DE102018106622A1

DE102018106622A1 - Anordnung für eine kapazitive Sensorvorrichtung

Info

Publication number: DE102018106622A1
Application number: DE102018106622.8A
Authority: DE
Inventors: Berthold Sieg
Original assignee: Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG
Current assignee: Huf Huelsbeck and Fuerst GmbH and Co KG
Priority date: 2018-03-21
Filing date: 2018-03-21
Publication date: 2019-09-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (10) für eine kapazitive Sensorvorrichtung (20) eines Fahrzeuges (1), insbesondere zur Ansteuerung und/oder Auswertung bei der kapazitiven Sensorvorrichtung (20) zur Detektion einer Aktivierungshandlung beim Fahrzeug (1), aufweisend:- wenigstens eine Sensorelektrode (20.1) zur Erfassung einer Veränderung in einer Umgebung des Fahrzeuges (1),- eine Kontrollvorrichtung (50) zum Betreiben der Sensorelektrode (20.1) mit wenigstens einem Signal (S'), wobei die Kontrollvorrichtung (50) elektrisch mit der Sensorelektrode (20.1) über einen Übertragungspfad (u) verbunden ist, um gemäß mindestens einer Arbeitsfrequenz eine Übertragung des Signals (S') durchzuführen, wobei eine Vorfilteranordnung (80) mit dem Übertragungspfad verbunden ist, um gemäß einer Vorfilterung eine Abschwächung des Signals (S') für von der Arbeitsfrequenz abweichende Frequenzen durchzuführen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung für eine kapazitive Sensorvorrichtung eines Fahrzeuges. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betreiben einer kapazitiven Sensorvorrichtung eines Fahrzeuges.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass eine kapazitive Sensorvorrichtung mit einem Sensorelement an einem Fahrzeug genutzt werden kann, um Veränderungen in der Umgebung des Sensorelements, wie eine Bewegung oder eine Annäherung einer Person, zu detektieren. Zur Auswertung des Sensorelements kann dieses wiederholt aufgeladen und entladen werden, was entsprechend mit einer Ausgabe und einem Empfang elektrischer Signale innerhalb der Sensorvorrichtung einhergeht. Hierzu werden meist periodische Rechteck-Signale genutzt, welche aufgrund des Umladens und/oder eines Umschaltens zwischen einem Entlade- und einem Auflade-Strompfad entstehen können.
Zur Auswertung des Sensorelements sind z. B. Umladeverfahren bekannt, wie sie in DE 10 2012 102 422 A1 , DE 10 2012 105 266 A1 , DE 10 2013 112 909 A1 oder DE 10 2013 112 910 A1 offenbart sind.
Ein häufiges Problem ist dabei, dass ein solches Signal zur Auswertung, und insbesondere ein Rechtecksignal, ein Spektrum mit ungünstigen Frequenzen aufweisen kann. So ist es denkbar, dass es bei der Umladung mittels des Signals an dem Sensorelement zu einer störenden Abstrahlung kommt. Entsprechend ist es oft eine technische Herausforderung und mit aufwendigen Maßnahmen verbunden, Störauswirkungen durch die Sensorvorrichtung auf die Umgebung zu reduzieren. Beispielsweise kann es zu Problemen aufgrund von Wechselwirkungen mit Funksignalen im Bereich von 510 kHz bis 1,71 MHz kommen. Solche Funksignale werden insbesondere durch externe Sender des Mittelwellenrundfunks (im AM-Band) oder dergleichen abgestrahlt. Die Maßnahmen zur Reduzierung und/oder Kompensation dieser Wechselwirkungen sind dabei häufig technisch komplex und kostenintensiv.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Betrieb einer kapazitiven Sensorvorrichtung eines Fahrzeuges zu ermöglichen.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anordnung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch eine Anordnung, insbesondere elektrische Schaltungsanordnung, für eine kapazitive Sensorvorrichtung eines Fahrzeuges, vorzugsweise zur Ansteuerung und/oder Auswertung bei der kapazitiven Sensorvorrichtung zur Detektion einer Aktivierungshandlung beim Fahrzeug, vorzugsweise im Front- Seiten- und/oder Heckbereich des Fahrzeuges. Die Aktivierungshandlung kann dabei z. B. durch eine Person in der Umgebung des Fahrzeuges durchgeführt werden. So kann die Person den Wunsch haben, eine Heckklappe des Fahrzeuges durch eine Geste am Heckbereich zu öffnen. Diese Geste ist z. B. ein Bewegen eines Körperteils unterhalb eines Stoßfängers, was durch die Sensorvorrichtung detektiert werden kann. Auch kann ggf. eine Geste in der Umgebung zu einem Türgriff des Fahrzeuges als Aktivierungshandlung vorgesehen sein, um z. B. eine Fahrzeugtür zu entriegeln und/oder zu öffnen.
Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße Anordnung wenigstens eine der nachfolgenden Komponenten auf:

- wenigstens oder genau ein Sensorelement, in der Form einer Sensorelektrode, zur Erfassung einer Veränderung in einer Umgebung des Fahrzeuges, insbesondere in einer Umgebung des Sensorelements, vorzugsweise in einem Bereich außerhalb des Fahrzeuges und/oder unterhalb eines Stoßfängers und/oder im Bereich eines Türgriffes, bevorzugt zur Erfassung der Geste und/oder der Aktivierungshandlung,
- eine Kontrollvorrichtung zum Betreiben der Sensorelektrode mit wenigstens einem (elektrischen) Signal.

Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass die Kontrollvorrichtung elektrisch mit der Sensorelektrode über einen Übertragungspfad verbunden ist, um gemäß mindestens einer Arbeitsfrequenz eine Übertragung des Signals durchzuführen. Außerdem kann eine Vorfilteranordnung (z. B. elektrisch oder magnetisch) mit dem Übertragungspfad verbunden sein, um gemäß einer Vorfilterung eine Abschwächung des Signals für von der Arbeitsfrequenz abweichende Frequenzen durchzuführen. Dies hat den Vorteil, dass das Spektrum des Signals (insbesondere eines Empfangssignals) durch die Vorfilteranordnung angepasst werden kann, also z. B. (ungewünschte) störende Frequenzen des Signals herausgefiltert werden und/oder Störungen bei einer Auswertung vermieden werden können.
Die Nutzung der Vorfilteranordnung kann dabei besonders effizient sein, wenn das Signal eine von einem Rechteck abweichende Form, vorzugsweise eine sinus(artige) Form aufweist. Das Signal kann bspw. ein Empfangssignal sein oder aufweisen, welches zur Übertragung von Ladungen von der Sensorelektrode an die Kontrollvorrichtung, insbesondere an eine Halteanordnung, dient. Ggf. kann das Signal auch ein Ausgangssignal aufweisen, welches zur Aufladung der Sensorelektrode von der Kontrollvorrichtung (insbesondere einer Übertragungsanordnung) an die Sensorelektrode übertragen wird. Das Empfangssignal und das Ausgangssignal können dabei z. B. abwechselnd über den Übertragungspfad als gemeinsamen Übertragungsweg übertragen werden, und dort ggf. als das Signal messbar sein. (Die Frequenz mit welcher die abwechselnde Übertragung erfolgt kann dabei die Arbeitsfrequenz der Sensorvorrichtung bestimmen). Somit kann die Vorfilteranordnung Einfluss auf das Signal, also z. B. das Empfangssignal und ggf. auch auf das Ausgangssignal, haben, um störende Frequenzen herauszufiltern. Um die vom Rechteck (also einem Rechtecksignal) abweichende Form des Signals zu bewirken, kann dabei z. B. wenigstens eine Filterkomponente, insbesondere der Übertragungsanordnung, genutzt werden.
Sowohl bei der Nutzung eines rechteckartigen Signals als auch eines sinusartigen Signals als Ausgangssignal - und auch bei anderen gewünschten Signalarten - kann der Einsatz der Vorfilteranordnung deutliche Vorteile bieten. Es lässt sich damit gewährleisten, dass für die Auswertung störende Frequenzen reduziert werden. Daher ist die erfindungsgemäße Anordnung grundsätzlich für alle denkbaren Signalarten bzw. Signalformen des Eingangs- und/oder Ausgangssignals einsetzbar und unter Schutz gestellt. Besondere Vorteile bietet jedoch der Einsatz gemeinsam mit einer Übertragungsanordnung, welche eine Filterung und/oder Oberwellenunterdrückung durchführt, um z. B. ein sinusartiges Signal zu erhalten. Dies kann z. B. den Energieverbrauch durch die Vorfilteranordnung deutlich reduzieren. Alternativ oder zusätzlich zur Nutzung einer Vorfilteranordnung kann vorgesehen sein, dass die Kontrollvorrichtung (insbesondere elektrisch) mit der Sensorelektrode über den Übertragungspfad verbunden ist, um gemäß der mindestens einen Arbeitsfrequenz eine Übertragung des Signals durchzuführen, wobei das Signal zur elektrischen Aufladung der Sensorelektrode als ein Ausgangssignal ausgeführt ist, und/oder das Signal zur Auswertung der Sensorelektrode als ein Empfangssignal ausgeführt ist, und/oder der Übertragungspfad zur Aufladung der Sensorelektrode mit einem Transmit-Pfad verbunden wird, und/oder zur Auswertung der Sensorelektrode mit einem Receive-Pfad verbunden wird. Das Ausgangssignal hat bspw. eine erste Stromrichtung und das Empfangssignal eine entgegengesetzte zweite Stromrichtung. Dabei kann eine Übertragungsanordnung zur frequenzabhängigen Veränderung, vorzugsweise zur Filterung, vorgesehen sein, vorzugsweise um die frequenzabhängige Veränderung sowohl für das Empfangssignal und/oder in einem Receive-Pfad als auch für das Ausgangssignal und/oder in einem Transmit-Pfad bereitzustellen. Bevorzugt kann dabei nur genau eine einzige Übertragungsanordnung für beide Signale bzw. Pfade vorgesehen sein. Besonders bevorzugt beeinflusst und/oder bestimmt die Übertragungsanordnung die Arbeitsfrequenz.
Vorteilhafterweise kann bei der erfindungsgemäßen Anordnung nur eine einzige (baulich ausgeführte) Sensorelektrode zur Ausbildung einer (veränderlichen) Sensorkapazität vorgesehen sein, wobei vorzugsweise die Gegenelektrode zur Ausbildung der Sensorkapazität durch eine Masse des Fahrzeuges gebildet ist, und damit nicht als separates (dediziertes) Bauteil angesehen wird. Bevorzugt werden parasitäre Kapazitäten der Sensorvorrichtung bei dieser Betrachtung vernachlässigt. Dies ermöglicht eine besonders einfache konstruktive Ausgestaltung.
Das Sensorelement, insbesondere die Sensorelektrode, kann ein Sensorelement aus einem elektrisch leitenden Material sein. Bspw. ist die Sensorelektrode als länglicher (längsgestreckter) elektrischer Leiter ausgeführt, bspw. als elektrisches Kabel, und optional lediglich über eine einzige direkte elektrische Verbindung mit der Fahrzeugelektronik verbunden.
Dabei kann unter einer elektrischen Verbindung sowohl eine direkte als auch eine indirekte Verbindung, d. h. auch über weitere elektrische Bauelemente, verstanden werden, allerdings vorzugsweise nur, sofern die Verbindung ausschließlich elektrisch erfolgt. Bspw. kann das elektrische Feld zwischen der Sensorelektrode und der Fahrzeugmasse hierbei nicht als direkte elektrische Verbindung aufgefasst werden, sodass die Sensorelektrode bevorzugt nur eine einzige direkte elektrische Verbindung zur Fahrzeugelektronik aufweist. Ggf. kann als die Fahrzeugelektronik auch zumindest die Sensorvorrichtung und/oder die Kontrollvorrichtung und/oder die Übertragungsanordnung verstanden werden.
Das Fahrzeug ist vorzugsweise als Kraftfahrzeug, bevorzugt Personenkraftfahrzeug, und/oder als Elektrofahrzeug und/oder als Hybridfahrzeug und/oder als autonomes Fahrzeug ausgebildet.
Es ist darüber hinaus denkbar, dass das wenigstens eine Sensorelement, vorzugsweise die wenigstens eine Sensorelektrode, in einem Front- und/oder Seiten- und/oder Heckbereich des Fahrzeuges angeordnet ist, um insbesondere die Veränderung in der Umgebung und/oder die Aktivierungshandlung entsprechend im genannten Umgebungsbereich, d. h. Front- und/oder Seiten- und/oder Heckbereich des Fahrzeuges, zu erfassen. Auf diese Weise kann die Aktivierungshandlung in diesem Umgebungsbereich zuverlässig durch die Sensorvorrichtung detektiert werden. Es können z. B. intuitiv anhand der Detektion Elemente und/oder Funktionen des Fahrzeuges in diesem Umgebungsbereich bewegt bzw. aktiviert werden. Solche Funktionen sind bspw. eine Beleuchtung des Fahrzeuges und/oder ein Entriegeln einer Schließvorrichtung des Fahrzeuges und/oder dergleichen. Die Elemente können z. B. als Heckklappe und/oder Seitentür und/oder Schiebetür und/oder Motorhaube ausgeführt sein, welche anhand der Detektion bewegt und/oder geöffnet und/oder geschlossen werden. Auch ist es optional möglich, dass das Sensorelement an einem und/oder innerhalb eines oder im Bereich eines Türschweller(s) angeordnet ist, um anhand der Detektion z. B. eine Seitentür oder Schiebetür des Fahrzeuges zu öffnen. Damit eine Bewegung und/oder ein Bewegungsmuster zuverlässig anhand der Detektion erfasst werden kann, können alternativ oder zusätzlich zu vorgenannten Merkmalen auch mindestens zwei Sensorelemente, vorzugsweise Sensorelektroden, vorgesehen sein. Diese sind bspw. gemeinsam in wenigstens einem der vorgenannten Umgebungsbereichen angeordnet, z. B. gemeinsam in einem Stoßfänger oder Türschweller oder Türgriff oder dergleichen.
Vorteilhafterweise kann die Vorfilteranordnung als ein Parallelschwingkreis und/oder Saugkreis ausgebildet sein. Bspw. wirkt dann die Vorfilteranordnung als Bandpass und/oder Bandsperre, welche Frequenzen abweichend von der Arbeitsfrequenz abschwächt. Die Arbeitsfrequenz ist dabei insbesondere 333 kHz, und wird z. B. von einer Ansteuerungsvorrichtung, wie einem Mikrocontroller, bestimmt.
Es ist ferner denkbar, dass die Vorfilteranordnung als Bandpass und/oder Saugkreis ausgeführt ist, um vorzugsweise bei der Arbeitsfrequenz hochohmig zu werden, wobei bevorzugt die Vorfilteranordnung als passives elektrisches Filter ausgeführt ist. In anderen Worten kann die Vorfilteranordnung für ein sinusförmiges Signal mit der Arbeitsfrequenz hochohmig sein, also z. B. den maximalen frequenzabhängigen Widerstands- (bzw. Impedanz-) Wert aufweisen. Dies ermöglicht einen einfachen und kostengünstigen Aufbau, welcher zudem platzsparend zu realisieren ist.
Gemäß einem weiteren Vorteil kann vorgesehen sein, dass die Vorfilteranordnung als ein Parallelschwingkreis und/oder Saugkreis ausgeführt ist, um vorzugsweise bei der Arbeitsfrequenz hochohmig zu werden, wobei bevorzugt die Arbeitsfrequenz der Resonanzfrequenz der Vorfilteranordnung entspricht. Dies ermöglicht eine einfache Kalibrierung der Sensorvorrichtung für die Vorfilteranordnung.
Ferner ist es denkbar, dass wenigstens ein Schalterelement mit dem Übertragungspfad verbunden und dazu ausgeführt ist, den Übertragungspfad abwechselnd in Abhängigkeit von der Arbeitsfrequenz mit einem Receive-Pfad und/oder einem Transmit-Pfad zu verbinden, um vorzugsweise für das Betreiben abwechselnd das Signal als Empfangssignal und Ausgangssignal zu übertragen. Der Receive-Pfad dient dabei z. B. zum Empfangen von Ladungen der Sensorelektrode innerhalb einer Empfangsphase, also insbesondere zur Auswertung einer veränderlichen Kapazität (Sensorkapazität), welche durch die Sensorelektrode bereitgestellt wird. Der Transmit-Pfad dient z. B. zum Aufladen der Sensorelektrode innerhalb einer Übertragungsphase. Für beide Phasen kann ggf. das Signal genutzt werden, dann insbesondere mit einem Stromfluss in unterschiedlichen Richtungen. Der Kehrwert der Arbeitsfrequenz entspricht z. B. einer Arbeitsperiode, also bspw. der Übertragungs- und/oder Empfangsphase oder der Summe aus Übertragungs- und Empfangsphase.
Es kann optional möglich sein, dass in einem Receive-Pfad eine Halteanordnung der Kontrollvorrichtung zur Auswertung der Erfassung, insbesondere zur Bestimmung einer Sensorkapazität, verschaltet ist, um vorzugsweise ein Empfangssignal von der Sensorelektrode über den Receive-Pfad zu empfangen, wobei bevorzugt der Übertragungspfad mit dem Receive-Pfad verbunden ist, um die Vorfilterung bei dem Empfangssignal als das Signal durchzuführen. Dabei kann das Empfangssignal für die Sensorkapazität spezifisch sein, bspw. die durch das Empfangssignal übertragene Ladungsmenge der in der Sensorelektrode gespeicherten Ladungsmenge entsprechen und/oder proportional zur Sensorkapazität sein. Dies ermöglicht eine einfache Auswertung, wenn die übertragene Ladungsmenge z. B. über einen Stromspiegel oder dergleichen in der Halteanordnung mittels einer Haltekapazität gespeichert wird.
Außerdem kann es im Rahmen der Erfindung von Vorteil sein, dass in einem Transmit-Pfad eine Übertragungsanordnung der Kontrollvorrichtung zur Ansteuerung und/oder Aufladung der Sensorelektrode verschaltet ist, um vorzugsweise ein Ausgangssignal von der Übertragungsanordnung über den Transmit-Pfad an die Sensorelektrode zu übertragen, wobei bevorzugt der Übertragungspfad mit dem Transmit-Pfad verbunden ist, um die Vorfilterung bei dem Ausgangssignal als das Signal durchzuführen. Dies ermöglicht eine Nutzung der Vorfilterung durch die Vorfilteranordnung sowohl im Transmit- als auch im Receive-Pfad.
In einer weiteren Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass eine Übertragungsanordnung mit einer Halteanordnung verbunden ist, um eine frequenzabhängige Veränderung des Signals zu bewirken. Diese Verbindung erlaubt es dabei, dass das Signal im Übertragungspfad ebenfalls frequenzabhängig verändert werden kann, auch wenn der Transmit-Pfad (z. B. in der Empfangsphase) nicht (über das Schalterelement) mit dem Übertragungspfad verbunden ist. Die Verbindung der Übertragungsanordnung mit der Halteanordnung besteht dabei bspw. über einen Operationsverstärker.
Außerdem kann es im Rahmen der Erfindung von Vorteil sein, dass eine Halteanordnung zur Auswertung einer veränderlichen Sensorkapazität vorgesehen ist, um vorzugsweise die Veränderung in der Umgebung des Fahrzeuges anhand dieser Auswertung zu detektieren, wobei bevorzugt die Halteanordnung als Integrator ausgebildet ist, um insbesondere eine Ladungsakkumulation anhand einer in der Sensorelektrode gespeicherten Ladung durchzuführen. In anderen Worten kann die Halteanordnung mittels einer Haltekapazität eine Ladungsmenge (ggf. auch über einen Stromspiegel) zwischenspeichern, welche von der Sensorelektrode durch ein Empfangssignal empfangen wird. Ferner kann die Halteanordnung auch eine Schaltung mit wenigstens einem Operationsverstärker aufweisen, welche mit frequenzabhängiger Gegenkopplung, vorzugsweise durch wenigstens einen Kondensator, ausgeführt ist, um den Integrator (auch: Integrierer) auszubilden. Dies ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Auswertung.
Es ist ferner denkbar, dass die Übertragungsanordnung mit einer Halteanordnung verbunden ist, um ein Empfangssignal von der Sensorelektrode in Abhängigkeit von einer frequenzabhängigen Veränderung durch die Übertragungsanordnung bei der Halteanordnung zu empfangen, vorzugsweise um die frequenzabhängige Veränderung sowohl für ein Ausgangssignal zum Aufladen der Sensorelektrode als auch für das Empfangssignal für die Auswertung bei der Sensorvorrichtung bereitzustellen. In anderen Worten kann ein Empfangssignal von der Sensorelektrode in Abhängigkeit von der frequenzabhängigen Veränderung empfangen werden. Bspw. durch die Nutzung einer Rückkopplung zur Auswertung des Empfangssignals bei der Halteanordnung kann dabei ein durch die Übertragungsanordnung verändertes Signal sich auf das Empfangssignal auswirken. Dieses veränderte Signal wird z. B. über eine elektrische Leitung von der Übertragungsanordnung an die Halteanordnung, z. B. an einen Integratoreingang, geführt. Damit kann die vorteilhafte Frequenzanpassung durch die Übertragungsanordnung sowohl für das Ausgangssignal, also für die Ansteuerung, als auch für das Empfangssignal, also für die Auswertung, bereitgestellt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Übertragungsanordnung zur frequenzabhängigen Veränderung, vorzugsweise zur Filterung, vorgesehen ist, wobei die Übertragungsanordnung mit einer Halteanordnung verbunden ist, um ein Empfangssignal von der Sensorelektrode in Abhängigkeit von der frequenzabhängigen Veränderung der Übertragungsanordnung bei der Halteanordnung zu empfangen, vorzugsweise um die frequenzabhängige Veränderung für das Empfangssignal für die Auswertung bei der Sensorvorrichtung bereitzustellen, d. h. insbesondere um ein Empfangssignal von der Sensorelektrode in Abhängigkeit von der frequenzabhängigen Veränderung zu empfangen, vorzugsweise sodass die frequenzabhängige Veränderung sowohl für das Empfangssignal in einem Receive-Pfad als auch für ein Ausgangssignal in einem Transmit-Pfad bereitgestellt wird. Bspw. durch die Nutzung einer Rückkopplung zur Auswertung des Empfangssignals bei der Halteanordnung kann dabei ein durch wenigstens eine Filterkomponente der Übertragungsanordnung verändertes Signal sich auf das Empfangssignal auswirken. Dieses veränderte Signal wird z. B. über eine elektrische Leitung von der Übertragungsanordnung an die Halteanordnung, z. B. an einen Integratoreingang, geführt. Damit kann die vorteilhafte Frequenzanpassung durch die Übertragungsanordnung sowohl für das Ausgangssignal, also für die Ansteuerung, als auch für das Empfangssignal, also für die Auswertung, bereitgestellt werden.
Es ist ferner möglich, dass ein Operationsverstärkereingang einer Übertragungsanordnung mit einem Integratoreingang einer Halteanordnung verbunden ist, um ein Empfangssignal von der Sensorelektrode in Abhängigkeit von einer frequenzabhängigen Veränderung der Übertragungsanordnung zu empfangen, sodass die frequenzabhängige Veränderung sowohl für das Empfangssignal in einem Receive-Pfad als auch für ein Ausgangssignal in einem Transmit-Pfad bereitgestellt wird, wobei vorzugsweise die Übertragungsanordnung einen Operationsverstärker mit dem Operationsverstärkereingang zur Ausbildung eines aktiven Filters aufweist, und bevorzugt die Halteanordnung einen Integrator mit dem Integratoreingang aufweist, um eine Ladungsakkumulation anhand des Empfangssignals zur Auswertung bei der Sensorvorrichtung bereitzustellen. Die Verbindung zwischen Übertragungsanordnung und Halteanordnung dient dabei vorzugsweise auch dazu, um bei einer Auswertung das Empfangssignal zu formen, wobei vorzugsweise der Receive-Pfad mit einem zweiten Integratoreingang der Halteanordnung verbunden ist. Auf diese Weise kann durch die frequenzabhängige Veränderung die spektrale Beeinflussung, insbesondere eine Oberwellenunterdrückung, sowohl beim Ausgangssignal als auch beim Empfangssignal erfolgen. Damit können Störungen noch weitergehender vermieden werden.
Ein weiterer Vorteil kann im Rahmen der Erfindung erzielt werden, wenn ein Operationsverstärkereingang der Übertragungsanordnung (bevorzugt eines Operationsverstärkers zur Bereitstellung eines aktiven Filters) mit einem (ersten) Integratoreingang der Halteanordnung verbunden ist, um vorzugsweise ein Empfangssignal von der Sensorelektrode in Abhängigkeit von einer Filterung der Übertragungsanordnung zu empfangen. Bevorzugt kann auf diese Weise die frequenzabhängige Veränderung durch die Filterung sowohl für das Empfangssignal in einem Receive-Pfad als auch für das Ausgangssignal in einem Transmit-Pfad bereitgestellt werden. Diese Verbindung zwischen Übertragungsanordnung und Halteanordnung dient dabei vorzugsweise auch dazu, um bei einer Auswertung das Empfangssignal zu formen, wobei vorzugsweise der Receive-Pfad mit einem zweiten Integratoreingang der Halteanordnung verbunden ist. Auf diese Weise kann durch die frequenzabhängige Veränderung die spektrale Beeinflussung, insbesondere eine Oberwellenunterdrückung, sowohl beim Ausgangssignal als auch beim Empfangssignal erfolgen. Damit können Störungen noch weitergehender vermieden werden.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Übertragungsanordnung mit dem Übertragungspfad (insbesondere über wenigstens ein Schalterelement) verbunden ist, um vorzugsweise das Signal als sinusartiges Signal zu formen, vorzugsweise mit einer Frequenz, welche der Arbeitsfrequenz entspricht oder davon abhängig ist, bevorzugt angepasst an eine Schaltfrequenz eines Schalterelements. Damit kann die Effektivität der Vorfilteranordnung weiter erhöht werden. Ferner ist es denkbar, dass das Signal auch als ein rechteckartiges Signal ausgeführt ist und/oder an der Vorfilteranordnung ausgegeben wird. Dies kann z. B. den Vorteil haben, dass die Vorfilteranordnung eine Filterung des rechteckartigen Signals durchführen kann, um den Frequenzbereich des Signals zu optimieren.
Außerdem unter Schutz gestellt ist auch ein Außentürgriff für ein Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Anordnung sowie eine Sensorvorrichtung mit der erfindungsgemäßen Anordnung.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, insbesondere Kalibrierungsverfahren, zur Inbetriebnahme einer kapazitiven Sensorvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere zur Erstinbetriebnahme und/oder zur Kalibrierung der kapazitiven Sensorvorrichtung, wobei bevorzugt die Sensorvorrichtung eine Vorfilteranordnung aufweist.
Vorteilhafterweise kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zumindest einer der nachfolgenden Schritte durchgeführt werden, wobei die Schritte bevorzugt nacheinander in der angegebenen Reihenfolge oder in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden, und ggf. auch einzelne Schritte wiederholt werden können:

- Bereitstellen eines elektrischen Stroms bei der Sensorvorrichtung, bspw. durch eine Ansteuerungsvorrichtung und/oder durch eine Übertragungsanordnung, vorzugsweise durch eine Ausgabe eines Ausgangssignals, wobei bevorzugt der bereitgestellte elektrische Strom für eine Impedanz der Vorfilteranordnung spezifisch ist, z. B. dadurch in Abhängigkeit von einer Filtereigenschaft der Vorfilteranordnung abgeschwächt wird, dass der elektrische Strom durch einen Übertragungspfad geführt wird, mit welchem die Vorfilteranordnung verbunden ist,
- Verändern einer vorläufigen Arbeitsfrequenz bei der Sensorvorrichtung, bspw. durch die Ansteuerungsvorrichtung, vorzugsweise mittels eines Anpassungsmittels, wie einer Software der Ansteuerungsvorrichtung, bevorzugt durch eine Ansteuerung wenigstens eines Schalterelements und/oder durch eine Anpassung des Ausgangssignals,
- Erfassen des elektrischen Stroms während die vorläufige Arbeitsfrequenz verändert wird (variiert), um ein Erfassungsergebnis zu bestimmen, bspw. durch die Ansteuerungsvorrichtung und/oder einen damit verbundenen Stromsensor, wobei vorzugsweise das Erfassungsergebnis für eine Impedanz einer Vorfilteranordnung spezifisch ist,
- Auswerten des Erfassungsergebnisses, um die Arbeitsfrequenz für einen Betrieb der Sensorvorrichtung festzulegen.

Damit bringt das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Anordnung beschrieben worden sind. Zudem kann eine erfindungsgemäße Anordnung durch das erfindungsgemäße Verfahren betreibbar sein.
Insbesondere wird der Vorteil erzielt, dass in einfacher Weise und ggf. im (vollständig) montierten Zustand der Sensorvorrichtung und/oder zumindest teilweise automatisiert die Kalibrierung erfolgen kann. Damit wird der Betrieb der Sensorvorrichtung, insbesondere die Auswertung einer Sensorelektrode, an die Vorfilteranordnung angepasst. Dies kann ggf. auch beim vollständig montierten Fahrzeug erfolgen, ohne die Elektronik der Sensorvorrichtung durch aufwendige Maßnahmen separat anpassen zu müssen. Es ist ferner denkbar, dass die Schritte bei der Sensorvorrichtung im direkt am Fahrzeug montierten Zustand durchgeführt werden.
Damit wird auch das Problem gelöst, dass aufgrund von Fertigungstoleranzen die Filtereigenschaft der Vorfilteranordnung ggfs. nicht vollständig vorbekannt ist. Das Kalibrierungsverfahren kann dabei die Messung des Stromflusses durch den Sensor bzw. durch die Vorfilteranordnung (Preselector) während die Arbeitsfrequenz variiert wird nutzen, um das Optimum (also den Punkt, bei welchem die Vorfilteranordnung hochohmig wird) zu finden.
Vorteilhafterweise kann bei der Erfindung vorgesehen sein, dass die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest teilweise automatisiert durch eine Kontrollvorrichtung der Sensorvorrichtung durchgeführt werden, vorzugsweise durch eine Ansteuerungsvorrichtung, insbesondere einen Mikrocontroller. Damit kann ggf. auch auf jegliche manuelle Bedienung verzichtet werden.
Des Weiteren ist es im Rahmen der Erfindung optional möglich, dass das Bereitstellen des Stroms dadurch erfolgt, dass ein Signal über einen Übertragungspfad gemäß der vorläufigen Arbeitsfrequenz übertragen wird, wobei vorzugsweise die Vorfilteranordnung elektrisch oder magnetisch mit dem Übertragungspfad verbunden ist, um eine Abschwächung des Signals für von einer Resonanzfrequenz der Vorfilteranordnung abweichende Frequenzen durchzuführen, wobei bevorzugt das Erfassungsergebnis für einen Stromfluss durch die Vorfilteranordnung spezifisch ist. Insbesondere ist dabei die Resonanzfrequenz eine durch die Herstellung der Vorfilteranordnung bedingte Frequenz, welche im montierten Zustand ggf. nicht veränderbar ist. Dabei sollte die am Kalibrierungsende festgelegte Arbeitsfrequenz möglichst der Resonanzfrequenz entsprechen, um eine optimale Filterwirkung der Vorfilteranordnung zu erzielen.
Des Weiteren ist es denkbar, dass das Auswerten des Erfassungsergebnisses dadurch erfolgt, dass ein Extremum, vorzugsweise ein Minimum, (bei einem erfassten Verlauf) des erfassten Stroms in Abhängigkeit von der veränderten vorläufigen Arbeitsfrequenz detektiert wird, wobei insbesondere das Extremum für eine maximale Impedanz und/oder für eine Resonanzfrequenz der Vorfilteranordnung spezifisch ist, wobei vorzugsweise die vorläufige Arbeitsfrequenz an der Stelle des Extremums als Arbeitsfrequenz für den Betrieb festgelegt wird, sodass bevorzugt die festgelegte Arbeitsfrequenz der Resonanzfrequenz entspricht, und besonders bevorzugt nicht-flüchtig durch eine Ansteuerungsvorrichtung gespeichert wird. Alternativ oder zusätzlich kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die vorläufige Arbeitsfrequenz dadurch verändert wird, dass eine Schaltfrequenz eines Schalterelements und/oder eine Frequenz eines Signals durch eine Ansteuerungsvorrichtung verändert wird, wobei bevorzugt das Schalterelement das Signal schaltet, um den elektrischen Strom bereitzustellen. Durch die zeitlich wiederholte Erfassung des Stroms kann ferner ein Verlauf erfasst werden, welcher für eine Veränderung des Stroms während der Veränderung der vorläufigen Arbeitsfrequenz spezifisch ist. Dies ermöglicht eine optimale Kalibrierung der Sensorvorrichtung.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung eines Hecks eines Fahrzeuges mit einem Benutzer,
2 ein schematisches Prinzip-Schaltbild einer Sensorvorrichtung,
3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung,
4 eine schematische Darstellung einer Sensorvorrichtung,
5 schematische Darstellungen von Signalverläufen,
6 eine weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung,
7 einen schematischen Verlauf einer Stromerfassung.

In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeuges 1. Es ist eine Heckklappe 2 oberhalb eines Stoßfängers 3 des Fahrzeuges 1 dargestellt, wobei die Heckklappe 2 bspw. gemäß einer (ersten) Fahrzeugfunktion geöffnet und/oder gemäß einer (zweiten) Fahrzeugfunktion wieder geschlossen werden kann. Es kann in den Stoßfänger 3 wenigstens ein Sensorelement 20.1, insbesondere eine Sensorelektrode 20.1, einer kapazitiven Sensorvorrichtung 20 integriert sein. Alternativ oder zusätzlich kann das wenigstens eine Sensorelement 20.1 auch in einen (Außen-) Türgriff 4 des Fahrzeuges 1 oder einer sonstigen Fahrzeugkomponente integriert sein. Die kapazitive Sensorvorrichtung 20 weist entsprechend einen kapazitiven Sensor auf, welcher zumindest teilweise durch das Sensorelement 20.1 gebildet wird. Das Sensorelement 20.1 ist bevorzugt kabelförmig und/oder mit einer länglichen Erstreckung ausgebildet, um einen möglichst gestreckten Erfassungsbereich zur Erfassung einer Aktivierungshandlung bereitzustellen. Auch ist es denkbar, dass das Sensorelement 20.1 eine von einer länglichen Erstreckung abweichende Erstreckung aufweist, z. B. im Wesentlichen eine Kreisform oder Rechteckform oder Punktform oder dergleichen. Die Aktivierungshandlung ist bspw. die Bewegung eines Aktivierungsmittels 9, wie eines Körperteils 9, insbesondere Fußes 9, eines Benutzers 8 in einer Umgebung außerhalb des Fahrzeuges 1 bzw. des Sensorelements 20.1. Zur Durchführung der Aktivierungshandlung ist eine Möglichkeit, dass der Benutzer 8 das Aktivierungsmittel 9 unter den Stoßfänger 3 bewegt. Diese Bewegung wird dann als Veränderung einer Sensorkapazität CS der kapazitiven Sensorvorrichtung 20 erfasst, und kann vorzugsweise durch eine Kontrollvorrichtung 50 der Sensorvorrichtung 20 ausgewertet und detektiert werden. Die Kontrollvorrichtung 50 wird hierzu mit dem Sensorelement 20.1 elektrisch verbunden und/oder verschaltet. Entsprechend kann es sinnvoll sein, wenn die Kontrollvorrichtung 50 als Steuergerät des Fahrzeuges 1 ausgebildet ist, vorzugsweise als Teil der - oder elektrisch verbunden mit der - Fahrzeugelektronik. Dabei ist es denkbar, dass zur Reduzierung des Schaltungsaufwandes lediglich eine einzige elektrische Verbindung, z. B. eine einzige elektrische Leitung wie ein Kabel, von der Kontrollvorrichtung 50 zum Sensorelement 20.1 führt, dieses also nur über eine einzige elektrisch leitende Verbindung verbunden ist. Damit entspricht das Sensorelement 20 einer Sensorelektrode 20.1 zur Bereitstellung der Sensorkapazität CS. Weiter ist es möglich, dass eine Detektion der Aktivierungshandlung durch die Kontrollvorrichtung 50 erfolgt, welche sodann die Fahrzeugfunktion oder wenigstens eine der Fahrzeugfunktionen aktiviert.
In 2 ist das Erfassungsprinzip zur Detektion der Aktivierungshandlung und zur Auswertung der Sensorkapazität CS näher anhand eines Prinzip-Schaltbilds der kapazitiven Sensorvorrichtung 20 und einer erfindungsgemäßen Anordnung 10, insbesondere Schaltungsanordnung 10, dargestellt. Es können nur ein oder ggf. auch mehrere Sensorelemente 20.1 vorgesehen sein. Beispielhaft gezeigt sind in 2 zwei Sensorelemente 20.1 in der Form von Sensorelektroden 20.1, welche jeweils eine Sensorkapazität CS bereitstellen können. In anderen Worten kann ein Sensorelement 20.1 bzw. eine Sensorelektrode 20.1 jeweils einen kapazitiven Sensor bereitstellen, welcher jeweils als Kondensator aufgefasst werden kann. Bei mehreren Sensorelementen 20.1 kann wenigstens eine Schaltvorrichtung 60 mit wenigstens einem selektiven Schalter vorgesehen sein, welcher abwechselnd die Sensorelemente 20.1 auswählt, also eine elektrische Verbindung dazu herstellt. Die wenigstens eine Schaltvorrichtung 60 verbindet dabei die Sensorelemente 20.1 abwechselnd z. B. mit einer Vorfilteranordnung 80 und/oder wenigstens einem Schalterelement S. Die Nutzung von wenigstens zwei Sensorelementen 20.1 hat dabei den Vorteil, dass z. B. Bewegungen und/oder Bewegungsmuster erfasst werden können.
Das jeweilige Sensorelement 20.1 kann ein elektrisch leitendes Material aufweisen, um jeweils eine (einzige) Sensorelektrode 20.1 auszubilden. Zur Bereitstellung der Sensorkapazität CS genügt es dabei, wenn lediglich die jeweilige Sensorelektrode 20.1 ohne Gegenelektrode vorgesehen ist. In diesem Fall sind die in 2 dargestellten Gegenelektroden (gegenüber den jeweiligen Sensorelementen 20.1) lediglich repräsentativ zur Veranschaulichung des Prinzips und nicht als tatsächliches Bauteil anzusehen. Alternativ kann auch wenigstens eine oder für jedes Sensorelement 20.1 eine zugeordnete Gegenelektrode baulich vorgesehen sein.
Jedes Sensorelement 20.1 kann die Sensorkapazität CS gegenüber einem Massepotential 20.2, insbesondere der Fahrzeugmasse, und der Umgebung des Fahrzeuges 1 ausbilden. Die Sensorkapazität CS ist somit durch die Umgebung des Fahrzeuges 1 veränderbar, insbesondere also dann, wenn ein Aktivierungsmittel 9 sich in den Umgebungsbereich des Sensorelements 20.1 bewegt. Auf diese Weise kann anhand der Sensorkapazität CS sehr zuverlässig eine Aktivierungshandlung erfasst werden.
Für die Auswertung der Sensorkapazität CS kommen verschiedene Verfahren in Betracht. Die Verfahren basieren dabei insbesondere darauf, dass eine Umladung der in dem Sensorelement 20.1 befindlichen bzw. der mittels der Sensorkapazität CS gespeicherten Ladung auf eine Halteanordnung 50.4 mit einer Haltekapazität CH bewirkt wird. Es wird dabei der Umstand genutzt, dass die gespeicherte Ladung abhängig von der veränderlichen Sensorkapazität CS und damit von der Umgebung des Fahrzeuges 1 (z. B. der Aktivierungshandlung) ist. Die Halteanordnung 50.4 kann hierbei einen Haltekondensator aufweisen, welcher zur Ladungsakkumulation und/oder Zwischenspeicherung und Auswertung der Ladung durch die Kontrollvorrichtung 50 dient. Vorteilhafterweise weist die Halteanordnung 50.4 einen Operationsverstärker OP' auf, welcher ggf. mit wenigstens einem weiteren Bauelement und/oder einer (ggf. als phasen- und/oder frequenzabhängig ausgebildeten) Rückkopplung (z. B. über einen Kondensator) einen Integrator ausbildet (siehe hierzu auch 6). Der Integrator dient dabei zur Speicherung einer Ladungsmenge, welche spezifisch ist für die von dem Sensorelement 20.1 bei der Umladung über ein Empfangssignal empfangen Ladungsmenge. Der Operationsverstärker OP' kann über einen Ausgang O mit einer Ansteuerungsvorrichtung 50.1 z. B. in der Form eines Mikrocontrollers ggf. über einen Analog-Digital-Wandler 50.2 verbunden sein, um die gespeicherte Ladungsmenge auszuwerten.
Zur Umladung kann vorteilhafterweise eine wiederholt durchgeführte Empfangsphase (auch Umladephase genannt) genutzt werden. Die Empfangsphase kann eine bestimmte Schaltphase sein, also ein Schaltzustand wenigstens eines Schalterelements S. Hierzu wird bspw. das wenigstens eine Schalterelement S, insbesondere wenigstens ein Umschalter S, wiederholt umgeschaltet, vorzugsweise mit einer Frequenz von 333 kHz. Die Empfangsphase liegt in diesem Fall dann vor, wenn das Schalterelement S einen Receive-Pfad r mit dem Sensorelement 20.1 elektrisch verbindet. Nach einem weiteren Umschalten des Schalterelements S in einen anderen Schaltzustand liegt hingegen eine Übertragungsphase (ggf. auch Aufladephase genannt) vor, in welcher das Schalterelement S einen Transmit-Pfad t mit dem Sensorelement 20.1 elektrisch verbindet. Beide Pfade r, t können dabei als Leitungen (z. B. auf einer Leiterplatte) ausgeführt sein, welche somit eine elektrisch leitende Verbindung bereitstellen.
Die Übertragungsphase kann dazu genutzt werden, um dem Sensorelement 20.1 Ladung zuzuführen, also eine Aufladung des kapazitiven Sensors zu bewirken. Hierzu wird bspw. das Sensorelement 20.1 in der Übertragungsphase elektrisch über das Schalterelement S und über den Transmit-Pfad t mit einer Übertragungsanordnung 30 verbunden. Dies bewirkt die Übertragung eines Ausgangssignals A über den Transmit-Pfad t, insbesondere von der Übertragungsanordnung 30 an das Sensorelement 20.1. Die Empfangsphase kann dagegen dafür genutzt werden, um aus dem Sensorelement 20.1 darin befindliche (aufgrund der Sensorkapazität CS gespeicherte) Ladung zu empfangen, also die Umladung zu bewirken. Hierzu wird bspw. das Sensorelement 20.1 in der Empfangsphase elektrisch über das Schalterelement S und über den Receive-Pfad r mit einer Halteanordnung 50.4 verbunden. Dies bewirkt die Übertragung eines Empfangssignals über den Receive-Pfad r, insbesondere von dem Sensorelement 20.1 an die Halteanordnung 50.4. Darüber hinaus kann auch noch die Schaltvorrichtung 60 wiederholt umgeschaltet werden, um abwechselnd die unterschiedlichen Sensorelemente 20.1 mit dem Receive- und Transmit-Pfad r,t zu verbinden.
Im Folgenden wird die Empfangsphase näher betrachtet, welche zur Auswertung bei der Sensorvorrichtung 20 dienen kann. In der Empfangsphase kann die mittels der Sensorkapazität CS gespeicherte Ladung „umgeladen“ werden, also in Abhängigkeit (z. B. proportional) zur Sensorkapazität CS bzw. zur dadurch gespeicherten Ladung die Halteanordnung 50.4 mit der Haltekapazität CH (bspw. eines Haltekondensators) aufgeladen werden. Dabei kann die Umladung ggf. über ein Tiefpass-Filter 50.5 und/oder bspw. auch über einen nicht explizit gezeigten Stromspiegel erfolgen. Der daraufhin für die Detektion der Aktivierungshandlung relevante Ladezustand der Halteanordnung 50.4 bzw. des Haltekondensators kann insbesondere anhand einer Spannung über oder seriell zum Haltekondensator, optional über den Analog-Digital-Wandler 50.2, ermittelt werden. Hierzu kann der Analog-Digital-Wandler 50.2 einerseits z. B. über ein Tiefpass-Filter 50.5 mit der Halteanordnung 50.4 und andererseits mit der Ansteuerungsvorrichtung 50.1 verbunden sein. Darüber hinaus kann optional auch wenigstens ein weiteres Kontrollelement 50.7 (auch: Kompensator) mit dem Receive-Pfad r verbunden sein, um z. B. eine Kompensation von einem Ladungsüberschuss bei der Umladung vorzunehmen. Hierzu kann das Kontrollelement 50.7 bspw. eine Regelschaltung umfassen. Somit kann das Kontrollelement 50.7 (ggf. zusammen mit weiteren Elementen wie der Ansteuerungsvorrichtung 50.1) dazu ausgeführt sein, einen Ladungsüberschuss (wenn also die umgeladene Ladungsmenge nicht mehr durch die Haltekapazität CH gespeichert werden kann) zu detektieren und/oder eine Kompensation durchzuführen.
Die Ansteuerungsvorrichtung 50.1 der Kontrollvorrichtung 50 kann bspw. als ein Mikrocontroller oder dergleichen ausgeführt sein, und ggf. auch die (insbesondere wiederholte und/oder getaktete) Umschaltung des Schalterelements S durchführen. Insbesondere kann die Ansteuerungsvorrichtung 50.1 dies in Abhängigkeit von wenigstens einem Anpassungsmittel 50.3, vorzugsweise eines Computerprogramms, durchführen, um so eine Phasendauer der Empfangsphase und/oder der Übertragungsphase zu bestimmen und/oder zu variieren. Darüber hinaus kann durch die Ansteuerungsvorrichtung 50.1 auch die abwechselnde Durchführung der Empfangsphase und/oder der Übertragungsphase unterbrochen werden, also eine weitere Unterbrechungsphase eingeführt werden. Diese dient z. B. zum Pausieren der Ausgabe eines Ausgangssignals A und/oder der Übertragung des Empfangssignals, um bspw. den Energieverbrauch zu reduzieren.
Das Prinzip-Schaltbild gemäß 2 macht deutlich, dass insbesondere durch die beschriebene Umschaltung des Schalterelements S ohne weitere Maßnahmen ein Rechtecksignal zur Ansteuerung und/oder Auswertung des Sensorelements 20.1 bewirkt wird. Dieses weist entsprechend ein sehr breites Frequenzspektrum auf. Ein solches ungünstiges Frequenzspektrum kann ohne weitere Maßnahmen dazu führen, dass eine störende elektromagnetische Abstrahlung (Emission) durch das Sensorelement 20.1 in die Umgebung des Fahrzeuges 1 erfolgt, und insbesondere in Frequenzbereichen, welche Störauswirkungen auf andere Funksignale oder dergleichen haben können.
Daher kann es als Maßnahme im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass eine phasenabhängige und/oder frequenzabhängige Übertragung und/oder Veränderung wenigstens eines Signals zur Ansteuerung und/oder Auswertung durchgeführt wird. So kann z. B. zur Ansteuerung (d. h. zur Übertragung an das Sensorelement 20.1 und/oder zur Aufladung und/oder zum Betreiben des Sensorelements 20.1) ein Signal, nämlich das Ausgangssignal A, direkt an einem Ausgang 30.2 einer Übertragungsanordnung 30 ausgegeben und/oder erzeugt werden, wobei über eine Signalformung und/oder Filterung die Breite des Frequenzspektrums des Signals, insbesondere die Oberschwingungen, und damit die Störauswirkung reduziert werden können. Als weiteres Signal kann für die Auswertung auch das Empfangssignal von dem Sensorelement 20.1 durch die phasen- und/oder frequenzabhängige Übertragung bzw. Veränderung beeinflusst werden, bspw. durch eine Verbindung der Übertragungsanordnung 30 mit der Halteanordnung 50.4, um hierdurch den Empfang des Empfangssignals zu steuern.
Von Vorteil ist es außerdem, wenn das Signal und/oder die Signalformung durch die Ansteuerungsvorrichtung 50.1 und/oder durch eine mit der Ansteuerungsvorrichtung 50.1 verbundene und/oder darin integrierte Ansteuerungsanordnung 50.6 beeinflusst werden. Diese können mit einem Eingang 30.1 der Übertragungsanordnung 30 verbunden sein, um ein Eingangssignal E (insbesondere Ansteuerungssignal E) für die Übertragungsanordnung 30 an dem Eingang 30.1 bereitzustellen. Auf diese Weise kann die Übertragungsanordnung 30 zwischen der Ansteuerungsvorrichtung 50.1 und dem Sensorelement 20.1 zwischengeschaltet sein, um die frequenz- und/oder phasenabhängige Übertragung bzw. Veränderung beim Eingangssignal E vorzunehmen. Diese erfolgt dabei insbesondere derart als eine vorteilhafte Frequenzfilterung, dass die störenden Frequenzen beim Eingangssignal E überwiegend herausgefiltert werden. Hierzu kann das Eingangssignal E, wenn es am Eingang 30.1 der Übertragungsanordnung 30 anliegt, gefiltert und als Ausgangssignal A am Ausgang 30.2 ausgegeben werden. Auch kann in Abhängigkeit von diesem übertragenen / veränderten (insbesondere gefilterten) Eingangssignal E durch die Übertragungsanordnung 30 ein geführtes Ausgangssignal A ausgegeben werden. Damit wird gewährleistet, dass die Form des übertragenen bzw. veränderten bzw. gefilterten Signals - und damit das gefilterte Frequenzspektrum - auch an dem Sensorelement 20.1 beibehalten wird. Unter „geführt“ kann insbesondere verstanden werden, dass das Ausgangssignal A aktiv in Abhängigkeit von dem übertragenen bzw. veränderten bzw. gefilterten Eingangssignal E erzeugt und an dem Sensorelement 20.1 angelegt wird, z. B. durch die Nutzung eines Operationsverstärkers OP.
Wie 2 und mit weiteren Einzelheiten auch 6 schematisch zu entnehmen ist, kann die Übertragungsanordnung 30 auch mit einem Eingang der Halteanordnung 50.4 verbunden sein. Dabei umfasst die Halteanordnung 50.4 z. B. einen Integrator. Beispielhaft kann daher vorgesehen sein, dass ein Eingang der Übertragungsanordnung 30, insbesondere ein nicht invertierter Eingang „+“ des Operationsverstärkers OP der Übertragungsanordnung 30, mit einem Eingang des Integrators, bevorzugt einem (nicht invertierten) Eingang „+“ eines weiteren Operationsverstärkers OP' des Integrators, verbunden ist. Vorzugsweise ist diese Verbindung dafür ausgeführt, dass die Halteanordnung 50.4 in Abhängigkeit von der frequenz- und/oder phasenabhängigen Übertragung und/oder Veränderung durch die Übertragungsanordnung 30 das Empfangssignal von dem Sensorelement 20.1 über den Receive-Pfad r empfängt. Hierzu kann ein von der Übertragungsanordnung 30 bereitgestelltes Signal (z. B. am Eingang „+“ des Operationsverstärkers OP in 3 und 6), welches die frequenz- und/oder phasenabhängige Veränderung durch die Filterung aufweist, z. B. die Funktion der Halteanordnung 50.4 bzw. des Integrators beeinflussen. Wenn die Verbindung mit dem Eingang des Integrators erfolgt, kann dieses bereitgestellte Signal als eine Art Referenz für die Integration aufgefasst werden (z. B. durch die Verbindung mit dem nicht-invertierten Operationsverstärkereingang des Integrators beeinflusst das bereitgestellte Signal die Differenzspannung dieses weiteren Operationsverstärkers OP' des Integrators und ggf. über eine Rückkopplung bei dem Operationsverstärker OP' somit auch das Empfangssignal). Die Verschaltung der in 6 gezeigten Bauelemente kann dabei derjenigen in 2 und 3 entsprechen, wie durch gestrichelte Verbindungslinien verdeutlicht wird.
In 3 ist die Übertragungsanordnung 30 mit weiteren Einzelheiten gezeigt. Die Schaltung zur Erzeugung des Eingangssignals E, also insbesondere die Kontrollvorrichtung 50, vorzugsweise die Ansteuerungsvorrichtung 50.1 und/oder die Ansteuerungsanordnung 50.6, wird schematisch durch eine Eingangssignalquelle 40 repräsentiert. Diese ist in der Lage, ein elektrisches Eingangssignal E, wie zumindest ein im Wesentlichen als Rechtecksignal ausgeführtes oder darauf basierendes Eingangssignal E, zu erzeugen. Auch kann die Ansteuerungsanordnung 50.6 ggf. eine weitergehende Signalformung des Eingangssignals E durchführen, z. B. über zuschaltbare Widerstände, um das Eingangssignal E zu formen. Hierzu kann die Ansteuerungsanordnung 50.6 auch durch die Ansteuerungsvorrichtung 50.1 angesteuert werden, um die Signalformung z. B. kontrolliert durch das Anpassungsmittel 50.3 durchzuführen. Der Eingang 30.1 ist elektrisch mit wenigstens einer ersten Filterkomponente 30.4, insbesondere einem RC-Glied, und/oder einer zweiten Filterkomponente 30.5, insbesondere weiteren Widerständen R und/oder Kondensatoren C zur Ausbildung eines Sallen-Key-Filters, verbunden. Die erste Filterkomponente 30.4 umfasst z. B. einen (ggf. einzigen) Widerstand R und einen (ggf. einzigen) Kondensator C. Bevorzugt kann durch die Verschaltung der beiden Filterkomponenten 30.4, 30.5 durch die Übertragungsanordnung 30 insgesamt ein Filter dritter Ordnung bereitgestellt werden. Die Nutzung eines Operationsverstärkers OP ermöglicht ferner die Ausbildung als aktives Filter, vorzugsweise Sallen-Key-Filter.
In 2 ist die Ansteuerungsvorrichtung 50.1 schematisch über eine Leitung mit der Ansteuerungsanordnung 50.6 verbunden. Dies dient der vereinfachten Darstellung des Schaltbildes, wobei die Leitung ggf. auch als mehrere Leitungen verstanden werden kann, welche jeweilige Ausgänge der Ansteuerungsvorrichtung 50.1 mit jeweiligen Widerständen der Ansteuerungsanordnung 50.6 verbinden. So kann die Ansteuerungsvorrichtung 50.1 z. B. über wenigstens eine oder zwei oder drei oder vier separate elektrische Leitungen mit der Ansteuerungsanordnung 50.6 verbunden sein, insbesondere um über die Leitungen jeweils wenigstens einen Widerstand der Ansteuerungsanordnung 50.6 anzusteuern. Ferner können die Leitungen bspw. jeweils einen Ausgang der Ansteuerungsvorrichtung 50.1 mit wenigstens einem Widerstand der Ansteuerungsanordnung 50.6 verbinden, und vorzugsweise den jeweiligen Ausgang dann über den jeweiligen Widerstand / die jeweiligen Widerstände mit dem Eingang 30.1 elektrisch verbinden. Bspw. umfasst die Ansteuerungsanordnung 50.6 wenigstens zwei oder drei oder vier Widerstände, welche jeweils mit einem ersten Anschluss über eine jeweilige Leitung mit der Ansteuerungsvorrichtung 50.1 und mit einem zweiten Anschluss mit dem Eingang 30.1 verbunden sind. Da es sich hierbei um verschiedene Leitungen und Ausgänge der Ansteuerungsvorrichtung 50.1 handelt, können die Widerstände einzeln und/oder unabhängig voneinander angesteuert werden, um das Eingangssignal E am Eingang 30.1 geformt bereitzustellen. Es wird in anderen Worten ein programmierbarer Spannungsteiler durch die Ansteuerungsanordnung 50.6 gebildet. Dies ermöglicht eine Formung des Eingangssignals E, wie es zu 5 näher erläutert wird.
Es ist erkennbar, dass die Filterkomponenten 30.4, 30.5 elektrisch mit einer Quellenvorrichtung 30.3, insbesondere einer Strom- und/oder Spannungsquellenvorrichtung 30.3, verbunden sein können. Im in 3 gezeigten Beispiel ist die Quellenvorrichtung 30.3 als der Operationsverstärker OP ausgeführt, welcher im Sinne einer Sallen-Key-Filter-Konfiguration mit den Filterkomponenten 30.4, 30.5 verschaltet ist. Entsprechend kann der Operationsverstärker OP und/oder die Quellenvorrichtung 30.3 ggf. auch als eine weitere Filterkomponente verstanden werden. Die Quellenvorrichtung 30.3 bewirkt anhand des durch die Filterkomponenten 30.4, 30.5 gefilterten Eingangssignals E eine Ausgabe eines Ausgangssignals A am Ausgang 30.2. Zur aktiven Führung des Ausgangssignals A ist die Quellenvorrichtung 30.3 mit einer Versorgungsspannung verbunden. Dargestellt sind dabei beispielhaft eine erste Spannung U1 zur Bereitstellung eines ersten Versorgungspotentials VE und eine zweite Spannung U2 zur Bereitstellung eines zweiten Versorgungspotentials VC, wobei die Spannungen z. B. betragsgleich und unterschiedlicher Polarität sind. U1 beträgt bspw. -5 V und U2 bspw. +5 V. Durch eine entsprechende Auslegung der Bauelemente kann dabei eine Übertragungsanordnung 30 bereitgestellt werden, welche die Filtereigenschaften eines aktiven Tiefpassfilters aufweist, insbesondere dritter Ordnung und/oder mit einer Abschwächung in Höhe von -20 dB bei 1 MHz und/oder einer Grenzfrequenz von 470 kHz. In anderen Worten kann eine Oberwellenunterdrückung von mindestens -20 dB bereitgestellt werden. Das Filter eignet sich dabei besonders für eine Arbeitsfrequenz der Sensorvorrichtung 20 in Höhe von (im Wesentlichen) 333 kHz, welche durch die Frequenz der Umschaltungen zwischen den Empfangsphasen und/oder Übertragungsphasen bestimmt wird. Bspw. wird die Arbeitsfrequenz (oder auch weitere Arbeitsfrequenzen) also von der Umschaltfrequenz des Schalterelements S bestimmt oder entspricht dieser. Insbesondere können Oberschwingungen ab der 2. Harmonischen oder 3. Harmonischen effektiv unterdrückt werden.
Alternativ kann ggf. auch auf die Filterkomponenten 30.4, 30.5 verzichtet werden, sodass z. B. die Übertragungsanordnung 30 lediglich die gesteuerte Quellenvorrichtung 30 aufweist, um das Eingangssignal E im Wesentlichen unverändert zu übertragen und dann als Ausgangssignal A (z. B. als Rechtecksignal) ohne Filterung auszugeben. Ferner kann die Übertragungsanordnung 30 auch die Filtereigenschaften eines Allpass oder dergleichen aufweisen.
Eine weitere Alternativ und/oder Ergänzung der erfindungsgemäßen Anordnung 10 ist in 3 in gestrichelten Linien gezeigt. Dabei kann am Ausgang 30.2, vorzugsweise an dem Operationsverstärker OP und/oder der Quellenvorrichtung 30.3 und/oder der wenigstens einen Filterkomponente 30.4, 30.5, eine Verbindung zu einer weiteren Quellenvorrichtung 30.3' vorgesehen sein, um einen alternativen Ausgang 30.2' bereitzustellen. Diese Ausbildung ist dabei nur optional, um bspw. eine Stromquelle und/oder einen Wandler als weitere Quellenvorrichtung 30.3' zu nutzen, um so in alternativer Weise ein geführtes Ausgangssignal A' ausgegeben. Diese Ausbildung mit der weiteren Quellenvorrichtung 30.3' kann zusätzlich zur gezeigten Ausbildung mit dem Operationsverstärker OP genutzt werden, oder auch die Quellenvorrichtung 30.3 ersetzen. Im letzteren Falle kann das Filter, welches durch die Filterkomponenten 30.4, 30.5 gebildet ist, auch als passives Filter ausgeführt sein und/oder die weitere Quellenvorrichtung 30.3' ebenfalls eine Filterkomponente zur Ausbildung eines aktiven Filters ausbilden. Grundsätzlich kann es sich daher bei dem Ausgangssignal A bzw. A' um eine zwangsgeführte Sensorspannung oder einen zwangsgeführten Sensorstrom handeln.
In 4 ist der Übertragungsweg eines Signals S' zwischen dem Schalterelement S und dem wenigstens einen Sensorelement 20.1 gezeigt. Innerhalb dieses Übertragungswegs entlang eines Übertragungspfads u können noch weitere elektronische Elemente angeordnet sein, was durch eine gestrichelte Linie des Übertragungspfads u angedeutet ist. Diese weiteren Elemente können bspw. eine weitere Filterung des Signals S' bewirken. Das Schalterelement S verbindet je nach Schalterstellung (Schaltzustand) diesen Übertragungsweg mit dem Receive-Pfad r zur Auswertung oder dem Transmit-Pfad t zur Ansteuerung. In einer ersten Schalterstellung des Schalterelements S kann somit das Signal S' dem Ausgangssignal A entsprechen, welches von dem Ausgang 30.2 der Übertragungsanordnung 30 zum Sensorelement 20.1 übertragen wird. In einer zweiten Schalterstellung des Schalterelements S kann das Signal S' hingegen einem Empfangssignal entsprechen und zur Halteanordnung 50.4 über den Receive-Pfad r übertragen werden. Im letzteren Fall ist das Signal S spezifisch für die Erfassung, und kann z. B. durch die Kontrollvorrichtung 50 ausgewertet werden, um eine Aktivierungshandlung zu detektieren.
Wie weiter in 4 dargestellt ist, kann eine Vorfilteranordnung 80, insbesondere ein Preselector 80, vorzugsweise in der Form eines Saugkreises und/oder eines Bandpassfilters oder eines Bandstoppfilters (Bandsperre), genutzt werden. Dadurch können störende Frequenzen des Signals S' herausgefiltert werden, welche ggf. durch das Sensorelement 20.1 (im Sinne einer Einstrahlung bzw. Immission) eintreten. Daraus wird deutlich, dass das Sensorelement 20.1 ggf. auch als eine Art Antenne angesehen werden kann, über welche Emissionen (aus der Sensorvorrichtung 20 in die Umgebung des Fahrzeuges 1) austreten und Immissionen (aus der Umgebung in die Sensorvorrichtung 20) eintreten können. Die Ausdrücke Emissionen und Immissionen werden hierbei im Sinne störender Funksignale bzw. elektromagnetischer Strahlung verwendet. Die Vorfilteranordnung 80 kann bspw. als ein LC-Schwingkreis und/oder Saugkreis ausgeführt sein, z. B. mit zueinander parallel geschalteten Kondensator C und Spule L. Die Vorfilteranordnung 80 ist beispielhaft mit einem ersten und zweiten Anschluss 80.1, 80.2 verbunden. Vorteilhafterweise kann der erste Anschluss 80.1 die Vorfilteranordnung 80 mit einem Versorgungspotential verbinden, und/oder der zweite Anschluss 80.2 die Vorfilteranordnung 80 mit einem Massepotential verbinden. Dies hat den Vorteil, dass Signalanteile des Signals S' im unerwünschten Frequenzbereich über wenigstens einen dieser Anschlüsse geleitet, d. h. abgeführt werden können. Hierzu wird die Vorfilteranordnung 80 für diesen ggf. unerwünschten Frequenzbereich niederohmig. Für die gewünschte Frequenz kann die Vorfilteranordnung 80 hingegen hochohmig werden, sodass das Signal S' für diese Frequenz nicht durch die Vorfilteranordnung 80 geleitet wird (die Vorfilteranordnung 80 wirkt demnach als Bandpass für die gewünschte Frequenz derart, dass die Vorfilteranordnung 80 die gewünschte Frequenz nicht abführt). Im Idealfall, also einem Betrieb ausschließlich mit einem Signal S' der gewünschten Frequenz, entsteht somit kein Verlust durch diese Filterung. Die Verlustleistung kann entsprechend durch diesen Aufbau deutlich reduziert werden. Es kann darüber hinaus möglich sein, dass in dem Receive-Pfad r und dem Transmit-Pfad t jeweils ein Widerstand und/oder eine Widerstandsanordnung für die Vorfilteranordnung 80 integriert sind, wobei vorzugsweise die Widerstände und/oder die Widerstandsanordnungen (im Wesentlichen) gleich (mit gleichem Widerstandswert und/oder gleicher Größe und/oder gleicher Impedanz) ausgeführt sind. Die Widerstände und/oder die Widerstandsanordnungen können dazu ausgeführt sein, eine Übertragungsfunktion der Vorfilteranordnung 80 anzupassen.
5 zeigt verschiedene Möglichkeiten II. bis V. zur Signalformung des Eingangssignals E (durchgehende Linie) und das daraus jeweils resultierende Ausgangssignal A (gestrichelte Linie). Zur Verdeutlichung wird die Darstellung I. gezeigt, in welcher keinerlei frequenz- und/oder phasenabhängige Veränderung und/oder nur eine frequenz- und/oder phasenabhängige Übertragung des Eingangssignals E durch die Übertragungsanordnung 30 erfolgt. In Darstellung II. wird hingegen eine Filterung des Eingangssignals E durch die Übertragungsanordnung 30, also insbesondere über die Filterkomponenten, durchgeführt.
Die Filterkomponenten bewirken dabei bevorzugt die Bereitstellung eines Analog-Tiefpasses, welcher die Rechteck-Form des Eingangssignals E verändert. Auf diese Weise kann ein sinusartiges Ausgangssignal A bereitgestellt werden. Darstellung III. zeigt ein Beispiel für eine weitergehende Signalformung, bei welcher neben der Filterung durch die Filterkomponenten der Übertragungsanordnung 30 auch eine Modulation (insbesondere als ein „Verschleifen“) durch die Ansteuerungsvorrichtung 50.1 und/oder die Ansteuerungsanordnung 50.6 bewirkt wird. Das Eingangssignal E weicht hierbei von der ursprünglichen Rechteck-Form ab und zeigt aufgrund der Modulation eine zeitlich auf- und wieder absteigende Amplitude einzelner Pulse. Diese weitergehende Signalformung kann bspw. direkt bei der Erzeugung des Eingangssignals E durch die Ansteuerungsvorrichtung 50.1 bewirkt werden. Eine Weiterentwicklung zeigt Darstellung IV., bei welcher zusätzlich zur Modulation gemäß III. eine weitere Modulation zum Einsatz kommt. Dabei weist das Eingangssignal E eine Stufenform auf, welche die Filterung durch die Übertragungsanordnung 30 begünstigen kann. In anderen Worten kann gemäß Darstellung III. die Ansteuerungsanordnung 50.6 und/oder eine Ansteuerungsvorrichtung 50.1 dazu ausgeführt sein, die Formung des Eingangssignals E durch Erzeugung eines rechteckartigen Signals mit zeitlich aufeinanderfolgenden Pulsen durchzuführen, wobei sich die Pulsamplituden unterschiedlicher Pulse zeitlich verändern, vorzugsweise mit einer zeitlich auf- und wieder absteigenden Amplitude (insbesondere innerhalb eines Bursts), wobei vorzugsweise die Pulsamplitude einzelner Pulse (im Wesentlichen) über die Pulsbreite konstant bleibt. Dagegen kann in Darstellung IV. zusätzlich die Pulsamplitude einzelner Pulse sich ebenfalls innerhalb der Pulsbreite zeitlich verändern, vorzugsweise eine Stufenform aufweisen. Auf diese Weise kann besonders zuverlässig ein sinusartiges Ausgangssignal A erzeugt werden.
Ein besonders vorteilhaftes Beispiel für ein Eingangssignal E ist in Darstellung V. gezeigt. Dieses Signal kann beispielweise durch eine Signalformung erhalten werden, welche durch die Ansteuerungsvorrichtung 50.1 und/oder die Ansteuerungsanordnung 50.6 bereitgestellt wird. Hierzu ist die Ansteuerungsanordnung 50.6 z. B. als ein programmierbarer Spannungsteiler ausgeführt. Die dargestellte Form weist mehrere zeitlich aufeinanderfolgende rechteckartige Pulse auf, welche sich hinsichtlich ihrer Pulsamplitude voneinander unterscheiden. Hierzu kann für die Ansteuerungsanordnung 50.6 über die verschiedenen Leitungen, welche jeweils mit wenigstens einem Widerstand der Ansteuerungsanordnung 50.6 verbunden sind, durch die Ansteuerungsvorrichtung 50.1 ein Ansteuerungssignal ausgegeben werden. Dieses ist bspw. in der Art einer Pulsweitenmodulation oder dergleichen ausgeführt, und unterscheidet sich für unterschiedliche Leitungen. Die Widerstände der unterschiedlichen Leitungen sind bspw. unterschiedlich groß. Auf diese Weise kann das Eingangssignal E sehr genau mit der gewünschten Form erzeugt werden. Durch die Symmetrie der Form, insbesondere der gleichartigen an- und absteigenden Pulsfolge und/oder dem gleichbleibenden Absolutwert der Amplitudendifferenz für unterschiedliche Pulse, kann ein besonders vorteilhaftes Spektrum erzeugt werden. Insbesondere kann hierdurch die 3. Harmonische im Spektrum des Eingangssignals E (ggf. vollständig) eliminiert werden.
7 zeigt beispielhaft ein Verlauf einer Stromerfassung (gestrichelte Linie) für unterschiedliche vorläufige Arbeitsfrequenzen f. Damit dient 7 zur Visualisierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Inbetriebnahme einer kapazitiven Sensorvorrichtung 20 für ein Fahrzeug 1, insbesondere zur Erstinbetriebnahme und/oder zur Kalibrierung der kapazitiven Sensorvorrichtung 20, wobei die Sensorvorrichtung 20 eine Vorfilteranordnung 80 aufweist.
Zur Kalibrierung kann dabei gemäß einem ersten Verfahrensschritt ein Bereitstellen eines elektrischen Stroms bei der Sensorvorrichtung 20 erfolgen, welcher (wie 7 zu entnehmen ist) für eine Impedanz der Vorfilteranordnung 80 spezifisch ist. Die gestrichelte Linie 600 zeigt dabei beispielhaft einen Verlauf des elektrischen Stroms (insbesondere eines Betrags des elektrischen Stroms) und die durchgezogene Linie 610 den dabei angenommenen oder auch ggf. tatsächlich messbaren Verlauf einer Impedanz (insbesondere des Betrags der Impedanz) der Vorfilteranordnung 80.
Anschließend kann zur Kalibrierung gemäß einem zweiten Verfahrensschritt ein Verändern einer vorläufigen Arbeitsfrequenz f bei der Sensorvorrichtung 20 erfolgen. Sodann kann gemäß einem dritten Verfahrensschritt ein (wiederholtes) Erfassen des elektrischen Stroms durchgeführt werden, während die vorläufige Arbeitsfrequenz f verändert wird, um den Verlauf 600 als Erfassungsergebnis zu bestimmen. Anschließend kann gemäß einem vierten Verfahrensschritt ein Auswerten des Erfassungsergebnisses durchgeführt werden, um die Arbeitsfrequenz für einen Betrieb der Sensorvorrichtung 20 festzulegen. Dies ist nachfolgend näher beschrieben.
Bspw. kann dabei das Auswerten dadurch erfolgen, dass ein Extremum, vorzugsweise ein Minimum, des erfassten Stroms in Abhängigkeit von der veränderten vorläufigen Arbeitsfrequenz f detektiert wird, wobei insbesondere das Extremum für eine maximale Impedanz und/oder für eine Resonanzfrequenz der Vorfilteranordnung 80 spezifisch ist. Dies ist anhand des in 7 gezeigten Verlaufs 600 des erfassten Stroms erkennbar. An der Stelle des Minimums des erfassten Verlaufs 600 kann dabei ein Maximum des Verlaufs 610 der Impedanz der Vorfilteranordnung 80 angenommen werden. In anderen Worten kann durch die Detektion des Minimums im Verlauf 600 die Resonanzfrequenz der Vorfilteranordnung 80 festgestellt werden, da die Vorfilteranordnung 80 an dieser Stelle hochohmig wird. Dies ermöglicht eine einfache Kalibrierung der Sensorvorrichtung 20.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Heckklappe
3: Stoßfänger
4: Türgriff
8: Benutzer
9: Körperteil, Aktivierungsmittel
10: Anordnung, Schaltungsanordnung
20: Sensorvorrichtung
20.1: Sensorelektrode, Sensorelement
20.2: Massepotential
30: Übertragungsanordnung
30.1: Eingang
30.2: Ausgang
30.3: Quellenvorrichtung, Spannungsquellenvorrichtung
30.4: erste Filterkomponente, RC-Glied für Tiefpass 1. Ordnung
30.5: zweite Filterkomponente, weitere Anordnung für Tiefpass 2. Ordnung
40: Eingangssignalquelle, digitale Signalerzeugung
50: Kontrollvorrichtung
50.1: Ansteuerungsvorrichtung, Mikrocontroller
50.2: Analog-Digital-Wandler
50.3: Anpassungsmittel, Software
50.4: Halteanordnung
50.5: Tiefpass-Filter
50.6: Ansteuerungsanordnung
50.7: weiteres Kontrollelement
60: Schaltvorrichtung
80: Vorfilteranordnung
80.1: erster Anschluss, Versorgungsanschluss
80.2: zweiter Anschluss, Masseanschluss
r: Receive-Pfad
t: Transmit-Pfad
u: Übertragungspfad
A: Ausgangssignal
C: Kondensator
CH: Haltekapazität
CS: Sensorkapazität
E: Eingangssignal
OP: Operationsverstärker
R: Widerstand
S: Schalterelement
S': Signal
U1: erste Spannung
U2: zweite Spannung
VC: Versorgungsspannung, zweites Potential
VE: Versorgungsspannung, erstes Potential

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012102422 A1 [0003]
DE 102012105266 A1 [0003]
DE 102013112909 A1 [0003]
DE 102013112910 A1 [0003]

Claims

Anordnung (10) für eine kapazitive Sensorvorrichtung (20) eines Fahrzeuges (1), insbesondere zur Ansteuerung und/oder Auswertung bei der kapazitiven Sensorvorrichtung (20) zur Detektion einer Aktivierungshandlung beim Fahrzeug (1), aufweisend: - wenigstens eine Sensorelektrode (20.1) zur Erfassung einer Veränderung in einer Umgebung des Fahrzeuges (1), - eine Kontrollvorrichtung (50) zum Betreiben der Sensorelektrode (20.1) mit wenigstens einem Signal (S'), wobei die Kontrollvorrichtung (50) elektrisch mit der Sensorelektrode (20.1) über einen Übertragungspfad (u) verbunden ist, um gemäß mindestens einer Arbeitsfrequenz eine Übertragung des Signals (S') durchzuführen, wobei eine Vorfilteranordnung (80) mit dem Übertragungspfad verbunden ist, um gemäß einer Vorfilterung eine Abschwächung des Signals (S') für von der Arbeitsfrequenz abweichende Frequenzen durchzuführen.
Anordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorfilteranordnung (80) als Bandpass ausgeführt ist, um bei der Arbeitsfrequenz hochohmig zu werden, wobei vorzugsweise die Vorfilteranordnung (80) als passives elektrisches Filter ausgeführt ist.
Anordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorfilteranordnung (80) als ein Parallelschwingkreis ausgeführt ist, um bei der Arbeitsfrequenz hochohmig zu werden, wobei vorzugsweise die Arbeitsfrequenz der Resonanzfrequenz der Vorfilteranordnung (80) entspricht.
Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schalterelement (S) mit dem Übertragungspfad (u) verbunden und dazu ausgeführt ist, den Übertragungspfad (u) abwechselnd in Abhängigkeit von der Arbeitsfrequenz mit einem Receive-Pfad (r) und einem Transmit-Pfad (t) zu verbinden, um für das Betreiben abwechselnd das Signal (S') als Empfangssignal und Ausgangssignal (A) zu übertragen.
Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Receive-Pfad (r) eine Halteanordnung (50.4) der Kontrollvorrichtung (50) zur Auswertung der Erfassung, insbesondere zur Bestimmung einer Sensorkapazität (CS), verschaltet ist, um ein Empfangssignal von der Sensorelektrode (20.1) über den Receive-Pfad (r) zu empfangen, wobei der Übertragungspfad (u) mit dem Receive-Pfad (r) verbunden ist, um die Vorfilterung bei dem Empfangssignal als das Signal (S') durchzuführen.
Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Transmit-Pfad (t) eine Übertragungsanordnung (30) der Kontrollvorrichtung (50) zur Ansteuerung und/oder Aufladung der Sensorelektrode (20.1) verschaltet ist, um ein Ausgangssignal (A) von der Übertragungsanordnung (30) über den Transmit-Pfad (t) an die Sensorelektrode (20.1) zu übertragen, wobei der Übertragungspfad (u) mit dem Transmit-Pfad (t) verbunden ist, um die Vorfilterung bei dem Ausgangssignal (A) als das Signal (S') durchzuführen.
Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übertragungsanordnung (30) mit einer Halteanordnung (50.4) verbunden ist, um eine frequenzabhängige Veränderung des Signals (S') zu bewirken.
Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übertragungsanordnung (30) mit dem Übertragungspfad (u) verbunden ist, um das Signal (S') als sinusartiges Signal zu formen, vorzugsweise mit einer Frequenz, welche der Arbeitsfrequenz entspricht, bevorzugt angepasst an eine Schaltfrequenz eines Schalterelements (S).
Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übertragungsanordnung (30) zur frequenzabhängigen Veränderung, vorzugsweise zur Filterung, vorgesehen ist, wobei die Übertragungsanordnung (30) mit einer Halteanordnung (50.4) verbunden ist, um ein Empfangssignal von der Sensorelektrode (20.1) in Abhängigkeit von der frequenzabhängigen Veränderung der Übertragungsanordnung (30) bei der Halteanordnung (50.4) zu empfangen, vorzugsweise um die frequenzabhängige Veränderung für das Empfangssignal für die Auswertung bei der Sensorvorrichtung (20) bereitzustellen, vorzugsweise sodass die frequenzabhängige Veränderung sowohl für das Empfangssignal in einem Receive-Pfad (r) als auch für ein Ausgangssignal (A) in einem Transmit-Pfad (t) bereitgestellt wird.
Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Operationsverstärkereingang einer Übertragungsanordnung (30) mit einem Integratoreingang einer Halteanordnung (50.4) verbunden ist, um ein Empfangssignal von der Sensorelektrode (20.1) in Abhängigkeit von einer frequenzabhängigen Veränderung der Übertragungsanordnung (30) zu empfangen, sodass die frequenzabhängige Veränderung sowohl für das Empfangssignal in einem Receive-Pfad (r) als auch für ein Ausgangssignal (A) in einem Transmit-Pfad (t) bereitgestellt wird, wobei vorzugsweise die Übertragungsanordnung (30) einen Operationsverstärker (OP) mit dem Operationsverstärkereingang zur Ausbildung eines aktiven Filters aufweist, und bevorzugt die Halteanordnung (50.4) einen Integrator mit dem Integratoreingang aufweist, um eine Ladungsakkumulation anhand des Empfangssignals zur Auswertung bei der Sensorvorrichtung (20) bereitzustellen.
Verfahren zur Inbetriebnahme einer kapazitiven Sensorvorrichtung (20) für ein Fahrzeug (1), insbesondere zur Erstinbetriebnahme und/oder zur Kalibrierung der kapazitiven Sensorvorrichtung (20), wobei die Sensorvorrichtung (20) eine Vorfilteranordnung (80) aufweist, wobei die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden: - Bereitstellen eines elektrischen Stroms bei der Sensorvorrichtung (20), welcher für eine Impedanz der Vorfilteranordnung (80) spezifisch ist, - Verändern einer vorläufigen Arbeitsfrequenz bei der Sensorvorrichtung (20), - Erfassen des elektrischen Stroms während die vorläufige Arbeitsfrequenz verändert wird, um ein Erfassungsergebnis zu bestimmen, - Auswerten des Erfassungsergebnisses, um die Arbeitsfrequenz für einen Betrieb der Sensorvorrichtung (20) festzulegen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte bei der Sensorvorrichtung (20) im direkt am Fahrzeug (1) montierten Zustand durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte zumindest teilweise automatisiert durch eine Kontrollvorrichtung (50) der Sensorvorrichtung (20) durchgeführt werden, vorzugsweise durch eine Ansteuerungsvorrichtung (50.1), insbesondere einen Mikrocontroller.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen des Stroms dadurch erfolgt, dass ein Signal (S') über einen Übertragungspfad (u) gemäß der vorläufigen Arbeitsfrequenz übertragen wird, wobei die Vorfilteranordnung (80), insbesondere elektrisch, mit dem Übertragungspfad verbunden ist, um eine Abschwächung des Signals (S') für von einer Resonanzfrequenz der Vorfilteranordnung (80) abweichende Frequenzen durchzuführen, wobei das Erfassungsergebnis für einen Stromfluss durch die Vorfilteranordnung (80) spezifisch ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerten dadurch erfolgt, dass ein Extremum, vorzugsweise ein Minimum, des erfassten Stroms in Abhängigkeit von der veränderten vorläufigen Arbeitsfrequenz detektiert wird, wobei insbesondere das Extremum für eine maximale Impedanz und/oder für eine Resonanzfrequenz der Vorfilteranordnung (80) spezifisch ist, wobei die vorläufige Arbeitsfrequenz an der Stelle des Extremums als Arbeitsfrequenz für den Betrieb festgelegt wird, sodass bevorzugt die festgelegte Arbeitsfrequenz der Resonanzfrequenz entspricht, und bevorzugt nicht-flüchtig durch eine Ansteuerungsvorrichtung (50.1) gespeichert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorläufige Arbeitsfrequenz dadurch verändert wird, dass eine Schaltfrequenz eines Schalterelements (S) und/oder eine Frequenz eines Signals (S') durch eine Ansteuerungsvorrichtung (50.1) verändert wird, wobei das Schalterelement (S) das Signal (S') schaltet, um den elektrischen Strom bereitzustellen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (20) gemäß einer Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführt ist.