DE102008041647A1

DE102008041647A1 - Device for measuring distance between vehicle and object e.g. opponent vehicle, in surrounding of vehicle, has adjusting unit i.e. switching unit, for adjusting capacitance of measuring capacitor and/or size of input signals

Info

Publication number: DE102008041647A1
Application number: DE200810041647
Authority: DE
Inventors: Rudolf Merkel; Uwe Zimmermann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2010-03-04

Abstract

The device (500) has a measuring capacitor with a capacitance, and an application unit for application of measuring capacitor with an input signal. A detecting unit detects output signal of the measuring capacitors. Capacitance of the measuring capacitor and/or size of input signals and/or frequency of the input signals are adjustable by an adjusting unit i.e. switching unit, by changing a surface of an electrode of the measuring capacitor. Electrodes (507, 507') are connected with a shielding electrode (504) by the switching unit. Independent claims are also included for the following: (1) a system for measuring distance between a vehicle and an object in surrounding of the vehicle (2) a method for measuring distance between a vehicle and an object in surrounding of the vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, ein System gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 9 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 10.The The invention relates to a device according to the The preamble of claim 1, a system according to the The preamble of claim 9 and a method according to the Preamble of claim 10.

Es sind Vorrichtungen und Verfahren zur Abstandsmessung zwischen Fahrzeugen und Objekten bekannt. Die Abstandsmessung kann beispielsweise mittels kapazitiver Sensorik durch ein Elektrodensystem am Eigenfahrzeug vorgenommen werden, wobei die Kapazität dieser Elektrodenanordnung durch ein herannahendes Objekt beeinflusst wird.It are devices and methods for distance measurement between vehicles and objects known. The distance measurement can, for example, by means of Capacitive sensor through an electrode system on the own vehicle be made, the capacity of this electrode assembly is influenced by an approaching object.

Es sei unter ”Eigenfahrzeug” das Fahrzeug verstanden, das die Vorrichtung zur Abstandsmessung, die im folgenden näher betrachtet wird, trägt. Unter ”Objekt” sei jeder Gegenstand in der Umgebung des Eigenfahrzeugs verstanden, der durch die kapazitive Abstandsmessung erfassbar ist, insbesondere seien hierunter auch andere Fahrzeuge (”Fremdfahrzeuge”) sowie stationäre Objekte im Fern- und/oder Nahbereich des Eigenfahrzeugs verstanden.It is understood by "own vehicle" the vehicle, this is the device for distance measurement, which is described in more detail below is considered. Under "object" is every object understood in the environment of the own vehicle, which can be detected by the capacitive distance measurement, in particular are also other vehicles ("other vehicles") as well as stationary objects in the distance and / or close range of the Own vehicle understood.

Aus der DE 195 01 642 B4 ist ein kapazitiver Sensor bekannt, der sich über die gesamte hintere Stoßstange erstreckt. Der kapazitive Sensor wird von einer Elektrode gebildet, die mit dem Eingang eines Verstärkers und über einen Widerstand mit einem Sinusgenerator verbunden ist. Die Ausgangsspannung des Verstärkers und die Spannung des Sinusgenerators werden einer Phasenvergleichsschaltung zugeführt. Die Phasendifferenz ist abhängig von dem von der Elektrode gegen Masse gebildeten Kondensator. Dieser Kondensator wird von einem in seiner Nähe befindlichen, bzw. einem sich auf ihn zu oder sich von ihm wegbewegenden Objekt beeinflusst. Die DE 195 01 642 B4 diskutiert ferner die Verwendung einer Abschirmungs- bzw. Schirmelektrode in einem kapazitiven Abstandssensor.From the DE 195 01 642 B4 For example, a capacitive sensor is known which extends over the entire rear bumper. The capacitive sensor is formed by an electrode which is connected to the input of an amplifier and via a resistor to a sine-wave generator. The output voltage of the amplifier and the voltage of the sine-wave generator are supplied to a phase comparison circuit. The phase difference is dependent on the capacitor formed by the electrode to ground. This capacitor is influenced by an object in its vicinity, or an object moving towards it or moving away from it. The DE 195 01 642 B4 further discusses the use of a shield electrode in a capacitive proximity sensor.

Moderne Anwendungsbereiche in der Fahrzeugtechnik erfordern die Erfassung von Objekten in der Umgebung eines Eigenfahrzeugs in unterschiedlichen Abständen. Bei Fahrerassistenzfunktionen, beispielsweise der ”PreCrash”-Technik, ist es hierbei beispielsweise von Interesse, relativ weit entfernte Objekte, insbesondere Fremdfahrzeuge, zu erfassen, wohingegen es bei Einpark- bzw. Manöverassistenzfunktionen von Interesse sein kann, Objekte, die sich in unmittelbarer Nähe des Eigenfahrzeugs befinden und beim Einparken und/oder Manövrieren das Fahrzeug beschädigen könnten, zu erkennen. Hieraus ergeben sich unterschiedliche Empfindlichkeitsanforderungen an die Abstandmesssensorik.modern Areas of application in vehicle technology require detection of objects in the environment of an own vehicle in different Intervals. For driver assistance functions, for example For example, the "PreCrash" technique of interest, relatively distant objects, in particular foreign vehicles, whereas there are parking or maneuver assistance functions may be of interest, objects that are in the immediate vicinity of the own vehicle and when parking and / or maneuvering could damage the vehicle. This results in different sensitivity requirements to the distance measuring sensor.

Verkleinert sich der Abstand zwischen dem Objekt und den Elektroden einer kapazitiven Messvorrichtung, bewirkt das Objekt eine Erhöhung einer Kapazität C des Messkondensators. Aufgrund der Gesetzmäßigkeiten des Spannungsteilers verringert sich hierdurch die Ausgangsspannung des Kondensators. Eine Vorrichtung zur kapazitiven Abstandsmessung ist in der Regel mit einem Analog-Digital-Wandler (AD-Wandler) verbunden. Nähert sich ein Objekt den Elektroden bis auf eine sehr kurze Distanz, kann dies dazu führen, dass die Ausgangsspannung, und damit auch eine hieraus erzeugte gleichgerichtete und vorteilhafterweise geglättete Messspannung zu klein wird und damit außerhalb des optimalen Eingangsspannungsbereichs des AD-Wandlers liegt. In analoger Weise kann bei einer übermäßigen Entfernung des Objekts die Ausgangsspannung und damit die Messspannung größer als die obere Grenze des optimalen Eingangsspannungsbereichs des AD-Wandlers werden, da umgekehrt zu den oben dargestellten Verhältnissen die Kapazität verringert und damit die Ausgangsspannung vergrößert wird. Eine Vorrichtung zur kapazitiven Abstandsmessung weist daher üblicherweise einen Optimalbereich der zu messenden Abstände auf, außerhalb dessen die Vorrichtung nicht oder nur eingeschränkt verwendbar ist.Shrinks the distance between the object and the electrodes of a capacitive Measuring device, the object causes an increase in capacity C of the measuring capacitor. Due to the laws the voltage divider thereby reduces the output voltage of the capacitor. A device for capacitive distance measurement is usually connected to an analog-to-digital converter (AD converter). An object approaches the electrodes except for one very short distance, this can cause the output voltage, and thus also a rectified and advantageously generated therefrom smoothed measuring voltage is too small and thus outside the optimum input voltage range of the AD converter. In analog Way can at excessive distance of the object, the output voltage and thus the measurement voltage larger as the upper limit of the optimum input voltage range of the AD converter, as opposed to the above conditions reduces the capacity and thus increases the output voltage becomes. A device for capacitive distance measurement therefore usually has an optimum range of the distances to be measured, outside of which the device is not or only partially usable is.

Konventionellerweise ist es daher in der Regel erforderlich, jeweils einen Abstandssensor für eine spezifische Empfindlichkeitsanforderung einzusetzen. Dem Stand der Technik entsprechend ist somit der Einbau von wenigstens zwei unterschiedlichen Messsystemen mit geeigneten Sensoren und damit verbundener Elektronik erforderlich. Hiermit sind z. B. erhöhte Kosten und ein erhöhtes Fahrzeuggewicht verbunden.conventionally, It is therefore usually required, each a distance sensor for a specific sensitivity requirement. According to the prior art, therefore, the incorporation of at least two different measuring systems with suitable sensors and thus connected electronics required. Hereby z. B. increased Costs and increased vehicle weight.

Es besteht daher ein Bedarf nach verbesserten kapazitiven Abstandsmessvorrichtungen.It There is therefore a need for improved capacitive distance measuring devices.

Vor diesem Hintergrund stellt sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, eine kapazitive Abstandmessvorrichtung mit gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Eigenschaften, insbesondere mit variabler Empfindlichkeit und Reichweite bereitzustellen.In front This background is within the scope of the present invention the task of a capacitive distance measuring device with respect to the State of the art improved properties, in particular with variable To provide sensitivity and range.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1.The inventive object is achieved by a device according to claim 1.

Die Vorrichtung zur Messung des Abstandes zwischen einem Fahrzeug und einem Objekt in der Umgebung des Fahrzeugs weist wenigstens einem Messkondensator mit einer Kapazität, Mittel zur Beaufschlagung des Messkondensators mit einem Eingangssignal, und Mittel zum Erfassen eines Ausgangssignals des Messkondensators auf. Erfindungsgemäß ist bzw. sind die Kapazität des wenigstens einen Messkondensators und/oder die Größe des Eingangssignals und/oder die Frequenz des Eingangssignals einstellbar ausgebildet. Als Eingangssignal und/oder Ausgangssignal ist zweckmäßigerweise eine Wechselspannung mit geeigneter Größe und Frequenz vorgesehen. Es kann jedoch unter Umständen auch vorteilhaft sein, andere Eingangssignale bereitzustellen.The device for measuring the distance between a vehicle and an object in the vicinity of the vehicle has at least one measuring capacitor with a capacitance, means for acting on the measuring capacitor with an input signal, and means for detecting an output signal of the measuring capacitor. According to the invention, the capacitance of the at least one measuring capacitor and / or the size of the input signal and / or the frequency of the Ein is or are formed adjustable signal. As an input signal and / or output signal, an alternating voltage with a suitable size and frequency is expediently provided. However, under certain circumstances, it may also be advantageous to provide other input signals.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist damit prinzipiell die klassischen Bestandteile einer kapazitiven Abstandsmessvorrichtung auf. Die Vorrichtung beinhaltet wenigstens einen Messkondensator mit wenigstens einer Messelektrode und einer Gegenelektrode, wobei die Gegenelektrode im Regelfall vom Fahrzeug selbst gebildet wird. Zweckmäßigerweise ist die Vorrichtung am Fahrzeug angebracht, es kann jedoch auch beispielsweise vorgesehen sein, die Vorrichtung an einem Messstand neben dem Fahrzeug anzubringen. Durch die Vorgabe eines geeigneten Eingangssignals mit bestimmten Charakteristika (z. B. Frequenz, Spannung, Wellenform) zwischen der Messelektrode und der vorteilhafterweise am Fahrzeug angebrachten bzw. durch das Fahrzeug selbst gebildeten Gegenelektrode wird entsprechend der Grundkapazität des Messkondensators eine Grundeinstellung der Vorrichtung bereitgestellt.The inventive device thus has in principle the classic components of a capacitive distance measuring device on. The device includes at least one measuring capacitor with at least one measuring electrode and a counter electrode, wherein the Counter electrode is usually formed by the vehicle itself. Conveniently, If the device is attached to the vehicle, it can however be provided, for example, the device on a measuring stand next to the vehicle. By specifying a suitable Input signal with certain characteristics (eg frequency, Voltage, waveform) between the measuring electrode and the advantageously mounted on the vehicle or formed by the vehicle itself Counterelectrode will correspond to the basic capacity of the Measuring capacitor provided a basic adjustment of the device.

Die Grundkapazität wird durch Objekte, die sich in der Umgebung der Elektroden befinden, beeinflusst. Hierdurch lässt sich eine Bewegung eines Objekts auf die Elektroden zu, bzw. von ihnen weg in Form einer Messkapazität feststellen und/oder der Abstand eines Objektes von den Elektroden bestimmen.The Basic capacity is determined by objects that are in the environment the electrodes are affected. This is possible a movement of an object towards the electrodes, or from them determine in the form of a measuring capacity and / or the distance of an object from the electrodes.

Es sei unter dem Begriff ”Grundkapazität” die Kapazität verstanden, die eine Elektrodenanordnung einer bestimmten Konfiguration inhärent aufweist. Als ”Messkapazität” sei die sich aus der Grundkapazität unter dem Einfluss eines Objekts ergebende veränderte bzw. veränderliche Kapazität bezeichnet.It the term "basic capacity" means capacity understood that an electrode assembly of a particular configuration inherently. As "measuring capacity" is arising from the basic capacity under the influence of a Object resulting changed or changeable Capacity called.

Durch bekannte Verfahren der Kapazitätsmessung lässt sich der Kapazitätsverlauf der Messkapazität, beispielsweise bei Annäherung eines Objektes, in ein elektrisches und anschließend in ein digitales Signal umwandeln, das schließlich dazu herangezogen werden kann, dem Fahrzeugführer z. B. einen Warnhinweis über eine bevorstehende Kollision zu geben.By known method of capacitance measurement leaves the capacity curve of the measuring capacity, for example, when approaching an object, in an electrical and then convert it to a digital signal, the Finally, it can be used to the driver z. For example, a warning about an imminent collision to give.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Empfindlichkeit des Messkondensators der Vorrichtung einstellbar, d. h. gezielt vergrößer- und/oder verkleinerbar ist. Eine Vorrichtung, bei der eine Steuerung der Empfindlichkeit möglich ist, kann in besonders vorteilhafter Weise dazu verwendet werden, die Reichweite und/oder Empfindlichkeit der Vorrichtung zu variieren bzw. einzustellen.According to the invention provided that the sensitivity of the measuring capacitor of the device adjustable, d. H. targeted enlargement and / or is reducible. A device in which a control of Sensitivity is possible, in particularly advantageous Way to be used, range and / or sensitivity to vary the device or set.

Besonders bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.Especially preferred embodiments are in the dependent claims specified.

Vorteilhafterweise sind Mittel vorgesehen, mittels derer die Grundkapazität durch eine Veränderung der Fläche wenigstens einer Elektrode des Messkondensators einstellbar ist. Insbesondere kann eine Veränderung der Fläche eine Größenveränderung umfassen, es kann sich jedoch gegebenenfalls auch als vorteilhaft erweisen, die Form einer der Kondensatorflächen zu verändern und hierdurch die Grundkapazität zu beeinflussen. Insbesondere kann durch eine Formveränderung auch eine gezielte Richtungssensitivität, oder, falls zweckmäßig, eine Ausblendung von Objekten durch eine gezielte Richtungsinsensitivität bewirkbar sein. Eine derartige Kapazitätsveränderung bewirkt eine entsprechende Änderung der Messempfindlichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Hierbei wird ausgenutzt, dass beispielsweise durch eine Vergrößerung der Messelektrode kleinere prozentuale Kapazitätsänderungen, durch eine Verkleinerung der Messelektrode größere prozentuale Kapazitätsänderungen erfasst werden können. Hierdurch kann bewirkt werden, dass die Reichweite und/oder Empfindlichkeit der Vorrichtung variiert werden kann.advantageously, means are provided by which the basic capacity by changing the area of at least one Electrode of the measuring capacitor is adjustable. In particular, can a change of area a size change but it may also prove advantageous prove to change the shape of one of the capacitor surfaces and thereby influence the basic capacity. In particular, can by a change in shape also a targeted directional sensitivity, or, if appropriate, a suppression of objects be achievable by a specific directional insensitivity. Such a change in capacity causes a corresponding change in the measuring sensitivity of the invention Contraption. This is exploited that, for example, by an enlargement of the measuring electrode smaller percentage Capacity changes, by a reduction the measuring electrode larger percentage capacity changes can be detected. This can be done that the range and / or sensitivity of the device varies can be.

In diesem Zusammenhang sei unter ”nutzbarer Fläche” der Elektrode insbesondere die Fläche verstanden, die als Teil einer elektrischen Einheit eine Elektrode eines Kondensators bildet, und zwischen der und einer Gegenelektrode eine Kapazität C aufgebaut wird.In In this context, the term "usable area" means In particular, the electrode surface understood as part an electrical unit forms an electrode of a capacitor, and between the and a counter electrode, a capacitance C is built.

Zur Verbesserung der Messcharakteristika der Abstandsmessvorrichtung kann ferner eine Abschirmungsektrode bereitgestellt werden, die beispielsweise über einen hochohmigen Impedanzwandler nach gängiger Schaltungstechnik auf gleichem Potential wie die Messelektrode liegt. Hierdurch kann zwischen einer Abschirmungselektrode und einer Messelektrode ein feldfreier Bereich geschaffen werden. Durch diese Anordnung wird eine Verbesserung der Charakteristika der Messanordnung zwischen Messelektrode und Gegenelektrode erreicht, wobei der Feldlinienverlauf zwischen Messelektrode und Gegenelektrode bei niedrigerem Absolutwert der Kapazität anteilsmäßig stärker durch ein sich annäherndes Objekt verringert wird, als dies ohne Abschirmungselektrode der Fall wäre. In diesem Fall, d. h. bei Nichtvorhandensein einer Abschirmungselektrode, würde die Kapazität im wesentlichen durch die direkte Nachbarschaft zwischen Messelektrode und Fahrzeug bestimmt, weniger hingegen durch weiter entfernte Objekte.to Improvement of the measuring characteristics of the distance measuring device In addition, a shielding electrode may be provided which for example, via a high-impedance impedance converter common circuit technology at the same potential as the Measuring electrode is located. This allows between a shield electrode and a measuring electrode a field-free area can be created. By this arrangement will improve the characteristics of the measuring arrangement reached between measuring electrode and counter electrode, the field line course between measuring electrode and counter electrode at lower absolute value the capacity proportionally stronger is reduced by an approaching object, as this would be the case without shielding electrode. In this Case, d. H. in the absence of a shield electrode, the capacity would be essentially through the determines direct neighborhood between measuring electrode and vehicle, less, however, by more distant objects.

Die Abschirmungselektrode ist im Gegensatz dazu im Regelfall nicht veränderbar vorgesehen, sie kann jedoch auch in ihrer Dimension vergrößer- und/oder verkleinerbar ausgestaltet sein, ohne von der Erfindung abzuweichen. Wird in diesem Sinne eine Messelektrode, d. h. ihre Fläche, im Bezug auf die Abschirmungselektrode verkleinert, führt dies dazu, dass weniger Feldlinien die Gegenelektrode erreichen, als dies im Falle einer größeren Messelektrode gegeben ist, da die Messelektrode in diesem Fall stärker von der Abschirmungselektrode abgeschirmt wird und umgekehrt.In contrast, the shielding electrode is usually not provided changeable, but it can also be designed in its dimension enlarging and / or reducible, without of to deviate from the invention. If, in this sense, a measuring electrode, ie its area, is reduced in relation to the shielding electrode, this results in fewer field lines reaching the counterelectrode than in the case of a larger measuring electrode, since in this case the measuring electrode is more strongly shielded from the shielding electrode and vice versa.

Eine Vergrößerung und/oder Verkleinerung der nutzbaren Fläche der Messelektrode kann in besonders vorteilhafter Weise durch elektrisches Verbinden mit und/oder Trennung von wenigstens einer weiteren Elektrode bewirkt werden, indem Schaltmittel zur elektrischen Verbindung bzw. zur elektrischen Trennung vorgesehen sind. Ist die Messelektrode mit weiteren Elektroden verbunden, so bildet die Messelektrode mit diesen weiteren Elektroden eine elektrische Einheit, die nutzbare Elektrodenfläche ist daher vergrößert. Im Gegensatz zu einer Verbindung einer Elektrode mit weiteren Elektroden bewirkt eine Trennung verbundener Elektroden die Verkleinerung der nutzbaren Elektrodengesamtfläche im oben dargestellten Sinn.A Enlargement and / or reduction of usable Surface of the measuring electrode can be particularly advantageous Manner by electrically connecting to and / or disconnecting at least another electrode can be effected by switching means for electrical connection or provided for electrical isolation are. If the measuring electrode is connected to other electrodes, so forms the measuring electrode with these other electrodes an electrical Unit, the usable electrode area is therefore increased. Unlike a connection of an electrode with other electrodes Separation of connected electrodes causes the reduction of the usable ones Total electrode area in the sense described above.

Es kann ferner vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass durch Schaltmittel wenigstens eine Elektrode mit einer Abschirmungselektrode verbindbar und/oder diese von jener trennbar ist. Hierdurch können, falls die weiteren Elektroden, die im vorstehenden Fall zur Vergrößerung der E lektrode der Messelektrode dienen, von dieser getrennt sind, d. h. die Messelektrode im Vergleich zum vorliegenden Fall verkleinert wurde, diese mit der Abschirmungselektrode verbunden werden, so dass jene eine elektrische Einheit bilden. Die ursprünglich mit der Messelektrode verbundenen weiteren Elektroden werden daher Bestandteil der Abschirmungselektrode, so dass auch hier im oben dargestellten Sinn eine Verkleinerung der Messelektrode in Bezug auf die Abschirmungselektrode erfolgt. In diesem Fall liegt eine flächenmäßig kleinere Messelektrode dann auf einer flächenmäßig größeren Abschirmungselektrode. Wie oben erwähnt, erreichen dann verhältnismäßig weniger Feldlinien die Messelektrode, die Empfindlichkeit der Vorrichtung ist verringert, d. h. es sind größere prozentuale Veränderungen der Kapazität bei Annäherung eines Objekts aus größeren Entfernungen messbar. Der Absolutwert der Kapazität der Anordnung ist jedoch kleiner als im vorigen Fall. Vorteilhafterweise bewirkt eine Anordnung, bei der durch Schaltmittel eine Elektrode Bestandteil der Abschirmungselektrode wird, wenn sie von der Messelektrode getrennt ist, dass diese Elektrode keinen den Feldlinienverlauf störenden Fremdkörper bildet und damit auch nicht auf andere Weise elektrisch von der Messvorrichtung getrennt werden muss. Hierdurch kann eine besonders einfache Regelung ermöglicht werden.It can also be advantageously provided that by switching means at least one electrode connectable to a shielding electrode and / or this is separable from that. As a result, if the other electrodes, in the above case for enlargement serve the electrode of the measuring electrode, are separated from this, d. H. the measuring electrode in comparison to the present case reduced was, these are connected to the shield electrode, so that they form an electrical unit. The original Therefore, further electrodes connected to the measuring electrode become Part of the shield electrode, so again in the above illustrated sense a reduction of the measuring electrode in relation takes place on the shield electrode. In this case, there is one area smaller measuring electrode then on a surface larger shielding electrode. As mentioned above, then reach relatively less Field lines the measuring electrode, the sensitivity of the device is reduced, d. H. they are larger percentages Changes in capacity on approach of an object from larger distances measurable. However, the absolute value of the capacity of the arrangement is smaller than in the previous case. Advantageously, an arrangement, when by switching means an electrode part of the shield electrode if it is separated from the measuring electrode, that electrode no foreign body disturbing the field line course forms and thus not otherwise electrically from the measuring device must be disconnected. This allows a particularly simple control be enabled.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist eine Vorrichtung zur Abstandsmessung vorteilhafterweise Schaltmittel auf, mittels derer eine asymmetrische Gestaltung des Messkondensators bewirkt werden kann. Insbesondere kann eine Feldlinienverteilung asymmetrisch zur Symmetrieachse der Vorrichtung durch Verbinden und/oder Trennen von Elektroden bewirkbar sein und hierdurch insbesondere eine asymmetrische Verteilung der Empfindlichkeit der Vorrichtung erzielt werden. Wird ein Zuschalten einer weiteren Elektrode, bzw. das Trennen einer weiteren Elektrode nicht symmetrisch vorgenommen, d. h., liegt die wirksame Fläche der Messelektrode nicht symmetrisch auf der Abschirmungselektrode, so lasst sich die Feldlinienverteilung und damit die Empfindlichkeit auch asymmetrisch zur Symmetrieachse einstellen. Dies kann dann ähnlich der Strahlschwenkung bei scannenden Sensorsystemen erfolgen, wodurch eine richtungsmäßige Empfindlichkeitsdifferenzierung der Anordnung erzielbar ist. Insbesondere kann eine asymmetrische Feldlinienverteilung auch dadurch bewirkt werden, dass eine geometrisch heterogene Elektrodenanordnung mit wenigstens zwei sich größenmäßig unterscheidenenden Elektroden bereitgestellt wird, die je nach Bedarf miteinander verbunden und/oder voneinander getrennt werden.According to one particularly preferred embodiment comprises a device for distance measurement advantageously switching means, by means of which an asymmetric design of the measuring capacitor can be effected can. In particular, a field line distribution asymmetric to Symmetry axis of the device by connecting and / or disconnecting be effected by electrodes and thereby in particular an asymmetric Distribution of the sensitivity of the device can be achieved. Becomes a connection of another electrode, or the separation of a another electrode is not symmetrical, d. h., lies the effective area of the measuring electrode is not symmetrical the shielding electrode, so let the field line distribution and thus the sensitivity is also asymmetric to the symmetry axis to adjust. This can then be similar to the beam sweep with scanning sensor systems, whereby a directional Sensitivity differentiation of the arrangement is achievable. Especially can also cause asymmetric field line distribution be that a geometrically heterogeneous electrode assembly with at least two in size differentiating electrodes are provided, as needed interconnected and / or separated from each other.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens eine Elektrode des Messkondensators mit einem Eingangssignal beaufschlagbar, das als Eingangsspannung bereitgestellt wird, deren Frequenz und/oder Größe, insbesondere durch Bereitstellung eines Widerstands, veränderbar ist bzw. sind. Auch durch diese Maßnahmen ist die Messempfindlichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung einstellbar.According to one Particularly preferred embodiment is at least one Electrode of the measuring capacitor can be acted upon with an input signal, which is provided as an input voltage whose frequency and / or Size, in particular by providing a Resistor, is changeable or are. Also through this Measures is the measurement sensitivity of the invention Device adjustable.

Vorteilhafterweise ist hierdurch eine adaptive Anpassung der Reichweite der kapazitiven Abstandssensorik an bestimmte Applikationen (z. B. Flankenschutz, Front-/Heck-Absicherung beim Parken, ”Pre-Crash”-Technik) und an bestimmte Umgebungsbedingungen durch Verwendung derselben, geometrisch nicht veränderten Elektrodenanordnung möglich. Es ist hierbei vorteilhaft möglich, eine kapazitive Abstandssensorik unter Beibehaltung der Elektrodengeometrie variabel auszugestalten, indem beispielsweise nur die anliegende Spannung verändert wird. Alternativ dazu kann eine entsprechende Regelung von Größe und Frequenz der Spannung und des Widerstandes jedoch auch zusätzlich zu einer Vergrößerung und/oder Verkleinerung der Elektroden sowie einer Formveränderung vorgenommen werden. Der Widerstand kann jeweils als zusätzliches oder ausschließliches Element zur Einstellung der Spannnungsgröße eingesetzt werdenadvantageously, This is an adaptive adaptation of the range of the capacitive Distance sensors to specific applications (eg flank protection, Front / rear protection when parking, "pre-crash" technology) and to certain environmental conditions by using the same, geometrically Unchanged electrode arrangement possible. It is advantageously possible, a capacitive distance sensor while maintaining the electrode geometry variable, for example, by changing only the applied voltage. Alternatively, an appropriate scheme of size and frequency of the voltage and the resistance but also in addition to an enlargement and / or reduction of the Electrodes and a change in shape are made. The resistance can be considered as additional or exclusive Element used to set the amount of stress become

Die Spannung u_c an einem Messkondensator, der über einen Widerstand R mit einer Eingangswechselspannung u₁ mit Frequenz f beaufschlagt wird, lässt sich gemäß u_c = u₁/(2π f RC + 1) berechnen. Vorteilhafterweise kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung durch Veränderung der Größe bzw. Amplitude der Eingangsspannung u₁, der Frequenz f und/oder des Widerstands R derart regelbar sein, dass u_c, insbesondere nach Gleichrichtung und/oder Filterung in einer entsprechenden Schaltung, als Eingangsspannung eines Analog-/Digital-Wandlers (AD-Wandlers), d. h. als Spannung U_m eine optimale Größe aufweist. Dies ist insbesondere von Vorteil, da in konventionellen Abstandssensoren wie oben dargestellt die Spannung u_c (und damit auch die gleichgerichtete und vorteilhafterweise geglättete Spannung U_m) durch eine Annäherung eines Objekts an zwei Elektroden, im folgenden als E₁ und E₂ bezeichnet, kleiner wird. Dies kann dazu führen, dass U_m außerhalb des optimalen Eingangsspannungsbereichs des AD-Wandlers liegt. Eine ähnliches Problem kann bei der Entfernung des Objekts entstehen: Die Kapazität C verringert sich und u_c bzw. U_m wird größer als die obere Grenze des optimalen Eingangsspannungsbereichs des AD-Wandlers.The voltage u _c on a measuring capacitor, which via a resistor R with an input ac voltage u _{1 is applied} with frequency f, can be calculated according to u _c = u ₁ / (2π f RC + 1). Advantageously, a device according to the invention by changing the size or amplitude of the input voltage u ₁ , the frequency f and / or the resistor R be controlled such that u _c , in particular after rectification and / or filtering in a corresponding circuit, as the input voltage of an analog - / Digital converter (AD converter), ie as voltage U _{m has} an optimal size. This is particularly advantageous because in conventional distance sensors as shown above, the voltage u _c (and thus also the rectified and advantageously smoothed voltage U _m ) by approaching an object to two electrodes, hereinafter referred to as E ₁ and E ₂ , smaller becomes. This may cause U _{m to be} outside the optimum input voltage range of the AD converter. A similar problem may arise in the removal of the object: the capacitance C decreases and u _c or U _m becomes greater than the upper limit of the optimum input voltage range of the AD converter.

Es kann sich als besonders vorteilhaft erweisen, dass die Empfindlichkeit des Messkondensators insbesondere periodisch und/oder zyklisch regelbar ist, indem etwa eine variable Vorrichtung zur kapazitiven Abstandsmessung Schaltmittel aufweist, die als Antwort auf Empfindlichkeitsanforderungen, bzw. auf Änderungen dieser, insbesondere periodisch und/oder zyklisch schaltbar sind. Hierdurch kann erreicht werden, dass eine kostengünstige Kapazitivsensorik in unterschiedlichen Applikationen mit unterschiedlichen Empfindlichkeitsanforderungen eingesetzt werden kann. Es kann dadurch beispielsweise den Anforderungen von Fahrerassistenzfunktionen und Einpark- bzw. Manöverassistenzfunktionen in gleicher Weise durch einfaches Umschalten entsprochen werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Sensorik im Rahmen einer so genannten ”Aufmerksamkeitssteuerung” einzusetzen. Ferner kann dieselbe Sensorik zwischen mehreren Modi, z. B. ”Pre-Crash”-Sensierung und Absicherung der Fahrzeugflanken bei Manövriervorgängen umgeschaltet werden. Es kann hierbei auch insbesondere vorgesehen sein, bei normalem Fahrtverlauf eine zyklische, periodische Messung des Fern- und des Nahbereichs des Fahrzeugs vorzunehmen, so dass die gesamte Umgebung des Fahrzeugs zuverlässig erfasst wird. Insbesondere kann eine entsprechende Distanzadaption stufenlos und/oder schrittweise erfolgen. Ferner kann auch vorgesehen sein, die zyklische bzw. periodische Erfassung der Fahrzeugumgebung bei Erkennen eines Objektes zu unterbrechen und beispielsweise eine genauere Messung des erkannten Bereichs vorzunehmen.It may prove to be particularly advantageous that the sensitivity the measuring capacitor can be regulated in particular periodically and / or cyclically, by about a variable device for capacitive distance measurement Switching means responsive to sensitivity requirements, or changes to these, in particular periodically and / or are cyclically switchable. This can be achieved that a Cost-effective capacitive sensors in different applications be used with different sensitivity requirements can. For example, it can meet the requirements of driver assistance functions and parking or maneuver assistance functions in the same Be met by simply switching. As part of the Present invention, it is possible, the sensors in the Framework of so-called "attention control". Furthermore, the same sensors between several modes, eg. Eg "pre-crash" detection and safeguarding the vehicle flanks switched during maneuvering operations become. It can also be provided in particular, in normal Course of a cyclic, periodic measurement of the distance and the Close-up of the vehicle, so that the entire environment the vehicle is detected reliably. In particular, can a corresponding distance adaptation continuously and / or stepwise respectively. Furthermore, it can also be provided, the cyclic or periodic Detecting the vehicle environment when detecting an object to interrupt and for example a more accurate measurement of the detected area make.

Vorteilhafterweise ist eine variable Vorrichtung zur Abstandsmessung im oder am Fahrzeug, insbesondere in Stoß- und/oder Zierleisten unsichtbar verbaut. Insbesondere können hierbei die Messelektroden der Vorrichtung unsichtbar verbaut sein. Hierdurch kann insbesondere eine Platzeinsparung erzielt werden. Ist eine Messvorrichtung unsichtbar verbaubar, kann dies insbesondere auch zur Verbesserung der Strömungseigenschaften am Fahrzeug führen.advantageously, is a variable device for measuring distance in or on the vehicle, in particular hidden in bumpers and / or moldings. Especially In this case, the measuring electrodes of the device invisible be installed. In this way, in particular a space saving can be achieved become. If a measuring device is invisibly buildable, this can in particular also for improving the flow properties on the vehicle lead.

Ein System zur kapazitiven Abstandsmessung ist Teil der Erfindung.One Capacitive distance measurement system is part of the invention.

Ein System zur kapazitiven Messung des Abstandes zwischen einem Fahrzeug und einem Objekt in der Umgebung des Fahrzeugs und/oder zur Bestimmung der Lage eines Objekts in der Umgebung eines Fahrzeugs, das an dem Fahrzeug angebracht ist, weist wenigstens zwei der zuvor beschriebenen Vorrichtungen auf. Hierdurch kann insbesondere entweder eine besonders genaue Abstandsmessung vorgenommen werden, indem die Messwerte der einzelnen Vorrichtungen im Rahmen einer Plausibilitätsprüfung miteinander verglichen werden und gegebenenfalls ein Mit telwert aus vergleichbaren Werten nach Elimination von Ausreißern gebildet wird, ferner kann ein entsprechendes Verfahren bei entsprechender Anordnung der Vorrichtungen beispielsweise im Rahmen eines Trilaterationsverfahrens (oder eines vergleichbaren Verfahrens zur Lagebestimmung) eingesetzt werden. Im ersteren Fall sind die Einzelvorrichtungen vorzugsweise parallell zueinander angeordnet, in letzterem Fall weisen die Vorrichtungen einen geeigneten Abstand auf. Hierdurch ist es vorteilhafterweise möglich, dass das System sich eine wenigstens zweidimensionale Sicht der Fahrzeugumgebung erwirbt und hierdurch beispielsweise eine besonders vorteilhafte Manövrieranpassung vorgenommen werden kann.One System for the capacitive measurement of the distance between a vehicle and an object in the vicinity of the vehicle and / or for determination the location of an object in the vicinity of a vehicle that is attached to the Vehicle has at least two of the devices described above on. As a result, in particular either a particularly accurate Distance measurement are made by the measured values of the individual Devices as part of a plausibility check be compared with each other and, if necessary, an average value from comparable values after elimination of outliers is formed, further, a corresponding method with appropriate Arrangement of the devices, for example in the context of a trilateration process (or a comparable method for determining the position) become. In the former case, the individual devices are preferred arranged parallel to each other, in the latter case, the devices have a suitable distance. This advantageously makes it possible to that the system is at least a two-dimensional view of the Vehicle environment acquires and thereby, for example, a special advantageous maneuvering adaptation can be made.

Ein Verfahren, bei dem die variable Vorrichtung zur kapazitiven Abstandsmessung eingesetzt wird, und bei dem die Kapazität wenigstens einen Messkondensators und/oder die Größe des Eingangssignals und/oder die Frequenz des Eingangssignals eingestellt wird bzw. werden ist ebenfalls Teil der Erfindung.One Method in which the variable device for capacitive distance measurement is used, and wherein the capacity of at least one measuring capacitor and / or the size of the input signal and / or the frequency of the input signal is or will be set also part of the invention.

Das Verfahren ermöglicht damit eine Messung des Abstands in einem Objekt in der Umgebung eines Fahrzeugs, wobei die Kapazität wenigstens einer Messvorrichtung durch geometrische Veränderung der effektiven Elektrodenflächen und/oder der Wert der Kondensatorspannung durch variable Elektrodenbeaufschlagung eingestellt wird bzw. werden. Die Reichweite und/oder Empfindlichkeit der Vorrichtung kann hierdurch variiert werden, ferner kann eine asymmetrische Feldlinienverteilung bewirkt und hierdurch insbesondere verfahrensgemäß eine asymmetrische Verteilung der Empfindlichkeit der Vorrichtung erzielt werden. Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann vorteilhafterweise auch zur Variierung der Reichweite und/oder Empfindlichkeit der Vorrichtung zur Erfüllung von unterschiedlichen Empfindlichkeitsanforderungen verwendet werden.The method thus makes it possible to measure the distance in an object in the surroundings of a vehicle, wherein the capacitance of at least one measuring device is set by geometric variation of the effective electrode areas and / or the value of the capacitor voltage by variable electrode application. The range and / or sensitivity of the device can hereby be varied, furthermore an asymmetrical field line distribution can be effected and, as a result, in particular according to the method, an asymmetrical distribution of the sensitivity of the device can be achieved. A method according to the invention may also be advantageously used to vary the range and / or sensitivity of the device to meet different sensitivity requirements.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung hervor, in welcher der Stand der Technik sowie bevorzugte Ausführungsformen rein beispielhaft, jedoch in keiner Weise den Umfang der Erfindung einschränkend dargestellt sind.Further Details and advantages of the invention will become apparent from the following Description of the drawing, in which the prior art and preferred embodiments purely by way of example, however in no way limiting the scope of the invention are shown.

Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird diese und weitere Merkmale dabei zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und/oder zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.The Drawing containing description and claims numerous features in combination. The skilled person will do this and more features expediently also consider individually and / or to meaningful further combinations sum up.

Es zeigen in der Zeichnung:It show in the drawing:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur kapazitiven Abstandsmessung gemäß dem Stand der Technik, 1 a schematic representation of a device for capacitive distance measurement according to the prior art,

2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur kapazitiven Abstandsmessung gemäß dem Stand der Technik, bei der keine Abschirmungselektrode vorgesehen ist, 2 1 is a schematic representation of a capacitive distance measurement device according to the prior art, in which no shielding electrode is provided;

3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur kapazitiven Abstandsmessung gemäß dem Stand der Technik, bei der eine Abschirmungselektrode vorgesehen ist, 3 1 is a schematic representation of a capacitive distance measuring device according to the prior art, in which a shielding electrode is provided;

4 ein Diagramm, das die Kapazität in Abhängigkeit von der Distanz eines Objektes zur Vorrichtung zur kapazitiven Abstandsmessung gemäß 2 bzw. 3 zeigt, 4 a diagram showing the capacity as a function of the distance of an object to the device for capacitive distance measurement according to 2 respectively. 3 shows,

5a eine schematische Darstellung einer besonders bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem ersten Schaltzustand, 5a a schematic representation of a particularly preferred embodiment of a device according to the invention in a first switching state,

5b eine schematische Darstellung einer besonders bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem zweiten Schaltzustand, 5b a schematic representation of a particularly preferred embodiment of a device according to the invention in a second switching state,

6 ein Diagramm, das die Kapazität in Abhängigkeit von der Distanz eines Objektes zur Vorrichtung zur kapazitiven Abstandsmessung gemäß 5a bzw. 5b zeigt, und 6 a diagram showing the capacity as a function of the distance of an object to the device for capacitive distance measurement according to 5a respectively. 5b shows, and

7 eine schematische Darstellung einer besonders bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit variabler Elektrodenbeaufschlagung. 7 a schematic representation of a particularly preferred embodiment of a device according to the invention with variable Elektrodenbeaufschlagung.

In 1 ist eine Vorrichtung zur kapazitiven Abstandsmessung gemäß dem Stand der Technik schematisch dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet. Die Vorrichtung weist eine Elektrodenanordnung 140 mit einer Messelektrode 106 und einer Gegenelektrode 101 auf. Durch geeignete Signalbeaufschlagung, beispielsweise durch eine geeignete Spannung, ist zwischen Messelektrode 106 und Gegenelektrode 101 eine geeignete Kapazität erziel- bzw. erzeugbar. Insbesondere kann eine Vorrichtung zur Spannungsbeaufschlagung auch als Sinusgenerator und/oder Wechselstromquelle, die Strom einer bestimmten Frequenz f erzeugt, vorgesehen sein. Zwischen Messelektrode 106 und Gegenelektrode 101 ist in diesem Fall eine Abschirmungselektrode 104 vorgesehen. Die Abschirmungselektrode 104 liegt beispielsweise über einen hochohmigen Impedanzwandler 105 auf gleichem Potential wie die Messelektrode 106 und dient dazu, zwischen Abschirmungselektrode 104 und Messelektrode 106 einen feldfreien Bereich zu schaffen. Hierdurch wird eine Empfindlichkeit der Anordnung zwischen Messelektrode 106 und Gegenelektrode bzw. Fahrzeug 101 bei niedrigerem Absolutwert der Kapazität anteilsmäßig stärker durch ein sich annäherndes Objekt verringert, als dies ohne Abschirmungselektrode der Fall wäre (vgl. auch weitere Abbildungen). In der Abbildung ist ferner ein Objekt 102 dargestellt, das sich, wie durch Pfeil 103 veranschaulicht, auf die Messanordnung zu bewegt. Zum dargestellten Zeitpunkt weisen Objekt 102 und Messelektrode 106 eine Distanz d auf. Es versteht sich, dass die vorliegende Anordnung auch ohne die Abschirmungselektrode 104 vorgesehen sein kann, in diesem Fall würden sich, wie oben dargestellt, die Messcharakteristika entsprechend ändern, wie dies auch im Rahmen der Beschreibung der nachfolgenden Figuren dargestellt ist. Ferner ist dem Fachmann ersichtlich, dass anders als die hier dargestellte Schaltung 105 auch jede andere Schaltung verwendet werden kann, durch die in geeigneter Weise die Messelektrode 106, die Gegenelektrode 101 und die Abschirmungselektrode 104 mit geeigneten Signalen, also z. B. Spannungen, Strömen bzw. Wellenformen und Frequenzen beaufschlagbar sind.In 1 a device for capacitive distance measurement according to the prior art is shown schematically and in total with 100 designated. The device has an electrode arrangement 140 with a measuring electrode 106 and a counter electrode 101 on. By suitable signal application, for example by a suitable voltage, is between measuring electrode 106 and counter electrode 101 a suitable capacity can be achieved or generated. In particular, a device for applying voltage can also be provided as a sine-wave generator and / or an alternating-current source which generates current of a specific frequency f. Between measuring electrode 106 and counter electrode 101 in this case is a shield electrode 104 intended. The shield electrode 104 is for example via a high-impedance impedance converter 105 at the same potential as the measuring electrode 106 and serves to between the shielding electrode 104 and measuring electrode 106 to create a field-free area. As a result, a sensitivity of the arrangement between the measuring electrode 106 and counter electrode or vehicle 101 When the absolute value of the lower capacitance is lower, it is proportionately more reduced by an approaching object than would be the case without a shielding electrode (see also further figures). The figure also shows an object 102 pictured, which, as by arrow 103 illustrated moves towards the measuring arrangement. At the time shown point object 102 and measuring electrode 106 a distance d up. It is understood that the present arrangement also without the shield electrode 104 may be provided, in this case, as shown above, the measuring characteristics would change accordingly, as is also shown in the description of the following figures. Furthermore, it will be apparent to those skilled in the art that unlike the circuit shown here 105 Any other circuit can be used, by suitably the measuring electrode 106 , the counter electrode 101 and the shield electrode 104 with suitable signals, ie z. B. voltages, currents or waveforms and frequencies can be acted upon.

In 2 ist eine Vorrichtung zur kapazitiven Abstandsmessung gemäß dem Stand der Technik schematisch dargestellt. Die Vorrichtung ist insgesamt mit 200 bezeichnet und weist eine Elektrodenanordnung 240 auf. Die Bezugszeichen sind im Vergleich zur 1 bei Bezeichnung gleicher oder gleichartiger Objekte um 100 inkrementiert. Vorliegend sind zusätzlich Feldlinien 210 und 211 gezeigt, wobei in dieser Fig. die Vorrichtung ohne eine Abschirmungselektrode vorgesehen ist. Es ist ersichtlich, dass Feldlinien 211, die von der Rückseite der Messelektrode 206 zur Gegenelektrode, bzw. dem Fahrzeug 201 verlaufen, die Messcharakteristika der Vorrichtung in der Praxis stark dadurch beeinflussen, dass eine direkte Nachbarschaft zwischen Messelektrode und Fahrzeug vorliegt. In diesem Fall wird die Messung in geringerem Umfang durch Objekt 202 beeinflusst. Feldlinien 210 entsprechen den Feldlinien, die bei Anwesenheit einer Abschirmungselektrode ausschließlich vorhanden wären.In 2 a device for capacitive distance measurement according to the prior art is shown schematically. The device is in total with 200 denotes and has an electrode arrangement 240 on. The reference numerals are compared to 1 when designating identical or similar objects is incremented by 100. In the present case there are additional field lines 210 and 211 shown, in which the device is provided without a shield electrode. It can be seen that field lines 211 coming from the back of the measuring electrode 206 to the counter electrode, or the vehicle 201 greatly affect the measuring characteristics of the device in practice, that there is a direct neighborhood between measuring electrode and vehicle. In this case, the measurement becomes less subject by object 202 affected. field lines 210 correspond to the field lines that would be present exclusively in the presence of a shield electrode.

In 3 ist eine Vorrichtung zur kapazitiven Abstandmessung gemäß dem Stand der Technik schematisch dargestellt, die insgesamt mit 300 bezeichnet ist und eine Elektrodenanordnung 340 aufweist, wobei im Gegensatz zur Vorrichtung der 2 jedoch eine Abschirmungselektrode 304 vorgesehen ist. Gleiche oder gleichartige Elemente sind mit um 100 inkrementierten Bezugszei chen bezeichnet. Da im Rahmen der 3 eine Abschirmungselektrode 304 vorgesehen ist, die auf einem gleichen Potential wie die Messelektrode 306 liegt, kann hierdurch erreicht werden, dass im Vergleich zur 2 verbesserte Messcharakteristika der Vorrichtung bereitgestellt werden, wie dies oben näher erläutert ist.In 3 a device for capacitive distance measurement according to the prior art is shown schematically, the total with 300 is designated and an electrode assembly 340 having, in contrast to the device of 2 however, a shield electrode 304 is provided. Identical or similar elements are designated by reference numerals incremented by 100. As part of the 3 a shield electrode 304 is provided, which is at the same potential as the measuring electrode 306 can be achieved thereby, that compared to 2 improved measuring characteristics of the device are provided, as explained in more detail above.

In 4 ist ein Diagramm zum Verlauf der Kapazität einer Vorrichtung gemäß 2 und 3 in Abhängigkeit vom Abstand d eines Objekts (beispielsweise des Objekts 202 bzw. 302 der 2 bzw. 3 dargestellt. Wie ersichtlich, werden der Feldlinienverlauf, und damit die Kapazität zwischen Messelektrode und Gegenelektrode (Eigenfahrzeug) bei niedrigerem Absolutwert der Kapazität anteilsmäßig stärker durch ein sich annäherndes Objekt (202, 302) verringert, wenn eine Abschirmungselektrode vorgesehen ist (3) als dies ohne Abschirmungselektrode (2) der Fall wäre.In 4 is a diagram of the course of the capacity of a device according to 2 and 3 depending on the distance d of an object (for example of the object 202 respectively. 302 of the 2 respectively. 3 shown. As can be seen, the field line profile, and thus the capacitance between the measuring electrode and the counterelectrode (own vehicle), increases proportionally in the case of a lower absolute value of the capacitance by an approaching object (FIG. 202 . 302 ) is reduced when a shield electrode is provided ( 3 ) than without shielding electrode ( 2 ) would be the case.

5a zeigt, insgesamt mit 500 bezeichnet, eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem ersten Schaltzustand. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform eine Elektrodenanordnung 540 mit einer Messelektrode 506 und eine Gegenelektrode 501 auf. Die Beschaltung der Mess- und Gegenelektrode 506, 501 ist analog der in 1 dargestellten Weise vorsehbar. Die Vorrichtung weist ferner eine Abschirmungselektrode 504 auf, die durch Bereitstellung geeigneter Mittel auf gleichem Potential wie die Messelektrode 506 liegt. Die Vorrichtung weist eine Symmetrieachse S auf. In einem Abstand d befindet sich ein Objekt 502, wobei der Abstand d variabel ist. Mit 510 sind die zwischen Messelektrode 506 und Gegenelektrode 501 ausgebildeten Feldlinien bezeichnet. In dem in 5a dargestellten Schaltzustand ist Messelektrode 506 durch elektrische Verbindungen 517, 517' mit weiteren Elektroden 507, 507' leitend verbunden. Die leitende Verbindung erfolgt durch Schaltmittel, die in der Zeichnung jedoch nicht dargestellt sind. Durch eine symmetrische Verbindung der Messelektrode 506 und der ersten und zweiten zusätzlichen Elektrode 507 und 507' ist eine in ihrer Gesamtheit bzw. Gesamtfläche vergrößerte Messelektrode bereitgestellt, die dann symmetrisch bezüglich der Symmetrieachse S angeordnet ist. Die Feldlinien 510 vermögen daher von der gesamten Breite der Elektroden 506, 507, 507' in Richtung der Gegenelektrode 501 zu verlaufen. Im Rahmen der besonders bevorzugten Ausführungsform der 5a ist in diesem Schaltzustand daher eine hohe Kapazität der Gesamtvorrichtung erzielbar, wodurch bewirkt wird, dass kleinere prozentuale Kapazitätsänderungen von Annäherungen von Objekten 502 aus relativ geringer Distanz erfassbar sind. Die Schaltkonfigurationen der 5a und 5b sind durch Schaltmittel vorzugsweise umschaltbar. 5a shows, total with 500 denotes a particularly preferred embodiment of a device according to the invention in a first switching state. In the illustrated preferred embodiment, the device according to the invention has an electrode arrangement 540 with a measuring electrode 506 and a counter electrode 501 on. The wiring of the measuring and counter electrode 506 . 501 is analogous to in 1 illustrated manner providable. The device further comprises a shield electrode 504 by providing suitable means at the same potential as the measuring electrode 506 lies. The device has an axis of symmetry S. At a distance d is an object 502 , where the distance d is variable. With 510 are the between measuring electrode 506 and counter electrode 501 designated trained field lines. In the in 5a shown switching state is measuring electrode 506 through electrical connections 517 . 517 ' with further electrodes 507 . 507 ' conductively connected. The conductive connection is made by switching means, which are not shown in the drawing. By a symmetrical connection of the measuring electrode 506 and the first and second additional electrodes 507 and 507 ' is provided a magnified in their entirety or total measuring electrode, which is then arranged symmetrically with respect to the axis of symmetry S. The field lines 510 Therefore, they are capable of the entire width of the electrodes 506 . 507 . 507 ' in the direction of the counter electrode 501 to get lost. In the context of the particularly preferred embodiment of the 5a Therefore, in this switching state, a high capacity of the overall device can be achieved, thereby causing smaller percentage changes in capacitance of object approaches 502 can be detected from a relatively short distance. The switching configurations of 5a and 5b are preferably switchable by switching means.

In 5b ist die besonders bevorzugte Ausführungsform gemäß der 5a dargestellt, hier jedoch in einer anderen Schaltkonfiguration. Gleiche Elemente sind in der Darstellung mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Im Falle der Schaltkonfiguration der 5b ist die Messelektrode 506 nicht mit den weiteren Elektroden 507, 507' verbunden. Die weiteren Elektroden 507, 507', die in 5a mit der Messelektrode verbunden waren, sind in dieser Ausführungsform über schaltbare Verbindungen 527, 527' mit der Abschirmungselektrode 504 verbunden. Hierdurch kann eine vergrößerte Abschirmung der Messelektrode 506 bewirkt werden. Die Messelektrode 506 wird daher verstärkt von der Gegenelektrode 501 abgeschirmt. Bei symmetrischer Schaltung entspricht die Ausprägung der 5b daher einer symmetrischen Verkleinerung der Messelektrode 506 in Bezug auf die Gegenelektrode 501. Aufgrund der Abschirmwirkung der äußeren Elektroden 507, 507', die mit der Abschirmungselektrode 504 eine elektrische Einheit bilden, erreichen weniger Feldlinien 510 die Gegenelektrode 501 als im Falle der 5a, d. h. es sind größere prozentuale Veränderungen der Kapazitätsänderung bei Annäherung des Objekts 502 aus größeren Entfernungen messbar, wobei der Absolutwert der Kapazität der Anordnung bzw. des Schaltzustandes der 5b jedoch kleiner als im Falle der 5a ist. Die Schaltkonfigurationen der 5a und der 5b sind durch Schaltmittel vorzugsweise umschaltbar.In 5b is the most preferred embodiment according to the 5a shown, but here in a different switching configuration. Identical elements are designated in the illustration with the same reference numerals. In the case of the switching configuration of 5b is the measuring electrode 506 not with the other electrodes 507 . 507 ' connected. The other electrodes 507 . 507 ' , in the 5a were connected to the measuring electrode are in this embodiment via switchable connections 527 . 527 ' with the shield electrode 504 connected. This allows an enlarged shield of the measuring electrode 506 be effected. The measuring electrode 506 is therefore reinforced by the counter electrode 501 shielded. For symmetrical circuit corresponds to the expression of 5b therefore a symmetrical reduction of the measuring electrode 506 with respect to the counter electrode 501 , Due to the shielding effect of the outer electrodes 507 . 507 ' connected to the shielding electrode 504 form an electrical unit, achieve fewer field lines 510 the counter electrode 501 as in the case of 5a ie, there are larger percentage changes in the capacitance change as the object approaches 502 measurable from greater distances, wherein the absolute value of the capacity of the arrangement or the switching state of the 5b however smaller than in the case of 5a is. The switching configurations of 5a and the 5b are preferably switchable by switching means.

Sowohl im Rahmen der 5a als auch der 5b kann, falls zweckmäßig, vorgesehen sein, anstelle der zwei dargestellten Elektroden auch entweder drei oder mehrere zuschaltbare oder trennbare Elektroden oder auch nur eine solche Elektrode bereitzustellen. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Elektroden 507, 507' durch die schaltbaren Verbindungen 517, 517' bzw. 527, 527' auch einzeln zuschaltbar bzw. trennbar sind, so dass die Feldlinienverteilung und damit die Empfindlichkeit auch asymmetrisch zur Symmetrieachse S der Vorrichtung einstellbar ist. In diesem Zusammenhang kann ferner auch vorgesehen sein, die zuschaltbaren und/oder trennbaren Elektroden gleich oder unterschiedlich groß auszugestalten, wodurch eine asymmetrische Elektrodenanordnung auf einfache Weise erzielt werden kann.Both in the context of 5a as well as the 5b may, if appropriate, be provided to provide either three or more switchable or separable electrodes or only one such electrode instead of the two electrodes shown. It can also be provided that the electrodes 507 . 507 ' through the switchable connections 517 . 517 ' respectively. 527 . 527 ' Also individually switched or separable, so that the field line distribution and thus the sensitivity is also adjustable asymmetrically to the symmetry axis S of the device. In this context, it can also be provided that the switchable and / or separable electrodes are the same or different large, whereby an asymmetric electrode arrangement can be easily achieved.

In 6 ist ein Diagramm zum Verlauf der Kapazität einer Vorrichtung gemäß 5a und 5b in Abhängigkeit vom Abstand d eines Objekts (beispielsweise des Objekts 502 der 5a bzw. 5b) dargestellt. Wie ersichtlich, werden der Feldlinienverlauf, und damit die Kapazität zwi schen Messelektrode und Gegenelektrode (Eigenfahrzeug) durch ein sich annäherndes Objekt 502 bei einer Vorrichtung gemäß 5a, d. h. bei einer größeren Elektrodenfläche in Bezug auf die Abschirmungselektrode in geringerem Umfang anteilsmäßig beeinflusst, als dies bei einer Vorrichtung gemäß 5b der Fall ist, bei der eine in Bezug auf die Abschirmungselektrode kleinere Elektrode zum Einsatz kommt. Dem der Vorrichtung gemäß 5b entsprechenden Kurvenverlauf ist ein kleinerer Absolutwert der Kapazität zu entnehmen.In 6 is a diagram of the course of the capacity of a device according to 5a and 5b depending on the distance d of an object (for example of the object 502 of the 5a respectively. 5b ). As can be seen, the field line course, and thus the capacity between rule measuring electrode and counter electrode (own vehicle) by an approaching object 502 in a device according to 5a , that is proportionally influenced to a lesser extent with a larger electrode area with respect to the shielding electrode, as in a device according to 5b this is the case where a smaller electrode is used with respect to the shield electrode. According to the device 5b corresponding curve is a smaller absolute value of the capacity can be seen.

In der 7 ist das Prinzip einer variablen Elektrodenbeaufschlagung gemäß einer besonders bevorzugen Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt und insgesamt mit 700 bezeichnet. Im folgenden wird anhand der Figur beispielhaft eine Spannungsbeaufschlagung erläutert, dem Fachmann ist jedoch bekannt, dass auch eine Beaufschlagung mit anderen geeigneten Signalen erfolgen kann. Eine erfindungsgemäße Elektrodenanordnung weist Leistungsversorgung 701 auf, die eine Wechselspannung u₁ bereitstellt. Leistungsversorgung 701 nachgeschaltet ist Regler 702, der insbesondere als Amplituden- und/oder Frequenzregler 702 ausgebildet ist und der die Frequenz und/oder Amplitude der von Leistungsversorgung 701 bereitgestellten Spannung regelt. Es kann selbstverständlich vorgesehen sein, dass Regler 702 Teil der Leistungsversorgung 701 ist bzw. die Erfindung ohne Regler 702 ausgeführt ist und die entsprechende Spannung entweder unveränderlich bereitgestellt wird oder bereits durch Leistungsversorgung 701 geregelt wird. Leistungsversorgung 701 und/oder Regler 702 ist über Leitung 720 mit Widerstand 703 verbunden. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, Widerstand 703 regelbar auszubilden. Eine Spannungsbeeinflussung über Widerstand R 703 kann entweder zusätzlich zur bereits dargestellten Regelung der Spannung u₁ oder alternativ dazu erfolgen. Ferner kann die Erfindung auch ohne Widerstand R 703 ausgeführt sein. Spannungsversorgung 701 liefert über Widerstand R 703 eine optional durch Regler 702 geregelte Spannung mit erfindungsgemäß variabler Frequenz und Größe an Elektrode E₁, in der Fig. mit 704 bezeichnet. Elektrode E₁ 704 liegt gegenüber Elektrode E₂ 704', die gegenüber E₁ 704 isoliert ist. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass Elektrode E₂ Teil des Fahrzeugs ist und zusätzlich eine Abschirmungselektrode ausgebildet ist, wie zuvor erläutert. Durch Elektroden E₁ 704 und E₂ 704' wird eine Kondensatorkonfiguration (Messkondensator), in der Figur insgesamt mit 740 bezeichnet, bereitgestellt, die eine Grundkapazität C aufweist. In der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Kapazität C über ein in der Nähe der Elektrodenanordnung 740 befindliches Objekt 709 beeinflussbar. In 7 ist Objekt 709 als in unmittelbarer Nähe der Elektrodenanordnung befindlich dargestellt. Erfindungsgemäß ist jedoch vorgesehen, Gegenstand bzw. Objekt 709 in unterschiedlichen Abständen zur Elektrodenan ordnung 740 zu messen. Elektrodenanordnung 740 ist über Leitung 721 mit Gleichrichter bzw. Diode 705 verbunden. Bei geeigneter Wahl der Detektionstechnik ist jedoch auch vorstellbar, die Erfindung ohne Gleichrichter 705 vorzusehen. Über Leitung 721 kann eine Spannung u_c 710 bereitgestellt werden, die gemäß u_c = u₁/(2π f RC + 1) aufgrund der Tatsache, das Objekt 709 auf die Grundkapazität C von Elektrodenanordnung 740 einwirkt, bei zunächst konstanter Spannung u₁ variabel ist. Die Größe der Spannung u_c korrespondiert damit mit dem Abstand des Objekts 709 von Elektrodenanordnung 740. In der Darstellung ist Gleichrichter 705 über Leitung 723 mit Einheit 706 verbunden. Einheit 706 ist vorzugsweise ein Tiefpassfilter, der eine Filterung der gleichgerichteten Spannung, die über Gleichrichter 705 und Leitung 723 bereitgestellt wird, ermöglicht. Es ist auch denkbar, die Erfindung ohne Einheit 706 zu betreiben, wenn die weiteren Mess- bzw. Verarbeitungsmittel entsprechend ausgelegt sind. In 7 ist ferner ein Messwiderstand R_M 707 dargestellt, an dem eine Spannung U_m 711 abgegriffen werden kann. Die Spannung U_m 711 steht in Beziehung zum Abstand d von Objekt 709 zu Elektrodenanordnung 740. In der Abbildung ist ferner Einheit 708 dargestellt, die weitere vorsehbare Signalverarbeitungs- bzw. Auswertemittel repräsentiert. Erfindungsgegenständlich ist Spannung U_c unabhängig von der Anwesenheit eines Objekts 709 bzw. bei Stillstand des Objekts 709 über eine Veränderung der Größe der Spannung u₁ und ihrer Frequenz, und/oder eine Variation des Widerstandes R veränderbar. Es wird in besonders vorteilhafter und einfacher Weise möglich, die Reichweite bzw. Sensitivität der Elektrodenanordnung 740 an bestimmte Messdistanzbereichs- bzw. Empfindlichkeitsanforderungen anzupassen.In the 7 the principle of a variable electrode loading according to a particularly preferred embodiment of the invention is shown schematically and in total with 700 designated. In the following, a voltage application will be explained by way of example with reference to the figure, but it is known to the person skilled in the art that an application of other suitable signals can also take place. An electrode arrangement according to the invention has a power supply 701 on, which provides an AC voltage u ₁ . power supply 701 downstream is regulator 702 in particular as an amplitude and / or frequency controller 702 is formed and the frequency and / or amplitude of the power supply 701 provided voltage regulates. It can of course be provided that regulator 702 Part of the power supply 701 is or the invention without regulator 702 is executed and the corresponding voltage is provided either immutable or already by power supply 701 is regulated. power supply 701 and / or regulators 702 is over lead 720 with resistance 703 connected. According to the invention can be provided, resistance 703 adjustable train. A voltage influence via resistor R 703 can be done either in addition to the already shown regulation of the voltage u ₁ or alternatively. Furthermore, the invention can also without resistance R 703 be executed. power supply 701 supplies via resistor R 703 an optional by regulator 702 regulated voltage according to the invention variable frequency and size of electrode E ₁ , in the Fig. With 704 designated. Electrode E ₁ 704 lies opposite electrode E ₂ 704 ' , which are opposite E ₁ 704 is isolated. It can be provided in particular that electrode E _{2 is} part of the vehicle and additionally a shielding electrode is formed, as explained above. By electrodes E ₁ 704 and E ₂ 704 ' is a capacitor configuration (measuring capacitor), in the figure with a total of 740 designated, provided, which has a basic capacity C. In the arrangement according to the invention, the capacitance C is over one in the vicinity of the electrode arrangement 740 located object 709 influenced. In 7 is object 709 as shown in the immediate vicinity of the electrode assembly located. According to the invention, however, is provided, object or object 709 at different distances to the Elektrodenan order 740 to eat. electrode assembly 740 is over lead 721 with rectifier or diode 705 connected. However, with a suitable choice of the detection technique is also conceivable, the invention without a rectifier 705 provided. Via wire 721 can be a voltage u _c 710 be provided according to u _c = u ₁ / (2πf RC + 1) due to the fact the object 709 to the basic capacitance C of electrode assembly 740 acts, at first constant voltage u _{1 is} variable. The magnitude of the voltage u _c thus corresponds to the distance of the object 709 of electrode assembly 740 , In the illustration is rectifier 705 via wire 723 with unity 706 connected. unit 706 is preferably a low-pass filter that provides rectified voltage filtering through rectifiers 705 and direction 723 is provided. It is also conceivable, the invention without unity 706 to operate if the other measuring or processing means are designed accordingly. In 7 is also a measuring resistor R _M 707 represented, on which a voltage U _m 711 can be tapped. The voltage U _m 711 is related to the distance d of the object 709 to electrode arrangement 740 , In the picture is also unit 708 represented, the further predictable signal processing or evaluation means. Subject of the invention is voltage U _c regardless of the presence of an object 709 or at standstill of the object 709 via a change in the magnitude of the voltage u ₁ and its frequency, and / or a variation of the resistance R variable. It is possible in a particularly advantageous and simple manner, the range and sensitivity of the electrode assembly 740 to adapt to specific measurement range or sensitivity requirements.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 19501642 B4 [0004, 0004]

Claims

Device for measuring the distance between a vehicle and an object in the vicinity of the vehicle, with at least one measuring capacitor ( 540 . 740 ) with a capacity, means ( 701 . 702 . 703 ) for charging the measuring capacitor ( 540 . 740 ) with an input signal, and means ( 708 ) for detecting an output signal of the measuring capacitor, characterized in that the capacitance of the at least one measuring capacitor ( 540 . 740 ) and / or the size of the input signal and / or the frequency of the input signal is or are designed to be adjustable.

Apparatus according to claim 1, characterized in that adjusting means are provided, by means of which the capacitance of the measuring capacitor by changing the area of at least one electrode of the measuring capacitor ( 540 . 740 ) is adjustable.

Apparatus according to claim 2, characterized in that the adjusting means are designed as switching means by which an enlargement and / or reduction of the usable area of the measuring electrode ( 506 ) by electrically connecting to and / or disconnecting at least one further electrode ( 507 . 507 ' ) is feasible.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a shielding electrode ( 504 ) is provided, and further switching means are provided, by means of which at least one electrode ( 507 . 507 ' ) with the shield electrode ( 504 ) connectable and / or separable from that.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that switching means are provided, by means of which an asymmetrical design of the measuring capacitor ( 540 . 740 ) is available.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one electrode ( 704 ) of the measuring capacitor ( 540 . 740 ) can be acted upon with an input signal which is provided as an input voltage whose frequency and / or size, in particular by providing a resistor ( 703 ), is changeable or are.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the capacitance of the measuring capacitor ( 540 . 740 ) and / or the size and / or the frequency of the input signal is adjustable in particular periodically and / or cyclically.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that it is designed such that it mounted in or on the vehicle, in particular in shock and / or moldings is invisibly installed.

System for the capacitive measurement of the distance between a vehicle and an object ( 502 . 709 ) in the vicinity of the vehicle and / or for determining the position of an object ( 502 . 709 ) in the vicinity of a vehicle mounted on the vehicle, characterized in that the system comprises at least two devices according to one of the preceding claims.

Method for measuring the distance between a vehicle and an object in the vicinity of the vehicle, in which at least one measuring capacitor ( 540 . 740 ) with a capacity, means ( 701 . 702 . 703 ) for charging the measuring capacitor ( 540 . 740 ) with an input signal, and means ( 708 ) are provided for detecting an output signal of the measuring capacitor, characterized in that the capacitance of the at least one measuring capacitor ( 540 . 740 ) and / or the size of the input signal and / or the frequency of the input signal is set.