DE19724168C1

DE19724168C1 - Vorrichtung zur Detektion der Anwesenheit eines Körpers in einem Detektionsbereich und eine solche Vorrichtung umfassende Heizvorrichtung

Info

Publication number: DE19724168C1
Application number: DE1997124168
Authority: DE
Inventors: Hans Volz; Thomas Schuebel; Helmut Henninger
Original assignee: Helag Electronic GmbH
Current assignee: HELAG-ELECTRONIC GMBH, 72202 NAGOLD, DE
Priority date: 1997-06-07
Filing date: 1997-06-07
Publication date: 1998-08-06
Anticipated expiration: 2017-06-08

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur De tektion der Anwesenheit eines Körpers, insbesondere eines menschlichen Körpers, in einem Detektionsbereich, mit einem kapazitiven Sensor, welcher eine Elektrodenanordnung umfaßt, die an eine Detektionsschaltung anschließbar ist und deren Kapazität durch Einbringen des Körpers in den Detektions bereich veränderbar ist.

Solche Vorrichtungen können insbesondere dazu verwendet wer den, die Belegung eines Sitzes in einem Fahrzeug zu erkennen und in Abhängigkeit von der Sitzbelegung Sicherheitseinrich tungen wie beispielsweise ein Airbagsystem, Warneinrichtungen wie beispielsweise eine Gurtwarnanzeige oder weitere Einrich tungen des Fahrzeugs zu aktivieren.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der deut schen Patentschrift 44 17 827 C2 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind zwei flächige Meßelektroden nebeneinander in der Sitzfläche eines Sitzes angeordnet. Die beiden Meßelek troden erzeugen, auf Spannung gelegt, ein elektrisches Feld in einem oberhalb der Sitzfläche des Sitzes angeordneten De tektionsbereich, das durch die Anwesenheit einer Person in dem Detektionsbereich beeinflußt werden kann. Die Kapazität einer Elektrodenanordnung hängt nämlich linear von der rela tiven Dielektrizitätszahl ε_r des Materials ab, mit dem der Raum, der von dem elektrischen Feld der Elektrodenanordnung durchsetzt wird, ausgefüllt ist. Da menschliches Gewebe zu ungefähr 75% aus Wasser besteht, das eine hohe relative Dielektrizitätsszahl von etwa 80 aufweist, ist die Kapazität der Elektrodenanordnung in dem Zustand, in dem sich eine Per son in dem Detektionsbereich befindet, gegenüber der Kapazi tät der Elektrodenanordnung in dem Zustand, in dem der Sitz nicht belegt ist, erhöht. Die Kapazität der Elektrodenanord nung in dem Zustand, in dem sich kein zu detektierender Kör per in dem Detektionsbereich befindet, wird im folgenden als Ruhekapazität der Elektrodenanordnung bezeichnet.

Die durch Einbringen eines zu detektierenden Körpers in den Detektionsbereich erzielbare Kapazitätsänderung ist im we sentlichen proportional zu der Ruhekapazität der Elektroden anordnung. Die aus der deutschen Patentschrift 44 17 827 be kannte Elektrodenanordnung weist jedoch nur eine geringe Ruhekapazität (von typischerweise bis zu 50 pF) auf, die kleiner ist als die Kapazität der Zuleitungen der Elektroden anordnung (von typischerweise 200 pF). Die durch Einbringen eines zu detektierenden Körpers in den Detektionsbereich er zielbaren absoluten Kapazitätsänderungen der Elektrodenanord nung liegen daher in derselben Größenordnung wie die Kapazi tät der Zuleitungen zu der Elektrodenanordnung, so daß die erzielbare Kapazitätsänderung im Verhältnis zu der Gesamt kapazität des kapazitiven Sensors, die sich aus der Kapazität der Elektrodenanordnung und der Kapazität der Zuleitungen zu sammensetzt, vergleichsweise gering und darum schwer detek tierbar ist. Aufgrund der nur geringen Ruhekapazität der Elektrodenanordnung kann es daher zu Fehlern bei der Detek tion der Anwesenheit eines Körpers in dem Detektionsbereich kommen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der durch das Einbringen eines zu detektierenden Körpers in den Detektionsbereich eine höhere Kapazitätsänderung der Elektrodenanordnung erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genann ten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der kapazitive Sensor einen Influenzkörper aus elektrisch leitfähigem Mate rial umfaßt, der von der Elektrodenanordnung elektrisch ge trennt ist und an dem elektrische Influenzladungen durch an der Elektrodenanordnung angeordnete elektrische Ladungen er zeugbar sind.

Elektrische Ladungen an der Elektrodenanordnung entstehen, wenn die Elektrodenanordnung, beispielsweise mittels der De tektionsschaltung, mit einer elektrischen Spannung beauf schlagt wird.

Dem erfindungsgemäßen Konzept liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Ruhekapazität einer Elektrodenanordnung sich durch einen Influenzeffekt deutlich steigern läßt. Zur Ausnutzung dieses Influenzeffektes ist ein Influenzkörper aus elektrisch leitfähigem Material, der von der Elektrodenanordnung elek trisch getrennt ist, hinreichend nahe an der Elektrodenanord nung vorzusehen, so daß an dem Influenzkörper elektrische In fluenzladungen durch die Wirkung der an der Elektrodenanord nung angeordneten elektrischen Ladungen entstehen.

Dabei entsteht in einem Bereich des Influenzkörpers, der ei nem Bereich der Elektrodenanordnung mit positiver Ladung be nachbart ist, eine negative Influenzladung. In einem Bereich des Influenzkörpers, der einem Bereich der Elektrodenanord nung mit negativer Ladung benachbart ist, entsteht eine posi tive Influenzladung. Die einander benachbarten Ladungen der Elektrodenanordnung einerseits und des Influenzkörpers ande rerseits weisen also entgegengesetzte Polarität auf. Daher ist das elektrische Feld, das von den Influenzladungen er zeugt wird, außerhalb des zwischen der Elektrodenanordnung und dem Influenzkörper liegenden Bereichs entgegengesetzt zu dem von den Ladungen an der Elektrodenanordnung erzeugten elektrischen Feld gerichtet. Durch die Superposition beider Felder ergibt sich also eine Abschwächung des elektrischen Feldes der Elektrodenanordnung. Wenn jedoch die elektrischen Potentiale der Bereiche der Elektrodenanordnung fest vorgege ben sind, beispielsweise dadurch, daß zwischen zwei Elektro den der Elektrodenanordnung eine externe elektrische Spannung gelegt wird, so fließen zum Ausgleich der Abschwächung des elektrischen Feldes durch die Influenzladungen weitere Ladun gen auf die Elektroden nach. Durch den Influenzeffekt erhöht sich also die elektrische Ladung an den Elektroden der Elek trodenanordnung bei festgehaltener Spannung; dies entspricht einer Erhöhung der Kapazität der Elektrodenanordnung.

Damit sich die Influenzladungen ungestört ausbilden können, ist der Influenzkörper von allen elektrisch leitfähiger. Kör pern in seiner Umgebung, insbesondere von stromführenden Lei tungen, elektrisch getrennt, vorzugsweise durch Isolierkörper elektrisch isoliert. Somit befindet sich der Influenzkörper nicht auf einem fest eingestellten elektrischen Potential; vielmehr kann sich das Potential des Influenzkörpers aufgrund des Influenzeffektes in Abhängigkeit von den Potentialen an den Elektroden der Elektrodenanordnung frei einstellen.

Durch den Influenzeffekt kann eine Steigerung der Ruhekapazi tät der Elektrodenanordnung um einen Faktor von bis zu 25 er reicht werden. Aufgrund dieser deutlichen Steigerung der Ruhekapazität ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch dann einsetzbar, wenn in unmittelbarer Nachbarschaft der Elektro denanordnung des kapazitiven Sensors stromführende Leitungen angeordnet sind, die mit einem Massepotential verbunden sind. Solche stromführenden Leitungen setzen die Ruhekapazität der Elektrodenanordnung herab; die durch den Influenzeffekt er findungsgemäß erreichte Kapazitätserhöhung macht diese Ein buße jedoch mehr als wett. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich daher insbesondere dazu, neben einer Sitzheizung in einem Sitz angeordnet zu werden, dessen Belegung detek tiert werden soll.

Die durch Einbringen eines zu detektierenden Körpers in den Detektionsbereich erzielte Kapazitätsänderung der Elektroden anordnung wird durch den Influenzeffekt ebenso gesteigert wie die Ruhekapazität der Elektrodenanordnung. Bei der erfin dungsgemäßen Vorrichtung lassen sich daher absolute Kapazi tätsänderungen der Kapazität der Elektrodenanordnung erzie len, die deutlich größer sind als die Kapazität der Zuleitun gen des kapazitiven Sensors.

Grundsätzlich kann der Influenzkörper jede Lage relativ zu dem Detektionsbereich einnehmen. Vorzugsweise wird der In fluenzkörper jedoch außerhalb des Detektionsbereichs angeord net. Dadurch ist gewährleistet, daß der Detektionsbereich in demjenigen Bereich des elektrischen Feldes der Elektrodenan ordnung liegt, in dem die Felder der Ladungen an der Elektro denanordnung und die Felder der Influenzladungen einander entgegengesetzt gerichtet sind.

Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn der In fluenzkörper auf einer dem Detektionsbereich abgewandten Seite der Elektrodenanordnung angeordnet ist. Eine solche An ordnung führt zu einer hohen Kapazitätsänderung der Elektro denanordnung bei Einbringen eines Dielektrikums in den Detek tionsbereich.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung überdeckt der Influenzkörper die dem Detektions bereich abgewandte Seite der Elektrodenanordnung vollständig.

Über die Art der verwendeten Elektrodenanordnung wurden vor stehend noch keine näheren Angaben gemacht.

Grundsätzlich ist denkbar, daß die Elektrodenanordnung eine einzige Elektrode aufweist, deren Kapazität in Bezug auf ein Referenzpotential, beispielsweise ein geerdetes Fahrzeugge häuse, gemessen wird.

Vorzugsweise umfaßt die Elektrodenanordnung jedoch mindestens zwei elektrisch voneinander getrennte Elektroden, die auf voneinander verschiedene elektrische Potentiale gelegt werden können.

Dabei wird der Influenzkörper vorteilhafterweise so ausgebil det und angeordnet, daß durch die elektrische Ladung jeder Elektrode Influenzladungen an dein Influenzkörper erzeugbar sind.

Besonders günstig ist es, wenn die Elektrodenanordnung eine Symmetrie, beispielsweise eine Spiegelsymmetrie bezüglich ei ner Spiegelebene, aufweist, und der Influenzkörper so ausge bildet und angeordnet ist, daß er dieselbe Symmetrie, bei spielsweise eine Spiegelsymmetrie bezüglich derselben Spie gelebene, aufweist.

Die mindestens zwei Elektroden der Elektrodenanordnung können auf verschiedenen Seiten des Detektionsbereichs angeordnet sein. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn jeder Elektrode ein Influenzkörper zugeordnet ist, der vorzugsweise jeweils auf der dem Detektionsbereich abgewandten Seite der betref fenden Elektrode angeordnet ist.

Ein kompakterer Aufbau der Elektrodenanordnung und damit das kapazitiven Sensors der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird erreicht, wenn die Elektroden der Elektrodenanordnung im we sentlichen flächig ausgebildet und in einer, vorzugsweise im wesentlichen ebenen, Elektrodenschicht nebeneinander angeord net sind. In diesem Fall sind die mindestens zwei Elektroden der Elektrodenanordnung auf derselben Seite des Detektionsbe reichs angeordnet, so daß ein einstückig ausgebildeter In fluenzkörper verwendet werden kann, uni den Influenzeffekt für beide Elektroden auszunutzen.

Durch eine geeignete Geometrie der Elektroden der Elektroden anordnung kann die Ruhekapazität der Elektrodenanordnung wei ter gesteigert werden.

Bei einer zur Erzielung einer hohen Ruhekapazität günstigen Anordnung weisen zwei Elektroden der Elektrodenanordnung je weils die Form eines Kammes mit mehreren Zinken auf und sind diese Elektroden so relativ zueinander angeordnet, daß die Zinken der beiden Elektroden ineinandergreifen.

Als besonders günstig zur Erzielung einer hohen Ruhekapazität hat es sich jedoch erwiesen, wenn die Elektrodenanordnung mindestens eine mäanderförinige Elektrode umfaßt. Umfaßt die Elektrodenanordnung mehrere Elektroden, so ist es von Vor teil, wenn alle Elektroden der Elektrodenanordnung mäander förmige Gestalt aufweisen.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Influenzkörper als eine, vorzugsweise im wesentlichen ebene, Influenzschicht ausgebildet. Eine solche Influenzschicht kann insbesondere flexibel ausgebildet sein, so daß sie sich zerstörungsfrei verformen kann, wenn ein zu detektierender Körper in den Detektionsbereich eingebracht wird, also beispielsweise der Sitz, dessen Belegung detek tiert werden soll, belegt wird.

Für die erwünschte Erhöhung der Ruhekapazität der Elektroden anordnung ist es besonders günstig, wenn die Elektrodenanord nung in einer Elektrodenschicht nebeneinander angeordnete flächige Elektroden umfaßt und der Influenzkörper als im we sentlichen parallel zu der Elektrodenschicht ausgebildete In fluenzschicht ausgebildet ist.

Die erforderliche elektrische Trennung der Elektrodenanord nung von dem Influenzkörper kann beispielsweise dadurch er reicht werden, daß ein luftgefüllter oder evakuierter Zwi schenraum zwischen der Elektrodenanordnung und dem Influenz körper vorgesehen ist.

Eine zuverlässigere Trennung, die auch bei einer Verformung des kapazitiven Sensors noch für eine hinreichende Isolation sorgt, wird jedoch erreicht, wenn zwischen der Elektrodenan ordnung und dem Influenzkörper ein elektrisch nicht leitfähi ger Isolationskörper angeordnet ist.

Die Ruhekapazität der Elektrodenanordnung hängt aufgrund des Influenzeffektes unter anderem auch von dein Abstand zwischen der Elektrodenanordnung und dem Influenzkörper ab. Wenn der zwischen der Elektrodenanordnung und dem Influenzkörper vor gesehene Isolationskörper elastisch verformbar ist, kann dieser Effekt für eine weitere Steigerung der durch das Einbringen eines Körpers in den Detektionsbereich erzielbaren Kapazitätsänderung ausgenutzt werden. Wird nämlich in einem solchen Fall der kapazitive Sensor durch den eingebrachten Körper mit einem mechanischen Druck beaufschlagt, so ver ringert sich der Abstand zwischen der Elektrodenanordnung und dem Influenzkörper aufgrund der elastischen Verformung des Isolationskörpers, was eine zusätzliche Steigerung der Kapa zität der Elektrodenanordnung zur Folge hat.

Zur Auswertung der durch Einbringen eines Körpers in den De tektionsbereich verursachten Kapazitätsänderung der Elektro denanordnung weist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteil hafterweise eine Detektionsschaltung auf, welche eine Ein richtung zum Erzeugen eines der momentanen Gesamtkapazität des kapazitiven Sensors entsprechenden Meßsignals umfaßt.

Eine solche Detektionsschaltung kann aus diskreten elektroni schen Bauelementen aufgebaut sein oder auch einen program mierbaren Prozessor mit einem geeigneten Auswertungsprogramm umfassen.

Für den angestrebten Detektionszweck der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommt es lediglich auf eine möglichst genaue Er fassung der Kapazitätsänderung der Elektrodenanordnung an. Es ist daher von Vorteil, wenn die Detektionsschaltung eine Ein richtung zum Erzeugen eines einer Ruhegesamtkapazität des ka pazitiven Sensors entsprechenden Referenzsignals und eine Einrichtung zum Vermindern des Betrags des Meßsignals um den Betrag des Referenzsignals umfaßt. Die Ruhegesamtkapazität des kapazitiven Sensors setzt sich dabei aus der Ruhekapazi tät der Elektrodenanordnung und der Kapazität der zwischen der Detektionsschaltung und der Elektrodenanordnung angeord neten Zuleitungen zusammen. Durch die vorstehend beschriebene Maßnahme wird daher erreicht, daß das um den Betrag des Refe renzsignals verminderte Meßsignal direkt der durch einen in den Detektionsbereich eingebrachten Körper erzeugten Kapazi tätsänderung entspricht.

Bei vielen Anwendungen ist es erwünscht, daß die Vorrichtung zur Detektion der Anwesenheit eines Körpers in dem Detekti onsbereich zwischen verschiedenen Gruppen von eingebrachten Körpern unterscheiden kann. Zu diesem Zweck umfaßt die De tektionsschaltung vorteilhafterweise eine Einrichtung zum Er zeugen eines Detektorausgangssignals, das angibt, ob das Meß signal einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Da durch ist es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung nur dann die Anwesenheit eines Körpers in dem Detektionsbereich anzeigen zu lassen, wenn derselbe eine Kapazitätsänderung der Elektrodenanordnung verursacht, welche oberhalb eines vorge gebenen Mindestwerts liegt. Auf diese Weise können insbeson dere menschliche Körper, welche aufgrund des hohen Wasseran teils von menschlichem Gewebe eine hohe mittlere relative Dielektrizitätszahl ε_r aufweisen und daher vergleichsweise hohe Kapazitätsänderungen der Elektrodenanordnung verursa chen, von Gegenständen, die im wesentlichen aus Kunststoff oder Metall bestehen und darum wesentlich geringere mittlere relative Dielektrizitätszahlen ε_r aufweisen, unterschieden werden.

Ferner ist es günstig, wenn die Einrichtung zum Erzeugen ei nes Detektorausgangssignals so ausgebildet ist, daß das von derselben erzeugte Ausgangssignal sich bei einer Unter- oder Überschreitung des vorgegebenen Schwellenwerts durch das Meß signal nur ändert, wenn die Unter- oder Überschreitung minde stens eine vorgegebene Zeitspanne lang andauert. Auf diese Weise kann verhindert werden, daß sich das Detektorausgangs signal ändert, wenn ein Körper nur für kurze Zeit in den De tektionsbereich eingebracht oder nur für kurze Zeit aus dem Detektionsbereich hinausbewegt wird. So ist zum Beispiel denkbar, daß eine Person, die einen Sitz belegt, dessen Bele gung durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung detektiert wer den soll, sich für kurze Zeit von dem Sitz erhebt, um etwa hinter den Sitz zu greifen oder eine außerhalb ihrer Reich weite in der Sitzposition liegende Bedienungseinrichtung zu erreichen. In einem solchen Fall ist es in der Regel er wünscht, daß die Detektionsvorrichtung ununterbrochen eine Belegung des betreffenden Sitzes anzeigt.

Außer zur Erkennung der Belegung eines Sitzes kann die erfin dungsgemäße Vorrichtung auch für beliebige andere Anwendungen eingesetzt werden, bei denen die Anwesenheit eines Körpers in einem Detektionsbereich zu detektieren ist. Beispielsweise kann die Vorrichtung zur Erkennung der Belegung von Kranken betten dienen.

Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch den Influenz effekt eine durch die Nähe stromführender Leitungen zu dem kapazitiven Sensor bedingte Abnahme der Ruhekapazität kompen siert wird, eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung be sonders dazu, als Teil einer Heizvorrichtung, insbesondere einer Sitz-Heizvorrichtung, verwendet zu werden, wobei die Heizvorrichtung neben der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Heizelement und eine Heizsteuerung zur Steuerung einer Heiz stromzufuhr zu dem Heizelement in Abhängigkeit von einem De tektorausgangssignal der erfindungsgemäßen Vorrichtung um faßt. Eine solche Heizvorrichtung kann in der Weise betrieben werden, daß die Heizsteuerung die Heizstromzufuhr zu dem Heizelement nur dann freigibt, wenn das Detektorausgangs signal anzeigt, daß ein menschlicher Körper in dem Detek tionsbereich, also beispielsweise auf dem zu beheizenden Sitz, anwesend ist. Im Vergleich zu einer Sitzheizung, die einen Sitz unabhängig von dessen Belegung beheizt, kann so eine erhebliche Energieeinsparung erzielt werden.

Eine ein Heizelement und eine Detektionsvorrichtung zur Er kennung einer Sitzbelegung umfassende Sitzheizung, die nur bei belegtem Sitz eingeschaltet wird, ist aus der DE 41 10 702 A1 bekannt. Diese bekannte Sitzheizung umfaßt jedoch keine Detektionsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15.

In der Regel wird der Detektionsbereich im wesentlichen dem mittels der Heizvorrichtung zu beheizenden Bereich entspre chen. Es ist daher von Vorteil, wenn das Heizelement zwischen der Elektrodenanordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem Detektionsbereich angeordnet ist, da sich so das Heizele ment in unmittelbarer Nachbarschaft des zu beheizenden Berei ches befindet. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Heiz vorrichtung ist vorgesehen, daß die Heizvorrichtung eine Heizmatte umfaßt, in der das Heizelement, die Elektrodenan ordnung und der Influenzkörper angeordnet sind. Durch die In tegration des Heizelements, der Elektrodenanordnung und des Influenzkörpers in der Heizmatte wird ein kompakter Aufbau und ein zeitsparender Einbau der Heizvorrichtung ermöglicht.

Eine weitere Senkung des Platzbedarfs der Heizvorrichtung und eine weitere Verkürzung der erforderlichen Montagezeit kann dadurch erreicht werden, daß die Heizsteuerung und die Detek tionsschaltung der Vorrichtung zur Detektion der Anwesenheit eines Körpers in dem Detektionsbereich in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und zeichnerischen Darstellung zweiter Ausführungsbeispiele.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Heizvor richtung, in die eine Vorrichtung zur Detek tion der Anwesenheit eines Körpers integriert ist;

Fig. 2 einen Sitz, beispielsweise einen Fahrzeug sitz, in den eine Heizmatte der Heizvorrich tung aus Fig. 1 integriert ist;

Fig. 3 einen schematischen, stark überhöhten Quer schnitt durch die Heizmatte der Heizvorrich tung aus Fig. 1, in dem eine Heizelement schicht, eine Elektrodenschicht und eine In fluenzschicht der Heizmatte dargestellt sind;

Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch die Heizelementschicht der Heizmatte der Heizvor richtung aus Fig. 1;

Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt durch die Elektrodenschicht der Heizmatte einer ersten Ausführungsform der Heizvorrichtung aus Fig. 1;

Fig. 6 einen schematischen Längsschnitt durch die Influenzschicht der Heizmatte der Heizvor richtung aus Fig. 1;

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Detektionsschaltung der Vorrichtung zur Detektion der Anwesenheit eines Körpers;

Fig. 8 einen zeitlichen Verlauf einer Ausgangsspan nung eines Dreieckgenerators der Detektions schaltung aus Fig. 7;

Fig. 9 einen zeitlichen Verlauf einer Ausgangsspan nung des Einwegverstärkers der Detektions schaltung aus Fig. 7;

Fig. 10 einen zeitlichen Verlauf einer Ausgangsspan nung eines Gleichspannungswandlers der Detek tionsschaltung aus Fig. 7;

Fig. 11 einen schematischen Längsschnitt durch die Elektrodenschicht der Heizmatte einer zweiten Ausführungsform der Heizvorrichtung.

In allen Figuren sind gleiche oder funktional äquivalente Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Eine schematisch in Fig. 1 dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete Heizvorrichtung umfaßt eine flexible, flache, im wesentlichen rechteckförmige Heizmatte 102.

Die Heizmatte 102 weist einen Heizstromeingang 104 auf, der über eine Heizstromzuführleitung 106 mit einem Heizstromaus gang 108 einer Heizsteuerung oder eines Heizreglers 110 ver bunden ist.

Ferner weist die Heizmatte 102 einen Heizstromausgang 112 auf, der über eine Heizstromabführleitung 114 an ein Masse potential angeschlossen ist.

Ferner weist die Heizmatte 102 einen Detektionsstromeingang 116, der über eine Detektionsstromzuführleitung 118 mit einem Detektionsstromausgang 120 einer Detektionsschaltung 122 ver bunden ist, und einen Detektionsstromausgang 117 auf, der über eine Detektionsstromabführleitung 119 mit einem Detek tionsstromeingang 121 der Detektionsschaltung 122 verbunden ist.

Der Heizregler 110 und die Detektionsschaltung 122 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 124 untergebracht, das über ein (nicht dargestelltes) Versorgungskabel mit einer Stromquelle, beispielsweise einer Kraftfahrzeugbatterie, verbunden ist.

Wie in Fig. 2 dargestellt, kann die Heizmatte 102 der Heiz vorrichtung 100 in einem Sitzpolster 126 eines Sitzes 128 ei nes Beförderungsmittels, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, angeordnet sein, um eine Sitzfläche 130 des Sitzes 128 behei zen zu können.

Alternativ oder ergänzend dazu kann die Heizmatte 102 auch in einer Rückenlehne 132 des Sitzes 128 angeordnet sein, um eine Anlehnfläche 134 des Sitzes 128 beheizen zu können.

In beiden Fällen ist es aus Gründen der Energieeinsparung er wünscht, daß der Heizmatte 102 nur dann ein Heizstrom zuge führt wird, wenn der Sitz 128 durch eine Person, beispiels weise einen Fahrer oder Fahrgast, belegt ist, sich also ein menschlicher Körper in dem in Fig. 2 in gebrochener Linie dargestellten Detektionsbereich 136 befindet. Zu diesem Zweck umfaßt die Heizvorrichtung 100 eine Vorrichtung zur Detektion der Anwesenheit eines Körpers in dem Detektionsbereich 136, welche ein Ausgangssignal erzeugt, das angibt, ob der Sitz 128 belegt ist, und anhand dessen der Heizregler 110 die Heizstromzufuhr zu der Heizmatte 102 steuert. Diese Vorrich tung zur Detektion der Anwesenheit eines Körpers wird im fol genden näher beschrieben.

Wie in Fig. 3 dargestellt, umfaßt die Heizmatte 102 eine obere Isolationsschicht 138, die im eingebauten Zustand der Sitzfläche 130 zugewandt ist und aus einer elektrisch nicht leitfähigen Folie oder einem elektrisch nicht leitfähigen Ge webe besteht.

An diese obere Isolationsschicht 138 schließt sich nach unten eine Heizelementschicht 140 an, in der ein linienförmiges, die Form einer Heizschlange aufweisendes Heizelement 142 an geordnet ist. Die Form des Heizelements 142 ist aus dem Längsschnitt der Fig. 4 zu ersehen.

Statt eines Heizelements in Form eines Heizdrahts kann beispielsweise auch eine Carbonmatte als Heizelement verwendet werden.

Ein erstes Ende des Heizelements 142 ist mit dein Heizstrom eingang 104 der Heizmatte 102 verbunden, während ein zweites Ende des Heizelements 142 mit dem Heizstromausgang 112 der Heizmatte 102 verbunden ist. Fließt ein Heizstrom von den Heizstromeingang 104 zu dem Heizstromausgang 112 der Heiz matte 102, so wird in dem Heizelement 142 aufgrund dessen ohmschen Widerstandes Wärme erzeugt und durch die obere Iso lationsschicht 138 an die Sitzfläche 130 abgegeben.

An die Heizelementschicht 140 der Heizmatte 102 schließt sich nach unten eine Zwischenisolationsschicht 144 an, die aus ei ner elektrisch nicht-leitenden Folie oder aus einem elek trisch nicht-leitenden Gewebe besteht.

An die Zwischenisolationsschicht 144 schließt sich nach unten eine Elektrodenschicht 146 an, in der eine Elektrodenanord nung 148 angeordnet ist.

Die Elektrodenanordnung 148 umfaßt eine flächenhaft ausgebil dete, mäanderförmige erste Elektrode 150, und eine ebenfalls flächenhaft ausgebildete und mäanderförmige zweite Elektrode 152, die in derselben Ebene wie die erste Elektrode 150 im wesentlichen parallel zu derselben in einem Abstand von bei spielsweise ungefähr 5 mm angeordnet ist.

Die beiden Elektroden 150 und 152 bestehen aus einem Material mit guter, vorzugsweise metallischer Leitfähigkeit, bei spielsweise aus einem versilberten Kupfergeflecht, und weisen jeweils eine (längs der Elektrodenschicht 146 gemessene) Breite von beispielsweise ungefähr 30 mm auf und eine (senkrecht zu der Elektrodenschicht 146 gemessene) Dicke von beispielsweise ungefähr 0,2 mm auf.

Ein Ende der ersten Elektrode 150 ist mit dem Detektions stromeingang 116 der Heizmatte 102 verbunden. Ein Ende der zweiten Elektrode 152 ist mit dem Detektionsstromausgang 117 der Heizmatte 102 verbunden.

Der Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden 150 und 152 ist vorzugsweise mit Luft gefüllt, kann jedoch auch ein elek trisch isolierendes Material enthalten.

An die Elektrodenschicht 146 schließt sich nach unten eine weitere Zwischenisolationsschicht 154 an, die aus einer ela stisch verformbaren, elektrisch nicht leitfähigen Folie oder einem elastisch verformbaren, elektrisch nicht leitfähigen Stoffgeflecht besteht. Die Dicke dieser Zwischenisolations schicht beträgt beispielsweise 0,8 mm.

An die Zwischenisolationsschicht 154 schließt sich nach unten eine Influenzschicht 156 an, die aus einem Material mit gu ter, vorzugsweise metallischer Leitfähigkeit besteht und sich parallel zu den Schichtgrenzflächen mindestens so weit er streckt wie die Elektrodenanordnung 148 der Elektrodenschicht 146, deren Parallelprojektion längs einer senkrecht zu der Schichtrichtung verlaufenden Richtung auf die Influenzschicht 156 in Fig. 6 in gebrochenen Linien dargestellt ist. Die In fluenzschicht 156 überdeckt also die dein Detektionsbereich 136 abgewandte Seite der Elektrodenanordnung 148 vollständig.

Die Influenzschicht 156 kann aus einer Metallfolie oder, wie die Elektroden 150 und 152 der Elektrodenanordnung 148, aus einem versilberten Kupfergeflecht bestehen.

An die Influenzschicht 156 schließt sich nach unten eine un tere Isolationsschicht 158 der Heizmatte 102 an, die aus ei nem elektrisch nicht leitfähigen Material, beispielsweise ei ner elektrisch nicht leitfähigen Folie oder einem elektrisch nicht leitfähigen Stoffgeflecht, besteht.

Wenn die Heizmatte 102 beim Einbau so angeordnet wird, daß sie auf einem Körper aus elektrisch nicht leitfähigem Mate rial, beispielsweise einem Schaumstoffpolster des Sitzes 128, aufliegt, so kann die untere Isolationsschicht 158 der Heiz matte 102 entfallen.

Die Elektrodenanordnung 148, die Detektionsstromleitungen 118 und 119, die Influenzschicht 156 und die zwischen der Elek trodenanordnung 148 und der Influenzschicht 156 angeordnete Zwischenisolationsschicht 154 bilden zusammen einen kapazi tiven Sensor 160, dessen Funktion im folgenden noch näher er läutert werden wird.

Wird beispielsweise die erste Elektrode 150 auf ein positives und die zweite Elektrode 152 der Elektrodenanordnung 148 auf ein negatives Potential gelegt, so entsteht an der ersten Elektrode 150 eine positive Nettoladung und an der zweiten Elektrode 152 eine negative Nettoladung. Die positive Netto ladung an der ersten Elektrode 150 erzeugt in dem der ersten Elektrode 150 benachbarten Bereich der Influenzschicht 156 eine negative Influenzladung. In entsprechender Weise erzeugt die negative Nettoladung an der zweiten Elektrode 152 in dem der zweiten Elektrode 152 benachbarten Bereich der Influenz schicht 156 eine ebenso große positive Influenzladung.

Durch Superposition der elektrischen Felder der Nettoladungen an den Elektroden 150 und 152 und der Influenzladungen in der Influenzschicht 156 entsteht ein elektrisches Gesamtfeld, dessen Feldlinien weit in den oberhalb der Elektrodenanord nung 148 angeordneten Detektionsbereich 136 ausgreifen.

Wegen der Wirkung der Influenzladungen sind zur Erzeugung ei nes elektrischen Feldes, das der vorgegebenen Potentialdif ferenz zwischen den Elektroden 150 und 152 entspricht, grö ßere Ladungen an den Elektroden 150 und 152 erforderlich, als dies ohne das Vorhandensein der Influenzladungen der Fall wäre.

Aufgrund des Influenzeffektes ist folglich die Ruhekapazität C_{O, I} der Elektrodenanordnung 148 bei Vorhandensein der In fluenzschicht 156 deutlich höher als die Ruhekapazität C_O derselben Elektrodenanordnung 148 ohne die Influenzschicht 156. Unter der Ruhekapazität C_{O, I} bzw. C_O wird dabei diejenige Kapazität der Elektrodenanordnung 148 verstanden, die sich ergibt, wenn sich kein dielektrischer Körper in dem Detek tionsbereich 136 befindet.

Wird ein Dielektrikum in den Detektionsbereich 136 einge bracht, so ändert sich die Kapazität der Elektrodenanordnung 148 um einen Betrag, der im wesentlichen proportional zu der Dielektrizitätszahl des betreffenden Dielektrikums und zu der Ruhekapazität ist. Daher ist die durch Einbringen eines Di elektrikums bei einem kapazitiven Sensor 160 mit Influenz schicht 156 erzielbare Kapazitätsänderung ΔC_I größer als bei einem herkömmlichen kapazitiven Sensor, der keine Influenz schicht umfaßt.

Eine Erhöhung der Ruhekapazität der Elektrodenanordnung 148 wirkt sich besonders vorteilhaft aus, wenn sich die Elektro denanordnung 148 in unmittelbarer Nachbarschaft stromführen der, mit dem Massepotential verbundener Leitungen befindet, da die Nachbarschaft solcher Leitungen, beispielsweise des Heizelements 142 in der Heizelementschicht 140, die Ruhekapa zität der Elektrodenanordnung 148 verringert. Der Influenz effekt wirkt der Verringerung der Ruhekapazität der Elektro denanordnung 148 durch das Heizelement 142 entgegen und er möglicht es so, den kapazitiven Sensor 160 und das Heizele ment 142 in unmittelbarer Nähe zueinander in der Heizmatte 102 anzuordnen.

Die Kapazitätsänderung ΔC_I der Elektrodenanordnung 148 wird mittels der in Fig. 7 als Blockschaltbild dargestellten De tektionsschaltung 122 detektiert und ausgewertet.

Die Detektionsschaltung 122 und der kapazitive Sensor 160 bilden zusammen eine Vorrichtung 164 zur Detektion der Anwe senheit eines Körpers in dem Detektionsbereich 136.

Die Detektionsschaltung 122 umfaßt einen Dreieckgenerator 170, der eine dreieckförmige Ausgangswechselspannung mit einer Frequenz von beispielsweise 5 kHz bis 20 kHz erzeugt. Das Ausgangssignal 177 des Dreieckgenerators 170 ist in Fig. 8 dargestellt, in der die Ausgangsspannung U des Dreieck generators 170 über der Zeit t aufgetragen ist.

Statt eines Dreieckgenerators kann auch ein Sinusgenerator verwendet werden, der eine sinusförmige Ausgangswechsel spannung mit einer Frequenz von beispielsweise 15 kHz bis 25 kHz erzeugt.

Der Dreieckgenerator 170 ist über eine Zwischenleitung 172, den Detektionsstromausgang 120 der Detektionsschaltung 122, die Detektionsstromzuführleitung 118 und den Detektionsstrom eingang 116 der Heizmatte 102 mit der ersten Elektrode 150 des kapazitiven Sensors 160 verbunden.

Die zweite Elektrode 152 des kapazitiven Sensors 160 ist über den Detektionsstromausgang 117, die Detektionsstromabführlei tung 119, den Detektionsstromeingang 121 der Detektionsschal tung 122 und eine Zwischenleitung 174 mit einem Eingang eines Einwegverstärkers 176 verbunden.

Die Zwischenleitung 174 ist über einen Widerstand 178 mit dem Massepotential verbunden. Der kapazitive Sensor 160 und der Widerstand 178 bilden zusammen ein Differenzierglied 180 für das Ausgangssignal des Dreieckgenerators 170.

Das Eingangssignal des Einwegverstärkers 176 entspricht daher einer rechteckförmigen Wechselspannung, deren Amplitude im wesentlichen proportional zu der Kapazität des kapazitiven Sensors 160 ist.

Der Einwegverstärker 176 schneidet die negativen Signalan teile des Eingangssignals ab und erhöht die Amplitude der positiven Signalanteile uni einen Faktor V von beispielsweise 2,5, so daß sein Ausgangssignal 179 die in Fig. 9 darge stellte gepulste Form erhält.

Der Ausgang des Einwegverstärkers 176 ist über eine Zwischen leitung 182 mit einem Eingang eines Gleichspannungswandlers 184 verbunden.

Der Gleichspannungswandler erzeugt aus seinem gepulsten Ein gangssignal ein Gleichspannungs-Ausgangssignal 183, dessen Amplitude der momentanen Gesamtkapazität des kapazitiven Sen sors 160 entspricht. Dieses Ausgangssignal 183 ist in Fig. 10 dargestellt.

Ein Ausgang des Gleichspannungswandlers 184 ist über eine Zwischenleitung 185 mit einem nicht-invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 186 verbunden.

Ein invertierender Eingang des Differenzverstärkers 186 ist über eine Zwischenleitung 187 mit einem Abzweigungspunkt 188 eines Spannungsteilers 190 verbunden, welcher zwischen einem ersten Teilerwiderstand 192 und einem zweiten Teilerwider stand 194 des Spannungsteilers 190 angeordnet ist.

Der zweite Teilerwiderstand 194 ist an das Massepotential an geschlossen, während der erste Teilerwiderstand 192 über eine Speiseleitung 195 mit einer stabilisierten Spannungsquelle 196 der Detektionsschaltung 122 verbunden ist.

Das Verhältnis der ohmschen Widerstände R₁ und R₂ des ersten Teilerwiderstandes 192 bzw. des zweiten Teilerwiderstandes 194 des Spannungsteilers 190 wird so gewählt, daß die an dem Abzweigungspunkt 188 abgegriffene Eingangsspannung am inver tierenden Eingang des Differenzverstärkers 186 der Gesamt ruhekapazität des kapazitiven Sensors 160 (einschließlich der Kapazität der Detektionsstromleitungen 118 und 119) ent spricht. Solange sich der kapazitive Sensor 160 in seinem Ruhezustand befindet, das heißt solange sich kein zu detek tierender Körper in dem Detektionsbereich 136 befindet, sind daher die Eingangsspannungen an den Eingängen des Differenz verstärkers 186 einander gleich, so daß der Differenzverstär ker die Ausgangsspannung Null ausgibt.

Wird jedoch ein dielektrischer Körper in den Detektionsbe reich 136 eingeführt, erhöht sich die Kapazität der Elektro denanordnung 148 und damit die Kapazität des kapazitiven Sen sors 160 um den Betrag ΔC, so daß in diesem Fall der Gleich spannungswandler 184 eine Spannung ausgibt, die größer ist als die an dem invertierenden Eingang des Differenzverstär kers anliegende Referenzspannung. Der Differenzverstärker 186 gibt in diesem Fall eine positive Ausgangsspannung aus, deren Betrag proportional zu der durch den dielektrischen Körper verursachten Kapazitätsänderung der Elektrodenanordnung 148 ist.

Der Ausgang des Differenzverstärkers 186 ist über eine Zwi schenleitung 198 mit einem Eingang einer Triggerstufe 200 verbunden.

Ein Signalausgang der Triggerstufe 200 ist über eine Signal leitung 202 mit einem (nicht dargestellten) Signaleingang des Heizreglers 110 verbunden.

Die Triggerstufe 200 erzeugt ein digitales Ausgangssignal, welches davon abhängt, ob die am Eingang der Triggerstufe 200 anliegende Spannung ober- oder unterhalb eines vorgegebenen Schwellenspannungswertes liegt.

Die am Eingang der Triggerstufe 200 anliegende Spannung ist im wesentlichen proportional zu der Kapazitätsänderung ΔC der Elektrodenanordnung 148. Solange kein dielektrischer Körper in den Detektionsbereich 136 eingebracht wird, ist diese Spannung im wesentlichen Null. Wenn ein dielektrischer Körper in den Detektionsbereich 136 eingebracht wird, so ergibt sich eine Kapazitätsänderung ΔC der Elektrodenanordnung 148, die im wesentlichen von der räumlichen Ausdehnung des betreffen den Körpers und seiner relativen Dielektrizitätszahl ε_r ab hängt.

Wenn der in den Detektionsbereich 136 eingebrachte Körper die Sitzfläche 130 des Sitzes 128 mit seinem Gewicht belastet, so ergibt sich zusätzlich eine gewichtsabhängige Kapazitäts änderung, da die zwischen der Elektrodenanordnung 148 und der Influenzschicht 156 angeordnete elastische Zwischenisola tionsschicht 154 durch das Gewicht dieses Körpers zusammenge drückt wird, was den Abstand zwischen der Elektrodenanordnung 148 und der Influenzschicht 156 verringert und zu einer Erhö hung der Kapazität der Elektrodenanordnung 148 führt.

Menschliche Körper weisen im Vergleich zu Gegenständen, die üblicherweise auf den Sitzen eines Verkehrsmittels abgelegt werden, große räumliche Ausdehnung, hohes Gewicht und eine hohe relative Dielektrizitätszahl ε_r auf, da menschliches Ge webe zu ungefähr 75% aus Wasser besteht, dessen relative Dielektrizitätszahl ε_r ungefähr 80 beträgt, während die rela tiven Dielektrizitätszahlen von Glas ungefähr 10, von Papier ungefähr 5, von Gummi ungefähr 2,6 und von Luft und anderen Gasen ungefähr 1 betragen.

Vergleichsversuche haben ergeben, daß selbst Kinder, die sich auf den Sitz 128 setzen, eine deutlich höhere Kapazitätsände rung der Elektrodenanordnung 148 bewirken als Gegenstände, die üblicherweise auf einem solchen Sitz 128 abgelegt werden, wie beispielsweise Kabelrollen, Notebooks, Werkzeugkästen, Handgepäck, Handys, Metall- oder Kunststoffkoffer, Bücher, Kleidungsstücke, Sprudelkästen, Getränkekartons oder Ein kaufstaschen.

Es ist daher möglich, für die der Kapazitätsänderung der Elektrodenanordnung 148 proportionale Eingangsspannung der Triggerstufe 200 einen Schwellenwert zu wählen, der stets überschritten wird, wenn eine Person auf dem Sitz 128 Platz nimmt, jedoch nicht erreicht wird, wenn Gegenstände wie die vorstehend beispielhaft aufgezählten auf dem Sitz 128 abge legt werden. Wird dieser Schwellenspannungswert überschrit ten, so gibt die Triggerstufe 200 ein digitales Signal aus, das die Anwesenheit einer Person in dem Detektionsbereich 136, also eine Belegung des Sitzes 128, anzeigt. Wird hinge gen dieser Schwellenspannungswert am Eingang der Triggerstufe 200 nicht erreicht, so gibt die Triggerstufe 200 ein digita les Signal aus, das die Abwesenheit einer Person aus dein De tektionsbereich 136, also eine Nichtbelegung des Sitzes 128, anzeigt.

Die Triggerstufe 200 ist mit einer Verzögerungseinrichtung versehen, die dafür sorgt, daß sich das Ausgangssignal der Triggerstufe 200 nur dann ändert, wenn eine Unter- oder Über schreitung des Schwellenspannungswerts der Eingangsspannung der Triggerstufe 200 über einen vorgegebenen Zeitraum, vor zugsweise mehrere Sekunden, andauert. Durch diese Verzöge rungseinrichtung wird vermieden, daß sich das Ausgangssignal der Triggerstufe 200 aufgrund kurzzeitiger Schwankungen der Kapazität der Elektrodenanordnung 148, beispielsweise bei kurzem Aufstehen einer den Sitz 128 belegenden Person oder beim Durchfahren einer Rüttelstrecke, ändert. Kurzzeitige Änderungen des Ausgangssignals der Triggerstufe 200 sind un erwünscht, weil sie zu einem unnötigen Schalten von das Aus gangssignal der Triggerstufe 200 auswertenden Schaltelemen ten, beispielsweise des Heizreglers 110, führen.

Der Heizregler 110 steuert den Heizstrom durch die Heizmatte 102 in Abhängigkeit von dein Ausgangssignal der Triggerstufe 200 in der Weise, daß die Heizstromzufuhr unterbrochen wird, wenn das Ausgangssignal eine Nichtbelegung des Sitzes 128 an zeigt, während ein Heizstrom zugeführt wird, wenn das Aus gangssignal eine Belegung des Sitzes 128 anzeigt und die Heizvorrichtung 100, beispielsweise mittels eines an einem Armaturenbrett des Beförderungsmittels angeordneten Schal ters, eingeschaltet ist. Durch die Unterbrechung der Heiz stromzufuhr bei nicht-belegtem Sitz wird ein unnötiges Behei zen des Sitzes 128 vermieden und die Energiebilanz der Heiz vorrichtung 100 verbessert.

Der Dreieckgenerator 170, der Einwegverstärker 176, der Differenzverstärker 186 und die Triggerstufe 200 der Detektionsschaltung 122 werden von der stabilisierten Spannungsquelle 196 über Speiseleitungen 195 mit der erforderlichen Speisespannung versorgt.

Bei der vorstehend beschriebenen Detektionsschaltung 122 wird ein der Kapazitätsänderung der Elektrodenanordnung 148 ent sprechendes Meßsignal dadurch erzeugt, daß der kapazitive Sensor 160 als Kondensator in einem Hochpaßfilter 180 inte griert ist. Alternativ oder ergänzend hierzu wäre es auch möglich, den kapazitiven Sensor 160 in einem Schwingkreis zu integrieren und eine Änderung der durch die Kapazität des ka pazitiven Sensors 160 festgelegten Resonanzfrequenz des Schwingkreises zu messen. Auch jedes andere zur Bestimmung einer Kapazitätsänderung geeignete Verfahren kann angewandt werden.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung 164 zur Detektion der Anwesenheit eines menschlichen Körpers in einem Detektions bereich 136 kann zusätzlich zur Steuerung der Heizvorrichtung 100 auch zur Steuerung weiterer Einrichtungen, die in Abhän gigkeit von der Belegung des Sitzes 128 aktiviert oder de aktiviert werden sollen, verwendet werden. So kann das Aus gangssignal der Triggerstufe 200 beispielsweise dazu verwen det werden, ein dem Sitz 128 zugeordnetes Airbagsystem zu aktivieren, wenn dieses Ausgangssignal eine Belegung des Sit zes 128 anzeigt, oder ein Gurtwarnsignal auszulösen, wenn das Ausgangssignal eine Belegung des Sitzes 128 anzeigt, nach ei nem vorgegebenen Zeitintervall aber ein dem Sitz 128 zugeord neter Sicherheitsgurt nicht angelegt worden ist.

Eine zweite Ausführungsform einer Heizvorrichtung 100 mit integrierter Vorrichtung 164 zur Detektion der Anwesenheit eines menschlichen Körpers in dem Detektionsbereich 136 un terscheidet sich von der vorstehend beschriebenen ersten Aus führungsform hinsichtlich der Ausbildung der Elektrodenanord nung 148.

Wie in Fig. 13 dargestellt, umfaßt die Elektrodenanordnung 148 der zweiten Ausführungsform eine erste Elektrode 150 und eine zweite Elektrode 152, die beide die Form eines Kammes mit mehreren Zinken 206 aufweisen und in der Elektroden schicht 146 der Heizmatte 102 so zueinander angeordnet sind, daß die Zinken 206 der ersten Elektrode 150 und die Zinken 206 der zweiten Elektrode 152 ineinandergreifen.

Im übrigen stimmt die zweite Ausführungsform der Heizvorrich tung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform überein.

Claims

1. Vorrichtung zur Detektion der Anwesenheit eines Körpers, insbesondere eines menschlichen Körpers, in einem Detek tionsbereich (136),
mit einem kapazitiven Sensor (160), welcher eine Elek trodenanordnung (148) umfaßt, die an eine Detektions schaltung (122) anschließbar ist und deren Kapazität durch Einbringen des Körpers in den Detektionsbereich (136) veränderbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der kapazitive Sensor (160) einen Influenzkörper (156) aus elektrisch leitfähigem Material umfaßt, der von der Elektrodenanordnung (148) elektrisch getrennt ist und an dem elektrische Influenzladungen durch an der Elektro denanordnung (148) angeordnete elektrische Ladungen er zeugbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Influenzkörper (156) außerhalb des Detektionsbe reichs (136) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Influenzkörper (156) auf einer dem Detektionsbereich (136) abgewandten Seite der Elektrodenanordnung (148) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Influenzkörper (156) die dem Detektionsbereich (136) abgewandte Seite der Elektrodenanordnung (148) vollstän dig überdeckt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung (148) minde stens zwei elektrisch voneinander getrennte Elektroden (150, 152) umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (150, 152) der Elektrodenanordnung (148) im wesentlichen flächig ausgebildet und in einer, vor zugsweise im wesentlichen ebenen, Elektrodenschicht (146) nebeneinander angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Elektroden (150, 152) der Elektrodenanordnung (148) jeweils die Form eines Kammes mit mehreren Zinken auf weisen und so relativ zueinander angeordnet sind, daß die Zinken der beiden Elektroden (150, 152) ineinander greifen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung (148) minde stens eine mäanderförmige Elektrode (150, 152) umfaßt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Influenzkörper als eine, vor zugsweise im wesentlichen ebene, Influenzschicht (156) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Elektrodenanordnung (148) und dem Influenzkörper (156) ein elektrisch nicht leitfähiger Isolationskörper (154) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolationskörper (154) elastisch verformbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsschaltung (122) eine Einrichtung (170, 180, 176, 184) zum Erzeugen eines der momentanen Gesamtkapazität des kapazitiven Sensors (160) entsprechenden Meßsignals umfaßt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsschaltung (122) eine Einrichtung (190, 196) zum Erzeugen eines einer Ruhegesamtkapazität des kapazitiven Sensors (160) entsprechenden Referenzsignals und eine Einrichtung (186) zum Vermindern des Betrags des Meßsignals um den Betrag des Referenzsignals umfaßt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsschaltung (122) eine Einrichtung (200) zum Erzeugen eines Detektorausgangs signals umfaßt, das angibt, ob das Meßsignal einen vor gegebenen Schwellenwert überschreitet.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (200) zum Erzeugen eines Detektor ausgangssignals so ausgebildet ist, daß das von dersel ben erzeugte Ausgangssignal sich bei einer Unter- oder Überschreitung des vorgegebenen Schwellenwerts durch das Meßsignal nur ändert, wenn die Unter- oder Überschrei tung mindestens eine vorgegebene Zeitspanne lang an dauert.

16. Heizvorrichtung, insbesondere Sitz-Heizvorrichtung, um fassend ein Heizelement (142), eine Vorrichtung (164) zur Detektion der Anwesenheit eines Körpers in einem Detektionsbereich (136) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 und eine Heizsteuerung (110) zur Steuerung einer Heizstromzufuhr zu dem Heizelement (142) in Abhängigkeit von einem Detektorausgangssignal der Vorrichtung (164) zur Detektion der Anwesenheit eines Körpers in dem Detektionsbereich (136).

17. Heizvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich net, daß das Heizelement (142) zwischen der Elektroden anordnung (148) der Vorrichtung (164) zur Detektion der Anwesenheit eines Körpers in dem Detektionsbereich (136) und dem Detektionsbereich (136) angeordnet ist.

18. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, da durch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (100) eine Heizmatte (102) umfaßt, in der das Heizelement (142), die Elektrodenanordnung (148) und der Influenzkörper (156) angeordnet sind.

19. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, da durch gekennzeichnet, daß die Heizsteuerung (110) und die Detektionsschaltung (122) der Vorrichtung (164) zur Detektion der Anwesenheit eines Körpers in dem Detek tionsbereich (136) in einem gemeinsamen Gehäuse (124) angeordnet sind.