CN203287025U - 电容式距离传感器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种具有长程传感器元件（4）的电容式距离传感器（2）。在此该传感器元件（4）包括一个由一种具有圆形横截面的非导电材料构成的圆柱形载体（16）以及一个由一种导电材料构成的以罩面形式圆周地包围载体（16）的传感器面（14）。

Description

电容式距离传感器
技术领域
本实用新型涉及一种具有长程传感器元件的电容式距离传感器，尤其用于机动车辆行业。 
背景技术
在机动车辆行业中此类传感器用于探测正在接近机动车辆或机动车辆部件的物体，例如可作为泊车入位辅助系统的部件，或者作为可电调节的车窗或车门的无接触式防夹保护系统的部件。此类电容式距离传感器的另一个应用领域是航空，或者用于工业设备中，能够以无接触方式确定人和/或者物体的存在，以及任选地这些人或物体与传感器的（定量的）距离。 
US005166679A公开了一种电容式距离传感器，具有一个包括传感器面的传感器元件，将该传感器元件安装在需要保护的元件上。传感器面基本上是一个平坦的、伸展开的、薄的导电面，并且形成电容器的一个电极。将进入需要由传感器监测的区域的物体作为电容器的对电极。当物体接近传感器元件时，传感器面与对电极之间形成电容器的电容就会发生变化。利用电子器件直接和/或者间接测定电容变化，并且据此确定物体与传感器元件的距离。 
这种传感器安排的缺点在于，需要保护的元件的一个比较大的范围被传感器面所遮盖。 
DE102008031307A1公开了另一种电容式距离传感器，其传感器元件包围一根同轴缆线。同轴缆线的芯线用作传感器面，借助于该传感器面来监测物体接近传感器元件。同轴缆线的外导体用作屏蔽层， 并且在特定部位去除了外导体，使得传感器元件仅仅监测某个预定义的空间范围。 
该实施方式的缺点是传感器面比较小，这导致传感器元件的电容很小，并因此使得电子器件耗费高而且因此容易发生故障。 
实用新型内容
本实用新型的目的在于阐述一种具有长程传感器元件的电容式距离传感器，其可成本低廉地生产，同时具有比较大的传感器面以实现较大的电容。 
本实用新型的这一目的通过采用一种具有长程传感器元件的电容式距离传感器来实现，该传感器元件包括一个由具有圆形横截面的非导电材料构成的圆柱形载体以及一个由导电材料构成的以罩面形式圆周地包围该载体的传感器面。有益的改进方案和实施方式还将在进一步进行描述。 
按照本实用新型所述，该电容式距离传感器包含一个长程的传感器元件，该传感器元件包括一个载体和一个置于载体上的传感器面。该载体由一种非导电材料构成，并且具有横截面呈圆形的圆柱体形状。横截面的半径优选在0.5mm与10mm之间。包围圆柱体罩面的传感器面由一种导电材料构成，并且优选具有不变的厚度。 
此类构造的传感器元件具有较大的传感器面，同时外部尺寸较小。此外还能以节省材料和成本低廉的方式生产该传感器元件。该长程的传感器元件有利地可以弯曲地实施，从而能够安置在不同几何形状的物体上。 
在本实用新型的一种优选实施方式中，传感器面由铝或者铜制成。这些材料具有比较高的电导率，重量比较轻，可加工性良好，而且在 工业生产领域广为使用。载体有利地由聚乙烯构成。 
为了避免错误的测量值，便利地是，传感器面被非导电的绝缘层所包围。该绝缘层也可用来保护传感器面免受各种环境因素引起的机械或化学损害。 
在本实用新型背景下，可以通过薄膜形成传感器面。然而，在一种特别适用的实施方式中，传感器面也可以由金属丝编织物（Drahtgeflecht）构成，金属丝编织物尤其具有耐磨性高和空间适应性大的优点。 
在本实用新型的一种便利的变体中，载体由实心材料构成。在一种替代的实施方式中，载体具有空心圆柱体形状，并因此在中间具有一个垂直于横截面在圆柱体形状的总长上延伸的挖空部分（Aussparung）。该挖空部分可以是出于节省材料和/或者减轻重量的原因。但适当地也用芯线填充这个挖空部分。传感器元件因此具有常见同轴缆线的构造，并且可以在常见的生产同轴缆线的机器上进行生产。在一种优选变体中，芯线由一种非导电材料构成，从而能够以低廉成本生产传感器元件。但是在本实用新型的背景下，原则上，芯线也可以由一种导电材料尤其是铜构成，尤其是无论如何都要通过周围的传感器面屏蔽传感器元件的内部。在此任选地，尤其在长程传感器元件的相应末端上可以使得芯线与传感器面导电地短路。 
通过一个与绝缘层密封相连的、与周围环境隔绝的封闭部（Abschluss）来连接传感器元件的至少一个纵向末端，从而也在纵向末端保护传感层免受水和脏污的影响。该封闭部优选由Macromelt构成，并且将其注塑或浇铸到传感器元件上。替代性地，可将封闭部套接在传感器元件末端上，并且将其与绝缘层密封地焊接或者粘合在一起。优选将一个接触点嵌入在至少一个封闭部之中，通过该接触点使得传感器面与电连接导线接触。 
通过一种具有上述特征的用于电容式距离传感器的传感器元件，以及在电容式距离传感器中使用具有上述特征的传感器元件，同样也可以实现本实用新型的目的。 
附图说明
以下将根据附图详细解释各实施例。附图中示出： 
图1具有长程传感器元件的电容式距离传感器的示意图， 
图2图1所示传感器元件的局部透视图， 
图3图1所示传感器元件的横截面，以及 
图4图3所示传感器元件的一种替代实施方式。 
所有附图中对应的零件均具有相同的参考标记。 
具体实施方式
图1所示为电容式距离传感器2的示意图。距离传感器2包括一个长程的柔性传感器元件4、一个电子器件6以及一根将传感器元件4与电子器件6相连的电连接导线8。例如距离传感器2位于机动车辆内部并且可在无钥匙的自动起动系统（Keyless-Go）中用于监测接近停放的机动车辆的人。在一种便利的应用情况中，将传感器元件4安装在机动车辆的尾部区域，例如安装在后保险杠10上。为了覆盖尽可能大的监测范围，传感器元件4适合地在机动车辆的总宽上延伸。 
电子器件6给传感器元件4供应电流，并且分析传感器元件4的测量数据。尤其可以根据距离传感器2发射的信号打开机动车辆的尾门，使得靠近者不必手动操纵即可打开尾门，也就是不必用手打开尾门。 
图2和3中更详细地绘出了传感器元件4。如图所示，传感器元件4呈圆柱形，并且具有一个洋葱皮状的结构，该结构由多个类似于 软管的同轴的层构成，即一个绝缘层12、一个传感器面14和一个载体16。芯线18居中位于传感器元件4的内部。整个传感器元件4的外径可以在2mm与30mm之间。在示例的尺寸中外径大约为7mm。 
芯线18优选由一种非导电塑料尤其是聚乙烯构成。替代地，芯线18也可以由铜构成。芯线18被例如聚乙烯构成的非导电载体16罩面式地包围。 
传感器面14紧邻载体16的罩面。通过金属丝编织物20形成这一由铜构成、也可选择由铝构成的层。然而也可以设想，用一种金属箔片替代编织物20来制造传感器面14。为了避免短路并且防止传感器面14受到环境影响，例如腐蚀或者机械损害，传感器面14被一个绝缘层12所包围。 
在传感器元件4的末端22上有一个封闭部24。封闭部24的主体由Macromelt构成并且将其浇铸在传感器元件4上。将一个连接点26嵌入在封闭部24之中，通过该连接点使得传感器面14与连接导线8接触。 
根据原理上的层构造，图2和图3中所示的传感器元件4大致相当于常见的同轴缆线。这样就能在常见的同轴缆线生产机器上生产传感器元件4。 
图4所示为传感器元件4的另一种实施方式的横截面。与图2和图3中所示传感器元件4的实质区别在于，图4中所示的传感器元件4没有芯线18。而是载体16在这里由一种实心材料构成，尤其是聚乙烯。 
距离传感器2可按照规定以无接触方式探测人的接近。为此可在距离传感器2的工作状态下通过电子器件6对传感器元件4施加交流电压，在交流电压作用下在传感器元件4前方的空间中形成电场。在 传感器元件4和地线之间，或者在传感器元件4与距离传感器2的（在必要情况下存在的）另一个传感器元件之间形成一个电容器，可通过电子器件6测量其电容。 
距离传感器2的功能在此基于以下物理效应：当人体组织进入电场之中时，可在传感器元件6上测定的电容就会随着身体组织与传感器元件4之间距离的减小而变大。 
参考标记清单 
2  距离传感器 
4  传感器元件 
6  电子器件 
8  连接导线 
10 后保险杠 
12 绝缘层 
14 传感器面 
16 载体 
18 芯线 
20 金属丝编织物 
22 传感器元件末端 
24 封闭部 
26 连接点。 

Claims (9)

1.具有长程传感器元件（4）的电容式距离传感器（2），其特征在于，该传感器元件（4）包括一个由具有圆形横截面的非导电材料构成的圆柱形载体（16）以及一个由导电材料构成的以罩面形式圆周地包围该载体（16）的传感器面（14）。 
2.根据权利要求1所述的电容式距离传感器（2），其特征在于，该传感器面（14）的导电材料是铜或者铝。 
3.根据权利要求1或2所述的电容式距离传感器（2），其特征在于，该载体（16）的非导电材料是聚乙烯。 
4.根据权利要求1或2所述的电容式距离传感器（2），其特征在于，该传感器面（14）被一个非导电的绝缘层（12）所包围。 
5.根据权利要求1或2所述的电容式距离传感器（2），其特征在于，该传感器面（14）由金属丝编织物（20）构成。 
6.根据权利要求1或2所述的电容式距离传感器（2），其特征在于，该载体（16）由实心材料构成。 
7.根据权利要求1或2所述的电容式距离传感器（2），其特征在于，一条芯线（18）在该载体（16）中基本上位于中部，该芯线垂直于该横截面在该载体（16）的圆柱体形状的总长度上延伸。 
8.根据权利要求7所述的电容式距离传感器（2），其特征在于，该芯线（18）由一种非导电材料构成。 
9.根据权利要求7所述的电容式距离传感器（2），其特征在于， 通过同轴缆线形成该传感器元件（4）。 
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