SE518888C2 - Presence sensing device and vehicle seat comprising the device - Google Patents

Presence sensing device and vehicle seat comprising the device

Info

Publication number
SE518888C2
SE518888C2 SE9603988A SE9603988A SE518888C2 SE 518888 C2 SE518888 C2 SE 518888C2 SE 9603988 A SE9603988 A SE 9603988A SE 9603988 A SE9603988 A SE 9603988A SE 518888 C2 SE518888 C2 SE 518888C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
sensor element
layers
capacitance
detection
output signal
Prior art date
Application number
SE9603988A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE9603988D0 (en
SE9603988L (en
Inventor
Bengt-Allan Bergvall
Original Assignee
Kongsberg Automotive Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kongsberg Automotive Ab filed Critical Kongsberg Automotive Ab
Priority to SE9603988A priority Critical patent/SE518888C2/en
Publication of SE9603988D0 publication Critical patent/SE9603988D0/en
Priority to PCT/SE1997/001821 priority patent/WO1998022836A1/en
Publication of SE9603988L publication Critical patent/SE9603988L/en
Publication of SE518888C2 publication Critical patent/SE518888C2/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/01Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R21/015Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting the presence or position of passengers, passenger seats or child seats, and the related safety parameters therefor, e.g. speed or timing of airbag inflation in relation to occupant position or seat belt use
    • B60R21/01512Passenger detection systems
    • B60R21/0153Passenger detection systems using field detection presence sensors
    • B60R21/01532Passenger detection systems using field detection presence sensors using electric or capacitive field sensors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/14Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators
    • G01L1/142Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators using capacitors
    • G01L1/144Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators using capacitors with associated circuitry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/088Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices operating with electric fields

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Seats For Vehicles (AREA)
  • Air Bags (AREA)

Abstract

The present invention relates to an arrangement for presence detection of an object in a predetermined area (11), said arrangement comprising at least one capacitive sensor element (1) comprising a number of electrically conducting layers (2, 4, 6) which have an essentially two-dimensional extension and which are arranged at a distance from each other, wherein the relative distance between at least two of the conducting layers will reduce during the influence of force, by means of which the capacitance of said sensor element (1) will change, and a detection unit (14) for detection of the difference between the capacitance that, on the one hand, arises when the object is present and, on the other hand, arises when the object is absent. The invention is characterized in that the electrically conducting layers (2, 4, 6) are arranged in such a way that at least two (2, 6) of the layers are essentially surrounding at least one further layer (4). Preferably, the invention comprises at least one resilient device (7, 8), which is constructed in such a way that at least two of the conducting layers (2, 4, 6) will reduce their relative distance when the sensor element (1) is exposed to the influence of force. By means of the invention, an improved arrangement for presence detection is provided, in particular for detection of the presence of an individual in a vehicle seat.

Description

20 25 30 35 518 888 ten metalliskt och har ett varierande avstånd till det kapacitiva sensorelementet i sätet. Eftersom kapacitansen från sensorelementet till ramverket är ungefär lika stort blir följden en stor som kapacitansen till personen spridning i avkänningsavståndet. 518 888 metallic and has a varying distance to the capacitive sensor element in the seat. Since the capacitance from the sensor element to the framework is approximately equal, the consequence will be as large as the capacitance of the person spread in the sensing distance.

Vidare kan en bakomsittande passagerares extremiteter under färd tryckas in i stolsryggen bakifrån eller i sitsen underifrån. Dessa extremiteter är elektriskt ledande och ger på samma sätt som beskrivits ovan om ramverket en stor spridning i avkänningsavståndet till den framförvarande perSOnen .Furthermore, the extremities of a seated passenger while driving can be pushed into the back of the seat from behind or into the seat from below. These extremities are electrically conductive and, in the same way as described above, give the framework a large spread in the sensing distance to the person in front.

Det finns således ett behov av anordningar och metoder för närvaroavkänning med vars hjälp kapacitansförändringar i en sensor kan detekteras på ett tillförlitligt sätt. En förut känd typ visas i dokumentet US 5074583. denna sensor uppbyggd av tre skikt, där ett övre och ett undre skikt utgörs av elektriska ledare som omger ett mellanskikt av ett kompressibelt syntetiskt material. Sensorn är avsedd att placeras i ett fordonssäte. av kapacitiv närvarosensor patent- Enligt en viss utföringsform är som utgörs När sensorn påverkas av' en kraft till följd av att en person sätter sig i det aktuella sätet kommer mellanskiktet att komprimeras, vilket medför att avståndet mellan det övre skiktet och det undre skiktet förändras. Detta medför i sin tur att sensorns kapacitans förändras, vilket kan detekteras av tillhörande detekteringsutrustning. På så vis kan ett tillstånd där en passagerare sitter :i ett säte detekteras.Thus, there is a need for devices and methods for presence detection by means of which capacitance changes in a sensor can be detected in a reliable manner. A prior art type is shown in the document US 5074583. this sensor consists of three layers, where an upper and a lower layer are constituted by electrical conductors which surround an intermediate layer of a compressible synthetic material. The sensor is intended to be placed in a vehicle seat. According to a certain embodiment, when the sensor is affected by a force as a result of a person sitting in the seat in question, the intermediate layer will be compressed, which means that the distance between the upper layer and the lower layer changes. This in turn causes the capacitance of the sensor to change, which can be detected by associated detection equipment. In this way, a condition in which a passenger is sitting: in a seat can be detected.

Fastän den kända sensorn i princip ger en acceptabel närvaroavkänning är den dock behäftad med vissa nackdelar. det risk att den detekterade förändras i beroende av störkapacitanser som kopplas till Dels finns kapacitansen det övre och det undre skiktet i sensorn, vilket i sin tur 10 15 20 25 30 35 518 888 ger upphov till en försämrad pålitlighet på grund av att det blir skilja ett tillstånd "närvaro" från ett tillstånd avseende svårare att avseende "icke närvaro".Although the known sensor in principle provides an acceptable sense of presence, it is, however, encumbered with certain disadvantages. the risk that the detected one changes depending on the interference capacitances that are connected to a state of "presence" from a state of more difficult to of "non-presence".

Dessutom utgör sensorns kapacitans en störkälla som avger elektromagnetisk strålning som t.ex. kan störa annan elektronisk utrustning i fordonet. En ytterligare nackdel förekommande fukt i det är risken att eventuellt kompressibla skiktet orsakar mätfel.In addition, the capacitance of the sensor constitutes a source of interference that emits electromagnetic radiation such as may interfere with other electronic equipment in the vehicle. An additional disadvantage of moisture in it is the risk that any compressible layer will cause measurement errors.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN= Ändamålet med föreliggande tillhandahålla en närvaroavkänning vid vilken de ovannämnda nackdelarna kan ökad tillförlitlighet, i Detta således att anordning för uppfinning är förbättrad kapacitiv elimineras och som ger en synnerhet vid närvaroavkänning i fordonssäten. ändamål uppnås medelst en anordning av i inledningen nämnt slag, vars kännetecknande särdrag framgår av efterföljande patentkrav 1.DISCLOSURE OF THE INVENTION = The object of the present is to provide a presence detection in which the above-mentioned disadvantages can be increased reliability, in This so that device for invention is improved capacitive is eliminated and which provides a particular in presence detection in vehicle seats. object is achieved by means of a device of the type mentioned in the introduction, the characteristic features of which appear from the following claim 1.

Uppfinningen innefattar ett kapacitivt sensorelement som innefattar ett flertal skikt med i huvudsak tvådimensionell utsträckning, varvid sensorelementets kapacitans förändras innefattar också en skillnaden i vid kraftpåverkan. Uppfinningen detekteringsenhet för detektering av kapacitans som föreligger vid dels närvarande objekt och dels frånvarande objekt. åtminstone två elektriskt ledande skikt som är arrangerade så att de omsluter ett tredje elektriskt ledande skikt.The invention comprises a capacitive sensor element which comprises a plurality of layers with a substantially two-dimensional extent, wherein the capacitance of the sensor element changes also includes a difference in force. The invention detects a unit for detecting capacitance which is present in both objects present and objects which are absent. at least two electrically conductive layers arranged so as to enclose a third electrically conductive layer.

Sensorelementet innefattar Enligt uppfinningen tillhandahålls en fjäderanordning som håller isär de elektriskt ledande skikten. Vid pålagt tryck fjädrar fjäderanordningen så att de ledande skikten bringas närmare varandra.According to the invention, the sensor element comprises a spring device which keeps the electrically conductive layers apart. At applied pressure, the spring device springs so that the conductive layers are brought closer together.

Genom uppfinningen tillhandahållas en "skärmad" anordning för tillförlitlig närvaroavkänning som uppvisar låga 10 15 20 25 30 35 518 888 4 elektromagnetiska störningar. Dessutom utnyttjas uppfinningen som en ren trycksensor som därigenom är huvudsakligen okänslig för elektrisk apparatur i dess närhet.The invention provides a "shielded" device for reliable presence sensing which exhibits low electromagnetic interference. In addition, the invention is used as a pure pressure sensor which is thereby substantially insensitive to electrical equipment in its vicinity.

Enligt en föredragen utföringsform ingår sensorelementet i en elektrisk krets som genererar en viss utsignal, varvid en parameter hos nämnda utsignal varierar i beroende av Exempelvis kan denna sensorelementets kapacitans. elektriska krets utgöras av en oscillator, varvid sensorelementets kapacitans då utnyttjas som en frekvens- bestämmande komponent i oscillatorkretsen. Dessutom är då nämnda detekteringskrets inrättad att detektera periodtiden hos utgångssignalen från oscillatorn och jämföra denna med ett visst gränsvärde som anger närvaro av det aktuella objektet.According to a preferred embodiment, the sensor element is included in an electrical circuit which generates a certain output signal, wherein a parameter of said output signal varies depending on, for example, this capacitance of the sensor element. electrical circuit consists of an oscillator, whereby the capacitance of the sensor element is then used as a frequency-determining component in the oscillator circuit. In addition, said detection circuit is then arranged to detect the period time of the output signal from the oscillator and compare it with a certain limit value which indicates the presence of the object in question.

Ytterligare fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen framgår av de efterföljande beroende patentkraven.Further advantageous embodiments of the invention appear from the following dependent claims.

FIGURBESKRIVNING: Uppfinningen skall i det följande närmare förklaras i anslutning till ett föredraget utföringsexempel under hänvisning till de bifogade ritningarna, i vilka: figur 1 är en tvärsnittsvy som schematiskt visar principen för ett kapacitivt sensorelement för närvaroavkänning, vilket ej utgör del av den föreliggande uppfinningen, figur 2 är en tvärsnittsvy som visar ett kapacitivt sensorelement enligt den föreliggande uppfinningen, figur 3 är en tvärsnittsvy som visar ett sensorelement enligt en ytterligare utföringsform, 10 15 20 25 30 35 518 888 figur 4 är en tvärsnittsvy som ett sensorelement som ej utgör del av uppfinningen, figur 5 är en sidovy av ett fordonssäte som visar hur uppfinningen kan utnyttjas, och figur 6 visar schematiskt en mätenhet att utnyttjas vid närvarodetektering enligt uppfinningen.DESCRIPTION OF THE DRAWINGS: The invention will be explained in more detail below in connection with a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 is a cross-sectional view schematically showing the principle of a capacitive sensor element for presence detection, which does not form part of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing a capacitive sensor element according to the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view showing a sensor element according to a further embodiment, Figure 4 is a cross-sectional view as a sensor element not forming part of the invention, figure 5 is a side view of a vehicle seat showing how the invention can be used, and figure 6 schematically shows a measuring unit to be used in presence detection according to the invention.

FÖREDRAGNA UTFöRINGsFoRr/IER: Uppfinningen är i synnerhet, men inte uteslutande, avsedd för avkänning av närvaro eller frånvaro av en person i ett på förhand definierat område i ett fordonssäte. Avkänningen kan exempelvis utnyttjas vid system som har till syfte att avaktivera en luftkudde om en åkande ej befinner sig i avkänningsområdet. På så vis kan tillses att luftkudden inte i onödan utlöses eller åsamkar skada på grund av att t.ex. en barnstol är monterad eller att den åkande sitter olämpligt i fordonssätet.PREFERRED EMBODIMENTS / IER: The invention is particularly, but not exclusively, intended for sensing the presence or absence of a person in a predefined area of a vehicle seat. The sensing can be used, for example, in systems which have the purpose of deactivating an air cushion if a occupant is not in the sensing area. In this way it can be ensured that the air cushion is not unnecessarily triggered or causes damage due to e.g. a child seat is fitted or the occupant is sitting inappropriately in the vehicle seat.

I figur 1 visas ett tryckkänsligt kapacitivt sensorelement 1 som är uppbyggd av ett flertal skikt och som är avsedd att placeras i sätesdelen hos ett fordonssäte. Detta sensorelement 1 utgör ej del av uppfinningen utan beskrivs för förståelsen av uppfinningen. Enligt utföringsformen innefattar anordningen 1 ett första skikt 2 som utgörs av en metallskikt. Ovanpå detta första skikt 2 finns anordnat ett andra skikt 3, vilket utgörs av ett kompressibelt dielektrikum, företrädesvis i form av skumplast. Ovanpå detta skikt skikt 4, företrädesvis i form av en nætallfolie. Ovanpå det tredje skiktet 4 finns anordnat ett fjärde skikt 5, vilket utgörs av ytterligare ett lager av kompressibelt dielektrikum, Slutligen finns ett femte finns anordnat ett tredje företrädesvis i form av skum. skikt 6 av metallfolie anordnat överst i sensorn 1. För att 10 15 20 25 30 35 518 888 medge komprimering av lagren 3, 5 av dielektrikum är metallskikten 2, 4, 6 tillverkade så att de är något flexibla.Figure 1 shows a pressure-sensitive capacitive sensor element 1 which is built up of a plurality of layers and which is intended to be placed in the seat part of a vehicle seat. This sensor element 1 does not form part of the invention but is described for the understanding of the invention. According to the embodiment, the device 1 comprises a first layer 2 which consists of a metal layer. Arranged on top of this first layer 2 is a second layer 3, which is constituted by a compressible dielectric, preferably in the form of foam plastic. On top of this layer layer 4, preferably in the form of a mesh foil. Arranged on top of the third layer 4 is a fourth layer 5, which is constituted by a further layer of compressible dielectric. Finally, a fifth layer is arranged, a third preferably in the form of foam. layer 6 of metal foil arranged at the top of the sensor 1. In order to allow compression of the layers 3, 5 of dielectric, the metal layers 2, 4, 6 are made so that they are somewhat flexible.

De båda yttre skikten 2, 6 är jordade. På så vis bildar de två parallellkopplade kapacitanser genom skikten 2 och 4 skikten 6 och 4. "het" kapacitans, d.v.s. det mellanliggande skiktet 4 för en viss respektive Dessutom utgör det mellanliggande skiktet 4 en anslutning för denna växelspänningspotential.The two outer layers 2, 6 are grounded. In this way, the two capacitances connected in parallel through layers 2 and 4 form layers 6 and 4. "hot" capacitance, i.e. the intermediate layer 4 for a certain respective In addition, the intermediate layer 4 forms a connection for this alternating voltage potential.

Dimensionerna hos sensorelementet 1 och dess ingående skikt väljes efter tillämpning och i beroende av hur stort fördefinerat avkänningsområde som är nödvändigt i det aktuella fordonssätet och hur stor tryckpåverkan som skall krävas för att detektera en skillnad i kapacitans vid konstaterad närvaro av ett objekt. Enligt utföringsformen är sensorelementets 1 ytterdimensioner av storleksordningen 200 X 80 X 5 mm. De tre ledande skikten 2, 4, 6 har en tjocklek som företrädesvis är av storleksordningen 50 um, medan de två kompressibla skikten 3, 5 har en tjocklek som företrädesvis är av storleksordningen 5 mm. Vidare är de olika skikten 2, 3, 4, 5, 6 sammanfogade så att de bildar en integrerad enhet. Sammanfogningen kan exempelvis utföras med hjälp av ett lämpligt adhesiv.The dimensions of the sensor element 1 and its constituent layers are selected according to application and depending on how large a predefined sensing area is necessary in the vehicle seat in question and how much pressure effect is required to detect a difference in capacitance in the presence of an object. According to the embodiment, the outer dimensions of the sensor element 1 are of the order of 200 X 80 X 5 mm. The three conductive layers 2, 4, 6 have a thickness which is preferably of the order of 50 μm, while the two compressible layers 3, 5 have a thickness which is preferably of the order of 5 mm. Furthermore, the different layers 2, 3, 4, 5, 6 are joined together so that they form an integrated unit. The joining can be carried out, for example, by means of a suitable adhesive.

Sensorn 1 baseras på principen att dess kompressibla skikt 3, 5 av dielektrikum kommer att pressas samman om de påverkas med en kraft. Detta medför i sin tur att avståndet mellan metallskikten 2, 4, 6 minskar, vilket gör att den kapacitans som bildas av metallskikten 2, 4, 6 ökar. Denna kapacitansförändring kan detekteras med hjälp av detekteringsutrustning, enligt vad som kommer att beskrivas i närmare detalj nedan. 10 15 20 25 30 35 518 888 Sensorskikten 2, 4, 6 är arrangerade så att de två ledande skikten 2 och 6 huvudsakligen omsluter den kondensator som bildas av sensorelementet 1. Härigenom ges en skärmad konstruktion som ger en mycket låg utstrålad elektro- magnetisk strålning som kan påverka andra komponenter i närheten av sensorelementet 1. Dessutom ges en mycket låg känslighet för instrålande störningar.The sensor 1 is based on the principle that its compressible layers 3, 5 of dielectric will be compressed if they are actuated by a force. This in turn means that the distance between the metal layers 2, 4, 6 decreases, which means that the capacitance formed by the metal layers 2, 4, 6 increases. This capacitance change can be detected by means of detection equipment, as will be described in more detail below. The sensor layers 2, 4, 6 are arranged so that the two conductive layers 2 and 6 substantially enclose the capacitor formed by the sensor element 1. This provides a shielded construction which gives a very low radiated electromagnetic radiation. which can affect other components in the vicinity of the sensor element 1. In addition, a very low sensitivity is given to radiating disturbances.

Sensorskiktet 6 kan enligt ett alternativt utförande vara växelspänningsmässigt anslutet till sensorskiktet 2, så att de båda skikten bildar en "Faraday's bur" jordade samt På så vis är växelspänningsmässigt kring skiktet 4. isoleras skiktet 4 från omgivningen.According to an alternative embodiment, the sensor layer 6 can be connected to the sensor layer 2 in terms of alternating voltage, so that the two layers form a "Faraday's cage" grounded and in this way the layer 4 is isolated from the surroundings in terms of alternating voltage.

I figur 2 visas ett sensorelement 1 enligt den föreliggande uppfinningen, som förutom de ovannämnda ledande skikten 2, 4, 6 även innefattar två huvudsakligen identiska fjäder- respektive 8. Det första förbinder de två ledande skikten 2 och 4, medan det andra fjäderelementet 8 förbinder de två ledande skikten 4 och 6.Figure 2 shows a sensor element 1 according to the present invention, which in addition to the above-mentioned conductive layers 2, 4, 6 also comprises two substantially identical spring and 8, respectively. The first connects the two conductive layers 2 and 4, while the second spring element 8 connects the two conductive layers 4 and 6.

Fjäderelementet 7, 8 är så inrättade att de inte orsakar kortslutning mellan respektive ledande skikt 2, 4, 6. Detta element 7 fjäderelementet 7 uppnås antingen genom att fjäderelementen 7, 8 tillverkas av ett isolerande material eller genom att fjäderelementen 7, 8 fästs i respektive ledande skikt 2, 4, 6 via isolerade (ej visade) fjäderfästen. Kapacitansen hos det kompletta sensorelementet bestäms här i beroende av avståndet mellan skikten, påverkas av någon kraft. vilket varierar i beroende av om sensorn 1 I figur 3 visas ett sensorelement 1 enligt en ytterligare utföringsform av vilket mellanliggande ledande skikt 4 och två yttre, ledande skikt De yttre uppfinningen, innefattar ett 2' respektive 6' som är anslutna till jord. skikten 2', 6' arrangerade så att de kan anta ett viloläge på ett visst är utformade med viss elasticitet samt 10 15 20 25 30 35 518 888 avstånd från det mellanliggande skiktet 4 samt ett ytterligare läge där de har förflyttats in mot det mellanliggande skiktet 4. Detta inre läge, som således föreligger när sensorelementet 1 påverkas med en kraft, visas med streckade linjer i figur 3.The spring element 7, 8 are arranged so that they do not cause a short circuit between the respective conductive layers 2, 4, 6. This element 7 the spring element 7 is achieved either by the spring elements 7, 8 being made of an insulating material or by the spring elements 7, 8 being fastened in the respective conductive layers 2, 4, 6 via insulated (not shown) spring brackets. The capacitance of the complete sensor element is determined here depending on the distance between the layers, affected by some force. which varies depending on whether the sensor 1 Figure 3 shows a sensor element 1 according to a further embodiment of which intermediate conductive layer 4 and two outer, conductive layers The outer invention comprises a 2 'and 6', respectively, which are connected to earth. the layers 2 ', 6' are arranged so that they can assume a rest position on a certain are formed with a certain elasticity and a distance from the intermediate layer 4 and a further position where they have been moved towards the intermediate layer. 4. This internal position, which thus exists when the sensor element 1 is actuated by a force, is shown in broken lines in Figure 3.

Sensorelementet 1 enligt figur 3 är således utformat med en integrerad fjäderverkan. Eftersom avståndet mellan de yttre skikten 2', 6' och det mellanliggande skiktet 4 ändras vid en kraftpåverkan kommer då även sensorelementets 1 totala kapacitans att ändras. Denna ändring av kapacitansen kan detekteras med lämplig detekteringsutrustning, vilket även kommer att beskrivas i närmare detalj nedan.The sensor element 1 according to figure 3 is thus designed with an integrated spring action. Since the distance between the outer layers 2 ', 6' and the intermediate layer 4 changes during a force action, then also the total capacitance of the sensor element 1 will also change. This change in capacitance can be detected with appropriate detection equipment, which will also be described in more detail below.

Vidare gäller att de yttre skikten 2', 6' är fästa vid det mellanliggande skiktet 4 via ett flertal distanselement 9 av elektriskt isolerande material.Furthermore, the outer layers 2 ', 6' are attached to the intermediate layer 4 via a plurality of spacer elements 9 of electrically insulating material.

Fördelen med de utföringsformer som visas i figurerna 2 och 3 är att respektive sensorelement 1 inte innefattar något skum som kan ansamla fukt, vilket i sin tur kan påverka den uppmätta således leda till mätfel.The advantage of the embodiments shown in Figures 2 and 3 is that the respective sensor element 1 does not comprise any foam which can accumulate moisture, which in turn can affect the measured one thus lead to measurement errors.

Dessutom sätter sig inte ett metalliskt fjäderelement så kapacitansen och som skum kan göra.In addition, a metallic spring element does not settle so the capacitance and foam can do.

I figur 4 visas ett sensorelement 1 som ej utgör del av uppfinningen, varvid det övre ledande skiktet 6 flyter elektriskt sett, d.v.s. det har inte någon ytterligare anslutning. Skiktet 2 är växelspänningsmässigt jordat.Figure 4 shows a sensor element 1 which does not form part of the invention, the upper conductive layer 6 flowing electrically, i.e. it has no additional connection. Layer 2 is grounded in terms of AC voltage.

Mellan skikten 2 och 6 finns ett kompressibelt skikt 10.Between layers 2 and 6 there is a compressible layer 10.

Vidare finns ett mellanliggande skikt som i sin tur är uppdelat på två skiktdelar 4a och 4b, vilka är anslutna så att summan av växelspänningarna på de båda skiktdelarna, d.v.s. u(4a) + u(4b), är lika med eller nära noll volt. På så vis kommer sensorskiktet 6 att få en växelspänning som är nära noll volt, eftersom förskjutningsströmmarna från 10 15 20 25 30 35 518 888 skiktdelarna 4a och 4b i huvudsak tar ut varandra.Furthermore, there is an intermediate layer which in turn is divided into two layer parts 4a and 4b, which are connected so that the sum of the alternating voltages on the two layer parts, i.e. u (4a) + u (4b), is equal to or close to zero volts. In this way, the sensor layer 6 will have an alternating voltage which is close to zero volts, since the displacement currents from the layer parts 4a and 4b substantially cancel each other out.

Sensorskiktet 6 kommer därmed att fungera som en skärm och att det inte ansluts isolering mot omgivningen, trots någonstans.The sensor layer 6 will thus function as a screen and that no insulation is connected to the surroundings, despite somewhere.

I figur 5 visas ett fordonssäte 11 med två lämpliga placeringar av en sensor 1, nämligen i sätets ll stolsdyna 12 eller i dess ryggstöd 13. Sätet ll kan innefatta två eller flera separata sensorer 1, varvid olika placeringar i sätet 11 kan utnyttjas.Figure 5 shows a vehicle seat 11 with two suitable locations of a sensor 1, namely in the seat cushion 12 of the seat 11 or in its backrest 13. The seat 11 may comprise two or more separate sensors 1, whereby different locations in the seat 11 can be used.

Vidare är respektive sensor 1 ansluten till en mätenhet 14, som i figur 5 endast visas schematiskt men som nu kommer att beskrivas mer i detalj med hänvisning till figur 6. Av denna figur framgår att den variabla kondensator 15 (som bildas genom sensorelementet 1 enligt t.ex. figur 1) som bildas genom sensorn 1 är ansluten till mätenheten 14.Furthermore, the respective sensor 1 is connected to a measuring unit 14, which is only shown schematically in figure 5 but which will now be described in more detail with reference to figure 6. From this figure it appears that the variable capacitor 15 (formed by the sensor element 1 according to t .ex figure 1) formed by the sensor 1 is connected to the measuring unit 14.

Närmare bestämt är kondensatorn 15 ansluten som en frekvensbestämmande komponent i. en oscillatorkrets 16 som Det är i sig förut känt hur ingår i mätenheten 14. oscillatorer kan konstrueras med kondensatorer som frekvensbestämmande element, och oscillatorkretsen 16 enligt uppfinningen är inrättad att generera en utsignal i form av en växelspänning U1 med en frekvens som varierar i beroende av kondensatorns 15 kapacitans, d.v.s. i beroende av graden av komprimering av sensorelementet 1 (jfr. t.ex. 1). Detta periodtid också står i proportion till vikten hos en åkande figur innebär i princip att utsignalens U1 i ett säte där sensorn 1 finns anordnad. är ansluten till en inrättad att detektera Oscillatorkretsens 16 utsignal U1 detekteringsenhet 17, vilken är periodtiden hos nämnda utsignal U1, vars frekvens således beror av kondensatorns 15 kapacitans. Detekteringsenheten 17 kan utgöras av en icke-datorbaserad kretslösning' men datorbaserad enhet. En utgörs företrädesvis av en 10 15 20 25 30 35 518 888 10 detektering av "närvaro" eller "icke närvaro" av ett objekt i ett fordonssäte sker genom att den uppmätta sensorperiod- tiden ts hos utsignalen U1 jämförs med ett visst gränsvärde to som svarar mot att objektet (d.v.s. en åkande person) är placerad i det aktuella sätet ll (jfr. figur 5). Om den uppmätta periodtiden ts understiger gränsvärdet to svarar detta mot att närvaro i sätet ej föreligger. När således periodtiden ts har ökat tills den överskridit gränsvärdet to konstateras "närvaro". Gränsvärdet to för periodtiden väljes så att man med säkerhet kan konstatera om närvaro föreligger eller ej, d.v.s. den sätts till ett värde som svarar exempelvis mot den kapacitansförändring hos sensorn 1 som sker vid belastning med en kroppsvikt på t.ex. 30 kg.More specifically, the capacitor 15 is connected as a frequency determining component in an oscillator circuit 16 which It is known per se how included in the measuring unit 14. oscillators can be constructed with capacitors as frequency determining elements, and the oscillator circuit 16 according to the invention is arranged to generate an output signal in form of an alternating voltage U1 with a frequency which varies depending on the capacitance of the capacitor 15, i.e. depending on the degree of compression of the sensor element 1 (cf. eg 1). This period time is also in proportion to the weight of a traveling figure means in principle that the output signal U1 in a seat where the sensor 1 is arranged. is connected to an output unit 17 for detecting the output signal U1 of the oscillator circuit 16, which is the period time of said output signal U1, the frequency of which thus depends on the capacitance of the capacitor 15. The detection unit 17 may be a non-computer-based circuit solution but a computer-based unit. One preferably consists of a detection of "presence" or "non-presence" of an object in a vehicle seat by comparing the measured sensor period ts of the output signal U1 with a certain limit value to which corresponds to against the object (ie a passenger) being placed in the current seat ll (cf. figure 5). If the measured period time ts is less than the limit value to, this corresponds to the presence in the seat. Thus, when the period time ts has increased until it has exceeded the limit value to, "presence" is ascertained. The limit value to for the period is chosen so that it can be determined with certainty whether presence is present or not, i.e. it is set to a value which corresponds, for example, to the capacitance change of the sensor 1 which occurs under load with a body weight of e.g. 30 kg.

Enligt utföringsformen är uppfinningen särskilt avsedd att utnyttjas :i motorfordon, närmare bestänm; för avaktivering av en uppblåsbar krockkudde i det fall att närvaro i respektive säte ej har konstaterats. För detta ändamål är detekteringsenheten 17 ansluten till en utlösningsmekanism 18 för en uppblåsbar krockkudde mekanismen 18 är inrättad att medge en aktivering nämnda (visas ej). Utlösnings- krockkudde on\ närvaro har konstaterats i sätet. På känt sätt måste givetvis även andra villkor beträffande t.ex. fordonets retardation också uppfyllas för att krockkudden verkligen skall blåsas upp.According to the embodiment, the invention is particularly intended to be used: in motor vehicles, more particularly; for deactivation of an inflatable airbag in the event that presence in the respective seat has not been established. For this purpose, the detection unit 17 is connected to a release mechanism 18 for an inflatable airbag, the mechanism 18 is arranged to allow an activation said (not shown). Ejaculation airbag on \ presence has been detected in the seat. In a known manner, of course, other conditions regarding e.g. the deceleration of the vehicle is also met in order for the airbag to actually inflate.

Vid användning av uppfinningen i samband med nwtorfordon förekommer stora temperaturvariationer, t.ex. mellan -250 C till +35° C, vilket kan förekomma i takt med årstidernas växlingar. I avsikt att minska ett eventuellt temperatur- beroende hos kondensatorn 15 innefattar uppfinningen företrädesvis en referensoscillator 19, vilken är ansluten till en Referensoscillatorn 19 konstrueras i kiselbricka som oscillatorkretsen 16, vilket innebär att andra ingång på detekteringsanordningen 17. huvudsak på samma 10 15 20 25 30 35 518 888 ll båda huvudsak temperaturberoende. oscillatorerna 16, 19 får i samma Vidare genererar referensoscillatorn 19 en utsignal U2 i form av en växelspänning med en förutbestämd periodtid tg.When using the invention in connection with motor vehicles, there are large temperature variations, e.g. between -250 C to + 35 ° C, which can occur in step with the changing of the seasons. In order to reduce a possible temperature dependence of the capacitor 15, the invention preferably comprises a reference oscillator 19, which is connected to a reference oscillator 19 constructed in silicon wafer as the oscillator circuit 16, which means that second input of the detection device 17. substantially on the same 35 518 888 ll both mainly temperature dependent. oscillators 16, 19 receive in the same Furthermore, the reference oscillator 19 generates an output signal U2 in the form of an alternating voltage with a predetermined period time tg.

Genom att detekteringskretsen 17 är inrättad att beräkna den relativa periodtiden, d.v.s. tREL = ts / tR fås ett mått på kapacitansen hos kondensatorn 15 så att ett ringa temperaturberoende erhålles. I det fall att referens- oscillatorn 19 utnyttjas är företrädesvis detekterings- inrättad att periodtiden tREL med ett förutbestämt gränsvärde t0,REL som kretsen jämföra den beräknade relativa indikerar närvaro i det aktuella sätet och som utnyttjas för styrning av en krockkudde enligt vad son1 beskrivits OVaII .In that the detection circuit 17 is arranged to calculate the relative period time, i.e. tREL = ts / tR a measure of the capacitance of the capacitor 15 is obtained so that a slight temperature dependence is obtained. In the event that the reference oscillator 19 is used, it is preferably detected that the period time tREL with a predetermined limit value t0, REL as the circuit compares the calculated relative indicates presence in the current seat and which is used for controlling an airbag as described in OVaII.

Uppfinningen är inte begränsad till ovan beskrivna och på ritningarna visade utföringsexempel, utan kan varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven. Exempelvis kan det kapacitiva sensorelementet 1 placeras på olika ställen och i olika antal i fordonssätet ll (se figur 5). Dessutom kan uppfinningen kan användas i andra sammanhang än i fordon, där behov finns av att avkänna närvaro eller frånvaro med avseende på ett förutbestämt avkänningsområde.The invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, but can be varied within the scope of the following claims. For example, the capacitive sensor element 1 can be placed in different places and in different numbers in the vehicle seat 11 (see figure 5). In addition, the invention can be used in other contexts than in vehicles, where there is a need to detect presence or absence with respect to a predetermined sensing area.

Vidare gäller att den ovan beskrivna kondensatorn 15 ingår som komponent i en elektrisk krets som pålägges en spänning och där kondensatorns kapacitans påverkar värdet av en utsignal från nämnda elektriska krets. Denna krets behöver inte nödvändigtvis utgöras av en oscillator, enligt vad som beskrivits ovan, utan kan utgöras även av andra typer av kretsar där en kapacitans ingår som utsignalbestämmande komponent. 518 888 12 Enligt en alternativ utföringsform av uppfinningen kan sensorelementet l anordnas i ett vattentätt hölje, vilket gör att den blir okänslig för eventuell fukt i ett fordonssäte.Furthermore, the above-described capacitor 15 is included as a component in an electrical circuit which is applied to a voltage and where the capacitance of the capacitor affects the value of an output signal from said electrical circuit. This circuit does not necessarily have to be an oscillator, as described above, but can also consist of other types of circuits where a capacitance is included as an output determining component. According to an alternative embodiment of the invention, the sensor element 1 can be arranged in a watertight housing, which makes it insensitive to any moisture in a vehicle seat.

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 518 888 13 PATENTKRAV :10 15 20 25 30 35 518 888 13 PATENT REQUIREMENTS: 1. Anordning för avkänning av närvaro av ett objekt i ett förutbestämt område (11) och innefattande åtminstone ett flertal huvudsak kapacitivt sensorelement (1) innefattande ett elektriskt ledande skikt (2, 4, 6) med i tvådimensionell utsträckning och anordnade på avstånd från varandra, varvid det inbördes avståndet mellan minst två av de ledande skikten minskar vid kraftpåverkan, varigenom nämnda sensorelementets (1) kapacitans förändras, samt en detekteringsenhet (14) kapacitans som föreligger vid dels närvarande objekt och för detektering av skillnaden i dels frånvarande objekt, varvid de elektriskt ledande skikten (2, 4, 6) är arrangerade så att åtminstone två (2, 6) av skikten huvudsakligen omsluter åtminstone ett ytterligare skikt (4), k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att nämnda kapacitiva sensorelement (1) är uppbyggt i tur och ordning av ett första elektriskt ledande skikt (2) som är växelspänningsmässigt jordat, ett elektriskt ledande skikt (4), samt ett tredje elektriskt ledande skikt skikten hålls åtskilda av åtminstone ett isolerande fjäderelement (7, 8) samt varvid andra (6), varvid elektriskt nämnda första och tredje ledande skikt (2, 6) utgör yttre skikt i sensorelementet (1).Device for sensing the presence of an object in a predetermined area (11) and comprising at least a plurality of substantially capacitive sensor elements (1) comprising an electrically conductive layer (2, 4, 6) with two-dimensional extent and arranged at a distance from each other , wherein the mutual distance between at least two of the conductive layers decreases under the influence of force, whereby the capacitance of said sensor element (1) changes, and a detection unit (14) capacitance present at partly present objects and for detecting the difference in partly absent objects, whereby they electrically conductive layers (2, 4, 6) are arranged so that at least two (2, 6) of the layers substantially enclose at least one further layer (4), characterized in that said capacitive sensor element (1) is built up in turn and arrangement of a first electrically conductive layer (2) which is grounded in alternating voltage, an electrically conductive layer (4), and a third electrically conductive layer The conductive layer layers are kept separate by at least one insulating spring element (7, 8) and wherein second (6), wherein electrically said first and third conductive layers (2, 6) constitute outer layers in the sensor element (1). 2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e-c k n a d d ä r a v , att sensorelementet (1) ingår i en elektrisk krets (16) (U1), parameter hos nämnda utsignal (U1) varierar i beroende av som genererar en utsignal varvid en sensorelementets (1) kapacitans och varvid nämnda detekteringsenhet (14) innefattar en detekteringskrets (17) som är inrättad för detektering av nämnda parameter. 10 15 20 25 30 518 888 14Device according to claim 1, characterized in that the sensor element (1) is included in an electrical circuit (16) (U1), parameters of said output signal (U1) vary depending on which generates an output signal wherein a sensor element (1) capacitance and wherein said detection unit (14) comprises a detection circuit (17) arranged to detect said parameter. 10 15 20 25 30 518 888 14 3. Anordning enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v , att nämnda elektriska krets (16) utgörs av en oscillatorkrets (16) för generering av en växelspänning (01): ingår som i vilken oscillatorkrets (16) sensorelementet (1) frekvensbestämmande komponent, samt att detekteringskretsen (17) är inrättad för bestämning av periodtiden (ts) hos utsignalen (U1) och jämförelse av denna med ett förutbestämt gränsvärde (to) som indikerar närvaro.Device according to claim 2, characterized in that said electrical circuit (16) is constituted by an oscillator circuit (16) for generating an alternating voltage (01): included as in which oscillator circuit (16) the sensor element (1) determining the frequency component , and that the detection circuit (17) is arranged for determining the period time (ts) of the output signal (U1) and comparing it with a predetermined limit value (to) which indicates presence. 4. Anordning enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v , att den innefattar en referensoscillator (19) som är ansluten till detekteringskretsen (17) och som genererar en andra utsignal (U2) med en förutbestämd andra periodtid (tR), samt att detekteringskretsen (17) är inrättad för kompensering av omgivningens påverkan genom beräkningar innefattande båda nämnda periodtider (ts, tR).Device according to claim 3, characterized in that it comprises a reference oscillator (19) which is connected to the detection circuit (17) and which generates a second output signal (U2) with a predetermined second period time (tR), and that the detection circuit (17) is set up to compensate for the impact of the environment through calculations including both mentioned period times (ts, tR). 5. Anordning något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d d ä 1? a v , att nämnda detekte- ringsenhet (14) är ansluten till en utlösningsmekanism (18) krockkudde och inrättad att vid konstaterad närvaro av nämnda objekt medge aktivering av enligt för en uppblåsbar nämnda krockkudde.Device according to any one of the preceding claims, k ä n n e t e c k n a d d ä 1? a v, that said detection unit (14) is connected to a release mechanism (18) airbag and arranged to allow, in the presence of said object of said object, activation of according to an inflatable said airbag. 6. Fordonssäte (ll) innefattande en anordning enligt något av' patentkraven 1-5, varvid nämnda sensorelement (1) är anordnat för avkänning av närvaro av nämnda objekt i ett förutbestämt område i fordonssätet (11).Vehicle seat (11) comprising a device according to any one of claims 1-5, wherein said sensor element (1) is arranged to detect the presence of said object in a predetermined area in the vehicle seat (11).
SE9603988A 1996-11-01 1996-11-01 Presence sensing device and vehicle seat comprising the device SE518888C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9603988A SE518888C2 (en) 1996-11-01 1996-11-01 Presence sensing device and vehicle seat comprising the device
PCT/SE1997/001821 WO1998022836A1 (en) 1996-11-01 1997-10-31 Device for presence detection

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9603988A SE518888C2 (en) 1996-11-01 1996-11-01 Presence sensing device and vehicle seat comprising the device

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9603988D0 SE9603988D0 (en) 1996-11-01
SE9603988L SE9603988L (en) 1998-05-02
SE518888C2 true SE518888C2 (en) 2002-12-03

Family

ID=20404448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9603988A SE518888C2 (en) 1996-11-01 1996-11-01 Presence sensing device and vehicle seat comprising the device

Country Status (2)

Country Link
SE (1) SE518888C2 (en)
WO (1) WO1998022836A1 (en)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9919975D0 (en) * 1999-08-24 1999-10-27 Philipp Harald Seat occupancy sensor for vehicular use
DE10010531A1 (en) * 2000-03-03 2001-09-13 Bayerische Motoren Werke Ag Capacitive object detection method for vehicles
DE10010532A1 (en) * 2000-03-03 2001-09-13 Bayerische Motoren Werke Ag Capacitive object recognition for vehicle seats involves assessing time variations of capacitances in seat back or base, and if both assessments agree occupant protection device is activated
US6499359B1 (en) * 2001-07-09 2002-12-31 Nartron Corporation Compressible capacitance sensor for determining the presence of an object
KR20040077656A (en) * 2001-10-22 2004-09-06 마이크로제닉스 가부시키가이샤 Pressure-sensitive sensor and monitor using the pressure-sensitive sensor
JP4141426B2 (en) * 2004-03-29 2008-08-27 三洋電機株式会社 Capacitive pressure sensor and heart rate / respiration measurement device using the same
US7208960B1 (en) 2006-02-10 2007-04-24 Milliken & Company Printed capacitive sensor
US7395717B2 (en) * 2006-02-10 2008-07-08 Milliken & Company Flexible capacitive sensor
US7301351B2 (en) 2006-02-10 2007-11-27 Milliken & Company Printed capacitive sensor
US20080277910A1 (en) * 2007-05-10 2008-11-13 Tk Holdings Inc. Vehicle seat including sensor
US7719007B2 (en) 2008-04-30 2010-05-18 Milliken & Company Flexible electroluminescent capacitive sensor
EP2127957B1 (en) * 2008-05-29 2011-09-07 Delphi Technologies, Inc. Seatbelt warning system
NL2001822C2 (en) * 2008-07-17 2010-01-19 2M Engineering Ltd Force sensor and corresponding force monitoring mattress.
DE102009055426A1 (en) * 2009-12-30 2011-07-07 Takata-Petri Ag, 63743 Capacitive sensor module
DE102009055424A1 (en) 2009-12-30 2011-07-07 Takata-Petri Ag, 63743 Capacitive sensor module
CN102607747A (en) * 2012-03-04 2012-07-25 江南大学 Disk target beating sensor
JP5621878B2 (en) * 2013-05-10 2014-11-12 ヤマハ株式会社 Pressure sensor and data input device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2163814A5 (en) * 1971-12-02 1973-07-27 Luton Michel
US3875481A (en) * 1973-10-10 1975-04-01 Uniroyal Inc Capacitive weighing mat
US5074583A (en) * 1988-07-29 1991-12-24 Mazda Motor Corporation Air bag system for automobile

Also Published As

Publication number Publication date
SE9603988D0 (en) 1996-11-01
SE9603988L (en) 1998-05-02
WO1998022836A1 (en) 1998-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE518888C2 (en) Presence sensing device and vehicle seat comprising the device
US8882142B2 (en) Capacitive occupant detection system
US8957689B2 (en) Capacitive occupant detection system
US8493079B2 (en) Vehicle seat with capacitive occupant detection system
US6825765B2 (en) Occupant detection system
US8970232B2 (en) Capacitive sensor assembly
US6831565B2 (en) Seat occupation judging apparatus for a vehicle
JP2005510394A (en) Occupant detection system
JP2013516347A5 (en)
EP1458588A1 (en) Occupant presence detection device
US10457164B2 (en) Seat-occupancy and occupant-class detector for motor-vehicle seat
US7679378B2 (en) Dual function capacitive sensor for seat occupant detection
US9771042B2 (en) Occupant classification system
JP2010101862A (en) Sitting detection system
JP2011002246A (en) Capacitive occupant detector
KR20080031687A (en) Device and method for detecting seat occupancy
US7391224B2 (en) Sensor arrangement
JP2000249773A (en) Seating sensor
WO2018229263A1 (en) Capacitive occupant detection system with improved discrimination capability
US10315601B2 (en) Capacitive occupant classification sensor with load-dependent antenna area
JP2015152307A (en) Electrostatic capacitance type occupant detecting sensor
JP2005526666A (en) Occupant detection system
US20110190987A1 (en) Occupant detection system and method
EP2905587B1 (en) Occupant detection device
JP2004077315A (en) Electric capacitance sensor

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed