DE202005010379U1

DE202005010379U1 - Türgriff mit kapazitivem Sensor

Info

Publication number: DE202005010379U1
Application number: DE202005010379U
Authority: DE
Original assignee: Captron Electronic GmbH
Current assignee: Captron Electronic GmbH
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2015-07-02

Abstract

Vorrichtung zum Erkennen der Anwesenheit von Fahrgästen im Türbereich eines Fahrzeugs, insbesondere eines öffentlichen Verkehrsmittels, gekennzeichnet durch einen Türgriff (1) mit einem daran angeschlossenen Sensor (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen der Anwesenheit von Fahrgästen im Türbereich eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, den Türbereich öffentlicher Verkehrsmittel mittels einer Sensorik, wie z.B. Lichtschranken, zu überwachen, um eine Gefährdung der Fahrgäste durch das Öffnen oder Schließen der Türen zu vermeiden. Bei den bekannten Sicherheitssystemen wird der Tür-Schließmechanismus üblicherweise unterbrochen, wenn sich eine Person im Bereich der Lichtschranke befindet. Dadurch wird verhindert, dass Fahrgäste, die das Fahrzeug betreten oder verlassen wollen, von den schließenden Türen eingeklemmt werden.
Die bekannten Lichtschranken-Systeme haben jedoch den Nachteil, dass sie oftmals durch Gegenstände, wie z.B. Fahrräder, oder durch Personen versehentlich ausgelöst werden. Darüber hinaus bieten bekannte Lichtschranken-Systeme nicht in jeder Situation ausreichende Sicherheit, nämlich wenn ein Fahrgast nahe der Tür steht, die Lichtschranke aber nicht unterbricht.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Erkennen der Anwesenheit von Fahrgästen im Türbereich eines Fahrzeugs zu schaffen, mit der die Sicherheit für die Fahrgäste weiter erhöht werden kann und die weniger empfindlich gegen Störungen ist.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Schutzanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, einen Türgriff des Fahrzeugs mit einem Sensor, vorzugsweise einem kapazitiven Sensor, zu versehen, mit dem die Anwesenheit von Fahrgästen im Türbereich des Fahrzeugs erkannt werden kann. Ein derartiger Sensor-Türgriff hat den Vorteil, dass die Anwesenheit von Fahrgästen in einfacher Weise und mit hoher Genauigkeit erkannt werden kann. Darüber hinaus sind derartige Türgriffe mit kapazitiven Sensoren relativ kostengünstig herstellbar.
Der erfindungsgemäße Sensor ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass zumindest eine Berührung des Türgriffs durch eine Person (oder einen Gegenstand) erkannt wird. Bei einer empfindlicheren Einstellung des Sensors kann vorzugsweise auch die Anwesenheit von Personen (oder Gegenständen) in der näheren Umgebung des Türgriffs detektiert werden. Der Sensor ist vorzugsweise ab Werk für den jeweiligen Einsatzzweck abgestimmt, kann aber auch vor Ort einstellbar sein.
Das Sensor-Ausgangssignal wird vorzugsweise einer Elektronik, wie z.B. einem Steuergerät zugeführt, die den Tür-Betätigungsmechanismus steuert. Der Türmechanismus kann somit automatisch beeinflusst werden. Wahlweise kann das Sensor-Ausgangssignal auch dazu genutzt werden, den Fahrer von der Anwesenheit von Fahrgästen im Türbereich zu informieren. Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine optische oder akustische Einrichtung vorgesehen sein, die den Fahrer bei Anwesenheit von Fahrgästen im Türbereich warnt.
Der Türgriff besteht vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material.
Der erfindungsgemäße Sensor ist vorzugsweise ein dynamischer Sensor, d.h. der Sensor erkennt eine Änderung der Messgröße (z.B. der Kapazität des Türgriffs). Derartige dynamische Sensoren sind besonders zuverlässig und robust gegen Störungen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der kapazitive Sensor einen C/U-Wandler, der die Kapazität des Türgriffs (einschließlich einer den Türgriff berührenden Person) in ein Spannungssignal wandelt. Der C/U-Wandler lädt den Türgriff vorzugsweise auf eine vorgegebene Spannung, schließt den Türgriff kurzzeitig gegen Masse und lädt den Türgriff danach wieder auf die Ausgangsspannung, wobei der zum Aufladen benötigte Stromfluss gemessen wird. Daraus ergibt sich die Kapazität des Türgriffs.
Der C/U-Wandler arbeitet vorzugsweise mit einer gewobbelten Abtastfrequenz. D.h., das Spannungssignal wird mit einer variierenden Tastfrequenz abgetastet. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass der Sensor besonders unempfindlich gegen Störfrequenzen wird.
Der erfindungsgemäße kapazitive Sensor umfasst vorzugsweise auch ein Differenzierglied, dem das Spannungssignal des C/U-Wandlers zugeführt wird. Das Difterenzierglied wertet die Änderung des Spannungssignals aus und hat vorzugsweise eine Zeitkonstante von weniger als 3s, vorzugsweise etwa 1s.
Der erfindungsgemäße kapazitive Sensor umfasst vorzugsweise auch einen Komparator, der das vom Difterenzierglied erzeugte Signal mit einem Schwellenwert vergleicht. Wenn die Spannungsänderung den vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, erzeugt der Komparator vorzugsweise ein Ausgangssignal, das die Anwesenheit von Fahrgästen im Türbereich signalisiert.
Vorzugsweise umfasst der kapazitive Sensor auch eine Einheit zur Verlängerung des Komparator-Ausgangssignals, die dem Komparator nachgeordnet ist.
Am Ausgang des kapazitiven Sensors ist vorzugsweise ein Schaltglied, wie z.B. ein Transistor vorgesehen, der ein Schaltsignal erzeugt, das von einer Elektronik oder einer anderen Einrichtung weiterverarbeitet werden kann.
Der erfindungsgemäße kapazitive Sensor umfasst vorzugsweise auch einen Spannungsregler, der die einzelnen Komponenten des Sensors mit einer konstanten Spannung versorgt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Türe mit einem Türgriff, an dem ein kapazitiver Sensor angeschlossen ist; und
2 eine schematische Blockdarstellung der wesentlichen Elemente eines kapazitiven Sensors gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
1 zeigt einen Ausschnitt einer Tür 2 eines öffentlichen Verkehrsmittels, wie z.B. Bus oder Bahn, an der ein Handgriff 1 befestigt ist. Die Befestigungspunkte, die gegenüber dem Chassis elektrisch isoliert sind, sind mit den Bezugszeichen 4 gekennzeichnet. Der Türgriff 1 schwenkt beim Öffnen oder Schließen zusammen mit der Tür 2 nach außen (in der Fig. rechts) bzw. innen (in der Fig. links).
Der Türgriff 1 ist aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie z.B. Eisen, hergestellt und kann mit einer beliebigen, auch isolierenden Ummantelung versehen sein. Der Türgriff 1 ist mit einem kapazitiven Sensor 3 verbunden, der eine Änderung der Kapazität des Türgriffs 1 erfasst. Der Sensor 3 reagiert zumindest auf eine Berührung des Türgriffs 1, kann aber auch so empfindlich eingestellt sein, dass er bei Anwesenheit einer Person in unmittelbarer Nähe des Griffs 1 anspricht. Wenn eine Person anwesend ist, erzeugt der Sensor 3 ein entsprechendes Ausgangssignal am Ausgang A. Das Ausgangssignal wird vorzugsweise von einer Elektronik weiter verarbeitet, die z.B. automatisch in die Türsteuerung eingreift. Wahlweise kann auch eine optische oder akustische Einrichtung angesteuert werden, die dem Fahrer die Anwesenheit von Fahrgästen im Türbereich signalisiert. Der Fahrer kann somit entsprechend reagieren.
2 zeigt einen dynamischen kapazitiven Sensor 3 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Der Sensor 3 umfasst eingangsseitig einen passiven Tiefpass 5, bestehend aus den Elementen L₁, R₁, C₁ und C₂, der dazu dient, HF-Störfrequenzen zu filtern und die Elektronik des Sensors gegen hohe Entladespannungen, die beim Berühren des Türgriffs auftreten können, zu schützen. Der Türgriff 1 ist hier durch eine Kapazität Co dargestellt. Der kapazitive Einfluss einer Person, die sich in der Nähe des Türgriffs 1 befindet, ist durch eine parallel geschaltete Kapazität 7 angedeutet.
Ein am Tiefpass 5 angeschlossener C/U-Wandler 8 setzt die Kapazität der Anordnung 7,C₀ in eine entsprechende Spannung U um. Zu diesem Zweck wird der Türgriff 1 auf eine vorgegebene Spannung geladen, kurzzeitig gegen Masse geschaltet und danach wieder auf die Ausgangsspannung aufgeladen, wobei der zum Aufladen benötigte Stromfluss gemessen wird. Daraus ergibt sich die Kapazität des Türgriffs, die als korrespondierende Spannung U dargestellt wird.
Der C/U-Wandler 8 arbeitet vorzugsweise mit einer gewobbelten Abtastrate, d.h. die Abtastung erfolgt mit einer variablen Frequenz. Dadurch kann die Robustheit gegenüber hochfrequenten Störeinflüssen wesentlich verbessert werden.
Das vom C/U-Wandler 8 erzeugte Spannungssignal U wird dann einem Differenzierglied 9 zugeführt, das die Änderung des Spannungssignals bestimmt. Das Difterenzierglied 9 hat eine Zeitkonstante von etwa 1 s. Dem Differenzierglied 9 ist ein Komparator 10 nachgeordnet, der das Ausgangssignal dU/dt des Differenzierglieds 9 mit einem vorgegebenen Schwellenwert vergleicht. Wenn sich die Gesamtkapazität des Türgriffs 1 durch Berührung einer Person ändert (zusätzliche Kapazität 7) und die Änderung den Schwellenwert überschreitet, erzeugt der Komparator 10 ein entsprechendes Ausgangssignal S. Dieses Ausgangssignal S, das üblicherweise nur wenige ms andauert, wird dann einer Einheit 11 zur Impulsverlängerung zugeführt. Mit dem Signal der Impulsverlängerungseinheit 11 wird ein am Ausgang des Sensors 3 befindliches Schaltglied 12 geschaltet. Das Ausgangssignal out des Sensors 3 kann danach, wie erwähnt, in unterschiedlicher Art und Weise weiter verarbeitet werden.
Der kapazitive Sensor 3 umfasst vorzugsweise auch einen Spannungsregler 13, der den einzelnen Schaltgruppen 8–11 des Sensors 3 eine konstante Spannung zuführt. Der Spannungsregler 13 dient hier vor allem dazu, die schwankende Bordnetzspannung +U eines Fahrzeugs auf einen konstanten Wert zu regeln.

1: Türgriff
2: Tür
3: kapazitiver Sensor
4: Befestigungspunkte
5: passiver Tiefpass
7: Ersatzkapazität einer Person
8: C/U-Wandler
9: Differenzierglied
10: Komparator
11: Impulsverlängerungseinheit
12: Schaltglied
13: Spannungsregler
out: Sensor-Ausgangssignal
+U: Bordnetzspannung
C₀: Kapazität des Türgriffs 1

Claims

Vorrichtung zum Erkennen der Anwesenheit von Fahrgästen im Türbereich eines Fahrzeugs, insbesondere eines öffentlichen Verkehrsmittels, gekennzeichnet durch einen Türgriff (1) mit einem daran angeschlossenen Sensor (3).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) ein kapazitiver Sensor ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) ein dynamischer Sensor ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) einen C/U-Wandler (8) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der C/U-Wandler (8) mit einer gewobbelten Abtastrate arbeitet.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) ein Differenzierglied (9) umfasst, dem das Spannungssignal (U) des C/U-Wandlers (8) zugeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzierglied (9) eine Zeitkonstante von weniger als 3 Sekunden aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) einen Komparator (10) umfasst, der das vom Differenzierglied (9) erzeugte Signal (dU/dt) mit einem Schwellenwert vergleicht.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) eine Einheit (11) zur Verlängerung des Komparator-Ausgangssignals (S) umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgang des Sensors (3) ein Schaltglied (12) vorgesehen ist.