CN110178107B - 用于车辆的传感器装置及用于操作这种传感器装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检测表面的区域中的输入装置的电容识别的车辆的传感器装置，包括第一和第二传感器电极以及评估单元，该评估单元通过连接线电连接到第一和第二传感器电极的相应第一连接部。本发明的目的是提供一种用于输入装置的电容识别的车辆的特别准确和可靠的传感器装置。本发明的目的是通过分别在第一传感器电极和第二传感器电极上使用第二连接部以及通过用于识别输入装置的存在和用于错误识别的相应方法来实现的。

Description

用于车辆的传感器装置及用于操作这种传感器装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的传感器装置，特别是用于控制安全相关功能的操作装置，用于在传感器表面的检测区域的范围内电容性地检测输入装置的存在，具有第一导电传感器电极，其布置在检测区域的范围内，并且具有评估单元，该评估单元通过第一连接线电连接到第一传感器电极的相关连接。评估单元设计成测量在第一传感器电极的连接处相对于系统地的电容。
本发明还涉及一种用于操作上述传感器装置的方法。
背景技术
在Fresenius Medical Care的文献DE102011011769A1中已知用于在安全相关应用的检测区域的范围内对输入装置进行触敏检测的传感器装置。
所述文献公开了一种以特别可靠的方式检测触敏屏幕或触摸屏上的输入的可能方式，从而实现医疗设备中的安全相关使用。使用冗余传感器元件确保可重复检测输入。作为该措施的结果，意图以特别可靠的方式检测输入，并且旨在避免故障。
从现有技术中还已知根据电容原理检测相应的输入或存在相应的输入装置。
申请人的非预先公开的专利申请DE102015112444.0描述了使用电容传感器电极与相应评估电路的组合，以便检测输入装置的存在。如果输入装置接近电容传感器电极或在相应接触的情况下，传感器电极与参考电位或地之间的电场发生改变。结果，传感器电极的电容改变并且可以由评估电路检测。还可以使用传感器电极相对于第二传感器电极或参考电极来检测存在输入装置情况下的电容变化。
在特别是具有很大安全相关性的车辆中的操作装置的情况下，例如用于打开和关闭驾驶辅助功能，比如(部分)自主驾驶或者在方向盘上检测驾驶员的手，问题在于能够以明确且可靠的方式检测驾驶员的输入并且能够检查操作装置的功能。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于车辆的特别准确和可靠的传感器装置，特别是用于控制安全相关功能的操作装置，用于在传感器表面的检测区域的范围内电容性地检测输入装置的存在，并且提供一种用于检测输入和故障的相关方法。
该目的通过根据相应独立权利要求的根据本发明的传感器装置和根据本发明的方法实现。从属专利权利要求、说明书和附图涉及本发明的有利实施例。
根据本发明的传感器装置的特征在于，评估装置通过第二连接线另外电连接到第一导电传感器电极的第二相关连接部，其中第一相关连接部和第二相关连接部布置在第一导电传感器电极的相互相对的端部区域内。
评估单元的这种布置和传感器电极的附加连接使得可以进行额外的评估和故障测量，这是有利的，特别是如果传感器电极断裂或者如果形成接触电阻。另外，可以以多种方式从而以更准确的方式在检测区域的范围内检测输入装置的存在。
在根据本发明的传感器装置的一个优选配置中，传感器装置具有第二导电传感器电极，其在检测区域的范围内具有第一相关连接部。评估单元经由第三连接线连接到第二导电传感器电极的第一相关连接部。该措施使得可以相对于系统地进行第二电容测量，以便检测输入装置。此外，还可以在第一导电传感器电极和第二导电传感器电极之间进行电容测量。特别地，借助于评估单元在第二导电传感器电极的第一相关连接部处提供刺激信号，第二导电传感器电极可以在此用作所谓的刺激电极，使得评估单元可以通过检测已经耦合的信号在第一导电传感器电极上进行电容测量，例如根据后面提到的CVD方法。
此外，根据另一有利构造，根据本发明的传感器装置的第二导电传感器电极可具有第二相关连接部，其中第二导电传感器电极的第一相关连接部和第二相关连接部均布置在传感器电极的相互相对的端部区域范围内。在这种情况下，传感器装置的评估单元经由第四连接线连接到第二导电传感器电极的第二相关连接部，结果是也可以通过此来进行电容和控制测量。
在根据本发明的传感器装置的一个有利配置中，评估单元设计成在第一和/或第二导电传感器电极的第一和第二相关连接部之间进行连续性检查。这尤其可以通过将第一电压电平施加到传感器电极的第一或第二相关连接部，然后测量在相应传感器电极的相应另一连接部处的第二电压电平来进行。在传感器电极没有导体轨道或传感器区域破裂的情况下，评估单元将在一个连接部处测量基本相同的电压电平，其先前被施加到另一个连接部。在电压电平值之间的偏差的情况下可以推断出传感器电极中的故障，在这种情况下，例如大于0.2V的差异将指示故障。
可替代地，评估单元还可以测量相应传感器电极上的第一和第二相关连接部之间的电压降。由于传感器电极通常具有良好的导电性，因此在无故障情况下该电压降必须基本为0V。一旦在此测量到大于定义的或其他参考值的电压降，就可以假设传感器电极中的故障。传感器电极的连接部之间的电压降大于0.2V或者特别是0.5V将是例如传感器电极中存在缺陷的事实的指示。
在根据本发明的传感器装置的另一有利配置中，评估单元基于传感器电极的连接部之间的所测量的电压降和在该过程中流动的电流来确定相应连接部之间的相应传感器电极的非反应电阻。这具有的优点是，由于精确确定的电阻，可以以相当精确的方式确定传感器电极的状态。该测量特别有用，特别是对于具有特定非反应电阻的材料用作传感器电极的情况。结果，可以将测量值与期望的电阻值进行比较，或者可以在偏差的情况下推断出参考值和故障。
为了检测故障，上述测量可以单独进行，或者以彼此的各种组合并以不同的顺序进行。
原则上，上述或以下设备和方法不仅可用于检查传感器电极的功能，而且还可用于检查评估单元本身的功能，特别是如果校准值或甚至相关参数的漂移模型是已知的。可以将测量值与校准值或参考值进行比较，从而可以推断出故障。评估可以由待监控的评估单元执行，或者由第二评估单元执行，以确保可靠的故障检测。
在根据本发明的传感器装置的一个优选配置中，评估单元设计成分别测量在第一导电传感器电极和/或第二导电传感器电极的第一相关连接部处和第二相关连接部处相对于地的电容或参考电位。结果，两个电容测量可以彼此独立地进行并且可以彼此进行比较。如果传感器装置起作用，则第一和第二测量的结果必须基本相同，在这种情况下，这些测量也可以以并行方式进行。因此提供了不同的测量值，并且可以用于检查整个测量装置的可信度。例如，一旦传感器电极区域或导体轨道断裂，这导致取决于相应传感器电极的所选连接部的不同电容值。
此外，可能有利的是，根据本发明的传感器装置的另一配置，评估单元设计成互连相应的第一导电传感器电极和/或第二导电传感器电极的第一相关连接部和第二相关连接部并且经由相应的互连连接部测量第一导电传感器电极和/或第二导电传感器电极相对于地的电容或参考电位。这使得即使传感器电极区域或导体轨道断裂，也可以可靠地进行电容测量而不限制传感器装置的功能，因为有效传感器电极区域保持几乎相同并且由于存在输入装置，总是可以检测到电容的变化。
在根据本发明的传感器装置的一个优选配置中，评估单元互连第一导电传感器电极和第二导电传感器电极的第一相关连接部和第二相关连接部并且通过相应的互连连接部测量第一导电传感器电极和第二导电传感器电极之间的电容。一方面，除了第一导电传感器电极相对于地的第一连续电容测量之外，这里在传感器电极之间基本上可以进行第二连续电容测量，由此如果存在输入装置则可以更准确地确定电容变化，因为两个测量值这里可再次用于检测输入装置。
另一方面，用于检测输入装置的存在的电容测量也可以在这里进行，如在先前的配置中，在故障的情况下，例如如果传感器电极区域破裂，因为这里有效的传感器电极区域也通过互连传感器电极连接而保持不变，并且如果存在输入装置，则可以检测电容的变化。
在所有上述配置中，除了第一导电传感器电极相对于地的第一连续电容测量之外，根据本发明的传感器装置的一个有利配置，借助于第二导电传感器电极，基本上可以在第一导电传感器电极和第二导电传感器电极之间提供第二连续电容测量，以便通过电容变化检测在检测区域的范围内输入装置的存在。如果存在输入装置，则两个测量增加了捕获电容变化的精度。在这种配置中，这里还可以特别使用Microchip的电容分压器方法(CVD方法)，以便确定电容。有关此方法的更多信息，请参考Microchip的AN2098应用笔记，其可在以下网址找到：http：//ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00002098A.pdf。
可替代地，电容测量或电容变化的检测可以例如通过使谐振电路的电容失谐或者通过测量相应电容的电流或电压的充电曲线来进行。在这方面，对于测量电容的测量方法没有限制。
在根据本发明的传感器装置的另一配置中，评估单元设计成互连第一导电传感器电极或第二导电传感器电极的第一相关连接部和第二相关连接部，并且在第一导电传感器电极或第二导电传感器电极的互连连接部与相应的另一传感器电极的第一相关连接部或第二相关连接部之间进行电容测量。该另一变型提供多个背景电容值，也就是说不存在输入装置，其可通过将这些静态电容值与已知参考值进行比较来用于检测故障或刺激(actuation)。如果偏离参考值，则可以推断出故障。
原则上，有利的是，为了检测故障或提高操作精度，进行至少两个不同的测量，以便将这些测量值彼此比较或者与参考值进行比较。在这种情况下，至少两个不同的测量均可以包括不同连接配置中的电容测量。然而，还可以将一个或多个电容测量与利用相应连接部配置进行连续性检查、电阻测量或电压降测量的其他测量组合。
特别地，以并行方式进行电容测量和连续性检查、电阻测量或电压降测量的可能性是根据本发明的传感器装置的特别优选的配置。为此，评估单元为电容测量提供的电压、信号或信号轮廓也可用于连续性检查、电阻测量或电压降测量。
在根据本发明的传感器装置的另一有利配置中，传感器电极是印刷电路板上的金属结构的形式。这具有以下优点：这些传感器电极可以以成本有效的方式在稳定可靠的制造过程中生产。在这种情况下，结构可以是板的形式或者是导体轨道的形式。如果传感器电极是导体轨道的形式，则将它们设计为曲折和相互啮合也是有利的，条件是存在第一和第二导电传感器电极。然而，导体轨道的曲折结构在单个传感器电极中也具有优势，因为它提供了最佳的空间利用率。在板形式的传感器电极的情况下，也可以想到交错结构。此外，印刷电路板上的不同层也可用于第一导电传感器电极和第二导电传感器电极，例如一方面是印刷电路板的前侧，而另一方面是印刷电路板的后侧。
根据本发明的传感器装置还适用于提供一种用于提高检测区域的范围内的输入装置的测量精度或检测精度并且用于检测故障的方法。在根据本发明的传感器装置的一个有利配置中，评估单元使用来自不同连接配置的至少两个不同的电容测量值，以便增加在检测区域的范围内检测输入装置的概率。取决于输入装置和输入方式，不同的连接配置可能是有利的。
不管连接配置如何，在根据本发明的传感器装置的一个有利配置中使用所谓的电容分压器方法，其使用两个传感器电极来确定电容。在这种情况下，电容由评估单元中模拟/数字转换器(AD转换器)的采样和保持元件的内部电容的电压与第一导电传感器电极相对于地的电容处的电压和/或两个传感器电极之间的电压之比确定。因此可以捕获电容变化，连续地进行电容测量并且确定电容的时间分布。
借助于评估单元，该方法可以以特别有利的方式并行化，例如具有两个独立的AD转换器，它们分别连接到第一导电传感器电极的第一相关连接部和第二相关连接部。一方面，由于并联连接，内部电容可以增加，因此可以提高测量精度。然而，另一方面，还可以监控两个AD转换器相对于彼此的漂移，因此可以推断出其他故障。
如果参考此处描述的测量方法进行并行测量，则这包括使用单独的AD转换器或相应的测量组件同时进行测量，或者测量值的顺序记录，通过仅使用多路复用器或多路分解器的一个AD转换器或相应的测量组件，相对于测量值变化，测量值的采样速度要快得多。
在根据本发明的传感器装置的另一有利配置中，评估单元将使用上述设备和方法确定的故障报告给中央或分散的电子控制单元。例如，控制单元评估故障并执行相应的措施以确保车辆的安全性。因此可以想到，例如一旦检测到故障就不再提供通过传感器装置连接或可以操作的某些功能，例如诸如(部分地)自主驾驶车辆的驾驶辅助系统，输出给驾驶员的相应消息和/或以限定方式终止的某些有效功能。
所提到的一些特征或性质涉及根据本发明的传感器装置和根据本发明的方法。这些特征中的一些有时仅被描述一次，但是在技术上可能的配置的范围内，彼此独立地应用于根据本发明的传感器装置和根据本发明的方法。因此，关于传感器装置呈现的优选实施例及其优点也相应地适用于根据本发明的方法，反之亦然。
附图说明
下面参考附图，基于优选的示例性实施例，更详细地解释本发明。
在图中：
图1示出了具有方向盘的车辆的仪表板的示意图，该方向盘具有用于安全相关功能的操作装置，
图2示出了具有检测区域和输入装置的操作装置的示意图，
图3a示出了根据本发明的传感器装置的示意图，该传感器装置具有通过两个连接部连接的评估单元和第一导电传感器电极，
图3b示出了根据本发明的传感器装置的示意图，该传感器装置具有通过两个连接部连接的评估单元和第一导电传感器电极以及通过一个连接部连接的传感器电极，
图3c示出了根据本发明的传感器装置的示意图，该传感器装置具有每个通过两个连接部连接的评估单元和两个传感器电极，
图4示意性地示出了串联连接的根据本发明的传感器装置的两个传感器电极的可能的示例性实施例，
图5示意性地示出了印刷电路板上的传感器电极的另一示例性实施例，准确地布置在印刷电路板的不同层上，
图6示出了用于进行不同测量的可能连接配置的表格。
具体实施方式
图1示出了具有方向盘22的机动车辆的仪表板19。在该示例性实施例中，根据本发明的呈操作装置2形式的传感器装置1用作方向盘开关或方向盘操作装置。这意味着传感器装置1的传感器电极6、7和评估单元8(图1中未示出)集成在方向盘22中，例如在操作装置2的区域中。
这种布置允许驾驶员通过方向盘22上的操作装置2在方向盘上进行操作输入，例如在行进期间。在这种情况下，操作装置2布置在方向盘辐条21的区域中，结果是驾驶员的手的手指或拇指可用作输入装置3。操作输入可以包括控制驾驶辅助系统(例如(部分地)自主驾驶)、多媒体应用、通信应用或者车辆中的任何其他应用。在这方面，对所使用的功能没有限制。
相应的输入及其动作可以表示在车辆的仪表板20上。显示器通常用于此目的，但它们也可以安装在车辆的另一位置。
在根据图1的另一示例性实施例中，根据本发明的传感器装置1是操作装置28的形式，其直接定位在方向盘22上，确切地说在方向盘轮缘的区域中，驾驶员的手位于该区域用于使车辆转向。操作装置28的位置包括例如方向盘上的11点钟和2点钟位置以及相邻区域。驾驶员的这种手位置是沿着具有细长弯道的道路行进的理想选择，例如沿着高速公路或乡村道路。然而可替代地，操作装置28也可以在方向盘22的整个圆周上延伸，结果是可以在方向盘轮缘的任何位置处检测到驾驶员的手。
这种布置使得可以在方向盘22上检测输入装置3(在该示例性实施例中是驾驶员的手)的存在。因此可以例如在安全相关的应用(例如(部分地)自主驾驶)中检测驾驶员是否将手放在方向盘上。根据检测到的状态，然后可以打开或关闭相应的应用，并且可以在仪表板20上输出相应的消息。
图2示出了图1的操作装置2的示例性实施例。操作装置2包括传感器表面5上的多个检测区域4。输入装置3(比如这里是车辆内的驾驶员或另一个人的手指)可以在检测区域4的范围内被选择性地检测，以便检测相应的操作输入。为了说明相应的功能，检测区域设置有相应的符号，为了清楚起见，可以组合以形成检测区域4的组18。
这些功能包括例如驾驶辅助系统(比如巡航控制)、主动距离控制、自主驾驶和通信以及多媒体系统。在这方面，对使用操作装置2可以控制的特定功能没有限制。
在替代示例性实施例中，根据图2的操作装置2也可以集成在车辆的显示器(未单独示出)中，以便提供触敏显示器。根据该应用，传感器装置1的传感器电极6、7和评估单元8然后集成在显示器中。
图3a示出了根据本发明的传感器装置1的示例性实施例。传感器装置1包括至少一个检测区域4，其具有第一导电传感器电极6。在该示例中，第一导电传感器电极6是曲折导体轨道17的形式。未示出相关的印刷电路板。由于该曲折结构，检测区域4的范围内的可用空间以最佳方式使用，因此检测概率增加。
传感器电极6具有第一相关连接部10和第二相关连接部14，其中这些连接部布置在传感器电极6的彼此相对的端部区域范围内。具体地，连接部10相对于连接部14的位置选择成使得可以尽可能可靠地检测传感器电极6中的故障。例如，这可以通过最大化从传感器电极6的第一相关连接部10到第二相关连接部14的距离或信号路径来实现。
第一导电传感器电极6的第一相关连接部10经由连接线9电连接到评估单元8的连接部23.1。第一导电传感器电极6的第二相关连接部14经由第二连接线13电连接到评估单元8的连接部23.2。
为了进行根据本发明的传感器装置1的不同测量，评估单元8具有多个内部或外部功能组件25.1-25.4和切换矩阵24，该切换矩阵24将传感器电极6的连接部10或14连接到内部或外部功能组件24的连接部26.1-26.4。在这种情况下，内部或外部功能组件25.1-25.4的连接部26.1-26.4可以是信号输出或测量输入。
在简单的应用中，例如通过内部功能组件25.1在连接部26.1处提供第一电压电平，并且经由切换矩阵24将第一电压电平提供给评估单元8的连接部23.1，结果是该第一电压电平施加到第一导电传感器电极6的第一相关连接部10。为了检查第一导电传感器电极6的连续性，例如通过切换矩阵24，将施加到第二相关连接部14的第二电压电平从评估单元8的连接部23.2提供给内部或外部功能组件25.3的连接部26.3。内部或外部功能单元25.3测量第二电压电平。例如通过评估单元8来比较第一和第二电压电平，可以检查第一导电传感器电极6是否起作用，特别是导体轨道中是否没有断裂。在功能状态下，第一电压电平必须对应于第二电压电平。
以与连续性检查类似的方式，除了经由切换矩阵24提供给传感器电极6的相应连接部10或14的电压电平之外，内部功能组件25.1还可以确定在这种情况下流过传感器电极6的电流，以便从而确定传感器电极的电阻。
为了通过传感器装置1检测输入装置3(图3a中未示出)的存在，可以确定第一导电传感器电极6相对于地12的电容。在这种情况下，连续地确定该电容，以便能够检测由于存在输入装置而导致的电容变化。
在这种情况下，可以通过评估相应电容的充电和放电曲线，根据谐振电路原理评估频率变化或者使用根据图3c的示例性实施例中提到的CVD方法来测量电容。
为了确保相应的功能和方法，切换矩阵或整个评估单元可以具有级联设计，以便确保多个并联的n:m连接。例如，这可以实现并行测量。
上述示例性实施例涉及一种在测量方法和连接配置方面提供最大可能选择的配置。然而，对此没有对根据本发明的传感器装置1的限制。同样也可以仅选择或提供有限选择的测量方法和连接配置用于操作。然后，例如通过将相应的内部或外部功能组件25.1-25.4的一个或多个连接部26.1-26.4硬连线到评估单元8的相应连接部23.1-23.2或者直接到传感器电极6的相应连接部10或14来实现根据本发明的传感器装置1，结果是切换矩阵24例如仅需要有限选择的单个开关或者完全省去。
图3b示出了如何通过进一步的测量可能性来扩展根据上述示例性实施例的传感器装置1，以提高测量精度。为此，在检测区域4的范围内将另外的第二电极7添加到根据图3a的布置中。在根据图3b的示例中，第一导电传感器电极6和第二导电传感器电极7是相互啮合的曲折导体轨道17的形式。未示出相关的印刷电路板。导体轨道17直接相邻，结果是在检测表面4的范围内存在输入装置3(未示出)作用在两个传感器电极6、7上。
第二传导电感器电极7具有第一相关连接部11，其通过连接线28连接到评估单元8的连接部23.3。
为了检测输入装置的存在，除了第一导电传感器电极6相对于地12的电容之外，还可以在此连续测量第一导电传感器电极6和第二导电传感器电极7之间的电容，并且如果电容变化，则可以推断出输入装置的存在。为此，功能组件25.3例如在其输出26.3处产生刺激信号，该刺激信号从切换矩阵24提供给评估单元8的输出23.3，因此在第二导电传感器电极7的第一相关连接部11处提供。
该刺激信号经由第一导电传感器电极6和第二导电传感器电极7之间的电容耦合到第一导电传感器电极6，并且可以通过功能组件25.1、25.2或25.4之一由评估单元8来评估。各个电容的充电和放电曲线的评估、根据谐振电路原理的频率变化的评估或者根据图3c的示例性实施例中引用的CVD方法这里也适合作为连续电容测量的测量方法。
图3c示出了根据本发明的传感器装置1的另一示例性实施例。传感器装置1包括具有第一导电传感器电极6和第二导电传感器电极7的至少一个检测区域4。在该示例中，第一导电传感器电极6和第二导电传感器电极7是相互啮合的曲折导体轨道17的形式。未示出相关的印刷电路板。导体轨道17直接相邻，结果是在检测表面4的范围内存在输入装置3(未示出)作用在两个传感器电极6、7上。
传感器电极6和7具有第一相关连接部10、11和第二相关连接部14、15，其中这些连接部分别布置在相关的传感器电极6或7的相互相对的端部区域中。具体地，连接部10和11相对于连接部14和15的位置选择成使得可以尽可能可靠地检测相应的传感器电极6或7中的故障。例如，这可以通过最大化从相应的传感器电极6或7的第一相关连接部10、11到第二相关连接部14、15的距离或信号路径来实现。
第一导电传感器电极6和第二导电传感器电极7的第一相关连接部10和11经由两条连接线(9、13)电连接到评估单元8的连接部23.2和23.4。第一导电传感器电极6和第二导电传感器电极7的第二相关连接部14和15经由另外两条连接线(28、29)电连接到评估单元8的连接部23.3和23.1。
为了进行根据本发明的传感器装置1的不同测量，评估单元8具有多个内部或外部功能组件25.1-25.4和切换矩阵24，该切换矩阵24将传感器电极6和7的连接部10、11、14或15连接到内部或外部功能组件25.1-25.4的连接部26.1-26.4。在这种情况下，内部或外部功能组件25.1-25.4的连接部26.1-26.4可以是信号输出或测量输入。
在简单的应用中，例如通过内部功能组件25.1在连接部26.1处提供第一电压电平，并且经由切换矩阵24将第一电压电平提供给评估单元8的连接部23.2，结果是该第一电压电平施加到第一导电传感器电极6的第一相关连接部10。为了检查第一导电传感器电极6的连续性，例如通过切换矩阵24，将施加到第二输入14的第二电压电平从评估单元8的连接部23.3提供给内部或外部功能组件25.3的连接部26.3。内部或外部功能单元25.3测量第二电压电平。例如通过评估单元8比较第一和第二电压电平，可以检查第一导电传感器电极6是否起作用，特别是导体轨道中是否没有断裂。在功能状态中，第一电压电平必须对应于第二电压电平。这种连续性检查也可以相应地在第二导电传感器电极7上执行或者以反向连接配置执行。
以与连续性检查类似的方式，除了通过切换矩阵24提供给相应传感器电极6或7的相应连接部10、11、14或15的电压电平之外，内部功能组件25.1还可以确定在这种情况下流过相应传感器电极6或7的电流，以便从而确定相应传感器电极的电阻。
为了通过传感器装置1检测输入装置3(图3c中未示出)的存在，可以使用CVD方法。该方法可用于确定第一导电传感器电极6相对于地12的电容以及第一导电传感器电极6和第二导电传感器电极7之间的电容。在这种情况下，这些电容被连续确定，以便能够由于存在输入装置而检测电容的变化。关于该方法的进一步信息，这里参考申请人的未预先公开的文献DE102015112444.0。
为了根据CVD方法确定电容，内部或外部功能组件25.2例如可以在连接26.2处为第一导电传感器电极6提供刺激信号。切换矩阵24经由评估单元8的连接部23.2将该信号提供给第一导电传感器电极6的第一相关连接部10。为了根据CVD方法测量电容变化，内部或外部功能组件25.3具有采样和保持元件。切换矩阵24将内部或外部功能组件25.3的连接部26.3连接到评估单元8的连接部23.4，结果是采样和保持元件可以从第二导电传感器电极的第一相关连接部11接收测量值。在该配置中，因此可以测量第一导电传感器电极6和第二导电传感器电极7之间的电容。
为了确保相应的功能和方法，切换矩阵也可以具有级联设计，以确保多个并联的n:m连接。例如，这可以实现并行测量。
上述示例性实施例涉及一种在测量方法和连接配置方面提供最大可能选择的配置。然而，对此没有对根据本发明的传感器装置1的限制。同样也可以仅选择或提供有限选择的测量方法和连接配置用于操作。然后，例如通过将相应的内部或外部功能组件25.1-25.4的一个或多个连接部26.1-26.4硬连线到评估单元8的相应连接部23.1-23.4或者直接到相应传感器电极6和7的相应连接部10、11、14或15来实现根据本发明的传感器装置1，结果是切换矩阵24例如仅需要有限选择的单个开关或者完全省去。
图4示出了根据本发明的传感器装置1的另一示例性实施例，其中没有示出评估单元8。在这种情况下，示出了印刷电路板16上的具有相应的两个传感器电极6、6'和7、7'的两个检测区域4和4'。
该示例性实施例的特定特征在于，相邻检测区域4和4'中的第二导电传感器电极7和7'在此通过相应的第一相关连接部11'和第二相关连接部15串联连接。其余连接部10、10'、11、14、14'和15'通过相应的连接线9、9'、13、13'、28和29连接到评估单元8。例如利用这种配置，评估单元8可以根据CVD方法将刺激信号施加到第一检测区域4中的第二导电传感器电极7的第一相关连接部11。然后，该刺激信号还经由第一检测区域4中的第二导电传感器电极7的第二相关连接部15被提供给第二检测区域4'中的第二导电传感器电极7'的第一相关连接部11'。由评估单元8产生的刺激信号因此可用于多个检测区域，以便在每种情况下确定在相应的第一检测区域4或第二检测区域4'中的第一导电传感器电极6、6'和第二导电传感器电极7、7'之间的电容。
然而，在该示例性实施例中，评估单元8可以检查传感器电极6、6'、7或7'。例如，评估单元8可用于执行第一检测区域4中的第一导电传感器电极6的第一相关连接部10和第二相关连接部14之间的连续性检查或电阻测量，以便能够检查传感器电极6的功能。因此，该方法可用于第二检测区域4'中的第一导电传感器电极6'。
此外，在第一检测区域4和第二检测区域4'中串联连接的第二导电传感器电极7和7'的这种连续性检查或电阻测量同样可以通过连接部11和15'由评估单元8来执行。
然而可替代地，相邻检测区域4和4'中的第一导电传感器电极6和6'或者第一和第二导电传感器电极6、6'、7和7'也可以串联连接。因此，这里可以使用所描述的测量方法。
根据本发明的传感器装置1也不限于根据该示例性实施例的两个检测区域。还可以想到来自多于两个检测区域的第一或第二导电传感器电极的相应连接。
作为该措施的结果，例如，可以基本上组合用作刺激电极的相应传感器电极，例如在CVD方法中，以便节省连接线。
图5示出了根据本发明的传感器装置1的另一示例性实施例，其中没有示出评估单元8和连接线9、13、28和29。在该示例性实施例中，检测区域4中的传感器电极6和7布置在印刷电路板16的两个不同侧上。在这种情况下，第一导电传感器电极6位于顶侧，第二导电传感器电极7位于印刷电路板16的下侧。在这种情况下，为了确保第一导电传感器电极6和第二导电传感器电极7之间的最佳耦合，第二导电传感器电极7的导体轨道17'的宽度增加。
在此也可以想到在多层印刷电路板中使用所描述的示例性实施例。
图6示出的表格包含根据图3c描述的传感器设备1的各种测量可能性以及在相应连接部10、11、14和15的不同配置的情况下的相应测量方法，其中该列表不应被理解为具有决定性和限制性。该表格的第一行最初引用了来自图3c的各个连接部、然后是互连的连接部、系统地以及最后的测量描述的参考符号。通过表示相关测量点的叉号表示下面的不同测量可能性。如果未选择系统地12，则因此这是在相应的所选连接或互连的连接之间进行的测量。
这里列出的测量也可以由传感器设备1以并行方式进行，其中一方面可以通过图3c中的四个功能组件25.1-25.4中的至少两个同时进行测量。然而，另一方面，测量值的顺序记录也可以借助于切换矩阵24由四个功能组件25.1-25.4中的一个执行。然而，在这种情况下，通过所选功能组件25.1-25.4进行的采样必须以比测量值的变化快得多的方式进行。

Claims (30)

1.一种用于车辆的传感器装置(1)，用于在传感器表面(5)的检测区域(4)的范围内电容性地检测输入装置(3)的存在，具有第一导电传感器电极(6)，其布置在检测区域(4)的范围内，并且具有评估单元(8)，该评估单元(8)通过第一连接线(9)电连接到第一导电传感器电极(6)的第一相关连接部(10)，并且设计成测量在第一导电传感器电极(6)的第一相关连接部(10)处相对于地(12)的电容，
其特征在于，
评估单元(8)经由第二连接线(13)电连接到第一导电传感器电极(6)的第二相关连接部(14)，其中，所述第一相关连接部(10)和第二相关连接部(14)布置在第一导电传感器电极(6)的相互相对的端部区域内，
其中，所述评估单元(8)设计成在传感器电极(6、7)的第一相关连接部(10、11)和第二相关连接部(14、15)之间对传感器装置(1)进行连续性检查。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的传感器装置(1)，
其特征在于，
具有第一相关连接部(11)的第二导电传感器电极(7)布置在检测区域(4)的范围内，第一相关连接部(11)通过第三连接线(28)连接到评估单元(8)。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的传感器装置(1)，
其特征在于，
所述第二导电传感器电极(7)具有第二相关连接部(15)，其通过第四连接线(29)连接到评估单元(8)，其中，所述第一相关连接部(11)和第二相关连接部(15)布置在第二导电传感器电极(7)的相互相对的端部区域中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于车辆的传感器装置(1)，
其特征在于，
所述评估单元(8)设计成测量传感器电极(6、7)的第一相关连接部(10、11)和第二相关连接部(14、15)之间的电压降。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的用于车辆的传感器装置(1)，
其特征在于，
所述评估单元(8)设计成在所述传感器电极的第一相关连接部(10、11)和第二相关连接部(14、15)之间对传感器装置(1)进行电阻测量。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的用于车辆的传感器装置(1)，
其特征在于，
所述评估单元(8)设计成通过将测量值与至少一个参考值进行比较来检测传感器装置(1)中的故障。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的用于车辆的传感器装置(1)，
其特征在于，
所述评估单元(8)设计成在第一导电传感器电极(6)和/或第二导电传感器电极(7)的第一相关连接部(10、11)和第二相关连接部(14、15)处测量相对于地(12)的电容。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的用于车辆的传感器装置(1)，
其特征在于，
所述评估单元(8)设计成分别互连第一导电传感器电极(6)和/或第二导电传感器电极(7)的第一相关连接部(10、11)和第二相关连接部(14、15)并且经由相应的连接部测量第一导电传感器电极(6)和/或第二导电传感器电极(7)相对于地(12)的电容。
9.根据权利要求3所述的用于车辆的传感器装置(1)，
其特征在于，
所述评估单元(8)设计成分别互连第一导电传感器电极(6)和第二导电传感器电极(7)的第一相关连接部(10、11)和第二相关连接部(14、15)并且经由相应的连接部测量第一导电传感器电极(6)和第二导电传感器电极(7)之间的电容。
10.根据权利要求2或3所述的用于车辆的传感器装置(1)，
其特征在于，
所述评估单元(8)设计成在第一导电传感器电极(6)的第一相关连接部(10)或第二相关连接部(11)与第二导电传感器电极(7)的第一相关连接部(14)或第二相关连接部(15)之间进行电容测量。
11.根据权利要求2或3所述的用于车辆的传感器装置(1)，
其特征在于，
所述评估单元(8)设计成互连第一导电传感器电极(6)或第二导电传感器电极(7)的第一相关连接部(10、11)和第二相关连接部(14、15)并且在第一导电传感器电极(6)或第二导电传感器电极(7)的互连连接部与相应的另一传感器电极的第一相关连接部(10、11)或第二相关连接部(14、15)之间进行电容测量。
12.根据权利要求7所述的用于车辆的传感器装置(1)，
其特征在于，
所述评估单元(8)设计成利用第一连接配置进行第一电容测量，然后利用第二连接配置进行至少一个第二电容测量，其中，所述评估单元(8)还设计成将来自第一电容测量和至少第二电容测量的测量值彼此进行比较和/或与期望值进行比较。
13.根据权利要求7所述的用于车辆的传感器装置(1)，
其特征在于，
所述评估单元(8)设计成使用施加到第一导电传感器电极(6)和/或第二导电传感器电极(7)的第一相关连接部(10、11)和/或第二相关连接部(14、15)的信号或电压电平用于电容测量，以检查连续性和/或测量第一导电传感器电极(6)和/或第二导电传感器电极(7)的电阻。
14.根据权利要求6所述的用于车辆的传感器装置(1)，
其特征在于，
所述评估单元(8)设计成以并行方式进行电容测量和/或连续性检查和/或电阻测量。
15.根据权利要求1至3中任一项所述的用于车辆的传感器装置(1)，
其特征在于，
所述第一导电传感器电极(6)和/或第二导电传感器电极(7)是在印刷电路板(16)上的金属结构的形式。
16.根据权利要求2或3所述的用于车辆的传感器装置(1)，
其特征在于，
所述第一导电传感器电极(6)和第二导电传感器电极(7)是平面曲折导体轨道(17)的形式，且第一导电传感器电极(6)和第二导电传感器电极(7)以相互啮合的方式布置。
17.根据权利要求1至3中任一项所述的用于车辆的传感器装置(1)，其特征在于，所述传感器装置是用于控制安全相关功能的操作装置(2)。
18.一种用于利用第一导电传感器电极(6)在传感器表面(5)的检测区域(4)的范围内电容性地检测输入装置(3)的存在的方法，其中，评估单元(8)通过第一连接线(9)在第一相关连接部(10)处测量第一导电传感器电极(6)相对于地(12)的电容，
其特征在于，
评估单元(8)利用第一导电传感器电极(6)的相关第二相关连接部(14)通过第二连接线(13)进行至少一个测量，以提高测量精度和/或检测故障，
其中，所述评估单元(8)在相应传感器电极的第一相关连接部(10、11)和第二相关连接部(14、15)之间进行连续性检查。
19.根据权利要求18所述的用于利用第一导电传感器电极(6)在传感器表面(5)的检测区域(4)的范围内电容性地检测输入装置(3)的存在的方法，
其特征在于，
所述评估单元(8)通过第三或第四连接线(28)在第一和/或第二相关连接部(11、15)处对检测区域(4)的范围内的第二导电传感器电极(7)进行测量。
20.根据权利要求18或19所述的用于利用第一导电传感器电极(6)在传感器表面(5)的检测区域(4)的范围内电容性地检测输入装置(3)的存在的方法，
其特征在于，
所述评估单元(8)测量在相应传感器电极(6、7)的两个连接部处的电压降。
21.根据权利要求18或19所述的用于利用第一导电传感器电极(6)在传感器表面(5)的检测区域(4)的范围内电容性地检测输入装置(3)的存在的方法，
其特征在于，
所述评估单元(8)在相应传感器电极(6、7)的第一相关连接部(10、11)和第二相关连接部(14、15)之间进行电阻测量。
22.根据权利要求18或19所述的用于利用第一导电传感器电极(6)在传感器表面(5)的检测区域(4)的范围内电容性地检测输入装置(3)的存在的方法，
其特征在于，
所述评估单元(8)分别在传感器电极(6、7)的第一相关连接部(10、11)和第二相关连接部(14、15)处测量相对于地(12)的电容。
23.根据权利要求18或19所述的用于利用第一导电传感器电极(6)在传感器表面(5)的检测区域(4)的范围内电容性地检测输入装置(3)的存在的方法，
其特征在于，
所述评估单元(8)互连相应第一导电传感器电极(6)和/或第二导电传感器电极(7)的第一相关连接部(10、11)和第二相关连接部(14、15)并且经由相应的连接部测量第一导电传感器电极(6)和/或第二导电传感器电极(7)相对于地(12)的电容。
24.根据权利要求19所述的用于利用第一导电传感器电极(6)在传感器表面(5)的检测区域(4)的范围内电容性地检测输入装置(3)的存在的方法，
其特征在于，
所述评估单元(8)分别互连第一导电传感器电极(6)和第二导电传感器电极(7)的第一相关连接部(10、11)和第二相关连接部(14、15)并且经由相应的连接部测量第一导电传感器电极(6)和第二导电传感器电极(7)之间的电容。
25.根据权利要求19所述的用于利用第一导电传感器电极(6)在传感器表面(5)的检测区域(4)的范围内电容性地检测输入装置(3)的存在的方法，
其特征在于，
所述评估单元(8)经由第一导电传感器电极(6)的第一相关连接部(10)或第二相关连接部(14)并且经由第二导电传感器电极(7)的第一相关连接部(11)或第二相关连接部(15)在第一导电传感器电极(6)和第二导电传感器电极(7)之间进行电容测量。
26.根据权利要求19所述的用于利用第一导电传感器电极(6)在传感器表面(5)的检测区域(4)的范围内电容性地检测输入装置(3)的存在的方法，
其特征在于，
所述评估单元(8)互连第一导电传感器电极(6)或第二导电传感器电极(7)的第一相关连接部(10、11)和第二相关连接部(14、15)并且在第一导电传感器电极(6)或第二导电传感器电极(7)的互连连接部与相应的另一传感器电极(6、7)的第一相关连接部(10、11)或第二相关连接部(14、15)之间进行电容测量。
27.根据权利要求22所述的用于利用第一导电传感器电极(6)在传感器表面(5)的检测区域(4)的范围内电容性地检测输入装置(3)的存在的方法，
其特征在于，
所述评估单元(8)利用第一连接配置进行第一电容测量，然后利用第二连接配置进行至少一个第二电容测量，其中，所述评估单元(8)将来自第一电容测量和至少第二电容测量的测量值彼此进行比较和/或与期望值进行比较。
28.根据权利要求22所述的用于利用第一导电传感器电极(6)在传感器表面(5)的检测区域(4)的范围内电容性地检测输入装置(3)的存在的方法，
其特征在于，
所述评估单元(8)将信号或电压电平施加到第一导电传感器电极(6)和/或第二导电传感器电极(7)的第一相关连接部(10、11)和/或第二相关连接部(14、15)用于电容测量并且同样使用这些信号或电压电平来检查连续性和/或测量第一导电传感器电极(6)和/或第二导电传感器电极(7)的电阻。
29.根据权利要求22所述的用于利用第一导电传感器电极(6)在传感器表面(5)的检测区域(4)的范围内电容性地检测输入装置(3)的存在的方法，
其特征在于，
所述评估单元(8)以并行方式进行电容测量和/或连续性检查和/或电阻测量。
30.根据权利要求22所述的用于利用第一导电传感器电极(6)在传感器表面(5)的检测区域(4)的范围内电容性地检测输入装置(3)的存在的方法，
其特征在于，
所述评估单元(8)根据电容分压器方法进行电容测量。
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