DE102014216249B4

DE102014216249B4 - Verfahren zum kapazitiven Erfassen von Hindernissen und kapazitives Anrempelschutzsystem

Info

Publication number: DE102014216249B4
Application number: DE102014216249.1A
Authority: DE
Inventors: Manuel Kelsch
Original assignee: Mayser GmbH and Co KG
Current assignee: Mayser GmbH and Co KG
Priority date: 2014-08-15
Filing date: 2014-08-15
Publication date: 2019-10-24
Anticipated expiration: 2034-08-16
Also published as: DE102014216249A1

Abstract

Verfahren zum kapazitiven Erfassen von Hindernissen mit einem kapazitiven Anrempelschutzsystem, wobei das Anrempelschutzsystem wenigstens einen ersten kapazitiven Sensor (10) aufweist, der an einer Schließkante einer Türe (40, 40') oder Klappe angeordnet ist, sowie einen zweiten kapazitiven Sensor (10'), der im geschlossenen Zustand der Türe (40, 40') oder Klappe gegenüberliegend dem ersten Sensor (10) und im geöffneten Zustand der Türe (40, 40') oder Klappe beabstandet von dem ersten Sensor (10) angeordnet ist, mit den Schritten Annähern des ersten kapazitiven Sensors (10) und des zweiten kapazitiven Sensors (10') während eines Schließvorgangs der Türe (40, 40') oder Klappe, Beaufschlagen des ersten kapazitiven Sensors (10) und des zweiten kapazitiven Sensors (10') mit frequenzgleichen Ansteuersignalen (52, 54), wobei die beiden Ansteuersignale (52, 54) einen konstanten Phasenunterschied zwischen 0 Grad und 90 Grad aufweisen, und Erfassen einer Kapazität zwischen dem ersten und dem zweiten Sensor (10, 10') oder hiervon abhängiger Signale zu mehreren Zeitpunkten wenigstens in einem Endschließbereich kurz vor Erreichen des geschlossenen Zustands.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kapazitiven Erfassen von Hindernissen mit einem kapazitiven Anrempelschutzsystem. Die Erfindung betrifft auch ein kapazitives Anrempelschutzsystem mit einer Türe oder Klappe.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2012 106 927 A1 ist ein kapazitives Einklemmschutzsystem für eine Türe oder Klappe eines Fahrzeugs bekannt, das einen kapazitiven Sensor und eine Auswerteelektronik aufweist. Um eine Funktion des kapazitiven Einklemmschutzsystems überprüfen zu können, wird beim Öffnen der Türe oder Klappe der Zeitverlauf einer sich ändernden elektrischen Kapazität ausgewertet und mit einem charakteristischen Sollverlauf der Kapazität verglichen.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 003 492 A1 ist ein kapazitives Einklemmschutzsystem bekannt, das zur Absicherung einer Zugangstüre eingesetzt werden kann. Eine erste Kondensatorelektrode ist an einer Zugangstür angeordnet und wenigstens eine weitere Kondensatorelektrode ist an einem Türrahmen der Zugangstür angeordnet. Beide Kondensatorelektroden sind mit einer Auswerte- und Steuerschaltung verbunden. Wenn die Zugangstür geschlossen ist, wirken die beiden Kondensatorelektroden kapazitiv zusammen. Die Kapazität der Kondensatorelektroden hat im geschlossenen Zustand der Zugangstüre dann jeweils einem vorbestimmten Wert, wobei die Auswerte- und Steuerschaltung die gemessenen Kapazitäten mit dem vorbestimmten Wert vergleicht. Dadurch kann ein Kontaktschalter an einer Zugangstür vor einer Maschine ersetzt werden. Ansteuersignale für die Kondensatorelektroden können durch Schwingkreise erzeugt werden. Die an den Kondensatorelektroden gemessenen Signale werden dann mit dem Signal eines Referenzschwingkreises verglichen. Befindet sich ein Objekt im Erfassungsbereich der Kondensatorelektroden, führt dies zu einer Änderung der Gesamtkapazität des Schwingkreises und demnach zu einer Änderung der Resonanzfrequenz. Diese Änderung der Resonanzfrequenz kann durch Vergleich mit der Frequenz des ReferenzSchwingkreises verglichen werden. Dadurch kann ein Detektionssignal erzeugt werden. Die Auswertung mehrerer Kondensatorelektroden mittels einer einzigen Auswerte- und Steuerschaltung ist mittels eines Multiplexers möglich.
Aus der europäischen Offenlegungsschrift EP 2 796 309 A1 ist ein Einklemmschutzsensor für ein Fahrzeugfenster bekannt. An der Oberkante einer bewegbaren Seitenscheibe eines Fahrzeuges sind dabei zwei Paare von Kondensatorelektroden vorgesehen. Die Kondensatorelektroden sind fest an der Scheibe angebracht und ändern während einer Bewegung der Scheibe ihre Relativposition zueinander somit nicht. In Bezug auf die Position der Kondensatorelektroden zueinander handelt es sich somit um ein statisches System. Bei Annäherung eines Objekts an die Kondensatorelektroden tritt eine Kapazitätsänderung auf, die detektiert werden kann.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 028 718 A1 ist eine Messvorrichtung zur Erfassung eines dielektrischen Objekts, beispielsweise eines Balkens in einer Mauer, bekannt. Die Messvorrichtung arbeitet mit mehreren Kondensatorelektroden, die von einem einzigen Taktgenerator beaufschlagt werden. Es ist beschrieben, dass der Taktgenerator zwei Ausgänge hat, an denen er um 180° phasenverschobene, periodische Wechselsignale bereitstellt.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2012 107 115 A1 ist ein kapazitives Einklemmschutzsystem mit zwei Sendeelektroden bekannt. Die beiden Sendeelektroden sollen an gegenüberliegenden Längskanten einer Heckklappenöffnung angeordnet werden. Die beiden Sendeelektroden bewegen sich infolgedessen nicht aufeinander zu, sondern bewegen sich gemeinsam auf die geerdete Karosserie zu. Gerade im Endschließbereich, kurz bevor die Heckklappe die Karosserieöffnung vollständig verschließt, ist es mit einem solchen System problematisch, zwischen der geerdeten Karosserie und einem zwischen Heckklappe und Karosserie angeordneten Körperteil, beispielsweise lediglich einem Finger, zu unterscheiden.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 060 778 A1 ist ein kapazitives Einklemmschutzsystem für ein sich bewegendes Cabrioverdeck bekannt. Die Fahrzeugkarosserie wird als Sendeelektrode eingesetzt, an einer Schließkante des Cabrioverdecks ist eine Empfangselektrode angeordnet. Die Sendeelektrode und die Empfangselektrode bewegen sich aufeinander zu.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2012 015 423 A1 sind ein Verfahren und ein Sensorsystem zur kapazitiven Vermessung der Eigenschaften einer Übertragungsstrecke eines Messsystems zwischen einer Senderelektrode und einer Empfängerelektrode bekannt. Ein von der Empfängerelektrode empfangenes Signal wird mit einem Kompensationssignal, das von einer Kompensationssendeelektrode ausgesendet wird, kompensiert. Es wird vorgeschlagen, mehrere Empfangselektroden und mehrere Kompensationssendeelektroden einzusetzen. Auch werden komplexere Systeme erwähnt, die eine Mehrzahl von Sendeelektroden und eine Mehrzahl von Empfangselektroden sowie eine Mehrzahl von Kompensationssendeelektroden aufweisen. Die Sendeelektroden sollen in der Regel aus je einem Generator gespeist werden.
Mit der Erfindung soll ein Verfahren zum kapazitiven Erfassen von Hindernissen und ein kapazitives Anrempelschutzsystem hinsichtlich des Verhaltens im Endschließbereich, also kurz vor Erreichen der vollständig geschlossenen Position der Türe oder Klappe, verbessert werden.
Erfindungsgemäß ist hierzu ein Verfahren zum kapazitiven Erfassen von Hindernissen mit einem kapazitiven Anrempelschutzsystem vorgesehen, wobei das Anrempelschutzsystem wenigstens einen ersten kapazitiven Sensor, der an einer Schließkante der Türe oder Klappe angeordnet ist, sowie einen zweiten kapazitiven Sensor aufweist, der im geschlossenen Zustand der Türe oder Klappe gegenüberliegend dem ersten Sensor und im geöffneten Zustand der Türe oder Klappe beabstandet von dem ersten Sensor angeordnet ist, wobei die Schritte Annähern des ersten kapazitiven Sensors und des zweiten kapazitiven Sensors während eines Schließvorgangs der Türe oder Klappe, Beaufschlagen des ersten kapazitiven Sensors und des zweiten kapazitiven Sensors mit frequenzgleichen Ansteuersignalen, wobei die beiden Ansteuersignale einen konstanten Phasenunterschied zwischen 0 Grad und 90 Grad aufweisen, und Erfassen einer Kapazität zwischen dem ersten und dem zweiten Sensor oder hiervon abhängiger Signale zu mehreren Zeitpunkten wenigstens in einem Endschließbereich kurz vor Erreichen des geschlossenen Zustands vorgesehen sind.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren verhält sich das kapazitive Anrempelschutzsystem so, dass bei einer Annäherung der beiden Sensoren eine Signalveränderung bewirkt wird, die verglichen mit einer Signaländerung durch Detektieren eines menschlichen Körperteils in die entgegengesetzte Richtung läuft. Mit anderen Worten sinkt die Empfindlichkeit des kapazitiven Anrempelschutzsystems bei Annäherung der beiden Sensoren selbsttätig und das Anrempelschutzsystem deaktiviert sich somit im Endschließbereich selbst. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es dadurch, auf eine separate Erfassung der Türposition zu verzichten. Bei konventionellen Verfahren bzw. konventionellen Anrempelschutzsystemen ist die Kenntnis der Türposition erforderlich, um eine Signalveränderung im Endschließbereich von einer Signalveränderung, die durch das Vorhandensein eines zu detektierenden Hindernisses verursacht ist, unterscheiden zu können. Mit der Erfindung wird es dadurch möglich, auf vom Anrempelschutzsystem separate Einrichtungen zum Erfassen einer Türposition verzichten zu können.
In Weiterbildung der Erfindung sind die beiden Ansteuersignale Sinussignale.
Vorteilhafterweise werden die beiden Ansteuersignale von derselben Signalquelle erzeugt.
Vorteilhafterweise haben die beiden Ansteuersignale die gleiche Amplitude.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Vergleichen der erfassten Kapazitätswerte oder der hiervon abhängigen Signale mit Referenzwerten vorgesehen, wobei die Referenzwerte einer relativen Position der beiden Sensoren zugeordnet sind, und weiter ist das Bestimmen einer Position der Türe oder Klappe anhand des Ergebnisses des Vergleichs vorgesehen.
Indem wenigstens in einem Endschließbereich kurz vor Erreichen des geschlossenen Zustands, also während des Schließens der Türe oder Klappe, die erfassten Kapazitätswerte oder die hiervon abhängigen Signale mit Referenzwerten verglichen werden, kann die üblicherweise bei kapazitiven Einklemmschutzsystemen erforderliche Endabschaltung erleichtert bzw. gegebenenfalls sogar weggelassen werden. Dies wird dadurch ermöglicht, dass zwei kapazitive Sensoren vorgesehen sind, die sich beim Schließvorgang der Türe oder Klappe aufeinander zu bewegen und die im geschlossenen Zustand der Türe oder Klappe gegenüberliegend angeordnet sind. Beim aufeinander zubewegen von zwei kapazitiven Sensoren ergibt sich ein typischer Verlauf der Kapazität zwischen diesen beiden Sensoren, der zu einer Bestimmung der relativen Position der beiden Sensoren zueinander, und somit der Position der Türe oder Klappe, benutzt werden kann. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf Doppeltüren, beispielsweise Doppeltüren im Bahnbereich, bei denen sich zwei Türflügel beim Schließvorgang aufeinander zubewegen. Die zum Vergleichen der erfassten Kapazitätswerte oder der hiervon abhängigen Signale erforderlichen Referenzwerte können in einem Festwertspeicher abgelegt werden, es ist aber auch möglich, die Referenzwerte einzulernen, gegebenenfalls sogar während des Betriebs, beispielsweise beim Öffnen der Türe oder Klappe.
In Weiterbildung der Erfindung bilden die Referenzwerte eine Referenzkurve. Die Referenzwerte können sogar in Form eines Kennfelds vorliegen. Ein solches Kennfeld ist mehrdimensional aufgebaut und kann beispielsweise die Referenzwerte in Abhängigkeit von Randbedingungen abbilden.
In Weiterbildung der Erfindung beginnt der Endschließbereich bei 80% des Schließweges und geht bis zum völligen Schließen der Türe oder Klappe.
Ab etwa 80% des Schließweges ist ein Anrempeln von menschlichen Körperteilen äußerst unwahrscheinlich. Die Erfassung von Hindernissen wird daher in der Regel im Endschließbereich abgeschaltet, um die Türe überhaupt schließen zu können. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die Detektion von Hindernissen auch im Endschließbereich aktiv zu lassen, da ja der Signalverlauf auch im Endschließbereich bekannt ist und sich das System im Endschließbereich selbst deaktiviert und daher eine unbeabsichtigte Fehldetektierung eines nicht vorhandenen Hindernisses sicher vermieden werden kann.
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird auch durch ein Anrempelschutzsystem mit einer Türe oder Klappe gelöst, wobei das Anrempelschutzsystem wenigstens einen ersten kapazitiven Sensor, der an einer Schließkante der Türe oder Klappe angeordnet ist, sowie einen zweiten kapazitiven Sensor aufweist, der im geschlossenen Zustand der Türe oder Klappe gegenüberliegend dem ersten Sensor und im geöffneten Zustand der Türe oder Klappe beabstandet von dem ersten Sensor angeordnet ist, wobei eine Auswerteelektronik vorgesehen ist, die Mittel zum Erfassen einer Kapazität zwischen dem ersten und dem zweiten Sensor oder hiervon abhängiger Signale zu mehreren Zeitpunkten wenigstens in einem Endschließbereich kurz vor Erreichen des geschlossenen Zustandes und wenigstens eine Signalquelle zum Beaufschlagen des ersten kapazitiven Sensors und des zweiten kapazitiven Sensors mit frequenzgleichen Ansteuersignalen aufweise, wobei die Auswerteelektronik so ausgebildet ist, dass eine Annäherung der beiden Sensoren eine Signalveränderung bewirkt, die verglichen mit einer Signaländerung durch Detektieren eines menschlichen Körperteils in die entgegengesetzte Richtung läuft.
Bei einer solchen Ausbildung der Auswerteelektronik kann problemlos zwischen der Annäherung der beiden Sensoren und einem Hindernis unterschieden werden. Es besteht dadurch keine Gefahr, dass trotz des Vorhandenseins eines Hindernisses die Schließbewegung der Türe oder Klappe fortgesetzt wird. Gleichzeitig deaktiviert sich das System im Endschließbereich selbst und es kann auf eine separate Abschaltung im Endschließbereich verzichtet werden.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Ansteuerelektronik Mittel zum Vergleichen der erfassten Kapazitätswerte oder der hiervon abhängigen Signale mit Referenzwerten, wobei die Referenzwerte einer relativen Position der beiden Sensoren zugeordnet sind, und Mittel zum Bestimmen einer Position der Türe oder Klappe anhand des Ergebnisses des Vergleichs aufweist.
Bei dem erfindungsgemäßen Anrempelschutzsystem ist die relative Position der beiden Sensoren und damit die relative Position einer Türe oder Klappe zu einem Türrahmen bzw. die relative Position von zwei Türflügeln einer Doppeltüre bekannt, so dass auf zusätzliche Maßnahmen zum Erkennen des Endschließbereichs verzichtet werden kann. Mit dem erfindungsgemäßen Anrempelschutzsystem können dadurch Kosten und Bauraum gespart werden und das erfindungsgemäße Anrempelschutzsystem kann problemlos nachgerüstet werden, da kein Zugriff auf eine Türsteuerung erforderlich ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Einzelmerkmale der unterschiedlichen, dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen lassen sich dabei in beliebiger Weise miteinander kombinieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. In den Zeichnungen zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Anrempelschutzsystems in einem ersten Zustand,
2 eine schematische Darstellung des Anrempelschutzsystems der 1 in einem zweiten Zustand,
3 eine schematische Darstellung des Anrempelschutzsystems der 1 in einem dritten Zustand,
4 einen typischen Verlauf eines Detektionssignals bei Vorhandensein eines Hindernisses und in einem Endschließbereich,
5 einen typischen Verlauf der Ansteuersignale für die kapazitiven Sensoren des erfindungsgemäßen Anrempelschutzsystems,
6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Funktionsprinzips des erfindungsgemäßen Anrempelschutzsystems und
7 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Anrempelschutzsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Die Darstellung der 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Anrempelschutzsystems zur Verdeutlichung der Erfindung. Ein erster kapazitiver Sensor 10 ist an der Vorderkante oder Schließkante eines linken Türblatts 40 einer Doppeltüre befestigt. Der Sensor 10 ist in ein nur schematisch dargestelltes elastisches Profil an der Schließkante des Türblatts 40 eingebettet, bewegt sich also zusammen mit dem Türblatt 40. Eine Bewegung des Türblatts 40 in Schließrichtung ist mit einem Pfeil 42 dargestellt.
Der Sensor 10 wird mit einem Ansteuersignal beaufschlagt und sendet ein Feld aus, dessen Äquipotentiallinien 44 in der 1 angedeutet sind.
Gegenüberliegend dem linken Türblatt 40 ist ein rechtes Türblatt 40' angeordnet, das in gleicher Weise mit einem kapazitiven Sensor 10' versehen ist. Auch der Sensor 10' ist an der Schließkante des Türblatts 40' angeordnet und innerhalb eines elastischen Profils vorgesehen, das in 1 nur schematisch dargestellt ist. Der Sensor 10' wird mit einem Ansteuersignal beaufschlagt und sendet ebenfalls ein Feld aus, dessen Äquipotentiallinien 44' in 1 angedeutet sind. Die Ansteuersignale der Sensoren 10, 10' sind taktsynchron, also frequenzgleich und phasengleich. Es kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass die beiden Ansteuersignale für die Sensoren 10, 10' auch die gleiche Amplitude aufweisen. Für die Erfindung wesentlich ist, dass die beiden Ansteuersignale dieselbe Frequenz haben. Die Phase der Ansteuersignale muss entweder gleich sein oder einen konstanten Phasenunterschied zwischen 0° und 90° haben.
Eine Schließrichtung des in 1 rechten Türblatts 40' ist mit einem Pfeil 46 angedeutet. Wie leicht zu erkennen ist, bewegen sich die Türblätter 40, 40' beim Schließvorgang aufeinander zu. Im nicht dargestellten, vollständig geschlossenen Zustand liegen die elastischen Profile an den jeweiligen Schließkanten der Türblätter 40, 40' aneinander an, so dass die beiden Sensoren 10, 10' einander gegenüberliegend und in sehr geringem Abstand voneinander angeordnet sind.
Die Darstellung der 2 zeigt das in 1 linke Türblatt 40 und den in 1 linken Sensor 10 in dem Fall, in dem ein Hindernis 30, beispielsweise eine menschliche Hand, in das Feld des Sensors 10 eingebracht wird. Das in 1 rechte Türblatt 40' und der rechte Sensor 10' sind der Einfachheit halber in 2 nicht dargestellt. Es ist zu erkennen, dass sich die Äquipotentiallinien 44 des vom Sensor 10 ausgesandten Feldes verändern, da die Hand 30 eine kapazitive Verbindung zum Massepotential bildet. Es wird dadurch Energie über die Hand 30 abgeleitet.
Gleichzeitig verändert sich eine vom Sensor 10 gegen Masse gesehene Kapazität, wobei diese Änderung der Kapazität erfasst und das Hindernis 30 dadurch detektiert werden kann.
3 zeigt das Anrempelschutzsystem der 3, wenn sich die beiden Türblätter 40, 40' gegenüber der Darstellung der 1 angenähert haben. Die Äquipotentiallinien 44, 44' haben sich nun erneut verändert und es tritt nunmehr eine Wechselwirkung zwischen den Feldern auf, die vom Sensor 10 bzw. vom Sensor 10' ausgesendet werden. Anhand der Äquipotentiallinien 44, 44' ist zu erkennen, dass diese nun in einem Außenbereich von dem in 3 linken Türblatt 40 zu dem in 3 rechten Türblatt 40' laufen. Eine Kapazität zwischen den beiden Sensoren 10, 10' verändert sich dadurch und es wird weniger Energie über die von den beiden Sensoren 10, 10' ausgesandten Felder abgegeben. Dieser Effekt tritt dann auf, wenn die Ansteuersignale, die den Sensoren 10, 10' zugeführt werden, die gleiche Frequenz und eine konstante Phasendifferenz oder sogar die gleiche Phasenlage aufweisen. Gegebenenfalls können die Ansteuersignale auch die gleiche Amplitude aufweisen.
Das erfindungsgemäße Anrempelschutzsystem und speziell die Auswerteelektronik des erfindungsgemäßen Anrempelschutzsystems ist so ausgebildet, dass ein Detektionssignal, das zum Detektieren des Hindernisses 30 verwendet wird, sich bei Annäherung des Hindernisses 30, beispielsweise einer menschlichen Hand, an einen der Sensoren 10, 10' in eine Richtung bewegt, die entgegengesetzt zu einer Signaländerung des Detektionssignals ist, wenn sich die beiden Sensoren 10, 10' ohne Vorhandensein eines Hindernisses aneinander annähern. Dadurch kann problemlos unterschieden werden, ob die Detektion eines Hindernisses oder die Annäherung der beiden Sensoren im Endschließbereich vorliegt.
Ein entsprechender qualitativer Verlauf des Detektionssignals ist in 4 dargestellt. Nähert sich die Hand 30 an den Sensor 10 und damit das linke Türblatt 40 an, wie in 2 dargestellt ist, steigt das Detektionssignal an, wie in 4 durch einen Peak 48 des Detektionssignals dargestellt ist. Nähern sich hingegen die beiden Sensoren 10, 10' und damit das linke Türblatt 40 und das rechte Türblatt 40' einander an, wie in 3 dargestellt ist, fällt das Detektionssignal ab, wie dies in 4 durch den Abfall bei der Ziffer 50 dargestellt ist. Am Verlauf des Detektionssignals kann somit klar unterschieden werden, ob die Annäherung eines Hindernisses, beispielsweise einer menschlichen Hand 30, vorliegt oder ob eine Veränderung des Detektionssignals durch eine Annäherung der beiden Sensoren 10, 10' verursacht ist.
Anhand des Verlaufs des Detektionssignals der 4 ist zu erkennen, dass ein Abschalten der Detektion von Hindernissen bei dem erfindungsgemäßen Einklemmschutzsystem gar nicht erforderlich ist. Denn die Veränderung des Detektionssignals im Endschließbereich, also bei einer Annäherung der beiden Sensoren 10, 10', geht in die entgegengesetzte Richtung zu einer Veränderung des Detektionssignals bei der Annäherung eines Hindernisses, siehe den Peak 48 in 4. Die Detektion von Hindernissen kann also auch im Endschließbereich aktiv sein. Das erfindungsgemäße Anrempelschutzsystem deaktiviert sich im Endschließbereich somit selbsttätig, eine separate Abschaltung und eine Kenntnis der Türposition ist nicht erforderlich.
Als zusätzliche Funktion kann mit dem erfindungsgemäßen Anrempelschutzsystem aber auch die aktuelle Türposition bestimmt werden, wenn dies erforderlich sein sollte. Eine Auswerteelektronik des erfindungsgemäßen Anrempelschutzsystems vergleicht den Verlauf des Detektionssignals der 4 wenigstens in einem Endschließbereich, also beispielsweise von etwa 80% des Schließweges bis zum vollständigen Schließen der Türe, mit einem Referenzverlauf oder wenigstens einzelnen Referenzwerten. Zu dem Referenzverlauf des Detektionssignals sind jeweils die relativen Positionen des linken Türflügels 40 und des rechten Türflügels 40' bekannt, so dass anhand des Vergleichs des Detektionssignals mit dem Referenzverlauf auf die aktuelle Position der beiden Türblätter 40, 40' geschlossen werden kann. Mittels der Auswerteelektronik des erfindungsgemäßen Anrempelschutzsystems kann somit eine Bestimmung der Position der beiden Türblätter 40, 40' erfolgen. Ein Endschließbereich ist durch den Abfall bei der Ziffer 50 gemäß 4 des Detektionssignals charakterisiert.
5 zeigt die Ansteuersignale für die beiden kapazitiven Sensoren 10, 10', die jeweils zum Aussenden eines Felds führen, siehe 1. Es ist zu erkennen, dass die beiden Ansteuersignale 52, 54 taktsynchron sind, also frequenzgleich und phasengleich. Die beiden Ansteuersignale 52, 54 haben darüber hinaus auch die gleiche Amplitude. Lediglich zur Verdeutlichung ist das Ansteuersignal 52 in der Darstellung der 5 mit einem anderen Offsetwert versehen als das Ansteuersignal 54.
Die Darstellung der 6 dient zur Verdeutlichung des Messprinzips mit dem erfindungsgemäßen Anrempelschutzsystem, wobei die Messschaltung selbst der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet ist. Jeder Sensor 10, der auch als Schaltleistenprofil bezeichnet werden kann, weist zwei Leiter 14, 16 auf, die jeweils eine Kapazität gegen Masse bilden. Eine Kapazität zwischen dem in Erfassungsrichtung 12 gesehen hinteren Leiter 14 und Masse ist mit Z₃₁ bezeichnet, eine Kapazität zwischen dem in Erfassungsrichtung 12 vorderen Leiter 16 und Masse ist mit Z₅₁ bezeichnet. Eine Hand 30 bildet ein mittels des Schaltleistensystems oder Anrempelschutzsystems zu detektierendes Hindernis. Die Hand 30 hat zur Masse eine Kapazität Z₆₂ , die den menschlichen Körper mit seiner Ableitung gegen Masse repräsentiert. Die Hand 30 bildet mit dem in Erfassungsrichtung 12 vorderen Leiter 16 eine Kapazität Z₆₀ aus, und mit dem in Erfassungsrichtung 12 hinteren Leiter 14 eine Kapazität Z₆₁ . Durch die Hand 30 werden somit die Spannungssignale auf beiden Leitern 14, 16 beeinflusst. Die Enden der Leiter 14, 16 sind in 6 mit P1 bzw. P2 bezeichnet. Die Signale an den Punkten P1, P2 und somit die Signale auf den Leitern 14, 16 werden dann einer Auswerteelektronik zugeführt. Durch das Vorhandensein der Hand 30 verändern sich somit die Spannungen am ersten Ende P1 und am zweiten Ende P2 in die gleiche Richtung, jedoch unterschiedlich stark, wobei der Unterschied von der Ausbildung der Auswerteelektronik abhängt. Für die Erfindung entscheidend ist, dass sich die Spannungsdifferenz zwischen den Leitern 14, 16 bei Vorhandensein der Hand 30 entgegengesetzt zur Annäherung zweier Sensoren 10, 10' ändert, so dass der Endschließbereich mit der Annäherung der beiden Sensoren ohne weiteres vom Vorhandensein einer Hand 30 unterschieden werden kann.
Die Darstellung der 7 zeigt beispielhaft eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Anrempelschutzsystems. Das Anrempelschutzsystem weist die beiden Sensoren 10, 10' bzw. Schaltleistenprofile auf. Weitere Sensoren könnten in gleicher Weise angeschlossen sein. Jedem Sensor 10, 10' ist eine Auswertelektronik 20 bzw. 20' zugeordnet. Die Auswerteelektroniken 20, 20' sind jeweils lediglich schematisch angedeutet mittels eines Differenzierers 58, 58' sowie eines jeweiligen weiteren Schaltungsblocks 60, 60', der jeweils einen Synchrondemodulator aufweist.
Jedem Sensor 10, 10' ist auch eine Brückenschaltung 24 bzw. 24' zugeordnet. Eine Signalquelle 64 erzeugt die Ansteuersignale 52, 54, siehe 5, und speist die erzeugten Sinussignale 52, 54 sowohl in eine Ansteuerschaltung 24 und damit in die Leiter des Sensors 10 als auch in eine Ansteuerschaltung 24' und damit in die Leiter des Sensors 10' ein. Auf diese Weise können zwei oder mehr Sensoren 10, 10' mit demselben Sinussignal aus derselben Signalquelle angesteuert werden. Die Ansteuersignale für die Sensoren 10, 10' sind dadurch taktsynchron.
Befindet sich eine menschliche Hand 30 oder ein sonstiges Hindernis im Erfassungsbereich wenigstens eines der Sensoren 10, 10', so verändern sich, wie erläutert wurde, die Spannungen an den Leitern der Sensoren 10, 10'. Eine Veränderung der Spannungen an den Leitern tritt, wie erläutert wurde, auch bei einer Annäherung der beiden Sensoren 10, 10' in einem Endschließbereich auf. Diese Veränderung der Spannungen an den Leitern werden mittels der Auswerteelektroniken 20, 20' detektiert.

Claims

Verfahren zum kapazitiven Erfassen von Hindernissen mit einem kapazitiven Anrempelschutzsystem, wobei das Anrempelschutzsystem wenigstens einen ersten kapazitiven Sensor (10) aufweist, der an einer Schließkante einer Türe (40, 40') oder Klappe angeordnet ist, sowie einen zweiten kapazitiven Sensor (10'), der im geschlossenen Zustand der Türe (40, 40') oder Klappe gegenüberliegend dem ersten Sensor (10) und im geöffneten Zustand der Türe (40, 40') oder Klappe beabstandet von dem ersten Sensor (10) angeordnet ist, mit den Schritten Annähern des ersten kapazitiven Sensors (10) und des zweiten kapazitiven Sensors (10') während eines Schließvorgangs der Türe (40, 40') oder Klappe, Beaufschlagen des ersten kapazitiven Sensors (10) und des zweiten kapazitiven Sensors (10') mit frequenzgleichen Ansteuersignalen (52, 54), wobei die beiden Ansteuersignale (52, 54) einen konstanten Phasenunterschied zwischen 0 Grad und 90 Grad aufweisen, und Erfassen einer Kapazität zwischen dem ersten und dem zweiten Sensor (10, 10') oder hiervon abhängiger Signale zu mehreren Zeitpunkten wenigstens in einem Endschließbereich kurz vor Erreichen des geschlossenen Zustands.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ansteuersignale (52, 54) Sinussignale sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Ansteuersignale (52, 54) von derselben Signalquelle erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Ansteuersignale (52, 54) die gleiche Amplitude haben.
Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Vergleichen der erfassten Kapazitätswerte oder der hiervon abhängigen Signale mit Referenzwerten, wobei die Referenzwerte einer relativen Position der beiden Sensoren (10, 10') zugeordnet sind, und Bestimmen einer Position der Türe (40, 40') oder Klappe anhand des Ergebnisses des Vergleichs.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzwerte eine Referenzkurve bilden.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzwerte in Form eines Kennfelds vorliegen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Endschließbereich bei 80% des Schließweges beginnt und bis zum völligen Schließen der Türe (40, 40') oder Klappe geht.
Anrempelschutzsystem mit einer Türe (40, 40') oder Klappe, wobei das Anrempelschutzschutzsystem wenigstens einen ersten kapazitiven Sensor (10), der an einer Schließkante der Türe (40) oder Klappe angeordnet ist, sowie einen zweiten kapazitiven Sensor (10') aufweist, der im geschlossenen Zustand der Türe (40, 40') oder Klappe gegenüberliegend dem ersten Sensor (10) und im geöffneten Zustand der Türe (40, 40') oder Klappe beabstandet von dem ersten Sensor (10) angeordnet ist, wobei sich der erste kapazitive Sensor (10) und der zweite kapazitive Sensor (10') während eines Schließvorgangs der Tür (40, 40') oder Klappe annähern, wobei eine Auswerteelektronik (20, 20') vorgesehen ist, die Mittel zum Erfassen einer Kapazität zwischen dem ersten und dem zweiten Sensor oder hiervon abhängiger Signale zu mehreren Zeitpunkten wenigstens in einem Endschließbereich kurz vor Erreichen des geschlossenen Zustands und wenigstens eine Signalquelle zum Beaufschlagen des ersten kapazitiven Sensors (10) und des zweiten kapazitiven Sensors (10') mit frequenzgleichen Ansteuersignalen (52, 54), wobei die beiden Ansteuersignale (52, 54) einen konstanten Phasenunterschied zwischen 0 Grad und 90 Grad aufweisen aufweist, wobei die Auswerteelektronik (20, 20') so ausgebildet ist, dass eine Annäherung der beiden Sensoren (10, 10') eine Signalveränderung bewirkt, die verglichen mit einer Signaländerung durch Detektieren eines menschlichen Körperteils (30) in die entgegengesetzte Richtung läuft.
Anrempelschutzsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteelektronik (20, 20') Mittel zum Vergleichen der erfassten Kapazitätswerte oder der hiervon abhängigen Signale mit Referenzwerten, wobei die Referenzwerte einer relativen Position der beiden Sensoren zugeordnet sind, und Mittel zum Bestimmen einer Position der Türe oder Klappe anhand des Ergebnisses des Vergleichs aufweist.