DE7606646U1 - Schaltanordnung mit einem streufeldkondensator - Google Patents

Description

R. 3 10 5
12.2.1976 Ws/Hm

Anlage zur

Gebrauchsmusterhilfsanme!dung

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Schaltanordnung mit einem Streufeldkondensator

Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung mit einem Streufeldkondensator, der mindestens zwei in einer Ebene mit Abstand nebeneinander angeordnete Flächenelektroden aufweist j von denen -die eine als Sendeelektrode mit einem Signalgeber elektrisch leitend verbunden ist und dia andere'als Empfangselektrode an ein Schaltglied angeschlossen ist, durch welche das aufgrund einer Änderung des Feldlinienverlaufs an dieser Empfangselektrode abgreifbare Meßsignal auswertbar ist, wobei die Elektroden

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von einer gegen Masse und diese Elektroden galvanisch isolierten, metallischen Abschirmung umgeben sind, üb'er die im berührungslosen Zustand zumindest ein Teil der von der Sendeelektrode ausgehenden Feldlinien des elektrischen Feldes auf die Empfangselektrode weitergeleitet werden und bei Annäherung oder Berührung der Abschirmung durch ein elektrisch leitendes Organ teilweise über dieses Organ ableitbar sind.

Bei einem solchen, sogenannten kapazitiven Näherungssen·- sor bewirkt die metallische Abschirmung im berührungslosen Zustand ein definiertes Empfangssignal an der Empfangselektrode, welches durch Feuchtigkeit und Verschmutzung an der Außenseite der Abschirmung unbeeinflußt bleibt. Die Abschirmung wirkt folglich als Faradayscher Käfig, wodurch sich der Näherungssensor bevorzugt als Schalter in Kraftfahrzeugen oder in Betrieben verwenden läßt. Berührt beispielsweise der Fahrzeuglenker eines Kraftfahrzeuges die Abschirmung mit dem Finger, so wird dadurch der hochfrequente Signalstrom teilweise über den Finger und den Körper der betreffenden Person kapazitiv gegen Masse abgeleitet und so der Meßstrom an der Empfangselektrode herabgesetzt.

Die Schaltanordnung soll im Kraftfahrzeug einerseits an verschiedenen Stellen des Armaturenbrettes oder im Bereich des Lenkrades angebracht werden und sie soll andererseits jeweils mit einer elektronischen Auswerteschaltung verbunden sein, welche schließlich den Schalter des zu betätigenden Verbrauchers steuert.

Daraus ergibt sich die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, den Platzbedarf für die Schaltanordnung und für die Auswerteschaltung möglichst gering und die erforderlichen Verbindungsleitungen möglichst kurz zu halten.

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Dies wird bei einer Schaltanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine mit den ■ Flächenelektroden und mit weiteren Anschlüssen verbundene

ί Auswerteschaltung als IC-Schaltbaustein innerhalb der

metallischen Abschirmung auf einer Isolierstoffplatte

i' ■ angeordnet ist, auf welche die Flächenelektroden aufgebracht sind.

* Eine besonders platzsparende Anordnung ergibt sich, wenn

& der IC-Schaltbaustein zwischen den voneinander getrennten

-\ Flächenelektroden auf die Isolierstoffplatte aufgeklebt

" ist.

f Einzelheiten der Erfindung sind an den in der Zeichnung

?" dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es

zeigen:

Fig. 1 den Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen kapazitiven Sensor mit einer Isolierstoffplatte und einer Abdeckkappe vor dem Zusammenbau im vergrößerten Maßstab und

"Fig. 2 die Isolierstoffplatte in räumlicher Darstellung \J öhre Abdeckplatte und

Fig. 3 zeigt die übereinander angeordneten Einzelteile

eines weiteren erfindungsgemäßen kapazitiven Sensors mit einer kupferkaschierten Isolierstoffplatte.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte, im wesentlichen aus einem mit 10 bezeichneten, kapazitiven Sensor bestehende Schaltanordnung umfaßt eine Isolierstoffplatte 11 und eine Abdeckkappe 12. Die Isolierstoffplatte 11 trägt auf ihrer Oberseite zwei Flächenelektr-oden 13, von denen die eine als Sende- und die andere als Empfangselektrode dient. Die Abdeckkappe 12 ist auf der die Flächenelektroden 13 tragenden Oberseite der Isolierstoffplatte 11.angeordnet und nach dem Zusamme.ndr.ück.en,,beider Teile durch Schnappzungen

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m mit ihr verbunden. Die Außenfläche der Abdeckkappe 12 sowie die Rückseite der Isolierstoffplatte 11 ist mit einer gestrichelt dargestellten Metallisierung 15 versehen, welche die metallische Abschirmung der Flächenelektroden

13 bildet. Durch die ebenfalls metallisierten Schnappzungen

14 sind die beiden, die Abschirmung bildenden Metallisierungen 15 der Isolierstoffplatte 11 und der Abdeckkappe 12 miteinander kontaktiert.

Zwischen den Flächenelektroden 13, die durch eine Aus-

r- sparung 1.6 der Isolierstoff platte 11, voneinander getrennt

sind, ist ein IC-Schaltbaustein 17 auf die Isolierstoffplatte 11 aufgeklebt. Dieser Schaltbaustein 17 ist über mehrere Anschlußdrähte 18 mit den Flächenelektroden 13 sowie mit mehreren Anschlußstiften 19 kontaktiert, die in der Isolierstoffplatte 11 verankert sind und auf der Rückseite zur Kontaktierung mit nicht dargestellten Verbindungsmitteln aus der Islierstoffplatte 11 herausragen. Die Aussparung j.6 der Isolierstoffplatte 11, in der sich der IC-Schaltbaustein 17 sowie die Anschlußdrähte 18 befinden, wird nach dem Aufsetzen der Abdeckkappe 12 mit einem nicht dargestellten Silikonkautschuk ausgefüllt, der durch Bohrungen 20 der Isolierstoffplatte von außen in die Aus-L.' sparung 16 eingefüllt wird.

Die Wirkungsweise des Sensors 10 ist derart, daß er zusammen mit dem IC-Schaltbaustein 17 über Anschlußstifte 19 an das Bordnetz des Kraftfahrzeuges angeschlossen wird. Der IC-Schaltbaustein 17 enthält neben einer Auswerteschaltung noch einen Oszillator, der eine Hochfrequenz von ca. 30 kHz erzeugt. Diese Hochfrequenz gelangt über eine der Anschlußdrähte 18 vom IC-Schaltbaustein 17 auf eine der Flächenelektroden 13, der sogenannten Sendeelektrode. Da die Flächenelektroden 13 voneinander galvanisch isoliert und von der Metallisierung 15 umgeben sind, gelangt ein großer Teil der von der Sendeelektrode ausgehenden Feldlinien des hochfrequenten elektrischen Feldes über diese Metallj,s,ie_tt?ung 1.5 z,ur anderen Flächenelektrode, der

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sogenannten Eeiptänks5=&QlfkVat3e.^:."iDer dadurch erzeugt hoch-

frequente Meßstrom wird nun einer im IC-Schaltbaustein 17 untergebrachten Auswertschaltung zugeführt. Die Auswerteschaltung kann dabei sowohl Verstärkerschaltungen, FP-Stufen und ähnliches enthalten. Die Ausgänge dieser Auswerteschaltung sind über Anschlußdrähte 18 mit den entsprechenden Anschlußstifen 19 verbunden, an welche Relais oder andere steuerbare Schalter der zu betätigenden Verbraucher im Kraftfahrzeug angeschlossen sind.

Bei Annäherung oder Berührung der Metallisierung 15 wird .rv · ein Großteil der von der Sendeelektrode ausgehenden Feldlinien nach außen abgeleitet, wodurch der über die Empfangselektrode zum IC-Schaltbaustein 17 gelangende Meßstrom |

abgeschwächt und durch diese Abschwächung m der Auswertete schaltung das entsprechende Schaltsignal ausgelöst wird. |

In Fig. 3 ist als weiteres Ausführungsbeispiel ein Sensor 30 dargestellt, der im wesentlichen aus drei überein-_ andergeordneten Teilen besteht, einer Abdeckkappe 31» einer Isolierstoffplatte 32 und einer Grundplatte· 33· Die Abdeckkappe 31 ist ähnlich wie die in Fig. 1 dargestellte Abdeckkappe 12 außen mit einer Metallisierung 3*1 sowie mit seitlich angeordneten Schnappzungen 35 verw sehen. Die Isolierstoffplatte 32 hat eine kupferkaschierte Oberfläche, auf der die beiden Flächenelektroden 36 sowie mehrere Anschlußbahnen 37 durch Abätzen verschiedener Bereiche der Kupferkaschierung gewonnen wurden. Auch hier ist zwischen den voneinander getrennten Flächenelektroden

36 ein IC-Schaltbaustein 38 auf die Isolierstoffplatte 32 aufgeklebt und über mehrere Anschlußdrähte 39 sowohl mit den Flächenelektroden 36 als auch mit den Anschlußbahnen

37 kontaktiert. Die Anschlußbahnen 37 sind hier zu einer Seite der Isolierstoffplatte 32 hingeführt und dort mit ■ .Steckerstiften *IO kontaktiert, die seitlich abstehen. Die Grundplatte 33 ist auf ihrer Rückseite ebenfalls mit einer Metalliserung 3¹J versehen, so daß auch hier beim Zusammenfügen der drei Teile die Isolierstoffplatte 32

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innerhalb der Abdeckkappe 31 liegt, wobei die Plächenelektroden 36 von den Metallisierungen der Abdeckplatte 31 und der Grundplatte 33 umgeben sind, die über die ebenfalls metallisierten Schnappzungen 35 derart miteinander elektrisch verbunden sind, daß sie eine vollständige metallische Abschirmung der Plächenelektroden 36 bilden. Zum Schutz gegen eine mechanische Beschädigung ist der IC-Schaltbaustein 38 mit seinen Ahschlußdrähten 39 mit Silikonkautschuk abgedeckt und von einem Isolierstoffring Hl umgeben, der in eine entsprechende, nicht erkennbare Ausnehmung der Abdeckkappe 31 ragt.

Die Wirkungsweise dieses Sensors 30 entspricht der zuvor beschriebenen Wirkungsweise des Sensors 10 in Pig. I und 2. An'den Steckerstiften 40 werden einerseits die Netzspannung des Kraftfahrzeuges zugeführt, und andererseits verschiedene Steuersignale abgegriffen bzw. zugeführt. Es sind dies beispielsweise ein Ausgangssignal bei Betätigung des Sensors, ein FF-Au,3gangssignal für-eine elektronische Blinkeinrichtung sowie ein von außen kommendes FF-Löschsignal zur Blinkerrückstellung.

Claims (1)

1. — *7 **

   Ansprüche

   1* Schaltanordnung mit einem Streufeldkondensator der min-

   destens zwei in einer Ebene mit Abstand nebeneinander r~\ angeordnete Flächenelektroden aufweist, von denen die eine als Sendeelektrode mit einem Signalgeber elektrisch leitend verbunden ist und die andere als Empfangselektrode an ein Schaltglied angeschlossen ist, durch welches das aufgrund einer Änderung des Feldlinienverlaufs an dieser • Empfangselektrode abgreifbare Meßsignal auswertbar ist, wobei die Elektroden von einer gegen Masse und gegen diese Elektroden galvanisch isolierten, metallischen Abschirmung umgeben sind, über die im berührungslosen Zustand zumindest ein Teil der von der Sendeelektrode ausgehenden Feldlinien des elektrischen Feldes auf die Empfangselektrode weitergeleitet werden und die bei

   Annäherung oder Berührung der Abschirmung durch ein elektrisch leitendes Organ teilweise über dieses Organ ableitbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit den Flächenelektroden (13, 36)· und mit weiteren Anschlüssen (19, 37) verbundene Auswertschaltung als IC-Schaltbaustein (17, 38) innerhalb der metallischen Abschirmung (15, 34) auf einer Isolierstoffplatte (11, 32) angeordnet ist, auf welche die Flächenelektroden aufgebracht sind.

   2. Schaltanordnung nach·Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, f daß der IC-Schaltbaustein (17, 38) zwischen den voneinander getrennten Flächenelektroden (13, 36) auf die Ifo-

   ,'' lierstoffplatte (11, 32) aufgeklebt ist.

   3. Schaltanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der IC-Schaltbaustein (17) und mehrere Anschluß-

   stifte (19) in einer zentralen, die Flächenelektroden

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   ^f (13) voneinander trennenden Aussparung (l6) der Isolier

   stoffplatte (11) befestigt sind.

   H. Schaltanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (l6) mit Silikonkautschuk ausgefüllt
   ist.

   5. Schaltnaordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der IC-Schaltbaustein (38) auf einer'kupferkaschierten

   j Isolierstoffplatte (32) angeordnet ist, auf der die

   Flächenelektroden (36) sowie mehrere Anschlußbahnen (37) freigeätzt sind, welche auf einer Seite der Isolierstoffplatte mit Steckerstiften (40) kontaktiert sind.

   6. Schaltanordnung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der IC-Schaltbaustein (17, 38) über
   Anschlußdrähte (l8, 39) mit den Flächenelektroden (13, 36) und den Anschlußbahnen (37) bzw. Anschlußstiften (19)
   verbunden ist.

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   7. Schaltanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der die Flächenelektroden (13» 36) tragenden Oberfläche der Isolierstoff platte (11, 32) eine Abdeckkappe (12, 3D angeordnet ist.

   8. Schaltanordnung nach Anspruch 7₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der Abdeckkappe (12) sowie die Rückseite der Isolierstoffplatte (11), mit Ausnahme eines die Anschlußstifte (19) aufnehmenden Bereiches, mit einer die Abschirmung bildenden Metallisierung (15) versehen ist.

   9· Schaltanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, ;.:i daß die Außenfläche der Abdeckkappe (3D sowie die Rück- f>

   seite einer unter der Isolierstoffplatte (32) angeordneten i Grundplatte (33) mit einer die Abschirmung bildenden ■

   Metallisierung (3*1) versehen ist. ' ' |

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   10. Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 8 oder S-, dadurch gekennzeichnet, daß durch ebenfalls metallisierte Schnappzungen . (1*1, 35) der Abdeckkappe (12, 31) die ^!'i

   Metallisierungen (15, 3¹I) miteinander elektrisch ver- j bunden sind, ,/ς, ^s·

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