EP0359797A1 - Einklemmschutz - Google Patents

Einklemmschutz

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Publication number
EP0359797A1
EP0359797A1 EP89903023A EP89903023A EP0359797A1 EP 0359797 A1 EP0359797 A1 EP 0359797A1 EP 89903023 A EP89903023 A EP 89903023A EP 89903023 A EP89903023 A EP 89903023A EP 0359797 A1 EP0359797 A1 EP 0359797A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
electrodes
potential
evaluation circuit
fixed potential
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP89903023A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jiri Marek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SETEC MESSGERATE GmbH
Original Assignee
SETEC MESSGERATE GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by SETEC MESSGERATE GmbH filed Critical SETEC MESSGERATE GmbH
Publication of EP0359797A1 publication Critical patent/EP0359797A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/965—Switches controlled by moving an element forming part of the switch
    • H03K17/975—Switches controlled by moving an element forming part of the switch using a capacitive movable element
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05F—DEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
    • E05F15/00—Power-operated mechanisms for wings
    • E05F15/40—Safety devices, e.g. detection of obstructions or end positions
    • E05F15/42—Detection using safety edges
    • E05F15/46—Detection using safety edges responsive to changes in electrical capacitance
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
    • E05Y2900/00—Application of doors, windows, wings or fittings thereof
    • E05Y2900/50—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for vehicles
    • E05Y2900/53—Type of wing
    • E05Y2900/55—Windows

Definitions

  • the invention relates to a pinch protection for windows and doors with a capacitive sensor plate which is connected to a pole of an alternating current source which supplies a changing potential and which has its other pole with a fixed potential, e.g. Ground is connected, which encoder plate acts as an electrode and is isolated from parts which are at this fixed potential, electrically conductive and form a second electrode, and in which an intermediate electrode is provided which is connected to that through the encoder plate formed electrode, optionally connected via an amplifier and isolated from the parts connected to the fixed potential and forming the second electrode, an evaluation circuit responding to changes in capacitance being provided.
  • a capacitive sensor plate which is connected to a pole of an alternating current source which supplies a changing potential and which has its other pole with a fixed potential, e.g. Ground is connected, which encoder plate acts as an electrode and is isolated from parts which are at this fixed potential, electrically conductive and form a second electrode, and in which an intermediate electrode is provided which is connected to that through the encoder plate formed electrode, optionally connected via
  • Such protection was e.g. known from DE-OS 24 53 439.
  • the electrodes which are electrically connected to one another are held at a fixed mutual distance.
  • the evaluation circuit responds in the known case, in which at least two pairs of electrodes with an alternating voltage and intermediate electrodes must be present, to differences in the capacitance that each of the electrode pairs has against the electrode with the fixed potential. In practice, therefore, the evaluation circuit in the known case responds to asymmetries in the capacitance of the electrode pairs against the ground electrode.
  • this solution can only be used in rooms, but is not suitable, for example, as a pinch protection for electrically operated windows of vehicles.
  • different soiling in the area of the two electrode pairs can lead to asymmetries, which can lead to Faulty shutdowns.
  • This is particularly to be feared in the case of rain, since the wetting in the area of the two pairs of electrodes can be quite different, in particular during the journey, during which corresponding swirls can develop.
  • AT-PS 364 796 discloses a pinch protection in which two electrodes are also provided, which are connected to resonant circuits and interact with a common ground electrode.
  • the evaluation circuit responds to asymmetries in the capacitance of the two electrodes with respect to the ground electrode, so that this solution gives rise to the same problems as in the case described above.
  • the aim of the invention is to avoid these disadvantages and to propose a pinch protection of the type mentioned at the outset, which is insensitive to dirt and moisture and which is also suitable for use outdoors and in vehicles.
  • the changing electrodes can be moved relative to one another and the evaluation circuit only responds to changes in capacitance of the electrode connected to the fixed potential compared to the other two electrodes which are supplied with an alternating-voltage signal.
  • the solution according to the invention can also be installed in vehicles, for example for monitoring electrically operated window regulators.
  • one electrode is connected to the intermediate electrode via a non-inverting amplifier, preferably an operational amplifier.
  • the low impedance output of the amplifier is sensitive to capacitive or ohmic loads, e.g. insensitive to dirt and moisture, especially salt water. As a result, a retroactive effect on its input is largely avoided.
  • the AC voltage source is formed by a Schmittrigger gate with charge resistance and working capacity, which is formed by the capacitance of the transmitter plate and the intermediate electrode. This results in a particularly simple structure which can also be realized using conventional integrated components.
  • FIG. 1 and 2 schematically an embodiment of a pinch protection according to the invention in view and section.
  • the frame of the window 8 is provided with an electrically conductive layer serving as an electrode 1, which is arranged insulated from the rest of the body, which is connected as a mass 3.
  • This electrode 1 is connected directly to the output of an evaluation circuit 6 which contains a generator which supplies an AC voltage signal.
  • a further electrode 2 is arranged insulated from ground 3, which is connected via an amplifier 7 to the electrode 1 or the output of the evaluation circuit 6 is connected, the generator of which is connected to ground 3.
  • the space 5 lying between the two electrodes 1 and 2 is thus protected, the two electrodes 1 and 2 being movable relative to one another.
  • the two electrodes are acted upon by the amplifier 7, which is not absolutely necessary, with signals with the same frequency and phase position.
  • electrode 2 could also be connected directly to the evaluation circuit and electrode 1 via the amplifier to it.
  • auxiliary intermediate electrode 10 in the region of the electrode 1, insulated from it and from ground 3, which can also be connected to the output of the amplifier 7.
  • the capacitance of the electrode 1 against ground 3 does not change, which, as can be seen from FIG. 2, acts as the working capacity C of the Schmitt trigger S acting as a generator.
  • the output signal of the evaluation circuit 6 does not change, which is fed to a safety circuit, not shown, for example to interrupt the movement of the window 8 in the direction of the arrow 9.
  • the circuit trigger S is connected to a resistor R and the amplifier 7 is formed by an operational amplifier SF.

Landscapes

  • Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

E I N K L E M M S C H U T Z
Die Erfindung bezieht sich auf einen Einklemmschutz für Fenster und Türen mit einer kapazitiven Geberplatte, die mit einem, ein sich änderndes Potential liefernden Pol einer Wech¬ selstromquelle verbunden ist, die mit ihrem anderen Pol mit einem festen Potential, z.B. Masse verbunden ist, welche Ge¬ berplatte als Elektrode wirkt und gegen an diesem festen Po¬ tential liegende, elektrisch leitende und eine zweite Elek¬ trode bildende Teile isoliert angeordnet ist und bei dem eine Zwischenelektrode vorgesehen ist, die mit der durch die Geber- platte gebildeten Elektrode, gegebenenfalls über einen Ver¬ stärker verbunden und gegen die mit dem festen Potential ver¬ bundenen, die zweite Elektrode bildenden Teile isoliert ange¬ ordnet ist, wobei eine auf Kapazitätsänderungen ansprechende Auswerteschaltung vorgesehen ist.
Ein solcher Schutz wurde z.B. durch die DE-OS 24 53 439 be¬ kannt. Bei dieser bekannten Lösung sind die miteinander elek¬ trisch verbundenen Elektroden in einem festen gegenseitigen Abstand gehalten. Außerdem spricht die Auswerteschaltung im bekannten Falle, bei dem grundsätzlich zumindest zwei Paare von mit WechselSpannung beaufschlagten Elektroden und Zwischenelektroden vorhanden sein müssen, auf Unterschiede der Kapazität an, die jedes der Elektrodenpaare gegen die mit fes¬ tem Potential beaufschlagte Elektrode aufweist. Praktisch spricht daher die Auswerteschaltung im bekannten Falle auf Un- sym etrien der Kapazität der Elektrodenpaare gegen die Mas¬ seelektrode an.
Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, daß diese Lösung nur in Räumen verwendbar ist, nicht aber z.B. als Einklemmschutz für elektrisch betriebene Fenster von Fahrzeugen geeignet ist. So kann es z.B. durch unterschiedliche Verschmutzung im Bereich der beiden Elektrodenpaare zu Unsymmetrien kommen, die zu Fehlabschaltungen führen können. Dies ist insbesondere bei Re¬ gen zu befürchten, da die Benetzung im Bereich der beiden Paare von Elektroden durchaus unterschiedlich sein kann, ins¬ besondere während der Fahrt, bei der es zur Ausbildung ent¬ sprechender Verwirbelungen kommen kann. In letzterem Falle führt auch die Anordnung einer Schaltung zum selbsttätigen Ab¬ gleich der Auswerteschaltung, der z.B. bei geöffnetem Fenster erfolgen kann, nicht zum Erfolg, da sich die Verhältnisse rasch ändern können und es daher während des Schließens des Fenster durch ungleiche Benetzung durch den Regen zu Unsymme- trien kommen kann, die zu einem Ansprechen der Auswerteschal¬ tung und damit zu einer Stillsetzung des Fensterantriebes füh¬ ren können.
Weiters wurde durch die AT-PS 364 796 ein Einklemmschutz be¬ kannt, bei dem ebenfalls zwei Elektroden vorgesehen sind, die mit Schwingkreisen in Verbindung stehen und mit einer gemein¬ samen Masseelektrode zusammenwirken. Auch bei dieser Lösung spricht die Auswerteschaltung auf Unsymmetrien der Kapazität der beiden Elektroden gegenüber der Masseelektrode an, sodaß sich bei dieser Lösung die gleichen Probleme ergeben, wie im zuvor beschriebenen Fall.
Weiters ergibt sich bei diesen Lösungen auch noch der Nach¬ teil, daß bei diesen in der Regel zwei Elektrodenanordnungen erforderlich sind, wodurch ein entsprechend aufwendiger elek- tromechanischer Aufbau erforderlich ist. Außerdem ergeben sich dadurch auch Stellen, in denen die Einrichtung auf sich nähernde Hindernisse nicht reagiert. Dies trifft insbesondere für den Symmetriepunkt der Einrichtung zu und bei einander an¬ nähernden Teilen mit komplizierter geometrischer Form, wie z.B. den Fenstern von Fahrzeugen, ergeben sich goße Probleme mit dem Abgleich der Auswerteschaltung, da sich das Signal bei solchen Formen nichtlinear mit der Entfernung der Teile von¬ einander ändert.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Einklemmschutz der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, der unempfindlich gegen Verschmutzungen und Feuchtigkeit ist und der sich auch für einen Einsatz im Freien und bei Fahrzeu¬ gen eignet . r n ungs em w , dem sich ändernden Potential liegenden Elektroden relativ zu¬ einander bewegbar sind und die Auswerteschaltung lediglich auf Kapazitätsänderungen der mit dem festen Potential verbundenen Elektrode gegenüber den beiden anderen mit einem gleichphasi¬ gen Wechselspannungssignal beaufschlagten Elektroden an¬ spricht .
Durch diese Maßnahmen ist sichergestellt, daß sich Umweltein¬ flüsse, wie Verschmutzungen oder Feuchtigkeit auf beide Elek¬ troden in gleicher Weise auswirken und z.B. durch Verschmut¬ zungen bedingte Änderungen der Kapazität zwischen lediglich zwei Elektroden keine Auswirkungen auf das Ausgangssignal der Auswerteschaltung haben. Dadurch kann die erfindungsgemäße Lö¬ sung auch in Fahrzeuge eingebaut werden, etwa zur Überwachung elektrisch betriebener Fensterheber.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die eine Elektrode mit der Zwischenelektrode über einen nicht-invertierenden Verstärker, vorzugsweise einen Ope¬ rationsverstärker verbunden ist.
Der Niederimpedanzausgang des Verstärkers ist auf kapazitive oder ohm'sche Belastungen, z.B. durch Schmutz und Feuchtig¬ keit, insbesondere Salzwasser unempfindlich. Dadurch wird auch eine Rückwirkung auf seinen Eingang weitgehend vermieden.
Außerdem ist dadurch auch sichergestellt, daß die Umrißform z.B. des Rahmens und des Glases von Fahrzeugfenstern keinen merklichen Einfluß auf die Funktion des Einklemmschutzes auf¬ weist.
Eine in konstruktiver Heinsicht sehr einfache Lösung ergibt sich, wenn die Auswerteschaltung in die Wechselspannungsquelle integriert ist und die Auswertung über eine Änderung der Fre¬ quenz der Wechselspannungsquelle erfolgt, wodurch sich der schaltungstechnische Aufwand gering halten läßt.
In diesem Zusammenhang kann weiters vorgesehen sein, daß die Wechselspannungsquelle durch ein Schmittriggergatter mit La¬ dungswiderstand und Arbeitskapazität gebildet ist, die durch die Kapazität der Geberplatte und der Zwischenelektrode gebil¬ det ist. Dadurch ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau der auch durch herkömmliche integrierte Bauteile realisiert werden kann.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert, dabei zeigen:
Fig. 1 und 2 schematisch eine Ausführungsfor eines er¬ findungsgemäßen Einklemmschutzes in Ansicht und Schnitt.
Bei der dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einklemmschutzes für ein Fahrzeugfenster ist der Rahmen des Fensters 8 mit einer als Elektrode 1 dienenden elektrisch lei¬ tenden Schichte versehen, die gegenüber der übrigen, als Masse 3 geschalteten Karosserie isoliert angeordnet ist. Diese Elektrode 1 ist direkt mit dem Ausgang einer Auswerteschal¬ tung 6 verbunden, die einen ein Wechselspannungssignal lie¬ fernden Generator enthält.
An der dem mit der Elektrode 1 versehenen Rahmenteil zugekehr¬ ten Stirnfläche der Fensterscheibe 8 ist eine weitere Elek¬ trode 2 gegen Masse 3 isoliert angeordnet, die über einen Ver¬ stärker 7 mit der Elektrode 1, bzw. dem Ausgang der Auswerte¬ schaltung 6 verbunden ist, deren Generator mit Masse 3 verbun¬ den ist. Damit ist der zwischen den beiden Elektroden 1 und 2 liegende Raum 5 geschützt, wobei die beiden Elektroden 1 und 2 gegeneinander beweglich sind.
Die beiden Elektroden werden über den Verstärker 7, der nicht unbedingt erforderlich ist, mit Signalen mit gleicher Frequenz und Phasenlage beaufschlagt.
Grundsätzlich ist auch ein gegenseitiger Austausch der beiden Elektroden 1, 2 möglich, d.h., daß auch die Elektrode 2 direkt mit der Auswerteschaltung und die Elektrode 1 über den Ver¬ stärker mit dieser verbunden sein könnte.
In der Fig. 2 ist strichliert auch die Möglichkeit angedeutet, im Bereich der Elektrode 1 isoliert von dieser und von Masse 3 eine Hilfszwischenelektrode 10 vorzusehen, die ebenfalls mit dem Ausgang des Verstärkers 7 verbunden sein kann.
Beim Schließen des Fensters 8, ohne daß sich zwischen den bei¬ den Elektroden 1, 2 ein Hindernis 4, z.B. eine Hand befindet, ändert sich die Kapazität der Elektrode 1 gegen Masse 3 nicht, die, wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, als Arbeitskapazität C des als Generator wirkenden Schmitt-Triggers S wirkt. Damit ändert sich auch das Ausgangssignal der Auswerteschal ung 6 nicht, das einer nicht dargestellten Sicherheitsschaltung, z.B. zur Unterbrechung der Bewegung des Fensters 8 in Richtung des Pfeiles 9 zugeführt wird.
Dringt jedoch in den Raum 5 zwischen den Elektroden 1, 2 ein Hindernis 4, z.B. eine Hand ein, so ändert sich die Kapazität der Elektrode 1 gegen Masse 3 und damit auch die Arbeitskapa¬ zität des Schmitt-Triggers S der Auswerteschaltung 6, wodurch sich die Frequenz deren Ausgangssignales vom Ausgang 6' än¬ dert, das entsprechend weiter ausgewertet werden kann.
Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, ist der SCh itt-Trigger S mit einem Widerstand R beschaltet und der Verstärker 7 durch einen Operationsverstärker SF gebildet.
Eine Verschmutzung der Elektroden 1, 2 oder ein Eindringen von Wasser zwischen diese Elektroden bewirkt zwar eine Änderung der zwischen diesen herrschenden Kapazität, doch führt dies nicht zu einer Änderung des Ausgangssignales der Auswerte¬ schaltung am Ausgang 6', da sich dieses, wie bereits erwähnt lediglich bei einer Änderung der Kapazität der Elektrode 1 ge¬ gen Masse 3 ändert .

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Einklemmschutz für Fenster und Türen mit einer kapazitiven Geberplatte, die mit einem, ein sich änderndes Potential liefernden Pol einer Wechselstromquelle (S) verbunden ist, die mit ihrem anderen Pol mit einem festen Potential, z.B. Masse (3) verbunden ist, welche Geberplatte als Elek¬ trode (1) wirkt und gegen an diesem festen Potential lie¬ gende, elektrisch leitende und eine zweite Elektrode bil¬ dende Teile isoliert angeordnet ist und bei dem eine Zwischenelektrode (2) vorgesehen ist, die mit der durch die Geberplatte gebildeten Elektrode (1) , gegebenenfalls über einen Verstärker (7) verbunden und gegen die mit dem festen Potential verbundenen, die zweite Elektrode bilden¬ den Teile isoliert angeordnet ist, wobei eine auf Kapazitätsänderungen ansprechende Auswerteschaltung (6) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden an dem sich ändernden Potential liegenden Elektroden (1, 2) relativ zueinander bewegbar sind und die Auswerteschaltung (6, 6') lediglich auf Kapazitätsän¬ derungen der mit dem festen Potential verbundenen Elek¬ trode (3) gegenüber den beiden anderen mit einem gleichphasigen Wechselspannungssignal beaufschlagten Elektroden (1, 2) anspricht.
2. Einklemmschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Elektrode (1) mit der Zwischenelektrode (2) über einen nicht-invertierenden Verstärker, vorzugsweise einen Operationsverstärker (7') verbunden ist.
3. Einklemmschutz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennze ehnet, daß die Auswerteschaltung in die Wechselspannungsquel¬ le (6') integriert ist und die Auswertung über eine Ände¬ rung der Frequenz der Wechselspannungsquelle erfolgt.
4. Einklemmschutz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannungsquelle (6') durch ein Schmittrig- gergatter (S) mit Ladungswiderstand (R) und Arbeits¬ kapazität gebildet ist, die durch die Kapazität der Geber¬ platte (1') und der Zwischenelektrode (2') gebildet ist.
EP89903023A 1988-03-18 1989-03-14 Einklemmschutz Withdrawn EP0359797A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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AT732/88 1988-03-18
AT0073288A AT391913B (de) 1988-03-18 1988-03-18 Einklemmschutz fuer fenster und tueren

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JP (1) JPH03500598A (de)
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