014381C1 (de) 2000-03-23 2001-05-31 Siemens Ag Sensorsystem zur Bestimmung der Insassenposition in Fahrzeugen
US7436299B2 (en) * 2001-03-02 2008-10-14 Elesys North America Inc. Vehicle occupant detection using relative impedance measurements
US6661115B2 (en) * 2001-09-12 2003-12-09 Motorola, Inc. Conductive e-field occupant sensing
DE60227414D1 (de) * 2001-12-13 2008-08-14 Intelligent Mechatronic Sys Vorrichtung zur detektion der anwesenheit eines besetzers
DE10327753A1 (de) 2003-06-18 2005-01-27 Paragon Ag Sensoranordnung zur Anbringung an einem Gurt, insbesondere an einem Sicherheitsgurt eines Kraftfahrzeugs
DE102006002919B4 (de) * 2005-01-24 2008-09-04 Denso Corp., Kariya Kapazitiver Sensor und Insassenerfassungssystem
DE102005057806B4 (de) * 2005-12-03 2016-04-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Insassenerfassungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
US8175774B2 (en) * 2008-05-16 2012-05-08 Infineon Technologies Ag Capacitive object recognition using adjustable electrode
DE102008044903B4 (de) 2008-08-29 2011-05-05 Continental Automotive Gmbh Erkennung einer Positionsveränderung von Fahrzeuginsassen
AT507518B1 (de) * 2008-10-23 2012-11-15 Hubert Zangl Vorrichtung zum detektieren eines nahen objekts
US8358208B2 (en) * 2008-11-11 2013-01-22 Infineon Technologies Ag Method and device for sensing a body
US9126502B2 (en) * 2012-08-14 2015-09-08 Delphi Technologies, Inc. Dual electrode occupant detection system and method
CN110074769B (zh) * 2013-09-05 2022-01-04 提爱思科技股份有限公司 座椅
EP2937251B1 (en) 2014-04-24 2017-07-12 Volvo Car Corporation Seat belt position detecting system and method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105189199A (zh) * 2013-01-11 2015-12-23 Tk控股公司 带有座椅背部传感器的乘客分类系统
CN106184092A (zh) * 2014-11-12 2016-12-07 现代自动车株式会社 用于保护车辆中的司乘人员的方法和系统
CN106114509A (zh) * 2015-05-06 2016-11-16 现代自动车株式会社 自主车辆及其控制方法
CN204895369U (zh) * 2015-07-01 2015-12-23 中南林业科技大学 一种旅游管理用旅客入座检测装置

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