DE102007001712B4 - Arrangement for generating a signal indicative of the presence of an object within an observation area - Google Patents

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Abstract

Anordnung zur Erfassung der Präsenz eines Objektes in einem Observationsbereich, mit:- einer einzigen Sendeelektrode zur Emission eines Wechselfeldes in einen Emissionsbereich, wobei die Sendeelektrode durch die gesamte Heckklappe eines Kraftfahrzeugs gebildet wird, welche gegenüber einem Chassis isoliert ist, und- einer Empfangselektrodeneinrichtung zur Erfassung eines in einem Detektionsbereich präsenten Wechselfeldes, wobei die Empfangseinrichtung eine Vielzahl von Empfangselektroden aufweist, welche entlang einer Schliesskante des Chassis angeordnet sind,- wobei die Vielzahl der Empfangselektroden über einen Multiplexer an eine Transimpedanzverstärkerschaltung (TIV) angeschlossen sind.Arrangement for detecting the presence of an object in an observation area, having:- a single transmitting electrode for emitting an alternating field into an emission area, the transmitting electrode being formed by the entire tailgate of a motor vehicle, which is insulated from a chassis, and- a receiving electrode device for detecting an alternating field present in a detection area, the receiving device having a multiplicity of receiving electrodes which are arranged along a closing edge of the chassis,- the multiplicity of receiving electrodes being connected via a multiplexer to a transimpedance amplifier circuit (TIV).

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Anordnung zur Bewerkstelligung der Erfassung der Präsenz, Position, und/oder des Eindringens eines Objektes, insbesondere von Gliedmaßen in einem bzw. in einen Observationsbereich. Die Erfindung richtet sich hierbei insbesondere auf eine Anordnung, durch welche diese Erfassung auf Grundlage feldelektrischer Wechselwirkungseffekte erfolgt.The invention relates to an arrangement for effecting the detection of the presence, position and/or intrusion of an object, in particular limbs, in or into an observation area. In this case, the invention is directed in particular to an arrangement by means of which this detection takes place on the basis of field-electrical interaction effects.

Es sind bereits Näherungs- und Berührungssensoren bekannt, bei welchen eine Präsenzerfassung menschlicher Gliedmaßen auf Grundlage feldelektrischer Wechselwirkungseffekte durchgeführt wird. Maßgeblich ist hierbei eine elektrische Eigenschaft des menschlichen Körpers, die darin besteht, dass der leitende Körper in der Nähe einer Detektionselektrode deren Kapazität beeinflusst. Die Kapazität der Detektionselektrode ist bei den bekannten Erfassungssystemen für das Sensorsignal bestimmend. Durch Frequenz- oder Phasenmessung kann die Annäherung detektiert werden.Proximity and touch sensors are already known in which the presence of human limbs is detected on the basis of field-electrical interaction effects. An electrical property of the human body is decisive here, which consists in the fact that the conductive body in the vicinity of a detection electrode influences its capacitance. In the known detection systems, the capacitance of the detection electrode is decisive for the sensor signal. The approach can be detected by frequency or phase measurement.

Ein Problem hierbei ist die für bestimmte Anwendungen erforderliche Empfindlichkeit und Störfestigkeit des Verfahrens. Bei der Detektion kleinster Körperteile, wie z. B. eines Fingers ergeben sich häufig nur geringe Kapazitätsänderungen von 0,01 bis 0,1 pF, die noch erkannt werden müssen. Die erreichbare Empfindlichkeit beim Frequenzmessverfahren wird dabei durch die relative Kapazitätsänderung gegenüber der Grundkapazität eines Oszillators bestimmt, die üblicherweise möglichst klein ist, was wiederum eine hohe Schwingfrequenz bedeutet, die einmal hinsichtlich der EMV Problematik und außerdem gegen von außen einwirkende Störspannungen kritisch sein kann.A problem here is the sensitivity and interference immunity of the method required for certain applications. When detecting the smallest body parts, such. B. a finger often result in only small changes in capacitance of 0.01 to 0.1 pF, which still have to be detected. The sensitivity that can be achieved with the frequency measurement method is determined by the relative change in capacitance compared to the basic capacitance of an oscillator, which is usually as small as possible, which in turn means a high oscillation frequency, which can be critical with regard to EMC problems and also to external interference voltages.

Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2007 026 307 A1 ist eine Anordnung zur Generierung eines für die Präsenz eines Objektes innerhalb eines Observationsbereiches indikativen Signals mit einer segmentierte Sendeelektrode bekannt. Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2006 056 240 A1 ist eine Anordnung zur Detektion von Körperteilen mittels Absorption eines elektrischen Nahfeldes bekannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Annäherung eines Objektes, insbesondere eines belebten Körpers an eine Sensorelektrode in einer gegenüber bisherigen Ansätzen sichereren Weise zu erfassen.From the disclosure document DE 10 2007 026 307 A1 discloses an arrangement for generating a signal, which is indicative of the presence of an object within an observation area, with a segmented transmitting electrode. From the disclosure document DE 10 2006 056 240 A1 an arrangement for detecting body parts by means of absorption of an electric near field is known. The invention is based on the object of detecting the approach of an object, in particular a living body, to a sensor electrode in a more reliable manner than previous approaches.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schaltung zur Erfassung der Präsenz eines Objektes in einem Observationsbereich gemäß dem unabhängigen Anspruch 1. Weiterbildungen sind Kennzeichen der Unteransprüche.This object is achieved according to the invention by a circuit for detecting the presence of an object in an observation area according to independent claim 1. Further developments are characterized in the dependent claims.

Diese Anordnung ermöglicht es, Fehldetektionen durch umgebungsbedingte, z. B. durch Wassereinwirkung verursachte, jedoch nicht detektionsrelevante Veränderungen der Kapazität des die Empfangselektrodeneinrichtung umfassenden Kondensatorsystems zu vermeiden und damit eine tatsächliche Annäherung eines Objektes an die Detektionselektrode mit hoher Zuverlässigkeit festzustellen.This arrangement makes it possible to avoid false detections caused by environmental, e.g. B. caused by water, but not detection-relevant changes in the capacitance of the receiving electrode device comprehensive capacitor system and thus determine an actual approach of an object to the detection electrode with high reliability.

Vorzugsweise ist die Transimpedanzverstärkerschaltung derart an die Detektionselektrode angeschlossen, dass ein Näherungszustand anhand eines aus der Transimpedanzverstärkerschaltung abgreifbaren Signals ermittelt werden kann. Bei diesem Signal handelt es sich um ein Signal, das Aufschluss darüber gibt, welcher Strom über den Transimpedanzverstärker fließt.The transimpedance amplifier circuit is preferably connected to the detection electrode in such a way that an approximate state can be determined using a signal that can be picked up from the transimpedance amplifier circuit. This signal is a signal that tells you what current is flowing through the transimpedance amplifier.

Über den Transimpedanzverstärker wird vorzugsweise der Spannungsaufbau an der Detektionselektrode auf einen bestimmten, vorzugsweise äußerst niedrigen Pegel begrenzt. Dieser Pegel ist vorzugsweise derart niedrig gewählt, dass ein paralleler Stromabfluss über Störkapazitäten vermieden wird. Durch diese Maßnahme wird es möglich, Fehldetektionen aufgrund temporärer, typischerweise weitgehend statischer Veränderungen der Kapazität des Detektionselektrodensystems zu verhindern.The voltage build-up at the detection electrode is preferably limited to a specific, preferably extremely low, level via the transimpedance amplifier. This level is preferably chosen so low that a parallel current drain via parasitic capacitances is avoided. This measure makes it possible to prevent erroneous detections due to temporary, typically largely static changes in the capacitance of the detection electrode system.

Dabei wird der Stromfluss zu oder vom Transimpedanzverstärker (TIV) mittels der Ausgangspannung des TIV als Detektionssignal erfasst. In Abweichung von der klassischen Struktur eines TIV mit einem ohmschen Widerstand im Gegenkopplungszweig wird erfindungsgemäß anstelle des Widerstands ein auf die Frequenz des Sendesignals abgestimmter Parallelschwingkreis verwendet, wodurch eine hohe Selektionswirkung gegenüber einwirkenden Störsignalen erreicht wird.The current flow to or from the transimpedance amplifier (TIV) is recorded using the output voltage of the TIV as a detection signal. Deviating from the classic structure of a TIV with an ohmic resistor in the negative feedback branch, a parallel resonant circuit tuned to the frequency of the transmission signal is used according to the invention instead of the resistor, whereby a high selection effect against influencing interference signals is achieved.

Anstelle einer klassischen Transimpedanzverstärkerschaltung können insbesondere unter Rückgriffnahme auf das Senderereignis auch anderweitige Schaltungen an die Detektionselektrode angeschlossen werden, durch welche einer Detektionsverfälschung durch parallele Störkapazitäten begegnet werden kann. Insbesondere kann einem parallelen Stromfluss durch Herabsetzung der Eingangsimpedanz begegnet werden.Instead of a classic transimpedance amplifier circuit, other circuits can also be connected to the detection electrode, in particular by taking recourse to the transmitter event, by means of which a detection falsification due to parallel interfering capacitances can be counteracted. In particular, parallel current flow can be countered by reducing the input impedance.

Die erfindungsgemäße Detektionsanordnung eignet sich insbesondere zur Absicherung von verletzungsrelevanten Spaltbereichen, beispielsweise zur Absicherung von Schließspalten von Klappen, Türen, Kofferraumdeckeln und Heckklappen, Fenstern, Dreh- und Schiebetüren. Sie eignet sich auch zur Realisierung von Schaltern, die bei hinreichender Annäherung ein Schaltsignal generieren.The detection arrangement according to the invention is particularly suitable for protecting injury-relevant gap areas, for example for protecting closing gaps in flaps, doors, trunk lids and tailgates, windows, revolving and sliding doors. It is also suitable for the realization of switches that generate a switching signal when there is sufficient approximation.

Es ist ferner möglich, aus dem über den Transimpedanzverstärker fließenden Strom Abstandsinformationen abzuleiten, so dass hierdurch eine Erfassung des räumlichen Bewegungsablaufs eines detektierten Objekts, beispielsweise einer Hand, bewerkstelligt werden kann. Durch Verwendung mehrerer Detektionselektroden können für eine Hand-Geste indikative Signale gewonnen werden. Auf der Grundlage dieser Signale lässt sich eine Steuerung, beispielsweise zur Koordination von Schaltungsvorgängen in einem Fahrzeugcockpit, realisieren.It is also possible to derive distance information from the current flowing through the transimpedance amplifier, so that the spatial movement sequence of a detected object, for example a hand, can be recorded in this way. Signals indicative of a hand gesture can be obtained by using multiple detection electrodes. On the basis of these signals, a controller can be implemented, for example for the coordination of shifting processes in a vehicle cockpit.

Die erfindungsgemäße Detektionsanordnung kann so ausgebildet sein, dass diese mehrere Sender- und Detektionselektrodensegmente umfasst, die abfolgend oder nach Maßgabe eines geeigneten zeitlichen Musters hinsichtlich eines zwischen diesen anliegenden Feldes in die Signalauswertungen einbezogen werden. Die abfolgende Ansteuerung und Abfrage der einzelnen Elektrodensegmente kann über ein Multiplexersystem mittels adressiertem Ansprechen der einzelnen Elektrodensegmente erfolgen.The detection arrangement according to the invention can be designed in such a way that it comprises a number of transmitter and detection electrode segments which are included in the signal evaluations sequentially or according to a suitable time pattern with regard to a field present between them. The sequential activation and querying of the individual electrode segments can take place via a multiplexer system by means of addressed activation of the individual electrode segments.

Die segmentierte Sendeelektrodeneinrichtung zur Bereitstellung des Wechselfeldes ist vorzugsweise so angeordnet, dass diese sich entlang einer Zone erstreckt, die beispielsweise ebenfalls einer Klemmkante folgt. Die Segmentierung der Sendeelektrode hat dabei den Vorteil, dass die dort angelegte Generatorspannung im Bereich des jeweiligen Segmentes eine zur Empfangselektrode hin gerichtete hohe Feldstärke erzeugt, da die das Feld erzeugende elektrische Ladung jeweils im Segmentbereich konzentriert wird und hierdurch Feldänderungen durch Körperteile zu höheren Sensorsignalen führen als ohne diese Maßnahme.The segmented transmission electrode device for providing the alternating field is preferably arranged in such a way that it extends along a zone which, for example, also follows a clamping edge. The segmentation of the transmitting electrode has the advantage that the generator voltage applied there in the area of the respective segment generates a high field strength directed towards the receiving electrode, since the electric charge generating the field is concentrated in the segment area and field changes caused by parts of the body lead to higher sensor signals than without this measure.

Die über die Detektionselektrodensegmente erhobenen Signale können mit weiteren Informationen, z. B. Informationen über den Schließwinkel einer Heckklappe verknüpft ausgewertet werden.The signals collected via the detection electrode segments can be combined with further information, e.g. B. Information about the closing angle of a tailgate can be evaluated in a linked manner.

Es ist möglich, die Dynamik der aus den Empfangselektrodeneinrichtungen abgegriffenen Signale bei der Beurteilung des Vorliegens eines Detektionsereignisses zu berücksichtigen. Insbesondere ist es möglich, Pegeländerungen der aus den Detektionselektrodesegmenten abgegriffenen Signale, deren Dynamik von einer stellvorgangsbedingten (z. B. durch das Schließen der Heckklappe verursachten) Dynamik abweicht, als Detektionsereignis zu klassifizieren.It is possible to take into account the dynamics of the signals picked up from the receiving electrode devices when assessing the presence of a detection event. In particular, it is possible to classify as a detection event level changes in the signals picked up from the detection electrode segments, the dynamics of which deviate from a dynamics caused by the actuation process (e.g. caused by the closing of the tailgate).

Es ist möglich, zumindest einen Teil der Detektionsschaltung, insbesondere die Transimpedanzverstärkerschaltung unmittelbar auf ein Elektrodensegment oder eine dieses tragende flexible Leiterplatte aufzubringen. Die Transimpedanzverstärkerschaltung und ggf. weitere zur Generierung der erfindungsgemäßen Detektionssignale erforderliche Schaltungsabschnitte können als ASIC ausgeführt und unmittelbar der Detetektionselektrode zugeordnet werden.It is possible to apply at least part of the detection circuit, in particular the transimpedance amplifier circuit, directly to an electrode segment or to a flexible printed circuit board carrying it. The transimpedance amplifier circuit and possibly other circuit sections required to generate the detection signals according to the invention can be designed as an ASIC and assigned directly to the detection electrode.

Die Detektionselektrode ist vorzugsweise so angeordnet, dass diese sich möglichst nahe entlang einer klemmrelevanten Zone (z. B. Schließfalz) erstreckt. Die Detektionselektrode kann in eine Dichtungseinrichtung eingebunden sein. Es ist auch möglich, die Detektionselektrode als auf eine Fahrzeugkarosserie aufbringbare, insbesondere aufklebbare Elektrode auszuführen und diese ggf. zu verspachteln und mit einer Überlackierung zu versehen. Die Detektionselektrode kann auch in anderweitige Bauteile, insbesondere Blenden, Leisten, Aufsätze und dgl. eingebunden sein. Die Detektionselektrode kann auch auf eine Glasstruktur aufgebracht oder in diese eingebunden sein. Die Detektionselektrode kann auch in ein Verdeckgestänge oder in Klemmkanten eines anderweitig durch einen Stelltrieb bewegten Systems (z. B. Dachschalenverdeck) eingebunden sein.The detection electrode is preferably arranged in such a way that it extends as closely as possible along a zone relevant to clamping (e.g. closing fold). The detection electrode can be integrated into a sealing device. It is also possible to design the detection electrode as an electrode that can be applied, in particular glued, to a vehicle body and, if necessary, to fill it and provide it with a coat of paint. The detection electrode can also be integrated into other components, in particular screens, strips, attachments and the like. The detection electrode can also be applied to or incorporated into a glass structure. The detection electrode can also be integrated into a top linkage or in clamping edges of a system that is otherwise moved by an actuator (e.g. roof shell top).

Insbesondere für die Realisierung der erfindungsgemäßen Schaltung als Klemmschutz von Heckklappen bzw. Kofferraumdeckeln von Kraftfahrzeugen ist es möglich, eine Rahmen- oder Brilleneinrichtung zu schaffen, die als solche die Elektrodeneinrichtung und vorzugsweise auch Auswertungsschaltungen enthält, und die als weitgehend vormontierte Baugruppe in den entsprechenden Schließfalzbereich des Kraftfahrzeuges eingesetzt werden kann. Diese Baugruppe kann auch eine Heckklappendichtung umfassen.In particular for the implementation of the circuit according to the invention as anti-trap protection for tailgates or trunk lids of motor vehicles, it is possible to create a frame or spectacles device which as such contains the electrode device and preferably also evaluation circuits and which, as a largely pre-assembled module, is integrated into the corresponding closing seam area of the Motor vehicle can be used. This assembly may also include a tailgate seal.

Vorzugsweise erfolgt die Absicherung des Heckklappenbereiches durch mehrere entlang der Schließkante abfolgend angeordnete Elektrodensegmente. Es ist möglich, die Elektrodensegmente so auszubilden, dass jeweils paar- oder gruppenweise zueinander weitgehend symmetrische Elektrodensegmente vorliegen. Die zu den jeweils zueinander symmetrischen Elektrodensegmenten gewonnenen Sigalereignisse können miteinander auf Asymmetrien der jeweiligen Signale betrachtet oder anderweitig verknüpft ausgewertet werden.The tailgate area is preferably secured by a plurality of electrode segments arranged in succession along the closing edge. It is possible to design the electrode segments in such a way that there are electrode segments that are largely symmetrical to one another in pairs or groups. The signal events obtained for the respective mutually symmetrical electrode segments can be viewed together for asymmetries of the respective signals or evaluated in a linked manner in some other way.

Insbesondere besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung bei einer Heckklappenabsicherung darin, links und rechts der Klappe jeweils ein Sende- und Empfangselektrodensystem anzuordnen und zwischen den an den Links/Rechts-Segmentpaaren entstehenden Empfangssignalen eine Differenzbildung durchzuführen. Dies hat den Vorteil, einmal die bei der Klappenbewegung entstehenden großen Pegeländerungen infolge Änderungen der Koppelkapazitäten zwischen Sende- und Empfangselektroden der links- und rechtsseitigen Signale zu kompensieren und zum anderen gleichartig auf die Links/Rechts-Elektrodenpaare einwirkende Umwelteinflüsse wie z. B. Wasserbildung bei Regen weitgehend zu eliminieren.In particular, an advantageous embodiment of tailgate protection consists in arranging a transmitting and receiving electrode system on the left and right of the flap and in forming the difference between the received signals generated at the left/right segment pairs. This has the advantage of compensating for the large level changes that occur during flap movement as a result of changes in the coupling capacitances between the transmitting and receiving electrodes of the left-hand and right-hand signals ren and on the other hand similarly acting on the left / right electrode pairs environmental influences such. B. to largely eliminate water formation in the rain.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht in einer Anordnung gemäß 2, bei der die gesamte Heckklappe als Sendeelektrode benutzt wird. Die an den Schließkanten angebrachten segmentierten Elektroden haben dann die Funktion von Empfangselektroden und werden über einen Multiplexer einem gemeinsamen Transimpedanzverstärker zugeführt. Die Links/Rechts-Unterscheidung erfolgt dann per Software im angeschlossenen Mikrocontroller. Diese Anordnung erfordert eine elektrische Isolation der Heckklappe gegenüber dem Chassis.A further advantageous embodiment consists of an arrangement according to FIG 2 , in which the entire tailgate is used as a transmission electrode. The segmented electrodes attached to the closing edges then have the function of receiving electrodes and are fed to a common transimpedance amplifier via a multiplexer. The left/right distinction is then made by software in the connected microcontroller. This arrangement requires the tailgate to be electrically isolated from the chassis.

Es ist möglich, die erfindungsgemäße Anbindung einer Transimpedanzverstärkerschaltung an das jeweilige Detetionselektrodensegment in Kombination mit weiteren Auswertungsschaltungsstrukturen vorzunehmen. Insbesondere ist es möglich, zusätzlich zu jener Transimpedanzverstärkerschaltung eine weitere Auswertungsschaltung vorzusehen, die derart konfiguriert und aufgebaut ist, dass diese eine Annäherung eines Objektes an die Sensorelektrodeneinrichtung anhand einer Änderung des Resonanzverhaltens eines das Detektionselektrodensegment umfassenden LC-Netzwerkes detektiert. Als Änderung des Resonanzverhaltens wird hierbei gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung die Veränderung der Phaselage eines Vergleichssignals aus dem LC-Netzwerk gegenüber einem Vergleichssignal aus dem Bereich des Generators erfasst. Das aus dem Bereich des Generators abgegriffene Signal kann die Generatorspannung oder insbesondere auch ein Generatortriggersignal sein.It is possible to carry out the connection according to the invention of a transimpedance amplifier circuit to the respective detection electrode segment in combination with further evaluation circuit structures. In particular, it is possible to provide a further evaluation circuit in addition to that transimpedance amplifier circuit, which is configured and constructed in such a way that it detects an approach of an object to the sensor electrode device based on a change in the resonance behavior of an LC network comprising the detection electrode segment. According to a further aspect of the present invention, the change in the phase position of a comparison signal from the LC network compared to a comparison signal from the area of the generator is detected as a change in the resonance behavior. The signal picked up from the area of the generator can be the generator voltage or, in particular, also a generator trigger signal.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung richtet sich diese auch auf ein Verfahren zur Erfassung der Präsenz eines Objektes in einem Observationsbereich, unter Verwendung einer Geberelektrodeneinrichtung und einer Detektionselektrodeneinrichtung, wobei durch die Geberelektrodeneinrichtung ein Wechselfeld generiert wird, das durch das zu detektierende Objekt, insbesondere durch menschliche Gliedmaßen in einen Detektionsbereich ausgebreitet wird, wobei dieses ausgebreitete Feld über die Detektionselektrodeneinrichtung detektiert wird, wobei die Detektionselektrodeneinrichtung über eine Transimpedanzverstärkerschaltung derart angeschaltet ist, dass deren Eingangsimpedanz nahezu Null wird.According to a further aspect of the present invention, this also relates to a method for detecting the presence of an object in an observation area using a transmitter electrode device and a detection electrode device, with the transmitter electrode device generating an alternating field which is caused by the object to be detected, in particular by human limbs is spread into a detection area, this spread field being detected via the detection electrode means, the detection electrode means being connected via a transimpedance amplifier circuit such that the input impedance thereof becomes almost zero.

Es ist möglich, die erfindungsgemäße Schaltung zur Erfassung des an der Detektionselektrodeneinrichtung anliegenden Spannungsereignisses in unmittelbarer Nachbarschaft der Sensorelektrode anzuordnen, so dass auf aufwendige, ggf. abgeschirmte Verbindungsleitungen zwischen der Sensorelektrode und der Detektionsschaltung verzichtet werden kann.It is possible to arrange the circuit according to the invention for detecting the voltage event present at the detection electrode device in the immediate vicinity of the sensor electrode, so that complex, possibly shielded connecting lines between the sensor electrode and the detection circuit can be dispensed with.

Als aufbereitetes Signal kann, beispielsweise in digitaler Form, die Information exportiert werden, welcher Strom über den Transimpedanzverstärker fließt.The information about the current flowing through the transimpedance amplifier can be exported as a processed signal, for example in digital form.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:

  • 1 ein perspektivisches Schema zur Veranschaulichung einer Einsatzmöglichkeit der erfindungsgemäßen Detektionsschaltung als Klemmschutz für eine Kraftfahrzeug-Heckklappe;
  • 2 eine perspektivische Schemadarstellung einer Anordnung zum Klemmschutz mit der Heckklappe als Sendeelektrode;
  • 3 eine Schaltungsskizze zur Veranschaulichung weiterer Einzelheiten einer Detektionsschaltung nach 1.
Further details and features of the invention result from the following description in conjunction with the drawing. It shows:
  • 1 a perspective scheme to illustrate a possible use of the detection circuit according to the invention as a pinch protection for a motor vehicle tailgate;
  • 2 a perspective schematic representation of an arrangement for pinch protection with the tailgate as a transmitting electrode;
  • 3 a circuit sketch to illustrate further details of a detection circuit 1 .

Das Ausführungsbeispiel in 1 zeigt schematisch eine Anordnung zur Erfassung der Präsenz menschlicher Gliedmaßen im Heckbereich eines Kraftfahrzeuges. Diese Anordnung umfasst eine Sendeelektrodeneinrichtung mit mehreren segmentierten Sendeelektroden 1 , 1' an der Innenseite eines Kofferraumdeckels und eine Empfängerelektrodeneinrichtung mit mehreren Detektionselektroden 2, 2' , die entlang eines verletzungsrelevanten Schließkantenbereichs angeordnet sind. Im Falle der Erkennung eines Objektes, insbesondere eines Armes in dem Schließkantenbereich kann die Absenkung des Kofferraumdeckels unterbrochen werden. Der Schließkantenbereich erstreckt sich in einem größeren Observationsbereich. Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst einen elektrischen Signalgenerator G zur Emission eines Wechselfeldes in einen Emissionsbereich, der sich entlang der segmentierten Sendeelektrodeneinrichtung erstreckt. Die Sendeelektrodeneinrichtung kann dabei so ausgebildet sein, dass das durch diese generierte Feld eine gewisse Ausrichtung zur unteren Schließkante hin erhält, entlang der die Empfangselektrodeneinrichtung angebracht ist, die ebenfalls noch segmentiert werden könnte. Dies kann erreicht werden, indem die Sendeelektrodeneinrichtung auf ihrer der unteren Schließkante abgewandten Rückseite mit einer Abschirmungselektrode versehen ist. Die Anordnung umfasst ferner eine Multiplexereinrichtung, die das vom Generator G erzeugte Signal den segmentierten Sendeelektroden 1 , 1' zuführt, so dass jeweils innerhalb eines gewissen Zeitabschnittes das Signal an jeder Sendeelektrode 1 , 1' anliegt, wobei die linken und rechten Elektroden jeweils parallel angeschlossen sind.The embodiment in 1 shows schematically an arrangement for detecting the presence of human limbs in the rear area of a motor vehicle. This arrangement comprises a transmitting electrode device with a plurality of segmented transmitting electrodes 1, 1' on the inside of a trunk lid and a receiver electrode device with a plurality of detection electrodes 2, 2', which are arranged along an injury-relevant closing edge area. If an object is detected, in particular an arm in the area of the closing edge, the lowering of the trunk lid can be interrupted. The closing edge area extends into a larger observation area. The arrangement according to the invention comprises an electrical signal generator G for emitting an alternating field into an emission area which extends along the segmented transmission electrode device. The transmitting electrode device can be designed in such a way that the field generated by it has a certain orientation towards the lower closing edge, along which the receiving electrode device is attached, which could also be segmented. This can be achieved in that the transmitting electrode device is provided with a shielding electrode on its rear side facing away from the lower closing edge. The arrangement also includes a multiplexer device which feeds the signal generated by the generator G to the segmented transmission electrodes 1, 1', so that the signal at each transmission electrode is transmitted within a certain period of time rode 1, 1', with the left and right electrodes each being connected in parallel.

Eine Auswertungsschaltung 3 umfasst weiterhin zwei Transimpedanzverstärker TIV1 und TIV2 bzw. 4 und 5 mit zwei angeschlossenen AC/DC-Wandlern, die das empfangene hochfrequente Signal in eine Gleichspannung umwandeln. Mittels eines weiter angeschlossenen Differenzverstärkers 6 wird anschließend das Links-und-Rechts-Signal voneinander subtrahiert und einem Analog/Digitalwandler 7 zur weiteren Verarbeitung in einem Mikrocontroller zugeführt. Erfolgt ein Eingriff der Hand einer Person in einen durch eine geöffnete Heckklappe definierten Klemmspalt, so kann dies durch die erfindungsgemäße Anordnung bzw. Schaltung detektiert werden. Die Detektion des Eingriffs erfolgt über die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 6 und die nachfolgende Auswertung im Mikrocontroller.An evaluation circuit 3 also includes two transimpedance amplifiers TIV1 and TIV2 or 4 and 5 with two connected AC/DC converters, which convert the received high-frequency signal into a DC voltage. The left and right signal is then subtracted from one another by means of a further connected differential amplifier 6 and fed to an analog/digital converter 7 for further processing in a microcontroller. If a person's hand intervenes in a clamping gap defined by an open tailgate, this can be detected by the arrangement or circuit according to the invention. The intervention is detected via the output voltage of the differential amplifier 6 and the subsequent evaluation in the microcontroller.

2 zeigt eine besondere Variante, bei der die Heckklappe insgesamt die Funktion der Sendeelektrode hat, vorausgesetzt einer Isolierung gegen das Chassis. Die entlang der Schließkante angebrachten Empfangselektroden liefern dann über eine Multiplexereinrichtung und einen Transimpedanzverstärker das Sensorsignal an einen Mikrocontroller zur weiteren Auswertung. 2 shows a special variant in which the tailgate as a whole has the function of the transmitting electrode, provided that it is isolated from the chassis. The receiving electrodes attached along the closing edge then supply the sensor signal via a multiplexer device and a transimpedance amplifier to a microcontroller for further evaluation.

3 zeigt die Schaltungsstruktur der verwendeten Transimpedanzverstärker 4 bzw. 5 mit angeschlossener Empfangselektrode 2 und der nachfolgenden AC/DC-Wandlung 7 . Im Rückkopplungszweig eines invertierenden OPV befindet sich vorteilhaft ein Parallel-Resonanzkreis 8 , der auf die Sendefrequenz abgestimmt ist und eine hohe Selektion gegen eingestrahlte Störfrequenzen gewährleistet, da außerhalb der Resonanzfrequenz die an der Empfangselektrode 2 wirksame Eingangsimpedanz nahezu Null ist und damit Störfrequenzanteile wirksam unterdrückt werden. Im Bereich der Resonanzfrequenz ist die Eingangsimpedanz bei ausreichend hohem Verstärkungsfaktor des OPV ebenfalls sehr niederohmig, so dass Kapazitätsänderungen am Sensor z. B. durch Wassereinflüsse weitgehend unterdrückt werden. Das am Ausgang entstehende Signal s wird im wesentlichen nur von der sich bei Bewegung der Heckklappe ändernden Kopplungskapazität zwischen Sende- und Empfangselektrode 1 , 1' und 2, 2' bestimmt bzw. vom Eingriff eines Körperteils zwischen den Elektroden, der ebenfalls zu einer Änderung der Koppelkapazität führt. 3 shows the circuit structure of the transimpedance amplifiers 4 and 5 used with the receiving electrode 2 connected and the subsequent AC/DC conversion 7 . In the feedback branch of an inverting OPV, there is advantageously a parallel resonant circuit 8, which is tuned to the transmission frequency and ensures a high level of selection against radiated interference frequencies, since outside the resonance frequency the input impedance effective at the receiving electrode 2 is almost zero and thus interference frequency components are effectively suppressed. In the range of the resonant frequency, the input impedance is also very low if the gain factor of the OPV is sufficiently high, so that changes in capacitance at the sensor, e.g. B. be largely suppressed by water influences. The signal s produced at the output is essentially only determined by the coupling capacitance between the transmitting and receiving electrodes 1, 1′ and 2, 2′, which changes during movement of the tailgate, or by the intervention of a body part between the electrodes, which also leads to a change in the Coupling capacitance leads.

Claims (7)

Anordnung zur Erfassung der Präsenz eines Objektes in einem Observationsbereich, mit: - einer einzigen Sendeelektrode zur Emission eines Wechselfeldes in einen Emissionsbereich, wobei die Sendeelektrode durch die gesamte Heckklappe eines Kraftfahrzeugs gebildet wird, welche gegenüber einem Chassis isoliert ist, und - einer Empfangselektrodeneinrichtung zur Erfassung eines in einem Detektionsbereich präsenten Wechselfeldes, wobei die Empfangseinrichtung eine Vielzahl von Empfangselektroden aufweist, welche entlang einer Schliesskante des Chassis angeordnet sind, - wobei die Vielzahl der Empfangselektroden über einen Multiplexer an eine Transimpedanzverstärkerschaltung (TIV) angeschlossen sind.Arrangement for detecting the presence of an object in an observation area, with: - A single transmitting electrode for emitting an alternating field in an emission area, the transmitting electrode being formed by the entire tailgate of a motor vehicle, which is insulated from a chassis, and - a receiving electrode device for detecting an alternating field present in a detection area, the receiving device having a large number of receiving electrodes which are arranged along a closing edge of the chassis, - wherein the plurality of receiving electrodes are connected via a multiplexer to a transimpedance amplifier (TIV) circuit. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transimpedanzverstärkerschaltung (TIV) derart betrieben wird, dass die Eingangsimpedanz an der jeweiligen Empfangselektrode selektiv wirkt und im wesentlichen Null ist.arrangement according to claim 1 , characterized in that the transimpedance amplifier circuit (TIV) is operated in such a way that the input impedance at the respective receiving electrode acts selectively and is essentially zero. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zu der Vielzahl der Empfangselektroden der Empfangselektrodeneinrichtung erhobenen Messsignale einer vergleichenden Betrachtung unterzogen werden.arrangement according to claim 2 , characterized in that the measurement signals collected for the plurality of receiving electrodes of the receiving electrode device are subjected to a comparative analysis. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem ersten und einem zweiten Gefährdungsbereich eine Differenzbildung der Empfangssignale erfolgt.Arrangement according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that between a first and a second hazard zone, a difference is formed between the received signals. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Gefährdungsbereich links und rechts an einer Heckklappe angeordnet sind.arrangement according to claim 4 , characterized in that the first and second risk area are arranged on the left and right of a tailgate. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese zur Erfassung des Eingriffes in einen Heckklappenschließspalt eines Kraftfahrzeuges ausgeführt ist.Arrangement according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that it is designed to detect the intervention in a tailgate closing gap of a motor vehicle. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der momentane Öffnungsgrad der Heckklappe in die Signalauswertung der Empfangselektrodeneinrichtung Eingang findet.Arrangement according to one of Claims 5 or 6 , characterized in that the instantaneous degree of opening of the tailgate is used in the signal evaluation of the receiving electrode device.
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