WO2007068457A1

WO2007068457A1 - Kapazitiver näherungssensor

Info

Publication number: WO2007068457A1
Application number: PCT/EP2006/011978
Authority: WO
Inventors: Gerd Reime
Original assignee: Gerd Reime
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2007-06-21
Also published as: US7902841B2; DE102005063023A1; EP1964264A1; US20080303537A1

Abstract

Eine Anordnung dient der Überwachung eines Objektes wie einer Tür auf Änderungen eines das Objekt umgebenden Feldes. Dem Objekt ist ein sensoraktiver Bereich mit Messfläche (11a) zugeordnet und ein Treiber (12,13) bringt eine bestimmte Größe im sensoraktiven Bereich auf. Ein Empfänger (14) erfasst die von den Treibern aufgebrachten Größe und Änderungen der Größe in dem das Objekt (10) umgebenden Feld im sensoraktiven Bereich (11 ). Durch eine dem Empfänger (14) nachgeschaltete Schaltung werden die Änderungen im das Objekt (10) umgebenden Feld zur Erzeugung eines Steuer- und/oder Messsignals (?11 a, ?11 b) verwendet. Dadurch, dass zur Erfassung von Änderungen der Größe in dem das Objekt (10) umgebenden Feld zusätzlich eine weitere Messstrecke oder eine Referenzstrecke mit zugeordnetem Treiber (13,12) vorgesehen ist, dass eine Taktschaltung (15) zum zeitabschnittsweisen Wirksamschalten jeder der Messstrecken oder der Messstrecke und der Referenzstrecke vorgesehen ist, dass eine Regeleinrichtung (17) zur Regelung der wenigstens einen von den Treibern (12,13) in die Messstrecken und/oder Referenzstrecke eingebrachten Größe als Antwort auf Änderungen der Größe im Feld vorgesehen ist, so dass am Empfänger (14) aus jeder der Messstrecken im Mittel die gleiche Amplitude der Größe von den Treibern und dem sensoraktiven Bereich (11 ) zum Empfänger (14) gelangt, und dass der sensoraktive Bereich (11 ) zumindest an die Treiber (12,13) hochohmig angekoppelt ist, wird eine Anordnung zur Überwachung eines Objektes empfindlicher und gleichzeitig störungsunempfindlicher.

Description

KAPAZITIVER NAHERUNGSSENSOR

Beschreibung

Bezug zu verwandten Anmeldungen

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2005 063 023.5, hinterlegt am 14. Dezember 2005, deren Offenbarungsgehalt hiermit aus^¬ drücklich auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung eines Objektes auf Änderungen eines das Objekt umgebenden Felds nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Stand der Technik

In vielen Bereichen besteht der Wunsch, sich im Umfeld eines Objektes ergebende Veränderungen zu erfassen, um daraus beispielsweise Steuerbefehle zum Öffnen von Türen oder anderen Öffnungen abzuleiten. Zu diesem Zweck werden meist optoelektronisch arbeitende Annäherungssensoren verwendet, die die Annäherung einer Person an ein Objekt erkennen und daraus einen entsprechenden Steuerbefehl ableiten.

Aus der dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu Grunde liegenden US 2004/0189293 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der ein elektromagnetisches Feld auf Änderungen im Umfeld des Feldes überprüft wird. Diese Vorrichtung dient insbesondere dazu, Personen daraufhin zu überprüfen, ob sie metallische Gegenstände wie z.B. Waffen mit sich tragen. In Abhängigkeit des Überprüfungsergebnisses wird dann ein Durchgang geöffnet oder freigegeben. Ähnliche Vorrichtungen zeigen auch EP 1 583 236 A1 , DE 197 01 899 A1 , DE 197 44 152 A1 , EP 1 341 306 A1 und EP 1 106 981 A2.

Den vorbekannten Systemen ist gemeinsam, dass sie nicht nur auf die zu erfassenden Änderungen in ihrem Umfeld reagieren, sondern auch störungsempfindlich sind. Derartige Störungen können bei den optoelektronischen Vorrichtungen Fremdlicht sein, bei den induktiven oder kapazitiven Lösungen können die Ergebnisse bereits durch Luftfeuchtigkeit oder Erdung der sich annähernden Person oder des sich annähernden Objektes beeinflusst sein. Aufgabe der Erfindung

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Überwachung eines Objektes empfindlicher und gleichzeitig störungsunempfindlicher zu machen.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Zur Erfassung der Änderungen werden dazu verschiedene Schritte vorgenommen. Einerseits werden zwei Messstrecken miteinander abgeglichen, wobei über eine Regeleinrichtung dafür gesorgt wird, dass am Empfänger aus jeder der Messstrecken im Mittel die gleichen Amplitudenwerte in Summe von den Treibern der Messstrecke als auch aus dem sensoraktiven Bereich zum Empfänger gelangen. Die Regeleinrichtung regelt damit die den Treibern zu geführte Leistung. Dies allein genügt jedoch noch nicht, um die gewünschte Empfindlichkeit auch bei sich ändernden Umweltbedingungen zu gewährleisten. Dies wird ergänzend dadurch erreicht, dass der sensoraktive Bereich mit den Messflächen hochohmig an die Treiber so angekoppelt wird, dass selbst kleinste Änderungen der Umgebung sich an der Messfläche in einer Amplituden- und/oder Phasenänderung bemerkbar machen. Gleichzeitig wird eine Verstärkerschaltung so hochohmig an die Messfläche angekoppelt, dass dadurch die Amplitude und/oder Phase des Messsignals kaum oder wenig beeinflusst werden.

Insbesondere bei kapazitiven Lösungen ergibt sich nämlich das Problem, dass je nach Erdung und Luftfeuchtigkeit die von den Treibern auf die Messfläche aufgebrachte Ladung entweder zu schnell abfließt oder gar nicht abfließt, so dass keine zuverlässigen und eindeutigen Werte ermittelbar sind. Durch die hochohmige Anbindung bei gleichzeitig durch die Regelung der in die Messstrecken eingebrachten Ladung oder Leistung möglicher hoher Verstärkung am Empfangsverstärker werden jedoch bereits kleinste Änderungen an der sensoraktiven Fläche auch am Empfänger wahrgenommen.

Vorzugsweise arbeitet die Anordnung kapazitiv, induktive Lösungen sind jedoch auf gleiche Art und Weise zu realisieren. Die hochohmige Ankopplung ist vorzugsweise auch gegenüber dem Empfänger vorzusehen, um dadurch den sensoraktiven Bereich tatsächlich hochohmig zu gestalten. Bedarfsweise kann eine Arbeitspunktoptimierung dadurch erreicht werden, dass die zwischen dem niederohmigen und dem hochohmigen Bereich vorgesehenen Impedanzen so gewählt werden, dass die Spannung im Bereich der Treiber größer ist als die Spannung im Bereich der sensoraktiven Fläche, wobei sie vorzugsweise im sensoraktiven Bereich gegen- über der Spannung im Bereich der Treiber halbiert ist.

Kurzbeschreibung der Figuren

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Hg. 1 ein Blockschaltbild der Anordnung,

Fig. 2 eine Darstellung betreffend die Arbeitspunktoptimierung,

Fig. 3,4,5 den Aufbau eines zu überwachenden Objektes wie einer Türe mit kapazitiven

Beschichtungen in perspektivischer, in Stirn- und Seitenansicht, F Fiigg.. 6 6 eine Frontansicht einer mit dem Objekt verschlossenen Öffnung,

Fig. 7 eine Draufsicht auf die Öffnung gemäß Fig. 6 sowie

Fig. 8 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 6 im Bereich der Anlenkung des Objektes am Türrahmen

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird jetzt beispielhaft unter bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Allerdings handelt es sich bei den Ausführungsbeispielen nur um Beispiele, die nicht das erfinderische Konzept auf eine bestimmte Anordnung beschränken sollen.

Bevor die Erfindung im Detail beschrieben wird, ist darauf hinzuweisen, dass sie nicht auf die jeweiligen Bauteile der Schaltung oder Anordnung oder die jeweiligen Verfahrensschritte beschränkt ist, da diese Bauteile und Verfahren variieren können. Die hier verwendeten Begriffe sind lediglich dafür bestimmt, besondere Ausführungsformen zu beschreiben, und wer- den nicht einschränkend verwendet. Wenn zudem in der Beschreibung oder in den Ansprüchen die Einzahl oder unbestimmte Artikel verwendet werden, bezieht sich dies auch auf die Mehrzahl dieser Elemente, solange nicht der Gesamtzusammenhang eindeutig etwas anderes deutlich macht. Dies gilt auch in umgekehrter Richtung.

In vielen Fällen ist es wünschenswert, einen Zugang z.B. durch eine gläserne Tür ohne Rahmen am Glas und ohne Kabelverbindung zum Außenrahmen zu verschließen, die sich aber bei Annäherung automatisch öffnet. Dabei soll im Glas kein Sensor sichtbar sein und eine Lichtschranke vor der Tür soll auch nicht angebracht werden. Im Falle der hier be^¬ schriebenen Sensoreinrichtung kann die ganze Tür als Objekt 10 zum sensoraktiven Teil gemacht werden, ohne dass eine Kabelverbindung zum Außenrahmen erforderlich ist und auch ohne dass eine Sensoreinrichtung sichtbar ist. Dabei kann auch die Richtung der Annäherung zu bestimmen, um z.B. die Tür in die richtige Richtung zu öffnen. Die Anwendung der Anordnung ist allerdings nicht auf diese Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie kann auch bei der Bestimmung von Änderungen im Umfeld von anderen Objekten eingesetzt werden oder auch, wenn sich bei einem bewegten oder beweglichen Objekt Änderungen durch die Bewegung in seinem Umfeld ergeben oder bei einem bewegten Objekt Änderungen in seinem Umfeld ganz allgemein erfasst werden sollen.

Die Figuren zeigen eine Anordnung zur Überwachung eines Objektes 10 auf Änderungen eines das Objekt umgebenden Feldes, wobei es sich bei dem Objekt um jedes beliebige Objekt handeln kann, in dessen Umgebung Änderungen zu erfassen sind. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Objekt 10 zum Beispiel um eine Glastür, die als sensoraktive Fläche 11 auf ihren beiden Seiten eine Beschichtung als Messflächen 11a, 11b aufweist, die zum Beispiel dafür bestimmt ist, eine kapazitive Ladung zu tragen. Das Objekt, also hier die Tür ist damit insgesamt oder zu dem entsprechenden Teil sensoraktiv, in dem im Fall der Glastür die Beschichtung aufgetragen ist. Diese Beschichtung kann z.B. auch zwischen zwei Glasflächen angeordnet sein. Insofern ist im Ausführungsbeispiel das das Objekt 10 umgebende Feld eine kapazitives Feld, wenngleich die Anordnung in analoger Weise auch induktiv arbeiten kann, sofern die gewünschte hochohmige Ankopplung mit der Impedanz Z erfolgt.

Die Anordnung weist wenigstens einen dem Objekt 10 zugeordneten sensoraktiven Bereich 11 auf, der in Fig. 1 durch die beiden Messflächen 11a, 11b gebildet ist. Grundsätzlich genügt wenigstens eine Messstrecke, innerhalb der die von den Messflächen 11a und/oder 11 b erfassten Änderungen über die in Fig. 1 unter der jeweiligen Messfläche angeordneten Impedanzen Z an den Eingang 14a eines Empfängers 14 weitergeleitet werden, der im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 durch einen Empfangsverstärker gebildet ist. Wird keine Rich- tungsdetektion gewünscht, genügt auch nur eine Messfläche. Jeder der Messstrecken ist wenigstens ein Treiber 12, 13 zugeordnet, um eine bestimmte oder bestimmbare Größe im sensoraktiven Bereich aufzubringen. Im kapazitiven Ausführungsbeispiel der Fig. 1 handelt es sich bei diesen Treibern um Digital-/Analogwandler (DAC), die die von den Ausgängen 17b, 17c der Regeleinrichtung 17 kommenden Signale einmal direkt Q, einmal invertiert Q in die Messstrecken einbringen. Der Empfänger 14 dient zur Erfassung der von den Treibern aufgebrachten Größe, die zum Beispiel eine bestimmte Ladungsmenge sein kann. Der Empfänger erfasst aber auch Änderungen des das Objekt 10 umgebenden Feldes, wenn sich zum Beispiel ein Körper dem dem Objekt 10 zugeordneten sensoraktiven Bereich 11 nähert und dadurch die Ladungsverhältnisse ändert. Dem Empfänger 14 nachgeschaltet ist eine Synchrondemodulatorschaltung zur Bestimmung von Änderungen an oder in dem das Objekt umgebenden Feld und zur Erzeugung eines Steuer- und/oder Messsignals Δ11a, Δ11b.

Bei korrekter Abstimmung der Ausgangsleistung der Treiberstufen DAC 12,13 in Fig.1 liegt am Ausgang des Empfangsverstärkers ein gleiches Signal von Taktphase zu Taktphase an. Eine Veränderung des das Objekt 10 umgebenden Feldes führt zu einer Abweichung von Phase zu Phase. Es steht also ein taktsynchrones Ausgangssignal an, das dann wieder möglichst unverzüglich mittels des Synchrondemodulators 21, der im Ausführungsbeispiel digitalen Regeleinrichtung 17 und den Treibern 12,13 zu gleichen Werten von Taktphase zu Taktphase ausgeregelt wird. Dazu gelangt das Empfangssignal vom Ausgang 14b des Verstärkers 14 zum Eingang 21a des Synchrondemodulators 21 , wird im Synchrondemodulator in seine taktsynchronen Anteile zerlegt und dann vom Ausgang 21b des Synchrondemodulators an den Eingang 17a der Regeleinrichtung 17 übermittelt. Der Wert für die Leistungsregelung der Treiber 12,13 ist gleichzeitig das Messsignal, das weiter ausgewertet wird. Da nur bei Änderung des das Objekt umgebenden Felds, z.B. Annäherung einer Person oder eines anderen Gegenstands, die mögliche Differenz von Taktphase zu Taktphase zu verstärken ist, kann der Verstärker, hier der Empfangsverstärker als Empfänger 14, eine sehr hohe Verstärkung aufweisen. Dies trägt zur Empfindlichkeit des Messsystems wesentlich bei.

Zur richtungsabhängigen Erfassung der Änderungen des das Objekt 11 umgebenden Feldes wird zusätzlich zu der wenigstens einen Messstrecke wenigstens eine weitere Messstrecke mit zugeordnetem Treiber vorgesehen. So kann die eine Messstrecke die Messfläche 11a umfassen, während die andere Messstrecke der Messfläche 11 b zugeordnet ist. Handelt es sich bei der weiteren Messstrecke um eine Referenzstrecke, so wird diese durch äußere Einflüsse nicht beeinflusst, sondern kann zum Beispiel in einem geschlossenen Gehäuse als Referenz vorgesehen sein. Dies wäre gleichbedeutend damit, dass die Glastüre der Figuren 3 bis 8 nur eine einseitige Beschichtung als sensoraktiven Bereich aufweist und somit gleichmäßig auf Annäherung aus beiden Richtungen reagiert. Eine Taktschaltung 15 ist zum zeitabschnittsweisen Wirksamschalten jeder der Messstrecken bzw. der wenigstens einen Messstrecke und der Referenzstrecke vorgesehen. Über die Steuerung 20 in Form eines Mikroprozessors wird die Taktschaltung 15 angesteuert, die über den Ausgang 15a ein Signal an die Schalter 24, 25 gibt und die Messflächen 11 a, 11 b wechselweise wirksam schaltet. Es versteht sich von selbst, dass auch mehr als zwei Messflächen selbst vorgesehen sein können und die Taktschaltung dann entsprechend anzupassen ist. Die Steuerung 20 steuert von Ausgang 20a über die Steuerleitung 18 die Treiber 12, 13 sowie auch über den Eingang 21c den Analog-/Digitalwandler x bit ADC im Synchronde- modulator 21 an. Die vom Ausgang 12b, 13b der Treibern 12, 13 ausgehenden Signale be- einflussen die vorbestimmte oder vorbestimmbare Größe, d.h. im kapazitiven Ausführungsbeispiel die Ladung der Messflächen 11a, 11b. Zwischen den Treibern und dem sensoraktiven Bereich 11 , gebildet durch diese Messflächen, ist eine hochohmige Ankopplung vorgesehen, die durch die Impedanz Z dargestellt ist. Im Ausführungsbeispiel erfolgt die Ankopplung vorzugsweise über Kondensatoren, es können jedoch auch Spulen oder entsprechende Widerstände oder auch Kombinationen aus vorgenannten Komponenten für diesen Zweck vorgesehen sein. Im Ausführungsbeispiel wurde als Impedanz Z eine Reihenschaltung aus 10 pF und 56 kΩ bei einer Taktfrequenz von 100 kHz und einer Treiberspannung von 2 Volt.

Die an der Messfläche vorhandene, vorzugsweise im Wechsel des Takts wechselnde La- düng gelangt dann zum Empfänger 14, dem Empfangsverstärker. Dieser gibt sein Empfangssignal als verstärktes Ausgangssignal an den Synchrondemodulator 21 weiter, in dem die den jeweiligen Messstrecken und/oder Referenzstrecken zugehörigen Signale aufgegliedert und im x Bit ADC miteinander zur Bildung eines Differenzsignals verglichen werden, so dass am Ausgang 21b des Synchronmodulators 21 ein Signal an den Eingang 17a des digi- talen Reglers (z.B. mit Pl-Charakteristik) als Regeleinrichtung 17 gegeben werden kann. Das nach dem Synchrondemodulator 21 anstehende Signal wird gleichzeitig aber auch an den Eingang 19a des Richtungsdetektors 19 mit Signalauswertung gegeben, der hieraus an den Ausgängen 19b, 19c die Änderungen an den Messflächen als Steuer- und/oder Messsignal Δ11a, Δ11b ausgibt. Der von den Ausgängen der Regeleinrichtung 17 kommende und an den Eingängen 12a, 12b der Treiber 12, 13 anstehende Wert für die Leistungsregelung der Treiber 12,13 ist gleichzeitig das Messsignal, das weiter ausgewertet wird. Regeleinrichtung 17 und Richtungsdetektor 19 stehen über die Anschlüsse 17d, 19d und Steuerleitung 30 ggf. miteinander in Verbindung.

Die Regelung der wenigstens einen von den Treibern 12, 13 in Messstrecken und/oder Referenzstrecken eingebrachten Größe, also im Ausführungsbeispiel der Ladungsmenge, als Antwort auf Änderungen in dem das Objekt 10 umgebenden Feld erfolgt so, dass am Empfänger 14 aus jeder der Messstrecken im Mittel die gleiche Amplitude der vorbestimmten oder vorbestimmbaren Größe, also im Ausführungsbeispiel der Ladung, von den Treibern 12, 13 und dem sensoraktiven Bereich 11 zum Empfänger 14 gelangt. Dies geschieht durch eine entsprechende Nachregelung der Treiberleistung.

Vorzugsweise ist gemäß Figur 1 auch der sensoraktive Bereich 11 an den Empfänger 14 hochohmig angekoppelt, was durch die Impedanz Z dargestellt ist. Ebenso vorzugsweise ist die hochohmige Ankopplung gegenüber den Treibern 12, 13 und dem Empfänger 14 annä- hernd gleich groß ausgebildet, was im Ausführungsbeispiel durch gleichgroße Kondensatoren, Widerstände, Spulen oder Kombinationen der genannten Komponenten geschieht.

Wird das Verhältnis der Spannung an den Treibern 12, 13 zur Spannung im sensoraktiven Bereich 11 so gewählt, dass dieser Wert kleiner als 1 ist, kann eine Arbeitsbereichsoptimie- rung gemäß Fig. 2 stattfinden. In Fig. 2 ist auf der Ordinate die Spannung U_11a an der einen Messstrecke der Impedanz Z gegenübergestellt. Dabei wird deutlich, dass die Steigung dieser Kurve bei maximaler Spannung U_max und minimaler Spannung U_min an der Messfläche gering ist, während sie mittleren Bereich größer ist. Sollen Werte aus Spannungsänderungen abgeleitet werden, empfiehlt es sich daher, dass Verhältnis der Spannung an den Treibern 12,13 gegenüber der Spannung im sensoraktiven Bereich 11 zwischen 0,1 und 0,9, vorzugsweise sogar annähernd bei 0,5 zu halten. In diesem Bereich führt eine Amplitudenänderung damit zur stärksten Signaländerung.

Durch die kleine Kapazität bzw. den hohen Widerstand oder die hohe Induktion - im Ausfüh- rungsbeispiel - der Kondensatoren ergibt sich die gewünschte hohe Impedanz von der Messfläche 11a, 11 b zur Endstufe und von der Messfläche zum Vorverstärker. Derartige kleinste Änderungen finden auch dann statt, wenn die sich nähernde Person nicht auf einem geerdeten Untergrund befindet. Auch eine metallisch leitende Verbindung in unmittelbarer Nähe der Messfläche stört die Empfindlichkeit des Systems nicht. Auf Grund der Vorverstär- kung bzw. der hohen Regelungsleistung können auch kleinste Änderungen an der Messfläche einwandfrei detektiert werden.

Solche Lösungen sind insbesondere dann erforderlich, wenn im Ausführungsbeispiel der Figuren 3 bis 8 das Objekt eine Tür, zum Beispiel eine Glastüre ist, die bei Annäherung einer Person selbsttätig öffnen soll. Für diesen Fall können auf der Glastür Beschichtungen angeordnet werden, die eine Kapazität bilden, wie durch die Messflächen 11a, 11 b in den Figuren 3 und 4 angedeutet. Will man diese Messflächen nämlich gemäß den Figuren 7 und 8 kapazitiv über den Türrahmen ankoppeln, stehen nur geringe Flächen am Türanschlag im Bereich des Türrahmens 22 zur Verfügung, so dass auch nur kleine Kondensatoren hierfür geeignet sind und insbesondere keine Kabel. Damit ist zwar eine Zuleitung 23 am Türrah- men 22 zum Kondensator möglich, die Fläche selbst ist jedoch klein, was allerdings gleichzeitig die gewünschte hochohmige Ankopplung ermöglicht. Bedarfsweise können auch unterschiedliche Bereiche der Tür, hier als Objekt 10, über verschiedene übereinanderliegende Bereiche oder nebeneinanderliegende Bereiche des Türrahmens angekoppelt werden. Dabei entspricht eine der kapazitiven Ankopplungen der Impedanz Z zwischen den Treibern 12 oder 13 zur Messfläche 11a, 11b, während die andere(n) kapazitive(n) Ankopplung(en) der Impedanz Z zum Vorverstärker hin entspricht. In der Darstellung gemäß den Fig. 6 bis 8 ist nur eine kapazitive Messtrecke also ohne Richtungsdetektion dargestellt. Verbindet man durch geeignete Maßnahmen die beiden Messflächen 11a, 11 b mit kapazitiv wirksamen Flächen an der dem Drehpunkt oder Scharnier zugewandten Außenkante der Scheibe der Glastür, so kann jede Fläche in eine eigenen Messstrecke eingebunden sein. Dies erlaubt somit eine richtungsabhängige Detektion einer sich der Tür oder dem Objekt 10 nähernden Person oder eines Gegenstands. Bewegt sich umgekehrt solch ein Objekt, ergibt sich auch ein Sensorsignal, selbst bei Annäherung an eine trockene Holzstange, die also kaum eine Ladung trägt.

Die Messflächen 11a, 11b müssen nicht wie in den Figuren 3 bis 8 als ebene Flächen ausgebildet werden. Grundsätzlich können die Flächen jede beliebige Form einnehmen, ohne dass die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung verloren gehen. Dies schafft einen großen Gestaltungsspielraum, der für beliebige Anwendungszwecke insbesondere in der Annähe- rungsdetektion und Richtungsdetektion von Vorteil ist.

So kann z.B. ein Leitungsdraht längs einer z.B. beweglichen Gummileiste angeordnet sein, um z.B. einen Einklemmschutz an einem beweglichen Element zu realisieren. Diese Messanordnung kann z.B. an einem Fahrzeug an Fenster, Tür oder Heckklappe oder an einer Schiebe- oder Drehtür eingesetzt werden, da die beschriebene Messanordnung ihre Empfindlichkeit auch in unmittelbarer Nähe von Metallrahmen nahezu nicht ändert. Eine Person oder ein Objekt in der Nähe, z.B. in 50 cm Abstand wird auf Grund der kapazitiven Wirksamkeit erkannt, während z.B. eine trockene Holzlatte die Gummileiste bei Kontakt verformt, woraufhin die Abstandsänderung zwischen Leitungsdraht und Metallfläche die Messanord- nung ansprechen lässt. Vorteilhafterweise wird dann die elektrische Masse der Sensorvorrichtung mit der elektrischen leitenden Masse des Metallrahmens verbunden. Es können aber auch zwei Leitungen so in einem flexiblen Element, z.B. der Gummileiste angeordnet werden, das sie sich bei Einwirken einer äußeren Kraft zueinander leicht verändern. Von den beiden Leitungen kann dann eine der sensoraktive Bereich 11 mit der Messfläche und die andere die elektrische Masse des Sensors sein. Aber auch hier ist eine richtungsabhängige Detektion möglich, wenn die beiden Leitungen als Messflächen 11a, 11b betrieben werden.

Ergänzend versteht sich, dass die in Figur 1 dargestellte digitale Lösung auch auf analoge Weise aufgebaut werden kann.

Die Signale der Taktschaltung 15 können eine beliebige Pulsform haben. Dabei ist diese Form nicht auf ein Rechtecksignal begrenzt, sondern das Taktsignal kann auch sinusförmig sein, wenn dies für bestimmte Einsatzzwecke von Vorteil ist. Ebenso können die Treiber mittels eines Spreizbandspektrums betrieben werden, um dadurch eine Resonanz mit im Umfeld vorliegenden Frequenzen weitestgehend zu vermeiden. Dem Fachmann sind die hierbei anzuwendenden Verfahren wie zum Beispiel TDMA, CDMA, FDMA usw. bekannt.

Es versteht sich von selbst, dass diese Beschreibung verschiedensten Modifikationen, Änderungen und Anpassungen unterworfen werden kann, die sich im Bereich von Äquivalenten zu den anhängenden Ansprüchen bewegen.

Bezugszeichenliste

10 Objekt

11 sensoraktiver Bereich

11a, 11b Messflächen

12, 13 Treiber

12a, 13a Eingang

12b, 13b Ausgang

14 Empfänger

14a Eingang

14b Ausgang

15 Taktschaltung

15a Ausgang

17 Regeleinrichtung

17a Eingang

17b, 17c Ausgang

17d Anschluss

18 Steuerleitung

19 Richtungsdetektor

19a Eingang

19b, 19c Ausgang

19d Anschluss

20 Steuerung

20a Ausgang

21 Synchrondemodulator

21a, 21c Eingang

21 b Ausgang

22 Türrahmen

23 Zuleitung

24, 25 Schalter

30 Steuerleitung

Δ11 a, Δ11 b Steuersignal

Claims

Patentansprüche

1. Anordnung zur Überwachung eines Objektes (10), wie insbesondere einer Tür oder einer Öffnung, auf Änderungen eines das Objekt umgebenden Feldes, mit

- wenigstens einem dem Objekt (10) zugeordneten sensoraktiven Bereich (11 ),

- wenigstens einer Messtrecke mit zugeordnetem Treiber (12,13) zum Aufbringen einer bestimmten oder bestimmbaren Größe im sensoraktiven Bereich,

- wenigstens einem Empfänger (14) zur Erfassung der von den Treibern aufgebrachten Größe und von Änderungen der Größe in dem das Objekt (10) umgebenden Feld im sensoraktiven Bereich (11),

- einer dem Empfänger (14) nachgeschalteten Schaltung zur Bestimmung von Änderungen im das Objekt (10) umgebenden Feld und zur Erzeugung eines Steuer- und/oder Messsignals (Δ11a, Δ11 b) anhand der erfassten Änderungen, dadurch gekennzeichnet,

- dass zur Erfassung von Änderungen der Größe in dem das Objekt (10) umgebenden Feld zusätzlich zu der wenigstens einen Messstrecke wenigstens eine weitere Messstrecke oder eine Referenzstrecke mit zugeordnetem Treiber (13,12) vorgesehen ist,

- dass eine Taktschaltung (15) zum zeitabschnittsweisen Wirksamschalten jeder der Messstrecken oder der Messstrecke und der Referenzstrecke vorgesehen ist, dass eine Regeleinrichtung (17) zur Regelung der wenigstens einen von den Treibern (12,13) in die Messstrecken und/oder Referenzstrecke eingebrachten Größe als Antwort auf Änderungen der Größe im Feld vorgesehen ist, so dass am Empfänger (14) aus jeder der Messstrecken im Mittel die gleiche Amplitude der Größe von den Treibern und dem sensoraktiven Bereich (11) zum Empfänger (14) gelangt, und

- dass der sensoraktive Bereich (11) zumindest an die Treiber (12,13) hochohmig angekoppelt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das das Objekt (10) umgebende Feld ein kapazitives Feld ist und dass die Größe eine kapazitive Ladung ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der sensoraktive Bereich (11) auch an den Empfänger (14) hochohmig angekoppelt ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der sensoraktive Bereich (11) durch wenigstens eine Messfläche (11a, 11b) gebildet ist.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur hochohmigen Ankopplung Kondensatoren, Widerstände, Spulen oder Kombinationen der genannten Komponenten verwendet werden.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hochohmige Ankopplung gegenüber den Treibern (12,13) und dem Empfänger (14) durch annähernd gleich große Kondensatoren erfolgt.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Spannung im sensoraktiven Bereich (1 1 ) zur Spannung an den Treibern (12,13) kleiner 1 ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen 0,1 und 0,9, vorzugsweise annähernd 0,5 ist.