DE102014002828A1

DE102014002828A1 - Vorrichtung zur Kopplung elektrischer Signale über den Körper eines Lebewesens

Info

Publication number: DE102014002828A1
Application number: DE102014002828.3A
Authority: DE
Inventors: Ralf Mönkemöller
Original assignee: Paragon AG
Current assignee: Paragon AG
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2015-08-27
Anticipated expiration: 2034-02-28
Also published as: DE102014002828B4; US9640064B2; US20150243160A1; CN104875694A

Abstract

Eine Vorrichtung (1) zur Kopplung elektrischer Signale über den Körper (2) eines Lebewesens hat eine Sendevorrichtung (5), die einerseits des Körpers (2) angeordnet ist und mittels der ein Signal aussendbar ist, das in den Körper (2) einkoppelbar und vom Körper (2) weiterleitbar ist, und eine Empfangseinrichtung (7), die andererseits des Körpers (2) angeordnet ist und mittels der das von der Sendevorrichtung (5) ausgesendete, in den Körper (2) eingekoppelte und vom Körper (2) weitergeleitete Signal empfangbar ist. Um die Zuverlässigkeit und die Betriebssicherheit dieser Vorrichtung (1) zur Kopplung elektrischer Signale über den Körper (2) eines Lebewesens zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass das Signal mittels der Sendevorrichtung (5) auf zumindest zwei Frequenzen (f1, f2 ... fn) eines für die Sendevorrichtung (5) spezifischen Frequenzspektrums gleichzeitig aussendbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kopplung elektrischer Signale über den Körper eines Lebewesens, mit einer Sendevorrichtung, die einerseits des Körpers angeordnet ist und mittels der ein Signal aussendbar ist, das in den Körper einkoppelbar und vom Körper weiterleitbar ist, und einer Empfangseinrichtung, die andererseits des Körpers angeordnet ist und mittels der das von der Sendevorrichtung ausgesendete, in den Körper eingeleitete und vom Körper weitergeleitete Signal empfangbar ist.
Derartige Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Ihnen ist gemeinsam, dass in den menschlichen Körper elektrische Signale eingekoppelt werden, die sich dann aufgrund der leitfähigen Hautoberfläche über den ganzen Körper verteilen.
Derartige Vorrichtungen kommen auf dem Gebiet der Präsenzerkennung, Sitzbelegung, der Erfassung der Annäherung an ein Schaltelement, der Gestenerkennung und bei der Unterscheidung zwischen Fahrern und Beifahrern bei der Betätigung von Schalt- oder Bedienelementen zum Einsatz.
Die DE 43 01 160 C2 beschreibt eine derartige Vorrichtung, mittels der mit Bedienelementen versehene Geräte und Anlagen in einem Kraftfahrzeug gesteuert werden. Hierbei sind im Fahrersitz und im Beifahrersitz und in einem Bedienelement elektrische Einkoppelelemente vorgesehen. Bei Berührung des Bedienelements wird ein Signalweg gebildet, über den ein Signal einer Auswerteschaltung zuführbar ist. Mittels dieses Signals ist auswerteschaltungsseitig erfassbar, ob das Bedienelement durch den Fahrer oder den Beifahrer betätigt wird. Hierzu werden in den Fahrer und in den Beifahrer Signale mit unterschiedlichen Frequenzen oder zu verschiedenen Zeiten eingekoppelt, so dass die Auswerteschaltung der Empfangseinrichtung auf der Grundlage des jeweiligen Signals zwischen einer Betätigung durch den Fahrer und einer Betätigung durch den Beifahrer unterscheiden kann. Entsprechend ist die Auswerteschaltung als Frequenz- und/oder Zeitselektionsschaltung ausgeführt.
Die DE 10 2007 056 802 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Kopplung elektrischer Signale, mittels der ein nachgeschaltetes Gerät über zumindest ein Bedienelement von zumindest zwei unterschiedlichen Sitzen aus angesteuert wird. Hierbei werden elektrische Signale kapazitiv in den Körper der in dem jeweiligen Sitz befindlichen Person eingekoppelt. In der Empfangseinrichtung dieser Vorrichtung wird anhand unterschiedlicher Merkmale der Signale zwischen einer Betätigung des Bedienelements durch den in einem Sitz befindlichen Fahrer oder den in dem anderen Sitz befindlichen Beifahrer unterschieden.
Aus der DE 10 2008 047 803 A1 ist ein Verfahren zur Übertragung von Signalen mit mindestens zwei Sendern bekannt, die mit Nahfeldtechnologie arbeiten. Die jeweiligen Sender übertragen ihre Signale bzw. Daten in ihnen jeweils zugeordneten Zeitfenstern.
Die EP 1 530 526 B1 zeigt eine Schaltungsanordnung zur selektiven Schaltsignalgenerierung. Die Schaltungsanordnung wird für ein entsprechendes Verfahren zur selektiven Generierung eines Schaltsignals speziell zur Ansteuerung von Funktionskomponenten eines Kraftfahrzeugs eingesetzt. Hierbei werden jeweils über Betätigungs- bzw. Bedienelemente spezifische elektrische Signale in den Körper eingekoppelt und mittels einer im Fahrzeugsitz vorgesehenen Koppelfläche wieder ausgekoppelt.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen sind für den Einsatz in Kraftfahrzeugen nicht ohne jedwede Bedenken geeignet, da sie häufig die Anforderungen an die Verfügbarkeit des Signals nicht erfüllen. Insbesondere die seguentiell bzw. zeitmultiplex arbeitenden Vorrichtungen sind für eine permanente und genaue Erfassung schneller Annäherungen, Positionsänderungen oder Gesten nicht geeignet, da das notwendige Signal nicht kontinuierlich zur Verfügung steht. Zudem müssen derartige Vorrichtungen insbesondere Anforderungen an die Verfügbarkeit unter Berücksichtigung der Störfestigkeit erfüllen. Eine Vorrichtung, die regelmäßig aufgrund von im Kraftfahrzeugbetrieb häufig austretenden Störsignalen im Bereich der verwendeten Signalfrequenzen nicht oder nur unzulänglich funktioniert, führt bei den Nutzern derartiger Vorrichtungen zu einem hohen Maß an Unzufriedenheit. Insbesondere gilt dies hinsichtlich der Auswertung und der Plausibilitätsprüfung von Signalen, mittels denen sicherheitsrelevante Entscheidungen verbunden sind, z. B. der Einklemmschutz bei einem elektrischen Schiebedach. Entsprechend sind die vorstehend geschilderten Vorrichtungen nicht geeignet, sämtliche im Kraftfahrzeugbetrieb auftretende Anforderungen zu erfüllen.
Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik entsprechende Vorrichtungen bekannt, bei denen das sog. Frequenz-Sprungverfahren aktiv zur Anwendung kommt. Derartige Vorrichtungen arbeiten in vergleichsweise schmalen Frequenzbändern. Daher besteht die Wahrscheinlichkeit, dass die Arbeitsfrequenz der entsprechenden Vorrichtung durch ein Störsignal auf derselben Frequenz gestört wird, so dass die gesamte Vorrichtung den an sie gestellten Anforderungen nicht genügen kann. Erkennt die Vorrichtung ein gestörtes Signal, so wird nach einem programmtechnisch vorgegebenen Schema auf eine andere Frequenz gewechselt. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis eine störungsfreie Frequenz aufgefunden worden ist.
Diese Vorgehensweise ist bei solchen Vorrichtungen vergleichsweise einfach realisierbar, bei denen eine datentechnische Verbindung zwischen der Sendevorrichtung und der Empfangseinrichtung besteht, da dann die Empfangseinrichtung im Falle einer Störung ein entsprechendes Signal oder eine entsprechende Information an die Sendevorrichtung gibt, die Frequenz zu wechseln.
Die Sendevorrichtung allein ist üblicherweise nicht in der Lage, ein Störsignal zu erkennen. Hierzu müsste die Sendevorrichtung selbst über eine Empfangseinheit verfügen. Der technisch-konstruktive Aufwand hierfür ist in der Regel zu hoch.
Zudem könnte die Sendevorrichtung Störsignale nicht erkennen, wenn das Störsignal nur in der Nähe der Empfangseinrichtung auftritt.
Darüber hinaus sind derartige Vorrichtungen weit verbreitet, bei denen keine datentechnische Verbindung in der Richtung von der Empfangseinrichtung zur Sendevorrichtung existiert. Dies ist z. B. bei an Körpern getragenen Sendern bzw. Markierungsgeneratoren der Fall. Aber auch bei Kraftfahrzeuganwendungen werden Markierungsgeneratoren in den Fahrzeugsitzen verbaut, wobei die Empfänger z. B. im Bedienteil einer Klimaanlage und/oder im Dachmodul für die Steuerung eines Schiebedachs sitzen. Bei derartigen Anwendungen wäre eine datentechnische Verbindung zwischen den Empfangseinrichtungen und den Sendevorrichtungen technisch aufwendig und mit erheblichen Kosten einhergehend.
Ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte gattungsgemäße Vorrichtung zur Kopplung elektrischer Signale über den Körper eines Lebewesens derart weiterzubilden, dass mit einem vergleichsweise geringen technisch-konstruktiven Aufwand eine hohe Zuverlässigkeit und eine hohe Verfügbarkeit erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Signal mittels der Sendevorrichtung auf zumindest zwei Frequenzen eines für die Sendevorrichtung spezifischen Frequenzspektrums gleichzeitig aussendbar ist. Hierbei wird beispielsweise ein Markierungssignal auf mehreren Frequenzen f₁, f₂ ... f_n generiert. Diese Frequenzen sind genau definiert und der betreffenden Sendevorrichtung bzw. dem betreffenden Markierungsgenerator zugeordnet. Das Signal wird auf diesen genau definierten Frequenzen kontinuierlich gesendet.
In Weiterbildung der Erfindung kann die Sendevorrichtung mehrfach vorgesehen bzw. mehrere Sendeeinheiten aufweisen, wobei jeweils ein für die jeweilige Sendeeinheit spezifisches Signal auf einem für die jeweilige Sendeeinheit spezifischen Frequenzspektrum mit zumindest zwei Frequenzen f₁, f₂ ... f_n gleichzeitig aussendbar ist. Jede Sendevorrichtung bzw. jede Sendeeinheit sendet ein für sie spezifisches Signal aus, und zwar jeweils auf mehreren für die betreffende Sendevorrichtung bzw. die betreffende Sendeeinheit spezifischen Frequenzen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist deren Empfangseinrichtung einzelne frequenzselektive Filtereinheiten auf. Hierbei kann jede dieser frequenzselektiven Filtereinheiten einer der in der gesamten Vorrichtung genutzten Frequenzen zugeordnet sein.
Alternativ ist es möglich, dass die Empfangseinrichtung umschaltbare frequenzselektive Filtereinheiten aufweist, die zwischen den in der Vorrichtung verwendeten Frequenzen umschaltbar sind.
Vorteilhaft weisen die zu einem spezifischen Frequenzspektrum gehörenden Frequenzen einen ausreichend großen Abstand voneinander auf.
Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung weist die Empfangseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Auswahlvorrichtung auf, mittels der aus den an der Empfangseinrichtung empfangenen Frequenzsignalen der Sendevorrichtung bzw. einer Sendeeinheit ein ungestörtes Signal auswählbar ist und mittels der die Empfangseinrichtung auf den Empfang dieses ungestörten Signals einstellbar ist.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Kopplung elektrischer Signale über den Körper eines Lebewesens wird ein Signal ausgesendet, in den Körper eingekoppelt, vom Körper weitergeleitet und empfangen, wobei das Signal auf zumindest zwei Frequenzen gleichzeitig ausgesendet wird.
Gemäß einer Weiterbildung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens werden zumindest zwei spezifische Signale auf jeweils einem für das jeweilige Signal spezifischen Frequenzspektrum mit jeweils zumindest zwei Frequenzen gleichzeitig ausgesendet.
Vorteilhaft werden die Frequenzsignale der Sendevorrichtung bzw. einer Sendeeinheit abgetastet, bis ein ungestörtes Frequenzsignal empfangen wird; dann wird auf den Empfang dieses ungestörten Frequenzsignals geschaltet.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die unterschiedlichen Frequenzsignale der Sendevorrichtung bzw. einer Sendeeinheit permanent synchron empfangen, wobei eine Freigabe einer sicherheitsrelevanten oder ähnlichen Funktion erst erfolgt, wenn zumindest drei unterschiedliche Frequenzsignale eines spezifischen Frequenzspektrums das gleiche Ergebnis aufweisen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in deren einziger Figur ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kopplung elektrischer Signale über den Körper eines Lebewesens prinzipiell dargestellt ist.
Eine in der einzigen Figur prinzipiell dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Kopplung elektrischer Signale über den Körper 2 eines Lebewesens, hier eines Menschen, kommt z. B., wie in der Figur prinzipiell dargestellt, in Verbindung mit einem Fahrzeugsitz 3 eines im Übrigen nicht dargestellten Kraftfahrzeugs zum Einsatz. Vom Fahrzeugsitz 3 aus lässt sich ein Bedienelement 4 betätigen, für dessen Betätigung es beispielsweise darauf ankommt, ob es vom im Fahrzeugsitz 3 befindlichen Fahrer oder von einem in einem nicht dargestellten weiteren Fahrzeugsitz befindlichen Beifahrer betätigt wird.
Dem vom Fahrer eingenommenen Fahrzeugsitz 3 ist eine Sendevorrichtung 5 zugeordnet, mittels der ein für den Fahrzeugsitz 3 des Fahrers bzw. des Führers des Kraftfahrzeugs spezifisches Signal ausgesendet wird. Dieses Signal wird über eine im Fahrzeugsitz 3 vorgesehene Einkoppelvorrichtung 6 in den Körper 2 des im Fahrzeugsitz 3 befindlichen Fahrers eingekoppelt.
Von der Sendevorrichtung 5 wird dieses Signal permanent auf n-Frequenzen f₁, f₂ ... f_n ausgesendet. Entsprechend wird dieses Signal auf dem genannten Frequenzspektrum in die Einkoppelvorrichtung 6 gegeben und von dort in den Körper 2 eingekoppelt. Wird das Bedienelement 4 vom Fahrer betätigt, wird das Signal auf dem genannten Frequenzspektrum zu einer Empfangseinrichtung 7 geleitet. Die Empfangseinrichtung 7 ist mit einer der Anzahl der Sendefrequenzen der Sendevorrichtung 5 entsprechenden Anzahl von Filtereinheiten versehen. Die Filtereinheiten 8 sind jeweils frequenzselektiv ausgebildet und leiten die auf den betreffenden Frequenzen f₁, f₂ ... f_n empfangenen Frequenzsignale an eine Auswahlvorrichtung bzw. Auswerteeinheit 9 der Empfangseinrichtung 7 weiter.
Selbstverständlich ist es möglich, jedem der Fahrzeugsitze eines Kraftfahrzeugs eine entsprechende Sendevorrichtung 5 zuzuordnen, wobei jede Sendevorrichtung 5 ein für den betreffenden Fahrzeugsitz spezifisches und charakteristisches Signal auf mehreren Frequenzen aussendet. In der Empfangseinrichtung 7 kann dann mit hoher Zuverlässigkeit festgestellt werden, von welchem Fahrzeugsitz aus das Bedienelement 4 bedient worden ist. Entsprechend können nachgelagerte Schalt- und/oder Steuervorgänge eingeleitet, vorgenommen oder verweigert werden.
Mehrere derartiger, jeweils einem Sitz zugeordneter Sendeeinheiten bilden dann die Sendevorrichtung, die mit der vorstehend geschilderten Empfangseinrichtung 7 zusammenwirkt. Hierbei kann die Anzahl der empfangseinrichtungsseitigen Filtereinheiten 8 an die Anzahl der insgesamt von sämtlichen Sendeeinheiten verwendeten Frequenzen f₁, f₂ ... f_n angepasst sein.
Da jedes einer bestimmten Sendevorrichtung bzw. Sendeeinheit zugeordnete Signal auf mehreren, für die jeweilige Sendeeinheit bzw. Sendevorrichtung spezifischen Frequenzen permanent gleichzeitig ausgesendet wird, ist in der Empfangseinrichtung 7 mit höchster Zuverlässigkeit – unabhängig von irgendwelchen ggf. vorhandenen Störsignalen – feststellbar, wenn ein Signal über das Bedienelement 4 weitergeleitet wird und von welchem Fahrzeugsitz aus das Bedienelement 4 betätigt wird.
Als Alternative zu den vorstehend geschilderten einzelnen frequenzselektiven Filtereinheiten 8 kann die Empfangseinrichtung auch eine oder eine geringere Anzahl von umschaltbaren frequenzselektiven Filtereinheiten aufweisen.
Mittels der Auswahlvorrichtung bzw. Auswerteeinheit 9 der Empfangseinrichtung 7 kann aus den von den einzelnen Filtereinheiten 8 empfangenen Frequenzsignalen ein ungestörtes Frequenzsignal ausgewählt werden. Auf dieses ungestörte Frequenzsignal kann dann die Empfangseinrichtung 7 eingestellt werden.
Hierzu ist die Auswahlvorrichtung bzw. Auswerteeinheit 9 geeignet, die Frequenzsignale der Sendevorrichtung 5 bzw. einer Sendeeinheit solange abzutasten, bis sie ein ungestörtes Frequenzsignal empfängt.
Für den Fall, dass mittels des Bedienelements 4 sicherheitsrelevante Funktionen ausgelöst werden sollen, kann die Empfangseinrichtung 7 so voreingestellt werden, dass die Freigabe dieser sicherheitsrelevanten oder vergleichbaren Funktion nur dann erfolgt, wenn zumindest z. B. drei unterschiedliche Frequenzsignale einer Sendevorrichtung 5 bzw. einer Sendeeinheit und damit eines dieser zugeordneten Frequenzspektren das gleiche Ergebnis aufweisen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4301160 C2 [0004]
DE 102007056802 A1 [0005]
DE 102008047803 A1 [0006]
EP 1530526 B1 [0007]

Claims

Vorrichtung zur Kopplung elektrischer Signale über den Körper (2) eines Lebewesens, mit einer Sendevorrichtung (5), die einerseits des Körpers (2) angeordnet ist und mittels der ein Signal aussendbar ist, das in den Körper (2) einkoppelbar und vom Körper (2) weiterleitbar ist, und einer Empfangseinrichtung (7), die andererseits des Körpers (2) angeordnet ist und mittels der das von der Sendevorrichtung (5) ausgesendete, in den Körper (2) eingekoppelte und vom Körper (2) weitergeleitete Signal empfangbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal mittels der Sendevorrichtung (5) auf zumindest zwei Frequenzen (f₁, f₂ ... f_n) eines für die Sendevorrichtung (5) spezifischen Frequenzspektrums gleichzeitig aussendbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Sendevorrichtung (5) zumindest zwei Sendeeinheiten aufweist, mittels denen jeweils ein für die jeweilige Sendeeinheit spezifisches Signal auf einem für die jeweilige Sendeeinheit spezifischen Frequenzspektrum mit zumindest zwei Frequenzen (f₁, f₂ ... f_n) gleichzeitig aussendbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, deren Empfangseinrichtung (7) einzelne frequenzselektive Filtereinheiten (8) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, deren Empfangseinrichtung (7) umschaltbare frequenzselektive Filtereinheiten aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die zu einem spezifischen Frequenzspektrum gehörenden Frequenzen (f₁, f₂ ... f_n) ausreichend weit voneinander beabstandet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, deren Empfangseinrichtung (7) eine Auswahlvorrichtung (9) aufweist, mittels der aus den Frequenzsignalen der Sendevorrichtung (5) bzw. einer Sendeeinheit ein ungestörtes Signal und die Empfangseinrichtung (7) auf den Empfang dieses ungestörten Signals einstellbar ist.
Verfahren zur Kopplung elektrischer Signale über den Körper (2) eines Lebewesens, bei dem ein Signal ausgesendet, in den Körper (2) eingekoppelt, vom Körper (2) weitergeleitet und empfangen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal auf zumindest zwei Frequenzen (f₁, f₂ ... f_n) gleichzeitig ausgesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem zumindest zwei spezifische Signale auf einem für das jeweilige Signal spezifischen Frequenzspektrum mit jeweils zumindest zwei Frequenzen (f₁, f₂ ... f_n) gleichzeitig ausgesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem die Frequenzsignale der Sendevorrichtung (5) bzw. einer Sendeeinheit abgetastet werden, bis ein ungestörtes Frequenzsignal empfangen und dann auf den Empfang dieses ungestörten Frequenzsignals geschaltet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die unterschiedlichen Frequenzsignale der Sendevorrichtung (5) bzw. einer Sendeeinheit permanent synchron empfangen werden und eine Freigabe einer sicherheitsrelevanten oder ähnlichen Funktion erst erfolgt, wenn zumindest drei unterschiedliche Frequenzsignale eines spezifischen Frequenzspektrums das gleiche Ergebnis aufweisen.