WO2007054363A2 - Verfahren und system zur überwachung motorisch betriebener fahrzeugkomponenten - Google Patents

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    • H03K2017/9602—Touch switches characterised by the type or shape of the sensing electrodes

Definitions

  • the invention is directed to a system and a method for monitoring and possibly corresponding activation of motor-driven components of a motor vehicle, for example roof, window, and / or convertible top components, as well as seats of a motor vehicle, in particular if they are moved with in itself injury-relevant restoring forces ,
  • the invention aims to detect signals by which, in connection with motor-driven moving components of a motor vehicle, advantages with regard to the control thereof, in particular with regard to a reduced risk of injury, can be achieved.
  • Stellweges serves, with: one with a Laufwegselektroden adopted extending entlage the travel, and a circuit means for applying a voltage provided for the expression of an alternating field voltage to those
  • Electrode device wherein the electrode device is made of a significantly resistive material such that positionidikative signals are obtained on the basis of an electrical effect substantiated by these resistive properties of the material.
  • the Laufwegselektroden is preferably designed as a narrow, running along a path or a path structure. That electrical effect is preferably the voltage drop along a section (in particular the total length) of the electrode device. This voltage drop provides information about the longitudinal position of an approximate capacitive ("disturbing") system (eg, a live body) along the barrel electrode assembly.
  • the circuit device can be realized by incorporating an LC network.
  • the electrode device preferably forms a capacitor device whose capacitance can be changed by means of field-electrical influences of an object on the electrode device. This change in capacitance can be used directly or in a derived or associated manner to detect an approximate state.
  • the Laufwegselektrodeninnate is preferably formed insulated from the outside, so that the power to build the alternating field into the electrode means current can not flow from the electrode means.
  • the barrel electrode device may function as an electrode of a capacitor section of the LC network, this LC network preferably being operated in the region of its natural resonant frequency.
  • the Laufwegselektroden observed is formed of an electrically conductive plastic material.
  • the Laufwegselektrodeninnate may in particular be formed as a film structure, which is applied to the corresponding object area, in particular vapor-deposited, painted or glued.
  • the Laufwegselektroden wisdom may be applied to one of the leadership of the moving components serving guide structure, or be integrated into this.
  • the Laufwegselektrodeninnate can in particular in a roof window guide structure, a Side window structure (eg, window spar), or a seat management structure may be involved.
  • a Side window structure eg, window spar
  • a seat management structure may be involved.
  • the Laufwegselektroden listening is in this case preferably integrated into the circuit device such that from the circuit location information and information about an approximate state of an object to the Laufwegselektroden boots can be detected.
  • the approximate information is preferably detected based on capacitive changes of a capacitor system formed with inclusion of the barrel electrode device.
  • the location information i.e., the attitude information along the barrel electrode means
  • the Laufwegselektroden functions according to a particularly preferred embodiment of the invention as a feeding electrode device for feeding an alternating field into a transverse electrode.
  • a feeding electrode device for feeding an alternating field into a transverse electrode.
  • the transverse electrode is also preferably made of a resistive material, so that indicative information can also be obtained with regard to the transverse position.
  • Said electrode system is preferably incorporated in a window edge structure.
  • the transverse electrode can be embodied as a wire structure and be integrated as a capacitively coupled or fed element in a disk edge. It is possible to couple to the cross-electrode a local cross-electrode circuit through which certain coupling properties or vibration characteristics of the transverse electrode system can be advantageously matched. In particular, it is possible to detect the voltage drop at the transverse electrode by a local circuit and to calculate, for example based on the voltage conditions, a numerical value for a position in the direction of the transverse electrode. This numerical value can be attributed to the base system by modulation of the input impedance of the transverse electrode or by other means.
  • the evaluation of the tapped events can take place with reference to a reference system, in particular a reference function, by which nonlinearities and other process-related influences can be taken into account.
  • Statements about a proximity or hazard state can be obtained by the combined evaluation of specific signal information via the reference system. So it is possible to increase the validity of the overall evaluation by multiple criteria.
  • the invention is also directed to a method for generating a signal indicative of an approximation state of an object to an electrode device, in which an alternating voltage is applied to the electrode device and the proximity state of that object based on field electrical influences of the object on an LC device formed with the inclusion of the electrode device.
  • Network is detected, wherein further a voltage drop along the electrode device is detected and based on this voltage drop information about the longitudinal position of the object along the electrode device are obtained.
  • the invention is also directed to a method for monitoring and / or control of a motor of an actuator which as such the displacement of moving components of a motor vehicle along a travel, in which by means of a Laufwegselektroden responded entlag the travel extends, with respect to an approximate state of a Object indicative signal event is detected based on a field electrical influence of the object on the Laufwegelektroden observed, wherein based on a voltage drop along the Laufwegelektroden acquired with respect to the position of that object in the longitudinal direction of the Laufwegselektroden worn indicative information is obtained.
  • the invention is also directed to a method for observing a motion component defined by a motion component Hazardous area on the basis of the field-electric influence of a penetrating into the hazardous area object on a moving electrode which is involved as such in an alternating field, wherein the integration of the moving electrode in the alternating field by means of capacitive coupling with a stationary feed electrode means.
  • the invention advantageously allows direct control of danger spots. This applies in particular to closing slot areas or to danger zones caused by pinch edges.
  • the invention is suitable for certain moving vehicle parts, such as sunroofs, as a theft or contactor from the outside.
  • the invention may advantageously evaluate pinching situations as to whether it is an endangered person or a non-conductive object. In the first case, the pinching situation should not take place at all, because a positioning process can be stopped or reversed in advance.
  • a very special possibility of the technique according to the invention lies in clearly and inherently reliably distinguishing an approach to a danger location from a contact with a structure relevant to danger.
  • the invention is adapted to use wear-free, contactless systems in the vehicle.
  • the low circuit complexity allows, in addition to high reliability, easy integration into existing systems. Wherever motor-driven vehicle parts forcibly move on rails or axles, eg sunroofs, seats, window panes, in the future also steering wheels, etc., the industry offers possibilities for this movement to be carried out by controlled electric motors, for increased comfort for the driver and the occupants provide.
  • the invention makes it possible to control motor-driven sunroofs, seats, window panes, sliding doors and also steering wheels in terms of their direction of movement, position and speed and to respond in a special way to penetrating objects (people or objects).
  • the insertion, movement and dynamics of limbs can be detected and evaluated in a zone upstream of a danger zone.
  • a distinction can be made in the detection range between approach and touch.
  • the upstream zone it is also possible to perform functions due to certain gestures, which correspond to switching operations that previously had to be initiated by pressing a button.
  • additional functions accompanying a switching operation may be performed, such as the illumination of buttons and / or areas for easier orientation. Particularly advantageous are the low production costs and effort of the invention.
  • the invention uses a direct sensor method, is wear-free and can react in a special way to actuating and weather-related influences. It replaces rotary and other position encoders and can be easily integrated into existing systems.
  • the invention is capable of clearly distinguishing and surely differentiating the contact of a danger spot with one hand from an approach to it. All these objects are achieved by the invention by means of a contactless, capacitive-resistive system, which offers not only control and security aspects but also an extended comfort.
  • the invention provides circuit measures based on the physical properties of capacitive-resistive materials. These materials are advantageously fastened along the rail or axle leading a movable vehicle part. Of particular importance is that a sensor element in a period of time can determine the position and direction of movement of a vehicle part or the approach of limbs, as well as a touch.
  • a new capacitive-resistive method is used, for which only a few inexpensive logic gates must be used.
  • electrically resistive material is to be understood as meaning a material which is electrically conductive per se, but has a relatively high resistance, so that along with this material a significant voltage drop relevant to circuit technology can be realized.
  • This is preferably an electrically conductive plastic material, in particular with carbon material and / or metal-loaded elastomer material.
  • Figure 1 is a schematic diagram illustrating the construction of a system according to the invention with two Laufwegelektroden and arranged therebetween, capacitively coupled cross-electrode;
  • FIG. 2 shows a diagram for illustrating the position-indicative voltage relationships in a System of Figure 1 during the (phased disturbed) relocating a roof window;
  • FIG. 3 shows a further diagram for illustrating the voltage levels in a system according to FIG. 1 at different travel conditions
  • FIG. 4 shows a schematic view for further illustrating the system according to FIG. 1 during an intervention of a user in a danger area defined by a roof window opening;
  • Figure 5 is a schematic diagram illustrating the structure of another variant of a system according to the invention with two Laufwegelektroden and arranged therebetween, a capacitive coupling system;
  • Figure 6 is a schematic diagram illustrating the construction of a system according to the invention with two Laufwegelektroden as such allow the detection of movement sequences, in particular gesture-like motion sequences and a flow control based thereon;
  • Figure 7 shows two schematics to illustrate the application of the inventive concept in securing a closable by means of a motor-driven disc element window or roof opening;
  • FIG. 8 is an illustration for illustrating the application of the concept according to the invention for detecting the gripping state of a vehicle steering wheel, in particular also with integrated driver / passenger distinction;
  • FIG. 9 a schematic representation for a further explanation of the technique according to the invention for picking up position-indicative measuring signals from a stretched electrode device;
  • FIG. 10 Schematic diagrams for illustrating a system variant with electrode devices with non-constant conductivity, in particular different line cross-section;
  • Figure 11 is a schematic diagram illustrating another circuit variant
  • Figure 12 is a circuit diagram illustrating the structure of an exemplary circuit.
  • Fig. 1 shows on guide rails acted upon electrically resistive material (RM).
  • a square wave signal is supplied from the oscillator Oszl with an oscillator frequency (f osz) of a determinable level.
  • the movable vehicle part slides, for example, on rollers.
  • Ck resistive material
  • a (alternating) voltage can be read at the ends of the material RM, from which the position of the movable vehicle part can be determined.
  • sampling of this voltage may take place in certain, preferably regular, times, for example by means of an ADC. In an undisturbed motion, this sample will show an expected value, which, depending on the direction in which the part moves, shows a constant increase or decrease in the measuring voltage If a non-conductive obstacle to the moving part and this is stopped, the Voltage rise or voltage drop stop and there will be no change detectable.
  • Fig. 4 shows an exemplary circuit consisting of digital oscillators formed of Schmitt trigger inverters (RC oscillators). Of course, other forms (comparators, multivibrators, PWM, operational amplifiers, VCO, etc.) are possible.
  • a first oscillator (Osz. Ref.) Generates a reference frequency (f Ref.). This is fed to a mixing stage (mixer eg XOR).
  • a second oscillator (Osz. Sens) should detect the approach and contact of human limbs. For this purpose it is equipped with a small capacitor (C sensor: eg 1 pF) and generates a frequency (f Sens) which is slightly higher than that of the reference oscillator Osz. Ref.
  • Is for example + 1 kHz. It is possible to equip this oscillator as a VCO in order to be able to set and calibrate it by means of a suitable circuit (eg microcontroller).
  • a system could be set at power-up that at the output of a low-pass filter following the mixer, a signal of 1 kHz appears as an amount of (f Ref.) - (f Sens).
  • f Sens As limbs approach, they act as additional capacitance as they approach a sensitive area exposed to the electrically resistive material RM along the rails and closing edges of the movable vehicle part.
  • Each additionally introduced capacity causes a lowering of the frequency f Sens of Osz. Sens. This decreases first with continued approximation to the same frequency as the reference frequency.
  • This zero crossing is set to occur before any danger to the approaching person exists.
  • the adjusting operation of the movable vehicle part causes a change in capacitance, which itself generates a zero crossing. It is then possible to compensate for this adjustment by readjusting the sensor oscillator. Since the position of the movable vehicle part according to the invention is known, it is also possible to determine whether the capacitive change was made by a positioning process or by an approximation. Compensation can be done here with data that was previously recorded and stored in a map. For this purpose, a memory device must be provided (eg Flash microcontroller).
  • the sensor oscillator then works as a VCO (Voltage Controlled Oscillator).
  • VCO Voltage Controlled Oscillator
  • the sensor frequency continues to decrease while the mixing frequency continues to increase. This should happen, for example, in a range of 0 to 15 kHz. If now a danger point, which is protected by the invention, touched, it is predominantly effective capacity C earth of man against earth, which is for example 50 to 200 pF. Across from the exemplary IpF oscillator capacity of Osz. Sens this is now very high, so that the detuning of the oscillator is considerable, which should lead to the output of the mixer connected to the low-pass filter to a significant drop in level.
  • both oscillators run at the same frequency, the mixing frequency is zero. If limbs are brought into the vicinity of one of the rails, the frequency changes more strongly there than on the opposite side. As a result, an increase in the mixing frequency at the low pass can be determined. Thus, it is even possible to determine the entry of limbs, which can be used to assess the risk of danger.
  • the resistive material between the rails acts like a potentiometer. Depending on where the limbs were introduced, creates an additional RC circuit to both oscillators, which acts as a filter or damper. Since this can be done at different points, also the frequency generation of both oscillators will be different, as determined by the invention leaves.
  • the output signal of one of the two oscillators for the purpose of position or movement / direction determination can be impressed on the electrically resistive material RM of the sensor at a point E of the rail guide. It is also possible with the help of charge pumps (eg LC series resonant circuit) to increase the level at this point. This is useful if the moving part with this signal in addition, for example by rectification electronics or LEDs should operate (Fig. 5).
  • the invention makes it possible to determine the position of a movable vehicle part in one operation and at the same time to determine whether and where an approach or even a contact took place.
  • the resistive material also allows the distinction whether the movement process is inhibited or blocked by non-conductive influences, since the applied measuring voltage does not change in the latter case or decreases, for example by navalwindtik or rain, the steepness of the change.
  • the oscillators consist, for example, of logic gates (eg 4093), these generate square-wave signals, which is advantageous for digital further processing.
  • the combination of RM and Ck in the sensor area ensures that the harmonics are filtered by flattening the edges.
  • the circuitry arrangement advantageously allows one to differentiate between an approach and a contact of human limbs, eg, a closing edge.
  • This is done essentially by skillful selection of the arranged behind the mixer low-pass filter (Fig. 4).
  • a human with its approximate limbs has a relatively large capacity against Earth (C Earth).
  • Case A During the approach, he builds one with his limbs initially small capacitance to the sensor (CS). As the approach approaches, this capacity becomes larger and larger so that the mixing frequency behind the low pass becomes higher and higher. Since C earth and CS form a series connection, the resulting total capacity is smaller than the smallest single value.
  • Case B CS practically drops off on contact and the high ground capacitance (C earth) is effective. This causes a significant increase in the mixing frequency. If this is now outside the filter width of the low-pass filter, the level of this frequency will drop significantly.
  • a safe distinction between approach and touch is possible in two ways:
  • the sinks Sensor oscillator frequency (f Sens) continues, for example, to 98 kHz, so that the mixing frequency now rises again to 2 kHz, which is above the value of the "sensor ok signal.”
  • the level is again constant, which evaluates an evaluation circuit as an approximation
  • the mixing frequency becomes higher, but the level does not change significantly due to the low-pass response until the sensor element is touched, then the sensor capacity (CS) of the limbs decreases and the high capacity (C earth) of the approaching person decreases
  • CS sensor capacity
  • C earth high capacity
  • f Sens reduces to 60 kHz, so that the mixing frequency is 40 kHz, for example, if the low-pass filter only has a filter bandwidth of 0 to 20 kHz, its output level will now drop significantly, and a downstream comparator could detect this.
  • this increased mixing frequency is still detectable (at a reduced level) si used as a switch for a touch.
  • Levels above a determinable threshold correspond to an approximation, a significant drop below this threshold corresponds to a touch. This is also detectable when a person wears gloves.
  • the "H-bridge" compensates weather conditions
  • the electrically resistive material impinged on the guide rails (FIG. 1) of a movable vehicle part couples in the movable part via small capacitances (Ck eg 1.5 pF). Together with the electrically resistive material of the opposing rail, a "H-bridge" is created, at whose junctions the voltages behave like the resistors.Thus it is possible to make a voltage tap (U con) at the feeding rail and connect it with (U on) and (U to) the opposite rail Level relationship to each other is determined from the division line TL, relatively independent of whether Ck changes due to weather conditions. The situation is similar with the resistance material at temperatures. Since the changes always have the same effect, the ratio to each other must remain relatively stable (compensation quotient). The ratio (U up) / (U to) allows the position of the sunroof to be determined.
  • the resistive material RM can be shielded from the vehicle ground (shield).
  • the shield may also consist of electrically resitive material.
  • the resistive material may consist of electrically weakly conductive paint, or gel, which is housed in cavities of seals or made of low-conductive rubber sealant material. Similar to an adhesive strip, it could be attached to guide rails and to closing edges and so on. Basically, any processable material is suitable that has an electrical resistance.
  • a sunroof is equipped along its guide rails and on its glass roof with electrically resistive material RM and coupled to a suitable circuit for impressing an alternating field circuit (LC network).
  • LC network alternating field circuit
  • This gesture detection should sensibly be applied in the upstream zone according to the invention (so that a person does not run the risk of being trapped by their gestures), which the invention achieves by tuning f Sens of the sensor oscillator to a value higher than f Ref.
  • f Sens of the sensor oscillator is advantageously allows and teaches. If non-conductive materials enter the closing area, the roof will be stopped at the point where it encounters the obstacle, as the resistive material will no longer show any voltage change, which will cause the motor to switch off or reverse. This would secure a sunroof.
  • a further exemplary application of the invention in motorized seats for example in a motor vehicle. It often happens that objects such as pens, etc. fall into the cracks of the seat adjustment and the person sitting on the seat tries to retrieve the object by fingering and not infrequently, the electric drive of the seat is used to adjust this cheap. It is possible that the fingers come in the area of the guide rails and can be significantly injured and crushed by the enormous engine forces. The invention prevents this in a special way, since now an approach to the rail can be detected with a human hand. In addition, it is possible to accommodate in the seat an additional oscillator which generates a specific frequency which is radiated to the body. If this is brought to the resistive material by the limbs, this can be ascertained (FIG. 6).
  • a mixing frequency is generated via the reference oscillator, which was not previously was present.
  • the presence proves that it has been brought to the danger site with limbs, which can lead to a shutdown of the setting process.
  • a gesture control for seat adjustment is also conceivable and possible.
  • the supply of externally generated signals that can be acted upon capacitively by the driver's seat of a motor vehicle, for example, the body of the person sitting on the seat, allows this person brings this signal with their limbs in the vicinity of a resistive capacitive sensor device.
  • the feeding takes place at the point closest to the limbs and is distributed over the resistive material along both sides, eg the guide rail. Depending on the signal entry location, these can be different lengths.
  • the level that is detected at both ends is representative of the entry location of the signal. Thus, it can be determined at which point a person brings an applied signal with the limbs. If several such resistive sensor areas are present, for example in the context of a sliding roof, it is possible to detect and evaluate the delivery of gestures with the limbs via the resistive material as a change in voltage (level change). This can be done in a manner similar to PDAs operated with stylus pens on resistive screens.
  • the parking position of the seat according to the invention is easy to detect.
  • previously complex memory circuits can be replaced by a simplified solution.
  • motors with ripple counters or revolution meters have been used, but this is no longer necessary.
  • Simple motors can do the work with the invention.
  • simply a setpoint value is compared with an actual value and the seat is set to the corresponding desired position. This works in a similar way to the servomotors known from remote control technology.
  • Another exemplary application of the invention results for the operation of electrically operated windows in vehicle doors.
  • a window normally runs along a rail or seal which may be made of or impacted by said resistive material.
  • the disk itself can be metallized on at least one edge electrically conductive, so that a capacitive change allows to determine the position of the disk (Fig. 7). If a hand arrives at the closing system, this is detected in time and the disc can be stopped or reversed without contact or injury to the hand. If a non-conductive object is in the closing gap, then the disk is stopped and / or reversed by its drive, because an expected voltage change U z ⁇ ess is no longer observed, indicating that a non-conductive object is in the closed area. A conductive object would have been recognized in advance and a touch could not have taken place. Since the position of the disc is known, an end stop can be determined, which can be advantageously used cost-saving, since limit switches, as they are known, can be omitted.
  • the limit switch happens in a special way.
  • the position is simply determined and the measuring voltages (U to or U on) could eg be zero at the position or have the maximum value.
  • no change is detected in the cyclical scanning of the change in the movement stress, so that reaching the end position can be reliably detected in two ways.
  • Metallized glass which is increasingly used in vehicle construction, can be advantageously used by the invention as a sensor element.
  • Another exemplary application is the placement of the invention near or on a motor vehicle steering wheel. Here it should be determined if and where this is touched by the driver. It should be distinguished whether the driver or even the passenger grabs the steering wheel or is steered with his knees or one or both hands. The invention achieves this in an advantageous manner:
  • the resistive material is attached to the steering wheel so that it can easily determine which body parts (whether and where) touch the steering wheel.
  • Fig. 8 shows an exemplary arrangement of the resistive material RM in the steering wheel.
  • a steering with the knees is usually in the lower part of the steering wheel and only from the outside. This can be easily detected by the resistive material of the invention and does not require much circuit complexity.
  • this invention is also ideal for automatic parking and lane assistance, with a servo drive takes over the steering when the driver lets go of the steering wheel.
  • it is possible to accommodate oscillators with different and / or data-loaded frequencies in the driver's or front passenger's seat. If the driver now reaches for the steering wheel, a specific signal is additionally capacitively coupled into the steering wheel via his body, which reliably detects his presence. If the passenger engages in the steering wheel, a signal with a different identifier, which may be subjected to frequency and / or data, arrives. Thus, it is clear that the passenger touches the steering wheel at a certain point, which may lead to certain measures. Out For safety reasons, it is possible to distribute the transmission of the frequencies over several areas or to use several frequencies at the same time (eg DTMF) in order to achieve a higher level of interference and evaluation reliability.
  • DTMF frequency-frequency
  • Fig. 9 shows that it is possible to use capacitance to ground for position detection.
  • the electrically resistive material RM can be varied by its arrangement and area such that the position-determining alternating voltage changes of injected signals occur at the end points of the RM dramatically more intense, as exemplified in Fig. 10 a, b, c. As a result, sensory ranges for approach or touch can be varied in their sensitivity. It is possible to arrange the electrically resistive material so that the sensitivity of the proximity detection increases with the closing operation before a gap closes.
  • the determination of the position of movable vehicle parts can also be effected by frequency changes.
  • An example of this is shown in Fig. 11.
  • a downstream LC bandpass with appropriate dimensioning along its flanks allow a clearer level change.
  • Gesture recognition can differentiate between the driver and passengers when they are being exposed to their skin surface, for example via electrodes in the seats with different frequencies and / or data.
  • lighting can be switched on at the point concerned. This can serve as a comfort or as a warning.
  • Fig. 12 shows by way of example an integrated circuit in which the essential components of the invention are located.

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Abstract

Die Erfindung richtet sich auf ein System und ein Verfahren zur Überwachung und ggf. entsprechender Ansteuerung motorisch betriebener Komponenten eines Kraftfahrzeuges, zum Beispiel Dach-, Fenster-, und/oder Verdeckkomponenten, sowie Sitzen eines Kraftfahrzeuges insbesondere falls diese mit an sich verletzungsrelevanten Stellkräften bewegt werden. Die Erfindung zielt darauf ab, Signale zu erfassen, durch welche im Zusammenhang mit motorisch angetriebenen Bewegtkomponenten eines Kraftfahrzeuges Vorteile hinsichtlich der Ansteuerung derselben, insbesondere hinsichtlich eines verminderten Verletzungsrisikos erreicht werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein System zur Überwachung und/oder Ansteuerung eines Motors eines Stelltriebs der als solcher der Verlagerung von Bewegtkomponenten eines Kraftfahrzeuges entlang eines Stellweges dient, mit einer mit einer Laufwegselektrodeneinrichtung die sich entlang des Stellweges erstreckt, und einer Schaltungseinrichtung zum Anlegen einer zur Ausprägung eines Wechselfeldes vorgesehenen Spannung an jene Elektrodeneinrichtung, wobei die Elektrodeneinrichtung aus einem signifikant resistiven Material gefertigt ist derart, dass anhand eines durch diese resistiven Eigenschaften des Materiales begründeten elektrischen Effektes positionsidikative Signale gewonnen werden.

Description

Verfahren und System zur Überwachung motorisch betriebener Fahrzeugkomponenten β Wolfgang Richter
Die Erfindung richtet sich auf ein System und ein Verfahren zur Überwachung und ggf. entsprechender Ansteuerung motorisch betriebener Komponenten eines Kraftfahrzeuges, zum Beispiel Dach-, Fenster-, und/oder Verdeckkomponenten, sowie Sitzen eines Kraftfahrzeuges insbesondere falls diese mit an sich verletzungsrelevanten Stellkräften bewegt werden.
Insbesondere in Kraftfahrzeugen finden zunehmend motorisch bewegte Fahrzeugteile wie elektrisch betätigte Schiebedächer, Sitze, Fensterscheiben, Schiebetüren usw. Verwendung. Lenkräder sollen zukünftig mit Servo-Einpark- und/oder Spurhilfe ausgerüstet sein. Zur Kontrolle der Bewegungsvorgänge werden Steuergeräte eingesetzt, die über die Position und den Zustand des bewegten Fahrzeugteils informiert sein müssen. Hierzu wurden bisher unterschiedlichste Positionsgeber verwendet, Endanschlagschalter oder auch indirekte Messmethoden wie Stromverbrauch eines Elektromotors und/oder dessen Drehzahl. Die technischen Maßnahmen dienen der Kontrolle des Stellvorgangs der Fahrzeugteile und/oder auch der Feststellung, ob unter Umständen Gegenstände oder Personen durch Einklemmung gefährdet werden können. Letztere Aufgabe wird oft nur unzulänglich erfüllt, da eine Person immer erst eingeklemmt sein muss ehe sich dies z.B. durch Stromerhöhung und/oder Drehzahlabsenkung an einem Elektromotor feststellen lässt. Daher steigt in zunehmendem Maße die Nachfrage nach berührungslos wirkenden Systemen. Die Technik kennt hier ein weites Spektrum von Lichtschranken über Ultraschall und Radar bis hin zu kapazitiven Näherungssensoren. Somit sind an der Kontrolle zwangsgeführter motorisch bewegter Fahrzeugteile oftmals eine Vielfalt von Sensoren und technische Einrichtungen beteiligt, was den Aufwand beträchtlich erhöht.
Die Erfindung zielt darauf ab, Signale zu erfassen, durch welche im Zusammenhang mit motorisch angetriebenen Bewegtkomponenten eines Kraftfahrzeuges Vorteile hinsichtlich der Ansteuerung derselben, insbesondere hinsichtlich eines verminderten Verletzungsrisikos erreicht werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein System zur
Überwachung und/oder Ansteuerung eines Motors eines
Stelltriebs der als solcher der Verlagerung von
Bewegtkomponenten eines Kraftfahrzeuges entlang eines
Stellweges dient, mit: einer mit einer Laufwegselektrodeneinrichtung die sich entlag des Stellweges erstreckt, und einer Schaltungseinrichtung zum Anlegen einer zur Ausprägung eines Wechselfeldes vorgesehenen Spannung an jene
Elektrodeneinrichtung, wobei die Elektrodeneinrichtung aus einem signifikant resistiven Material gefertigt ist derart, dass anhand eines durch diese resistiven Eigenschaften des Materiales begründeten elektrischen Effektes positionsidikative Signale gewonnen werden.
Die Laufwegselektrodeneinrichtung ist vorzugsweise als schmale, entlang einer Bahn oder eines Pfades verlaufende Struktur ausgeführt. Bei jenem elektrischen Effekt handelt es sich vorzugsweise um den Spannungsabfall entlang eines Abschnitts (insbesondere der Gesamtlänge) der Elektrodeneinrichtung. Dieser Spannungsabfall gibt Aufschluss über die Längsposition eines angenäherten kapazitiven („Stör- „) Systems (z.B. eines belebten Körpers) entlang der Laufwegselektrodeneinrichtung . Die Schaltungseinrichtung kann unter Einbindung eines LC- Netzwerk realisiert sein. Die Elektrodeneinrichtung bildet hierbei vorzugsweise eine Kodensatoreinrichtung deren Kapazität anhand feldelektrischer Einflüsse eines Objektes auf die Elektrodeneinrichtung veränderbar ist. Diese Kapazitätsänderung kann direkt, oder in abgeleiteter bzw. hiermit einhergehender Weise zur Detektion eines Näherungszustandes herangezogen werden.
Die Laufwegselektrodeneinrichtung ist vorzugsweise nach außen isoliert ausgebildet, so dass der zum Aufbau des Wechselfeldes in die Elektrodeneinrichtung eingespeisten Strom nicht aus der Elektrodeneinrichtung abfließen kann.
Die Laufwegselektrodeneinrichtung kann als Elektrode eines Kondensatorabschnitts des LC-Netzwerkes fungieren, wobei dieses LC-Netzwerk vorzugsweise im Bereich seiner Eigenresonanzfrequenz betrieben wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Laufwegselektrodeneinrichtung aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoffmaterial gebildet. Die Laufwegselektrodeneinrichtung kann insbesondere als Filmstruktur ausgebildet sein, die auf den entsprechenden Objektbereich aufgebracht, insbesondere aufgedampft, lackiert oder aufgeklebt ist.
Die Laufwegselektrodeneinrichtung kann auf eine der Führung der Bewegtkomponenten dienende Führungsstruktur aufgebracht sein, oder in diese integriert sein.
Die Laufwegselektrodeneinrichtung kann insbesondere in eine DachfensterführungsStruktur, eine Seitenensterführungsstruktur (z.B. Fensterholm), oder eine Sitzführungsstruktur eingebunden sein.
Die Laufwegselektrodeneinrichtung ist hierbei vorzugsweise derart in die Schaltungseinrichtung eingebunden ist, dass aus der Schaltung Ortsinformationen und Informationen über einen Näherungszustand eines Objektes an die Laufwegselektrodeneinrichtung erfassbar sind. Die Näherungsinformationen werden vorzugsweise anhand kapazitiver Änderungen eines unter Einschluss der Laufwegselektrodeneinrichtung gebildeten Kondensatorsystems erfasst. Die Ortsinformation (d.h. die Lageinformationen entlang der Laufwegselektrodeneinrichtung) werden vorzugsweise anhand eines Spannungsabfalls, oder Spannungsverhältnisses an zwei voneinander beabstandeten Orten der Laufwegselektrodeneinrichtung erfasst .
Die Laufwegselektrodeneinrichtung fungiert gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Speiselektrodeneinrichtung zur Einspeisung eines Wechselfeldes in eine Querelektrode. Hierbei ist es insbesondere möglich, zwei Laufwegselektrodeneinrichtungen vorzusehen und die Querelektrode so anzuordnende, dass sich diese verfahrbar zwischen den beiden Laufwegselektroden erstreckt. Auch die Querelektrode ist vorzugsweise aus einem resistiven Material gefertigt, so dass auch hinsichlich der Querposition indikative Informationen gewonnen werden können. Das genannte Elektrodensystem ist vorzugsweise in eine Fensterkantenstruktur eingebunden .
Die Querelektrode kann als Drahtstruktur ausgeführt sein und als kapazitiv angekoppeltes oder gespeistes Element in eine Scheibenkante eingebunden sein. Es ist möglich an die Querelektrode einen lokalen Querelektrodenschaltkreis anzukoppeln durch welchen bestimmte Koppelungseigenschaften oder Schwingungseigenschaften des Querelektrodensystems vorteilhafte abgestimmt werden können. Insbesondere ist es möglich, den Spannungsabfall an der Querelektrode durch einen lokalen Schaltkreis zu erfassen und beispielsweise anhand der Spannungsverhältnisse einen Zahlenwert für eine Position in Richtung der Querelektrode zu errechnen. Dieser Zahlenwert kann durch Modulation der Eingangsimpedanz der Querelektrode, oder durch anderweitige Maßnahmen an das Basisystem zurückgeführt werden.
Die Auswertung der abgegriffenen Ereignisse kann unter Bezugnahme auf ein Referenzsystem, insbesondere eine Referenzfunktion erfolgen, durch welche Nichtlinearitäten und anderweitige stellvorgangsbedingte Einflüsse berücksichtigt werden können.
Über das Referenzsystem können Aussagen über einen Näherungs-, oder Gefährdungszustand durch kombinierte Auswertung bestimmter Signalinformationen gewonnen werden. So ist es möglich, durch Mehrfachkriterien die Aussagekraft der Gesamtauswertung zu erhöhen.
Die Erfindung richtet sich auch auf ein Verfahren zur Generierung eines hinsichtlich eines Näherungszustandes eines Objekts an eine Elektrodeneinrichtung indikativen Signales, bei welchem an die Elektrodeneinrichtung eine Wechselspannung angelegt wird und der Näherungszustand jenes Objektes anhand feldelektrischer Einflüsse des Objektes auf ein unter Einschluss der Elektrodeneinrichtung gebildetes LC-Netzwerk erfasst wird, wobei weiterhin ein Spannungsabfall entlang der Elektrodeneinrichtung erfasst wird und anhand dieses Spannungsabfalles Informationen über die Längsposition des Objektes entlang der Elektrodeneinrichtung gewonnen werden. Weiterhin richtet sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Überwachung und/oder Ansteuerung eines Motors eines Stelltriebs der als solcher der Verlagerung von Bewegtkomponenten eines Kraftfahrzeuges entlang eines Stellweges dient, bei welchem mittels einer Laufwegselektrodeneinrichtung die sich entlag des Stellweges erstreckt, ein hinsichtlich eines Näherungszustandes eines Objektes indikatives Signalereignis anhand eines feldelektrischen Einflusses des Objektes auf die Laufwegelektrodeneinrichtung erfasst wird, wobei auf Grundlage eines Spannungsabfalles entlang der Laufwegelektrodeneinrichtung hinsichtlich der Position jenes Objektes in Längsrichtung der Laufwegselektrodeneinrichtung indikative Informationen gewonnen werden.
Durch dieses Verfahren wird es möglich, den Greifzustand eines Fahrzeuglenkrades zu erfassen.
Es ist auch möglich anhand des erfindungsgemäßen Konzeptes gestenartige Bewegungen im Innenbereich eines Fahrzeuges zu erfassen und zu Steuerungszwecken heranzuziehen. Hierdurch wird es möglich, das erfindungsgemäße Konzept unter einem Mehrfachnutzen zur Detektion gefährdungsrelevanter Greifzustände oder Positionen eines Fahrzeuginsassen und zudem zur gestenbezogenen Abwicklung von Steuerungsvorgängen heranzuziehen.
Es ist möglich, die an die Elektrodeneinrichtung angebundene Schaltung so auszubilden, dass anhand der abgegriffenen Signalereignisse ein Berührungszustand von einem Näherungszustand unterschieden wird.
Die Erfindung richtet sich weiterhin auch auf ein Verfahren zur Observation eines durch eine Bewegtkomponente definierten Gefährdungsbereiches anhand des feldelektrischen Einflusses eines in den Gefährdungsbereiches eindringenden Objektes auf eine Bewegtelektrode die als solche in ein Wechselfeld eingebunden ist, wobei die Einbindung der Bewegtelektrode in das Wechselfeld im Wege kapazitiver Koppelung mit einer stationären Speiseelektrodeneinrichtung erfolgt.
Hierdurch wird es möglich, die Position, die Richtung und Geschwindigkeit motorisch bewegter Fahrzeugteile sowie das Verletzungsrisiko von Personen zu ermitteln ohne dass hierfür ein besonders großer Aufwand betrieben werden muss. Im Gegensatz zu indirekten Kontrollmethoden ermöglicht die Erfindung in vorteilhafter Weise eine direkte Kontrolle an Gefahrenstellen. Dies gilt insbesondere für sich schließende Schlitzebereiche oder für Gefahrenzonen die durch Quetschkanten verursacht sind. Als Nebeneffekt ist die Erfindung bei bestimmten bewegten Fahrzeugteilen, wie z.B. Schiebedächern, auch als Diebstahl- oder Eingriffschütz von außen geeignet. Insbesondere können durch die Erfindung auf vorteilhafte Weise Einklemmsituationen dahingehend bewerten werden, ob es sich um einen gefährdeten Menschen oder um einen (nicht leitenden) Gegenstand handelt. Im ersten Fall soll die Einklemmsituation gar nicht erst stattfinden, weil schon im Vorfeld ein Stellvorgang gestoppt oder reversiert werden kann. Ein ganz besondere Möglichkeit der erfindungsgemäßen Technik liegt darin, eine Annäherung an eine Gefahrenstelle von einer Berührung einer gefährdungsrelevanten Struktur deutlich und inhärent sicher zu unterscheiden. Dies leistet die Erfindung in besonderer Weise. Ferner ist die Erfindung dazu geeignet, verschleißfreie, kontaktlos wirkende Systeme im Fahrzeug einzusetzen. Der geringe Schaltungsaufwand gestattet neben der hohen Betriebssicherheit eine einfache Integration in bestehende Systeme. Immer wo sich motorisch bewegte Fahrzeugteile zwangsgeführt auf Schienen oder Achsen sich bewegen, z.B. Schiebedächer, Sitze, Fensterscheiben, zukünftig auch Lenkräder usw. bietet die Industrie Möglichkeiten, diese Bewegung durch gesteuerte Elektromotoren ausführen zu lassen, um einen erhöhten Komfort für den Fahrer und die Insassen bereitzustellen. Allerdings erreichen diese Motoren häufig erhebliche Stellkräfte, sodass das Einbringen von Gliedmaßen in Spalten, Schlitze oder Schließkanten sehr gefährlich sein kann und mit einem hohen Verletzungsrisiko behaftet ist. In der Vergangenheit wurde das Einklemmen einer Person dadurch festgestellt, dass sich bei dem betätigenden Motor in einer Einklemmsituation eine Stromerhöhung und/oder eine Drehzahlabsenkung nacheisen lässt, mit dem Nachteil, dass eine Person mit ihren Gliedmaßen zunächst erst einmal eingeklemmt sein musste. Die Abschaltkräfte sind oftmals gesetzlich vorgeschrieben. Mit zunehmendem Fortschritt in der Fahrzeugtechnik verlangen die Konsumenten allerdings immer interessantere bewegte Fahrzeugteile wie z.B. große Panoramaschiebedächer. Diese sollen auch bei höheren Geschwindigkeiten geöffnet und geschlossen werden können. Allerdings ist der Winddruck, der auf diesen Dächern bei Geschwindigkeit lastet, schon höher als die Abschalteschwelle des antreibenden Motors. Deshalb benötigt die Industrie Sensoren, die eine Annäherung einer Person an eine gefährliche Stelle einer Führungsschiene, Schließkante oder Achse (oder Gestänge) schon im Vorfeld erkennen und entsprechende Maßnahmen einleiten, die eine Verletzung sicher ausschließen. Dabei müssen stellvorgangs- oder witterungsbedingte Änderungen von der Sensorik berücksichtigt, kompensiert oder ignoriert werden ohne dass es zu Sensorfehlern kommt. Gerade dieses leistet die Erfindung auf besondere Weise. Zusätzlich ist es möglich, eine Annäherung von Gliedmaßen dahingehend zu interpretieren, ob dies u. U. eine Geste eines Bedieners mit Handlungsabsicht war (Gestensteuerung) . Der Sensor erkennt die Dynamik einer Handlung und kann feststellen, ob sich ein Gefahrenrisiko einstellt oder ob ein Bediener einen Bedienvorgang mit seinen Händen einleiten möchte indem beispielsweise eine bestimmte Stelle im Fahrzeug berührt wird, an der eine Taste aufgedruckt oder angebracht ist.
Die Erfindung gestattet es, motorisch bewegte Schiebedächer, Sitze, Fensterscheiben, Schiebetüren und auch Lenkräder hinsichtlich ihrer Bewegungsrichtung, Position und Geschwindigkeit zu kontrollieren und in besonderer Weise auf eindringende Objekte (Menschen oder Gegenstände) zu reagieren. In vorteilhafterweise kann das Einbringen, die Bewegung und die Dynamik von Gliedmaßen in einer, einem Gefahrenbereich vorgelagerten Zone festgestellt und ausgewertet werden. Zusätzlich kann im Detektionsbereich zwischen Annäherung und Berührung unterschieden werden. In der vorgelagerten Zone ist es auch möglich, auf Grund von bestimmten Gesten Funktionen auszuführen, die Schaltvorgängen entsprechen, die bisher durch Tastendruck eingeleitet werden mussten. Auch können zusätzliche, einen Schaltvorgang begleitende Funktionen ausgeführt werden, wie beispielsweise die Beleuchtung von Tasten und/oder Arealen zur leichteren Orientierung. Besonders vorteilhaft sind die geringen Herstellungskosten und Aufwand der Erfindung. Sie bedient sich eines direkten Sensorverfahrens, ist verschleißfrei und kann in besonderer Weise auf Stellvorgangs- und witterungsbedingte Einflüsse reagieren. Sie ersetzt Dreh- und sonstige Positionsgeber und kann leicht in bestehende Systeme integriert werden. Zusätzlich zum Sicherungsaspekt ist die Erfindung in der Lage, die Berührung einer Gefahrenstelle mit einer Hand von einer Annäherung an diese deutlich zu unterscheiden und sicher zu differenzieren. Alle diese Aufgaben erledigt die Erfindung durch ein kontaktlos arbeitendes, kapazitiv-resistives System, welches neben Kontroll- und Sicherheitsaspekten auch noch einen erweiterten Komfort bietet.
Die Erfindung stellt hierzu schaltungstechnische Maßnahmen bereit, die auf den physikalischen Eigenschaften von kapazitiv-resistiven Materialien basieren. Diese Materialien werden vorteilhaft längs der ein bewegliches Fahrzeugteil führenden Schiene oder Achse befestigt. Von besonderer Bedeutung ist, dass das ein Sensorelement in einem Zeitabschnitt die Position und Bewegungsrichtung eines Fahrzeugsteils oder die Annäherung von Gliedmaßen, sowie eine Berührung feststellen kann. Hierbei kommt ein neues kapazitiv- resistives Verfahren zur Anwendung, wofür nur wenige preiswerte Logikgatter verwendet werden müssen.
Unter dem Begriff elektrisch resistives Material ist im vorliegenden Kontext ein Material zu verstehen das an sich elektrisch leitfähig ist, jedoch einen relativ hohen Widerstand aufweist, so dass entlang dieses Materiales ein schaltungstechnisch relevanter signifikanter Spannungsabfall realisierbar ist. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um elektrisch leitfähiges Kunststoffmaterial, insbesondere mit Kohlenstoff und/oder Metall befrachtetem Elastomermaterial.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
Figur 1 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Systems mit zwei Laufwegelektroden und einer dazwischen angeordneten, kapazitiv eingekoppelten Querelektrode;
Figur 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der positionsindikativen Spannungsverhältnisse bei einem System nach Figur 1 während des (phasenweise gestörten) Verlagerns eines Dachfensters;
Figur 3 ein weiteres Diagramm zur Veranschaulichung der Spannungspegel bei einem System nach Figur 1 bei unterschiedlichen Verfahrbedingungen;
Figur 4 eine Schemadarstellung zur weiteren Veranschaulichung des Systems nach Figur 1 bei einem Eingriff eines Anwenders in einen durch eine Dachfensteröffnung definierten Gefährdungsbereich;
Figur 5 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer weiteren Variante eines erfindungsgemäßen Systems mit zwei Laufwegelektroden und einem dazwischen angeordneten, kapazitiven KoppelungsSystem;
Figur 6 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Systems mit zwei Laufwegelektroden die als solche die Erfassung von Bewegungsabläufen, insbesondere gestenartigen Bewegungsabläufen und eine hierauf basierende Ablaufsteuerung ermöglichen;
Figur 7 zwei Schemadarstellungen zur Veranschaulichung der Anwendung des erfindungsgemäßen Konzeptes bei der Absicherung einer mittels eines motorisch angetriebenen Scheibenelementes verschließbaren Fenster- oder Dachöffnung;
Figur 8 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Anwendung des erfindungsgemäßen Konzeptes zur Erfassung des Greifzustandes eines Fahrzeuglenkrades insbesondere auch mit integrierter Fahrer/Beifahrerunterscheidung; Figur 9 eine Schemadarstellung zur weiteren Erläuterung der erfindungsgemäßen Technik zum Abgriff positionsindikativer Messsignale von einer gereckt ausgebildeten Elektrodeneinrichtung;
Figur 10 Schemadarstellungen zur Veranschaulichung einer Systemvariante mit Elektrodeneinrichtungen mit nicht konstanter Leitfähigkeit, insbesondere unterschiedlichem Leitungsquerschnitt ;
Figur 11 eine Prinzipskizze zur Veranschaulichung einer weiteren Schaltungsvariante;
Figur 12 eine Schaltungsskizze zur Veranschaulichung des Aufbaus eines beispielhaften Schaltkreises.
Fig. 1 zeigt auf Führungsschienen beaufschlagtes elektrisch resistives Material (RM) . An einer Stelle E wird ein Rechteck- Signal vom Oszillator Oszl mit einer Oszillatorfrequenz (f osz) mit einem bestimmbaren Pegel zugeführt. Zwischen den Schienen bewegt sich das bewegliche Fahrzeugteil (Schiebedach, Sitz etc.) beispielsweise auf Rollen. Diese sind z.B. in der Lage, das eingespeiste Signal von dem resistiven Material RM kapazitiv aufzunehmen (Ck) und entlang einer, ebenfalls mit RM beaufschlagten Schließkante zur gegenüberliegenden Seite zu leiten und dort kapazitiv auf die Gegenschiene bzw. das dort angebrachte elektrisch resistive Material aufzuprägen. Es kann auch eine andere leitende Fläche des beweglichen Fahrzeugteils verwendet werden, welches sich in einem geringen Abstand möglichst parallel zur Führungsschiene bewegt. An den Enden des Materials RM lässt sich nun ähnlich wie bei einem Potentiometer eine (Wechsel-) Spannung ablesen, aus der sich die Position des beweglichen Fahrzeugteils bestimmen lässt. Wie aus Figur 2 ersichtlich, kann bei motorischer Bewegung dieses Teils in bestimmten, vorzugsweise regelmäßigen Zeiten eine Abtastung dieser Spannung erfolgen, z.B. durch einen ADC. Bei einer ungestörten Bewegung wird diese Abtastung einen zu erwartenden Wert zeigen, der, je nachdem in welche Richtung sich das Teil bewegt, einen konstanten Anstieg oder Abfall der Messspannung zeigt Kommt ein nichtleitendes Hindernis an das bewegliche Teil und wird dieses dadurch angehalten, so wird der Spannungsanstieg oder Spannungsabfall aufhören und es wird keine Veränderung mehr feststellbar sein. Dies ist ein sicheres Zeichen dafür, dass ein nichtleitendes Teil eingeklemmt wurde, was zur Abschaltung oder Reversion des Antriebsmotors führt. Beispielsweise bei einem Schiebedach könnte auch beim Schließ- oder Öffnungsvorgang bei schneller Fahrt des KFZ der Winddruck eine Rolle spielen, weil dieser Kräfte auf das Dach wirken lässt. Die Abtastpunkte der Spannung wären dann von der normalen Bewegung unterschiedlich, sie würden aber entsprechend an- oder absteigen und damit auch den Winddruck repräsentieren.
Das in Figur 3 dargestellte Diagramm zeigt dies in anschaulicher Weise. Somit ist es möglich, über das resistive Material RM und die kapazitive Koppelstellen Ck die Position z.B. eines Schiebedaches gleichzeitig mit dessen Bewegungsrichtung (auf/zu) festzustellen. Sollte ein nichtleitendes Hindernis den Schiebevorgang oder den Stellvorgang blockieren, so kann sich das betreffende Fahrzeugteil nicht weiter bewegen. Damit ist auch keine Spannungsänderung mehr festzustellen.
Bei schneller Abtastung (z.B. ADC) ist es möglich, den Motor rechtzeitig zu stoppen bevor Schäden oder größere Verformungskräfte auftreten. Die Beeinträchtigung durch Fahrtwind oder Regen führt lediglich zu einer Absenkung der Steilheit der Änderungsspannung, was auch feststellbar ist. Damit ist es unter Umständen sogar möglich, den Winddruck zu berechnen und anzuzeigen oder den Motor entsprechend nachzuregeln. So ist es möglich, dass ein Motor mit einer zunächst schwachen Leistung im Normalbetrieb ein Schiebedach öffnen oder schließen kann während er mit zunehmendem Fahrtwinddruck bei schneller Fahrt z.B. seine Motorleistung dahingehend erhöht, um trotzdem ein sicheres Schließen des Daches zu gewährleisten. Sich annähernde Hindernisse werden rechtzeitig erkannt, falls sie leitend sind (Änderung der Frequenz f Sens eines Sensoroszillators Osz. Sens). Nichtleitende Gegenstände werden erst beim Einklemmen erkannt, dadurch dass die Bewegung nicht fortgesetzt werden kann und kein Spannungsunterschied mehr an den Messstellen erfolgt. Auf diese Weise lässt sich auch die Endstellung (auf oder zu) des motorisch bewegten Fahrzeugteils feststellen; Endschalter können entfallen.
Fig. 4 zeigt eine beispielhafte Schaltung, die aus digitalen Oszillatoren besteht, welche aus Schmitt-Trigger-Invertern gebildet wurden (RC Oszillatoren). Natürlich sind auch andere Formen (Komparatoren, Multivibratoren, PWM, Operationsverstärker, VCO usw.) möglich. Ein erster Oszillator (Osz. Ref.) erzeugt eine Referenzfrequenz (f Ref.). Diese wird einer Mischstufe (Mischer z.B. XOR) zugeführt. Ein zweiter Oszillator (Osz. Sens) soll die Annäherung und Berührung menschlicher Gliedmaßen feststellen. Er ist hierzu mit einem kleinen Kondensator (C Sensor: z.B. 1 pF) ausgestattet und erzeugt eine Frequenz (f Sens), die etwas über der des Referenzoszillators Osz. Ref. liegt, z.B. + 1 kHz. Es ist möglich, diesen Oszillator als VCO auszustatten, um ihn durch eine geeignete Schaltung (z. B. MikroController) einstellen und kalibrieren zu können. So könnte ein System beim Einschalten daraufhin eingestellt werden, dass am Ausgang eines an der Mischstufe nachfolgenden Tiefpassfilters ein Signal von 1 kHz als Betrag von (f Ref.) - (f Sens) erscheint. Bei Annäherung von Gliedmaßen wirken diese als zusätzliche Kapazität, wenn sie sich einem sensitiven Bereich nähern, der mit dem elektrisch resistiven Material RM entlang der Schienen und Schließkanten des beweglichen Fahrzeugteils beaufschlagt ist. Jede dort zusätzlich eingebrachte Kapazität bewirkt eine Absenkung der Frequenz f Sens von Osz. Sens. Diese sinkt zunächst bei fortgesetzter Annäherung auf die gleiche Frequenz wie die Referenzfrequenz. Damit ist die Mischfrequenz hinter dem Tiefpass null (=Nulldurchgang) . Dieser Nulldurchgang wird derart eingestellt, dass er erfolgt bevor eine Gefahr für die sich nähernde Person besteht. Somit ist es möglich, mit der Erfindung auch eine Person vor einer Verletzung rechtzeitig zu warnen. Es ist auch möglich, dass der Stellvorgang des beweglichen Fahrzeugteils eine Kapazitätsänderung hervorruft, die selber einen Nulldurchgang erzeugt. Hierbei ist es dann möglich, durch Nachjustieren des Sensoroszillators diesen Stellvorgang zu kompensieren. Da die Position des beweglichen Fahrzeugteils erfindungsgemäß bekannt ist, ist es auch möglich festzustellen, ob die kapazitive Änderung durch einen Stellvorgang oder durch eine Annäherung erfolgte. Eine Kompensation kann hier mit Daten erfolgen, die zuvor in einem Kennfeld aufgezeichnet und gespeichert wurden. Hierfür muss eine Speichereinrichtung vorgesehen sein (z.B. Flash MikroController). Es ist möglich, die Kalibrierung des Sensoroszillators mit Hilfe eines DA-Wandlers vorzunehmen. Vorzugsweise arbeitet der Sensorsoszillator dann als VCO (Voltage Controlled Oszillator). Bei zunehmender Annäherung sinkt die Sensorfrequenz immer weiter ab während sich die Mischfrequenz immer weiter erhöht. Dieses soll beispielsweise in einem Bereich von 0 bis 15 kHz geschehen. Wird nun ein Gefahrenpunkt, der durch die Erfindung abgesichert ist, berührt, so ist überwiegend Kapazität C Erde des Menschen gegen Erde wirksam, die z.B. 50 bis 200 pF beträgt. Gegenüber der beispielhaften IpF Oszillator-Kapazität von Osz. Sens ist diese nun sehr hoch, sodass die Verstimmung des Oszillators erheblich ist, was am Ausgang des an den Mischer angeschalteten Tiefpasses zu einem deutlichen Pegeleinbruch führen soll. Deshalb ist dieser so eingestellt, dass er einen unveränderten Pegel im Bereich von 0 bis 20 kHz durchlassen kann, danach aber steil abfällt. Allerdings wird er so eingestellt, dass er immer noch eine nachweisbare Frequenz darstellen kann. Da diese Einstellung unveränderlich ist, ist es nicht möglich, durch Regelung des VCOs einen Zustand zu erreichen, der eine schon aufliegende Hand an einer Sensorstelle kompensieren könnte. Dadurch ist das System inhärent sicher. Eine bereits aufliegende Hand an einer Gefahrenstelle darf nicht zum Betrieb des beweglichen Fahrzeugteils führen. Dies ist eine Besonderheit der Erfindung und bietet eine zusätzliche Sicherheitsstufe für die Benutzer. Es ist möglich, an beiden Zweigen, sprich Zuführungsschienen, Oszillatoren anzuschalten, die eine Annäherung feststellen. Beide Oszillatoren können über eine gemeinsame Mischstufe einem weiteren Tiefpass zugeführt werden. Erfolgt keine Annäherung an eine der beiden Schienen, so laufen beide Oszillatoren mit der gleichen Frequenz, die Mischfrequenz ist null. Werden Gliedmaßen in die Nähe einer der Schienen gebracht, so ändert sich positionsbedingt die Frequenz dort stärker als auf der Gegenseite. Dadurch ist ein Anstieg der Mischfrequenz am Tiefpass feststellbar. Somit ist es sogar möglich, den Eintrittsort von Gliedmaßen zu bestimmen, was zu einer Bewertung des Gefahrenrisikos herangezogen werden kann. Dabei wirkt das zwischen den Schienen angebrachte, resistive Material quasi wie ein Potentiometer. Je nachdem an welcher Stelle die Gliedmaßen eingebracht wurden, entsteht zu beiden Oszillatoren ein zusätzlicher RC Kreis, der als Filter oder Dämpfer wirkt. Da dies an unterschiedlichen Stellen erfolgen kann, wird auch die Frequenzerzeugung beider Oszillatoren unterschiedlich sein, was sich durch die Erfindung feststellen lässt. Über eine Verzweigung Sl kann das Ausgangssignal einer der beiden Oszillatoren zum Zwecke der Positions- oder Bewegungs/Richtungsfeststellung an das elektrisch resistive Material RM des Sensors an einer Stelle E der Schienenführung aufgeprägt werden. Es ist auch möglich mit Hilfe von Ladungspumpen (z.B. LC-Serienresonanzkreis ) den Pegel an dieser Stelle zu erhöhen. Dies ist sinnvoll wenn das bewegliche Teil mit diesem Signal zusätzlich z.B. durch Gleichrichtung eine Elektronik oder Leuchtdioden betreiben soll (Fig. 5). Die Erfindung ermöglicht in einem Arbeitsgang die Position eines beweglichen Fahrzeugteils festzustellen und gleichzeitig zu bestimmen, ob und wo eine Annäherung oder gar eine Berührung erfolgte. Zusätzlich erlaubt das resistive Material auch die Unterscheidung ob der Bewegungsvorgang durch nichtleitende Einflüsse gehemmt oder blockiert wird, da die anliegende Messspannung sich im letzteren Fall nicht verändert oder z.B. durch Fahrtwinddruck oder Regen die Steilheit der Änderung abnimmt. Da die Oszillatoren beispielsweise aus Logikgattern bestehen (z.B. 4093), erzeugen diese Rechtecksignale, was für die digitale Weiterverarbeitung vorteilhaft ist. Die Kombination von RM und Ck im Sensorbereich sorgt durch Abflachung der Flanken für eine Filterung der Oberwellen.
Sichere Unterscheidung zwischen Annäherung und Berührung
Zur Besonderheit der Erfindung gehört es, dass die schaltungstechnische Anordnung es in vorteilhafter Weise gestattet, zwischen einer Annäherung und einer Berührung menschlicher Gliedmaßen, z.B. an eine Schließkante, zu unterscheiden. Dies geschieht im wesentlichen durch geschickte Auswahl des hinter der Mischstufe angeordneten Tiefpassfilters (Fig. 4). Ein Mensch mit seinen annähernden Gliedmaßen hat eine relativ große Kapazität gegen Erde (C Erde). Fall A: während der Annäherung baut er mit seinen Gliedmaßen eine anfangs kleine Kapazität zu der Sensorik auf (CS). Bei zunehmender Annäherung wird diese Kapazität immer größer, sodass die Mischfrequenz hinter dem Tiefpass immer höher wird. Da C Erde und CS eine Serienschaltung bilden, ist die resultierende Gesamtkapazität kleiner als der kleinste Einzelwert. Fall B: bei der Berührung fällt CS praktisch weg und die hohe Ground-Kapazität (C Erde) ist wirksam. Dies bewirkt eine deutliche Überhöhung der Mischfrequenz. Wenn diese nun außerhalb der Filterbreite des Tiefpasses liegt, so wird der Pegel dieser Frequenz deutlich absinken. Damit ist eine sichere Unterscheidung zwischen Annäherung und Berührung in zweifacher Weise möglich:
Zum einen durch deutliche Überhöhung der Mischfrequenz, was sich auszählen lässt, zum anderen durch einen deutlichen Einbruch im Pegel, der nur bei einer Berührung stattfindet, während bei einer Annäherung auf Grund des Frequenzbereiches diese Mischfrequenz immer noch innerhalb der Filterbandbreite liegt. Damit lässt sich ein inhärent sicherer Sensor aufbauen. Sei beispielsweise die Referenzfrequenz 100 kHz und die Frequenz des Sensorgenerators 101 kHz, so entstünde eine Mischfrequenz am Tiefpass von 1000 Hz. Diese Frequenz hat einen konstanten Pegel und wird dazu benutzt, ein „Sensor-ok- Signal" zu erzeugen. Nähert sich nun ein leitendes Objekt dem Sensorelement, so wird letzteres mit einer zusätzlichen Kapazität beaufschlagt und die Frequenz des Sensoroszillators (Osz. Sens) sinkt ab. Bei gleicher Frequenz (f Ref. = f Sens) ist die Mischfrequenz 0. Damit liegt auch kein Pegel an, sodass ein Nulldurchgang detektiert werden kann. Erfindungsgemäß wird dieser Punkt so eingestellt, dass er sich noch vor dem Gefahrenbereich befindet, in dem eine Verletzung möglich ist. Auf diese Weise entsteht eine vorgelagerte Zone, die auch die Kompensation von witterungs- und stellvorgangsbedingte Änderungen ermöglichen kann. Wird die Annäherung weiter In Richtung der Schließkante oder Gefahrenstelle fortgeführt, so sinkt die Sensoroszillatorfrequenz (f Sens) weiter ab, z.B. auf 98 kHz, sodass die Mischfrequenz nun wieder auf 2 kHz ansteigt und damit über dem Wert des „Sensor-ok-Signals" liegt. Allerdings ist der Pegel wieder konstant. Dies wertet eine Auswerteschaltung als Annäherung. Bei zunehmender Annäherung wird diese Mischfrequenz immer höher, der Pegel ändert sich jedoch auf Grund des Tiefpassverhaltens nicht wesentlich, bis das Sensorelement berührt wird. Dann fällt die Sensorkapazität (CS) der Gliedmaßen weg und die hohe Kapazität (C Erde) der annähernden Person gegen Erde kommt zur Wirkung. Beispielsweise reduziert sich dann f Sens auf 60 kHz, sodass die Mischfrequenz 40 kHz beträgt. Hatte der Tiefpassfilter beispielsweise nur eine Filterbandbreite von 0 bis 20 kHz, so sinkt sein Ausgangspegel jetzt deutlich ab. Ein nachgeschalteter Komparator könnte dies feststellen. Außerdem ist diese erhöhte Mischfrequenz immer noch (mit reduziertem Pegel) nachweisbar. Somit wird der Tiefpass quasi als Schalter für eine Berührung eingesetzt. Pegel oberhalb einer bestimmbaren Schwelle entsprechen einer Annäherung, ein deutliches Absinken unter diese Schwelle entspricht einer Berührung. Diese ist auch noch feststellbar, wenn eine Person Handschuhe trägt.
Die „H-Brücke" kompensiert Witterungseinflüsse
Das auf den Führungsschienen (Fig. 1) eines beweglichen Fahrzeugteils beaufschlagte elektrisch resistive Material koppelt in dem beweglichen Teil über kleine Kapazitäten ein (Ck z.B. 1,5 pF). Zusammen mit dem elektrisch resistiven Material der gegenüberliegenden Schiene entsteht somit eine „H-Brücke", an deren Verzweigungen sich die Spannungen wie die Widerstände verhalten. Somit ist es möglich, an der einspeisenden Schiene einen Spannungsabgriff (U con) vorzunehmen und diesen mit (U auf) und (U zu) der gegenüberliegenden Schiene zu vergleichen . Das Pegelverhältnis zueinander wird ab der Teilungslinie TL bestimmt, relativ unabhängig davon, ob sich Ck witterungsbedingt verändert. Ähnlich verhält es sich mit dem Widerstandsmaterial bei Temperaturen. Da sich die Veränderungen immer gleichmäßig auswirken, muss das Verhältnis zueinander relativ stabil bleiben (Kompensationsquotient). Das Verhältnis (U auf) / (U zu) erlaubt die Position des Schiebedachs zu bestimmen. Das resistive Material RM kann gegenüber der Fahrzeugmasse abgeschirmt werden (Shield). Die Abschirmung kann ebenfalls aus elektrisch resitiven Material bestehen .
Das resistive Material kann aus elektrisch schwach leitenden Farbauftrag bestehen, oder aus Gel, welches in Hohlräumen von Dichtungen untergebracht wird oder aus schwachleitendem Gummidichtungsmaterial. Ähnlich wie ein Klebestreifen könnte es an Führungsschienen und an Schließkanten usw. angebracht werden. Grundsätzlich ist jedes verarbeitbare Material geeignet, dass einen elektrischen Widerstand besitzt.
Eine erste beispielhafte Anwendung
Ein Schiebedach sei entlang seiner Führungsschienen und an seinem Glasdach mit elektrisch resistivem Material RM ausgestattet und an einen zur Aufprägung eines Wechselfeldes geeigneten Schaaltkreis (LC. Netzwerk) angekoppelt. Somit ergibt sich erfindungsgemäß ein Sensor der es erlaubt, die Position des Daches, die Bewegungsgeschwindigkeit und die Bewegungsrichtung festzustellen. Zusätzlich wird festgestellt, ob sich während des Bewegungsvorganges leitende oder nichtleitende Objekte im Schließkanal befinden. Leitende Objekte werden im Vorfeld schon erkannt (vorgelagerte Zone). Die Annäherung und die Dynamik der Annäherung kann festgestellt werden ebenso wie die Richtung der Annäherung. Da sich zusätzlich noch die Richtung und die Position der Annäherung feststellen lassen kann, ist es auch möglich, bestimmte Gesten z.B. als Schließ- oder Öffnungsaufforderung zu interpretieren. Damit es in vorteilhafter Weise möglich, mit der Erfindung auch Gesten zu erfassen und einer Auswerteeinrichtung zuzuführen. Sinnvoller Weise sollten diese Gestenerfassung in der erfindungsgemäßen vorgelagerten Zone angelegt sein (damit eine Person nicht durch ihre Gestik in die Gefahr kommt eingeklemmt zu werden), was die Erfindung durch die Abstimmung von f Sens des Sensoroszillators auf einen Wert höher als f Ref. des Referenzoszillators in vorteilhafter Weise ermöglicht und lehrt. Gelangen nichtleitende Materialien in den Schließbereich, so wird das Dach durch diese an der Stelle angehalten, wo es auf das Hindernis trifft, da am resistiven Material keine Spannungsänderung mehr festzustellen ist, führt dies zur Abschaltung oder Reversion des Motors. Damit wäre ein Schiebedach abgesichert.
Eine weitere beispielhafte Anwendung findet die Erfindung bei motorisch bewegten Sitzen z.B. in einem Kraftfahrzeug. Oft kommt es vor, dass Gegenstände wie Kugelschreiber usw. in die Ritzen der Sitzverstellung fallen und die auf dem Sitz sitzende Person versucht den Gegenstand durch Herausfingern wiederzubekommen und nicht selten wird dabei der elektrische Antrieb des Sitzes benutzt, um diesen günstig zu verstellen. Dabei ist es möglich, dass die Finger in den Bereich der Führungsschienen kommen und von den enormen Motorkräften erheblich verletzt und gequetscht werden können. Die Erfindung verhindert dies in besonderer Weise, da nun eine Annäherung an die Schiene mit einer menschlichen Hand erkannt werden kann. Zusätzlich ist es möglich, im Sitz einen zusätzlichen Oszillator unterzubringen, der eine spezielle Frequenz erzeugt, die auf den Körper abgestrahlt wird. Wird diese durch die Gliedmaßen an das resistive Material gebracht, so kann dies festgestellt werden (Fig. 6) Hierzu wird über den Referenzoszillator eine Mischfrequenz erzeugt, die zuvor nicht vorhanden war. Das Vorhandensein beweist, dass es mit Gliedmaßen an die Gefahrenstelle gebracht wurde, was zu einer Abschaltung des Stellvorgangs führen kann. Eine Gestensteuerung zur Sitzverstellung ist ebenfalls denkbar und möglich. Die Einspeisung extern generierter Signale, die z.B. vom Fahrersitz eines KFZ kapazitiv dem Körper der auf dem Sitz befindlichen Person beaufschlagt werden können, ermöglicht es, dass diese Person dieses Signal mit ihren Gliedmaßen in die Nähe einer resistiv kapazitiv wirkenden Sensoreinrichtung bringt. Die Einspeisung erfolgt an dem der Gliedmaßen nächsten Punkt und verteilt sich über das resistive Material nach beiden Seiten entlang, z.B. der Führungsschiene. Abhängig vom Signaleintrittsort können das unterschiedliche Längen sein. Da dies auch unterschiedliche Widerstandswerte repräsentiert, ist der Pegel, der an beiden Enden festzustellen ist, repräsentativ für den Eintrittsort des Signals. Somit lässt sich feststellen, an welcher Stelle eine Person ein beaufschlagtes Signal mit den Gliedmaßen einbringt. Sind mehrere solcher resistiver Sensorbereiche vorhanden, z.B. im Rahmen eines Schiebedaches, ist es möglich, die Abgabe von Gesten mit den Gliedmaßen über das resistive Material als Spannungsänderung (Pegeländerung) festzustellen und auszuwerten. Dies kann in ähnlicher Weise erfolgen wie es von PDAs bekannt ist, die mit Schreibstiften auf resistiven Bildschirmen bedient werden.
Zusätzlich ist die Stellposition des Sitzes erfindungsgemäß leicht feststellbar. Damit können bisher aufwendige Memory- Schaltungen durch eine vereinfachte Lösung ersetzt werden. Wurden bisher Motoren mit Ripple-Countern oder Umdrehungsmessern verwendet, so ist dies nun nicht mehr nötig. Einfache Motoren können mit der Erfindung die Arbeit verrichten. Hierbei wird einfach ein Sollwert mit einem Istwert verglichen und der Sitz auf die entsprechende gewünschte Position eingestellt. Dies funktioniert ähnlich wie die aus der Fernsteuerungstechnik bekannten Servomotoren. Eine weitere beispielhafte Anwendung der Erfindung ergibt sich für den Betrieb elektrisch betätigter Fenster in Fahrzeugtüren. Ein Fenster läuft normalerweise entlang einer Schiene oder Dichtung, die aus dem besagten resistiven Material bestehen kann oder damit beaufschlagt worden ist. Die Scheibe selber kann an mindestens einer Kante elektrisch leitend metallisiert sein, sodass auch eine kapazitive Änderung die Position der Scheibe festzustellen erlaubt (Fig. 7). Gelangt eine Hand an das sich schließende System, so wird dies rechtzeitig festgestellt und die Scheibe kann ohne Kontakt oder Verletzung der Hand gestoppt oder reversiert werden. Ist ein nichtleitender Gegenstand im Schließspalt, so wird die Scheibe durch deren Antrieb gestoppt und/oder reversiert, weil eine erwartete Spannungsänderung U zαess nicht mehr festzustellen ist, was darauf hinweist, dass sich ein nichtleitender Gegenstand im Schließbereich befindet. Ein leitender Gegenstand wäre ja im Vorfeld erkannt worden und eine Berührung hätte gar nicht erst stattfinden können. Da die Position der Scheibe bekannt ist, kann auch ein Endanschlag festgestellt werden, was kostensparend vorteilhaft verwendet werden kann, da Endschalter, wie sie bisher bekannt sind, entfallen können. Die Endabschaltung geschieht dabei in besonderer Weise. Zum einen wird einfach die Position festgestellt und die Messspannungen (U zu bzw. U auf) könnten z.B. an der Stelle null sein oder den Maximalwert haben. Gleichzeitig wird keine Änderung mehr in der zyklischen Abtastung der Bewegungsspannungsänderung festgestellt, sodass auf zweifache Weise das Erreichen der Endposition sicher nachgewiesen werden kann. Metallisiertes Glas, welches zunehmend im Fahrzeugbau verwendet wird, kann durch die Erfindung als Sensorelement vorteilhaft genutzt werden. Eine weitere beispielhafte Anwendung ist die Unterbringung der Erfindung in der Nähe oder an einem Kraftfahrzeuglenkrad. Hier soll festgestellt werden, ob und wo dieses vom Fahrer berührt wird. Dabei ist zu unterscheiden, ob der Fahrer oder gar der Beifahrer ans Lenkrad greift oder ob mit den Knien oder ein- oder beidhändig gelenkt wird. Die Erfindung leistet dies in vorteilhafter Weise:
Das resistive Material wird an dem Lenkrad so angebracht, dass es sehr leicht feststellen kann, welche Körperteile (ob und wo) das Lenkrad berühren. Fig. 8 zeigt eine beispielhafte Anordnung des resistiven Materials RM im Lenkrad. Unter Umständen ist es möglich, mit mehreren Sensoroszillatoren oder mit einem gemultiplexten System die jeweiligen Quadranten eines Lenkrades abzufragen. Ferner ist es möglich festzustellen, ob das Lenkrad auch innen berührt wird. Dies ist immer dann der Fall wenn mit der Hand zugegriffen wird, da Daumen und Finger das Lenkrad umschließen. Ein Lenken mit den Knien erfolgt meistens im unteren Bereich des Lenkrades und auch nur von der Außenseite. Dies ist durch das resistive Material der Erfindung in einfacher Weise feststellbar und erfordert keinen großen Schaltungsaufwand. Damit ist diese Erfindung auch hervorragend für automatische Einpark- und Spurhilfen geeignet, wobei ein Servoantrieb das Lenken übernimmt, wenn der Fahrer das Lenkrad loslässt. Zusätzlich ist es möglich Oszillatoren mit unterschiedlichen und/oder datenbeaufschlagten Frequenzen im Fahrer- oder Beifahrersitz unterzubringen. Greift der Fahrer nun zum Lenkrad, so wird über seinen Körper zusätzlich kapazitiv ein bestimmtes Signal in das Lenkrad eingekoppelt, welches seine Präsenz sicher nachweist. Greift der Beifahrer ins Lenkrad, kommt ein Signal mit einer anderen Kennung, die frequenz- und/oder datenmäßig beaufschlagt sein kann. Dadurch ist es klar, dass der Beifahrer das Lenkrad an einer bestimmten Stelle berührt, was unter Umständen zu bestimmten Maßnahmen führt. Aus Sicherheitsgründen ist es möglich, die Übertragung der Frequenzen auf mehrere Bereiche zu verteilen oder gleichzeitig mehrere Frequenzen zu verwenden (z.B. DTMF), um eine höhere Stör- und Auswertesicherheit zu erlangen.
Weitere vorteilhafte Varianten
Fig. 9 zeigt dass es möglich ist, zur Positionsfeststellung auch Kapazitäten gegen Masse zu verwenden.
Das elektrisch resistive Material RM kann durch seine Anordnung und Fläche derart variiert werden, dass die positionsbestimmenden WechselSpannungsänderungen eingespeister Signale an den Endpunkten des RM dramatisch intensiver auftreten, wie in Fig. 10 a,b,c beispielhaft dargestellt. Dadurch können auch sensorische Bereiche für Annäherung oder Berührung in ihrer Empfindlichkeit variiert werden. Es ist möglich, das elektrisch resistive Material so anzuordnen, dass die Empfindlichkeit der Annäherungsdetektion mit dem Schließvorgang zunimmt, bevor sich ein Spalt schließt.
Anstelle von Spannungsänderungen kann die Feststellung der Position beweglicher Fahrzeugteile auch durch Frequenzänderungen erfolgen. Ein Beispiel hierfür zeigt Fig. 11. Bei kurzen zu messenden Wegstrecken könnte z.B. ein nachgeschalteter LC-Bandpass bei entsprechender Dimensionierung entlang seiner Flanken eine deutlichere Pegeländerung ermöglichen.
Anstelle von Frequenzänderung könnte die Annäherung und Berührung von Gliedmaßen an gefährliche Stellen auch durch Pegel- oder Phasenverschiebungen festgestellt werden. Die Gestenerkennung kann zwischen Fahrer und Beifahrern unterscheiden, wenn diese z.B. über Elektroden in den Sitzen mit unterschiedlichen Frequenzen und/oder Daten auf Ihre Hautoberfläche beaufschlagt werden.
Bei einer festgestellten Annäherung kann an der betreffenden Stelle eine Beleuchtung eingeschaltet werden. Dies kann zum Komfort oder als Warnung dienen.
Fig. 12 zeigt beispielhaft einen integrierten Schaltkreis in dem sich die wesentlichen Komponenten der Erfindung befinden.

Claims

Patentansprüche
1. System zur Überwachung und/oder Ansteuerung eines Motors eines Stelltriebs der als solcher der Verlagerung von Bewegtkomponenten eines Kraftfahrzeuges entlang eines Stellweges dient, mit: einer mit einer Laufwegselektrodeneinrichtung die sich entlag des Stellweges erstreckt, und einer Schaltungseinrichtung zum Anlegen einer zur Ausprägung eines Wechselfeldes vorgesehenen Spannung an jene
Elektrodeneinrichtung, wobei die Elektrodeneinrichtung aus einem signifikant resistiven Material gefertigt ist derart, dass anhand eines durch diese resistiven Eigenschaften des Materiales begründeten elektrischen Effektes positionsidikative Signale gewonnen werden.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungseinrichtung unter Einbindung eines LC-Netzwerk realisiert ist.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufwegselektrodeneinrichtung nach außen isoliert ausgebildet ist.
4. System nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufwegselektrodeneinrichtung als Elektrode eines Kondensatorabschnitts des LC-Netzwerkes fungiert, und dass dieses LC-Netzwerk im Bereich seiner Eigenresonanzfrequenz betrieben wird.
5. System nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufwegselektrodeneinrichtung aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoffmaterial gebildet ist.
6. System nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufwegselektrodeneinrichtung als Filmstruktur ausgebildet ist.
7. System nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufwegselektrodeneinrichtung auf eine der Führung der Bewegtkomponenten dienende Führungsstruktur aufgebracht ist.
8. System nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufwegselektrodeneinrichtung in eine Dachfensterführungsstruktur eingebunden ist.
9. System nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufwegselektrodeneinrichtung in eine Seitenensterführungsstruktur , insbesondere Fensterholm eingebunden ist.
10. System nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufwegselektrodeneinrichtung in eine Sitzführungsstruktur eingebunden ist.
11. System nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufwegselektrodeneinrichtung derart in die Schaltungseinrichtung eingebunden ist, dass aus der Schaltung Ortsinformationen und Informationen über einen Näherungszustand eines Objektes an die Laufwegselektrodeneinrichtung erfassbar sind.
12. System nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufwegselektrodeneinrichtung als Speiselektrodeneinrichtung fungiert zur Einspeisung eines Wechselfeldes in eine Querelektrode.
13. System nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Laufwegselektrodeneinrichtungen vorgesehen sind und sich die Querelektrode zwischen den beiden Laufwegselektroden erstreckt.
14. System nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine linke Laufwegselektrodeneinrichtung und eine rechte Laufwegselektrodeneinrichtung vorgesehen sind.
15. System nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Querelektrode aus einem resistiven Material gefertigt ist.
16. System nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Fensterkantenstruktur eingebunden ist.
17. System nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Querelektrode als Drahtstruktur in eine Scheibenkante eingebunden ist.
18. System nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung der abgegriffenen Ereignisse unter Bezugnahme auf ein Referenzsystem, insbesondere eine Referenzfunktion erfolgt.
19. System nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass über das Referenzsystem Aussagen über einen Näherungs-, oder Gefährdungszustand durch kombinierte Auswertung bestimmter Signalinformationen gewonnen werden.
20. Verfahren zur Generierung eines hinsichtlich eines Näherungszustandes eines Objekts an eine Elektrodeneinrichtung indikativen Signales, bei welchem an dioe Elektrodeneinrichtung eine Wechselspannung angelegt wird und der Näherungszustand jenes Objektes anhand feldelektrischer Einflüsse des Objektes auf ein unter Einschluss der Elektrodeneinrichtung gebildetes LC-Netzwerk erfasst wird, wobei weiterhin ein Spannungsabfall entlang der Elektrodeneinrichtung erfasst wird und anhand dieses Spannungsabfalles Informationen über die Längsposition des Objektes entlang der Elektrodeneinrichtung gewonnen werden.
21. Verfahren zur Überwachung und/oder Ansteuerung eines Motors eines Stelltriebs der als solcher der Verlagerung von Bewegtkomponenten eines Kraftfahrzeuges entlang eines Stellweges dient, bei welchem mittels einer Laufwegselektrodeneinrichtung die sich entlag des Stellweges erstreckt, ein hinsichtlich eines Näherungszustandes eines Objektes indikatives Signalereignis anhand eines feldelektrischen Einflusses des Objektes auf die Laufwegelektrodeneinrichtung erfasst wird, wobei auf Grundlage eines Spannungsabfalles entlang der Laufwegelektrodeneinrichtung hinsichtlich der Position jenes Objektes in Längsrichtung der Laufwegselektrodeneinrichtung indikative Informationen gewonnen werden.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass hierdurch der Greifzustand eines Fahrzeuglenkrades erfasst wird.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass hierdurch gestenartige Bewegungen im Innenbereich eines Fahrzeuges erfasst und zu Steuerungszwecken ausgewertet werden.
24. Verfahren nach Anspruch 21 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der abgegriffenen Signalereignisse ein Berührungszustand von einem Näherungszustand unterschieden wird.
25. Verfahren zur Observation eines durch eine Bewegtkomponente definierten Gefährdungsbereiches anhand des feldelektrischen Einflusses eines in den Gefährdungsbereiches eindringenden Objektes auf eine Bewegtelektrode die als solche in ein Wechselfeld eingebunden ist, wobei die Einbindung der Bewegtelektrode in das Wechselfeld im Wege kapazitiver Koppelung mit einer stationären Speiseelektrodeneinrichtung erfolgt.
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