DE102010036645A1

DE102010036645A1 - Kapazitive Messvorrichtung und Messverfahren

Info

Publication number: DE102010036645A1
Application number: DE102010036645A
Authority: DE
Inventors: Klaus Zenker; Stefan Föhst; Eduard Bischler; Martin Sünkeler; Ulrich Pok
Original assignee: Krauss Maffei Wegmann GmbH and Co KG
Current assignee: Krauss Maffei Wegmann GmbH and Co KG
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2030-07-28
Also published as: DE102010036645B4

Abstract

Kapazitive Messvorrichtung und Messverfahren, insbesondere zur Detektion von Objekten in einer mit einem Lukendeckel (2) verschließbaren Lukenöffnung (1), insbesondere an einem militärischen Fahrzeug, mit einer Anregungselektrode (9) zur Erzeugung eines Felds, insbesondere gegenüber einem metallischen Korpus des Fahrzeugs, und einer Messelektrode (10.1, 10.2) zum Ermitteln von durch das Objekt verursachten Feldänderungen, die über eine Signalstrecke (12.1, 12.2) mit einer Auswerteeinheit (18) zur Auswertung der von der Messelektrode (10.1, 10.2) abgegebenen Signale verbunden ist, wobei ein elektronischer Signalaufbereiter (13.1, 13.2), insbesondere ein Verstärker und/oder ein Gleichrichter, messelektrodenseitig in der Signalstrecke 12.1, 12.2 angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine kapazitive Messvorrichtung, insbesondere zur Detektion von Objekten in einer mit einem Lukendeckel verschließbaren Lukenöffnung, insbesondere an einem militärischen Fahrzeug, mit einer Anregungselektrode zur Erzeugung eines Felds, insbesondere gegenüber einem metallischen Korpus des Fahrzeugs, und einer Messelektrode zum Ermitteln von durch das Objekt verursachten Feldänderungen, die über eine Signalstrecke mit einer Auswerteeinheit zur Auswertung der von der Messelektrode abgegebenen Signale verbunden ist, sowie ein Verfahren zur Detektion von Objekten mit einer solchen Messvorrichtung.
Die vorliegende Erfindung kann an einer Fahrzeugluke eines militärischen Fahrzeugs eingesetzt werden. In militärischen Fahrzeugen werden üblicherweise schließbare Fahrzeuglukenöffnungen an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs vorgesehen, beispielsweise als Ein-/Ausstiegsluken. Ferner kann für den Kommandanten sowie für den Fahrer des Fahrzeugs eine Fahrzeuglukenöffnung vorgesehen sein, die es ihm erlaubt, den oberen Teil seines Körpers, insbesondere seinen Kopf, aus dem Fahrzeug zu strecken. Durch dieses sogenannte „Überlukefahren” ergeben sich verbesserte Sichtverhältnisse.
Zum Schutz vor militärischen Bedrohungen ist die Lukenöffnung in der Regel mit einem gepanzerten Lukendeckel verschließbar, der massiv ausgeführt ist und ein erhebliches Gewicht aufweist. Aus der DE 10 2008 023 273 A1 ist eine mit einem bewegbaren Lukendeckel verschließbare Lukenöffnung bekannt, die im Bereich der Lukenöffnung ein kapazitives Sensorelement mit einer Messelektrode aufweist. Mithilfe des Sensorelements kann ein Objekt innerhalb der Lukenöffnung detektiert und die Bewegung des Lukendeckels verhindert werden. Typischerweise detektierte Objekte sind Körperteile von Besatzungsmitgliedern sowie Ausrüstungsgegenstände. Dadurch, dass die Bewegung des massiven Lukendeckels verhindert wird, kann der Verletzung von Besatzungsmitgliedern, die sich innerhalb der Lukenöffnung befinden, vorgebeugt werden. Auch der Beschädigung von Ausrüstungsgegenständen, die die Besatzungsmitglieder mit sich führen, kann dadurch entgegengewirkt werden.
Die Verwendung einer kapazitiven Messvorrichtung ist vorteilhaft, da eine schnelle und einfache Erkennung eines Objekts möglich ist. Eine kapazitive Messvorrichtung zur Detektion eines Objekts, die auf dem Dreielektroden-Messprinzip basiert, ist ferner aus der DE 10 2007 038 225 A1 bekannt. Diese Messvorrichtung umfasst eine Anregungselektrode zur Erzeugung eines elektrischen Felds sowie mehrere passive Messelektroden, die im Wirkbereich des Felds angeordnet sind, zur Detektion einer durch das Objekt verursachten Feldänderung. Ferner ist die Anregungselektrode mit einem Spannungsgenerator verbunden. Die Messelektroden sind jeweils über eine Signalstrecke mit einer Auswerteeinheit verbunden.
Wird ein Objekt in den Wirkbereich des Felds eingeführt, so ergibt sich eine Feldänderung, insbesondere im Bereich der Messelektroden. Dadurch ändert sich das elektrische Potential an den Messelektroden. Diese Änderung wird von den Messelektroden erfasst, über die Signalstrecken übertragen und von der Auswerteeinheit ausgewertet.
Ferner umfasst die Auswerteeinheit der Messvorrichtung elektronische Signalaufbereiter, beispielsweise Verstärker und Gleichrichter, zur Verbesserung der von den Messelektroden über die Signalstrecken übertragenen Signale. Diese Signalaufbereiter sind jeweils einer Messelektrode zugeordnet. Zudem umfasst die Auswerteeinheit für jede Messelektrode einen Differenzverstärker und eine Triggerschaltung zur Erzeugung eines Grenzwertsignals, welches angibt, ob von der jeweiligen Messelektrode ein Objekt detektiert wurde.
Um die relativ schwachen Signale der Messelektrode zuverlässig über die Signalstrecke übertragen zu können, umfasst die bekannte Messvorrichtung ein geschirmtes Kabel, insbesondere ein Koaxial- oder Triaxialkabel. Da für das Messprinzip relevante Parameter von Koaxial- bzw. Triaxialkabeln jedoch eine hohe Temperaturabhängigkeit aufweisen, kann die Messempfindlichkeit durch die Verwendung eines solchen Kabels beeinflusst werden.
Um die oben erwähnte Temperaturabhängigkeit zu kompensieren und somit die Messempfindlichkeit der Messvorrichtung zu erhöhen, umfasst die in der DE 10 2007 038 225 A1 offenbarte Messvorrichtung eine zusätzliche Referenzelektrode, die baugleich zu den Messelektroden, aber derart angeordnet ist, dass ein von den Messelektroden zu detektierendes Objekt das Potential im Bereich der Referenzelektrode nicht verändert. Ferner umfasst die Messvorrichtung eine Steuereinheit, die ein Stellsignal für den Spannungsgenerator erzeugt. Durch dieses Stellsignal kann die von dem Spannungsgenerator erzeugte Spannung und damit das von der Anregungselektrode erzeugte Feld verändert werden.
Ein Nachteil der bekannten Messvorrichtung ist der erhöhte Aufwand zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit, der durch die zusätzliche Referenzelektrode und die Steuereinheit hervorgerufen wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kapazitive Messvorrichtung mit einfachem Aufbau und mit verringerter Abhängigkeit gegenüber der Temperatur zu ermöglichen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1. Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist Bestandteil des Patentanspruchs 12. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß ist ein elektronischer Signalaufbereiter messelektrodenseitig in der Signalstrecke angeordnet, beispielsweise zur Verstärkung von Signalen, zur Beseitigung von Störungen, zur Gleichrichtung von Signalen sowie zur Wandlung von analogen in digitale Signale und umgekehrt. Der Signalaufbereiter umfasst insbesondere einen Verstärker und/oder einen Gleichrichter. Messelektrodenseitig im Sinne der Erfindung bedeutet, dass sich der elektronische Signalaufbereiter entlang der Signalstrecke an einer Position befindet, die in einer kürzeren Entfernung zur Messelektrode als zu der Auswerteeinheit liegt. Durch den Signalaufbereiter und insbesondere seine messelektrodenseitige Anordnung in der Signalstrecke, kann eine Verbesserung der Signalqualität auf der messelektrodenabgewandten Seite der Signalstrecke erreicht werden. Insbesondere kann ein elektronischer Signalaufbereiter bei einer kapazitiven Messvorrichtung nach dem Dreielektroden-Messprinzip Anwendung finden.
Durch die Verbesserung der Signalqualität können statt geschirmter Kabel, insbesondere Koaxial- und Triaxialkabel, ungeschirmte Kabel in der Signalstrecke verwendet werden. Dadurch kann sich eine reduzierte Temperaturabhängigkeit der Signalstrecke ergeben.
Bevorzugt ist der Signalaufbereiter in einer elektronischen Schaltung, insbesondere in einem IC (Integrated Circuit, integrierte Schaltung), integriert. Dabei kann die elektronische Schaltung eine bauliche Einheit mehrerer diskreter elektronischer Bauelemente, ein IC oder ein ASIC (Application Specific Integrated Circuit, anwendungsspezifische integrierte Schaltung) sein. Durch die Anordnung in einer elektronischen Schaltung kann die Wirkung von parasitären Effekten langer Verbindungsleitungen vermindert werden. Eine noch stärkere Reduktion der parasitären Effekte kann durch die Integration in einem IC oder ASIC erreicht werden.
In einer bevorzugten Ausführung umfasst die Messvorrichtung mindestens zwei Messelektroden, die über eine Signalstrecke mit der Auswerteeinheit verbunden sind, wobei die Signalaufbereiter der mindestens zwei Signalstrecken in einer elektronischen Schaltung zusammengefasst sind. Dabei kann die elektronische Schaltung im Bereich der Lukenöffnung zwischen zwei Messelektroden angeordnet werden, wodurch eine besonders kompakte Bauform der Messvorrichtung im Bereich der Lukenöffnung ermöglicht werden kann.
Um eine einfache Installation der Messvorrichtung zu ermöglichen, kann die Signalstrecke ein Verbindungskabel umfassen. Eine besonders bevorzugte Ausführung ergibt sich, wenn die elektronische Schaltung für jede Signalstrecke mittels eines eigenen Verbindungskabels mit der Auswerteeinheit verbunden ist. Dabei kann die elektronische Schaltung derart ausgebildet sein, dass die Signalaufbereiter der Signalstrecken getrennt voneinander ausgeführt sind.
Des Weiteren kann die elektronische Schaltung für jede Signalstrecke mittels eines gemeinsamen Verbindungskabels mit der Auswerteeinheit verbunden sein. Die elektronische Schaltung kann derart gestaltet sein, dass die Signale mehrerer Messelektroden mittels eines Signalaufbereiters kombinierbar sind. Folglich können die Signale mehrerer Signalstrecken über ein gemeinsames Verbindungskabel zu der Auswerteeinheit übertragbar sein.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Messvorrichtung besteht darin, dass die Messelektrode und der Signalaufbereiter in einer baulichen Einheit zusammengefasst sein können. Dadurch wird eine besonders kompakte und gegen äußere Einflüsse geschützte Bauweise möglich.
Ferner können die die Messelektrode und der Signalaufbereiter auf einer gemeinsamen Platine angeordnet sein. Durch die Anordnung auf einer gemeinsamen Leiterplatte können parasitäre Widerstände, Kapazitäten und Induktivitäten im Abschnitt der Signalstrecke zwischen Messelektrode und Signalaufbereiter besonders wirkungsvoll minimiert werden. Infolgedessen kann die Signalqualität am Eingang des Signalaufbereiters verbessert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Signalaufbereiter zwischen der Messelektrode und der Anregungselektrode angeordnet sein. Eine Anordnung des Signalaufbereiters im Zwischenraum zwischen der Messelektrode und der Anregungselektrode ermöglicht einen besonders kompakten Aufbau.
Bevorzugt ist die Messelektrode im Bereich der Lukenöffnung angeordnet, so dass eine besonders hohe Messempfindlichkeit im Bereich der Lukenöffnung erreichbar ist. Ferner kann es vorteilhaft sein, dass die Auswerteeinheit abseits der Lukenöffnung angeordnet ist. Insbesondere an militärischen Fahrzeugen kann die Auswerteeinheit vorteilhaft im gut geschützten Fahrzeuginneren abseits der Lukenöffnung platziert sein.
Um die Wirkung der Signalaufbereitung zu maximieren, sollte sich der Signalaufbereiter möglichst nah an der Signalquelle befinden. Daher ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Signalaufbereiter zwischen der Messelektrode und dem Verbindungskabel angeordnet.
Bevorzugt umfasst die Messvorrichtung einen Spannungsgenerator zur Erzeugung eines Felds, wobei die Messelektrode im Wirkbereich des Felds derart angeordnet ist, dass eine Feldänderung ermittelbar ist, die über die Auswerteeinheit auswertbar ist. Der Spannungsgenerator kann insbesondere ein Wechselspannungsgenerator sein, der eine Wechselspannung mit konstanter Amplitude, Frequenz und Flankensteilheit erzeugt. Alternativ kann der Spannungsgenerator eine zeitlich veränderliche Spannung erzeugen, insbesondere eine Wechselspannung mit veränderlicher Amplitude, Frequenz und/oder Flankensteilheit.
Bevorzugt kann die Messvorrichtung mindestens zwei Messelektroden umfassen, die an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind, insbesondere über den Umfang der Lukenöffnung verteilt. Dadurch kann die Abdeckung eines möglichst großen Bereichs innerhalb der Lukenöffnung erreicht werden, in dem Objekte detektiert werden können.
Durch die Erfindung kann ferner ein Messverfahren bereitgestellt werden, das eine geringe Temperaturabhängigkeit aufweist. Dazu wird in der Signalstrecke messelektrodenseitig ein Signalaufbereiter angeordnet, wobei über die Signalstrecke ein elektronisch aufbereitetes, insbesondere verstärktes und/oder gleichgerichtetes Signal übertragen wird. Folglich kann auf besonders temperaturabhängige Koaxial- oder Triaxialkabel sowie entsprechende Steckverbindungen verzichtet werden. Auf der Signalstrecke liegt ein gegenüber dem Stand der Technik störunempfindlicherer Signalpegel vor, der eine Verbindung der Sensoren mit der Auswerteeinheit durch ein ungeschirmtes Kabel ermöglicht.
Im Übrigen können die bei der bereits beschriebenen Messvorrichtung genannten Weiterbildungen in entsprechender Weise auch bei dem erfindungsgemäßen Messverfahren eingesetzt werden.
Mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der 1 bis 4 beschrieben.
Es zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung einer Lukenöffnung mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung;
2 ein Blockdiagramm einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung;
3 ein Blockdiagramm einer zweiten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung; und
4 eine schematische Darstellung der Ausgestaltung eines Sensors.
Die in der 1 dargestellte Lukenöffnung 1 ist über einen als Schließelement dienenden, gepanzerten Lukendeckel 2 verschließbar, der in Richtung des dargestellten Pfeils P hin und her bewegbar ist. In der in 1 dargestellten geöffneten Stellung befindet sich der Lukendeckel 2 zwischen einer Außenplatte 5 und einer Innenplatte 6 des gepanzerten Fahrzeugs. Nach Verschieben des Lukendeckels 2 in die geschlossene Stellung ist die Lukenöffnung 1 vollständig von dem Lukendeckel 2 abgedeckt und das Fahrzeug somit gas- und wasserdicht abgeschlossen. Zum Schutz vor Geschossen ist der Lukendeckel 2 gepanzert ausgeführt, weshalb er ein erhebliches Gewicht aufweist. Zum Bewegen des Lukendeckels 2 ist ein in den Figuren nicht dargestellter Antriebsmechanismus vorgesehen, der hydraulisch, pneumatisch und insbesondere elektromotorisch zu betätigen sein kann.
Die dargestellte Lukenöffnung 1 kann in einem militärischen Fahrzeug insbesondere derart genutzt werden, dass der Kopf des Kommandanten während der Fahrt aus der Lukenöffnung 1 ragt. Durch dieses „über Luke fahren” wird die Rundumsicht des Kommandanten verbessert. Im Falle eines Kampfeinsatzes ist es jedoch erforderlich, dass die Lukenöffnung 1 geschlossen wird, so dass die Besatzung des militärischen Fahrzeugs im Fahrzeuginneren vor äußeren Zugriffen geschützt ist. Um zu verhindern, dass die Lukenöffnung 1 geschlossen wird, während sich eine Person, insbesondere der Kommandant, innerhalb der Lukenöffnung 1 befindet, ist eine Messvorrichtung nach dem Dreielektroden-Messprinzip zur Detektion von Personen innerhalb der Lukenöffnung 1 vorgesehen. Wie die Darstellung in 1 zeigt, sind an der Innenfläche 3 der Lukenöffnung 1 mehrere Sensoren 11.1, 11.2 angebracht, die das Erkennen eines Objekts innerhalb der Lukenöffnung 1 ermöglichen und insbesondere als kapazitive Sensoren 11.1, 11.2 mit einer Messelektrode 10.1, 10.2 ausgeführt sind. Die Sensoren 11.1, 11.2 sind an unterschiedlichen Positionen, insbesondere über den Umfang der Lukenöffnung 1 verteilt, angeordnet.
Die Sensoren 11.1, 11.2 sind jeweils über eine Signalstrecke 12.1, 12.2 mit einer Auswerteeinheit 18 zur Auswertung der von den Messelektroden 10.1, 10.2 der Sensoren 11.1. 11.2 abgegebenen Signale verbunden. Um hohen Schutz der Auswerteeinheit 18 zu ermöglichen und die Lukenöffnung 1 nicht unnötig zu verkleinern, ist die Auswerteeinheit 18 abseits der Lukenöffnung 1 angeordnet. Dadurch ergeben sich lange Signalstrecken 12.1, 12.2. Diese Signalstrecken 12.1, 12.2 umfassen elektronische Signalaufbereiter 13.1, 13.2 und Verbindungskabel 14.1, 14.2, welche eine Länge von mehreren Metern haben können. Die Verbindungskabel 14.1, 14.2 sind als ungeschirmte Kabel ausgeführt und übertragen elektronisch aufbereitete, verstärkte und gleichgerichtete Signale.
Im Sinne der Erfindung ist der elektronische Signalaufbereiter 13.1, 13.2, insbesondere ein Verstärker und/oder Gleichrichter, messelektrodenseitig in der Signalstrecke 12.1, 12.2 angeordnet. Dadurch kann die Qualität des von der Messelektrode 10.1, 10.2 gemessenen Signals verbessert werden, bevor das Signal über das Verbindungskabel 14.1, 14.2 zur Auswerteeinheit 18 übertragen wird. In Folge dessen kann anstatt eines geschirmten Verbindungskabels ein ungeschirmtes Verbindungskabel verwendet werden. Ungeschirmte Verbindungskabel weisen gegenüber geschirmten Verbindungskabeln eine verminderte Temperaturabhängigkeit auf.
Durch die Anordnung eines Signalaufbereiters 13.1, 13.2 im Bereich der Messelektrode 10.1, 10.2 wird ein qualitativ verbessertes Signal über die Signalstrecke 12.1, 12.2 übertragen und damit eine Reduktion der Temperaturabhängigkeit der Messvorrichtung erreicht.
Der elektronische Signalaufbereiter 13.1, 13.2 ist messelektrodenseitig angebracht, da er sich entlang der Signalstrecke 12.1, 12.2 an einer Position befindet, die in einer kürzeren Entfernung zur Messelektrode 10.1, 10.2 des Sensors 11.1, 11.2 als zu der Auswerteeinheit 18 liegt. Gemäß 1 ist der elektronische Signalaufbereiter 13.1, 13.2 im Bereich der Lukenöffnung 1 nah an der Messelektrode 10.1, 10.2 des Sensors 11.1, 11.2 angeordnet. Dies kann daher auch als eine sensorseitige Anordnung bezeichnet werden, da der elektronische Signalaufbereiter 13.1, 13.2 sich entlang der Signalstrecke 12.1, 12.2 näher an dem Sensor 11.1, 11.2 als an der Auswerteeinheit 18 befindet.
1 zeigt ferner, dass der messelektrodenseitig angeordnete elektronische Signalaufbereiter 13.1, 13.2 im Anfangsbereich der Signalstrecke 12.2, 12.2 angeordnet ist. Dem hingegen ist die Auswerteeinheit 18 mit dem Endbereich der Signalstrecke 12.1, 12.2 verbunden.
In 2 ist das Blockdiagramm einer Messvorrichtung mit zwei Sensoren 11.1, 11.2 dargestellt. Die Sensoren 11.1, 11.2 umfassen jeweils eine Messelektrode 10.1, 10.2 und sind jeweils über eine Signalstrecke 12.1, 12.2 mit der Auswerteeinheit 18 verbunden. Die Signalstrecke 12.1, 12.2 umfasst einen messelektrodenseitig angeordneten Signalaufbereiter 13.1, 13.2 sowie ein Verbindungskabel 14.1, 14.2. Das Verbindungskabel 14.1, 14.2 ist mit der Auswerteeinheit 18 über eine Kabelschnittstelle 21.1, 21.2 verbunden, die als Steckverbindung ausgeführt ist. Alternativ kann die Kabelschnittstelle 21.1, 21.2 auch als Klemmverbindung oder als feste Verbindung, insbesondere Lötverbindung ausgeführt sein.
Innerhalb der Auswerteeinheit 18 ist jeder Signalstrecke 12.1, 12.2 ein sog. Messkanal zugeordnet, der aus einem Differenzverstärker 15.1, 15.2 sowie einer Triggerschaltung 16.1, 16.2 besteht. Der zweite Eingang des Differenzverstärkers 15.1,15.2 ist mit einem Referenzsignal 20.1, 20.2 beaufschlagt, welches für jeden Messkanal individuell einstellbar ist. Damit kann das Ausgangssignal der Differernzverstärker 15.1, 15.2 derart beeinflusst werden, dass der jeweils erforderliche Arbeitsbereich eingestellt werden kann. Durch unterschiedliche Sensoreigenschaften bzw. Umgebungsbedingungen hervorgerufene Potentialunterschiede können ausgeglichen und für alle Messkanäle identische Arbeitsbereiche eingestellt werden.
Der Ausgang des Differenzverstärkers 15.1, 15.2 ist mit dem Eingang der Triggerschaltung 16.1, 16.2 verbunden. Die Triggerschaltung 16.1, 16.2 verfügt über eine feste Triggerschwelle und erzeugt aus dem analogen Ausgangssignal des Differenzverstärkers 15.1, 15.2 ein digitales Signal, welches angibt, ob das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 15.1, 15.2 über oder unter der Triggerschwelle liegt. Mit einem ODER-Gatter 17 werden die Ausgangssignale der Triggerschaltungen 16.1, 16.2 zu einem Kollisionssignal 19 kombiniert. Dieses gibt an, ob sich ein Gegenstand und/oder eine Person innerhalb der Lukenöffnung 1 befindet und steht der Steuerung des Lukendeckels 2 als Warnsignal zur Verfügung.
Ferner ist in 2 ein Spannungsgenerator 8 dargestellt, der ein Feld zwischen einer Anregungselektrode 9 und dem Schutzleiterpotential 7 erzeugt. Die Messelektroden 10.1, 10.2 befinden sich innerhalb des Wirkbereichs des elektrischen Felds. Das Einbringen eines Objekts in die Lukenöffnung 1 bewirkt eine Änderung des Felds und somit des elektrischen Potentials an den Messelektroden 10.1, 10.2 der Sensoren 11.1, 11.2, die über die Signalstrecken 12.1, 12.2 übertragen und von der Auswerteeinheit 18 ausgewertet wird.
Eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ist in 3 dargestellt. Diese verfügt über vier Sensoren 11.1, 11.2, 11.3, 11.4, die jeweils in einer baulichen Einheit mit einer elektronischen Schaltung 24.1, 24.2, 24.3, 24.4 ausgeführt sind. Dabei kann die elektronische Schaltung 24.1, 24.2, 24.3, 24.4 als ASIC vorliegen, der auf einem gemeinsamen Substrat, insbesondere einer Platine, mit dem Sensor 11.1, 11.2, 11.3, 11.4 angeordnet ist. Da der Sensor 11.1, 11.2, 11.3, 11.4 ein verhältnismäßig schwaches Signal abgibt und die elektronische Schaltung 24.1, 24.2, 24.3, 24.4 einen messelektrodenseitig angeordneten Signalaufbereiter umfasst, ist die Anordnung in einer baulichen Einheit besonders vorteilhaft, um große Signalpegel auf der Signalstrecke zu erreichen. Die Signalstrecken umfassen Verbindungskabel 14.1, 14.2, 14.3, 14.4, die über Kabelschnittstellen 21.1, 21.2, 21.3, 21.4 mit der Auswerteeinheit 18 verbunden sind. Diese Auswerteeinheit 18 verfügt entsprechend über vier Messkanäle für die angeschossenen Sensoren 11.1, 11.2, 11.3, 11.4.
Abweichend von der Darstellung in 3 können die Signalaufbereiter zweier Signalstrecken auch in einer elektronischen Schaltung, insbesondere einem IC oder ASIC, zusammengefasst sein. Dabei kann eine bauliche Einheit insbesondere zwei Sensoren und einen ASIC umfassen. Ferner kann die elektronische Schaltung für jede Signalstrecke mit einem eigenen Verbindungskabel mit der Auswerteeinheit 18 verbunden sein. Dadurch ergibt sich die gleiche Anzahl an Signalstrecken und Verbindungskabeln. Alternativ kann die elektronische Schaltung für jede Signalstrecke mittels eines gemeinsamen Verbindungskabels mit der Auswerteeinheit 18 verbunden sein. Dadurch ergibt sich eine reduzierte Anzahl an Verbindungskabeln.
In 4 ist im Detail eine messelektrodenseitige Anordnung eines Signalaufbereiters 13.1, 13.3 in einem gemeinsamen Gehäuse 22 mit dem Sensor 11.1 dargestellt. Der Sensor 11.1 umfasst eine Messelektrode 10.1 und eine Anregungselektrode 9. Mit dem Signalaufbereiter 13.4 erfolgt eine Wechselspannungsverstärkung des über die Messelektrode 10.1 empfangenen Signals. Im nachfolgenden Signalaufbereiter 13.3 wird das Ausgangssignal des Wechselspannungsverstärkers 13.4 gleichgerichtet und einem dritten Signalaufbereiter 13.1 zugeführt. Dieser dritte Signalaufbereiter 13.1 verstärkt das gleichgerichtete Signal und ist direkt mit dem Sensorkabel 14.1 verbunden, über welches die Verbindung mit der Auswerteeinheit 18 hergestellt ist. Dabei können die Signalaufbereiter 13.1 und 13.3 Teil einer elektronischen Schaltung 24.1, insbesondere eines IC oder ASIC sein. In einer besonders kompakten Ausführung können die Signalaufbereiter 13.1 und 13.3 auf einer gemeinsamen Platine mit der Messelektrode 10.1 angeordnet sein. Ferner ist es möglich, den Signalaufbereiter im Zwischenraum zwischen der Messelektrode 10.1 und der Anregungselektrode 9, insbesondere innerhalb einer Platine, anzuordnen.
Bezugszeichenliste

1: Lukenöffnung
2: Lukendeckel
3: Innenfläche
4: Fahrzeugaußenfläche
5: Außenplatte
6: Innenplatte
7: Schutzleiterpotential
8: Generator
9: Anregungselektrode
10.1–10.2: Messelektrode
11.1–11.4: Sensor
12.1–12.2: Signalstrecke
13.1–13.4: Signalaufbereiter
14.1–14.4: Verbindungskabel
15.1–15.2: Differenzverstärker
16.1–16.2: Triggerschaltung
17: ODER Gatter
18: Auswerteeinheit
19: Kollisionssignal
20.1–20.2: Referenzsignal
21.1–21.4: Kabel-Schnittstelle
22: Gehäuse
24.1–24.4: elektronische Schaltung
P: Bewegungsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008023273 A1 [0003]
DE 102007038225 A1 [0004, 0008]

Claims

Kapazitive Messvorrichtung, insbesondere zur Detektion von Objekten in einer mit einem Lukendeckel (2) verschließbaren Lukenöffnung (1), insbesondere an einem militärischen Fahrzeug, mit einer Anregungselektrode (9) zur Erzeugung eines Felds, insbesondere gegenüber einem metallischen Korpus des Fahrzeugs, und einer Messelektrode (10.1, 10.2) zum Ermitteln von durch das Objekt verursachten Feldänderungen, die über eine Signalstrecke (12.1, 12.2) mit einer Auswerteeinheit (18) zur Auswertung der von der Messelektrode (10.1, 10.2) abgegebenen Signale verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektronischer Signalaufbereiter (13.1, 13.2, 13.3, 13.4), insbesondere ein Verstärker und/oder ein Gleichrichter, messelektrodenseitig in der Signalstrecke (12.1, 12.2) angeordnet ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalaufbereiter (13.1, 13.2, 13.3, 13.4) in einer elektronischen Schaltung (24.1, 24.2, 24.3, 24.4), insbesondere in einem IC, integriert ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch mindestens zwei Messelektroden (10.1, 10.2), die über eine Signalstrecke (12.1, 12.2) mit der Auswerteeinheit (18) verbunden sind, wobei die Signalaufbereiter (13.1, 13.2, 13.3, 13.4) der mindestens zwei Signalstrecken (12.1, 12.2) in einer elektronischen Schaltung zusammengefasst sind.
Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalstrecke (12.1, 12.2) ein Verbindungskabel (14.1, 14.2, 14.3, 14.4) umfasst.
Messvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung (24.1, 24.2, 24.3, 24.4) für jede Signalstrecke (12.1, 12.2) mittels eines eigenen Verbindungskabels (14.1, 14.2, 14.3, 14.4) mit der Auswerteeinheit (18) verbunden ist oder für jede Signalstrecke (12.1, 12.2) mittels eines gemeinsamen Verbindungskabels mit der Auswerteeinheit (18) verbunden ist.
Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektrode (10.1, 10.2) und der Signalaufbereiter (13.1, 13.2, 13.3, 13.4) in einer baulichen Einheit (22) zusammengefasst sind.
Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektrode (10.1, 10.2) und der Signalaufbereiter (13.1, 13.2, 13.3, 13.4) auf einer gemeinsamen Platine angeordnet sind.
Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalaufbereiter (13.1, 13.2, 13.3, 13.4) zwischen der Messelektrode (10.1, 10.2) und der Anregungselektrode (9) angeordnet ist.
Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messelektrode (10.1, 10.2) im Bereich der Lukenöffnung (1) angeordnet ist.
Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (18) abseits der Lukenöffnung (1) angeordnet ist.
Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalaufbereiter (13.1, 13.2, 13.3, 13.4) zwischen der Messelektrode (10.1, 10.2) und dem Verbindungskabel (14.1, 14.2, 14.3, 14.4) angeordnet ist.
Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Generator (8) zur Erzeugung eines Felds, wobei die Messelektrode (10.1, 10.2) im Wirkbereich des Felds derart angeordnet ist, dass eine Feldänderung ermittelbar ist, die über die Auswerteeinheit (18) auswertbar ist.
Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens zwei Messelektroden (10.1, 10.2), die an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind, insbesondere über den Umfang der Lukenöffnung (1) verteilt.
Messverfahren, insbesondere zur Detektion von Objekten in einer mit einem Lukendeckel (2) verschließbaren Lukenöffnung (1), insbesondere an einem militärischen Fahrzeug, mit einer Anregungselektrode (9) zur Erzeugung eines Felds, insbesondere gegenüber einem metallischen Korpus des Fahrzeugs, und mindestens einer Messelektrode (10.1, 10.2) zum Ermitteln von durch das Objekt verursachten Feldänderungen, die über eine Signalstrecke (12.1, 12.2) mit einer Auswerteeinheit (18) zur Auswertung der von der Messelektrode (10.1, 10.2) abgegebenen Signalen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Signalstrecke (12.2, 12.2) ein Signalaufbereiter (13.1, 13.2, 13.3, 13.4) messelektrodenseitig angeordnet ist und über die Signalstrecke (12.1, 12.2) ein elektronisch aufbereitetes, insbesondere verstärktes und/oder gleichgerichtetes, Signal übertragen wird.