DE102004052880B4

DE102004052880B4 - Detektorgerät für ein sich näherndes Objekt

Info

Publication number: DE102004052880B4
Application number: DE102004052880.2A
Authority: DE
Inventors: Masanori Kawaura; Norio Sanma; Tetsuya Takafuji
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2004-11-02
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2024-11-03
Also published as: DE102004052880A1; US7164349B2; US20050099278A1

Abstract

Detektoreinrichtung zum Detektieren eines sich nähernden Objektes, mit: einer Wicklung (211), die an einer Oberfläche eines Fahrzeugs vorgesehen ist und deren eigene Wicklungsimpedanz (Zc) sich durch eine Annäherung eines Metallkörpers ändert, der als ein sich näherndes Objekt (5) dient, und zwar Annäherung in die Nähe des Fahrzeugs; einer Wechselstrom-Stromversorgung (1) zum Zuführen von Energie zu der Wicklung; und einer Diskriminatorschaltung (3) zum Erkennen eines sich annähernden Körpers, weiter aufweisend: einen Kondensator nach Masse oder Erde mit einer Elektrode, die an einer Stelle benachbart der Wicklung an einer Oberfläche des Fahrzeugs vorgesehen ist, um eine nach Masse oder Erde gebildete Kapazität (C2) derselben zu ändern, wobei sich diese Kapazität mit der Annäherung eines Fußgängers als sich näherndes Objekt in der Nähe des Fahrzeugs ändern kann, wobei die Diskriminatorschaltung (3) eine Diskriminierung durchführt, ob das sich annähernde Objekt aus einem Metallkörper oder einem Fußgänger besteht, sowohl basierend auf einer elektrischen Größe, die auf eine Änderung in der Wicklungsimpedanz als eine Änderung auf Grund eines Wirbelstromes, der in dem Metallkörper fließt, bezogen ist, als auch basierend auf einer elektrischen Größe, die auf eine Änderung in der nach Masse oder nach Erde gebildeten Kapazität bezogen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zum Erkennen einer Annäherung eines Körpers an ein Fahrzeug und des Typs des Körpers auf einem Weg ohne Kontakt. Spezieller betrifft die Erfindung ein Gerät zum Detektieren einer Annäherung eines Fußgängers an ein Fahrzeug.
Es wurde eine Technologie für einen Fußgängerschutz vorgeschlagen. Es wird dabei bestimmt, ob ein Kollisionsobjekt, mit welchem ein Fahrzeug kollidiert, aus einem Fußgänger besteht oder nicht, und es wird dann ein Gerät zum Schützen des Fußgängers aktiviert, wenn ein Kollisionsleidtragender als ein Fußgänger bestimmt wird. Zusätzlich wurde auch eine Studie durchgeführt, um die Fußgängerschutztechnologie in praktische Verwendung zu bringen. Aus diesem Grund ist auch eine andere Technologie als Technologie wünschenswert, um zu bestimmen, ob ein Körper, der sich einem Fahrzeug annähert, aus einem Fußgänger besteht oder nicht. Bei solch einer Technologie kann erwartet werden, daß sie dazu befähigt ist, die Annäherung eines Fahrzeugs zu einem Fahrzeug zu detektieren, welches aus Metallteilen besteht, und zwar vor einer Kollision, um auf diese Weise Passagiere des Fahrzeugs zu schützen.
Als herkömmliche Fußgänger-Erkennungstechnologie wurde ein elektrostatisches Kapazitätsverfahren vorgeschlagen, um einen Körper zu detektieren, der sich einem Fahrzeug nähert, und zwar in der JP-A-2000-177514 ( US-Patent 6,561,301 ) und JP-A-2000-326808 . Das elektrostatische Kapazitätsverfahren zum Detektieren eines Körpers, an den sich ein Fahrzeug annähert, ist ein Verfahren zum Detektieren einer Annäherung an einen Körper, der eine Leitfähigkeit besitzt. Dieses elektrostatische Kapazitätsverfahren detektiert elektrisch eine Differenz in der elektrostatischen Kapazität, um zwischen einem Fußgänger als einem Kollisionsobjekt und einem Leiter zu diskrimieren, der ebenfalls ein Kollisionsobjekt bildet, basierend auf einer Änderung in der elektrostatischen Kapazität zwischen dem Leiter und einer Elektrodenplatte einer Sensoreinheit.
Auch gehört es zum Stand der Technik, Ultraschallwellen auszustrahlen und die reflektierten Ultraschallwellen zu empfangen, um eine Annäherung an ein Objekt zu detektieren, welches sich dem Fahrzeug nähert, und zwar auf einem Weg ohne Kontakt.
Aus dem Stand der Technik sind dazu DE 695 06 753 T2 , DE 195 38 575 A1 , DE 100 32 867 A1 , DE 44 27 990 A1 , DE 38 40 532 A1 und DE 15 48 163 A bekannt.
Die DE 695 06 753 T2 betrifft einen induktiven Näherungsschalter des Typs mit einem mit einer Detektionsspule ausgerüsteten Schwingkreis, wobei der Schwingkreis von einem Oszillator mit einer vorgegebenen Frequenz erregt wird, und mit einem Verarbeitungskreis des vom Schwingkreis entsprechend der Annäherung eines Metallgegenstands erzeugten Signals. Insbesondere weist der induktive Näherungsschalter eine Detektionsspule für Metallgegenstände auf, die Bestandteil eines Schwingkreises ist, sowie einen Verarbeitungskreis für das vom Schwingkreis erzeugte Signal sowie eine Ausgangsschaltung. Der Verarbeitungskreis enthält dabei Detektionsmittel aus einem Amplitudendetektor sowie einem zusätzlichen Detektor. Der zusätzliche Detektor kann eine andere Größe detektieren, deren Eingang mit dem Spannungssignal des Schwingkreises beaufschlagt ist, während der Amplitudendetektor ein Dämpfungssignal liefert, wenn die Amplitude des Signals des Schwingkreises einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet. Der Schwingkreis des induktiven Näherungsschalters ist dabei ein von einem Oszillator mit konstanter Frequenz erregter Resonanzkreis, wobei die Erregungsfrequenz unterkritisch ist. Der zusätzliche Detektor ist ein Phasendetektor, der ein Phasenverschiebungssignal liefert, wenn die Phasenverschiebung des Resonanzkreises einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Zuletzt beinhaltet der induktive Näherungsschalter eine Diskriminierungslogik, die für die Ausgangsschaltung ein Präsenzsignal eines nicht einsenhaltigen Gegenstands liefert, wenn das Phasenverschiebungssignal aktiv ist, und ein Präsenzsignal eines eisenhaltigen Gegenstands sendet oder liefert, wenn das Phasenverschiebungssignal inaktiv und das Dämpfungssignal aktiv ist.
Die DE 195 38 575 A1 betrifft einen induktiven Näherungssensor, der den Abstand einer Steuerfahne bzw. eines Messobjekts aus elektrisch leitendem bzw. permeablem Material durch Messen der Änderung des Wechselstromwiderstandes einer Messspule bestimmt, wobei das Maßobjekt die Verluste des elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes einer Messspule ändert. Hierzu wird die Phasenverschiebung zwischen dem Messspulenwechselstrom und der Messspulenwechselspannung während jeder Periode mittels analoger Komparatoren und digitaler Gatter erfasst und in eine Impulsfolge mit der Frequenz der Wechselspannung und mit einer Impulsbreite umgesetzt, die proportional der Phasenverschiebung ist. Ein induktiver Näherungsschalter bzw. Näherungsinitiator, sowohl mit als auch ohne Hysterese des Schaltpunktes, lässt sich durch einen Vergleich der Phasenverschiebung mit einer vorgegebenen Soll-Phase mittels analoger Komparatoren und digitaler Speicherglieder bzw. Flipflops realisieren.
Die DE 100 32 867 A1 offenbart einen Näherungssensor mit einem Sensorkopf und einer Auswerteeinheit, wobei zumindest der Sensorkopf in Form einer selbstklebenden Folie ausgebildet ist. Bei Ausführung als induktiver Näherungssensor kann der in Form einer selbstklebenden Folie ausgebildete Sensorkopf eine Spule, einen Kondensator und einen Frequenzeber aufweisen.
Bei der DE 44 27 990 wird das Ausgangssignal eines induktiven Näherungsschalters auf der Basis eines Schwingkreises zur Abstandsmessung von den Materialeigenschaften der verschiedenen Metallobjekte beeinflusst, so dass ein Werkstofffaktor für verschiedene Metalle beim Messen des Abstandes eingeführt werden muss, damit das Ausgangssignal entsprechend korrigieret wird. Diese Problematik wurde mittels des Differentialverfahrens gemäß 7 durch eine zusätzliche Messung der Resonanzfrequenz und eine Verknüpfung des so gewonnenen frequenzabhängigen Signals mit der in der Spule des LC-Schwingkreises induzierten Spannung oder mit dem in der Spule des LC-Schwingkreises induzierten Strom gelöst. Das Ausgangssignal ist hierbei in der Nähe des Schaltpunktes nahezu nur vom Abstand abhängig.
Die DE 38 40 532 betrifft ein Verfahren zur induktiven Erzeugung eines elektrischen Messsignals zur Bestimmung des Weges und/oder der Position im Raum und/oder von Materialeigenschaften eines zu detektierenden, elektrisch leitfähigen Körpers unter Verwendung von wenigstens zwei induktiv gekoppelten Spulen, Treiberspule und Sensorspule, von denen die Treiberspule von einem höher frequenten Wechselstrom durchflossen ist, der in der Sensorspule eine von der zu messenden Größe abhängige Spannung induziert und wobei ein dem Strom in der Treiberspule proportionales Spannungssignal, Referenzspannungssignal, erzeugt wird und beide Spannungssignale zum Erhalt des Messsignals miteinander verknüpft werden. Aus dem Referenzspannungssignal und dem Spannungssignal der Sensorspule wird dasjenige Messsignal gewonnen, bei dem durch mathematisch-schaltungstechnische Verknüpfung Betrag und Phase des Referenzspannungssignal eliminiert werden und somit dessen Abhängigkeit vom Strom der Treiberspule aufgehoben wird und nur die Änderung des Betrages und der Phase des Spannungssignals der Sensorspule als Parameter des Messsignals verbleiben, das proportional der komplexen Leistung im Magnetfeld der Treiberspule ist, wobei die komplexe Leistung innerhalb des Sensorkreises konstant – vorzugsweise praktisch vernachlässigbar klein – gehalten wird.
Die DE 15 48 163 A betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem induktiven Näherungsdetektor, der einen elektrischen Oszillator mit einer in seinem Schwingkreis liegenden Induktivität aufweist, und mit einem vom Oszillatorausgang steuerbaren Anzeige- und/oder Stellglied. Die Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator bei Abwesenheit des eine äußere Induktivität aufweisenden, zu messenden Objekts, seinen Schwingungszustand einnimmt und in der Nähe seiner kritischen Kopplung arbeitet, während bei Gegenwart des zu messenden Objekts durch dessen Induktivität die im Schwingkreis liegende Induktivität derart veränderbar ist, dass der Oszillator gesperrt wird.
Entsprechend dem elektrostatischen Kapazitätsverfahren zum Detektieren eines Körpers, an den sich ein Fahrzeug annähert, ist jedoch die Differenz in der elektrostatischen Kapazität zwischen einem menschlichen Körper und einem Leiter klein. Ferner sind auch die Gradienten der Sensorausgangsgrößen für einen menschlichen Körper und einen Leiter in ähnlicher Weise gestaltet. Daher kann dieses elektrostatische Kapazitätsverfahren nicht zwischen einem menschlichen Körper und einem Leiter unterscheiden, und zwar auch hinsichtlich bestimmter Gestalten und Typen von einem Metallkörper. Um darüber hinaus Ausgangsänderungen zu verstärken, welche Änderungen in der elektrostatischen Kapazität begleiten, ist ein Betrieb auf einer hohen Frequenz erforderlich. Als Konsequenz nehmen Wirkungen von hochfrequenten Störsignalen, welche der Schaltungsausgangsgröße überlagert sind, und auch Effekte von fremden elektrischen Störwellen zu, so daß die Präzision der Diskriminierung reduziert wird.
Ferner ist es bei dem Ultraschallwellenverfahren schwierig, einen Ultraschallwellen-Oszillator-Empfänger um das gesamte Fahrzeug herum vorzusehen, und zwar vom Standpunkt der Kosten her gesehen. Daher hat das Ultraschallwellenverfahren nur in einer begrenzten Weise in der Praxis Einzug gefunden, und zwar als Rückstrahlsonareinrichtung oder ähnliches. Darüber hinaus kann das Ultraschallwellenverfahren nicht den Typ eines sich annähernden Objektes erkennen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Objektannäherungs-Detektionsgerät ohne direkten Kontakt zu schaffen, welches in einfacher Weise in die Praxis umgesetzt werden kann, und zwar selbst von dem Gesichtspunkt der Herstellungskosten aus, und welches die Fähigkeit besitzt, in guter Weise einen Metallkörper von einem Fußgänger unterscheiden zu können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Wicklung zum Erzeugen eines Wechselstrommagnetfeldes um ein Fahrzeug herum vorgesehen, und zwar auf der Oberfläche des Fahrzeugs. Anhand der Änderungen in der Wicklungswechselstromimpedanz kann ein sich näherndes Objekt mit einer Leitfähigkeit detektiert werden. Die Wicklung kann sehr einfach flach ausgebildet sein und an der Front-, Heck- und Seitenfläche des Fahrzeugs in einfacher Weise vorgesehen werden. Somit ist im Vergleich zu dem Ultraschallwellenverfahren die vorliegende Erfindung dazu befähigt, in weitem Umfang die Umgebungen eines Fahrzeugs zu überwachen, und zwar ohne Bildung eines Kontaktes und bei sehr viel niedrigeren Kosten. Darüber hinaus ist die Wicklung auch dafür geeignet, zwischen einem Metallkörper und einem menschlichen Körper zu unterscheiden, und zwar im Vergleich mit dem Ultraschallwellenverfahren und dem elektrostatischen Kapazitätsverfahren.
Wenn ferner das Wechselstrommagnetfeld durch die Wicklung erzeugt wird und auf einen Metallkörper angewendet wird, fließt ein Wirbelstrom durch den Metallkörper, wodurch sich die Impedanz der Wicklung ändert. Wenn das Wechselstrommagnetfeld, welches durch die Wicklung erzeugt wird, bei einem menschlichen Körper angewendet wird, fließt jedoch nahezu kein Wirbelstrom durch den Fußgänger. Somit können der Fußgänger und der Metallkörper gut voneinander unterschieden werden.
Es sei darauf hingewiesen, daß durch den Metallkörper, der in dieser Beschreibung erwähnt ist, ein Leiter mit einem spezifischen Widerstand gemeint ist, der kleiner ist als derjenige eines menschlichen Körpers. Der Metallkörper kann aus einem magnetischen Material oder auch aus einem nicht-magnetischen Material bestehen. Zusätzlich kann eine elektrische Größe der Wicklungsimpedanz, die sich anhand des Wirbelstromes ergibt, der durch ein sich näherndes Objekt fließt, dadurch gemessen werden, indem eine Vielfalt von Verfahren in geeigneter Weise angepaßt wird. Beispielsweise kann eine Wechselstromenergie dieser Wicklung von einer Konstantspannungsstromversorgung aus zugeführt werden, und zwar über den Weg einer Lastimpedanzvorrichtung, und es wird dann der Spannungsabfall über der Lastimpedanzvorrichtung oder der Wicklung detektiert. Als alternatives Verfahren wird eine Resonanzschaltung, welche die Wicklungsimpedanz enthält, in einen selbstlaufenden Oszillationszustand versetzt und die Frequenz der Oszillation wird gemessen.
Es ist zu bevorzugten, einen elektrostatischen Kapazitätsdetektorsensor an einer Stelle in dichter Nähe der Wicklung vorzusehen. Indem solch eine Sensoreinheit dicht bei der Wicklung vorgesehen wird, kann ein Metallkörper selektiv detektiert werden, und zwar basierend auf den Änderungen in der Wicklungsimpedanz, und es kann ein menschlicher Körper ebenso selektiv detektiert werden, basierend auf Änderungen in der elektrostatischen Kapazität Co nach Masse oder Erde hin. Zusätzlich ist es auch möglich, in ausgezeichneter Weise zu bestimmen, ob das sich nähernde Objekt aus einem Metallkörper oder einem Fußgänger besteht.
Es sei darauf hingewiesen, daß auch ein Metallkörper die elektrostatische Kapazität ändert, die durch eine Elektrode nach Masse oder Erde hin gebildet wird. Da ein Metallkörper selektiv detektiert werden kann, und zwar basierend auf Änderungen in der Wicklungsimpedanz, kann ein elektrostatischer Kapazitätssensor die Annäherung zu einem Fußgänger oder die Annäherung zu einem Metallkörper erkennen. Wenn der elektrostatische Kapazitätssensor und ein anderer Sensor ein Objekt detektieren, so zeigen die Detektionsvorgänge an, daß eine Annäherung durch einen Metallkörper erfolgt. Wenn lediglich der elektrostatische Kapazitätssensor ein Objekt detektiert, so zeigt die Detektion an, daß es sich bei der Annäherung um einen Fußgänger handelt. Es kann somit der Fußgänger von einem Metallkörper voneinander unterschieden werden.
Es ist zu bevorzugen, die elektrische Größe des Wirbelstromes und die elektrische Größe der elektrostatischen Kapazität nach Erde oder Masse hin unter Verwendung einer einzelnen Sensoreinheit zu detektieren, so daß die Schaltungskonfiguration in beträchtlicher Weise vereinfacht werden kann. Speziell fällt die Ausgangsspannung ab, wenn sich ein Fußgänger dem Fahrzeug nähert, steigt jedoch an, wenn sich ein Metallkörper dem Fahrzeug nähert. Somit ist die Sensoreinheit dazu befähigt, zwischen einem Fußgänger und einem Metallkörper zu unterscheiden, und zwar in einfacher und hoch zuverlässiger Weise.
Zusätzlich nimmt die Wicklungswechselstromimpedanz ab (oder es erfolgt eine Zunahme in dem Wirbelstrom), verursacht durch die Annäherung eines menschlichen Körpers, und diese Abnahme ist im wesentlichen klein, und zwar im Vergleich mit der Annäherung eines Metallkörpers. Da der Bereich der Oberfläche eines menschlichen Körpers relativ groß ist, nimmt die elektrostatische Kapazität nach Masse oder Erde zu, und zwar auf Grund und entsprechend der Annäherung an einen menschlichen Körper. Da die Zunahme in der elektrostatischen Kapazität Co in typischer Weise ein elektrisches Potential absenkt, welches zwischen den Verbindungsanschlüssen der Wicklung und dem Kondensator nach Masse oder Erde erscheint, kann die Annäherung an einen menschlichen Körper detektiert werden.
Es sei auch darauf hingewiesen, daß dann, wenn ein Metallkörper einen Oberflächenbereich besitzt, der äquivalent demjenigen eines menschlichen Körpers ist, und zwar gesehen von einer Elektrode aus, die Änderung der nach Masse oder Erde hin erfolgenden oder entstehenden elektrostatischen Kapazität der Elektrode gleich ist der Änderung für den menschlichen Körper. Im Falle eines Metallkörpers nimmt jedoch eine Wirkung eines elektrischen Potentials zu, welches an dem Verbindungsanschluß erscheint, und zwar auf Grund einer Reduzierung in der Wicklungswechselstromimpedanz (oder auf Grund einer Reduzierung des Wirbelstromes), was eine Wirkung einer elektrischen Potentialabnahme überdeckt, die an dem Verbindungsanschluß auf Grund dieser elektrostatischen Kapazität erscheint. Somit verläuft die Richtung der elektrischen Potentialänderung, die an dem Verbindungsanschluß erscheint, für einen menschlichen Körper entgegengesetzt zu der Richtung von derjenigen für einen Metallkörper. Als ein Ergebnis kann ein Metallkörper von einem menschlichen Körper unterschieden werden. Das heißt, wenn sich das Fahrzeug einem Metallkörper nähert, nimmt die Wicklungsimpedanz auf Grund eines Wirbelstromes zur gleichen Zeit ab, zu der die elektrostatische Kapazität nach Masse oder Erde ansteigt, und zwar auf Grund einer Zunahme in der Kapazität zwischen dem Metallkörper und der Elektrode, wenn eine Annäherung an dem Metallkörper erfolgt.
In Einklang mit einem Ergebnis eines Experiments ist jedoch die Abnahme in der Wicklungsimpedanz größer als die Zunahme in der elektrostatischen Kapazität nach Masse oder Erde. Somit überwiegt in einem Fall der Annäherung eines Metallkörpers eine Ausgangsspannungszunahme, die durch eine Abnahme in der Wicklungsimpedanz verursacht wird, gegenüber einer Ausgangsspannungsabnahme, die durch die Zunahme in der elektrostatischen Kapazität nach Masse oder Erde verursacht wird. Wenn sich als ein Ergebnis das Fahrzeug einem Metallkörper nähert, nimmt die Ausgangsspannung zu.
Es ist zu bevorzugen, eine Vielzahl an Wicklungen wenigstens an der Front- und der Heckfläche des Fahrzeugs vorzusehen, wobei diese sequenziell in einer quer verlaufenden Richtung des Fahrzeugs angeordnet werden. Für jede Wicklung diskriminiert die Diskriminatorschaltung die elektrische Größe der Wicklungsimpedanz oder die elektrische Größe der elektrostatischen Kapazität nach Masse oder Erde. Indem eine Verarbeitung auf diese Weise ausgeführt wird, kann das Verhältnis der Zahl der Impedanzkomponenten, die sich ändern, und zwar auf Grund der Annäherung an einen Leiter, wie beispielsweise einem Metall, zu der Zahl der Impedanzkomponenten, von all den Wicklungen erhöht werden. Es kann somit die Empfindlichkeit der Sensoreinheit verbessert werden. Es ist zusätzlich möglich, die Positionen eines sich annähernden Objektes in der quer verlaufenden Richtung und in der Längsrichtung des Fahrzeugs zu detektieren.
Die Diskriminatorschaltung identifiziert die Positionen eines sich nähernden Objektes in der quer verlaufenden Richtung des Fahrzeugs, basierend auf den Diskriminierungsergebnissen. Es kann somit eine Gegenmaßnahme zur Betätigung der Fußgänger-Schutzvorrichtung, die als ein Teil dient, welches sich einem nähernden Objekt annähert, implementiert werden.
Es ist zu bevorzugen, eine Kompensationsschaltung vorzusehen, um eine Kompensation bei der Sensoreinheit durchzuführen, und zwar hinsichtlich der Änderungen einer elektrischen Größe der Wicklungsimpedanz, die durch Änderungen in dem elektrischen Widerstand der Wicklung verursacht werden. Die Änderungen in dem elektrischen Widerstand der Wicklung werden durch Temperaturänderungen verursacht. Indem man solch eine Kompensationsschaltung vorsieht, können Schwankungen der Ausgangsspannung, verursacht durch Änderungen in dem elektrischen Widerstand der Wicklung, die durch Temperaturänderungen verursacht werden, reduziert werden, so daß die Empfindlichkeit verbessert werden kann. Es wird beispielsweise eine Temperatur detektiert und basierend auf der detektierten Temperatur kann die Ausgangsspannung von einer Wechselstrom-Stromversorgung und eine Spannung, die von einer Wicklung detektiert wird, geändert werden. Zusätzlich kann auch die Frequenz der Wechselstrom-Stromversorgung in Einklang mit der Temperatur geändert werden. Natürlich werden diese Änderungen in einer Richtung vorgenommen, um zu verhindern, daß die Ausgangsspannung auf Grund von Temperaturschwankungen variiert.
Es ist zu bevorzugen, eine Konfiguration zu realisieren, die eine Leerwicklung enthält (dummy coil), die eine Wicklungsimpedanz besitzt, die etwa gleich ist der Wicklungsimpedanz der Wicklung in einem Zustand, wenn kein sich näherndes Objekt gegenüber liegt, und zwar wird diese parallel zu einem Parallelschlußkondensator geschaltet, und besitzt eine Temperaturwiderstandsänderungsrate, die etwa gleich ist derjenigen der Wicklung, wobei die elektrostatische Kapazität des parallel geschalteten Kondensators angenähert gleich ist der elektrostatischen Kapazität nach Masse oder Erde, das heißt der elektrostatischen Kapazität des Nach-Masse- oder Nach-Erde-Kondensators in einem Zustand, wenn kein sich näherndes Objekt gegenüber liegt, wobei die Leerwicklung magnetisch gegenüber einem sich nähernden Objekt abgeschirmt ist. Durch die Schaffung einer derartigen Konfiguration kann effektiv verhindert werden, daß die Ausgangsspannung schwankt, und zwar auf Grund von Änderungen in dem elektrischen Widerstand (verursacht durch Temperaturschwankungen) der Wicklung, zum Detektieren eines sich nähernden Objektes.
Es ist zu bevorzugen, eine Konfiguration zu schaffen, bei der die Wechselstrom-Stromversorgung eine Wechselstromspannung ausgibt, die eine Vielzahl von Frequenzen besitzt, und zwar an die Wicklung, und wobei dann die Diskriminatorschaltung die elektrische Größe getrennt von jeder der Frequenzen verarbeitet. Indem dann die Verarbeitung auf diese Weise durchgeführt wird, und zwar anhand der erhaltenen elektrischen Größen, können Größen, wie beispielsweise die elektrische Größe des Wirbelstromes und die elektrostatische Kapazität nach Masse oder Erde, durch die Verarbeitung in präziser Weise gefunden werden.
Es ist zu bevorzugen, die Frequenz f der Wechselstrom-Stromversorgung auf einen Wert in dem Bandbreitebereich gemäß 15% bis 85% einzustellen, welcher den zentralen Wert von 50% enthält, wobei der Wert von 0% einer ersten Frequenz frc entspricht und der Wert von 100% einer zweiten Frequenz frp entspricht. Durch das Einstellen der Frequenz f der Wechselstrom-Stromversorgung auf einen Wert in solch einem Bandbreitebereich, kann die Sensorempfindlichkeit weiter verbessert werden. In einem Zustand, bei dem kein sich näherndes Objekt gegenüber liegt, wird die nach Masse oder nach Erde vorhandene elektrostatische Kapazität des Kondensators nach Masse oder Erde auf einen Wert in dem Bereich von 10% bis 300% der elektrostatischen Kapazität des parallel geschalteten Kondensators eingestellt. Bei dieser Einstellung kann die Sensorempfindlichkeit noch weiter verbessert werden.
Es ist zu bevorzugten, eine Konfiguration zu schaffen, die eine angenähert rechteckförmige flache Blattwicklung enthält, mit einer zentralen Wicklungsachse, die in einer angenähert horizontalen Richtung angeordnet ist oder eingestellt ist, und in einer Richtung angenähert senkrecht zu einem Wicklungseinstellabschnitt des Fahrzeugs, wobei auch eine lange Seite etwa horizontal an der Front- und Heckfläche des Fahrzeugs orientiert ist, und zwar in einer quer verlaufenden Richtung des Fahrzeugs, oder angenähert horizontal an irgendeiner der Seitenflächen des Fahrzeugs in der Längsrichtung des Fahrzeugs vorgesehen ist.
Die angenähert rechteckförmige flache blattförmige Wicklung kann in einem Stoßfänger oder in einer Harzform in einfacher Weise eingebettet sein. Da zusätzlich die angenähert rechteckförmige flache Blattwicklung dazu befähigt ist, zwischen einem Metallkörper und einem menschlichen Körper zu unterscheiden, und zwar in einfacher Weise im Vergleich zu dem Ultraschallwellenverfahren und dem elektrostatischen Kapazitätsverfahren, wird es möglich, ein Problem zu vermeiden, welches durch eine Fußgänger-Schutzvorrichtung verursacht wird, die im Ansprechen auf eine Kollision mit einem Metallkörper in Betrieb gesetzt wird.
Es ist auch zu bevorzugen, eine Spiral-Blattwicklung zu verwenden, die dadurch gebildet ist, indem eine Windung eines Leiters gebildet wird, und zwar in einem Wirbelstromzustand, wobei diese Wicklung als die oben beschriebene Blattwicklung verwendet wird. Unter Verwendung der Spiral-Blattwicklung können eine erforderliche Induktanz und ein Detektionsbereich sichergestellt werden und zur gleichen Zeit kann die Dicke der Blattwicklung reduziert werden. Es kann somit der Detektionsbereich in einer weiten Umgebung um das Fahrzeug herum eingestellt werden, und zwar bei hoher Detektionsempfindlichkeit, ohne daß dabei das schöne Aussehen des Fahrzeugs verloren geht.
Es ist zu bevorzugen, eine Konfiguration zu verwenden, bei der eine Vielzahl von Blattwicklungen, die benachbart zueinander angeordnet sind, in oberen und unteren Arrays der Front-, Heck- oder Seitenfläche des Fahrzeugs angeordnet sind. Basierend auf der elektrischen Größe, welche die Wicklungsimpedanz von jeder der Blattwicklungen repräsentiert, ist die Diskriminatorschaltung dazu befähigt, zwischen einem kurzen Metallkörper bei einer niedrigen Position zu unterscheiden, der den Fahrzustand des Fahrzeugs nicht behindert, und einem großen Metallkörper an einer hohen Position, der den Fahrzustand des Fahrzeugs behindert.
Es sei beispielsweise angenommen, daß zwei Wicklungen an dem Fahrzeug in der vertikalen Richtung vorgesehen sind. Wenn die Wicklungsimpedanz der unteren Wicklung eine detektierte Situation als einen detektierten Wert anzeigt, der größer ist als ein Wert, der durch die obere Wicklung detektiert wird, und zwar um eine Differenz, die einen Schwellenwert überschreitet, so kann die Situation typischerweise als eine Schienenspur interpretiert werden. Es kann somit verhindert werden, daß irgendein Metallkörper der auf eine Straße fällt oder auf der Straße liegt und keine Behinderung für den Fahrzustand des Fahrzeugs darstellt, detektiert wird, und zwar in unkorrekter Weise als Hindernis für den Laufzustand des Fahrzeugs.
Es werden Spannungen mit unterschiedlichen Frequenzen an die Blattwicklungen angelegt und für jede der Blattwicklungen extrahiert die Diskriminatorschaltung lediglich eine Frequenzkomponente entsprechend einer Frequenz, welche der Blattwicklung zugeordnet ist, und verwendet die extrahierte Frequenzkomponente als elektrische Größe. Indem dies so ausgeführt wird, kann die Zahl der Interferenzen zwischen den zwei Wicklungen reduziert werden.
Die Blattwicklungen werden so hergestellt, daß deren Magnetflußerzeugungsrichtungen einander entgegengesetzt sind. Da somit die Magnetflüsse, die durch die zwei Blattwicklungen in einem Raum zwischen den zwei Blattwicklungen erzeugt werden, sich gegenseitig stärken, wird die Größe des Wirbelstromes, der in dem Metallkörper fließt, erhöht. Als ein Ergebnis kann die Detektionsempfindlichkeit erhöht werden.
Es ist zu bevorzugen, zwei Blattwicklungen zu realisieren, die dicht und benachbart einander in solcher Weise angeordnet sind, daß deren Magnetflußerzeugungsrichtungen einander entgegengesetzt verlaufen. Da somit die Magnetflüsse, die durch die zwei Blattwicklungen in einem Raum zwischen den zwei Blattwicklungen erzeugt werden, sich gegenseitig stärken, wird die Größe eines Wirbelstromes, der in dem Metallkörper fließt, erhöht. Als ein Ergebnis kann die Detektionsempfindlichkeit erhöht werden.
Die kurzen Seiten der zwei Blattwicklungen, die dicht und nebeneinander angeordnet sind, können sich einander überlappen oder können benachbart zueinander ohne einen Spalt und ohne eine Elektrode zwischen denselben angeordnet sein. Indem man die Blattwicklungen auf diese Weise plaziert, werden die Detektionsempfindlichkeiten der Blattwicklungen in keiner Weise vermindert und selbst dann nicht, wenn ein sich näherndes Objekt dicht an die Grenze zwischen den benachbarten zwei Blattwicklungen oder in die Nähe der Grenze gelangt.
Indem man die kurzen Seiten der zwei Blattwicklungen benachbart zueinander anordnet, wobei ein Spalt zwischen den kurzen Seiten so klein wie möglich gehalten wird, kann die Wicklungsempfindlichkeit verbessert werden. In diesem Fall ist es jedoch zu bevorzugen, die Magnetflußerzeugungsrichtungen der zwei Blattwicklungen einander entgegengesetzt auszubilden. Wenn die kurzen Seiten der zwei Blattwicklungen einander überlappen, ist es zu bevorzugen, die Magnetflußerzeugungsrichtungen der zwei wechselseitig eng beieinander und nebeneinander angeordneten Blattwicklungen so auszubilden, daß sie miteinander koinzidieren. Wenn sich die kurzen Seiten der zwei Blattwicklungen einander überlappen und wenn ein sich annäherndes Objekt die Wicklungsimpendanzen der zwei Blattwicklungen zur gleichen Zeit ändert, so kann die Annäherung des sich nähernden Objektes als eine Annäherung an die Grenze zwischen den zwei Blattwicklungen bestimmt werden.
Wenn die Änderung in der Wicklungsimpedanz in der spezifischen einen der Blattwicklungen größer ist als die Änderung in der Wicklungsimpedanz der anderen Blattwicklung, kann die Änderung in der Wicklungsimpedanz in der spezifischen Blattwicklung als eine Änderung bestimmt werden, die anzeigt, daß sich das Annäherungsobjekt um einen Abschnitt annähert, der anders ist als die Grenze zwischen den zwei Blattwicklungen.
Es ist zu bevorzugen, eine Konfiguration zu wählen, bei der die Diskriminatorschaltung einen Diskriminierungsprozeß unter Verwendung von unterschiedlichen Schwellenwerten durchführt, und zwar für die elektrische Größe einer Zentrums-Blattwicklung, die unter einer Vielzahl von wechselseitig dicht beieinander und nebeneinander liegenden Blattwicklungen ausgewählt wird, die in der transversalen oder longitudinalen Richtung des Fahrzeugs angeordnet sind, und unter Verwendung der elektrischen Größe einer Rand-Blattwicklung, die unter den benachbarten Blattwicklungen ausgewählt wird. Die Zentrums-Blattwicklung befindet sich benachbart zu den Blattwicklungen, die auf beiden Seiten vorgesehen sind und durch die Magnetfelder beeinflußt werden, die durch die benachbarten Blattwicklungen auf beiden Seiten erzeugt werden.
Wenn die Zentrums-Blattwicklung ein Magnetfeld mit der gleichen Frequenz wie der Frequenz der Magnetfelder erzeugt, die durch die benachbarten Blattwicklungen auf beiden Seiten erzeugt werden, moduliert eine wechselseitige Induktanz zwischen diesen Blattwicklungen die Ausgangsgröße. Im Falle der Rand-Blattwicklung existiert auf der anderen Seite lediglich eine benachbarte Blattwicklung auf einer Seite der Rand-Blattwicklung. In diesem Fall ist die Wirkung der wechselseitigen Induktivität, die oben beschrieben ist, auf die Modulation der Ausgangsgröße gering.
Zusätzlich kann im Falle eines Fahrzeugs, welches mit einem Metallic-Material beschichtet ist, beispielsweise die gesamte Oberfläche mit dem Metallic-Material beschichtet sein, und zwar ohne Differenzierung von Bereichen innerhalb und außerhalb einer Wicklung voneinander. Wenn ein Bereich innerhalb einer Wicklung nicht mit dem Metallic-Material beschichtet ist, so erzeugt jedoch eine Oberfläche mit dem Metallic-Material einen Wirbelstrom. Daher ist ein Bereich einer Fläche, die mit dem Metallic-Material beschichtet ist und in die ein Magnetfluß an einer Zentrumswicklung eindringt, verschieden von dem Bereich einer Fläche, die mit dem Metallic-Material beschichtet ist, in welches ein Magnetfluß an einer Randwicklung eindringt. Dieser Unterschied bringt eine Differenz in der Ausgangsgröße zwischen den beiden Wicklungen mit sich.
Um dieses Problem zu lösen, wird bei der vorliegenden Erfindung eine Differenz in einem Detektionsschwellenwert wenigstens zwischen einer Zentrumswicklung und einer peripheren Wicklung unter den Wicklungen eingestellt, die in der transversalen oder longitudinalen Richtung angeordnet sind. Da die Gestalt des Fahrzeugkörpers, der aus einem magnetischen Material hergestellt ist, und der Bereich der mit Metallic-Material beschichteten Fläche von Wicklung zu Wicklung variiert, die in der transversalen oder longitudinalen Richtung angeordnet ist, variiert auch der Wert der Wicklungsimpedanz von Wicklung zu Wicklung. Für jede der Wicklungen ist es somit zu bevorzugen, einen optimalen Detektionsschwellenwert für die Wicklung einzustellen. Indem ein optimaler Detektionsschwellenwert für jede der Wicklungen eingestellt wird, kann eine optimale Detektionspräzision für jede der Wicklungen erhalten werden.
Eine Elektrode des Kondensators nach Masse oder Erde ist parallel zur Längsseite der Blattwicklung orientiert und ist an einer Stelle vorgesehen, benachbart der Wicklung unterhalb oder oberhalb der Wicklung. Durch das Vorsehen der Elektrode in dieser Weise wird die Zahl der Fälle, bei denen der Detektionsbereich des Kondensators nach Masse oder Erde und der Detektionsbereich in der transversalen, longitudinalen und vertikalen Richtung verschoben wird, reduziert, so daß die Differenzierungspräzision verbessert werden kann.
Da die Elektrode mit einer Weite erzeugt wird, die größer ist als die äußerste Windung der Blattwicklung, wird die Empfindlichkeit des Kondensators nach Masse oder Erde verbessert.
Da die Elektrode dadurch konstruiert wird, indem die äußerste Windung der Spiral-Blattwicklung mit einer Weite erzeugt wird, die größer ist als diejenige der anderen Windungen der Spiral-Blattwicklung, kann die Empfindlichkeit des Kondensators nach Masse oder Erde verbessert werden.
Die Blattwicklung wird durch einen Stoßfänger, der aus einem Harz hergestellt ist, gehalten. Durch das Halten der Blattwicklung in dieser Form, kann die Blattwicklung von dem Fahrzeugkörper getrennt gehalten werden, der einen großen magnetischen Körper mit einem großen Wirbelstromverlust darstellt, und zwar um einen Abstand in einem möglichen Bereich. Es kann somit verhindert werden, daß ein Magnetfluß für die Detektion sich ausweitet und die Detektionsempfindlichkeit kann verbessert werden. Zusätzlich kann die Größe des Wirbelstromverlustes reduziert werden. Ferner kann verhindert werden, daß die schöne Erscheinung des Fahrzeugs verschlechtert wird und es kann auch die elektrische Isolation der Blattwicklung in einfacher Weise sichergestellt werden. Es ist zu bevorzugen, die Blattwicklung an dem Stoßfänger zu fixieren oder die Wicklung in den Stoßfänger zu integrieren. Beispielsweise wird die Blattwicklung direkt auf den Stoßfänger aufgedruckt oder an dem Stoßfänger angebracht.
Die Blattwicklung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung nicht-magnetisch ist und einen großen spezifischen Widerstand besitzt. Die Blattwicklung wird in einer Wicklungsaufnahmekammer aufgenommen, die zwischen dem Stoßfänger und einer Preßplatte ausgebildet ist, welche an der Rückfläche des Stoßfängers vorgesehen ist. Die Blattwicklung wird in der Blattaufnahmekammer in einer solchen Weise aufgenommen, daß die Wicklung relativ zu dem Stoßfänger versetzt werden kann.
Indem man die Blattwicklung in dieser Weise aufnimmt und wenn der Stoßfänger teilweise gerippt ist, wird die Blattwicklung in ähnlicher Weise zum Stoßfänger versetzt oder verschoben, wobei eine gerippte Gestalt ähnlich derjenigen des Stoßfängers gebildet wird. Es wird daher niemals eine große Zugspannung oder Zugkraft auf einen Leiterdraht der Blattwicklung aufgebracht, um die Wicklung zu brechen. Wenn zusätzlich der Stoßfänger durch einen anderen ersetzt wird, kann die Blattwicklung erneut verwendet werden.
Die Preßplatte ist durch eine große Anzahl von Löchern in der Dickenrichtung der Preßplatte durchsetzt. In typischer Weise wird die Preßplatte aus Harz gebildet, um eine Maschengestalt herzustellen. Durch das Erzeugen der Preßplatte in dieser Form kann verhindert werden, daß die Blattwicklung ihre Mobilität auf Grund von Erde und Sand verliert, welche die Umgebung der Wicklung blockieren, nachdem Schmutzwasser oder ähnliches, welches in die Blattwicklung eingeführt wurde, getrocknet ist.
Die Druckplatte ist mit einer Stromversorgungsleitung ausgestattet, um elektrische Energie den Blattwicklungen zuzuführen, oder mit einer Ausgangssignalleitung ausgestattet, um ein elektrisches Potential aufzunehmen, welches an einem Ende von jeder der Blattwicklungen erscheint. Die Stromversorgungsleitung oder die Ausgangssignalleitung ist mit dem Ende von jeder der Blattwicklungen verbunden. Indem die Leitung auf diese Weise angeschlossen wird, kann die Verdrahtung der Blattwicklungen vereinfacht werden. Indem man beispielsweise die Ausgangssignalleitung mit dem Ende der äußersten Seite und die Stromversorgungsleitung mit der Windung der innersten Seite verbindet, kann die Blattwicklung aus einer einzelnen flexiblen gedruckten Schichtverdrahtungsplatine konstruiert werden.
Die Preßplatte besitzt eine Flexibilität, die wenigstens äquivalent derjenigen des Stoßfängers ist. Indem man solch eine Preßplatte verwendet, kann verhindert werden, daß der Stoßfänger verformt wird.
Die Spiral-Blattwicklung wird durch eine flexible gedruckte Einzelschicht-Verdrahtungsplatine gebildet. Indem man die Spiral-Blattwicklung in dieser Weise konstruiert, kann die Wicklung einfach hergestellt werden. Es sei auch darauf hingewiesen, indem man die flexible gedruckte Einzelschicht-Verdrahtungsplatine flach ausbildet, nachdem sie zurückgefaltet wurde, oder die Platine eingerollt wurde, eine Vielfachschicht-Spiral-Blattwicklung konstruiert werden kann. Es läßt sich somit die Zahl der Windungen erhöhen, ohne dabei die Breite oder Weite der leitenden Leitung zu reduzieren. Es sei auch erwähnt, daß das Erzeugen einer Elektrode des Kondensators nach Masse oder Erde auf einer flexiblen gedruckten Einzelschicht-Verdrahtungsplatine zur gleichen Zeit geeignet ist.
Da die Diskriminatorschaltung auf der flexiblen gedruckten Einzelschicht-Verdrahtungsplatine montiert ist, kann auch die Länge der Ausgangssignalleitung von der Blattwicklung oder dem Kondensator nach Masse oder Erde zu der Diskriminatorschaltung reduziert werden. Es lassen sich daher der Signalverlust, der durch die Impedanz der Ausgangssignalleitung verursacht wird, und elektromagnetische Störsignale, die sich der Ausgangssignalleitung überlagern, reduzieren. Es sei darauf hingewiesen, daß die Wechselstrom-Energieversorgung auch auf einer flexiblen gedruckten Einzelschicht-Verdrahtungsplatine montiert sein kann. In diesem Fall kann auch die Stromversorgungsleitung, welche die Wechselstrom-Stromversorgung mit der Blattwicklung verbindet, ebenfalls auf der flexiblen gedruckten Einzelschicht-Verdrahtungsplatine in der gleichen Weise ausgebildet werden.
Eine Verbindungsleitung, die auf der flexiblen gedruckten Einzelschicht-Verdrahtungsplatine als eine Leitung erzeugt ist, welche die Diskriminatorschaltung mit der Spiral-Blattwicklung verbindet, ist magnetisch abgeschirmt. Durch das Abschirmen der Verbindungsleitung in dieser Form kann die Zahl der Fehldetektierungen, die durch elektromagnetische Störsignale verursacht werden, welche durch die Maschine oder den Motor erzeugt werden, reduziert werden. In ähnlicher Weise kann auch die Stromversorgungsleitung, die sich von der Wechselstrom-Stromversorgung zu der Blattwicklung hin erstreckt, ebenso magnetisch abgeschirmt werden.
Die flexible gedruckte Einzelschicht-Verdrahtungsplatine besitzt eine Vielzahl an Spiral-Blattwicklungen, die in der longitudinalen oder transversalen Richtung des Fahrzeugs angeordnet sind. Die Diskriminatorschaltung diskriminiert einzeln die elektrischen Größen der Wicklungsimpedanz von jeder Blattwicklung oder die elektrische Größe der Nach-Masse- oder Nach-Erde-Kapazität des Kondensators, der nach Masse oder Erde gebildet ist, zwischen einem Metallkörper und einem menschlichen Körper. Das heißt, bei dieser Konfiguration werden eine Vielzahl von Spiral-Blattwicklungen in der flexiblen gedruckten Einzelschicht-Verdrahtungsplatine erzeugt. Es kann somit die Zahl der Komponenten und auch die Zahl der Arbeitsstunden reduziert werden, die für den Zusammenbau bzw. die Zusammenbauarbeit erforderlich sind. Zusätzlich läßt sich dadurch die Zahl der Blattwicklungen in einfacher Weise erhöhen.
Die oben genannte Aufgabe und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich klarer aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
1 ein schematisches Schaltungsdiagramm, welches eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
2 ein Diagramm, welches eine äquivalente Schaltung für einen Fall darstellt, bei dem ein elektrischer Isolator sich der Schaltung nähert, die in 1 gezeigt ist;
3 ein Diagramm, welches eine äquivalente Schaltung für einen Fall wiedergibt, bei dem ein metallener Körper sich der Schaltung nähert, die in 1 gezeigt ist;
4 ein Diagramm, welches eine äquivalente Schaltung für einen Fall darstellt, bei dem sich ein menschlicher Körper der Schaltung nähert, die in 1 dargestellt ist;
5 einen Graphen, der charakteristische Kurven wiedergibt, welche die Ausgangscharakteristika der Schaltung repräsentieren, die in 1 gezeigt ist, und zwar als Charakteristika, die durch Berechnungsergebnisse erhalten werden;
6A einen Graphen, der charakteristische Kurven wiedergibt, welche die Ausgangscharakteristik der Schaltung repräsentieren, die in 1 gezeigt ist, und zwar als Charakteristika, die als Meßergebnisse erhalten werden, und wobei 6B eine Tabelle zeigt, welche Schaltungskonstanten veranschaulicht;
7 ein Diagramm, welches eine äquivalente Schaltung für einen Fall darstellt, bei dem ein elektrischer Isolator sich einer elektrostatischen Kapazität annähert;
8 ein Diagramm, welches eine äquivalente Schaltung für einen Fall darstellt, bei dem sich ein metallener Körper einem elektrostatischen Kapazitätssensor annähert, der gemäß der ersten Ausführungsform implementiert ist;
9 ein Diagramm, welches eine äquivalente Schaltung für einen Fall veranschaulicht, bei dem sich ein menschlicher Körper einem elektrostatischen Kapazitätssensor annähert, der gemäß der ersten Ausführungsform implementiert ist;
10 einen Graphen, der charakteristische Kurven darstellt, welche die Ausgangscharakteristika eines elektrostatischen Kapazitätssensors wiedergeben, der gemäß der ersten Ausführungsform implementiert ist, und zwar als Charakteristika, die als Berechnungsergebnisse erhalten werden;
11 ein schematisches Diagramm, welches eine abgewandelte Ausführungsform der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
12 ein Schaltungsdiagramm, welches eine detaillierte äquivalente Schaltung einer Sensoreinheit darstellt, die durch eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert ist;
13 ein Diagramm, welches eine vereinfachte äquivalente Schaltung der äquivalenten Schaltung, die in 12 gezeigt ist, darstellt;
14 einen Graphen, der charakteristische Kurven veranschaulicht, die einen idealen Zustand von Beziehungen zwischen der Frequenz und der Ausgangsspannung der äquivalenten Schaltung nach 13 wiedergeben.
15 einen Graphen, der charakteristische Kurven veranschaulicht, die einen aktuellen Zustand von Beziehungen zwischen der Frequenz und der Ausgangsspannung der äquivalenten Schaltung nach 13 wiedergeben;
16 ein schematisches Diagramm, welches einen Querschnitt eines Zustandes der Installation eines Sensors darstellt, der gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert ist;
17 ein schematisches Diagramm, welches eine Frontansicht eines Zustandes der Installation eines Sensors darstellt, der gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert ist;
18 ein Schaltungsdiagramm, welches eine abgewandelte Ausführung der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
19 ein Schaltungsdiagramm, welches eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
20 ein Schaltungsdiagramm, welches eine abgewandelte Ausführung der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
21 ein Schaltungsdiagramm, welches eine abgewandelte Ausführung wiedergibt, die in 20 gezeigt ist;
22 ein Schaltungsdiagramm, welches eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
23 ein Schaltungsdiagramm, welches eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
24 ein Schaltungsdiagramm, welches eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
25 ein schematisches Diagramm, welches eine Frontansicht eines Zustandes der Installation eines Sensors darstellt, der gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert ist;
26 ein schematisches Diagramm, welches einen Querschnitt eines Zustandes der Installation eines Sensors darstellt, der gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung implementiert ist;
27A und 27B schematische Diagramme, die ein Analysemodell gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der zehnten Ausführungsform, die in 26 gezeigt ist, wiedergibt; und
28A und 28B schematische Diagramm, die ein anderes Analysemodell darstellen, welches eine andere abgewandelte Ausführungsform der zehnten Ausführungsform, die in 26 gezeigt ist, wiedergibt.
Die vorliegende Erfindung wird nun mehr in Einzelheiten unter Hinweis auf die verschiedenen Ausführungsformen, die in den Zeichnungen gezeigt sind, beschrieben.
[Erste Ausführungsform]
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Wechselstrom-Stromversorgungsquelle mit einem Sinus-Oszillator mit einer niedrigen Ausgangsimpedanz, während ein Bezugszeichen 2 eine Sensoreinheit bezeichnet. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Diskriminatorschaltung. Die Sensoreinheit 2 umfaßt eine Wechselstromimpedanzschaltung 21 und einen Spannungsabfalldetektionswiderstand 22, die in Reihe geschaltet sind. Die Wechselstromimpedanzschaltung 21 umfaßt eine Wicklung 211, einen Kondensator 212 und einen Widerstand 213, die zueinander parallel geschaltet sind. Die Wicklung 211 ist in einem Stoßfänger 4 des Fahrzeugs eingebettet.
Ein Anschluß der Wechselstrom-Stromversorgungsquelle 1 ist mit einem Anschluß der Wechselstromimpedanzschaltung 21 verbunden. Der andere Anschluß der Wechselstrom-Stromversorgungsquelle 1 und ein Ende des Spannungsabfalldetektionswiderstandes 22 sind mit Masse oder Erde verbunden. Ein Spannungsabfall entlang dem Spannungsabfalldetektionswiderstand 22 wird zu der Diskriminatorschaltung 3 zugeführt. Die Resonanzfrequenz einer Parallel-LC-Schaltung mit der Wicklung 211 und dem Kondensator 212 ist auf einen Wert eingestellt, der größer ist als die Oszillatorfrequenz der Wechselstrom-Stromversorgungsquelle 1.
Die Diskriminatorschaltung 3 extrahiert Oszillationsfrequenzkomponenten entsprechend den Frequenzen der Wechselstrom-Stromversorgungsquelle 1 unter Verwendung eines Bandpaßfilters von einer Ausgangsspannung durch die Sensoreinheit 2, und richtet dann die Oszillationsfrequenzkomponenten gleich. Spezifischer ausgedrückt, glättet die Diskriminatorschaltung 3 die Oszillationsfrequenzkomponenten, um ein Gleichstromsignal bzw. -signalspannung zu erzeugen, und wandelt die Spannung in ein digitales Signal um. Die Diskriminatorschaltung 3 führt dann das digitale Signal einem Mikrocomputer zu, um die Annäherung eines Objektes 5 (oder ein Annäherungsobjekt) zu detektieren, und bestimmt dann den Typ des Objektes 5. Die Ausgangsspannung von der Sensoreinheit 2 besteht aus einem Spannungsabfall über dem Spannungsabfalldetektionswiderstand 22.
Als eine Alternative berechnet eine Komparatorschaltung direkt diese Gleichstromsignalspannung. Wenn ein Komparator verwendet wird, so enthält der Komparator eine Komparatorschaltung mit einem ersten Komparator und einem zweiten Komparator. Der erste Komparator besitzt einen ersten Schwellenwert, der größer ist als die Gleichstromsignalspannung, die ohne die Existenz eines Objektes erzeugt wird, und zwar um eine vorbestimmte Differenz. Auf der anderen Seite besitzt der zweite Komparator einen zweiten Schwellenwert, der kleiner ist als die Gleichstromsignalspannung, die ohne Existenz eines Objektes erzeugt wird, und zwar um eine vorbestimmte Differenz.
Wenn der ersten Komparator bestimmt, daß die Gleichstromsignalspannung größer ist als der erste Schwellenwert, so wird eine stattfindende Annäherung bestimmt, und zwar Annäherung eines metallenen Körpers. Wenn der zweite Komparator bestimmt, daß die Gleichstromsignalspannung kleiner ist als der zweite Schwellenwert, so wird auf der anderen Seite die bevorstehende Annäherung als eine Annäherung eines Fußgängers bestimmt. Da die Schaltungskonfiguration der Diskriminatorschaltung 3 selbst allgemein bekannt ist, erfolgt auch keine Beschreibung der Diskriminatorschaltung 3 unter Hinweis auf die Figuren.
Ein Verfahren zum Differenzieren der Annäherungskörper 5 voneinander unter Verwendung dieser Schaltung wird nun unter Hinweis auf die 2 bis 4 erläutert. In diesen Figuren bezeichnet das Bezugszeichen L die Induktivität der Wicklung 211 und das Bezugszeichen C bezeichnet die elektrostatische Kapazität des Kondensators 212. Die Bezugszeichen R und Ro bezeichnen die Widerstandswerte des Widerstandes 213 bzw. des Spannungsabfalldetektionswiderstandes 22. Das Bezugszeichen Vi bezeichnet eine Ausgangsspannung von der Wechselstrom-Stromversorgungsquelle 1 und das Bezugszeichen Vo bezeichnet einen Spannungsabfall über dem Spannungsabfalldetektionswiderstand 22. Dieser Spannungsabfall bildet auch eine Ausgangsspannung von der Sensoreinheit 2. Das Bezugszeichen Zo bezeichnet die kombinierte Wechselstromimpedanz der Wechselstromimpedanzschaltung 21.
2 zeigt ein Diagramm gemäß einem Fall, bei dem das Annäherungsobjekt 5 aus einem elektrischen Isolator besteht. Der Kondensator 212 kann getrennt von der Wicklung 211 vorgesehen werden und zwar in Form eines Kondensators mit einer verteilten Kapazität der Wicklung 211 oder in Form eines Kondensators mit einer verteilten Kapazität der Wicklung 211. Der Widerstand R kann getrennt von der Wicklung L als ein Widerstand vorgesehen werden, der einen Innenwiderstand der Wicklung L selbst bildet.
Wenn ein sich näherndes Objekt 5 aus einem elektrischen Isolator besteht, so hat das sich nähernde Objekt 5 keinen elektrischen Einfluß auf die Sensoreinheit 2. Somit ändert sich die Ausgangsspannung Vo, die durch die Sensoreinheit 2 erzeugt wird, nicht. Es sei auch darauf hingewiesen, daß dann, wenn sich das Annäherungsobjekt 5 nähert und dies durch die Verwendung einer Ultraschall-Sensoreinheit oder ähnlichem detektiert wird, die Ausgangsspannung Vo, die durch die Sensoreinheit 2 erzeugt wird, sich nicht ohne Bezug auf die Annäherung ändert. Es kann somit das sich nähernde Objekt 5 als ein Objekt bestimmt werden, welches anders ist als ein elektrischer Isolator oder als ein Objekt anders als ein Mensch.
3 zeigt ein Diagramm gemäß einem Fall, bei dem das sich nähernde Objekt 5 aus einem Metallkörper besteht, wie beispielsweise einem Körper, der aus Aluminium hergestellt ist. In diesem Fall bewirkt die Annäherung des Metallkörpers die Entstehung eines Wirbelstromes, der in dem Metallkörper fließt, und die Widerstandsimpedanz Zc der Wicklung 211 nimmt ab.
Es nimmt somit die kombinierte Wechselstromimpedanz der Wechselstromimpedanzschaltung 21 ab und der Spannungsabfall über dem Spannungsabfalldetektionswiderstand 22, das heißt die Ausgangsspannung Vo, die durch die Sensoreinheit 2 erzeugt wird, nimmt zu. Das heißt, es kann eine Erhöhung der Ausgangsspannung Vo als ein Indikator verwendet werden, um eine Bestimmung durchzuführen, daß sich ein Metallkörper annähert.
Wenn das sich nähernde Objekt 5 aus einem magnetischen Material hergestellt ist, wie beispielsweise aus Weicheisen, nimmt die Induktivität der Wicklung 211 zu. Die Zunahme eines Wirbelstromverlustes hat einen großen Einfluß auf die Abnahme der Wicklungsimpedanz Zc der Wechselstromimpedanzschaltung 21, der größer ist als die Zunahme in der Induktivität der Wicklung 211. Daher nimmt der Spannungsabfall der Wechselstromimpedanzschaltung 21 selbst ab.
In weitreichender Weise wie ein menschlicher Körper, erhöhen diese Metallkörper die Kapazität des Kondensators, der parallel zu dem Spannungsabfalldetektionswiderstand 22 geschaltet ist, und haben eine Wirkung entsprechend einer Reduzierung des Spannungsabfalls über dem Spannungsabfalldetektionswiderstand 22. Da die Wirkung der Abnahme des Spannungsabfalls der Wechselstromimpedanzschaltung 21 auf Grund der Zunahme des Wirbelstromverlustes, der durch einen Metallkörper verursacht wird, größer ist als die Abnahme des Spannungsabfalls über dem Spannungsabfalldetektionswiderstandes 22 auf Grund einer Zunahme in der Kondensatorkapazität, ergibt sich jedoch, daß die Ausgangsspannung Vo, welche durch die Sensoreinheit 2 erzeugt wird, zunimmt, wenn sich ein Metallkörper dem Fahrzeug annähert.
4 zeigt ein Diagramm gemäß einem Fall, bei dem das sich annähernde Objekt 5 ein menschlicher Körper ist. Ein menschlicher Körper besitzt einen im wesentlichen großen spezifischen Widerstand im Vergleich zu einem Metallkörper. Spezifischer ausgedrückt, ist der spezifische Widerstand eines menschlichen Körpers größer als derjenige eines Metallkörpers, und zwar um eine Differenz von wenigstens zwei Ziffern. Es kann somit der Wirbelstrom, der durch die Wicklung 211 verursacht wird, nahezu vernachlässigt werden.
Da ein Bereich der Oberfläche eines menschlichen Körpers groß ist, ist andererseits die elektrostatische Kapazität C1 zwischen dem menschlichen Körper und der Wicklung 211 groß. Vom Gesichtspunkt der Schaltung aus besteht die elektrostatische Kapazität C1 aus einer elektrostatischen Kapazität zwischen dem menschlichen Körper und einem Verbindungspunkt zwischen der Wicklung 211 und dem Spannungsabfalldetektionswiderstand 22. Es sei angenommen, daß C1 eine elektrostatische Kapazität zwischen dem Verbindungspunkt und dem menschlichen Körper ist, wobei der Verbindungspunkt aus einem Punkt zwischen dem menschlichen Körper und einem Kontaktpunkt zwischen der Wechselstromimpedanzschaltung 21 und dem Spannungsabfalldetektionswiderstand 22 ist.
Zusätzlich sei angenommen, daß C2 die nach Masse oder Erde erscheinende elektrostatische Kapazität des menschlichen Körpers ist. In diesem Fall ist der Verbindungspunkt mit Masse oder Erde verbunden, und zwar über eine Reihenschaltung, bestehend aus den elektrostatischen Kapazitäten C1 und C2. Als ein Ergebnis wird die Reihenschaltung aus den elektrostatischen Kapazitäten parallel zu dem Spannungsabfalldetektionswiderstand 22 geschaltet.
Da die kombinierte Wechselstromimpedanz der Reihenschaltung und des Spannungsabfalldetektionswiderstandes 22 abnimmt, nimmt auch der Spannungsabfall über dem Spannungsabfalldetektionswiderstand 22 oder die Ausgangsspannung Vo, welche durch die Sensoreinheit 2 erzeugt wird, ebenfalls ab. Das heißt, wenn die Ausgangsspannung Vo abnimmt, kann das sich nähernde Objekt als ein menschlicher Körper bestimmt werden.
Es sei auch darauf hingewiesen, daß der Verbindungspunkt als eine Elektrode einer nach Masse gebildeten Kapazität bzw. Kondensators betrachtet werden kann, der parallel zu dem Spannungsabfalldetektionswiderstand 22 geschaltet ist. Zusätzlich dient ein Windungsleiter der Wicklung 211 auf der Verbindungspunktseite ebenfalls als diese Elektrode.
5 zeigt Kurven, welche typische berechnete Änderungen der Ausgangsspannung Vo wiedergeben, und zwar für Fälle, bei denen ein menschlicher Körper, ein Metallkörper und ein elektrischer Isolator (oder eine Substanz anders als ein menschlicher Körper und Metall) sich der Wicklung 211 in dem Stoßfänger 4 annähern. 6A zeigt die aktuellen experimentellen Meßergebnisse der Änderungen in der Ausgangsspannung Vo. Die Messungen wurden mit den Schaltungskonstanten durchgeführt, die in 6B gezeigt sind.
Zum Zwecke eines Vergleichs werden in der folgenden Beschreibung Änderungen der Wechselstromimpedanz einer elektrostatischen Sensoreinheit und Änderungen in der Ausgangsspannung Vo erläutert, die durch Änderungen in der Wechselstromimpedanz verursacht werden, und zwar jeweils unter Hinweis auf die 7, 8 und 9, die einen elektrischen Isolator bzw. einen Metallkörper und einen menschlichen Körper zeigen, welche sich dem Kondensator C der elektrostatischen Sensoreinheit nähern.
7 zeigt einen Fall, bei dem ein elektrischer Isolator sich der Kapazität C der elektrostatischen Sensoreinheit nähert. In diesem Fall ändert sich natürlich die Ausgangsspannung Vo nicht.
8 zeigt einen Fall, bei dem sich ein geerdeter Metallkörper dem Kondensator C der elektrostatischen Sensoreinheit nähert. Da in diesem Fall eine elektrostatische Kapazität C1 parallel zu dem Spannungsabfalldetektionswiderstand Ro geschaltet ist, nehmen ein Spannungsabfall, der über dem Spannungsabfalldetektionswiderstand 22 erzeugt wird, und die Ausgangsspannung Vo ab.
9 zeigt einen Fall, bei dem sich ein menschlicher Körper dem Kondensator C der elektrostatischen Sensoreinheit nähert. In diesem Fall existiert, wie an früherer Stelle beschrieben wurde, eine Reihenschaltung aus den elektrostatischen Kapazitäten C1 und C2, die parallel zu dem Spannungsabfalldetektionswiderstand Ro geschaltet ist. Es nimmt somit der Spannungsabfall über dem Spannungsabfalldetektionswiderstand 22, das heißt die Ausgangsspannung Vo, ab, obwohl die Abnahme nicht so ausgeprägt ist wie die Abnahme für die Annäherung eines Metallkörpers.
10 zeigt Kurven, welche typische berechnete Änderungen der Ausgangsspannung Vo wiedergeben, die durch die elektrostatische Kapazitätssensoreinheit erzeugt werden, und zwar für Fälle, bei denen die Wicklung 211 sich einem menschlichen Körper, einem Metallkörper und einem elektrischen Isolator nähert (oder einer Substanz, die verschieden ist von einem menschlichen Körper von Metall).
Ein Vergleich von 5 mit 10 zeigt klar auf, daß bei der Sensoreinheit, die gemäß der ersten Ausführungsform implementiert ist (1 bis 4), ein menschlicher Körper und ein Metallkörper voneinander unterschieden werden können, und zwar durch die Tatsache, daß ein menschlicher Körper eine Wirkung auf die Ausgangsspannung Vo in einer Spannungsänderungsrichtung bewirkt, die entgegengesetzt zu derjenigen einer Wirkung eines Metallkörpers ist, und zwar in bezug auf die Spannung Vo, so daß eine ausgezeichnete Unterscheidungspräzision erhalten werden kann.
Als eine Abwandlung der ersten Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, ist gemäß der Darstellung in 11 eine Wicklung 211 um eine Spule 210 herumgewickelt, um eine Gestalt mit einem großen Radius und einer kurzen Achse zu bilden. Eine Öffnung ist in der Vorwärtsrichtung ausgebildet. Durch das Erstellen solch einer Wicklung 211 kann ein Magnetfluß, der durch die Wicklung 211 erzeugt wird, ein Zielobjekt in einfacher Weise erreichen. Es wird somit die Empfindlichkeit, um einen Metallkörper zu detektieren, verbessert.
Bei dieser Abwandlung ist ein metallener Zylinder 100 mit einer Öffnung an jedem seiner Enden so vorgesehen, daß er die Wicklung 211 umschließt. Der metallene Zylinder 100 ist mit Masse oder Erde verbunden. Durch die Ausbildung solch einer Konfiguration kann der metallene Zylinder 100 die Empfindlichkeit der Wicklung 211 in der radialen Richtung der Wicklung 211 reduzieren, kann jedoch die Empfindlichkeit relativ in der Vorwärtsrichtung anheben.
Es sei darauf hingewiesen, daß der metallene Zylinder 100 auch mit einem Verbindungspunkt zwischen der Wicklung 211 und dem Spannungsabfalldetektionswiderstand 22 verbunden sein kann und als eine Elektrode verwendet werden kann, und zwar des zuvor erwähnten Kondensators nach Masse oder Erde hin. Natürlich ist in diesem Fall der Metallzylinder 100 nicht mit Masse oder Erde verbunden.
Eine Metallplatte 101 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen der Wicklung 211 und dem Spannungsabfalldetektionswiderstand 22 verbunden. Die Metallplatte 101 ist in Querrichtung und in vertikaler Richtung orientiert. Durch das Vorsehen der Metallplatte 101 in dieser Weise kann die elektrostatische Kapazität C1 zwischen der Metallplatte 101 und einem menschlichen Körper an der Frontposition erhöht werden und es kann die Empfindlichkeit zum Detektieren des menschlichen Körpers auf diese Weise verbessert werden.
Zusätzlich können, obwohl die Wicklung 211 der Wechselstromimpedanzschaltung 21 in dem Stoßfänger des Fahrzeugs vorgesehen ist, eine Vielzahl solcher Wicklungen getrennt an unterschiedlichen Positionen in dem Stoßfänger vorgesehen sein.
[Zweite Ausführungsform]
Wie in 12 gezeigt ist, ist die zweite Ausführungsform dadurch konstruiert, indem ein externer Kondensator 214 mit einer elektrostatischen Kapazität C4 parallel zu dem Spannungsabfalldetektionswiderstand 22 bei der Konfiguration geschaltet ist, die in 1 gezeigt ist.
Die Wicklung 211 wird durch eine äquivalente Schaltung mit Induktivitäten L1 und L2, einem Widerstand r als auch einer verteilten Kapazität C3 repräsentiert. Jedoch wird der elektrische Widerstand der Wicklung 211 vernachlässigt. Wenn der elektrische Widerstand der Wicklung 211 in Betracht gezogen werden muß, kann der Widerstand in den Reihenschaltungen zu der Induktivität L1 enthalten sein.
Die Induktivität L1 bildet eine Leckinduktivität, deren Fluß nicht mit einem Objekt verkettet ist. Auf der anderen Seite besteht die Induktivität L2 aus einer Erregungsinduktivität, deren Fluß mit einem Objekt verkettet ist. Das Bezugszeichen r bezeichnet einen Widerstand, der einen äquivalenten Widerstand eines Wirbelstromverlustes darstellt. Der Widerstand r ist parallel zu der Induktivität L2 geschaltet. Die verteilte Kapazität C3 ist als elektrostatische Kapazität zwischen den Windungen der Wicklung 211 definiert. Die verteilte Kapazität C3 ist durch eine äquivalente Kapazität repräsentiert, die parallel zu einer Reihenschaltung geschaltet ist, welche aus den Induktivitäten L1 und L2 besteht. Zusätzlich existiert eine parasitäre elektrostatische Kapazität zwischen den Windungen der Wicklung 211 und Erde oder Masse. In 12 ist diese parasitäre elektrostatische Kapazität in Form von elektrostatischen Kapazitäten C5 und C6 dargestellt.
Ein Widerstand 213 und ein Spannungsabfalldetektionswiderstand 22 haben eine Funktion als Vorspannwiderstände zum Einstellen eines Offsetwertes einer Ausgangsspannung Vo, die von einem Verbindungsanschluß 200 ausgegeben wird, der einen Ausgangsanschluß darstellt.
Das Bezugszeichen C1 bezeichnet eine elektrostatische Kapazität zwischen dem Verbindungsanschluß 200 und einem sich annähernden Objekt, während das Bezugszeichen C2 eine elektrostatische Kapazität zwischen dem sich annähernden Objekt und Erde oder Masse bezeichnet. Das Bezugszeichen rh bezeichnet einen inneren elektrischen Widerstand des sich nähernden Objektes und das Bezugszeichen rh' bezeichnet einen Widerstand nach Masse oder Erde des sich nähernden Objektes.
Die Ausgangsspannung Vo, die an dem Verbindungsanschluß erscheint, der als Verbindungsanschluß 200 dient, wird durch einen ersten Stufenverstärker 300 verstärkt. Dann extrahiert ein Bandpaßfilter 301 lediglich Oszillationsfrequenzkomponenten einer Wechselspannung Vi, die durch die Wechselstrom-Stromversorgungsquelle 1 von der verstärkten Ausgangsspannung Vo ausgegeben wird. Die verstärkte Ausgangsspannung Vo, von der die Oszillationsfrequenzkomponenten extrahiert wurden, wird einer Detektions-/Glättungsschaltung 302 zugeführt, um die Spannung Vo in eine Gleichstromsignalspannung umzuwandeln. Die Wechselstromsignalspannung, die von der Detektions-/Glättungsschaltung 302 ausgegeben wird, wird letztendlich Komparatoren 303 und 304 zugeführt.
Die in 12 gezeigten Schaltung kann in eine vereinfachte äquivalente Schaltung gebracht werden, die in 13 gezeigt. Die Wicklung 211, der Kondensator 212 und der Widerstand 213 sind durch deren jeweiligen äquivalente Komponenten repräsentiert, das heißt eine Induktivität L, eine elektrostatische Kapazität C und einen Widerstand R, die miteinander so verschaltet sind, um eine Parallelschaltung zu bilden.
Die Wechselstromimpedanz zwischen dem Verbindungsanschluß 200 und Masse oder Erde ist durch eine äquivalente elektrostatische Kapazität Co und einen äquivalenten Widerstand Ro repräsentiert, die miteinander so verbunden sind, um eine Parallelschaltung zu bilden. Jedoch ist der Wert der elektrostatischen Kapazität C, wie in 13 gezeigt ist, verschieden von dem Wert der elektrostatischen Kapazität C des Kondensators 212, der in 12 gezeigt ist. Dies ist deshalb der Fall, da die elektrostatische Kapazität C, die in 13 gezeigt ist, die elektrostatische Kapazität des Kondensators 212 enthält, der in 12 gezeigt ist, und auch die elektrostatische Kapazität C3 der Wicklung 211 enthält.
Zusätzlich ist die elektrostatische Kapazität Co eine kombinierte elektrostatische Kapazität aus einer kombinierten elektrostatischen Kapazität C, einer parasitären elektrostatischen Kapazität C6 der Wicklung 211 und der elektrostatischen Kapazität C4 des Kondensators 214, wobei die kombinierte elektrostatische Kapazität C aus einer kombinierten elektrostatischen Kapazität der elektrostatischen Kapazitäten C1 und C2 ist, die in 12 gezeigt sind.
Da die parasitäre elektrostatische Kapazität C5 der Wicklung 211 keine Wirkung auf die Ausgangsspannung Vo hat, wenn der Ausgangswiderstand der Wechselstrom-Stromversorgung 1 und die Verdrahtungsimpedanz gering sind, kann die parasitäre elektrostatische Kapazität C5 für einen kleinen Ausgangswiderstand der Wechselstrom-Stromversorgung 1 und eine kleine Verdrahtungsimpedanz vernachlässigt werden. In diesem Fall kann die Ausgangsspannung Vo durch einen Berechnungsausdruck gemäß Gleichung (1) in der folgenden Weise ausgedrückt werden. [Gleichung 1]
Wenn die Widerstandswerte R und Ro in der Gleichung (1) so angenommen werden, daß sie einen unendlichen Wert haben, so kann die Frequenz fo1, die bewirkt, daß der Zähler des Berechnungsausdruckes zu 0 wird, durch die Gleichung (2) ausgedrückt werden. Auf der anderen Seite läßt sich eine Frequenz fo2, die bewirkt, daß der Nennen des Berechnungsausdruckes zu 0 wird, durch eine Gleichung (3) ausdrücken.
[Gleichung 2]

fo1 = 1/2π√ (LC)

[Gleichung 3]

fo2 = 1/2π√ (L(C + Co))

Wenn die Widerstandswerte R und Ro ausreichend groß sind, so wird die Ausgangsspannung Vo angenähert zu 0 V für die Frequenz der Wechselstromspannung Vi, die gleich ist der Frequenz fo1. Für den Fall, daß die Frequenz der Wechselstromspannung Vi gleich ist der Frequenz fo2, erreicht andererseits die Ausgangsspannung Vo einen extrem großen Wert.
Die ausgezogenen Linien in 14 repräsentieren die Ausgangsspannung Vo, ausgedrückt durch die Gleichung (1) für eine Vielfalt an Frequenzen der Wechselstromspannung Vi, die in dem Berechnungsausdruck der Gleichung erscheint. Die ausgezogenen Linien repräsentieren auch die Ausgangsspannung Vo für eine reduzierte Wicklungsimpedanz der Wicklung 211 und für eine erhöhte elektrostatische Kapazität Co. Die reduzierte Wicklungsimpedanz der Wicklung 211 entspricht der Annäherung eines Metallkörpers, während die erhöhte oder vergrößerte elektrostatische Kapazität Co der Annäherung eines menschlichen Körpers entspricht.
Wie aus 14 hervorgeht, können in den Nachbarschaften der Frequenzen fo1 und fo2 der Fall der Gegenüberlage von keinem sich nähernden Objekt, der Fall einer Gegenüberlage eines elektrischen Isolators, der Fall der Gegenüberlage eines Metallkörpers und der Fall der Gegenüberlage eines menschlichen Körpers nicht gut voneinander unterschieden werden. Zusätzlich ist auch offensichtlich, daß dann, wenn die Wirkungen der Widerstände R und Ro ignoriert werden, eine gute Differenzierungspräzision für die Frequenz der Wechselstromspannung Vi in dem Frequenzband W zwischen den Resonanzfrequenzen fo1 und fo2 erhalten wird.
Speziell wird die gute Differenzierungspräzision für die Frequenz der Wechselstromspannung Vi in einem Frequenzband erhalten, welches bei dem mittleren Wert zwischen den Resonanzfrequenzen fo1 und fo2 zentriert ist, und einen Bereich hat (der mittlere Wert –40% des Frequenzbandes W) bis (der mittlere Wert +25% des Frequenzbandes W).
Zu Bildung eines aktuellen Modells werden richtige Werte in der Gleichung (1) für die Widerstandswerte R und Ro eingesetzt, um die Kurven zu erhalten, von denen jede eine Beziehung zwischen der Frequenz der Wechselstromspannung Vi und der Ausgangsspannung Vo repräsentiert, wie in 15 gezeigt ist. Es geht aus der Figur hervor, daß eine gute Differenzierungspräzision für die Frequenz der Wechselstromspannung Vi in dem Frequenzband W zwischen den Resonanzfrequenzen fo1 und fo2 erhalten werden kann.
Spezifischer ausgedrückt, kann eine bessere Differenzierungspräzision für die Frequenz der Wechselstromspannung Vi in einem schmalen Frequenzband erhalten werden, welches bei dem mittleren Wert zwischen den Resonanzfrequenzen fo1 und fo2 zentriert ist und den Bereich umfaßt gemäß (mittlerer Wert –40% des Frequenzbandes W) bis (mittlerer Wert +40% des Frequenzbandes W). Spezifischer ausgedrückt, kann eine noch bessere Differenzierungspräzision für die Frequenz der Wechselstromspannung Vi in einem noch schmäleren Frequenzband erreicht werden, welches an dem mittleren Wert zwischen den Resonanzfrequenzen fo1 und fo2 zentriert ist und einen Bereich umfaßt gemäß (mittlerer Wert –25% des Frequenzbandes W) bis (mittlerer Wert +25% des Frequenzbandes W).
Es sei darauf hingewiesen, daß bei der zweiten Ausführungsform Kondensatoren 212 und 214 verwendet werden. Dies ist deshalb der Fall, da diese extern vorgesehenen Kondensatoren 212 und 214 als Kondensatoren zum Einstellen der Resonanzfrequenzen fo1 und fo2 auf optimale Werte verwendet werden können. Das heißt, auf Grund der elektrostatischen Kapazitäten dieser hinzugefügten Kondensatoren 212 und 214 können die Resonanzfrequenzen fo1 und fo2 auf gewünschte Werte selbst dann eingestellt werden, wenn die Induktivität der Wicklung 211 nicht so groß ist.
Bei der äquivalenten Schaltung, die in 13 gezeigt ist, wird jedoch dann, wenn die elektrostatische Kapazität Co zu groß wird, und zwar im Vergleich mit der elektrostatischen Kapazität C, die Bandbreite zwischen den Resonanzfrequenzen fo1 und fo2 übermäßig groß, was in nachteiliger Weise die Empfindlichkeit verschlechtert. Das heißt, wie aus 15 in Verbindung mit dieser Bandbreite hervorgeht, ist für eine Induktivität mit einem großen Gradienten der charakteristischen Kurve die Differenz in der Ausgangsgröße zwischen einem Metallkörper und einem menschlichen Körper groß und es gilt, je größer der Gradient, desto größer ist die Differenz. Das heißt, für eine große Bandbreite wird bei den charakteristischen Kurven, die in 15 gezeigt sind, die Änderung in der Ausgangsspannung Vo kleiner, und zwar selbst dann, wenn sich die Induktivität L und die elektrostatische Kapazität Co ändern.
Wenn die Resonanzfrequenzen fo1 und fo2 zu dicht beieinander liegen, beeinflußt jedoch eine Abnahme in der Ausgangsempfindlichkeit in den Nachbarschaften der Resonanzfrequenzen fo1 und fo2 die Ausgangsspannung Vo. Daher sollte die Differenz zwischen den Resonanzfrequenzen fo1 und fo2 auf wenigstens 100 kHz bis 10 MHz eingestellt werden.
Als eine Tatsache ist es zu bevorzugen, die Differenz zwischen den Resonanzfrequenzen fo1 und fo2 auf einen geeigneten Wert in dem Bereich von 0,3 bis 3 MHz einzustellen. Da in diesem Fall eine Erhöhung in der elektrostatischen Kapazität Co die Resonanzfrequenz fo2 relativ zu der Resonanzfrequenz fo1 reduziert, ist es zu bevorzugen, die Kapazität Co nach Masse oder Erde in der äquivalenten Schaltung, die in 13 gezeigt ist, auf einen Wert in dem Bereich von 10 bis 300% der der Wicklung parallel geschalteten Kapazität C in der äquivalenten Schaltung nach 13 einzustellen. In diesem Fall wird die Kapazität Co nach Masse oder Erde als die elektrostatische Kapazität des Kondensators nach Masse oder Erde bezeichnet.
[Dritte Ausführungsform]
In 16 bezeichnet das Bezugszeichen 400 eine flexible gedruckte Verdrahtungsplatine, die an dem Stoßfänger 4 des Fahrzeugs angeheftet oder angebracht ist. Auf der Oberfläche der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine 400 sind eine quadratische Spiral-Blattwicklung 401 entsprechend der Wicklung 211 als auch Elektrodenleitungen 402 und 403 aufgedruckt. Die Elektrodenleitungen 402 und 403 bilden die Elektroden des Kondensators nach Masse oder Erde. Es sei darauf hingewiesen, daß 16 ein Modell eines Abschnitts der Spiral-Blattwicklung 401 zeigt, das heißt einen Abschnitt, der auf einer horizontalen Ebene in der quer verlaufenden Richtung des Fahrzeugs orientiert ist. Das Bezugszeichen 404 bezeichnet eine Diskriminatorschaltung und eine Wechselstrom-Stromversorgungsschaltung, die auf der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine 400 montiert sind.
Die Spiral-Blattwicklung 401 ist eine Wicklung, die durch eine Halbleiterschicht gebildet ist, welche auf der Oberfläche der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine 400 in einer Wirbelgestalt ausgebildet ist, indem eine geeignete Druck- oder Ätztechnik angewendet wird. Die Spiral-Blattwicklung 401 besteht aus einer rechteckförmigen Wirbelwicklung mit zwei langen Seiten, die horizontal in der Querrichtung orientiert sind, und mit zwei kurzen Seiten, die in der vertikalen Richtung orientiert sind.
Die Elektrodenleitungen 402 und 403 entsprechen der Metallplatte 101, die in 11 gezeigt ist, und sind mit dem Verbindungsanschluß (Verbindungseinheit) 200 der Schaltung verbunden. Die Elektrodenleitungen 402 und 403 dienen jeweils eine der Elektroden eines Kondensators mit der elektrostatischen Kapazität C1. Die Elektrodenleitung 402 ist über der oberen langen Seite der Spiral-Blattwicklung 401 parallel zur langen Seite vorgesehen. Andererseits ist die Elektrodenleitung 403 unterhalb der unteren langen Seite der Spiral-Blattwicklung 401 parallel zu dieser langen Seite vorgesehen.
17 ist ein Diagramm, welches eine Teil-Rückansicht der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine 400 mit der Spiral-Blattwicklung 401 zeigt, und zwar in Form einer Ansicht, gesehen von einer Position hinter der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine 400 aus. In dieser Figur ist der Stoßfänger 4 nicht dargestellt.
Die Bezugszeichen 401a, 401b und 401c bezeichnen je die Spiral-Blattwicklung 401, die in 16 gezeigt ist. Die Spiral-Blattwicklungen 401a, 401b und 401c sind an der Rückfläche des Stoßfängers 4 in einer quer verlaufenden Richtung des Fahrzeugs angeordnet. Die Spalte zwischen den Spiral-Blattwicklungen 401a, 401b und 401c sind so klein wie möglich ausgebildet. Indem diese Spalte klein ausgebildet werden, kann die Wicklungsimpedanzänderung, die durch die Annäherung verursacht wird und durch irgendeinen der Spalte hinsichtlich eines sich nähernden Objektes hervorgerufen wird, vergrößert werden.
In ähnlicher Weise bezeichnen die Bezugszeichen 402a, 402b und 402c jeweils die Elektrodenleitung 402, die in 16 gezeigt ist. Die Elektrodenleitungen 402a, 402b und 402c entsprechen jeweils einer Elektrode des Kondensators nach Masse oder Erde. In ähnlicher Weise bezeichnen die Bezugszeichen 403a, 403b und 403c die Elektrodenleitung 403, die in 16 gezeigt ist. Die leitenden Leitungen 403a, 403b und 403c entsprechen jeweils einer Elektrode des Kondensators nach Masse oder Erde.
Bei dieser Ausführungsform sind in den Spalten zwischen den Spiral-Blattwicklungen 401a, 401b und 401c keine leitenden Leitungen vorgesehen, von denen jede als eine Elektrode des Kondensators nach Masse oder Erde dient. Indem keine leitenden Leitungen in diesen Spalten vorgesehen werden, kann eine Wicklungsimpedanzänderung, die durch eine Annäherung verursacht wird und die durch irgendeinen der Spalte hinsichtlich eines sich nähernden Objektes erzeugt wird, vergrößert werden.
Die Spiral-Blattwicklung 401a bildet die Wicklung 211, die in 12 gezeigt ist, während die leitenden Leitungen 402a und 403a die Elektroden des Kondensators 214 bilden, die in der gleichen Figur gezeigt sind, und wobei deren Ausgangsspannung Vo einer ersten Diskrimninatorschaltung 3 zugeführt wird. In ähnlicher Weise bildet die Spiral-Blattwicklung 401b eine andere Wicklung 211, während die leitenden Leitungen 402b und 403b die Elektroden des anderen Kondensators 214 bilden und wobei deren Ausgangsspannung Vo einer zweiten Diskriminatorschaltung 3 zugeführt wird. In der gleichen Weise bildet die Spiral-Blattwicklung 401c eine weitere Wicklung 211, während die Leiter-Leitungen 402c und 403c die Elektroden für einen weiteren Kondensator 214 bilden und wobei deren Ausgangsspannung Vo einer dritten Diskriminatorschaltung 3 zugeführt wird.
Wie aus dem Vorangegangenen hervorgeht, sind so viele Diskriminatorschaltungen 3 wie Spiral-Blattwicklungen 401 vorgesehen, wobei gilt j = a, b, c usw., als Diskriminatorschaltungen zum Bewerten der zugeführten Ausgangsspannungen Vo. Durch die Schaffung solch einer Konfiguration können eine Änderung in der Wicklungsimpedanz und eine Änderung in der elektrostatischen Kapazität Co, die durch eine Annäherung an ein sich näherndes Objekt verursacht werden, erhöht werden, so daß die Empfindlichkeit verbessert werden kann.
Zusätzlich kann ein Stück eines Metallkörpers oder ein Fußgänger erkannt werden, und zwar als ein sich näherndes Objekt, indem die Position des sich nähernden Objektes in der Querrichtung basierend auf einer erkannten Wicklungsposition bestimmt wird. Natürlich kann die Zahl der Sätze von jeder der Einrichtungen mit der Spiral-Blattwicklung 401, den Elektrodenleitungen 402 und 403 und der Diskriminatorschaltung 3 in geeigneter Weise ausgewählt werden. Zusätzlich kann die flexible gedruckte Verdrahtungsplatine 400 an dem Heck-Stoßfänger vorgesehen werden, anstatt an dem Front-Stoßfänger, oder kann auch an der Seitenfläche des Fahrzeugkörpers vorgesehen werden. Wenn die flexible gedruckte Verdrahtungsplatine 400 an der Seitenfläche des Fahrzeugkörpers vorgesehen wird, werden die Spiral-Blattwicklungen in der longitudinalen Richtung des Fahrzeugs angeordnet.
Es ist zu bevorzugen, die Richtungen der magnetischen Felder, die durch zwei wechselseitig eng beieinander liegenden oder benachbarten Spiral-Blattwicklungen 401 erzeugt werden, in Richtungen einzustellen, die einander entgegengesetzt sind. Durch die Einstellung der Richtungen in dieser Weise kann die Empfindlichkeit verbessert werden. Die Wechselstrom-Stromversorgung 1 und die Diskriminatorschaltung 3, die in 12 gezeigt sind, können auf der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine 400 montiert sein. Da in diesem Fall die Längen der Drähte, welche die Wechselstrom-Stromversorgung 1, die Diskriminatorschaltung 3 und die Spiral-Blattwicklung 401 verbinden, reduziert sind, können Spannungsabfälle entlang der Drähte, sich überlagernde elektromagnetische Störsignale und Widerstandsstörsignale reduziert werden.
Es ist zu bevorzugen, jeden dieser Drähte mit einer Metalleitung zu bedecken, die als eine magnetische Abschirmung dient. Natürlich können die Spiral-Blattwicklungen 401 auch individuell hergestellt werden. Als eine Alternative kann auch eine Wicklungsleitung fein um eine Harzspule gewickelt werden, die eine kleine axiale Lange besitzt, um dadurch die Wicklung 211 herzustellen.
Es sei darauf hingewiesen, daß eine Konfiguration, bei der eine Spiral-Blattwicklung oder eine Blattwicklung durch einen Stoßfänger gehalten wird und die an dem Stoßfänger fixiert ist oder mit dem Stoßfänger integriert ist, speziell dahingehend wirksam ist, daß die Empfindlichkeit verbessert wird, und zwar selbst in dem elektrischen Isolator der Wicklung, da der Stoßfänger weder aus einem Material hergestellt ist, in welchem ein Wirbelstromverlust entsteht, noch aus einem magnetischen Material hergestellt ist, welches einen Magnetfluß veranlaßt, zu streuen.
18 zeigt eine Schaltung zum Verarbeiten der Ausgangsspannung Vo, die durch jede Spiral-Blattwicklung 401 erzeugt wird, welche in 16 gezeigt ist. Die Bezugszeichen 421 bis 423 bezeichnen Kondensatoren 212 und 214 als auch Widerstände 213 und 22, die in 12 gezeigt sind. In 12 bildet die Wicklung 211, die als Spiral-Blattwicklung dient, eine Sensoreinheit in Verbindung mit deren Kondensatoren 212 und 214 als auch deren Widerstände 213 und 22.
In der Schaltung, die in 18 gezeigt ist, werden die drei Ausgangsspannungen Vo, die individuell durch die Sensoreinheiten ausgegeben werden, in einem Multiplexer 424 in ein Zeitmultiplexsignal umgewandelt, welches durch die Diskriminatorschaltung 3 zu verarbeiten ist, welche in 12 gezeigt ist. Der Multiplexer 424 wählt eine der Ausgangsspannungen Vo aus, die durch ein Wählsignal identifiziert wird. Die Sensoreinheiten empfangen Energie von der gemeinsamen Wechselstrom-Stromversorgung 1. Indem den Sensoreinheiten Energie von der gemeinsamen Wechselstrom-Stromversorgung 1 zugeführt wird, kann die Schaltungskonfiguration der Wechselstrom-Stromversorgung 1 und der Diskriminatorschaltung 3 einfach ausgeführt werden.
Anstatt einer Multiplexbehandlung der Ausgangssignale, die durch die Vielzahl der Sensoreinheiten ausgegeben werden, unter Verwendung des Multiplexers und Verarbeiten der Ausgangsgröße des Multiplexers in der gemeinsamen Diskriminatorschaltung 3, kann die Ausgangsspannung von jeder der Sensoreinheiten auch durch einen Verstärker verstärkt werden, bevor sie einer analogen Additionsbehandlung oder einer digitalen Additionsbehandlung unterworfen wird, um ein Zeitmultiplexsignal zu erzeugen.
In diesem Fall wird jedoch die Steuerung für den Zweck ausgeführt, um die Wechselstromspannung Vi, die durch die Wechselstrom-Stromversorgung 1 erzeugt wird, an die Sensoreinheiten sequenziell entsprechend einer Sensoreinheit nach der anderen anzulegen. Durch das sequenzielle Anlegen der Wechselstromspannung Vi in dieser Form kann die Schaltungskonfiguration einfach ausgeführt werden.
[Vierte Ausführungsform]
Diese Ausführungsform führt eine Kompensation bei der Wicklung 211 durch, und zwar hinsichtlich Änderungen in deren elektrischem Widerstand, der im folgenden auch als ein Wicklungswiderstand bezeichnet wird. Die Änderungen in dem Wicklungswiderstand werden durch Änderungen in der Temperatur hervorgerufen. Ein Ergebnis eines Experiments zeigt auf, daß gilt: je kleiner der Wicklungswiderstand, desto bevorzugter ist die Wicklung 211. Für einen großen Wicklungswiderstand ändern die Änderungen in dem Wicklungswiderstand, die durch Schwankungen in der Temperatur verursacht werden, die Ausgangsspannung Vo, so daß die Objektdifferenziergenauigkeit abgesenkt wird.
Bei der Schaltung, die in 19 gezeigt ist, ist die Schaltungskonfiguration der Diskriminatorschaltung 3 zum Verarbeiten der Ausgangsspannung Vo, die durch die Sensoreinheit 2 erzeugt wird, die gleiche wie diejenige, die in 12 gezeigt ist. Jedoch enthält die Diskriminatorschaltung 3, die in der Schaltung verwendet wird, welche in 19 gezeigt ist, zusätzlich einen Thermistor 31 und einen eine Schwellenwertspannung erzeugende Generatorschaltung 30 zum Ausgeben von Schwellenwertspannungen Vth1 und Vth2, die mit einem Spannungsabfall über dem Thermistor 31 verkettet sind, welcher Energie von einer Konstantstromquelle empfängt.
Die die Schwellenwertspannung erzeugende Generatorschaltung 30 gibt die Schwellenwertspannungen Vth1 und Vth2 an die Komparatoren 303 und 304 aus. Die Schwellenwertspannungen Vth1 und Vth2 ändern sich in Einklang mit Schwankungen in dem Spannungsabfall, die durch Änderungen in der Temperatur in dem Thermistor 31 verursacht werden. Natürlich ändert die die Schwellenwertspannung erzeugende Generatorschaltung 30 die Ausgangsspannung Vo in Einklang mit den Schwankungen im Spannungsabfall über dem Thermistor 31, die durch Änderungen in der Temperatur verursacht werden, in einer Richtung, welche die Schwankungen in der Ausgangsspannung Vo vor einer Absenkung der Differenzierungspräzision einschränkt. Die Schwankungen in der Ausgangsspannung Vo selbst werden durch Änderungen in dem Wicklungswiderstand in der Wicklung 211 verursacht, welche durch Änderungen in der Temperatur hervorgerufen werden.
Durch eine Kompensation der Wicklung 211 hinsichtlich der Änderungen in dem Wicklungswiderstand in der genannten Form, kann die Differenzierungspräzision daran gehindert werden, abzusinken, und zwar auf Grund von Änderungen in dem Wicklungswiderstand in der Wicklung 211, die auf Änderungen in der Temperatur zurückzuführen sind.
Es sei darauf hingewiesen, daß anstelle der Änderung der Schwellenwertspannungen Vth1 und Vth2, die den Komparatoren 303 und 304 zugeführt werden, und zwar jeweils, der Verstärkungsfaktor eines Verstärkers 300 und die Ausgangsspannung Vi, welche durch die Wechselstrom-Stromversorgung 1 erzeugt wird, in Einklang mit einem Spannungsabfall über dem Thermistor 31 geändert werden kann.
Zusätzlich können anstelle des Thermistors 31 eine Vielfalt an Schaltungen verwendet werden, von denen jede dazu verwendet wird, um eine Ausgangsgröße zu erzeugen, die mit der Temperatur verkettet ist. Als eine Alternative wird die Ausgangsspannung, die durch die Detektor-/Glättungsschaltung 302 erzeugt wird, in ein digitales Signal umgewandelt, welches einem Mikrocomputer zugeführt wird, um eine äquivalente Temperaturkompensation bzw. Temperaturkompensationsprozeß durch Ausführen einer Software durchzuführen.
Als eine Abwandlung der vierten Ausführungsform kann eine Pseudo-Sensoreinheit 2', die äquivalent der Sensoreinheit 2 ist, vorgesehen werden, wie in 20 gezeigt ist.
Die Pseudo-Sensoreinheit 2' umfaßt die gleiche Schaltungskonfiguration wie die Sensoreinheit 2, die in 19 gezeigt ist. Es sei jedoch angenommen, daß Pseudo-Sensoreinheit 2', die Leerwicklung 211' und der Kondensator nach Masse oder Erde magnetisch abgeschirmt sind, so daß sie immer ihre jeweiligen Schaltungskonstanten aufweisen entsprechend einem Zustand, in welchem kein Objekt sich der Sensoreinheit 2 nähert, die in 19 gezeigt ist.
Da der Kondensator nach Masse oder Erde aus einem Kondensator entsprechend dem Kondensator besteht, der durch den äquivalenten Kondensator 214 in 19 wiedergegeben ist, ist der Kondensator nach Masse oder Erde in der Figur nicht gezeigt. Die Leerwicklung 211', die in der Pseudo-Sensoreinheit 2' eingebettet ist, besitzt angenommenermaßen eine Temperaturwiderstandsänderungsrate, die gleich ist derjenigen der Wicklung 211, die in der Sensoreinheit 2 verwendet wird.
Durch die Schaffung der oben erläuterten Konfiguration ist die Ausgangsspannung Vo', die durch die Pseudo-Sensoreinheit 2' erzeugt wird, immer die gleiche wie die Ausgangsspannung Vo', für einen Fall, bei welchem kein sich näherndes Objekt vorhanden ist. Wenn somit die Ausgangsspannung Vo, die durch die Sensoreinheit 2 erzeugt wird, niedriger ist als die Ausgangsspannung Vo', die durch die Pseudo-Sensoreinheit 2' erzeugt wird, und zwar wenigstens um eine Differenz eines vorbestimmten Wertes, so kann die Annäherung als eine Annäherung eines Fußgängers bestimmt werden. Wenn die Ausgangsspannung Vo, welche durch die Sensoreinheit 2 erzeugt wird, größer ist als die Ausgangsspannung Vo', die durch die Pseudo-Sensoreinheit 2' erzeugt wird, und zwar um wenigstens eine Differenz gemäß einem anderen vorbestimmten Wert, so kann andererseits die Annäherung als eine Annäherung eines Metallkörpers bestimmt werden. Es kann somit eine Wirkung des Wicklungswiderstandes der Wicklung 211, der auf Grund der Temperatur schwankt, vermieden werden.
Es sei darauf hingewiesen, daß eine der Vielzahl der Sensoreinheiten, die in der Schaltung gemäß 18 verwendet werden, dafür ausgewählt werden kann, um die Pseudo-Sensoreinheit 2' zu bilden. Die ausgewählte Sensoreinheit besteht aus einer Sensoreinheit, die eine ähnliche Schaltungskonstante besitzt. Es ist in diesem Fall zu bevorzugen, eine Sensoreinheit auszuwählen, die an einer Stelle vorgesehen ist, welche getrennt ist von der Sensoreinheit 2, und zwar als Pseudo-Sensoreinheit 2'. Indem man solch eine Sensoreinheit auswählt, wird die Wahrscheinlichkeit, daß sich Objekte des gleichen Typs zur gleichen Zeit den Sensoreinheiten 2 und 2' annähern, die voneinander getrennt sind, niedrig.
Gemäß einer anderen Konfiguration kann gemäß der Darstellung in 21 eine Leerwicklung 211' mit einem Widerstandswert und einem Widerstandstemperaturkoeffizienten, die gleich sind denjenigen der Wicklung 211, parallel zu dem Kondensator 214 in der Sensoreinheit 2 geschaltet werden, die in 12 gezeigt ist. Es ist zu bevorzugen, eine Konfiguration zu wählen, bei der die Kondensatoren 212 und 214 gleiche elektrostatische Kapazitätswerte besitzen, die Widerstände 213 und 22 gleiche Widerstandswerte haben und die Leerwicklung 211' die gleiche Wicklungsimpedanz wie die Wicklungsimpedanz der Wicklung 211 besitzt, und zwar für einen Fall, daß kein sich näherndes Objekt gegenüber liegt.
Jedoch ist die Leerwicklung 211' magnetisch so abgeschirmt, daß die Wicklungsimpedanz der Leerwicklung 211' sich nicht auf Grund einer Annäherung eines Objektes ändert. Zusätzlich ist die Leerwicklung 211' (dummy coil) so eingestellt, daß sie eine Widerstandstemperaturänderungsrate besitzt, die gleich ist mit derjenigen der Wicklung 211. Indem man die Leerwicklung 211' in dieser Weise einstellt, heben sich Schwankungen in der Ausgangsspannung Vo, die durch Änderungen in dem Widerstand der Wicklung 211 auf Grund von Änderungen in der Temperatur verursacht werden, gegenseitig auf bzw. heben die Schwankungen in der Ausgangsspannung Vo auf, die durch Änderungen in dem Widerstand der Leerwicklung 211' auf Grund von Temperaturänderungen verursacht werden. Daher kann ein Differenzierungsprozeß präzise durchgeführt werden. Es sei darauf hingewiesen, daß die Leerwicklung 211' als eine nicht induktive Wicklung oder ein Widerstand implementiert werden kann.
[Fünfte Ausführungsform]
Bei dieser Ausführungsform sind eine Vielzahl von Sensoreinheiten 2 an Positionen angeordnet, die dicht beieinander liegen, und zwar in einem Array, wie es in 18 gezeigt ist, und die Wechselstromspannungen Via, Vib und Vic haben Frequenzen, die voneinander verschieden sind, und werden an die Sensoreinheiten 2 angelegt.
In 22 bezeichnen die Bezugszeichen 1a, 1b und 1c Generatoren zum Erzeugen von jeweiligen Wechselstromspannungen Via, Vib und Vic, und zwar individuell bei unterschiedlichen Frequenzen. Die Wechselstromspannungen Via, Vib und Vic werden jeweils im folgenden als eine Wechselstromspannung Vi bezeichnet, wenn kein Bedarf dafür besteht, diese voneinander zu unterscheiden. Die Wechselstromspannungen Via, Vib und Vic werden jeweils an die Sensoreinheiten 2a, 2b und 2c angelegt.
Die Sensoreinheiten 2a, 2b und 2c erzeugen Ausgangsspannungen Voa, Vob und Voc, und zwar jeweils, die getrennt durch unterschiedliche Diskriminatorschaltungen 3 verarbeitet werden. Natürlich extrahiert ein Bandpaßfilter, welches in jeder der Diskriminatorschaltungen 3 eingebettet ist, lediglich Frequenzkomponenten der Ausgangsspannung als Komponenten, die durch die Diskriminatorschaltung 3 zu verarbeiten sind. Indem dies so durchgeführt wird, kann eine Wirkung von Änderungen in dem Strom, der in eine benachbarte Wicklung 211 fließt, reduziert werden. Somit lassen sich die Differenzierungspräzision und die Präzision zum Bestimmen einer linken oder rechten Position oder einer Frontposition oder Heckposition des sich nähernden Objektes verbessern.
[Sechste Ausführungsform]
Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß, wie in 23 gezeigt ist, eine Wechselstromspannung aus kombinierten sinusförmigen Spannungen zwei Frequenzen f1 und f2 aufweist und an eine Sensoreinheit 2 angelegt wird, die in der Schaltung verwendet wird, welche in 12 gezeigt ist. Ein Spannungsausgang des ersten Stufenverstärkers 300 wird zwei Bandpaßfiltern 301a und 301b zugeführt. Das Bandpaßfilter 301a extrahiert eine Wechselstromspannung mit der Frequenz f1 und das Bandpaßfilter 301b extrahiert eine Wechselstromspannung mit der Frequenz f2.
Zusätzlich kann eine Wechselstrom-Stromversorgung 1 ebenfalls sinusförmige Spannungen kombinieren, und zwar mit unterschiedlichen Frequenzen, und die kombinierte Spannung ausgeben. die Wechselstromspannungen, die von den Bandpaßfiltern ausgegeben werden, werden gleichgerichtet und geglättet, bevor sie in dem Komparatoren verarbeitet werden, von denen jeder ein digitales Signal erzeugt, welches dann durch einen Mikrocomputer verarbeitet werden kann.
Wie in 15 gezeigt ist, verläuft eine Änderung in der Ausgangsspannung Vo von einem Bezugswert auf Grund der Annäherung eines menschlichen Körpers entgegengesetzt zu der Änderung in der Ausgangsspannung Vo von dem gleichen Bezugswert auf Grund der Annäherung eines Metallkörpers in einem Bandbereich der Frequenzen, niedriger als die Frequenz fo2, und in einem Bandbereich der Frequenzen höher als die Frequenz fo1, wobei die Bezugsgröße aus einer charakteristischen Kurve für einen Fall besteht, daß sich kein Objekt in Gegenüberlage befindet.
Es sei angenommen, daß die Frequenz f1 einen bestimmten Wert hat, der niedriger ist als derjenige der Frequenz fo2, und daß die Frequenz f2 einen vorbestimmten Wert hat, höher als derjenige der Frequenz fo2. Indem man die Frequenzen f1 und f2 auf solche Werte einstellt, ist eine Sensoreinheit 2 dazu befähigt, zwei Signale zu erzeugen. Indem man somit eine gleichgerichtete und geglättete Spannung der Wechselstromspannung, die durch das Bandpaßfilter 301a ausgegeben wird, bei der Frequenz f1 hinzu addiert, nachdem sie invertiert wurde, und zwar in eine gleichgerichtete und geglättete Spannung der Wechselstromspannung, die durch das Bandpaßfilter 301b ausgegeben wird, und zwar bei der Frequenz f2, kann die Differenzierungspräzision weiter verbessert werden.
Als eine Alternative können beide Frequenzen f1 und f2 auf Werte zwischen den Frequenzen fo1 und fo2 eingestellt werden. Indem man in diesem Fall die gleichgerichtete und geglättete Spannung der Wechselstromspannung, die durch dass Bandpaßfilter 301a bei der Frequenz f1 ausgegeben wird, und zwar in der Form so wie sie ist, zu einer gleichgerichteten und geglätteten Spannung der Wechselstromspannung addiert, die durch das Bandpaßfilter 301b bei der Frequenz f2 ausgegeben wird, kann die Differenzierungspräzision noch weiter verbessert werden. Dies ist deshalb der Fall, da auf Grund der Addition Störsignalenergien des Typs von Widerstandsstörsignalen kombiniert mit Energien der zwei Signale etwa das 1,4-fache erreichen, was kleiner ist als das 2-fache.
Wenn zusätzlich eine Vielzahl von Wechselstromspannungen erhalten wird, werden auch eine Vielzahl von Werten von jeder Frequenz erhalten, von denen jeder durch die Gleichung (1) ausgedrückt wⁱrd. Indem man somit jeden derselben verwendet, kann L oder Co direkt berechnet werden.
[Siebte Ausführungsform]
Bei dieser Ausführungsform werden für jede der Vielzahl der Sensoreinheiten 2a, 2b und 2c, die an Positionen benachbart zueinander in der quer verlaufenden Richtung des Fahrzeugs angeordnet sind, wie in 17 und 18 gezeigt ist, die Kondensatoren 212 und 214 als auch die Widerstände 213 und 22, die in 12 gezeigt sind, so eingestellt, um die Frequenz fo1 auf einen Wert einzustellen, der für die Sensoreinheiten 2a, 2b und 2c einheitlich ist, und um die Frequenz fo2 auf einen Wert einzustellen, der einheitlich für die Sensoreinheiten 2a, 2b und 2c ist.
Die parasitären elektrostatischen Kapazitätswerte der Sensoreinheiten 2a, 2b und 2c sind voneinander verschieden, und zwar auf Grund der unterschiedlichen Installationsorte der Sensoreinheiten 2a, 2b und 2c an dem Fahrzeugkörper. In ähnlicher Weise ist auch die Induktivität der Wicklung 201a, die in der Sensoreinheit 2a verwendet wird, die Induktivität der Wicklung 401b, die in der Sensoreinheit 2b verwendet wird, und die Induktivität der Wicklung 401c, die in der Sensoreinheit 2c verwendet wird, aus dem gleichen Grund verschieden bzw. weichen voneinander ab.
Schwankungen der Frequenzen fo1 und fo2 auf Grund der Differenzen können dadurch reduziert werden, indem die Kapazitätswerte der externen Kondensatoren 212 und 214 eingestellt werden. Selbst wenn somit die Sensoreinheiten 2a, 2b und 2c an verschiedenen Stellen voneinander installiert werden, können deren Frequenzen fo1 einheitlich gestaltet werden. In ähnlicher Weise können deren Frequenzen fo2 ebenfalls einheitlich gemacht werden. Als ein Ergebnis kann die Signalverarbeitung in den Diskriminatorschaltungen 3 durchgeführt werden, welche die Bandpaßfilter verwenden, welche die gleiche Durchlaßfrequenz haben, indem die Ausgangsfrequenzen der Wechselstrom-Stromversorgungen einheitlich gemacht werden, so daß die Differenzierungspräzision selbst dann verbessert werden kann, wenn eine Multiplexverarbeitung durchgeführt wird.
Bei einer abgewandelten Ausführung der siebten Ausführungsform werden Spannungen, die optimal für die Sensoreinheiten 2a, 2b und 2c sind, von unterschiedlichen Wechselstrom-Stromversorgungen zu den Sensoreinheiten 2a, 2b und 2c zugeführt bzw. angelegt, die unterschiedliche Frequenzen fo1 und unterschiedliche Frequenzen fo2 aufweisen. In diesem Fall werden die Durchlaßfrequenzen der Bandpaßfilter 301, welche in den Diskriminatorschaltungen 3 eingebettet sind, zum individuellen Verarbeiten der Ausgangsspannungen Vo, die eventuell durch die Sensoreinheiten erzeugt werden, auf unterschiedliche Werte eingestellt.
[Achte Ausführungsform]
Wie in 24 gezeigt ist, ist bei dieser Ausführungsform eine Wicklung 211e an der oberen Hälfte der rückwärtigen Fläche des Stoßfängers 4 vorgesehen, und es ist eine Wicklung 211f an der unteren Hälfte der rückwärtigen Fläche des Stoßfängers 4 vorgesehen. Zusätzlich ist eine Elektrodenleitung 402 über der Wicklung 211e und eine Elektrodenleitung 403 unterhalb der Wicklung 211f vorgesehen. Somit funktionieren die Wicklung 211e und die Elektrodenleitung 402 als Schaltungsvorrichtungen einer Sensoreinheit 2e an der oberen Seite. Auf der andere Seite funktionieren die Wicklung 211f und die Elektrodenleitung 403 als Schaltungsvorrichtungen einer Sensoreinheit 2f auf der unteren Seite. Bei solch einer Konfiguration kann durch Vergleichen der Ausgangsspannung Vo1, welche durch die Sensoreinheit 2e an der oberen Seite erzeugt wird, mit der Ausgangsspannung Vo2, die durch die Sensoreinheit 2f an der unteren Seite erzeugt wird, die Position eines sich nähernden Objektes in der Höhenrichtung bestimmt werden.
Im Falle eines Metallkörpers, der auf einer Straße liegt, wie dies im Falle von Schienen der Fall ist, um ein Beispiel zu nennen, ist der Metalldetektionswert der Sensoreinheit 2f an der unteren Seite sehr viel größer als der Metalldetektionswert der Sensoreinheit 2e an der oberen Seite. In diesem Fall wird das sich annähernde Objekt als eine Schiene bestimmt und wird nicht als ein Objekt betrachtet.
Es sei darauf hingewiesen, daß in diesem Fall die Frequenz der Wechselstromspannung Vi2, die an die Sensoreinheit 2f an der unteren Seite angelegt wird, auf einen Wert eingestellt werden kann, der gleich ist oder verschieden ist von der Frequenz der Wechselstromspannung Vi1, welche an die Sensoreinheit 2e an der oberen Seite angelegt wird. Als eine Alternative kann die Wechselstromspannung Vi1 auch an die Sensoreinheit 2e an der oberen Seite angelegt werden und auch an die Sensoreinheit 2f an der unteren Seite, und zwar sequenziell nacheinander.
Wenn die Frequenz der Wechselstromspannung Vi, die an die Sensoreinheit 2f an der unteren Seite angelegt wird, auf einen Wert eingestellt wird, der gleich ist der Frequenz der Wechselstromspannung Vi, die an die Sensoreinheit 2e an der oberen Seite angelegt wird, so verläuft die Richtung der Erzeugung eines Magnetfeldes in der Wicklung 211e an der oberen Seite entgegengesetzt zu der Richtung der Erzeugung eines Magnetfeldes in der Wicklung 211f an der unteren Seite.
Diese Konfiguration ist dahingehend zu bevorzugen, daß die Detektionsempfindlichkeit verbessert wird. Wenn eine Differenz zwischen der Ausgangsspannung Vo1, die durch die Sensoreinheit 2d an der oberen Seite erzeugt wird, und der Ausgangsspannung Vo2, die durch die Sensoreinheit 2f an der unteren Seite erzeugt wird, klein ist, so wird die Summe aus den beiden, das heißt den Ausgangsspannungen Vo1 und Vo2, für die Verwendung bei der Differenzierung eines Metallkörpers und eines Fußgängers voneinander verwendet, um dadurch das S/N-Verhältnis zu verbessern.
[Neunte Ausführungsform]
Bei dieser Ausführungsform, die in 25 gezeigt ist, überlappt sich eine kurze Seite einer Wicklung 211a mit einer kurzen Seite einer Wicklung 211b, die benachbart zu der Wicklung 211a in der quer verlaufenden Richtung des Fahrzeugs angeordnet ist. Wenn die Grenze zwischen den zwei Wicklungen 211a und 211b sich einem sich nähernden Objekt bei solch einer Konfiguration annähert, können die zwei Wicklungen 211a und 211b das sich nähernde Objekt mit einer hohen Empfindlichkeit detektieren. Wenn somit beide der zwei Wicklungen 211a und 211b starke Änderungen in der Ausgangsgröße in der gleichen Richtung erzeugen, ist es möglich, zu bestimmen, ob das sich nähernde Objekt eine große Größe hat, und zwar in der quer verlaufenden Richtung des Fahrzeugs, oder ob sich die Grenze zwischen den zwei Wicklungen 211a und 211b dem sich nähernden Objekt annähert.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Wechselstromspannungen Vi, welche die gleiche oder unterschiedliche Frequenzen haben, an die zwei Wicklungen 211a und 211b angelegt werden können. Als eine Alternative kann eine Wechselstromspannung Vi an die zwei Wicklungen 211a und 211b sequenziell eine Spule nach der anderen angelegt werden.
Es ist zu bevorzugen, die Wechselstromspannungen Vi, welche die gleiche Frequenz haben, an die zwei Wicklungen 211a und 211b zur gleichen Zeit anzulegen. Indem man die Wechselstromspannungen Vi, welche die gleiche Frequenz haben, an die zwei Wicklungen 211a und 211b zur gleichen Zeit anlegt, ist die Richtung der Erzeugung des Flusses in einer spezifischen einen der Wicklungen 211a und 211b der gleiche wie die Richtung der Erzeugung eines Flusses in der anderen Wicklung, die benachbart zu der spezifischen einen Wicklung gelegen ist.
Auch in diesem Fall können die zwei Wicklungen 211a und 211b ein sich annäherndes Objekt mit hoher Empfindlichkeit detektieren. Wenn somit beide der zwei Wicklungen 211a und 211b große Änderungen in der Ausgangsgröße in der gleichen Richtung erzeugen, ist es möglich, zu bestimmen, ob das sich nähernde Objekt eine große Größe hat, und zwar in Querrichtung des Fahrzeugs, oder ob sich die Grenze zwischen den zwei Wicklungen 211a und 211b dem sich annähernden Objekt annähert.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Wechselstromspannungen Vi, welche die gleiche oder unterschiedliche Frequenzen haben, an die zwei Wicklungen 211a und 211b angelegt werden können. Als eine Alternative kann eine Wechselstromspannung Vi an die zwei Wicklungen 211a und 211b sequenziell eine Wicklung nach der anderen angelegt werden. Es ist zu bevorzugen, die Wechselstromspannungen Vi, welche die gleiche Frequenz haben, an die zwei Wicklungen 211a und 211b zur gleichen Zeit anzulegen. Indem man die Wechselstromspannungen Vi, welche die gleiche Frequenz haben, an die zwei Wicklungen 211a und 211b zur gleichen Zeit anlegt, ist die Richtung der Erzeugung eines Flusses in einer spezifischen einen der Wicklungen 211a und 211b die gleiche wie die Richtung der Erzeugung eines Flusses in der anderen Wicklung, die benachbart zu der spezifischen einen Wicklung gelegen ist.
[Zehnte Ausführungsform]
Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß, wie in 26 gezeigt ist, eine flexible gedruckte Verdrahtungsplatine 400 zum Montieren der Spiral-Blattwicklung und der Elektroden eines Kondensators nach Masse oder Erde zwischen der rückwärtigen Fläche des Stoßfängers 4 und einer feststehenden Platte (einer Druckplatte) 5 aufgenommen ist, wie in 26 gezeigt ist. Die Spiral-Blattwicklung und die Elektroden eines Kondensators nach Masse oder Erde sind in der Figur selbst nicht gezeigt. Bei solch einer Konfiguration bedeckt die Rückflache des Stoßfängers 4 die flexible gedruckte Verdrahtungsplatine 400, so daß dadurch der Schutz der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine 400 erhöht wird.
Es sei erwähnt, daß die feststehende Platte 500 aus einem nicht-magnetischen und elektrisch isolierenden Harzteil besteht, mit einer Steifigkeit, welche eine Verformung des Stoßfängers 4 duldet. Die feststehende Platte 500 ist an der rückwärtigen Fläche des Stoßfängers 4 fixiert. Es ist zu bevorzugen, eine feststehende Platte 500 mit einer Rippe oder mit Rändern der feststehenden Platte 500 an der Rückfläche der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine 400 vorzusehen, wobei eine Rippe die flexible gedruckte Verdrahtungsplatine 400 umgibt oder umschließt, und wobei in typischer Weise die Rippe mit der Rückfläche des Stoßfängers 4 in Eingriff oder Angriff steht, um auf diese Weise die feststehende Platte 500 an der Rückfläche des Stoßfängers 4 abzustützen.
Durch die Realisierung solch einer Konfiguration wird ein Spalt zwischen dem Stoßfänger 4 und der feststehenden Platte 500 als Spalt sichergestellt, um die flexible gedruckte Verdrahtungsplatine 400 zwischen der Rückfläche des Stoßfängers 4 und der feststehenden Platte 500 aufzunehmen, so daß sich diese in der Längsrichtung des Fahrzeugs bewegen kann. Selbst wenn somit der Stoßfänger 4 gemäß irgendeiner Möglichkeit örtlich ausgeschlagen oder eingebeult wird, kann auch die flexible gedruckte Verdrahtungsplatine 400 verformt werden, so daß sie mit der Ausbeulung mithält bzw. dieser folgt und dabei verhindert wird, daß die Wicklung 211, die auf der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine 400 montiert ist, zerstört wird. Es ist zu bevorzugen, eine feststehende Platte 500 mit einer Flexibilität vorzusehen, die wenigstens äquivalent derjenigen des Stoßfängers 4 ist.
Die 27A und 27B zeigen Diagramme, welche eine Abwandlung der zehnten Ausführungsform wiedergeben, und zwar als Modell, bei dem die Ausführungsform in drei Spiral-Blattwicklungen 401 und die feststehende Platte 500 aufgeteilt wird. Bei dieser Konfiguration ist die feststehende Platte (Andruckplatte) 5, die in 26 gezeigt ist, aus einem Harz hergestellt und ist auch in einer Maschengestalt ausgebildet. Indem man die Andruckplatte 500 in dieser Weise ausbildet, kann verhindert werden, daß die Blattwicklung ihre Mobilität auf Grund von Erde und Sand verliert, welche die Umgebungen der Wicklung blockieren, nachdem Schmutzwasser oder ähnliches, welches in einen Raum zwischen der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine 400, welche die Wicklung hält, und der feststehenden Platte 500 eingedrungen ist, getrocknet ist.
Es sei darauf hingewiesen, daß eine große Anzahl von Löchern die Teile durchdringt, die in der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine 400 enthalten sind, und zwar als Teile, an denen keine Blattwicklungen 401 ausgebildet sind, so daß selbst dann, wenn Schmutzwasser in einen Raum zwischen der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine 400 und dem Stoßfänger 4 eindringt, das Wasser einfach durch die Löcher ablaufen kann, welche die flexible gedruckte Verdrahtungsplatine 400 durchdringen, und auch durch eine Öffnung der feststehenden Platte 500. Natürlich kann auch eine Abdeckung als eine Abdeckung zum Schutz der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine 400 und der feststehenden Platte 500 vorgesehen werden.
Die 28A und 28B sind Diagramme, die ein Modell zeigen, gemäß welchem die zehnte Ausführungsform in drei Spiral-Blattwicklungen 401 und die feststehende Platte 500 aufgeteilt wird. Bei dieser Konfiguration ist ein Stromversorgungsdraht 8 und sind drei Ausgangssignalleitungen 9 an der feststehenden Platte ausgebildet (Andruckplatte) 5, die in 26 gezeigt ist, und zwar in Form einer Platte, die aus Harz hergestellt ist. Die Stromversorgungsleitung 8 bildet einen Draht zum Zuführen von Energie zu den Spiral-Blattwicklungen 401. Auf der anderen Seite sind die Ausgangssignalleitungen 9 je durch einen Draht gebildet, um ein Signal von einer der Spiral-Blattwicklungen 401 auszulesen.
Der am weitesten innen gelegene Anschluß 408 von jeder der Spiral-Blattwicklungen 401 ist mit einem Anschluß 81 der Stromversorgungsleitung 8 verbunden. Auf der anderen Seite ist der am weitesten außen gelegene Anschluß 409 von jeder Spiral-Blattwicklung 401 mit einem Ende der Ausgangssignalleitung 9 verbunden. Die Anschlüsse der Spiral-Blattwicklungen 401 sind mit den Enden der Leitungen 8 und/oder 9 durch Verlöten oder durch Verwenden von Verbindungsgliedern verbunden, welche die Möglichkeit bieten, daß die Anschlüsse von den Enden abgetrennt werden können. Indem man die Anschlüsse der Spiral-Blattwicklungen 401 mit den Enden der Drähte in dieser Weise verbindet, kann die Verdrahtung zu den Spiral-Blattwicklungen 401 vereinfacht werden und die Spiral-Blattwicklungen 401 können auf einer flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine mit einer einfachen Konfiguration montiert werden.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist es zu bevorzugen, die Wicklung 211 so zu installieren, daß deren Zentralachse in nahezu horizontaler Richtung orientiert ist und in einer Richtung etwa senkrecht zu einem Wicklungsinstallationsabschnitt an dem Fahrzeug. Zusätzlich ist eine angenähert rechteckförmige und flache Blattwicklung, die etwa horizontal an der Front- oder Heckfläche des Fahrzeugs vorgesehen ist, wobei deren Längsseiten in Querrichtung des Fahrzeugs orientiert sind, oder welche etwa horizontal an der Seitenfläche des Fahrzeugs vorgesehen ist, wobei deren Längsseiten in der Längsrichtung des Fahrzeugs orientiert sind, speziell darin effektiv, die Empfindlichkeit der Detektion eines sich nähernden Objektes zu verbessern.
Da speziell eine flache Blattwicklung in einem Stoßfänger oder eine Harzform in einfacher Weise eingebettet werden kann, geht die schöne Erscheinungsform des Fahrzeugs nicht verloren. Darüber hinaus kann die flache Blattwicklung mit sehr geringen Kosten hergestellt werden, und zwar im Vergleich mit einem herkömmlichen Ultraschallwellensystem, und besitzt die Fähigkeit, einen weiten Bereich der Umgebungen eines Fahrzeugs zu überwachen, und zwar in einfacher Weise und ohne einen Kontakt dabei herzustellen.
Zusätzlich ist es zu bevorzugen, die Weiten oder Breiten der Elektrodenleitungen 402 und 403, die als Elektroden des Kondensators nach Masse oder Erde dienen, auf einen Wert einzustellen, der größer ist als die Weite oder Breite der äußersten Windung der Blattwicklungen. Es ist ferner zu bevorzugen, die äußerste Windung von jeder Spiral-Blattwicklung in einer Weite auszubilden, die größer ist als diejenige der anderen Windungen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen und deren Abwandlungen beschränkt, sondern kann in sehr viel anderer Weise implementiert werden, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

Detektoreinrichtung zum Detektieren eines sich nähernden Objektes, mit: einer Wicklung (211), die an einer Oberfläche eines Fahrzeugs vorgesehen ist und deren eigene Wicklungsimpedanz (Zc) sich durch eine Annäherung eines Metallkörpers ändert, der als ein sich näherndes Objekt (5) dient, und zwar Annäherung in die Nähe des Fahrzeugs; einer Wechselstrom-Stromversorgung (1) zum Zuführen von Energie zu der Wicklung; und einer Diskriminatorschaltung (3) zum Erkennen eines sich annähernden Körpers, weiter aufweisend: einen Kondensator nach Masse oder Erde mit einer Elektrode, die an einer Stelle benachbart der Wicklung an einer Oberfläche des Fahrzeugs vorgesehen ist, um eine nach Masse oder Erde gebildete Kapazität (C2) derselben zu ändern, wobei sich diese Kapazität mit der Annäherung eines Fußgängers als sich näherndes Objekt in der Nähe des Fahrzeugs ändern kann, wobei die Diskriminatorschaltung (3) eine Diskriminierung durchführt, ob das sich annähernde Objekt aus einem Metallkörper oder einem Fußgänger besteht, sowohl basierend auf einer elektrischen Größe, die auf eine Änderung in der Wicklungsimpedanz als eine Änderung auf Grund eines Wirbelstromes, der in dem Metallkörper fließt, bezogen ist, als auch basierend auf einer elektrischen Größe, die auf eine Änderung in der nach Masse oder nach Erde gebildeten Kapazität bezogen ist.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 1, bei der: die Wicklung (211) ein Ende besitzt, welches Energie von einem der Anschlüsse der Wechselstrom-Stromversorgung empfängt, wobei der andere Anschluss derselben mit Masse oder Erde verbunden ist; die Wicklung (211) ein anderes Ende aufweist, welches mit der Elektrode des nach Masse oder Erde gebildeten Kondensators verbunden ist und als ein Detektionsanschluß zum Detektieren der elektrischen Größen dient.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 1, bei der: die Diskriminatorschaltung (3) eine Spannungserhöhung an dem Detektionsanschluß als Annäherung eines Metallkörpers detektiert, und einen Spannungsabfall an dem Detektionsanschluß als Annäherung eines Fußgängers detektiert,
Detektoreinrichtung nach Anspruch 2, bei der eine Windung, welche das andere Ende der Wicklung bildet, insbesondere auch als Elektrode des nach Masse oder Erde gebildeten Kondensators dient.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 2 oder 4, ferner mit: einem parallel geschalteten Kondensator (212), der eine elektrostatische Kapazität (C) aufweist und der parallel zu der Wicklung geschaltet ist, wobei eine Frequenz (f) der Stromversorgung auf einer mittleren Wert zwischen einer ersten Frequenz (frc) und einer zweiten Frequenz (frp) eingestellt ist, wobei die erste Frequenz (frc) eine Frequenz ist, bei der ωC gleich ist mit 1/(ωL), und die zweite Frequenz eine Frequenz ist, bei der ω(C + Co) gleich ist mit 1/(ωL) unter einer Bedingung, daß L die Induktivität der Wicklung ist und ω eine Größe gleich ist mit 2πf.
Detektoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der: die Wicklung (211) an wenigstens einer Vielzahl von Orten an einer Front- oder Rückfläche des Fahrzeugs angeordnet ist, um ein Array in einer quer verlaufenden Richtung des Fahrzeugs zu bilden; die Diskriminatorschaltung (3) eine elektrische Größe detektiert, die auf eine Änderung in der Wicklungsimpedanz bezogen ist, oder eine elektrische Größe detektiert, die auf eine Änderung in der Kapazität nach Masse oder Erde bezogen ist, und zwar für jede Wicklung; und eine Position des sich annähernden Objektes in einer quer verlaufenden Richtung des Fahrzeugs basierend auf den Detektionsergebnissen bestimmt wird.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 6, bei der: jede Wicklung (211) Energie von der Wechselstrom-Stromversorgung empfängt; und die Diskriminatorschaltung (3) einen Multiplexer aufweist, um sequenziell elektrische Größen auszuwählen, von denen jede auf die Wicklungsimpedanz bezogen ist, und zwar zu aufeinander folgenden Zeitpunkten.
Detektoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner mit: einer Kompensationsschaltung (30, 31) zum Kompensieren von Änderungen, die von der elektrischen Größe erfahren werden, die auf die Wicklungsimpedanz bezogen ist, und die durch Temperaturänderungen in Verbindung mit einem elektrischen Widerstand der Wicklung verursacht werden.
Detektoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner mit: einer Leerwicklung (2', 211'), die parallel zu einem parallel geschalteten Kondensator (214) geschaltet ist und die gegenüber einem sich annähernden Objekt abgeschirmt ist, wobei die Leerspule (2', 211') eine Wicklungsimpedanz besitzt, die angenähert gleich ist der Wicklungsimpedanz der Wicklung in einem Zustand gemäß keiner Annäherung eines Objektes, und die eine Rate einer Temperaturwiderstandsänderung aufweist, die angenähert gleich ist derjenigen der Wicklung, und bei der die elektrostatische Kapazität (C) angenähert gleich ist der nach Masse oder Erde gebildeten Kapazität des nach Masse oder Erde gebildeten Kondensators in dem Zustand gemäß keiner Annäherung eines Objektes.
Detektoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der: die Wechselstrom-Stromversorgung (1) eine Wechselstromspannung mit einer Vielzahl an Frequenzen (f1, f2) zu der Wicklung zuführt; und die Diskriminatorschaltung (3) die elektrischen Größen für jede der Frequenzen verarbeitet.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 1, mit: einer Diskriminatorschaltung (3) zum Erkennen der Annäherung des Metallkörpers basierend auf einer elektrischen Größe, die auf eine Änderung in der Wicklungsimpedanz bezogen ist, bei der die Wicklung (211) aus einer angenähert rechteckförmigen flachen Blattwicklung (401) besteht, mit einer Zentralwicklungsachse, die in einer angenähert horizontalen Richtung und in einer Richtung angenähert senkrecht zu einem Wicklungseinstellabschnitt des Fahrzeugs eingestellt ist und bei der eine lange Seite etwa horizontal an einer Frontfläche oder rückwärtigen Fläche des Fahrzeugs in der quer verlaufenden Richtung des Fahrzeugs verläuft oder angenähert horizontal an irgendeiner der Seitenflächen des Fahrzeugs in der Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 11, bei der die Blattwicklung (401) aus einer Spiral-Blattwicklung besteht, mit einem Windungsleiter in einer Wirbelgestalt.
Detektoreinrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, bei der: die Blattwicklung (401) an einer Vielzahl von Stellen wenigstens an der Fronfläche oder Heckfläche des Fahrzeugs angeordnet ist, um obere und untere Arrays zu bilden, die zueinander benachbart sind; und die Diskriminatorschaltung (3) eine Diskriminierung durchführt zwischen einem Metallkörper mit niedriger Höhe, der eine geringe Höhe hat und der als kein Objekt bei einem Fahrzustand des Fahrzeugs herangezogen wird, und einen Metallkörper mit großer Höhe, der eine so große Höhe hat, daß er als ein Objekt in bezug auf einen Fahrzustand des Fahrzeugs betrachtet wird, basierend auf der elektrischen Größe, die auf eine Änderung in der Wicklungsimpedanz für jede Blattwicklung bezogen ist.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 13, bei der: die Wechselstrom-Stromversorgung (1) eine Wechselstromspannung mit einer Vielzahl von Frequenzen (fo1, fo2) zu den Blattwicklungen zuführt; und die Diskriminatorschaltung (3) für jede Blattwicklung lediglich eine Frequenzkomponente entsprechend der einen der Frequenzen extrahiert, welche der Blattwicklung zugeordnet ist, und die extrahierte Frequenzkomponente als die elektrische Größe behandelt.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 13, bei der jede Blattwicklung (401) so ausgebildet ist, daß die Magnetflußerzeugungsrichtungen einander entgegengesetzt verlaufen.
Detektoreinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei der: jede Blattwicklung (401) an einer Vielzahl von gegenseitig eng beieinander liegenden oder benachbarten Stellen an der Frontfläche oder Heckfläche des Fahrzeugs in der Querrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist oder an irgendeiner der Seitenflächen des Fahrzeugs in der Längsrichtung des Fahrzeugs; und die Diskriminatorschaltung (3) die elektrische Größe detektiert, die auf die Änderung in der Wicklungsimpedanz bezogen ist, oder die elektrische Größe detektiert, die auf eine Änderung in einer Kapazität nach Masse oder Erde bezogen ist, und zwar für jede Blattwicklung.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 16, bei der die Diskriminatorschaltung eine Position eines sich nähernden Objektes in der quer verlaufenden Richtung des Fahrzeugs basierend auf den Detektionsergebnissen bestimmt.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 16 oder 17, bei der: jede Blattwicklung (401) Energie in einer Frequenz empfängt, die verschieden ist von derjenigen einer anderen Blattwicklung, die dicht oder benachbart zu jeder Blattwicklung angeordnet ist; und die Diskriminatorschaltung (3) für jede Blattwicklung lediglich eine Frequenzkomponente entsprechend einer der Frequenzen extrahiert, welche der Blattwicklung zugeordnet ist, und die extrahierte Frequenzkomponente als die elektrische Größe behandelt.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 16 oder 17, bei der die Magnetflußerzeugungsrichtung der Blattwicklung (401) entgegengesetzt zu derjenigen der anderen Blattwicklung ist, die dicht bei oder benachbart der Blattwicklung angeordnet ist.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 16 oder 17, bei der die Blattwicklung (401) eine kurze Seite aufweist, die sich mit einer kurzen Seite einer anderen Blattwicklung überlappt, welche benachbart dazu angeordnet ist, wobei weder ein Spalt noch eine Elektrode zwischen diesen vorhanden ist.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 16 oder 17, bei der die Diskriminatorschaltung (3) einen Diskrimierungsprozeß unter Verwendung eines Schwellenwertes für die elektrische Größe einer Zentrums-Blattwicklung durchführt, die unter gegenseitig eng beieinander liegenden oder benachbarten Blattwicklungen ausgewählt wurde, die in der quer verlaufenden Richtung oder Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet sind, und unter Verwendung eines anderen Schwellenwertes für die elektrische Größe einer Rand-Blattwicklung, die unter den benachbarten Blattwicklungen ausgewählt wurde.
Detektoreinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, bei der die Elektrode des nach Masse oder Erde gebildeten Kondensators parallel zu den Längsseiten der Blattwicklung an einer Stelle orientiert ist, die benachbart zu der Blattwicklung und über oder unter der Blattwicklung gelegen ist.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 22, bei der die Elektrode so ausgebildet ist, daß deren Breite größer ist als die Breite oder Weite der äußersten Windung der Blattwicklung.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 22, bei der eine äußerste Windung der Blattwicklung (401) so ausgebildet ist, daß deren Weite größer ist als die Weiten der anderen Windungen der Blattwicklung.
Detektoreinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 24, bei der die Blattwicklung (401) an einem Stoßfänger (4) befestigt ist, der aus Harz hergestellt ist, oder mit dem Stoßfänger integriert ausgebildet ist.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 25, bei der die Blattwicklung (401) Charakteristika aufweist, entsprechend nicht-magnetisch und mit einem großen spezifischen Widerstand, und zwischen dem Stoßfänger und einer Andruckplatte (500), die an der Rückfläche des Stoßfängers vorgesehen ist, in solcher Weise aufgenommen ist, daß die Blattwicklung sich relativ zu dem Stoßfänger verschieben kann.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 26, bei der die Andruckplatte (500) durch eine große Anzahl von Löchern in der Dickenrichtung der Andruckplatte durchsetzt ist.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 27, bei der: die Andruckplatte (500) eine Stromversorgungsleitung zum Zuführen von Energie zu der Blattwicklung und eine Ausgangssignalleitung zum Abgreifen eines elektrischen Potentials, welches an einem Ende der Blattwicklung erscheint, aufweist; und die Stromversorgungsleitung oder die Ausgangssignalleitung mit dem Ende der Blattwicklung verbunden ist.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 26, bei der die Andruckplatte (500) eine Flexibilität aufweist, die wenigstens äquivalent derjenigen des Stoßfängers ist.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 12, bei der die Spiral-Blattwicklung (401) unter Verwendung einer flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine (400) ausgebildet ist.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 30, bei der die Diskriminatorschaltung (3) auf der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine montiert ist.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 30, bei der eine Verbindungsleitung auf der flexiblen gedruckten Verdrahtungsplatine verlegt ist, um die Diskriminatorschaltung mit der Spiral-Blattwicklung zu verbinden, und bei der diese Verbindungsleitung magnetisch abgeschirmt ist.
Detektoreinrichtung nach Anspruch 30, bei der: die gedruckte flexible Verdrahtungsplatine (400) eine Blattwicklung an einer Vielzahl von Stellen aufweist und in der longitudinalen oder transversalen Richtung des Fahrzeugs angeordnet ist; und die Diskriminatorschaltung (3) eine elektrische Größe detektiert, die auf die Änderung in der Wicklungsimpedanz bezogen ist, oder eine elektrische Größe detektiert, die auf die Änderung in der Kapazität nach Masse oder Erde bezogen ist, wobei die Diskriminatorschaltung die elektrische Größe für jede Blattwicklung individuell detektiert.