WO2007020058A1 - Detection system - Google Patents

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WO2007020058A1
WO2007020058A1 PCT/EP2006/008054 EP2006008054W WO2007020058A1 WO 2007020058 A1 WO2007020058 A1 WO 2007020058A1 EP 2006008054 W EP2006008054 W EP 2006008054W WO 2007020058 A1 WO2007020058 A1 WO 2007020058A1
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WO
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detection system
field
signal
detection
area
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Application number
PCT/EP2006/008054
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German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Richter
Original Assignee
Ident Technology Ag
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 Ident Technology Ag filed Critical Ident Technology Ag
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08—Electric 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
    • G01V3/088—Electric 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
    • 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
    • H03K17/945—Proximity switches
    • H03K17/955—Proximity switches using a capacitive detector
    • 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
    • H03K17/96—Touch switches
    • H03K17/962—Capacitive touch switches
    • H03K17/9622—Capacitive touch switches using a plurality of detectors, e.g. keyboard

Definitions

  • the invention is directed to a detection system, in particular for the initialization or coordination of circuit processes in connection with the detection of the presence and possibly the movement of limbs in an observation area, wherein the detection itself based on field-electrical interaction principles, in particular under detection of field-electrically relevant effects of the object in which observation area takes place. Furthermore, the invention is also directed to the detection method implemented by the detection system.
  • Capacitive proximity sensors can be used as anti-trap and / or theft protection in doors, windows and motor vehicles as well as components of circuit devices application.
  • this oscillating circuits are provided.
  • These oscillating circuits comprise high-voltage sections which are structurally designed in such a way that these changes in the dielectric properties of the surrounding environment can be detected.
  • These high-voltage sections may be provided in the region of control surfaces so that switching signals can be generated based on determined changes in the dielectric properties of the surroundings of the control surfaces.
  • the invention has for its object to provide solutions that allow detection operations of the object, in particular of
  • Circuit sequences in an improved in terms of the informational value of the detected presence events way are provided.
  • a detection system for detecting a presence event within an observation area, having a field preparation device for generating and emitting a modulated alternating field in a field emission zone, and a signal pickup device for detecting field-electrical effects aligned with the observation region, wherein the detection system is configured in this way in that signal events can be tapped off via the signal pick-off device, which in the region of the field emission zone are coupled into an object to be observed, in particular a user, and fed into the observation area via the object, in particular the user.
  • the detection device is designed according to a particularly preferred embodiment of the invention such that it has a plurality of tap interfaces for picking off the signal events, an evaluation result being obtained based on properties of the signals tapped off at the respective tapping points. This makes it possible, the Position of an object, in particular a person, or determine their limbs in relation to the detection devices.
  • the signal intensity and / or transit time effects can be evaluated as a property of the signal events. It is possible to obtain the measurement results, e.g. Evaluate intensities and / or phase information via a fault-optimized evaluation system and largely compensate for any inaccuracies. It is possible to determine the current location error and, if necessary, to keep the permissibility of the input dependent on it.
  • the result of the evaluation is thus preferably a result which is indicative of the relative position of the object with respect to the detection devices. For example, it is possible to detect the presence of a driver in front of a vehicle steering wheel and its distance from the steering wheel. On the basis of this information can be determined whether, for example, an ignition of an airbag is still allowed, or whether no ignition, or possibly only a partial ignition can be made.
  • a plurality of field preparation devices wherein these field preparation devices can be controlled in a time-shifted manner so that an assignment of the detection events to field emissions of specific field preparation devices can be used via this approach.
  • the field preparation devices can be arranged and configured such that they generate spatially different field emission zones.
  • the information about which field-preparation device a signal event is coupled into the object and tapped off at the detection devices can be processed as switching process-relevant information. In a motor vehicle, for example, it can be determined by this concept from which seat a certain input operation is initiated. Thus, e.g. Input operations reserved exclusively for the driver are only caused by the driver. Switching operations which may not be performed by the driver, e.g. the operation of a navigation device while driving can be disabled.
  • the detection devices can be arranged in association with a graphically animated input surface, in particular a touch-screen-like display surface. Depending on which person approaches the display surface with their hand, specific menu areas can be generated.
  • the signal provided by the field preparation device can be loaded with a specific information content.
  • This information content can be made dependent on the input treatment of the user, or certain other dialogue criteria. Based on a user-specific identifier, it is possible to perform an encrypted data transfer.
  • the detection system according to the invention can be part of a user button of an electrical appliance, in particular household appliance, e.g. a dishwasher, a washing machine or a cooker.
  • household appliance e.g. a dishwasher, a washing machine or a cooker.
  • the detection system according to the invention can form part of a safety circuit by which the operation of safety-relevant structures can be monitored and coordinated. It is possible to realize the system such that the field emission zone is in the range of a switch-on switch, so that the user operating this switch is provided with a quasi-synthetic aura by the alternating field coupled into this switch. Any approaches to hazardous areas can be detected very effectively.
  • the detection system may according to a particular aspect of the invention form part of an airbag control circuit.
  • the field emission zone and the observation area are arranged such that a logical content can be assigned to a field bypass caused by the object.
  • Persons approaching a sensor can, with their natural capacity, change electrical (alternating) fields and measurably. The extent of this change can then be interpreted as an approximation and evaluated in terms of circuit technology via interfaces. This is particularly important in automatically closing devices of particular importance, since they are powered and pinching a person can cause serious injury. Due to physical circumstances, the capacity of such a sensor system changes but also by external influences that do not originate from an approaching person.
  • the object of the invention is therefore also to provide a sensor system on a capacitive basis, which operates largely independent of weather and setting process and detects only the approach of people.
  • the invention is intended to determine and evaluate both the position and the direction of possible limbs penetrating into danger or hazardous areas. In addition to a (for economic reasons) low circuit complexity high reliability of such a sensor system is to be obtained. External environmental or process-related influences should be safely disregarded by the invention and have no effect on the proper operation of proximity sensors more.
  • a passive capacitive proximity system which works by detuning of oscillator frequencies with additional (eg limbs) introduced capacities
  • the invention acts as an active system. In this case, an alternating electric field is impressed on a person approaching a detection area. This field acts like a synthetic aura on the whole body of man. If this now holds limbs such as arms, legs, hands, etc.
  • the level-measuring sensor element has at least one measuring point.
  • a plurality of measuring points can be mounted in a detection or danger or detection area.
  • one or more measuring points can be designated as reference plates, so that the approach in a danger zone can be compared with the reference points and reliably evaluated (triangulation).
  • An additional decoding circuit can supply the applied data from the signals of an evaluation unit. That's it, for example it is possible to differentiate several persons who are located at a different location (eg driver and front passenger of a motor vehicle) when they are in danger (eg closing window, sliding roof, trunk lid, convertible top, sliding doors, etc.) during a dangerous process ( close).
  • the invention determines the speed of penetration, which can lead to a dynamic turn-off behavior of the setting process.
  • An early detection of a sensor signal originating from limbs, eg from an invading hand, can be detected so early that it is possible to warn the person concerned. Only when further approaching a shutdown process can be initiated (emergency shutdown).
  • the invention can also be used (possibly simultaneously) for burglar alarms.
  • the measuring points can each be designed as a separate circuit. It makes more sense, however, to interrogate the measuring points one after the other one by one and to supply the level measured to you to a common evaluation unit, which considerably simplifies the circuit complexity.
  • An oscillator (each waveform possible) generates a frequency of, for example, 200 kHz with a voltage level of, for example, 10 volts.
  • a discharge surface of conductive material eg copper foil, graphitized plastics, rubber, etc.
  • the other pole of the generator is connected to ground.
  • the invention sensibly converts the level into a DC voltage so that it can be measured and evaluated. On the one hand, this makes it possible to adjust the sensitivity of the sensor system, and on the other hand, the detection of the frequency at the sensor element also suffices as proof of the presence of a person acting in a danger zone.
  • the sensor signal may be filtered and amplified fed to a converter which may convert the levels of either the rms value (EMS) or the peak value into a DC voltage.
  • EMS rms value
  • a downstream buffer amplifier allows the load-free scanning of the DC voltage corresponding to the level.
  • a microcontroller with ADC and / or comparator can measure the voltage and / or turn on the comparator at an adjustable threshold.
  • the sensor element for example a ball, a surface, a wire, etc., is connected via a capacitor to the input of the sensor circuit.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram for illustrating the signal transmission principle on which the detection system according to the invention is based
  • Figure 2 is a Schcorialsskizze illustrating the inventive detection system with several Abgriffsexcellentstellen
  • FIG. 3 shows a circuit diagram for illustrating a variant with a field emission zone (field of excitation field) which can be changed with respect to its spatial position;
  • FIG. 4 shows a schematic representation for illustrating the concept according to the invention in a system variant with two field emission zones and multiple tap interfaces;
  • FIG. 5 shows a schematic illustration for illustrating a security system implemented on the basis of the inventive concept for safeguarding hazardous areas of a machine (in this case a saw);
  • FIG. 6 shows a sketch for illustration of a control panel in which input operations are extracted from location and / or movement information, this location and / or movement information being determined on the basis of the properties of signals which are tapped at the spaced-apart tap interface signals;
  • Figure 7 is a sketch illustrating a particularly advantageous application of the detection system according to the invention in a household appliance
  • Figure 8 is a sketch illustrating an insert variant of the detection system according to the invention in one Motor vehicle, wherein at least one Tiel the Abgriffsterrorismstellen is integrated into a vehicle steering wheel.
  • a (passive here) filter parallel resonant circuit
  • an active filter is also possible.
  • the amplifier serves to amplify the possibly strongly attenuated signal sufficiently.
  • FIG. 2 shows an extended circuit.
  • Several measuring points can be connected to the same input.
  • the measuring points that are not required in each case are grounded by multiplexer-connected port outputs of the microcontroller, all of them except for the actual measuring point. Since the capacitors are now grounded, their capacitance must be taken into account in the filter circuit. Cyclically, measuring point for measuring point is then fed to the amplifier, the level to DC-DC converter, the comparator or AD converter via the buffer, measured and evaluated.
  • One or more measuring points can serve as a reference point. This means that a differently strong feed into the human body can nevertheless lead to an exact position or direction determination, since it is always compared with reference points.
  • the signal generator is a generator that can generate an AC signal. This can be one or more square, triangle, sine or trapezoidal frequencies, etc. Via a mixer this signal reaches the delivery area. Under certain circumstances, by inductors or voltage transformers a level increase, if necessary. With the mixer, it is possible to impose data on this alternating voltage signal, whereby all known types of modulation can be used. However, care should be taken to ensure that the modulation of the data does not change the level significantly, so that an evaluation is not dependent on an imposed code sequence. If possible, the other end of the oscillator should be connected to a ground or to the negative pole of a battery. In the second case, it is also possible to carry the signal generator in the form of a check card or a key fob.
  • the signals applied with data are imprinted on his body and distributed over the entire skin area (charge image). If this person now comes with their limbs to a sensor point or in the vicinity, the received level is measured and compared with that of a reference point. Thus, the approach can be reliably detected. Furthermore, it can be determined from which place the person was charged with the signal, since this carries corresponding data. For example, it is possible to provide seals such as are very common in vehicles, windows, etc., with a dispensing and shield surfaces. Also suitable are vehicle handles, controls, floor mats, vehicle seats, steering wheels, door handles, door and window frames, etc.
  • Such an encoder can also be derived from a microcontroller, which performs tasks in a vehicle control unit, if a free I / O pin is used as, for example, a square-wave generator output (internal PWM or software-controlled high-low frequency control). For more extensive (signal / spectrum) analysis, the generated signal may also be wobbled.
  • FIG. 4 shows occupant protection in a motor vehicle.
  • the feed sheets of the oscillators 1 and 2 which impress data-loaded signals, eg "F" for the driver, "B” for the front passenger, on the respective seat and on the person sitting on it.
  • data-loaded signals eg "F” for the driver, "B” for the front passenger
  • a sensor element mounted in its vicinity determines whether a data-loaded signal can be detected there.
  • the driver or the passenger during the closing process holds his hand close to closing edges, where a significant risk of injury may exist. If the vehicle is at a standstill, there is the possibility that people can intervene in a closing sunroof from outside.
  • an oscillator signal is impressed on the handles or the entire vehicle door / body, an approaching person receives this signal capacitively and forwards it passes into the sunroof at the sensor location, where this is detected and the sunroof stops and at the same time triggers an alarm (theft protection).
  • This is particularly advantageous for motorized convertible tops, which are to be opened increasingly remote controlled. Since it can not be ascertained whether the driver can observe his top during an opening or closing operation, the sensor must take care that persons approaching from outside or in the inside of the shearing top linkage can not be endangered.
  • an alternating field is impressed on an approaching person in the manner described above, which can be detected on the linkage of the convertible top when approaching it, which leads to the stopping of the setting process (and to trigger an alarm).
  • the hood is open, the same circuit works as theft protection.
  • the sealing elements could be acted upon by an oscillator signal.
  • Engaging the vehicle over the gasket imparts the AC signal to the person. If it now comes close to a sensor point, eg on the center console, this is detected and the alarm is triggered (theft protection with the convertible open). Accordingly, electrically operated windows, doors or flaps can be secured by the invention.
  • a table saw ( Figure 5) radiates an oscillator signal horizontally to the edge of the table in the room. An approaching person picks up this signal. When approaching the running saw blade this can be determined and the saw blade pulled away, for example, by hand in a protection zone and / or stopped and / or covered by a flap, so that in no case a violation of the hand is possible.
  • One at the table saw attached reference point checks a level and can determine the degree of impact on the person. This is necessary so that different body dimensions and physiques do not lead to different shutdown results (exact triangulation possible).
  • signal generator and helpers can be acted upon with signals and are therefore also protected against injury by the saw blade.
  • the shutdown could be done earlier, since helpers usually have less expertise than the operator of a machine.
  • sensor measuring points are in the vicinity of a motor vehicle steering wheel or attached to this. Under the driver's seat is a generator with a signal-emitting foil. If a driver is seated on this seat, his body is subjected to a data-modulated signal, which is also present on his limbs. If this one now grips the steering wheel, it can be determined where it does this and whether this is done with one or both hands (or whether it is with the knees). When removing a hand, e.g. when operating switching elements, another sensor point (easily switchable by multiplexing) can determine this and, for example, calculate the direction of the hand in order to activate switches or illuminate operating elements at the expected target point.
  • another sensor point easily switchable by multiplexing
  • measuring points are moved on the steering wheel when steering, it is also possible with the invention, for example, to determine the steering angle with an additional reference feed signal (FIG.8). It is also possible to determine if, for example, the passenger is gripping the steering wheel.
  • generators are housed with signal-emitting foils in the driver and front-passenger seats, which are beauzzit with different data. When approaching the steering wheel sensor electrodes, the data is decoded and may be assigned to the driver or passenger.
  • the touch screens each receive a sensor point in the described manner at all four corners.
  • a touch screen is located, for example, in a motor vehicle whose driver and / or passenger seat are provided with a data-modulated generator and a delivery film. If a person is seated on this seat, it can be located as they approach the touch-screen, and the direction of their outstretched index finger can be determined so that a menu can appear under the index finger.
  • keypads can be printed (Figure 6). At the corners of the surface measuring points according to the invention are housed. An operator charged with the encoder signal can now approach with the finger of a (virtual) "key” and thereby trigger a predetermined switching function. Sliders or sliders can also be realized in one or two or three dimensions. If the encoder signal is emitted obliquely upward above such area, e.g. so that, for example, a washing machine operation can be realized. Smaller children can not be acted upon by the encoder signal, if they are (because of their size) below the feed lobe (simple Kleinkindtechnisch) ( Figure 7). In addition, switching operations can also be prevented if the operator does not follow a mobile signal transmitter with a corresponding authorization code.
  • Figure 6 On a surface of non-conductive material, e.g. Plastic, keypads can be printed ( Figure 6). At the corners of the surface measuring points according to the invention are housed. An operator charged with the encoder signal can now approach with the finger of
  • the dynamic operation of the invention allows the registration and evaluation of movements. These can come from signaled people or machine parts. Movements of the hands and / or fingers, ie gestures, can also be evaluated according to the invention.
  • the index finger Since the position of limbs is spatially detected, it is possible to use the index finger to paint signs in the air. This can decode the evaluation circuit and feed it to a processing system. For example, by gestures, radios louder and quieter or switching devices on and off.
  • each seat Under each seat is a data-modulated oscillator with delivery foil. If a passenger presses a call button, the stewardess will be shown the location number (and possibly the name). She can then address the passenger by name. The actual call system remains untouched. Only the approach is recognized and determined. If a passenger picks up or points towards his reading lamp, it is switched on or off. In this case, a switch can be dispensed with, since the approach is reliably detected and the person is identified.
  • a headrest In a headrest are four measuring points of the invention, while the seat is provided with the previously described oscillator and the delivery film. When a person sits on this slide, he picks up the signal and passes it on to the sensor points via his head. These set the headrest to the correct height and the correct distance to avoid whiplash in a rear-end collision. If the person moves while driving, the headrest can be safely tracked. Children are found to be below the headrest, which could result in airbag shutdown. In this way, a persons size dependent seat occupancy in a motor vehicle
  • the mixer of a sensor according to the invention also external data can be supplied, for example, come from sensors. When sewing to at least one measuring point these data are decoded and fed to an evaluation. In addition to environmental data (temperature, speed, pressure, weight, etc.) also biological data of the person acting (EEG, ECG, respiration, pulse, etc.) could be transmitted.
  • environmental data temperature, speed, pressure, weight, etc.
  • biological data of the person acting EEG, ECG, respiration, pulse, etc.
  • shielding and / or buffering (shield) of the receiving electrodes it is possible to align them mechanically and / or electronically for a determinable detection range / angle.

Abstract

The invention relates to a detection system, in particular for initialising or co-ordinating switching processes jointly with detection of a movement of members in an observed area, wherein the detection is based on field electric interaction principles, in particular on the detection of field electric effects of objects in the monitoring area. The aim of said invention is to produce solutions which make it possible to carry out object detecting processes, in particular members for initialising or co-ordinating switching processes in an improved manner with respect to responses related to presence events. For this purpose, a detection system for detecting a presence event in the monitoring area comprises a field producing device for generating and emitting a modulated alternating field in a field emission area and a signal detection device oriented towards the observed field for detecting the field electric effects. The inventive observation system is configured in such a way that the signal detecting device detects the signals injected into the object observed in the field emission area, in particular into a user, and injected via an object, in particular a user, in the observation area.

Description

SRAM DEVICES UTILIZING TENSILΞ-STRESSED STRAIN FILMS SRAM DEVICES UTILIZING TENSILΞ-STRESSED STRAIN FILMS
Die Erfindung richtet sich auf ein Erfassungssystem insbesondere zur Initialisierung oder Koordination von Schaltungsabläufen im Zusammenhang mit der Erfassung der Präsenz und ggf. der Bewegung von Gliedmaßen in einem Observationsbereich, wobei die Erfassung an sich auf Grundlage feldelektrischer Wechselwirkungsprinzipien, insbesondere unter Erfassung feldelektrisch relevanter Wirkungen des Objekts, in dem Observationsbereich erfolgt. Die Erfindung richtet sich weiterhin auch auf das durch das Erfassungssystem realisierte Erfassungsverfahren.The invention is directed to a detection system, in particular for the initialization or coordination of circuit processes in connection with the detection of the presence and possibly the movement of limbs in an observation area, wherein the detection itself based on field-electrical interaction principles, in particular under detection of field-electrically relevant effects of the object in which observation area takes place. Furthermore, the invention is also directed to the detection method implemented by the detection system.
Kapazitive Näherungssensoren können als Einklemm- und/ oder Diebstahlschutz in Türen, Fenstern und Kraftfahrzeugen sowie auch als Bestandteile von Schaltungseinrichtungen Anwendung finden. Üblicherweise sind hierbei Schwingkreise vorgesehen. Diese Schwingkreise umfassen Hochspannungsabschnitte die konstruktiv derart ausgeführt sind, dass über diese Änderungen der dielektrischen Eigenschaften der näheren Umgebung erfasst werden können. Diese Hochspannungsabschnitte können im Bereich von Bedienflächen vorgesehen sein, so dass anhand ermittelter Änderungen der genannten dielektrischen Eigenschaften der Umgebung der Bedienflächen Schaltsignale generiert werden können. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde Lösungen anzugeben, die es ermöglichen Erfassungsvorgänge des Objektes, insbesondere vonCapacitive proximity sensors can be used as anti-trap and / or theft protection in doors, windows and motor vehicles as well as components of circuit devices application. Usually, this oscillating circuits are provided. These oscillating circuits comprise high-voltage sections which are structurally designed in such a way that these changes in the dielectric properties of the surrounding environment can be detected. These high-voltage sections may be provided in the region of control surfaces so that switching signals can be generated based on determined changes in the dielectric properties of the surroundings of the control surfaces. The invention has for its object to provide solutions that allow detection operations of the object, in particular of
Gliedmaßen zur Initialisierung oder Koordination vonLimbs for initialization or coordination of
Schaltungsabläufen in einer hinsichtlich der Aussagefähigkeit der erfassten Präsenzereignisse verbesserten Weise ermöglichen.Circuit sequences in an improved in terms of the informational value of the detected presence events way.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, durch ein Erfassungssystem, zur Erfassung eines Präsenzereignisses innerhalb eines Observationsbereiches, mit einer Feldbereitungseinrichtung zur Generierung und Ausstrahlung eines modulierten Wechselfeldes in eine Feldemissionszone, und einer auf den Observationsbereich ausgerichteten Signalabgriffseinrichtung zur Erfassung feldelektrischer Einwirkungen, wobei das Erfassungssystem derart konfiguriert ist, dass über die Signalabgriffseinrichtung Signalereignisse abgreifbar sind die im Bereich der Feldemissionszone in ein zu observierendes Objekt, insbesondere einen Anwender eingekoppelt und über das Objekt, insbesondere den Anwender in den Observationsbereich eingespeist werden.This object is achieved according to the invention by a detection system for detecting a presence event within an observation area, having a field preparation device for generating and emitting a modulated alternating field in a field emission zone, and a signal pickup device for detecting field-electrical effects aligned with the observation region, wherein the detection system is configured in this way in that signal events can be tapped off via the signal pick-off device, which in the region of the field emission zone are coupled into an object to be observed, in particular a user, and fed into the observation area via the object, in particular the user.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, zuverlässig und mit hoher Signalschärfe die Präsenz, und insbesondere den Bewegungsablauf eines Anwenders, bzw. der Gliedmaßen desselben in dem Observationsbereich zu ermitteln.This makes it possible in an advantageous manner, reliably and with high signal sharpness to determine the presence, and in particular the movement of a user, or the limbs of the same in the observation area.
Die Erfassungseinrichtung ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung derart ausgebildet, dass diese mehrere Abgriffsschnittstellen zum Abgriff der Signalereignisse aufweist, wobei anhand von Eigenschaften der an den jeweiligen Abgriffsstellen abgegriffenen Signale zueinander ein Auswertungsergebnis gewonnen wird. Hierdurch wird es möglich, die Position eines Objektes, insbesondere einer Person, bzw. deren Gliedmaßen in Relation zu den Erfassungseinrichtungen festzustellen.The detection device is designed according to a particularly preferred embodiment of the invention such that it has a plurality of tap interfaces for picking off the signal events, an evaluation result being obtained based on properties of the signals tapped off at the respective tapping points. This makes it possible, the Position of an object, in particular a person, or determine their limbs in relation to the detection devices.
Als Eigenschaft der Signalereignisse können insbesondere die Signalintensität und/oder auch Laufzeiteffekte ausgewertet werden. Es ist möglich, die Messergebnisse, z.B. Intensitäten und/oder Phasenangaben über ein fehleroptimiertes Auswertungssystem auszuwerten und etwaige Ungenauigkeiten weitgehend zu kompensieren. Es ist möglich, den momentanen Ortsbestimmungsfehler zu ermitteln und ggf. von diesem die Zulässigkeit der Eingabe abhängig zu halten. Als Auswertungsergebnis wird somit vorzugsweise ein Ergebnis gewonnen, das indikativ ist für die Relativposition des Objektes gegenüber den Erfassungseinrichtungen. So ist es beispielsweise möglich, die Präsenz eines Fahrers vor einem Fahrzeuglenkrad, und dessen Abstand vom Lenkrad zu erfassen. Anhand dieser Informationen kann bestimmt werden, ob beispielsweise ein Zünden eines Airbags noch zulässig ist, oder ob keine Zündung, oder ggf. nur eine Teilzündung vorgenommen werden kann.In particular, the signal intensity and / or transit time effects can be evaluated as a property of the signal events. It is possible to obtain the measurement results, e.g. Evaluate intensities and / or phase information via a fault-optimized evaluation system and largely compensate for any inaccuracies. It is possible to determine the current location error and, if necessary, to keep the permissibility of the input dependent on it. The result of the evaluation is thus preferably a result which is indicative of the relative position of the object with respect to the detection devices. For example, it is possible to detect the presence of a driver in front of a vehicle steering wheel and its distance from the steering wheel. On the basis of this information can be determined whether, for example, an ignition of an airbag is still allowed, or whether no ignition, or possibly only a partial ignition can be made.
Anhand des Auswertungsergebnisses kann auch eine Schaltkoordination erfolgen. Diese kann so realisiert werden, dass bestimmte Bewegungscharakteristika erkannt und als Schaltbefehl interpretiert werden.On the basis of the evaluation result can also be a switching coordination. This can be realized so that certain motion characteristics are detected and interpreted as a switching command.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, mehrere Feldbereitungsvorrichtungen vorzusehen wobei diese Feldbereitungsvorrichtungen zeitversetzt derart angesteuert werden können, dass über diesen Ansatz eine Zuordnung der Erfassungsereignisse zu Feldemissionen bestimmter Feldbereitungseinrichtungen herangezogen werden können. Alternativ hierzu, oder auch in Kombination mit dieser Maßnahme ist es auch möglich, die Feldbereitungsvorrichtungen derart moduliert anzusteuern, dass diese jeweils spezifische Signalmuster dem emittierten Wechselfeld aufprägen.According to a further aspect of the present invention, it is possible to provide a plurality of field preparation devices, wherein these field preparation devices can be controlled in a time-shifted manner so that an assignment of the detection events to field emissions of specific field preparation devices can be used via this approach. Alternatively, or in combination with this measure, it is also possible to control the field preparation devices modulated in such a way that they respectively impress specific signal patterns on the emitted alternating field.
Die Feldbereitungsvorrichtungen können so angeordnet und ausgebildet sein, dass diese örtlich unterschiedliche Feldemissionszonen generieren. Die Information darüber, durch welche Feldbereitungseinrichtung ein Signalereignis in das Objekt eingekoppelt und an den Erfassungseinrichtungen abgegriffen wird, kann als schaltablaufsrelevante Information verarbeitet werden. In einem Kraftfahrzeug kann beispielsweise durch dieses Konzept festgestellt werden, von welchem Sitzplatz aus eine bestimmte Eingabeoperation veranlasst wird. So können z.B. Eingabeoperationen die ausschließlich dem Fahrer vorbehalten sind nur von diesem veranlasst werden. Schaltoperationen die gerad nicht vom Fahrer durchgeführt werden dürfen, z.B. die Betätigung eines Navigationsgerätes während der Fahrt können gesperrt werden. Die Erfassungseinrichtungen können in Zuordnung zu einer graphisch animierten Eingabefläche, insbesondere Touch-Screen artigen Displayfläche angeordnet sein. Je nachdem welche Person sich mit ihrer Hand der Displayfläche nähert können spezifische Menueflachen generiert werden. Es ist möglich, weitere Einkoppelungssysteme, z.B. anwenderseitig zu führende Identifikationssignalgeber vorzusehen, die ebenfalls eine Signaleinkoppelung in die Signalabgriffseinrichtung bewirken. Die Aktivierung dieser anwenderseitig zu führenden Identifikationsgeber kann durch das seitens der Feldbereitungseinrichtung bereitgestellte Sendeereignis erfolgen.The field preparation devices can be arranged and configured such that they generate spatially different field emission zones. The information about which field-preparation device a signal event is coupled into the object and tapped off at the detection devices can be processed as switching process-relevant information. In a motor vehicle, for example, it can be determined by this concept from which seat a certain input operation is initiated. Thus, e.g. Input operations reserved exclusively for the driver are only caused by the driver. Switching operations which may not be performed by the driver, e.g. the operation of a navigation device while driving can be disabled. The detection devices can be arranged in association with a graphically animated input surface, in particular a touch-screen-like display surface. Depending on which person approaches the display surface with their hand, specific menu areas can be generated. It is possible to use further coupling systems, e.g. provide the user side leading to identification signal generator, which also cause a signal input into the signal pickup device. The activation of this user-side leading to identification transmitter can be done by the provided by the field preparation device transmission event.
Das durch die Feldbereitungseinrichtung bereitgestellte Signal kann mit einem bestimmten Informationsinhalt befrachtet werden. Dieser Informationsinhalt kann von der Eingabehandlung des Anwenders, oder bestimmten weiteren Dialogkriterien abhängig gemacht werden. Auf Grundlage einer anwenderspezifischen Kennung ist es möglich, einen verschlüsselten Datentransfer vorzunehmen.The signal provided by the field preparation device can be loaded with a specific information content. This information content can be made dependent on the input treatment of the user, or certain other dialogue criteria. Based on a user-specific identifier, it is possible to perform an encrypted data transfer.
Das erfindungsgemäße Erfassungssystem kann Bestandteil einer Anwenderschaltfläche eines Elektrogerätes insbesondere Haushaltsgerätes z.B. eines Geschirrspülers, einer Waschmaschine oder eines Herdes bilden. So ist es insbesondere möglich, die Feldemissionszonen so anzuordnen und auszurichten, dass nur Personen mit einer bestimmten Körpergröße in die Feldemissionszone eintauchen und hierbei das modulierte Basisfeld aufgreifen können.The detection system according to the invention can be part of a user button of an electrical appliance, in particular household appliance, e.g. a dishwasher, a washing machine or a cooker. Thus, it is possible, in particular, to arrange and align the field emission zones in such a way that only persons with a specific body size can immerse themselves in the field emission zone and in this case be able to pick up the modulated base field.
Das erfindungsgemäße Erfassungssystem kann Bestandteil einer Sicherheitsschaltung bildend durch welche der Betrieb sicherheitsrelevanter Strukturen überwacht und koordiniert werden kann. Es ist möglich, das System derart zu realisieren, dass die Feldemissionszone sich im Bereich eines Einschalt-Schalters befindet, so dass der diesen Schalter betätigende Anwender durch das in diesen eingekoppelte Wechselfeld mit einer quasisynthetischen Aura ausgestattet wird. Etwaige Annäherungen an gefährdungsrelevante Bereiche können hierdurch besonders wirkungsvoll erfasst werden.The detection system according to the invention can form part of a safety circuit by which the operation of safety-relevant structures can be monitored and coordinated. It is possible to realize the system such that the field emission zone is in the range of a switch-on switch, so that the user operating this switch is provided with a quasi-synthetic aura by the alternating field coupled into this switch. Any approaches to hazardous areas can be detected very effectively.
Das Erfassungssystem kann gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung Bestandteil einer Airbag-Steuerschaltung bilden. Die Feldemissionszone und der Observationsbereich derart angeordnet sind, dass einer durch das Objekt verursachten Feldüberbrückung ein logischer Inhalt zugeordnet werden kann. Einem Sensor sich annähernde Personen können mit ihrer natürlichen Kapazität elektrische (Wechsel-) Felder und messbar verändern. Das Maß dieser Änderung kann dann als Annäherung interpretiert und über Interfaces schaltungstechnisch ausgewertet. Dies ist insbesondere bei automatisch schließenden Vorrichtungen von besonderer Bedeutung, da diese kraftbetrieben sind und ein Einklemmen eines Menschen zu erheblichen Verletzungen führen kann. Aufgrund physikalischer Umstände ändert sich die Kapazität eines derartigen Sensorsystems aber auch durch äußere Einflüsse, die nicht von einer sich annähernden Person herrühren. Dies können Änderungen der Wetterlage (Luftfeuchtigkeit, Regen, Schnee, Hagel, Trockenheit) sein, die das Dielektrikum verändern oder ableitende Flächen (Metall-, Elektrozäune, Hydranten, Wasserpfützen etc.). Zusätzlich ändern Türen, Klappen, Schiebedächer, Verdecke, die elektrisch oder hydraulisch betrieben werden, bei ihren stellvorgangsbedingten Positionsänderungen häufig die Kapazität eines beaufschlagten Sensorsystems. Über Weggeber und/oder zeitgesteuerte Matrizen lässt sich eine solche Änderung kompensieren, jedoch ist der Aufwand beträchtlich. Aufgabe der Erfindung ist es daher auch ein Sensorsystem auf kapazitiver Basis bereitzustellen, welches weitgehend wetter- und stellvorgangsunabhängig arbeitet und nur die Annäherung von Personen detektiert. Dabei soll die Erfindung sowohl die Position als auch die Richtung möglicher in Gefahrenoder Gefährdungsbereiche eindringender Gliedmaßen feststellen und auswerten. Neben einem (aus ökonomischen Gründen) geringen Schaltungsaufwand soll eine hohe Betriebssicherheit eines derartigen Sensorsystems erlangt werden. Äußere Umwelt- oder stellvorgangsbedingte Einflüsse sollen von der Erfindung sicher unberücksichtigt bleiben und keinen Einfluss auf die bestimmungsgemäße Arbeitsweise von Näherungssensoren mehr haben. Anstelle eines passiven kapazitiven Näherungssystems, welches durch Verstimmung von Oszillatorfrequenzen bei zusätzlichen (z.B. durch Gliedmaßen) eingebrachte Kapazitäten arbeitet, wirkt die Erfindung als aktives System. Dabei wird ein elektrisches Wechselfeld einem sich einem Detektionsbereich annähernden Menschen aufgeprägt. Dieses Feld wirkt wie eine synthetische Aura auf dem ganzen Körper des Menschen. Hält dieser nun Gliedmaßen wie Arme, Beine, Hände etc. in die Nähe eines Sensorelements, kann dieses die Stärke des aufgeprägten Wechselfeldes messen und so die Präsenz eines sich annähernden Körperteils sicher nachweisen. Frequenzgenerator, Mensch und Gefahrenstelle bilden so einen Wechselspannungskreis, dessen Impedanzen kapazitiv durch die sich annähernde Person verändert werden. Je näher diese dem Generator und/oder der Gefahrenstelle kommt, umso höher wird der zu messende Pegel sein. Die Erfindung hat also die Aufgabe, einen solchen Pegel zu messen und daraus die Annäherung festzustellen. Von besonderer Bedeutung ist, dass die Einspeisung auf die Haut eines Menschen (oder eines Tieres) ebenfalls kapazitiv erfolgen kann, sodass kein direkter Kontakt zu einem Frequenzgenerator hergestellt werden muss. Auch ist es möglich, das eingespeiste Wechselspannungssignal mit Daten zu beaufschlagen, die Hinweise auf den Eintrittsort und/oder die derzeitige Position der handelnden Person geben. Dabei weist das pegelmessende Sensorelement mindest einen Messpunkt auf. In vorteilhafter Weise können mehrere Messpunkte in einem Detektions- oder Gefahren- oder Erfassungsbereich angebracht sein. Davon können eine oder mehrere Messstellen als Referenzsteller bezeichnet werden, sodass die Annäherung in einem Gefahrenbereich mit den Referenzpunkten verglichen und sicher ausgewertet werden kann (Triangulation) . Eine zusätzliche Dekodierschaltung kann die beaufschlagten Daten aus den Signalen einer Auswerteeinheit zuführen. Damit ist es beispielsweise möglich, mehrere Personen, die sich an einer unterschiedlichen Stelle befinden (z.B. Fahrer und Beifahrer eines Kfz) zu unterscheiden, wenn diese sich einer Gefahrenstelle (z.B. schließendes Fenster, Schiebedach, Kofferraumdeckel, Cabrioverdeck, Schiebetüren etc.) während eines gefährlichen Vorganges (öffnen, schließen) annähern. Ferner stellt die Erfindung die Geschwindigkeit des Eindringens fest, was zu einem dynamischen Abschaltverhalten des Stellvorgangs führen kann. Eine frühe Erfassung eines Sensorsignals, welches von Gliedmaßen, z.B. von einer eindringenden Hand stammt, kann so frühzeitig festgestellt werden, dass es möglich ist, die betreffende Person zu warnen. Erst bei weiterer Annäherung kann ein Abschaltvorgang eingeleitet werden (Notabschaltung) . Sinngemäß kann die Erfindung auch (evtl. gleichzeitig) für Einbruchsicherungen verwendet werden. Die Messstellen können jeweils als separate Schaltung ausgeführt sein. Sinnvoller ist es jedoch, die Messstellen nacheinander einzeln abzufragen und den an Ihnen gemessenen Pegel einer gemeinsamen Auswerteeinheit zuzuführen, was den Schaltungsaufwand erheblich vereinfacht.The detection system may according to a particular aspect of the invention form part of an airbag control circuit. The field emission zone and the observation area are arranged such that a logical content can be assigned to a field bypass caused by the object. Persons approaching a sensor can, with their natural capacity, change electrical (alternating) fields and measurably. The extent of this change can then be interpreted as an approximation and evaluated in terms of circuit technology via interfaces. This is particularly important in automatically closing devices of particular importance, since they are powered and pinching a person can cause serious injury. Due to physical circumstances, the capacity of such a sensor system changes but also by external influences that do not originate from an approaching person. These may be changes in weather conditions (humidity, rain, snow, hail, dryness) that alter the dielectric or dissipative surfaces (metal fences, electric fences, hydrants, puddles, etc.). In addition, doors, flaps, sunroofs, hoods that operate electrically or hydraulically often change the capacity of an applied sensor system as their positional changes in position change. About Weggeber and / or timed matrices can compensate for such a change, but the cost is considerable. The object of the invention is therefore also to provide a sensor system on a capacitive basis, which operates largely independent of weather and setting process and detects only the approach of people. The invention is intended to determine and evaluate both the position and the direction of possible limbs penetrating into danger or hazardous areas. In addition to a (for economic reasons) low circuit complexity high reliability of such a sensor system is to be obtained. External environmental or process-related influences should be safely disregarded by the invention and have no effect on the proper operation of proximity sensors more. Instead of a passive capacitive proximity system, which works by detuning of oscillator frequencies with additional (eg limbs) introduced capacities, the invention acts as an active system. In this case, an alternating electric field is impressed on a person approaching a detection area. This field acts like a synthetic aura on the whole body of man. If this now holds limbs such as arms, legs, hands, etc. in the vicinity of a sensor element, this can measure the strength of the impressed alternating field and thus reliably detect the presence of an approaching body part. Frequency generator, human and danger point thus form an AC circuit whose impedances are capacitively changed by the approaching person. The closer this comes to the generator and / or the danger point, the higher will be the level to be measured. The invention thus has the task to measure such a level and to determine the approximation. Of particular importance is that feeding to the skin of a human (or an animal) can also be capacitive, so that no direct contact with a frequency generator has to be made. It is also possible to apply data to the fed-in AC signal, which gives indications of the entry location and / or the current position of the person acting. In this case, the level-measuring sensor element has at least one measuring point. Advantageously, a plurality of measuring points can be mounted in a detection or danger or detection area. Of these, one or more measuring points can be designated as reference plates, so that the approach in a danger zone can be compared with the reference points and reliably evaluated (triangulation). An additional decoding circuit can supply the applied data from the signals of an evaluation unit. That's it, for example it is possible to differentiate several persons who are located at a different location (eg driver and front passenger of a motor vehicle) when they are in danger (eg closing window, sliding roof, trunk lid, convertible top, sliding doors, etc.) during a dangerous process ( close). Furthermore, the invention determines the speed of penetration, which can lead to a dynamic turn-off behavior of the setting process. An early detection of a sensor signal originating from limbs, eg from an invading hand, can be detected so early that it is possible to warn the person concerned. Only when further approaching a shutdown process can be initiated (emergency shutdown). Analogously, the invention can also be used (possibly simultaneously) for burglar alarms. The measuring points can each be designed as a separate circuit. It makes more sense, however, to interrogate the measuring points one after the other one by one and to supply the level measured to you to a common evaluation unit, which considerably simplifies the circuit complexity.
Ein Oszillator (jede Wellenform möglich) erzeugt eine Frequenz von beispielsweise 200 kHz mit einem Spannungspegel von beispielsweise 10 Volt. Am Ausgang des Oszillators ist eine Abgabefläche aus leitendem Material (z.B. Kupferfolie, graphitierte Kunststoffe, Gummi etc.) angebracht, die das von dem Generator erzeugte Signal als wechselndes Ladungsfeld abbildet. Der andere Pol des Generators sei gegen Masse geschaltet. Kommt ein Mensch in die Nähe dieses Feldes, so bildet sein Körper die andere Fläche eines Kondensators und die Wechselspannung wird auf seinen Körper übertragen. Die dabei entstehenden Verluste sind erfindungsgemäß vernachlässigbar. Nähert sich dieser Mensch nun einem Sensorelement, das in der Lage ist den Pegel der Wechselspannung zu messen, so wird dieses bei weiterführender Annäherung einen immer höheren Pegel anzeigen. Sinnvoller Weise wandelt die Erfindung den Pegel in eine Gleichspannung, sodass diese gemessen und ausgewertet werden kann. Damit lässt sich zum einen die Empfindlichkeit des Sensorsystems einstellen, zum anderen genügt der Nachweis der Frequenz an dem Sensorelement auch als Nachweis der Präsenz eines handelnden Menschen in einem Gefahrenbereich. Das Sensorsignal kann gefiltert und verstärkt einem Wandler zugeführt werden, der die Pegel entweder des Effektivwertes (EMS) oder des Spitzenwertes in eine Gleichspannung umwandeln kann. Solche Bauteile sind preiswert erhältlich. Ein nachgeschalteter Bufferverstärker erlaubt das belastungsfreie Abtasten der dem Pegel entsprechenden Gleichspannung. Ein Mikrocontroller mit ADC und/oder Komparator kann die Spannung messen und/oder den Komparator bei einer einstellbaren Schwelle einschalten. Das Sensorelement, z.B. eine Kugel, eine Fläche, ein Draht etc., ist über einen Kondensator mit dem Eingang der Sensorschaltung verbunden.An oscillator (each waveform possible) generates a frequency of, for example, 200 kHz with a voltage level of, for example, 10 volts. At the output of the oscillator a discharge surface of conductive material (eg copper foil, graphitized plastics, rubber, etc.) is attached, which images the signal generated by the generator as a changing charge field. The other pole of the generator is connected to ground. When a person comes near this field, his body forms the other surface of a capacitor and the AC voltage is transmitted to his body. The resulting losses are inventively negligible. Approaching this man now a sensor element which is able to measure the level of the AC voltage, this will indicate an ever higher level as the approach progresses. The invention sensibly converts the level into a DC voltage so that it can be measured and evaluated. On the one hand, this makes it possible to adjust the sensitivity of the sensor system, and on the other hand, the detection of the frequency at the sensor element also suffices as proof of the presence of a person acting in a danger zone. The sensor signal may be filtered and amplified fed to a converter which may convert the levels of either the rms value (EMS) or the peak value into a DC voltage. Such components are available inexpensively. A downstream buffer amplifier allows the load-free scanning of the DC voltage corresponding to the level. A microcontroller with ADC and / or comparator can measure the voltage and / or turn on the comparator at an adjustable threshold. The sensor element, for example a ball, a surface, a wire, etc., is connected via a capacitor to the input of the sensor circuit.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibug in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt :Further details and features of the invention will become apparent from the following Beschreibug in conjunction with the drawings. It shows :
Figur 1 eine Schaltungsskizze zur Veranschaulichung des dem erfindungsgemäßen Erfassungssystems zugrundeliegenden Signalübertragungsprinzips ;FIG. 1 shows a circuit diagram for illustrating the signal transmission principle on which the detection system according to the invention is based;
Figur 2 eine Scchaltungsskizze zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Erfassungssystems mit mehreren Abgriffsschnittstellen;Figure 2 is a Schchaltungsskizze illustrating the inventive detection system with several Abgriffsschnittstellen;
Figur 3 eine Schaltungsskizze zur Veranschaulichung einer Variante mit einer hinsichtlich ihrer räumlichen Lage veränderbaren Feldemissionszone (Erregerfeld) ;FIG. 3 shows a circuit diagram for illustrating a variant with a field emission zone (field of excitation field) which can be changed with respect to its spatial position;
Figur 4 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Konzeptes bei einer Systemvariante mit zwei Feldemissionszonen und mehreren Abgriffsschnittstellen;FIG. 4 shows a schematic representation for illustrating the concept according to the invention in a system variant with two field emission zones and multiple tap interfaces;
Figur 5 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung eines auf Grundlage des erfindungsgemäßen Konzeptes realisierten Sicherheitssystems zur Absicherung gefährdungsrelevanter Bereiche einer Maschine (hier Säge) ;FIG. 5 shows a schematic illustration for illustrating a security system implemented on the basis of the inventive concept for safeguarding hazardous areas of a machine (in this case a saw);
Figur 6 eine Skizze zur Illustration eines Bedienfeldes bei welchem Eingabeoperationen aus Orts- und/oder Bewegungsinformationen extrahiert werden, wobei diese Orts- und/oder Bewegungsinformationen anhand der Eigenschaften Signale ermittelt werden, die an den voneinander beabstandeten Abgriffsschnittstellen Signalen abgegriffen werden;FIG. 6 shows a sketch for illustration of a control panel in which input operations are extracted from location and / or movement information, this location and / or movement information being determined on the basis of the properties of signals which are tapped at the spaced-apart tap interface signals;
Figur 7 eine Skizze zur Illustration einer besonders vorteilhaften Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Erfassungssystems bei einem Haushaltsgerät;Figure 7 is a sketch illustrating a particularly advantageous application of the detection system according to the invention in a household appliance;
Figur 8 eine Skizze zur Illustration einer Einsatzvariante des erfindungsgemäßen Erfassungssystems in einem Kraftfahrzeug, wobei zumindest ein Tiel der Abgriffsschnittstellen in ein Fahrzeuglenkrad eingebunden ist.Figure 8 is a sketch illustrating an insert variant of the detection system according to the invention in one Motor vehicle, wherein at least one Tiel the Abgriffsschnittstellen is integrated into a vehicle steering wheel.
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Gemäß der Schaltung nach Figur 1 ist ein (hier passiver) Filter (Parallelschwingkreis) vorgesehen, er als solcher eine scharfe Selektion des Sensorsignals und unterdrückt Störfrequenzen ermöglicht. Alternativ hierzu ist auch ein aktiver Filter möglich. Der Verstärker dient dazu, das ggf. stark abgeschwächte Signal hinreichend zu verstärken.According to the circuit of Figure 1, a (passive here) filter (parallel resonant circuit) is provided, as such, allows a sharp selection of the sensor signal and suppressed interference frequencies. Alternatively, an active filter is also possible. The amplifier serves to amplify the possibly strongly attenuated signal sufficiently.
Figur 2 zeigt eine erweiterte Schaltung. Mehrere Messpunkte lassen sich an den gleichen Eingang einschließen. Die jeweils nicht benötigten Messpunkte werden durch als Multiplexer geschaltete Portausgänge des MikroControllers gegen Masse gelegt und zwar jeweils alle bis auf die eigentliche Messstelle. Da die Kondensatoren nun gegen Masse liegen, muss ihre Kapazität in dem Filterschwingkreis berücksichtigt werden. Zyklisch wird nun Messstelle für Messstelle dem Verstärker, dem Pegel zu Gleichspannungswandler, dem Komparator oder AD-Wandler über den Buffer zugeführt, gemessen und ausgewertet. Dabei können eine oder mehrere Messstellen als Referenzpunkt dienen. Dies bedeutet, dass eine unterschiedlich starke Einspeisung in den menschlichen Körper trotzdem zu einer genauen Positions- oder Richtungsbestimmung führen kann, da immer gegenüber Referenzpunkten verglichen wird.FIG. 2 shows an extended circuit. Several measuring points can be connected to the same input. The measuring points that are not required in each case are grounded by multiplexer-connected port outputs of the microcontroller, all of them except for the actual measuring point. Since the capacitors are now grounded, their capacitance must be taken into account in the filter circuit. Cyclically, measuring point for measuring point is then fed to the amplifier, the level to DC-DC converter, the comparator or AD converter via the buffer, measured and evaluated. One or more measuring points can serve as a reference point. This means that a differently strong feed into the human body can nevertheless lead to an exact position or direction determination, since it is always compared with reference points.
War das zu messende Signal mit Daten beaufschlagt (z.B. ASK- Modulation) , so können diese als Änderung am Ausgang des Pegelmessers z.B. einem Komparator zugeführt werden, der seinerseits die Daten wiederherstellt und einer Auswerteeinheit zuführt. Sitzen beispielsweise in einem Fahrzeug mehrere Personen auf ihren Sitzen, so kann dadurch vorteilhaft festgestellt werden, welche Person beispielsweise in das Scherengitter eines sich motorisch öffnenden Cabrioverdecks greift und sich somit in die Gefahr einer Verletzung begibt (was häufig vorkommt, z.B. durch Kinder). Dabei ist unter jedem Sitz eine Generatoreinheit angebracht, die unterschiedliche Daten auf diesen sitzenden Menschen aufprägt (beispielsweise ein "F" für Fahrer, "B" für Beifahrer, "L" für linken Rücksitz, "R" für rechten Rücksitz usw. ) . Erscheinen diese Daten am Ausgang des Sensors (wo sie im Normalfall ja nicht hingehören), so ist erwiesen, dass eine betreffende und genau zu bezeichnende Person sich in Gefahr begibt, was z.B. dem Fahrer mitgeteilt werden kann oder zu einer Warnung oder Unterbrechung/Abschaltung des Stellvorgangs führen kann. Dies gilt erfindungsgemäß nicht nur für Kraftfahrzeuge.Was the signal to be measured supplied with data (eg ASK- Modulation), so they can be supplied as a change to the output of the level meter, for example, a comparator, which in turn restores the data and an evaluation unit supplies. Sitting in a vehicle, for example, several people sitting on their seats, it can be advantageously determined which person grabs for example in the scissor lattice of a motorized convertible top and thus in danger of injury (which often occurs, for example, by children). In this case, under each seat, a generator unit is attached, which imprints different data on these seated people (for example, an "F" for driver, "B" for front passenger, "L" for left rear seat, "R" for right rear seat, etc.). If these data appear at the output of the sensor (where they normally do not belong), it has been proven that a person in question can be put in danger, for example, to the driver or for a warning or interruption / shutdown of the sensor Stellstellung can lead. This applies according to the invention not only for motor vehicles.
Von besonderer Bedeutung ist die Aufprägung eines datenmodulierten Signals auf den menschlichen Körper, weil sichergestellt sein muss, dass diese Aufprägung immer erfolgt, sobald die Möglichkeit besteht, dass ein Mensch mit seinen Gliedmaßen in einen Gefährdungsbereich eindringen kann.Of particular importance is the imprinting of a data-modulated signal on the human body, because it must be ensured that this imprinting always takes place as soon as there is the possibility that a person can penetrate his limbs into a hazardous area.
Die besondere Ausführung des SignalgebersThe special version of the signal generator
Bei dem Signalgeber handelt es sich um einen Generator, der ein Wechselspannungssignal erzeugen kann. Dies kann eine oder mehrere Rechteck-, Dreieck-, Sinus- oder Trapezfrequenz (en) usw. sein. Über einen Mischer gelangt dieses Signal zu der Abgabefläche. Unter Umständen kann durch Induktivitäten oder Spannungswandler eine Pegelerhöhung erfolgen, falls dies erforderlich sein sollte. Mit dem Mischer besteht die Möglichkeit, Daten diesem Wechselspannungssignal aufzuprägen, wobei alle bekannten Modulationsarten verwendet werden können. Es soll aber darauf geachtet werden, dass die Modulation der Daten den Pegel nicht wesentlich verändern, damit eine Auswertung nicht von einer aufgeprägten Codefolge abhängig ist. Falls möglich, soll das andere Ende des Oszillators mit einer Masse verbunden sein oder mit dem negativen Pol einer Batterie. Im zweiten Fall ist es auch möglich, den Signalgeber in Form einer Scheckkarte oder eines Schlüsselanhängers auch mitzuführen. Dies ist z.B. bei mobilen Menschen sinnvoll, die sich gefährlichen Maschinenteilen ständig nähern müssen, um Werkstücke zu entnehmen usw. Mit Hilfe von Buffern (shielddriver) ist es möglich, das abgegebene Signal auf zusätzliche Elektroden zu geben und das Signal keulenförmig in bestimmte Richtungen zu lenken (Figur 3) .The signal generator is a generator that can generate an AC signal. This can be one or more square, triangle, sine or trapezoidal frequencies, etc. Via a mixer this signal reaches the delivery area. Under certain circumstances, by inductors or voltage transformers a level increase, if necessary. With the mixer, it is possible to impose data on this alternating voltage signal, whereby all known types of modulation can be used. However, care should be taken to ensure that the modulation of the data does not change the level significantly, so that an evaluation is not dependent on an imposed code sequence. If possible, the other end of the oscillator should be connected to a ground or to the negative pole of a battery. In the second case, it is also possible to carry the signal generator in the form of a check card or a key fob. This is useful, for example, for mobile people who constantly have to approach dangerous machine parts in order to remove workpieces, etc. With the help of buffers (shielddriver), it is possible to apply the emitted signal to additional electrodes and direct the signal in certain directions in a club shape (Figure 3).
Gelangt ein Mensch in diesen Einflussbereich einer derartigen Signalkeule, so werden die mit Daten beaufschlagten Signale seinem Körper aufgeprägt und über die gesamte Hautfläche verteilt (Ladungsbild) . Kommt diese Person nun mit ihren Gliedmaßen an einen Sensorpunkt oder in dessen Nähe, so wird der empfangene Pegel gemessen und mit der eines Referenzpunktes verglichen. Damit lässt sich die Annäherung sicher nachweisen. Ferner lässt sich feststellen, von welchem Ort die Person mit dem Signal beaufschlagt wurde, da dieses entsprechende Daten mitführt. Beispielsweise ist es möglich, Dichtungen wie sie in Fahrzeugen, Fenstern etc. sehr häufig vorkommen, mit einer Abgabe- und Shieldflachen zu versehen. Geeignet sind auch Fahrzeuggriffe, Bedienelemente, Fußmatten, Fahrzeugsitze, Lenkräder, Türgriffe, Tür- und Fensterrahmen etc. Bei Fenstern vor Häusern ist es möglich, das Signal z.B. auf den Kellerrost zu geben. Ein sich nähernder Einbrecher würde dann das Signal aufnehmen und bei Berührung des Fensters oder schon bei Annäherung einen Alarm auslösen. Dieser Alarm unterbleibt, wenn sich eine Katze nähert oder Regen fällt, da kein geschlossener Wechselspannungskreis zustande kommen kann. Eine Unterbringung in einem Fensterrahmen ist ebenfalls möglich. Ein solcher Geber lässt sich auch aus einem MikroController ableiten, der in einem Steuergerät eines Fahrzeugs bestimmungsgemäße Aufgaben erledigt, wenn ein freier I/O-Pin als z.B. Rechteckgeneratorausgang verwendet wird (interner PWM oder softwaregesteuerte frequente high-low- Ansteuerung) . Für umfangreichere (Signal- /Spektrum-) Analysen kann das generierte Signal auch gewobbelt sein.If a human being enters this area of influence of such a signal lobe, the signals applied with data are imprinted on his body and distributed over the entire skin area (charge image). If this person now comes with their limbs to a sensor point or in the vicinity, the received level is measured and compared with that of a reference point. Thus, the approach can be reliably detected. Furthermore, it can be determined from which place the person was charged with the signal, since this carries corresponding data. For example, it is possible to provide seals such as are very common in vehicles, windows, etc., with a dispensing and shield surfaces. Also suitable are vehicle handles, controls, floor mats, vehicle seats, steering wheels, door handles, door and window frames, etc. For windows in front of houses, it is possible to give the signal, for example, to the cellar grid. One yourself Approaching burglar would then pick up the signal and trigger an alarm when touching the window or even when approaching. This alarm stops when a cat is approaching or raining, as no closed AC circuit can be established. An accommodation in a window frame is also possible. Such an encoder can also be derived from a microcontroller, which performs tasks in a vehicle control unit, if a free I / O pin is used as, for example, a square-wave generator output (internal PWM or software-controlled high-low frequency control). For more extensive (signal / spectrum) analysis, the generated signal may also be wobbled.
Eine erste beispielhafte AnwendungA first exemplary application
Figur 4 zeigt einen Insassenschutz in einem Kraftfahrzeug. Unter dem Fahrer- und Beifahrersitz befinden sich die Einspeisefolien der Oszillatoren 1 und 2, die datenbeaufschlagte Signale, z.B. "F" für Fahrer, "B" für Beifahrer, auf den jeweiligen Sitz und auf die auf ihm sitzende Person aufprägen. Beim Schließen eines motorisch betriebenen Schiebedaches stellt ein in dessen Nähe angebrachtes Sensorelement fest, ob ein datenbeaufschlagtes Signal dort nachgewiesen werden kann. Somit kann sicher festgestellt werden, ob der Fahrer oder der Beifahrer während des Vorgangs des Schließens seine Hand in die Nähe von Schließkanten hält, wo eine erhebliche Verletzungsgefahr bestehen kann. Ist das Fahrzeug im Stillstand, besteht die Möglichkeit, dass von außen Personen in ein sich schließendes Schiebedach eingreifen können. Hierzu wird ein Oszillatorsignal auf die Griffe oder die ganze Fahrzeugtür/Karosserie aufgeprägt, Eine sich annähernde Person nimmt dieses Signal kapazitiv auf und leitet es bei Eingriff in das Schiebedach an die Sensorstelle weiter, wo dieses festgestellt wird und das Schiebedach anhält und gleichzeitig einen Alarm auslöst (Diebstahlschutz) . Dies ist in besonderem Maße auch vorteilhaft für motorisch betriebene Cabrioverdecke, die zunehmend ferngesteuert geöffnet werden sollen. Da nicht sichergestellt werden kann, ob der Fahrer bei einem Öffnungsoder Schließvorgang sein Verdeck beobachten kann, muss der Sensor darauf achten, dass sich von außen oder innen dem sich scherenden Verdeckgestänge annähernde Personen nicht gefährdet werden können. Deshalb wird in zuvor beschriebener Weise einer sich annähernden Person ein Wechselfeld aufgeprägt, welches am Gestänge des Cabrioverdecks detektiert werden kann, wenn eine Annäherung an dieses erfolgt, was zum Anhalten des Stellvorgangs führt (und zur Auslösung eines Alarms) . Ist das Verdeck geöffnet, arbeitet die gleiche Schaltung als Diebstahlschutz. Hier könnten z.B. die Dichtungselemente mit einem Oszillatorsignal beaufschlagt werden. Ein Eingreifen in das Fahrzeug über die Dichtung lässt das Wechselspannungssignal auf die Person aufprägen. Kommt es nun einem Sensorpunkt, z.B. auf der Mittelkonsole, nahe, wird dies festgestellt und der Alarm wird ausgelöst (Diebstahlschutz bei offenem Cabrio) . Entsprechend können durch die Erfindung auch elektrische betriebene Fenster, Türen oder Klappen abgesichert werden.FIG. 4 shows occupant protection in a motor vehicle. Below the driver and passenger seats are the feed sheets of the oscillators 1 and 2, which impress data-loaded signals, eg "F" for the driver, "B" for the front passenger, on the respective seat and on the person sitting on it. When closing a motor-driven sunroof, a sensor element mounted in its vicinity determines whether a data-loaded signal can be detected there. Thus, it can be determined with certainty whether the driver or the passenger during the closing process holds his hand close to closing edges, where a significant risk of injury may exist. If the vehicle is at a standstill, there is the possibility that people can intervene in a closing sunroof from outside. For this purpose, an oscillator signal is impressed on the handles or the entire vehicle door / body, an approaching person receives this signal capacitively and forwards it passes into the sunroof at the sensor location, where this is detected and the sunroof stops and at the same time triggers an alarm (theft protection). This is particularly advantageous for motorized convertible tops, which are to be opened increasingly remote controlled. Since it can not be ascertained whether the driver can observe his top during an opening or closing operation, the sensor must take care that persons approaching from outside or in the inside of the shearing top linkage can not be endangered. Therefore, an alternating field is impressed on an approaching person in the manner described above, which can be detected on the linkage of the convertible top when approaching it, which leads to the stopping of the setting process (and to trigger an alarm). If the hood is open, the same circuit works as theft protection. Here, for example, the sealing elements could be acted upon by an oscillator signal. Engaging the vehicle over the gasket imparts the AC signal to the person. If it now comes close to a sensor point, eg on the center console, this is detected and the alarm is triggered (theft protection with the convertible open). Accordingly, electrically operated windows, doors or flaps can be secured by the invention.
Eine weitere beispielhafte AusführungAnother exemplary embodiment
Bei einer Tischkreissäge (Figur 5) strahlt ein Oszillatorsignal waagerecht zur Tischkante in den Raum. Eine sich annähernde Person nimmt dieses Signal auf. Bei Annäherung an das laufende Sägeblatt kann dieses festgestellt werden und das Sägeblatt z.B. von der Hand in einen Schutzzone weggezogen und/ oder gestoppt und/oder durch eine Klappe verdeckt werden, sodass in keinem Falle eine Verletzung der Hand möglich ist. Ein an der Tischsäge angebrachter Referenzpunkt prüft einen Pegel und kann den Grad der Beaufschlagung auf die Person feststellen. Dies ist notwendig, damit nicht unterschiedliche Körpermaße und Konstitutionen zu unterschiedlichen Abschaltergebnissen führen (genaue Triangolation möglich) . Durch zusätzlich an den Seitenkanten einer Tischkreissäge angebrachten erfindungsgemäßen Signalgeber können auch Helfer mit Signalen beaufschlagt werden und sind somit gegen Verletzungen durch das Sägeblatt ebenfalls geschützt. Hier könnte die Abschaltung schon früher erfolgen, da Helfer meistens weniger Sachkenntnis vorweisen als der Bediener einer Maschine.In a table saw (Figure 5) radiates an oscillator signal horizontally to the edge of the table in the room. An approaching person picks up this signal. When approaching the running saw blade this can be determined and the saw blade pulled away, for example, by hand in a protection zone and / or stopped and / or covered by a flap, so that in no case a violation of the hand is possible. One at the table saw attached reference point checks a level and can determine the degree of impact on the person. This is necessary so that different body dimensions and physiques do not lead to different shutdown results (exact triangulation possible). By additionally mounted on the side edges of a table saw according to the invention signal generator and helpers can be acted upon with signals and are therefore also protected against injury by the saw blade. Here, the shutdown could be done earlier, since helpers usually have less expertise than the operator of a machine.
Ein weiteres AnwendungsbeispielAnother application example
Vier Sensormesspunkte seien in der Nähe eines Kraftfahrzeuglenkrades oder an diesem angebracht. Unter dem Fahrersitz befindet sich ein Generator mit einer signalabgebenden Folie. Befindet sich ein Fahrer auf diesem Sitz, so wird sein Körper mit einem datenmodulierten Signal beaufschlagt, welches auch an seinen Gliedmaßen vorhanden ist. Greift dieser nun zum Lenkrad, kann festgestellt werden, wo er dies tut und ob dies mit einer oder mit beiden Händen geschieht (oder ob mit den Knien gelekt wird). Beim Wegnehmen einer Hand, z.B. beim Bedienen von Schaltelementen, kann ein weiterer Sensorpunkt (durch Multiplexität einfach zuschaltbar) dies feststellen und beispielsweise die Richtung der Hand berechnen, um am erwarteten Zielpunkt Schalter zu aktivieren oder Bedienelemente zu beleuchten.Four sensor measuring points are in the vicinity of a motor vehicle steering wheel or attached to this. Under the driver's seat is a generator with a signal-emitting foil. If a driver is seated on this seat, his body is subjected to a data-modulated signal, which is also present on his limbs. If this one now grips the steering wheel, it can be determined where it does this and whether this is done with one or both hands (or whether it is with the knees). When removing a hand, e.g. when operating switching elements, another sensor point (easily switchable by multiplexing) can determine this and, for example, calculate the direction of the hand in order to activate switches or illuminate operating elements at the expected target point.
Da Messpunkte auf dem Lenkrad beim Lenken bewegt werden, ist es mit der Erfindung auch möglich, z.B. mit einem zusätzlichen Referenz-Einspeise-Signal den Lenkeinschlagwinkel festzustellen (FIG. 8) . Auch ist es möglich, festzustellen, ob etwa der Beifahrer in das Lenkrad greift. Hierzu sind Generatoren mit signalabgebenden Folien in Fahrer- und Beifahrersitz untergebracht, die mit unterschiedlichen Daten beauschlagt werden. Bei der Annäherung an die Lenkrad-Sensorelektroden, werden die Daten dekodiert und können dem Fahrer bzw. Beifahrer zugeordnet werden.Since measuring points are moved on the steering wheel when steering, it is also possible with the invention, for example, to determine the steering angle with an additional reference feed signal (FIG.8). It is also possible to determine if, for example, the passenger is gripping the steering wheel. For this purpose, generators are housed with signal-emitting foils in the driver and front-passenger seats, which are beauschlagt with different data. When approaching the steering wheel sensor electrodes, the data is decoded and may be assigned to the driver or passenger.
Beispielhafte Anwendung der Erfindung für touch-screensExemplary application of the invention for touch screens
Die touch-screens erhalten an allen vier Ecken je einen Sensorpunkt in der beschriebenen Art und Weise. Ein touch-screen befindet sich beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, dessen Fahrer- und/oder Beifahrersitz mit einem datenmodulierten Generator und einer Abgabefolie versehen sind. Sitzt eine Person auf diesem Sitz, so kann sie bei Annäherung an den touch-screen lokalisiert werden und die Richtung ihres ausgestreckten Zeigefingers kann bestimmt werden, sodass unter dem Zeigefinger ein Menü erscheinen kann. Der Fahrer braucht während der Fahrt also nicht nach einem Menü auf dem touch-screen zu suchen, sondern es entsteht „immer sicher unter seinem Finger", da bekannt ist, aus welcher Richtung der Finger kommt und wo er hin will, und zwar schon vor der eigentlichen Berührung des Touchscreens . Durch die Unterscheidung von Fahrer und Beifahrer können unterschiedliche Menüs auftauchen, etwa zur Fahrzeugbedienung oder zur Einstellung des Ambientes, wie Licht, Heizung, Sitz usw. für die jeweilige Person. Dies ist in vorteilhafter Weise mit der Erfindung einfach möglich und war bisher eine Domäne der Bildverarbeitung und konnte nur sehr aufwendig gelöst werden. Beispielhafte Simulation einer TastaturmatixThe touch screens each receive a sensor point in the described manner at all four corners. A touch screen is located, for example, in a motor vehicle whose driver and / or passenger seat are provided with a data-modulated generator and a delivery film. If a person is seated on this seat, it can be located as they approach the touch-screen, and the direction of their outstretched index finger can be determined so that a menu can appear under the index finger. The driver does not need to search for a menu on the touch screen while driving, but it is "always safe under his finger", as it is known from which direction the finger comes and where he wants to go, and indeed before By distinguishing between the driver and the front passenger, different menus can appear, for example for vehicle operation or for setting the ambient, such as light, heating, seat, etc. For the respective person This is advantageously easily possible with the invention and was previously a domain of image processing and could only be solved very expensive. Exemplary simulation of a keyboard matrix
Auf einer Fläche aus nicht leitendem Material, z.B. Kunststoff, können Tastenfelder aufgedruckt sein (Figur 6) . An den Ecken der Fläche sind die erfindungsgemäßen Meßpunkte untergebracht. Ein, mit dem Gebersignal beaufschlagter Bediener kann sich nun mit dem Finger einer (virtuellen) "Taste" nähern und dadurch eine vorbestimmte Schaltfunktion auslösen. Gleit- oder Schieberegler lassen sich ebenfalls ein- oder zwei- oder dreidimensional realisieren. Wenn das Gebersignal oberhalb einer derartigen Fläche schräg nach oben abgegeben wird, könnte z.B. damit beisielsweise eine Waschmaschinenbedienung realisiert werden. Kleinere Kinder können nicht vom Gebersignal beaufschlagt werden, wenn diese sich (aufgrund Ihrer Grosse) unterhalb der Einspeisekeule befinden (einfache Kleinkindsicherung) (Figur 7). Zusätzlich können Schaltvorgänge auch unterbunden werden, wenn der Bediener keinen mobilen Signalgeber mit entsprechendem Autorisierungscode mitsichführt .On a surface of non-conductive material, e.g. Plastic, keypads can be printed (Figure 6). At the corners of the surface measuring points according to the invention are housed. An operator charged with the encoder signal can now approach with the finger of a (virtual) "key" and thereby trigger a predetermined switching function. Sliders or sliders can also be realized in one or two or three dimensions. If the encoder signal is emitted obliquely upward above such area, e.g. so that, for example, a washing machine operation can be realized. Smaller children can not be acted upon by the encoder signal, if they are (because of their size) below the feed lobe (simple Kleinkindsicherung) (Figure 7). In addition, switching operations can also be prevented if the operator does not follow a mobile signal transmitter with a corresponding authorization code.
Beispielhafte GestensteuerungExemplary gesture control
Die dynamische Arbeitsweise der Erfindung erlaubt das Registrieren und Auswerten von Bewegungsabläufen. Diese können von signalbeaufschlagten Menschen oder Maschineteilen stammen. Bewegungen der Hände und/oder Finger, also Gesten, können ebenfalls erfindungsgemäß ausgewertet werden.The dynamic operation of the invention allows the registration and evaluation of movements. These can come from signaled people or machine parts. Movements of the hands and / or fingers, ie gestures, can also be evaluated according to the invention.
Verwendung der Erfindung als ZeichengeberUse of the invention as a signatory
Da die Position von Gliedmaßen räumlich erfasst wird, ist es möglich, mit dem Zeigefinger Zeichen in die Luft zu malen. Diese kann die Auswerteschaltung dekodieren und einem Verarbeitungssystem zuführen. So können z.B. durch Gesten, Radios lauter und leiser geschaltet oder Geräte ein- und ausgeschaltet werden.Since the position of limbs is spatially detected, it is possible to use the index finger to paint signs in the air. This can decode the evaluation circuit and feed it to a processing system. For example, by gestures, radios louder and quieter or switching devices on and off.
Anwendung in FlugzeugenApplication in airplanes
Unter jedem Sitz befindet sich ein datenmodulierter Oszillator mit Abgabefolie. Betätigt ein Passagier eine Ruftaste, so wird der Stewardess die Platznummer (und evtl. der Name) angezeigt. Sie kann den Passagier dann mit dem Namen ansprechen. Dabei bleibt das eigentliche RufSystem unangetastet. Lediglich die Annäherung wird erkannt und festgestellt. Greift oder zeigt ein Passagier in Richtung seiner Leselampe, so wird diese ein- bzw. ausgeschaltet. Auf einen Schalter kann hierbei verzichtet werden, da die Annäherung sicher erkannt wird und auch die Person identifiziert ist.Under each seat is a data-modulated oscillator with delivery foil. If a passenger presses a call button, the stewardess will be shown the location number (and possibly the name). She can then address the passenger by name. The actual call system remains untouched. Only the approach is recognized and determined. If a passenger picks up or points towards his reading lamp, it is switched on or off. In this case, a switch can be dispensed with, since the approach is reliably detected and the person is identified.
Beispiel : Nachgeführte KopfstützeExample: tracked headrest
In einer Kopfstütze befinden sich vier Messpunkte der Erfindung, während der Sitz mit dem zuvor beschriebenen Oszillator und der Abgabefolie versehen ist. Sitzt ein Mensch auf dieser Folie, so nimmt er das Signal auf und gibt es über seinen Kopf an die Sensorpunkte weiter. Diese stellen die Kopfstütze auf die richtige Höhe ein und den richtigen Abstand, um bei einem Auffahrunfall ein Schleudertrauma zu vermeiden. Bewegt sich die Person während der Fahrt, so kann die Kopfstütze sicher nachgeführt werden. Bei Kindern wird festgestellt, dass diese sich unterhalb der Kopfstütze befinden, was unter Umständen zur Airbagabschaltung führen könnte. Auf diese Weise ist eine von Personen größenabhängige Sitzbelegung in einem KraftfahrzeugIn a headrest are four measuring points of the invention, while the seat is provided with the previously described oscillator and the delivery film. When a person sits on this slide, he picks up the signal and passes it on to the sensor points via his head. These set the headrest to the correct height and the correct distance to avoid whiplash in a rear-end collision. If the person moves while driving, the headrest can be safely tracked. Children are found to be below the headrest, which could result in airbag shutdown. In this way, a persons size dependent seat occupancy in a motor vehicle
(Flugzeug, Zug etc.) realisierbar, wobei auch die Sitzgurte in das Sensorsystem mit eingebunden werden können, um deren Verwendung nachzuweisen. Übertragung externer Daten(Airplane, train, etc.) can be realized, whereby the seat belts can be included in the sensor system to prove their use. Transmission of external data
Dem Mischer eines erfindungsgemäßen Gebers können auch externe Daten zugeführt werden, die beispielsweise von Sensoren stammen. Beim Annähen an mindestens eine Messstelle werden diese Daten dekodiert und einer Auswerteeinrichtung zugeführt. Neben Umgebungsdaten (Temperatur, Geschwindigkeit, Druck, Gewicht etc.) könnten auch biologische Daten der handelnden Person (EEG, EKG, Atmung, Puls etc.) übertragen werden.The mixer of a sensor according to the invention also external data can be supplied, for example, come from sensors. When sewing to at least one measuring point these data are decoded and fed to an evaluation. In addition to environmental data (temperature, speed, pressure, weight, etc.) also biological data of the person acting (EEG, ECG, respiration, pulse, etc.) could be transmitted.
Anschaltung unterschiedlicher DatendekodiererConnection of different data decoders
Parallel zur bestimmungsgemäßen Verwendung der Erfindung, lassen sich an diese zusätzliche Empfangs- und Datendekodiereinrichtungen anschalten, um vor oder während einer Annäherung gleichzeitig auch Daten zu übermitteln.Parallel to the intended use of the invention, can be turned on this additional receiving and data decoding devices to transmit before or during an approach simultaneously also data.
Positions- Geschwindigkeits- und RichtungsbestiπimungPositional speed and directional control
Durch wiederholte Messungen eines Annäherungsvorgangs lässt sich im Vergleich zur jeweils vorhergehenden Messung neben der Position signalbeaufschlagter Gliedmaßen auch deren Annäherungs- Geschwindigkeit und -Richtung genauso bestimmen, wie der wahrscheinliche Zielpunkt der Bewegung. Mechatronisch gesteuertet Zuführungssysteme können mit diesen Informationen z.B. schneller arbeiten. Normalerweise starten solche erst, wenn am Zielpunkt der Bewegung z.B. eine Taste betätigt oder z.B. eine Lichtschranke unterbrochen wird. Einstellbare DetektionsrichtungRepeated measurements of a rapprochement procedure can be used to determine, in addition to the position of the signaled limbs, their approaching speed and direction as well as the probable target point of the movement. Mechatronically controlled Feeding systems can work faster with this information. Normally these only start if, for example, a key is pressed at the target point of the movement or, for example, a light barrier is interrupted. Adjustable detection direction
Durch sinnvolle Abschirmung und/oder Pufferung (shield) der Empfangselektroden ist es möglich, diese für einen bestimmbaren Detektionsbereich/winkel mechanisch und/oder elektronisch auszurichten.By meaningful shielding and / or buffering (shield) of the receiving electrodes, it is possible to align them mechanically and / or electronically for a determinable detection range / angle.
© Wolfgang Richter 2005 © Wolfgang Richter 2005

Claims

Patentansprüche claims
1. Erfassungssystem, zur Erfassung eines Präsenzereignisses innerhalb eines Observationsbereiches, mit einer Feldbereitungseinrichtung zur Generierung und Ausstrahlung eines modulierten Wechselfeldes in eine Feldemissionszone, und einer auf den Observationsbereich ausgerichteten Signalabgriffseinrichtung zur Erfassung feldelektrischer Einwirkungen, wobei das Erfassungssystem derart konfiguriert ist, dass über die Signalabgriffseinrichtung Signalereignisse abgreifbar sind die im Bereich der Feldemissionszone in ein zu observierendes Objekt, insbesondere einen Anwender eingekoppelt und über das Objekt, insbesondere den Anwender in den Observationsbereich eingekoppelt werden.A detection system for detecting a presence event within an observation area, comprising a field generation device for generating and emitting a modulated alternating field in a field emission zone, and an observation range oriented signal pickup device for detecting field electrical effects, wherein the detection system is configured such that via the signal tap means signal events can be tapped in the area of the field emission zone in an object to be observed, in particular a user coupled and coupled via the object, in particular the user in the observation area.
2. Erfassungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung mehrere Abgriffsschnittstellen zum Abgriff der Signalereignisse aufweist, und dass anhand von Eigenschaften der an den jeweiligen Abgriffsstellen abgegriffenen Signale zueinander ein Auswertungsergebnis gewonnen wird.2. A detection system according to claim 1, characterized in that the detection device has a plurality of tap interfaces for tapping the signal events, and that based on properties of the signals tapped off at the respective tapping points, an evaluation result is obtained from one another.
3. Erfassungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Eigenschaft der Signalereignisse die Signalintensität ausgewertet wird.3. detection system according to claim 2, characterized in that as a property of the signal events, the signal intensity is evaluated.
4. Erfassungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Eigenschaft Laufzeiteffekte ausgewertet werden. 4. detection system according to claim 2, characterized in that are evaluated as a property runtime effects.
5. Erfassungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Auswertungsergebnis ein Ergebnis gewonnen wird, das indikativ ist für die Relativposition des Objektes gegenüber den Erfassungseinrichtungen.5. A detection system according to claim 2, characterized in that a result is obtained as the evaluation result, which is indicative of the relative position of the object relative to the detection devices.
6. Erfassungssystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des Auswertungsergebnisses eine Schaltkoordination erfolgt.6. detection system according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that based on the evaluation result a switching coordination takes place.
7. Erfassungssystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Feldbereitungsvorrichtungen vorgesehen sind.7. detection system according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that a plurality of field preparation devices are provided.
8. Erfassungssystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldbereitungsvorrichtungen zeitversetzt angesteuert werden.8. detection system according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the field preparation devices are controlled with a time delay.
9. Erfassungssystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldbereitungsvorrichtungen jeweils spezifische Signalmuster generieren.9. detection system according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the field preparation devices each generate specific signal pattern.
10. Erfassungssystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldbereitungsvorrichtungen örtlich unterschiedliche Feldemissionszonen generieren.10. detection system according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that the field preparation devices generate locally different field emission zones.
11. Erfassungssystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Information darüber, durch welche Feldbereitungseinrichtung ein Signalereignis in das Objekt eingekoppelt als schaltablaufsrelevante Information verarbeitet wird. 11. A detection system according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that the information about which field preparation means a signal event coupled into the object is processed as switching process relevant information.
12. Erfassungssystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungssystem Bestandteil einer Anwenderschaltfläche bildet. (Kfz, Waschmaschine...)12. A detection system according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that the detection system forms part of a user button. (Car, washing machine ...)
13. Erfassungssystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungssystem Bestandteil einer Sicherheitsschaltung bildet.13. detection system according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that the detection system forms part of a safety circuit.
14. Erfassungssystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungssystem Bestandteil einer Airbag-Steuerschaltung bildet.14. detection system according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that the detection system forms part of an airbag control circuit.
15. Erfassungssystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldemissionszone und der Observationsbereich derart angeordnet sind, dass einer durch das Objekt verursachten Feldüberbrückung ein logischer Inhalt zugeordnet werden kann. 15. A detection system according to at least one of claims 1 to 14, characterized in that the field emission zone and the observation area are arranged such that a caused by the object field bypassing a logical content can be assigned.
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