WO2009047073A1 - Sensoreinrichtung zur kapazitiven abstandsermittlung - Google Patents

Sensoreinrichtung zur kapazitiven abstandsermittlung Download PDF

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WO2009047073A1
WO2009047073A1 PCT/EP2008/062050 EP2008062050W WO2009047073A1 WO 2009047073 A1 WO2009047073 A1 WO 2009047073A1 EP 2008062050 W EP2008062050 W EP 2008062050W WO 2009047073 A1 WO2009047073 A1 WO 2009047073A1
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sensor device
capacitive
signal
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Rudolf Merkel
Uwe Zimmermann
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Robert Bosch Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/023—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring distance between sensor and object

Definitions

  • the invention relates to a sensor device, in particular sensor device in or on a vehicle, for the capacitive determination of the distance between the sensor device and an object, with an electrode for forming a capacitive arrangement with the object and a device for creating a capacitive capacitive signal proportional to the signal ,
  • Such a sensor device is known. For example, it is used in or on vehicles for distance measurement between the vehicle and objects located outside the vehicle, such as other vehicles, in the vicinity of the vehicle.
  • an electrode is attached to the vehicle, which forms a capacitive arrangement together with the object (as a counter electrode).
  • the capacity of this arrangement is determined and determines the distance between the sensor device or the vehicle and the object.
  • the dielectric constant of the material arranged between the electrode and the object - in this case essentially the air - is also included. In such an arrangement, its capacity is thus greatly influenced by the effects of, for example, fluctuating humidity or temperature fluctuations due to the high difference between the dielectric constants of water and air.
  • the sensor device has a reference electrode for forming a capacitive
  • Reference arrangement with the object a further device for establishing a reference capacitive to the capacitive reference arrangement reference signal and an evaluation device for determining the distance by forming a ratio of the signal and the reference signal, wherein the reference electrode has an electrode shape, which of the electrode shape of the electrode differs. Due to the different electrode shapes, the dependence of the capacitance of the reference arrangement on the distance between the reference electrode and the object deviates from the dependence of the capacitance of the arrangement on the associated distance between the electrode and the object.
  • the sensor device is in particular a sensor device in or on a vehicle and preferably serves to determine the distance between the vehicle and an object preferably arranged outside the vehicle. This object arranged outside the vehicle is, for example, another vehicle.
  • one of the two electrodes is formed as a plate-shaped or substantially plate-shaped electrode and / or the other of the two electrodes is formed as a cylindrical or substantially cylindrical electrode.
  • the electrode shapes of the plate-shaped and cylindrical electrodes differ significantly.
  • a substantially cylindrical electrode may for example be formed by a correspondingly shaped conductor.
  • the capacitive arrangement / reference arrangement can be considered approximately as a plate capacitor.
  • the capacitive arrangement / reference arrangement for a distance between the electrode / reference electrode and the object, which is significantly larger than the radius r of the cylindrical electrode can be considered approximately as a cylindrical capacitor.
  • the one of the two electrodes as plate-shaped electrode and the other of the two electrodes is formed as a cylindrical electrode.
  • At least one of the devices for generating the signal / reference signal from the other device for generating the signal / reference signal and the evaluation is galvanically isolated. Due to this galvanic isolation, the signal / reference signal can be generated independently in the two devices.
  • At least one of the devices for generating the signal / reference signal with its associated capacitive arrangement / reference arrangement forms a resonant circuit. It is preferably provided that the signal / reference signal is a time constant or a frequency of the resonant circuit.
  • At least one of the devices for generating the signal / reference signal has a shield electrode for shielding further potentials. If the sensor device is in or on a vehicle, the shielding electrodes shield the electrode or the reference electrode in particular against the potentials of the vehicle.
  • the devices for generating the signal / reference signal output the signal and / or the reference signal as digital signals to the evaluation device.
  • the signal / reference signal is preferably converted by means of an analog-to-digital converter of the associated device into the digital signal or digital reference signal. Subsequently, this digital signal / reference signal is output to the evaluation device. Due to the output as a digital signal / reference signal, the galvanic isolation can be realized easily and safely.
  • the evaluation device of a computing unit for forming the ratio between the signal and the reference signal and for determining the distance from this ratio.
  • Figure 1 is a schematic representation of a sensor device
  • FIG. 2 shows the sensor device arranged on a vehicle with a
  • Electrode and a reference electrode and another vehicle Electrode and a reference electrode and another vehicle.
  • the sensor device 1 shows a schematic representation of a sensor device 1 for the capacitive determination of the distance between it and an object 2, which is located in a detection area 3.
  • the sensor device is arranged on a vehicle, not shown, and serves - as FIG. 2 shows - to determine the distance between it and objects outside the vehicle.
  • the detection area is an area outside the vehicle.
  • the sensor device 1 has an electrode 5 designed as an essentially cylindrical electrode 4 and a reference electrode 7 designed as a plate-shaped electrode 6.
  • the electrode 5 forms with the object 2 a capacitive arrangement 8, which is indicated by field lines between the electrode 5 and the object 2.
  • the reference electrode 7 forms with the object 2 a capacitive reference arrangement 9, which is indicated by corresponding field lines.
  • the capacitive array 8 and the capacitive reference arrangement 9 is limited to the detection area 3, the
  • Electrode 5 of a first shield electrode 10 and the reference electrode 7 of a second shield electrode 1 1 partially surrounded.
  • the shielding electrodes 10, 11 shield the two electrodes 5, 7 from potentials outside the detection range 3.
  • the electrode 5 is connected to a device 12 for creating a signal proportional to a capacitance Ci of the capacitive device 8.
  • the reference electrode 7 is connected to a further device 13 for producing a reference signal proportional to the capacitance C 2 of the capacitive reference arrangement 9.
  • the device 12 has a measuring circuit 14 (in particular oscillating circuit) for generating the actual signal into which the capacitive arrangement 8 is electrically connected.
  • the real signal is then output to an analog-to-digital converter 15, which generates a corresponding digital signal I from the actual signal and outputs it to an evaluation device 16.
  • the further device has a measuring circuit 17, in which the capacitive reference arrangement 9 is electrically integrated.
  • a real reference signal I R is created, which is proportional to the capacitance C 2 of the capacitive reference arrangement 9.
  • This actual reference signal I R is output to an analog-to-digital converter 18 of the further device 13.
  • the analog to digital converter 18 created from this actual reference signal I R I R a digital reference signal that is also output to the evaluation sixteenth
  • the evaluation device 16 has a computing unit 19 for forming a ratio of the signal and the reference signal and for determining the distance d from this ratio. The determined distance is then output via an output 20.
  • the different electrode shapes of the electrode 5 and the reference electrode 7 results in different dependencies of the capacitances Ci, C 2 of the capacitive device 8 and the capacitive reference arrangement 9 from the distance d.
  • the capacitance Ci of the capacitive arrangement (single-conductor arrangement) with a substantially cylindrical electrode 4 can be nourished by the capacitance of a cylindrical capacitor. It results for the capacity Ci of the arrangement
  • the capacitance C 2 of the capacitive reference arrangement 9 can be neatly accepted as the capacitance of a plate capacitor and results in:
  • I is the length of the electrode 5
  • r is the radius of the electrode 5
  • d is the distance to the surface of the object 2.
  • A is the effective electrode area
  • d is the plate spacing.
  • the electric field constant ⁇ o and the ⁇ r enter into equations 1 and 2.
  • the dielectric constant ⁇ r is a characteristic material constant of the material between the electrode / reference electrode 5, 7 and the object 2. If the sensor device 1 is used to measure the distance between the sensor device 1 and an object 2 outside a vehicle, the capacitance of the devices 8, 9 will increase due to the significantly higher dielectric constant of water Dielectric constant of air heavily influenced by weather conditions such as fluctuating humidity and temperature fluctuations. By measuring with the electrode 5 and the reference electrode 7, which are formed as electrodes 5, 7 different electrode shapes, these weather dependencies can be eliminated.
  • the measurement of the capacitances Ci, C 2 by means of the measuring circuits 14, 17, for example, by measuring a rise time as a time constant.
  • the measurement of the capacitances C 1 , C 2 or the generation of signals I, I R proportional to the capacitances C 1 , C 2 must take place independently of each other. This is achieved via a galvanic isolation by means of the analog-to-digital converters 15, 18 whose output signals are independent of the potential of the electrode 5 or the reference electrode 7.
  • the output signals of the analog-to-digital converters 15, 18 are applied to the evaluation device 16, which forms a ratio of the signal and the reference signal (Ci: C 2 ).
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment for mounting the sensor device 1 to the electrode 5 and the reference electrode 7 on a vehicle 21.
  • the corresponding counter electrode of the capacitive arrangement 8 and of the capacitive reference arrangement 9 is formed by the object formed as a further vehicle 22.
  • the shielding electrodes for shielding the electrodes 5, 7 against the mass of the vehicle 21.
  • the arrangement of the sensor device 1 of Figure 2 is in a side region of the vehicle 21 and can be used to detect a collision with the to be moved to the vehicle 21 further vehicle 22 (arrow 23) well before the actual impact and, for example, measures to protect the occupants 24 of the vehicle 21 to meet.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung, insbesondere Sensoreinrichtung in oder an einem Fahrzeug, zur kapazitiven Ermittlung des Abstandes zwischen der Sensoreinrichtung und einem Objekt, mit einer Elektrode zur Bildung einer kapazitiven Anordnung mit dem Objekt und einer Vorrichtung zum Erstellen eines zur Kapazität der kapazitiven Anordnung proportionalen Signals. Es ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung eine Referenzelektrode (7) zur Bildung einer kapazitiven Referenzanordnung (9) mit dem Objekt (2), eine weitere Vorrichtung (13) zum Erstellen eines zur Kapazität (C2) der kapazitiven Referenzanordnung (9) proportionalen Referenzsignals (IR) und eine Auswerteeinrichtung (16) zur Ermittlung des Abstandes (d) durch Bildung eines Verhältnisses aus dem Signal (I) und dem Referenzsignal (IR) aufweist, wobei die Referenzelektrode (7) eine Elektrodenform aufweist, die von der Elektrodenform der Elektrode (5) abweicht.

Description

Beschreibung
Titel
Sensoreinrichtung zur kapazitiven Abstandsermittlung
Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung, insbesondere Sensoreinrichtung in oder an einem Fahrzeug, zur kapazitiven Ermittlung des Abstandes zwischen der Sensoreinrichtung und einem Objekt, mit einer Elektrode zur Bildung einer kapazitiven Anordnung mit dem Objekt und einer Vorrichtung zum Erstellen eines zur Kapazität der kapazitiven Anordnung proportionalen Signals.
Stand der Technik
Eine derartige Sensoreinrichtung ist bekannt. Sie wird zum Beispiel in oder an Fahrzeugen zur Abstandsmessung zwischen dem Fahrzeug und außerhalb des Fahrzeugs angeordneten Objekten, wie zum Beispiel anderen Fahrzeugen, in der Umgebung des Fahrzeugs genutzt. Dazu ist eine Elektrode am Fahrzeug angebracht, die zusammen mit dem Objekt (als Gegenelektrode) eine kapazitive Anordnung bildet. Die Kapazität dieser Anordnung wird ermittelt und daraus der Abstand zwischen der Sensoreinrichtung beziehungsweise des Fahrzeugs und dem Objekt bestimmt. Dabei geht unter Anderem auch die Dielektrizitätskonstante des zwischen der Elektrode und dem Objekt angeordneten Materials - hier also im Wesentlichen der Luft - ein. Bei einer derartigen Anordnung wird deren Kapazität aufgrund des hohen Unterschieds der die Dielektrizitätskonstanten von Wasser und Luft somit stark von Witterungseinflüssen wie zum Beispiel schwankender Luftfeuchtigkeit oder Temperaturschwankungen beeinflusst.
Offenbarung der Erfindung
Zur Eliminierung des Einflusses der Dielektrizitätskonstante ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung eine Referenzelektrode zur Bildung einer kapazitiven
30 August 2007 Referenzanordnung mit dem Objekt, eine weitere Vorrichtung zum Erstellen eines zur Kapazität der kapazitiven Referenzanordnung proportionalen Referenzsignals und eine Auswerteeinrichtung zur Ermittlung des Abstandes durch Bildung eines Verhältnisses aus dem Signal und dem Referenzsignal aufweist, wobei die Referenzelektrode eine Elektrodenform aufweist, die von der Elektrodenform der Elektrode abweicht. Durch die unterschiedlichen Elektrodenformen weicht die Abhängigkeit der Kapazität der Referenzanordnung vom Abstand zwischen der Referenzelektrode und dem Objekt von der Abhängigkeit der Kapazität der Anordnung an den zugeordneten Abstand zwischen der Elektrode und dem Objekt ab. Wird mittels der Auswerteeinrichtung das Verhältnis zwischen der Kapazität Ci der kapazitiven Anordnung und der Referenzkapazität C2 der kapazitiven Referenzanordnung gebildet, so kürzt sich die die Dielektrizitätskonstante ε = εo εr des zwischen der Elektrode und dem Objekt beziehungsweise der Referenzelektrode und dem Objekt angeordneten Materials heraus. Es ergibt sich eine Abstandsabhängigkeit des Verhältnisses, die nur von geometrischen Größen und dem jeweiligen Abstand der Elektrode/Referenzelektrode von dem Objekt abhängt. Die Sensoreinrichtung ist insbesondere eine Sensoreinrichtung in oder an einem Fahrzeug und dient vorzugsweise zur Ermittlung des Abstandes zwischen dem Fahrzeug und einem vorzugsweise außerhalb des Fahrzeugs angeordneten Objekt. Dieses außerhalb des Fahrzeugs angeordnete Objekt ist beispielsweise ein weiteres Fahrzeug.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine der beiden Elektroden (Elektrode oder Referenzelektrode) als eine plattenförmige oder im Wesentlichen plattenförmige Elektrode ausgebildet ist und/oder die andere der beiden Elektroden als eine zylinderförmige oder im Wesentlichen zylinderförmige Elektrode ausgebildet ist. Die Elektrodenformen der plattenförmigen und der Zylinderförmigen Elektrode unterscheiden sich deutlich. Eine weitgehend zylinderförmige Elektrode kann zum Beispiel von einem entsprechend geformten Leiter gebildet sein. Bei einer plattenförmigen Elektrode/Referenzelektrode kann die kapazitive Anordnung/Referenzanordnung näherungsweise als Plattenkondensator betrachtet werden. Bei einer zylinderförmigen Elektrode/Referenzelektrode kann die kapazitive Anordnung/Referenzanordnung für einen Abstand zwischen der Elektrode/Referenzelektrode und dem Objekt, der deutlich größer ist als der Radius r der zylinderförmigen Elektrode, näherungsweise als Zylinderkondensator angesehen werden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die eine der beiden Elektroden als plattenförmige Elektrode und die andere der beiden Elektroden als zylinderförmige Elektrode ausgebildet ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eine der Vorrichtungen zum Erstellen des Signals/Referenzsignals von der jeweils anderen Vorrichtung zum Erstellen des Signals/Referenzsignals und der Auswerteeinrichtung galvanisch getrennt ist. Durch diese galvanische Trennung kann das Erstellen des Signals/Referenzsignals in den beiden Vorrichtungen unabhängig voneinander erfolgen.
Insbesondere ist vorgesehen, dass mindestens eine der Vorrichtungen zum Erstellen des Signals/Referenzsignals mit der ihr zugeordneten kapazitiven Anordnung/Referenzanordnung einen Schwingkreis bildet. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass das Signal/Referenzsignal eine Zeitkonstante oder eine Frequenz des Schwingkreises ist.
Mit Vorteil weist mindestens eine der Vorrichtungen zum Erstellen des Signals/Referenzsignals eine Schirmelektrode zum Abschirmen weiterer Potentiale auf. Ist die Sensoreinrichtung in oder an einem Fahrzeug, so schirmen die Schirmelektroden die Elektrode beziehungsweise die Referenzelektrode insbesondere gegen die Potentiale des Fahrzeugs ab.
Weiterhin ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Vorrichtungen zum Erstellen des Signals/Referenzsignals das Signal und/oder das Referenzsignal als digitale Signale an die Auswerteeinrichtung ausgeben. Dazu wird das Signal/Referenzsignal vorzugsweise mittels eines Analog-Digital-Wandlers der zugeordneten Vorrichtung in das digitale Signal beziehungsweise digitale Referenzsignal gewandelt. Anschließend wird dieses digitale Signal/Referenzsignal an die Auswerteeinrichtung ausgegeben. Durch die Ausgabe als digitales Signal/Referenzsignal kann die galvanische Trennung einfach und sicher realisiert werden.
Schließlich ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung einer Recheneinheit zur Bildung des Verhältnisses zwischen dem Signal und dem Referenzsignal und zur Ermittlung des Abstandes aus diesem Verhältnis aufweist. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Sensoreinrichtung und
Figur 2 die an einem Fahrzeug angeordnete Sensoreinrichtung mit einer
Elektrode und einer Referenzelektrode und ein weiteres Fahrzeug.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Die Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Sensoreinrichtung 1 zur kapazitiven Ermittlung des Abstandes zwischen ihr und einem Objekt 2, das sich in einem Ermittlungsbereich 3 befindet. Die Sensoreinrichtung ist an einem nicht gezeigten Fahrzeug angeordnet und dient - wie Figur 2 zeigt - zur Ermittlung des Abstandes zwischen ihr und Objekten außerhalb des Fahrzeugs. Somit ist der Ermittlungsbereich ein Bereich außerhalb des Fahrzeugs. Die Sensoreinrichtung 1 weist eine als im Wesentlichen zylinderförmige Elektrode 4 ausgebildete Elektrode 5 und eine als plattenförmige Elektrode 6 ausgebildete Referenzelektrode 7 auf. Die Elektrode 5 bildet mit dem Objekt 2 eine kapazitive Anordnung 8, die durch Feldlinien zwischen der Elektrode 5 und dem Objekt 2 angedeutet ist. Die Referenzelektrode 7 bildet mit dem Objekt 2 eine kapazitive Referenzanordnung 9, die durch entsprechende Feldlinien angedeutet ist. Damit die kapazitive Anordnung 8 und die kapazitive Referenzanordnung 9 jeweils auf den Ermittlungsbereich 3 beschränkt ist, ist die
Elektrode 5 von einer ersten Schirmelektrode 10 und die Referenzelektrode 7 von einer zweiten Schirmelektrode 1 1 bereichsweise umgeben. Die Schirmelektroden 10, 11 schirmen die beiden Elektroden 5, 7 gegen Potentiale außerhalb des Ermittlungsbereichs 3 ab. Die Elektrode 5 ist mit einer Vorrichtung 12 zum Erstellen eines zu einer Kapazität Ci der kapazitiven Anordnung 8 proportionalen Signals verbunden. Die Referenzelektrode 7 ist mit einer weiteren Vorrichtung 13 zum Erstellen eines zur Kapazität C2 der kapazitiven Referenzanordnung 9 proportionalen Referenzsignals verbunden. Zum Erstellen des Signals I weist die Vorrichtung 12 eine Messschaltung 14 (insbesondere Schwingkreis), zum Erstellen des eigentlichen Signals auf, in die die kapazitive Anordnung 8 elektrisch eingebunden ist. Das eigentliche Signal wird anschließend an einen Analog-Digitalwandler 15 ausgegeben, der aus dem eigentlichen Signal ein entsprechendes digitales Signal I erstellt und an eine Auswerteeinrichtung 16 ausgibt. Die weitere Vorrichtung weist eine Messschaltung 17 auf, in die die kapazitive Referenzanordnung 9 elektrisch eingebunden ist. Mittels der Messschaltung 17 wird ein eigentliches Referenzsignal IR erstellt, das zur Kapazität C2 der kapazitiven Referenzanordnung 9 proportional ist. Dieses eigentliche Referenzsignal IR wird an einen Analog-Digital-Wandler 18 der weiteren Vorrichtung 13 ausgegeben. Der Analog-Digital-Wandler 18 erstellt aus diesem eigentlichen Referenzsignal IR ein digitales Referenzsignal IR, das ebenfalls an die Auswerteeinrichtung 16 ausgegeben wird. Die Auswerteeinrichtung 16 weist eine Recheneinheit 19 zur Bildung eines Verhältnisses aus dem Signal und dem Referenzsignal und zur Ermittlung des Abstandes d aus diesem Verhältnis auf. Der ermittelte Abstand wird anschließend über einen Ausgang 20 ausgegeben.
Es ergibt sich folgende Funktion der Sensoreinrichtung 1 zur kapazitiven Ermittlung des Abstandes d zwischen ihr und einem Objekt 2: Durch die unterschiedlichen Elektrodenformen der Elektrode 5 und der Referenzelektrode 7 ergeben sich unterschiedliche Abhängigkeiten der Kapazitäten Ci, C2 der kapazitiven Anordnung 8 und der kapazitiven Referenzanordnung 9 vom Abstand d. Die Kapazität Ci der kapazitiven Anordnung (Einfachleiteranordnung) mit einer weitgehend zylinderförmigen Elektrode 4 kann durch die Kapazität eines Zylinderkondensators genährt werden. Es ergibt sich für die Kapazität Ci der Anordnung
C1 = I-Ti- 2f"'A. (1 )
1 \n{d 2r)
Die Kapazität C2 der kapazitiven Referenzanordnung 9 kann genährt als Kapazität eines Plattenkondensators angenommen werden und ergibt sich zu:
C2 = (2)
Dabei ist I die Länge der Elektrode 5, r der Radius der Elektrode 5 und d der Abstand zur Oberfläche des Objekts 2. Beim Plattenkondensator ist A die wirksame Elektrodenfläche und d der Plattenabstand. Weiterhin gehen die elektrische Feldkonstante εo und die die εr in die Gleichungen 1 und 2 ein. Die Dielektrizitätskonstante εr ist eine charakteristische Materialkonstante des Materials zwischen der Elektrode/Referenzelektrode 5, 7 und dem Objekt 2. Wird die Sensoreinrichtung 1 zur Abstandsmessung zwischen der Sensoreinrichtung 1 und einem Objekt 2 außerhalb eines Fahrzeugs genutzt, so wird die Kapazität der Anordnungen 8, 9 aufgrund der wesentlich höheren Dielektrizitätskonstante von Wasser gegenüber der Dielektrizitätskonstante von Luft stark von Witterungseinflüssen wie schwankender Luftfeuchtigkeit und Temperaturschwankungen beeinflusst. Durch die Messung mit der Elektrode 5 und der Referenzelektrode 7, die als Elektroden 5, 7 unterschiedlicher Elektrodenformen ausgebildet sind, können diese Witterungsabhängigkeiten eliminiert werden.
Die Messung der Kapazitäten Ci, C2 erfolgt mittels der Messschaltungen 14, 17 zum Beispiel durch Messung einer Anstiegszeit als Zeitkonstante. Die Messung der Kapazitäten Ci, C2 beziehungsweise das Erstellen von zu den Kapazitäten Ci, C2 proportionalen Signalen I, IR muss dabei unabhängig voneinander erfolgen. Dies wird über eine galvanische Trennung mittels der Analog-Digital-Wandler 15, 18 erreicht, deren Ausgangssignale unabhängig vom Potential der Elektrode 5 beziehungsweise der Referenzelektrode 7 ist. Die Ausgangssignale der Analog-Digital-Wandler 15, 18 (digitales Signal und digitales Referenzsignal) werden auf die Auswerteeinrichtung 16 gegeben, die ein Verhältnis aus dem Signal und dem Referenzsignal (Ci : C2) bildet. Durch diese Quotientenbildung wird erreicht, dass sich die witterungsabhängige Dielektrizitätskonstante εr herauskürzt. Es ergibt sich die folgende Abstandsabhängigkeit: q (d), die nur von geometrischen Größen und dem Abstand d der Elektroden 5, 7 von der Oberfläche des Objekts als Gegenelektrode abhängt:
Figure imgf000008_0001
Die Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur Anbringung der Sensoreinrichtung 1 mit der Elektrode 5 und der Referenzelektrode 7 an einem Fahrzeug 21. Die entsprechende Gegenelektrode der kapazitiven Anordnung 8 und der kapazitiven Referenzanordnung 9 wird durch das als weiteres Fahrzeug 22 ausgebildete Objekt gebildet. Nicht eingezeichnet sind die Schirmelektroden zur Abschirmung der Elektroden 5, 7 gegen die Masse des Fahrzeugs 21. Durch kontinuierliche Ermittlung des Abstandes d oder eine Ermittlung des Abstandes d in Zeitabständen kann die Relativgeschwindigkeit des Objekts 2 gegenüber der Sensoreinrichtung ermittelt werden. Die Anordnung der Sensoreinrichtung 1 der Figur 2 ist in einem Seitenbereich des Fahrzeugs 21 und kann dazu genutzt werden, einen Zusammenstoß mit dem sich auf das Fahrzeug 21 zu bewegenden weiteren Fahrzeugs 22 (Pfeil 23) deutlich vor dem eigentlichen Aufprall zu detektieren und zum Beispiel Maßnahmen zum Schutz der Insassen 24 des Fahrzeugs 21 zu treffen.

Claims

Ansprüche
1. Sensoreinrichtung, insbesondere Sensoreinrichtung in oder an einem Fahrzeug, zur kapazitiven Ermittlung des Abstandes zwischen der Sensoreinrichtung und einem Objekt, mit einer Elektrode zur Bildung einer kapazitiven Anordnung mit dem Objekt und einer Vorrichtung zum Erstellen eines zur Kapazität der kapazitiven Anordnung proportionalen Signals, gekennzeichnet durch eine Referenzelektrode (7) zur Bildung einer kapazitiven Referenzanordnung (9) mit dem Objekt (2), einer weiteren Vorrichtung (13) zum Erstellen eines zur Kapazität (C2) der kapazitiven Referenzanordnung (9) proportionalen Referenzsignals (IR) und einer Auswerteeinrichtung (16) zur Ermittlung des Abstandes (d) durch
Bildung eines Verhältnisses aus dem Signal (I) und dem Referenzsignal (IR), wobei die Referenzelektrode (7) eine Elektrodenform aufweist, die von der Elektrodenform der Elektrode (5) abweicht.
2. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (2) ein außerhalb des Fahrzeugs (21 ) angeordnetes Objekt (2) ist.
3. Sensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Elektroden (5,7) als eine plattenförmige oder im Wesentlichen plattenförmige Elektrode (6) ausgebildet ist und/oder die andere der beiden Elektroden (5,7) als eine zylinderförmige oder im Wesentlichen zylinderförmige Elektrode (4) ausgebildet ist.
4. Sensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Vorrichtungen (12,13) von der jeweils anderen Vorrichtung (12,13) und der Auswerteeinrichtung (16) galvanisch getrennt ist.
5. Sensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Vorrichtungen (12,13) mit der ihr zugeordneten kapazitiven Anordnung/Referenzanordnung (8,9) einen Schwingkreis bildet.
6. Sensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Vorrichtungen (12,13) eine Schirmelektrode (10,11 ) zum Abschirmen weiterer Potentiale aufweist.
7. Sensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen (12,13) das Signal (I) und/oder das Referenzsignal (IR) als digitale Signale an die Auswerteeinrichtung (16) ausgeben.
8. Sensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (16) eine Recheneinheit (19) zur
Bildung des Verhältnisses und zur Ermittlung des Abstandes (d) aufweist.
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