CN116915232A - 传感器模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种传感器模块(1),该传感器模块包括:‑传感器单元(2),该传感器单元具有平坦的传感器电极(5)和平坦的屏蔽电极(6),该二者通过弹性介电中间层(7)彼此间隔开,并且具有用于覆盖该电极(5,6)的能够弹性变形的面板(8);和‑电子单元(3),其中该传感器单元(2)和该电子单元(3)被设计为单独的单元并且通过电导体相互电连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于检测例如由用户进行的致动的传感器模块。传感器模块可布置在部件处,特别是车辆的部分处。
背景技术
MOC传感器(Metal Over Cap,即金属表面电容触摸系统)在现有技术中是已知的。
DE 10 2019 117 771 A1描述了一种用于车辆闩锁的把手组件,该把手组件具有基于力的传感器,该基于力的传感器布置在不间断的A级表面下方并且对施加到该基于力的传感器上的力作出响应。把手组件具有把手ECU,该把手ECU被设计为监控基于力的传感器并且与电子锁定控制器通信。在把手组件之内的PCB上布置有超级电容器,以便为把手ECU和基于力的传感器供电。把手ECU具有一个或几个反馈装置,如LED灯、声音和触觉装置,以便提供有关闩锁和电子锁定系统状态的信息。把手组件还被设计为对施加到基于力的传感器上的两个或更多不同的力级别提供不同的响应。把手组件中的输出接口为电子锁定控制器提供有线和无线的安全通信。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型传感器模块。
根据本发明,该目的通过一种传感器模块来实现,该传感器模块包括:
-传感器单元,该传感器单元具有平坦的传感器电极和平坦的屏蔽电极,这二者通过弹性介电中间层彼此间隔开,并且具有用于覆盖电极的能够弹性变形的面板;和
-电子单元,
其中传感器单元和电子单元被设计为单独的单元并且通过电导体相互电连接。
将传感器模块分成传感器单元和电子单元以及借助电导体的特别灵活的布线使得灵活地装入部件成为可能,该部件特别地可为车辆的部分,以及使得传感器单元的特别平坦的结构样式成为可能。
因此,传感器单元可安装在车辆的几乎任何位置处。
由于特别紧凑的结构样式,传感器或传感器单元可装入由于结构尺寸而无法进行常规集成的任何地方,例如B柱或C柱的镶板元件后面。
致动面可明显大于传统传感器,因为电极特别地借助导电箔片来表示并且不需要印刷电路板。致动面可具有任何形状,因为箔片的形状可进行对应的调整。
例如,传感器单元可被设计为MOC传感器。
中间层例如可由泡沫或塑料形成。
传感器电极和/或屏蔽电极例如可由金属箔形成,特别是铜箔。
屏蔽电极可例如固定在面板处,特别是粘贴在面板处。
传感器电极和屏蔽电极可经由各自的电导体,特别是电缆,与电子单元电接触。
电缆可例如被设计为柔性线路。
电子单元可被配置用于向传感器电极和屏蔽电极施加电压,从而使得在传感器电极与屏蔽电极之间形成电场,其中电子单元还被配置用于检测传感器电极与屏蔽电极之间的电容和/或电场的变化。
通过使移动式的屏蔽电极与控制器(例如电子单元)接触,可实现传感器模块的显着提高的灵敏度,从而使得生成更多能够接受评估的数据。
电压可例如为直流电压和/或交流电压。
电子单元可具有壳体,在该壳体中布置有电路,该电路包括具有若干数量的电子元件的印刷电路板,其中电缆被引导穿过壳体中的通路并且与印刷电路板电接触。
此外,壳体可填充有灌封材料。
在电子单元中可设置有针对电容和/或电场的开关阈值,特别是能够参数化的开关阈值,其中电子单元被配置用于在超过开关阈值时生成信号。该信号可被发送到上级控制单元,例如在其中布置有该传感器模块的车辆中的上级控制单元,并且该信号可被解释为该传感器模块的致动。
电子单元可被配置用于补偿传感器单元的老化变量、气候变量、系列变量和/或其他影响变量。这样的影响变量例如可为,由于泡沫和/或面板的材料的弹性降低而在使用寿命期间发生的距离变化。
另外,在连接到传感器单元的电缆处可布置有插头联接器,其中电子单元具有插头,该插头与插头联接器电连接或能够与插头联接器电连接。替代性地,在传感器单元的电缆处可布置有插头并且在电子单元处可布置有与该插头电连接或能够与该插头电连接的插头联接器,其中电子单元的插头或插头联接器直接或经由对应的电缆与印刷电路板电连接。
在通路中可布置有密封元件,当插头和插头联接器相互连接时,密封元件从外密封这二者的电触点。
根据本发明的一个方面提出一种部件,特别是车辆面板,其中传感器模块如上所述布置在该部件处,特别是粘贴在该部件处。
其中,面板可例如固定在部件处,例如以上胶、上螺丝的方式和/或借助夹子连接来固定。
传感器模块可布置在部件的外部,其中电缆被引导穿过部件中的引线套管至电子单元,该电子单元布置在部件的内部,例如固定在部件的内部,特别是以上胶、上螺丝的方式和/或借助夹子连接来固定。
引线套管可位于面板的区域内,并且因此被面板覆盖,因此该引线套管在外部是看不到的。
替代性地,电子单元可布置在不同的位置处,例如更远离部件。
例如,插头和/或插头联接器可放置在引线套管中。
例如,插头在壳体的面向内部的一侧上,在该壳体中可设置有通路,可布置在壳体的内部中的通路的后面或通路中,从而使得在将电子单元安装在部件处时,当插头与插头联接器对准,插头便与插头联接器电接触。
车辆面板可例如被设计为车门、前引擎盖、后行李箱盖或尾门。
车辆面板可为车辆的部分。其中,传感器模块可例如装在B柱或C柱后面。
附图说明
结合附图对本发明的实施例进行详细说明。其中:
图1显示了传感器模块的示意性视图;
图2显示了传感器模块在致动期间的示意性视图;并且
图3显示了传感器模块在致动期间的另一实施方式的示意性视图。
所有附图中相同的部件用同一附图标记表示。
具体实施方式
图1是传感器模块1的示意性视图,该传感器模块包括传感器单元2和电子单元3,该传感器单元特别地被设计为MOC传感器(Metal Over Cap,即金属表面电容触摸系统)。传感器单元2和电子单元3可被设计为独立的单元,从而使得传感器模块1被一分为二。传感器模块1或传感器单元2可布置在部件4处。部件4可例如为车辆面板,特别是车门、前引擎盖或后行李箱盖或尾门。在图1中所示的实施方式中,传感器单元2布置在部件4的外部4.1。传感器单元2包括平坦的传感器电极5和平坦的屏蔽电极6,这二者通过中间层7彼此间隔开,该中间层例如由泡沫或塑料制成,特别是电介质。以此方式得到传感器电极5、中间层7和屏蔽电极6的夹层结构。通过施加电压可在传感器电极5与屏蔽电极6之间形成电场。
传感器电极5和/或屏蔽电极6可例如被设计为各一片由导电材料制成的绝缘箔片,例如金属箔,特别是铜箔。传感器电极5可固定在部件4处,例如粘贴在部件处。
传感器单元2还可具有面板8或帽,该面板或帽覆盖传感器电极5、中间层7和屏蔽电极6的夹层结构。面板8可由塑料形成,特别是柔性塑料。屏蔽电极6可固定在面板8处,例如粘贴在面板处。
面板8除了传感器电极5固定在部件4处的一侧外可包围传感器电极5、中间层7和屏蔽电极6的夹层结构。其中,面板8可固定在部件4处,例如以上胶、上螺丝的方式和/或借助夹子连接来固定。
传感器电极5和屏蔽电极6与相应的电导体例如电缆9、10电接触。电缆9、10可例如被设计为柔性线路。两根电缆9、10可被引导穿过部件4中的引线套管11至部件内部4.2。引线套管11可位于面板8的区域内并且因此被面板覆盖,因此该引线套管在外部4.1是看不到的。
电缆9、10被引导穿过引线套管11至电子单元3并且与该电子单元电接触。电子单元3可布置在部件4的内部4.2,例如固定在内部,特别是以上胶、上螺丝的方式和/或借助夹子连接来固定。替代性地,电子单元3可布置在不同的位置,例如更远离部件4。
电子单元3例如具有壳体12,在该壳体中布置有电路,该电路例如包括具有若干数量的电子元件14的印刷电路板13。电缆9、10被引导穿过壳体12中的通路15并且与印刷电路板13电接触。此外,壳体12也可填充有灌封材料16。
电子单元3被配置用于向传感器电极5和屏蔽电极6施加电压,例如直流电压和/或交流电压,从而使得在传感器电极5与屏蔽电极6之间形成电场。另外,电子单元3还被配置用于检测传感器电极5与屏蔽电极6之间的电容和/或电场的变化。
图2是传感器模块1在例如由用户进行致动期间的示意性视图。为了致动,用户按压面板8,特别是大约在中间位置。由此,面板8在弹性范围内变形并且在传感器电极5的方向上移动屏蔽电极6,同时中间层7发生弹性变形并且被压缩。由于面板8仅在弹性范围内变形,因此面板8不会损坏。由于屏蔽电极6与传感器电极5之间的距离和/或中间层7的介电特性由于压缩而发生变化,因此传感器电极5与屏蔽电极6之间的电容和/或电场发生变化。电容和/或电场的这种变化由电子单元3检测到。其中,在电子单元3中可设置有针对电容和/或电场的开关阈值,特别是能够参数化的开关阈值,在超过该阈值时,电子单元3生成信号,该信号可被发送到上级控制单元,例如在其中布置有该传感器模块1的车辆中的上级控制单元,并且该信号可被解释为传感器模块1的致动。
如果致动结束,即面板8不再被按压,则面板8返回图1中所示的起始位置。面板的返回可由泡沫提供支持,该泡沫位于中间层7或该中间层由该泡沫构成。因此,电极5、6之间的电场恢复到其原始值。电子单元3对此进行评估,检测到低于开关阈值并且不再向上级控制单元发送信号。电子单元3可被配置用于补偿传感器单元2的老化变量、气候变量、系列变量和其他影响变量,例如由于泡沫和/或面板的材料8的弹性降低而在使用寿命期间发生的距离变化。
图3是传感器模块1在致动期间的另一实施方式的示意性视图。
传感器模块1的构成与根据图1和图2的传感器模块1在很大程度上是一致的。然而,在连接到传感器单元2的电缆9、10处附加地布置有插头联接器17,该插头联接器可放置在引线套管11中。电子单元3具有插头20,该插头与插头联接器17电连接或者能够与插头联接器电连接。
插头20在壳体12的面向内部4.2的一侧上,在该壳体中可设置有通路15,可布置在壳体12的内部中的通路15的后面或通路中,从而使得在将电子单元3安装在部件4处时,当插头20与插头联接器17对准,插头20便与插头联接器17电接触。
在通路15中可布置有密封元件21,当插头20和插头联接器17相互连接时,该密封元件从外密封这二者的电触点。
替代性地,在传感器单元2的电缆9、10处可布置有插头20并且在电子单元3处可布置有插头联接器17。电子单元3的插头20或插头联接器17可直接或经由对应的电缆18、19与印刷电路板13电连接。
传感器模块1一分为二和灵活布线使得灵活地装入部件4,特别是装入车辆成为可能,以及使得传感器单元2的特别平坦的结构样式成为可能。
因此,传感器单元2可安装在车辆的几乎任何位置处。
由于特别紧凑的结构样式,传感器模块1或传感器单元2可装入由于结构尺寸而无法进行常规集成的任何地方,例如B柱或C柱的镶板元件后面。
致动面可明显大于传统传感器,因为电极5、6借助导电箔片来表示并且不需要印刷电路板。致动面可具有任何形状,因为箔片的形状可进行对应的调整。
图3的实施方式中所示的直接插入系统允许特别具有成本效益的接触和组装。
附图标号清单
1 传感器模块
2 传感器单元
3 电子单元
4 部件
4.1 外部
4.2 内部
5电极、传感器电极
6电极、屏蔽电极
7 中间层
8 面板
9 电缆
10 电缆
11 引线套管
12 壳体
13 印刷电路板
14 电子元件
15 通路
16 灌封材料
17 插头联接器
18 电缆
19 电缆
20 插头
21 密封元件
Claims (10)
1.一种传感器模块(1),所述传感器模块包括:
-传感器单元(2),所述传感器单元具有平坦的传感器电极(5)和平坦的屏蔽电极(6),所述二者通过弹性介电中间层(7)彼此间隔开,并且具有用于覆盖所述电极(5,6)的能够弹性变形的面板(8);和
-电子单元(3),
其中所述传感器单元(2)和所述电子单元(3)被设计为单独的单元并且通过电导体相互电连接。
2.根据权利要求1所述的传感器模块(1),其中所述传感器电极(5)和所述屏蔽电极(6)经由各自的电导体,特别是电缆(9,10),与所述电子单元(3)电接触。
3.根据权利要求1或2所述的传感器模块(1),其中所述电子单元(3)被配置用于向所述传感器电极(5)和所述屏蔽电极(6)施加电压,从而使得在所述传感器电极(5)与所述屏蔽电极(6)之间形成电场,其中所述电子单元(3)还被配置用于检测所述传感器电极(5)与所述屏蔽电极(6)之间的电容和/或所述电场的变化。
4.根据权利要求2或3所述的传感器模块(1),其中所述电子单元(3)具有壳体(12),在所述壳体中布置有电路,所述电路包括具有若干数量的电子元件(14)的印刷电路板(13),其中所述电缆(9,10)被引导穿过所述壳体(12)中的通路(15)并且与所述印刷电路板(13)电接触。
5.根据权利要求3或4中的一项所述的传感器模块(1),其中在所述电子单元(3)中设置有针对所述电容和/或所述电场的开关阈值,特别是能够参数化的开关阈值,其中所述电子单元(3)被配置用于在超过所述开关阈值时生成信号。
6.根据前述权利要求中的一项所述的传感器模块(1),其中所述电子单元(3)被配置用于补偿所述传感器单元(2)的老化变量、气候变量、系列变量和其他影响变量。
7.根据权利要求2至6中的一项所述的传感器模块(1),其中在连接到所述传感器单元(2)的所述电缆(9,10)处布置有插头联接器(17),其中所述电子单元(3)具有插头(20),所述插头与所述插头联接器(17)电连接或能够与所述插头联接器电连接,或者,其中在所述传感器单元(2)的所述电缆(9,10)处布置有插头(20)并且在所述电子单元(3)处布置与所述插头电连接或能够与所述插头电连接的插头联接器(17),其中所述电子单元(3)的所述插头(20)或所述插头联接器(17)直接或经由对应的电缆(18,19)与所述印刷电路板(13)电连接。
8.根据权利要求7所述的传感器模块(1),其中在所述通路(15)中布置有密封元件(21),当所述插头(20)和所述插头联接器(17)相互连接时,所述密封元件从外密封所述二者的电触点。
9.一种部件(4),特别是车辆面板,其中根据前述权利要求中的一项所述的传感器模块(1)布置在所述部件(4)处,特别是粘贴在所述部件处。
10.根据权利要求9所述的部件(4),其中所述传感器模块(1)布置在所述部件(4)的外部(4.1),其中所述电缆(9,10)被引导穿过所述部件(4)中的引线套管(11)至所述电子单元(3),所述电子单元布置在所述部件(4)的内部(4.2),例如固定在所述部件的内部,特别是以上胶、上螺丝的方式和/或借助夹子连接来固定。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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