CN109424280B - 电容传感器装置及交通工具外把手 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于感测至少一个接近中的物体的电容传感器装置其中，电容器装置配置为接触传感器并且包括多个电极，多个电极各自配置为扁平电极且彼此对齐并设置成彼此间隔开，其中，每个电极具有指定电容并连接至评估单元，评估单元感测相应电极的电容改变；电极中的一个电极是主电极并且其他电极是辅电极；评估单元设置成一并监测全部电极使得对多个所述辅电极的电容改变和主电极的电容改变进行感测并彼此比较和/或与指定参考值进行比较；以及评估单元设置为至于是否发生对主电极的接触和/或朝主电极的接近则基于所感测的多个辅电极的电容改变而在真实性方面对所感测的主电极的电容改变进行检查。

Description

电容传感器装置及交通工具外把手
技术领域
本发明涉及一种用于感测至少一个接近中的物体的电容传感器装置以及一种具有此类电容传感器装置的交通工具外表面和交通工具外把手。
背景技术
已知电容传感器装置通常作为用于电容接触识别的接近或接触传感器，以便例如识别在把手(比如交通工具如车辆外把手)处接近中的手或是存在手/手动操作，并且释放或阻止功能，例如锁定或解锁功能。
对于交通工具外把手的情况，一个特别的不利之处在于例如由大雨导致的错误识别可能造成锁定或解锁功能被意外激活。
发明内容
本发明是基于以下目的，即提供一种用于感测至少一个接近中的物体的电容传感器装置，通过该传感器装置能够大大地避免错误识别和/或错误激活。此外，还提供了一种具有改进的电容传感器装置的交通工具外表面和交通工具外把手。
根据本发明通过一种电容传感器装置来实现该目的。关于交通工具外表面或交通工具外把手，根据本发明分别通过一种特征来实现。
本发明的有利改进具有各种主题。
根据本发明的用于感测至少一个接近中的物体的电容传感器装置配置为接触传感器并且包括多个电极，该多个电极各自配置为扁平电极且彼此对齐并且设置为彼此间隔开，其中，每个电极具有指定电容并连接至评估单元，该评估单元感测相应电极的电容改变，其中，电极中的一个配置为主电极并且其他电极配置为辅电极，其中，评估单元设置成一并监测全部电极，使得对多个辅电极的电容改变以及主电极的电容改变进行感测并彼此比较。此外，评估单元设置成至于是否发生对主电极的接触和/或朝主电极的接近则基于所感测的多个辅电极的电容改变而在真实性和/或一致性方面对所感测的主电极的电容改变进行检查。
借助真实性测试，通过与所感测的多个辅电极的电容改变进行比较从而检查所感测的主电极的电容改变，则能够可靠且毫无疑义地识别操作中的接触。特别地，可以过滤掉例如由脏水、雨水、泼溅或类似原因所导致的错误激活/接触。因此避免了错误操作或错误激活。为此，例如在识别出错误激活时，通过真实性测试得以阻止相应开关功能。
电容传感器装置特别地配置为接触传感器，当该接触传感器由物体接触或者由物体接近时，该接触传感器改变其电容。
通过本发明所获得的优点特别在于，除了主电极或测量电极之外还提供辅电极，使得能够通过所感测的测量或传感器信号(尤其所感测的辅电极的电容改变)而在真实性方面对所感测的测量或传感器信号(尤其是所感测的主电极的电容改变)进行检查。由此，使得在识别出物体与主电极接触或者朝主电极接近的情况下可以可靠地激活或可靠地阻止开关功能，比如解锁或锁定功能。特别地，借助于辅电极监测主电极的周围环境。在可靠识别出对主电极的接触的情况下，则借助评估单元激活控制信号，例如，该控制信号控制(例如激活或阻止)相应功能(比如关闭、打开、解锁或锁定功能)。
例如，评估单元设置成：在真实性确定缺乏的情况下，则阻止对功能(例如开关功能)的激活；或者，在真实性确定存在的情况下，则释放对功能(例如开关功能)的激活。
一种改进方式例如提出评估单元设置成根据所确定的主电极和/或辅电极的电容改变来激活开关信号或者阻止开关信号的这种激活。
在一个可能的实施例中，电极配置为带状电极和/或矩形电极。例如，主电极具有比辅电极大的尺寸。特别地，主电极具有适合接近中的物体的大小、形状和/或尺寸。例如，如果手或手指的接近和/或接触要借助于主电极来感测，则主电极例如可以具有用于手的垫子形状或用于手指的带状形状。在这种情况下，主电极用作测量电极，其必须被致动或接触以触发功能。
在电容传感器装置例如设置在交通工具外部的情况下，评估单元使得可以激活交通工具的不同功能，例如打开或关闭交通工具门、解锁或锁定尾门或前盖锁、打开或关闭尾门或前盖。
辅电极特别用于监测主电极或测量电极的周围环境。例如，辅电极用于识别例如由机械应力(比如灰尘、雨水或污垢)所引起的错误信号，并且抑制错误激活，即阻止或抑制对功能的激活。
另一个实施例提出辅电极配置为带状电极并且在各种情况下设置在主电极旁。例如，相应辅电极或带状电极具有对应于主电极的侧向长度的长度。在一个可能的实施例中，辅电极或带状电极中的至少两个竖直布置并且平行于主电极的侧面相对于主电极侧向地设置。此外，辅电极中的至少一个可以水平设置并且平行于主电极设置在主电极上方和/或下方。部分地或完全地围绕主电极设置的这种辅电极排布使得能够对主电极的周围环境进行对应的部分或完全监测和感测。由此，能够基于来自周围环境的测量信号来可靠地检查主电极的测量信号并在真实性方面对主电极的测量信号进行评估。
例如，在所感测的主电极的电容改变超过指定参考值的情况下，则评估单元发送用于功能(例如锁定或解锁功能)的开关信号。在这种情况下，在所感测的电容改变仅位于主电极旁的电极中的情况下，则评估单元可以阻止开关信号的激活。作为可替代例，在所感测的电容改变位于所有电极中的情况下，只有如果至少超过主电极的电容参考值才会激活功能。
此外，评估单元可以设置成确定和评估主电极和/或辅电极的电容改变的时间偏移和/或序列。通过对所感测的电容改变的这种特定评估，可以额外地限定功能的释放条件。由此，还可得出关于存在于主电极的周围环境中或在主电极本身上的状况的结论，例如传感器的严重污垢，其中，评估单元可以激活对应的维护信号或清洁信号。
特别地，评估单元设置成至于是否已发生对主电极的接触和/或朝主电极的接近则在真实性方面对主电极的电容改变和/或辅电极的电容改变的所确定时间偏移和/或所确定序列进行检查。
电容传感器装置被特别用于外部，例如在交通工具外表面上，例如在交通工具的A柱上或把手上。例如，尤其暴露在严重污垢、雨水或其他压力下的交通工具外把手设置有此类电容传感器装置。
附图说明
本发明的示例性实施例在下文中根据附图更细节地进行说明。
在附图中：
图1A说明性地示出了一种交通工具，其具有布置在外部的电容传感器装置；
图1B以放大视图说明性地示出了一种具有交通工具外把手的交通工具门，其包括作为接触传感器的电容传感器装置；
图2说明性地示出了处于第一操作状态下的电容传感器装置的一个可能实施例；
图3说明性地示出了处于第二操作状态下的电容传感器装置；
图4说明性地示出了处于第三操作状态下的电容传感器装置；以及
图5以放大视图说明性地示出了电容传感器装置到评估单元和开关单元的耦连。
在所有的附图中，彼此相应的部件配有相同的附图标记。
附图标记列表
1 交通工具
2 门
3 尾门
4 电容传感器装置
4.1至4.n 电极
5 物体
6 评估单元
6.1 分析模块
6.2 真实性模块
7 交通工具外把手
7.1 把手盖
8 尾门把手
9 接触传感器
10 开关单元
11 存储单元
D(S) 主电极的电容改变
D(H) 辅电极的电容改变
E 效应
F 功能
S 主电极
SS 当前测量或传感器信号
SS-1 先前测量或传感器信号
SI 控制信号
H 辅电极
具体实施方式
图1A说明性地示出了一种交通工具1。该交通工具1在其外部具有多个可电动开关的区域。例如，在门2或尾门3的区域中，交通工具1具有电容传感器装置4，用于感测正在接近或接触交通工具1的至少一个物体5，比如用户的手。
电容传感器装置4使得可以以一种简单方式来激活交通工具1的对应功能，例如打开或关闭门2；关闭和/或打开发动机罩、滑动顶篷、升高顶篷、交通工具窗户和/或油箱盖；解锁或锁定尾门或前盖锁；打开或关闭尾门3。出于该目的，交通工具1可装配有多个电容传感器装置4。
电容传感器装置4例如可以是交通工具外把手7或尾门把手8的一部分。
下面参照交通工具外把手7以示例的方式更详细地描述本发明。尾门把手8的电容传感器装置4具有相同的功能和相同的结构。
图1B以放大视图说明性地示出了一种具有交通工具外把手7的交通工具门2，该交通工具外把手7包括配置为接触传感器9的电容传感器装置4。在这种情况下，接触传感器9是交通工具外把手7的一体部分。接触传感器9例如集成在交通工具外把手7的把手盖7.1中，例如被注入到装饰性外层中，特别是喷涂层中。
图2说明性地示出了一种用于感测物体5的电容传感器装置4的示例性实施例。
在这种情况下，电容传感器装置4包括多个电极4.1至4.n，这些电极各自配置为扁平电极并且彼此对齐并设置成彼此间隔开。
每个电极4.1至4.n都具有指定电容。根据电极4.1至4.n的类型和设计，电容传感器装置4配置为接触传感器，该接触传感器对由于物体5接近和/或接触该传感器进行响应，特别是改变其电容。例如，在这种情况下，通过与周围环境或参考电极进行比较来建立电极4.1至4.n的电容改变。例如，每个电极4.1至4.n配置为振荡器，特别是RC谐振电路，其在物体5接近时改变谐振频率，结果导致所感测的电容改变。
每个电极4.1至4.n连接到评估单元6。该评估单元6例如是集成电路或微处理器。评估单元6例如将相应电极4.1至4.n的电容或谐振频率的变化感测为测量信号。
在一个简单的实施例中，电极中的一个电极4.1配置为主电极S(也就是传感器或测量电极)。其他电极4.2至4.n配置为辅电极H或参考电极。
评估单元6设置成一并监测全部电极4.1至4.n。出于该目的，电极4.1至4.n以传统方式耦连到评估单元6。
评估单元6设置成对多个辅电极H的电容改变和主电极S的电容改变进行感测到并彼此比较。
为了可靠地激活或可靠地阻止开关功能，例如解锁或锁定功能，在识别到物体5与主电极S接触或物体5朝主电极S接近的情况下，辅助电极H用于监测主电极S的周围环境。
在可靠地识别出对主电极S的接触的情况下，则通过评估单元6激活控制信号SI，例如该控制信号控制(比如激活或阻止)对应功能F(比如关闭、打开、解锁或锁定功能)。
在这种情况下，评估单元6设置为根据所确定的主电极S和/或辅助电极H的电容改变来激活开关或控制信号SI，或者阻止对开关/控制信号SI的这种激活。
作为示例，图2至图4示出了作为电极4.1至4.n的带状电极和/或矩形电极。例如，主电极S具有比辅助电极H更大的尺寸。特别地，主电极S具有适合于接近中的物体5的大小、形状和/或尺寸。
在示例性实施例中，辅电极H被配置为带状电极。然而，辅电极H也可以具有其他合适的形状。
辅电极H在各种情况下设置在主电极S旁。例如，相应的辅电极H的长度对应于主电极S的侧向长度。
另外，辅电极H以一定方式分布在主电极S周围并且与主电极S隔开一定距离。
在所示的示例性实施例中，辅助电极H(电极4.3和4.4)中的两个竖直布置并且平行于主电极S的侧面相对于主电极S侧向地布置。此外，另一个辅助电极H水平布置并且平行于主电极S设置在该主电极S上方。
通过部分地围绕主电极S设置的辅助电极H的这种布置，使得能够至少部分地监测和感测主电极S的周围环境。由此，主电极S的测量信号能够基于辅电极H的测量信号并因此基于来自主电极S周围环境的信号通过将测量信号彼此比较而在真实性方面进行可靠地检查和评估。
图2至4示出了主电极S的适于手的形状，其用于感测手朝主电极S接近和/或手在主电极S上接触。出于该目的，主电极S具有大致手的大小的垫子形状或矩形形状。在这种情况下，主电极S用作测量电极，其必须被致动或接触以触发功能F或必须被接近。
辅电极H特别用于监测主电极S的周围环境。例如，辅电极H用于识别例如由效应E(尤其是机械应力或灰尘、雨水或污垢的影响)所引起的错误信号并且抑制错误激活，即阻止或抑制功能F的激活。
在图2中，评估单元6例如感测由雨滴导致的效应E所引起的电极4.1、4.2和4.4的电容改变。
评估单元6评估所感测到的电极4.1、4.2和4.4的电容改变。在这种情况下，所确定的电极4.1、4.2和4.6的值可以彼此比较。此外，所确定的电极4.1、4.2和4.6的值也可以与为相应电极4.1、4.2和4.6所存储的参考值进行比较。在这种情况下，每个电极4.1至4.n可以存储用于物体5的区别识别的多个参考值。
由于电极4.1、4.2和4.6的电容改变大致相等，所以评估单元6确定在电容传感器装置4上仅发生雨滴形式的效应E并且不存在物体5(例如手)的功能相关接近或者不存在物体5的接触。结果，评估单元6不生成控制信号SI。
在图3中，电极4.1和4.2检测到效应E。借助于评估单元6识别出未达到用于通过电极4.1(即主电极S)的电容改变来激活控制信号SI的参考值。由于这个原因，停止生成控制信号SI。
在图4中，主电极S(电极4.1)的电容由于作为接近中的物体5的手而改变超过指定参考值，并因此比辅电极H(电极4.2至4.4)处的电容改变改变更大的程度。借助评估单元6，即使是在由雨水引起的效应E的情况下，仍有可能可靠地感测期望物体5的接近或接触。
出于该目的，评估单元6例如被设置成在所感测的主电极S的电容改变超过指定参考值的情况下即使感测到辅助电极H处的电容改变仍产生用于功能F的控制信号SI，例如锁定或解锁功能。
相反，如果在主电极S处所感测到的电容改变低于指定参考值，则不生成控制信号SI或者阻止其激活。
此外，评估单元6可被设置成确定和评估主电极S和/或辅电极H的电容改变的时间偏移和/或序列。通过对所感测的电容改变的这种特定评估，可额外定义功能F的释放条件。结果，还可得出关于存在于主电极S的周围环境中或在主电极S本身处的状况的结论，例如关于传感器的严重污垢，其中，评估单元6可以激活对应的维护信号或清洁信号。
图5以放大视图说明性地示出了电容传感器装置4到评估单元6和开关单元10的耦连。
评估单元6被设置成一并监测全部电极4.1至4.n，使得对多个辅电极H的电容改变和主电极S的电容改变进行感测并彼此比较和/或与指定参考值进行比较。
为此，电极4.1至4.n向评估单元6提供当前测量或传感器信号SS，这些测量或传感器信号SS可选地被存储为先前测量或传感器信号SS-1。例如，为此，评估单元6包括存储单元11。借助于所感测的当前测量或传感器信号SS和先前测量或传感器信号SS-1，评估单元6使用分析模块6.1来确定主电极S的电容改变D(S)和多个辅电极H的电容改变D(H)。
此外，评估单元6可设置为至于是否发生对主电极S的接触和/或朝主电极S的接近则基于所感测的多个辅电极H的电容改变D(H)而在真实性方面对所感测的主电极S的电容改变D(S)进行检查。出于该目的，评估单元6例如具有真实性模块6.2。
例如，评估单元6，特别是其真实性模块6.2，设置为至于是否发生对主电极S的接触和/或朝主电极S的接近则在真实性方面对主电极S的电容改变D(S)和/或多个辅电极H的电容改变D(H)的所确定时间偏移和/或所确定序列进行检查
在这种情况下，评估单元6还被设置为：在确定缺乏真实性的情况下，阻止对功能F(特别是开关功能)的激活；或者，在确定存在真实性的情况下，释放对功能F(特别是开关功能)的激活。出于该目的，评估单元6在输出侧连接到开关单元10，该开关单元10通过评估单元6提供控制信号SI以便激活或阻止功能F。

Claims (14)

1.一种用于交通工具(1)的电容传感器装置(4)，其用于感测至少一个接近中的物体(5)，其中，所述传感器装置(4)配置为接触传感器(9)并且包括多个电极(4.1至4.n)，所述多个电极各自配置为扁平电极且彼此对齐并设置成彼此间隔开，其中，
-每个电极(4.1至4.n)具有指定电容并连接至评估单元(6)，所述评估单元(6)感测相应电极(4.1至4.n)的电容改变(D(S)，D(H))，
-所述电极中的一个电极(4.1)是主电极(S)，其待被致动或接触以触发交通工具(1)的功能(F)，
-其他电极(4.2至4.n)是辅电极(H)，其监测主电极(S)的周围环境，所述辅电极(H)围绕所述主电极(S)布置，距所述主电极(S)一距离并且距彼此一距离，
-所述评估单元(6)设置成一并监测全部所述电极(4.1至4.n)，使得对所述多个所述辅电极(H)的电容改变(D(H))和所述主电极(S)的电容改变(D(S))进行感测并彼此比较和/或与指定参考值进行比较，
-所述评估单元(6)设置为至于是否已经发生对所述主电极(S)的接触和/或朝所述主电极(S)的接近则基于所感测的所述多个辅电极(H)的所述电容改变(D(H))而在真实性方面对所感测的所述主电极(S)的所述电容改变(D(S))进行检查，以及
-所述评估单元(6)设置成确定和评估所述主电极(S)和/或辅电极(H)的所述电容改变的时间偏移和/或序列。
2.如权利要求1所述的电容传感器装置(4)，其中，所述评估单元(6)设置成：在缺乏真实性的情况下，则阻止对所述功能(F)的激活；或者，在存在真实性的情况下，则释放对所述功能(F)的激活。
3.如权利要求1或2所述的电容传感器装置(4)，其中，所述评估单元(6)设置成根据所确定的所述主电极(S)和/或辅电极(H)的所述电容改变来生成控制信号(SI)，或者阻止控制信号(SI)的这种生成。
4.如权利要求1或2所述的电容传感器装置(4)，其中，所述电极(4.1至4.n)配置为带状电极和/或矩形电极。
5.如权利要求1或2所述的电容传感器装置(4)，其中，所述主电极(S)具有比所述辅电极(H)大的尺寸。
6.如权利要求1或2所述的电容传感器装置(4)，其中，所述辅电极(H)配置为带状电极并且在各种情况下设置在所述主电极(S)旁。
7.如权利要求6所述的电容传感器装置(4)，其中，所述相应辅电极(H)至少具有对应于所述主电极(S)的侧向长度的长度。
8.如权利要求1或2所述的电容传感器装置(4)，其中，在所感测的所述主电极(S)的电容改变超过指定参考值的情况下，所述评估单元(6)发射控制信号(SI)。
9.如权利要求1或2所述的电容传感器装置(4)，其中，在所感测的电容改变仅位于所述主电极(S)旁的所述辅电极(H)中的情况下，所述评估单元(6)阻止控制信号(SI)的激活。
10.如权利要求1或2所述的电容传感器装置(4)，其中，所述辅电极(H)中的至少两个竖直布置并且平行于所述主电极(S)的侧面相对于所述主电极(S)侧向地设置。
11.如权利要求1或2所述的电容传感器装置(4)，其中，所述辅电极(H)中的至少一个水平布置并且平行于所述主电极(S)设置在所述主电极(S)上方。
12.如权利要求1或2所述的电容传感器装置(4)，其中，所述评估单元(6)设置为至于是否已经发生对所述主电极(S)的接触和/或朝所述主电极(S)的接近则在真实性方面对所述主电极(S)的所述电容改变(D(S))和/或所述多个辅电极(H)的所述电容改变(D(H))的所确定时间偏移和/或所确定序列进行检查。
13.一种交通工具外表面，其具有如权利要求1至12中任一项所述的电容传感器装置(4)。
14.一种交通工具外把手(7)，其具有如权利要求1至12中任一项所述的电容传感器装置(4)。
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