WO2020120541A1 - Assembly for a vehicle - Google Patents

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WO2020120541A1
WO2020120541A1 PCT/EP2019/084580 EP2019084580W WO2020120541A1 WO 2020120541 A1 WO2020120541 A1 WO 2020120541A1 EP 2019084580 W EP2019084580 W EP 2019084580W WO 2020120541 A1 WO2020120541 A1 WO 2020120541A1
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sensor
sensor element
control
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Daniel Stahl
Berthold Sieg
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Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
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    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945Proximity switches
    • H03K17/955Proximity switches using a capacitive detector
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
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    • H03K17/94Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96Touch switches
    • H03K2017/9602Touch switches characterised by the type or shape of the sensing electrodes
    • H03K2017/9604Touch switches characterised by the type or shape of the sensing electrodes characterised by the number of electrodes
    • H03K2017/9606Touch switches characterised by the type or shape of the sensing electrodes characterised by the number of electrodes using one electrode only per touch switch
    • HELECTRICITY
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    • H03K2217/94Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96Touch switches
    • H03K2217/9607Capacitive touch switches
    • H03K2217/96071Capacitive touch switches characterised by the detection principle
    • H03K2217/960725Charge-transfer

Definitions

  • the present invention relates to an arrangement for a vehicle.
  • the invention further relates to a system and a method.
  • a variable capacitance can be provided by means of a sensor element, such as a sensor electrode, which is specific for changes in the surroundings of the sensor element. This enables changes in the environment to be detected capacitively.
  • a capacitive detection can be used to detect approaches and / or gestures and thus to activate functions on the vehicle.
  • the capacitive detection is often based on the fact that the sensor element is evaluated by means of a charge transfer. The shifting of electrical charges can, however, cause disruptive emissions (interference effects of the sensor element on the environment). In addition, disturbing influences from the environment (immissions on the sensor) can impair the detection.
  • the object is achieved in particular by an arrangement for a vehicle for the detection of an activation action in order to activate a function on the vehicle, in particular for the detection of an activation action in a front, side and / or rear area of the vehicle for the activation of an opening and / or Unlocking a flap (each as the function) on the vehicle.
  • An arrangement according to the invention can have at least the following components, which are connected in particular to a circuit board of the arrangement:
  • At least one (in particular electrically conductive) sensor element for detecting a change, in particular an approach by an activation means, in an environment of the sensor element
  • a (in particular electronic) sensor control arrangement which is electrically connected to the sensor element in order to provide a sensor signal which is specific for a parameter of the sensor element, the parameter preferably being specific for the detected change in the environment and for a variable load component,
  • a (in particular electronic) memory arrangement the memory arrangement being electrically connected to the sensor control arrangement in order to be repeated To determine the parameter of the sensor element using the sensor signal
  • a compensation arrangement for the (electrical) adaptation of the sensor signal preferably to compensate for the load component, and in particular to provide compensation thereby
  • connection arrangement in order to electrically connect the memory arrangement to the adapted sensor signal during repeated determination (in particular dynamically and / or via the interconnection).
  • compensation can also be carried out in stages by the compensation arrangement, so that a plurality of compensation stages are provided, in which different (predetermined) portions of the maximum permissible capacitive load are dissipated by the sensor signal.
  • Each level can have a fixed proportion, with the proportions of different levels differing from one another. E.g. a first stage has a share of 10%, a second stage has a share of 20%, and a third stage has a share of 30%, this share always being removed (during the determination) from the sensor signal.
  • the adaptation of the sensor signal and thus in particular of the charge transfers to the memory arrangement caused thereby can be understood as a derivative of the portion (of the sensor signal or the charge transferred thereby) according to a compensation specification.
  • the sensor signal is reduced by this proportion with regard to a signal strength (e.g. current strength or voltage amplitude).
  • the compensation arrangement is signal-connected to a control device, which also carries out the evaluation of the memory arrangement.
  • the level and thus the proportion is known during the evaluation.
  • a quantity of charge in the memory arrangement is evaluated during the evaluation, the quantity of charge being influenced by the sensor signal.
  • the sensor signal can e.g. B.
  • the sensor signal is designed as an electrical current and / or voltage signal.
  • the amount of charge transferred can be reduced by the predetermined amount for each charge transfer, depending on the activated stage of the compensation arrangement. This enables a defined and adaptable attenuation of the sensor signal by the Compensation arrangement, which can be taken into account accordingly in the evaluation. Due to the compensation, the storage arrangement can also only have a smaller storage capacity, so that the costs for the storage arrangement can be reduced.
  • the “dynamic” connection refers in particular to the fact that the connection can be made adaptable and / or repeated and / or synchronized during the determination.
  • a control signal with a specific characteristic (such as a frequency and / or signal shape) to control the sensor element.
  • the dynamic connection of the sensor signal that is to say in particular the connection of the memory arrangement to a transmission path of the sensor signal, can then take place synchronized with the control signal and / or adapted to this characteristic.
  • the connection arrangement can bring about a rectification of the sensor signal through the dynamic, in particular synchronized and / or controlled, connection, and thus can be designed as a rectifier arrangement.
  • the vehicle is designed as a motor vehicle, in particular as a hybrid vehicle or as an electric vehicle, preferably with a high-voltage electrical system and / or an electric motor. It may also be possible for the vehicle to be designed as a fuel cell vehicle and / or passenger vehicle and / or semi-autonomous or autonomous vehicle.
  • the vehicle has a security system, which, for. B. enables communication by communication with an identification transmitter (ID transmitter). Depending on the communication and / or the authentication, at least one function of the vehicle can be activated. If the authentication of the ID transmitter is necessary for this, the function can be a safety-relevant function, such as unlocking the vehicle and / or enabling an engine start.
  • ID transmitter identification transmitter
  • the function can be a safety-relevant function, such as unlocking the vehicle and / or enabling an engine start.
  • the security system can thus also be designed as a passive access system which initiates the authentication and / or the activation of the function upon detection of the approach of the ID transmitter to the vehicle without active manual actuation of the ID transmitter.
  • a wake-up signal is repeatedly sent out by the security system, which can be received by the ID transmitter when approaching, and then triggers the authentication.
  • the function can also activate vehicle lighting and / or actuate (open and / or close) a flap (e.g. front or rear or Side flap or door).
  • a flap e.g. front or rear or Side flap or door
  • an activation action is detected by an arrangement according to the invention.
  • this can be an activation action outside the vehicle (which therefore does not take place in the vehicle interior).
  • the environment of the sensor element in which the change is detected can be outside the vehicle.
  • the function can be triggered and / or the authentication initiated by the arrangement (in particular by a control device).
  • the activation act it can be e.g. B. the approach and / or the gesture, which is carried out by means of the activating agent.
  • the activation means or the activation action can advantageously also be detected if the activation means is a non-electronic object (and therefore also not an ID transmitter).
  • the activating agent can be designed as a non-electrical and / or non-metallic and / or biological substance, such as. B. a body part of a user.
  • the use of a capacitive detection for the detection of the activation action is therefore particularly advantageous, since this does not require any special precautions on the activation agent.
  • An arrangement according to the invention is advantageously designed as an electronic circuit (circuit arrangement) and has electronic components which are at least partially arranged on a printed circuit board and can be connected to one another via electrical conductor tracks. At least one of these components can also be designed as an integrated circuit (such as a control device in the form of a microcontroller). Some of the components can also be designed as SMD (surface-mounted device) components.
  • the sensor element can be electrically conductive, for. B. may be formed as a conductor track or as a flat electrode on the circuit board, or also connected to the circuit board via a supply line (such as an electrical line).
  • the sensor element is designed, for example, as part of a cable (such as a coaxial cable), as a flat electrode or as an elongated conductor.
  • the sensor element can also be understood as a capacitive antenna because of the sensor element a variable sensor capacity is provided.
  • the variable sensor capacitance can optionally also be provided by a plurality of sensor elements which are operated simultaneously or alternately.
  • the circuit board and / or the sensor element is, for. B. integrated in a door handle or in a bumper.
  • the sensor element can be arranged in such a way that the arrangement of the sensor element defines a detection area for the activation action.
  • the sensor element in order to provide the parameter specific for the detection as a variable capacitance (also referred to as sensor capacitance), the change in the capacitance being specific for the change in the surroundings of the sensor element can.
  • At least one shield element can in turn serve to shield a change in a region to be shielded from the sensor element, so that this change does not lead to a significant change in the capacitance.
  • a control signal is used for the control of the sensor element and a sensor signal is used for the evaluation of the sensor element.
  • the sensor signal can be dependent on the control signal.
  • a charge transfer in the sensor element can also depend on the control signal, since, for. B. an electrical voltage on the sensor element follows the control signal (or corresponds to the electrical voltage of the control signal).
  • the sensor signal and / or the charge transfers in the sensor element essentially
  • control signal has the same signal shape as the control signal, preferably a sinusoidal shape and / or a periodic oscillating shape, and / or
  • the sensor signal is present as alternating current (or alternating voltage) at least after (or by) filtering an evaluation filter arrangement.
  • Filtering by the evaluation filter arrangement can also be implemented as bandpass filtering.
  • the control signal can be filtered, in particular by the filter arrangement, as low-pass filtering in order to maintain a DC voltage component in the control signal.
  • the evaluation filter arrangement is designed to carry out a transconductance conversion of the sensor signal as an alternative or in addition to the bandpass filtering.
  • a transconductance conversion is understood in particular to mean that an electrical voltage is converted into an electrical current which is proportional and preferably the same. Functionally, this can correspond to the function of a transconductance amplifier, possibly with an amplification factor (proportionality factor) of at most 1.
  • the evaluation filter arrangement cannot have an operational amplifier, but rather the transconductance conversion by means of the complex resistor and in particular through the connection in series with the virtual one Achieve zero.
  • the frequency of the sensor signal (as a periodic signal) can be dependent on an operating frequency, ie in particular the frequency of the control signal at the output of a filter arrangement of the control arrangement.
  • a single working frequency can advantageously be used for the entire arrangement according to the invention both for the control and for the evaluation, in particular capacitive sensor evaluation, of the sensor element in order to carry out the control and evaluation of the sensor element with a predetermined working frequency range.
  • filtering is used in particular in the electrical control (by the filter arrangement) and in the evaluation (by an evaluation filter arrangement), the filtering being adapted to the working frequency (e.g. forming a low and / or bandpass to pass the working frequency range ).
  • the sensor signal can also be adapted in accordance with the control signal.
  • the sensor signal can be specific for the charge transfers and nevertheless has the set properties.
  • z. B. uses a (the) sensor control arrangement, which outputs the control signal as a function of the charge transfers (and thus the sensor capacitance of the sensor element) as the sensor signal. This is e.g. B. possible by using an operational amplifier in the sensor control arrangement, which has negative feedback by means of a capacitor.
  • the memory arrangement can preferably be designed as an electronic integrator, in particular in order to accumulate received charges. Preferably, several charge transfers after several charges and discharges of the sensor element can be used to charge the memory arrangement.
  • a further advantage within the scope of the invention can be achieved if a control arrangement is electrically connected to the sensor element via the sensor control arrangement, in order to provide electrical control of the sensor element via the sensor control arrangement, and in order to carry out charge transfers between the sensor control arrangement and the storage arrangement as one , in particular to provide a sinusoidal and / or oscillating, periodic signal in order to initiate the charge transfers alternately in different current directions, the connection arrangement being designed to electrically connect the memory arrangement to the adapted sensor signal only during the charge transfers in one of the current directions, or in the case of the Charge transfers in both of the current directions via a full-wave rectification to electrically connect the memory arrangement to the adapted sensor signal.
  • the dynamic connection can be made in order to allow only charge transfers in the direction of the storage arrangement.
  • This makes it possible to charge the memory arrangement as a function of a signal strength of the sensor signal, in order to evaluate the parameter of the sensor element on the basis of the state of charge of the memory arrangement.
  • an evaluation filter arrangement for filtering and / or Transconductance conversion of the sinusoidal signal between the sensor control arrangement and the memory arrangement.
  • an evaluation filter arrangement is provided which is electrically connected to the sensor control arrangement in order to filter the output of the provided sensor signal to the memory arrangement, and preferably in dependence on one generated for charging and / or discharging the sensor element electrical voltage signal (in particular control signal) of a signal generator arrangement to filter the sensor signal and / or to provide the sensor signal as an electrical current signal for carrying out charge transfers to the memory arrangement as a function of the parameter of the sensor element.
  • the current signal can essentially have the signal shape, preferably a sinusoidal shape, corresponding to the voltage signal.
  • the connection arrangement is preferably switched in a synchronized manner depending on the signal form, so that only the charge transfers in a given current direction are passed on unchanged to the storage arrangement and / or the charge transfers in the other of the current directions are rectified synchronously.
  • the sensor signal can be at the output of the sensor control arrangement z. B. in the form of a voltage signal, which is converted by the evaluation filter arrangement (z. B. by means of a transconductance conversion and in particular due to the serial connection with the memory arrangement) in a current signal. This enables the parameter to be evaluated on the basis of the charge transfers to the storage arrangement.
  • the filtering can also be dependent on the control signal since, according to a bandpass filtering, it only allows the operating frequency of the control signal (or an operating frequency range with the operating frequency) to pass.
  • the compensation arrangement is not connected directly and permanently to the input of the memory arrangement. Rather, it is provided that the compensation arrangement (possibly via a virtual zero point) is repeatedly connected to the storage arrangement and then separated from it again. Accordingly, it can be a special feature of the invention that the Compensation arrangement is only connected to the storage arrangement if a specific (like the negative or positive) half-wave is also passed through the connection arrangement, in particular a rectifier arrangement.
  • the compensation arrangement is electronically separated from the storage arrangement and is therefore not effective for the storage arrangement or the charge stored therein.
  • the compensation on the memory arrangement takes place only when the connection arrangement (rectifier arrangement) is switched.
  • the storage arrangement thus “sees” either the virtual zero point or a ground potential, so that no currents flow back from the storage arrangement to the storage element.
  • the integration and thus the evaluation of the parameter can thus be more robust and / or less prone to failure and / or more reliable.
  • connection arrangement is designed as a rectifier arrangement in order to pass on charge transfers by the adapted sensor signal in the direction of the storage arrangement by repeated switching.
  • the compensation arrangement can be connected to the memory arrangement only during this forwarding, and preferably otherwise the memory arrangement and / or the compensation arrangement and / or the evaluation filter arrangement can be connected to a ground potential.
  • the switching can be effected by repeatedly changing the switching state of the switching arrangement between a closed (low resistance) and an open switching state (high resistance, blocking resistance). In this way it can be ensured that the storage arrangement is only charged and not discharged by the sensor signal. In other words, charge accumulation is effected for successive charge transfers, in which only charge transfers in one direction to the storage arrangement are permitted.
  • the connection to ground potential can thereby relieve the evaluation filter arrangement, so that the filtering of the sensor signal can be carried out more reliably.
  • connection arrangement is designed to connect the compensation arrangement and / or an evaluation filter arrangement to the storage arrangement via a virtual zero point, so that, depending on the switching state of the connection arrangement, the compensation arrangement and / or an evaluation filter arrangement preferably have either a ground potential or the virtual zero point connected is. Since a connection to a ground potential can always be provided in this way, at least approximately, which is provided either by the “real” ground potential or the virtual zero point, relief of the evaluation filter arrangement can be made possible, so that the filtering of the sensor signal can be carried out more reliably.
  • the compensation arrangement is designed to always derive a defined portion of the transferred charge in the case of repeated charge transfers by the adapted sensor signal to the storage arrangement, the compensation arrangement preferably being connected to a control device in order to reduce the defined portion in To be determined depending on the load share according to a compensation specification.
  • the control device can evaluate the determined parameter and, depending on this, set the compensation specification. In this way, the proportion depending on the (changeable) load proportion can be flexibly determined in order to reliably enable the evaluation even when the load proportion changes.
  • a control device is connected to the memory arrangement and to the compensation arrangement in order to determine a compensation specification for the compensation arrangement as a function of the currently determined parameter.
  • the currently determined parameter is e.g. B. determined by means of a measurement such as an analog-digital conversion or the like by the control device in that a voltage across the memory arrangement is detected.
  • the compensation specification is, for example, a specification of the level at which the portion of the sensor signal is derived.
  • the compensation specification can e.g. B. be a control signal of the control device for the compensation arrangement.
  • the compensation arrangement has different compensation stages in order to activate them in a controlled manner by a compensation specification and / or by a control device, and in order to derive different defined fixed portions of the sensor signal, in particular a charge transmitted by the sensor signal, in the different compensation stages , whereby the adapted sensor signal is provided.
  • a limit value is exceeded by the amplitude of the voltage on the storage arrangement (or another parameter specific for the amount of charge in the storage arrangement)
  • a switch is made to another compensation stage, in which a higher proportion of the transmitted charge is derived. If another limit value is exceeded again, you can switch again. In this way, a multi-stage load component compensation can be provided.
  • the compensation arrangement has at least three or at least four or at least five or at least 10 or at least 16 (in particular according to 4-bit) different compensation stages, in order to have different defined fixed portions of the transferred charge for different load components during the charge transfers to derive.
  • the compensation levels can e.g. B. in the form of a circuit adaptation in the compensation arrangement (z. B. by the interconnection and / or connection of different resistors). This ensures reliable compensation.
  • the sensor element is designed as a sensor electrode in order to provide the parameter specific for the detection as a variable capacitance.
  • the change in capacity can be specific to the change in the environment.
  • the sensor control arrangement to be electrically connected to the sensor element and the memory arrangement in order to provide the sensor signal for repeated determination and to output it to the memory arrangement, in particular in the form of an integrator, as a function of a charge transfer between the sensor element and the sensor control arrangement. This is achieved, for example, by generating the sensor signal with a signal strength which is dependent on the charge transfer. In this way, the sensor signal is generated by amplifying the control signal or a voltage on the sensor element, the amplification being dependent on the capacitance.
  • An electrical charge that is transmitted and in particular accumulated by the sensor signal in the memory arrangement is correspondingly specific for the change in capacitance.
  • This has the advantage that the change in capacity can be evaluated in a simple manner using the memory arrangement.
  • a control device is connected to the memory arrangement in order to evaluate an electrical charge stored by the memory arrangement in order to determine the parameter specific for the detection, preferably by an analog-digital conversion of a voltage in the memory arrangement, preferably by means of the Evaluation to define a compensation specification.
  • the evaluation can also use other measurement methods to obtain the most accurate measurement possible for the voltage.
  • a shield element is provided to shield the sensor element in order to reduce the load component, an electronic shield control arrangement being preferably provided for this purpose in order to set an electrical potential on the shield element on the basis of the electrical potential of the sensor element.
  • the shield element can optionally be connected directly to the potential of the sensor element by means of the shield control arrangement. In this way, the potential of the shield element follows the potential of the sensor element.
  • the shield control arrangement can have a voltage follower or the like for correspondingly guiding the potential of the shield element.
  • the position of the arrangement on the vehicle correlating with the load share For example, the arrangement in the vicinity of structures of the vehicle can increase the load share.
  • a side or front area can also be used instead of the rear area in order to enable convenient activation of the function.
  • the sensor control arrangement for the electrical signal transmission is connected to the sensor element in order to repeatedly transmit electrical charges from and / or into the sensor element by the signal transmission, and to use this Charge transfers to provide the sensor signal.
  • the amount of charge in the sensor element depends on the parameter (for example the sensor capacity), so that the charge transfers provide a reliable possibility for capacitive detection and evaluation.
  • the sensor control arrangement for the electrical signal transmission is connected to the sensor element via a first connection, to which an electrical input signal (in particular in the form of an electrical voltage) is present depending on the signal transmission.
  • the sensor control arrangement can be electrically connected to the memory arrangement via a second connection in order to provide the sensor signal.
  • the sensor signal can be present at the second connection.
  • the sensor control arrangement can have an amplifier arrangement in order to output the sensor signal in the form of the input signal amplified as a function of the parameter of the sensor element at the second connection.
  • the input signal can be amplified as a function of and, in particular, proportional to the variable sensor capacitance, and thus represent the sensor signal specific for the sensor capacitance.
  • a control device in particular at least one microcontroller, is electrically connected to a signal generator arrangement in order to provide the sensor signal as a, in particular sinusoidal, oscillating and / or periodic signal, and in particular is electrically connected to the memory arrangement to evaluate the amount of the charge stored in the storage arrangement and / or accumulate after several charge transfers after a charge transfer by the sensor signal to the storage arrangement, and to carry out the detection based on the evaluation, preferably to output an activation signal to activate the function on the vehicle when the Amount of charge exceeds a limit.
  • the signal generator arrangement can e.g. B.
  • the control signal can have the signal shape and / or frequency which is used for the control of the sensor element and for the sensor signal.
  • the Connection of the sensor control arrangement, to which the sensor signal is present e.g. B. connected via an operational amplifier to the connection of the sensor control arrangement to which the control signal is present.
  • the invention also relates to a system comprising:
  • control device for outputting an activation signal in the event of detection of the activation action (by the arrangement according to the invention, the control device being connected to the arrangement according to the invention for this purpose),
  • control unit which is connected to the control device (in particular in terms of signal technology) in order to carry out the function on the vehicle when the activation signal is received.
  • the invention also relates to a method for a vehicle for detecting an activation action for activating a function on the vehicle, in particular in a front, side and / or rear area of the vehicle for activating an opening and / or unlocking of a flap on the vehicle.
  • performing the repeated determination comprises the following step:
  • the compensation arrangement is connected to an electrical potential as a precharge potential, in particular a ground potential which differs from an electrical potential at the memory arrangement in order to charge a capacitor of the memory arrangement , wherein preferably to adjust the charge transfers, the compensation arrangement is connected to an electrical potential that differs from the precharge potential.
  • a precharge potential in particular a ground potential which differs from an electrical potential at the memory arrangement in order to charge a capacitor of the memory arrangement
  • the compensation arrangement is connected to an electrical potential that differs from the precharge potential.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a rear area of a vehicle with an arrangement and a system according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic side view of a vehicle with an arrangement according to the invention and a system according to the invention
  • Figure 3 is a schematic diagram of parts of an inventive
  • Figure 4 is a schematic diagram of parts of an inventive
  • Figure 5 is a schematic representation of parts of an inventive
  • Figure 6 is a schematic representation of parts of an inventive
  • Figure 7 is a schematic representation for the visualization of an inventive
  • FIG. 1 shows a view of a rear area 1.2 of a vehicle 1 with a system according to the invention.
  • An arrangement 10 according to the invention can be integrated in a bumper 1.1 of the vehicle 1 in order to detect an activation action by an activation means 3 (such as a leg 3) of a user 2 in the area of the bumper 1.1.
  • the arrangement 10 has a sensor element 20, which can be designed, for example, as an elongated and / or cable-shaped electrode 20 or as a flat electrode 20 (i.e. flat electrode) or as a capacitive antenna. It is also possible that a cable, such as a coaxial cable, is used to form the sensor element 20.
  • the arrangement 10 can have a signal connection to a control unit 8 of the vehicle 1 in order to output an activation signal to the control unit 8 via the signal connection, which initiates the opening of the tailgate 1.3.
  • Successful authentication with an identification transmitter 5 may be required for the opening.
  • a flap, in particular door 1.6, in the front area 1.7 and / or in the side area 1.4 of the vehicle can also be activated by an arrangement 10 according to the invention, whereby the arrangement 10 then z. B. is integrated in the door handle 1.5 or also in the bumper 1.1 or on a side sill.
  • a vehicle 1 is shown schematically in a side view.
  • the side area 1.4 and / or the front area 1.7 of the vehicle 1 can have an arrangement 10 according to the invention as an alternative or in addition to the rear area 1.2.
  • this Sensor element 20 integrated in the side area 1.4 in a door handle 1.5 of the vehicle in order to detect the activation action in the area of the door handle 1.5.
  • an approach to the sensor element 20 can be detected by the arrangement 10 in the side region 1.4 as an activation action.
  • This activation action can include reaching an activation means 3 (such as a hand) into a door handle recess of the door handle 1.5.
  • the arrangement of the sensor element 20 in the front region 1.7 can in turn be provided in the bumper 1.1 in order to, for. B.
  • Another possible function, which can be activated by an activation action, can be the opening of sliding doors 1.6 of vehicle 1, e.g. B. by approaching a side sill of the vehicle.
  • the activation action can include an approach to the sensor element 20 or a gesture or the like.
  • a shield element 160 for shielding can also be arranged adjacent to the sensor element 20 and / or further sensor element 20 ′. In Figure 1, this arrangement is shown as an example in the bumper 1.1.
  • FIG. 3 shows an arrangement 10 according to the invention for a vehicle 1 which is used to detect an activation action for the activation of a function on the vehicle 1, in particular as described in accordance with FIGS. 1 and 2 for detecting the activation action in a front, side and / or Rear area 1.7, 1.4, 1.2 of vehicle 1 for activating an opening and / or unlocking of a flap 1.3, 1.6, in particular door 1.6, on vehicle 1.
  • the arrangement 10 according to the invention can have at least one sensor element 20 for detecting a change in an environment of the sensor element 20.
  • This change is caused, for example, by the activation action, for example an approach by an activation means 3.
  • the sensor element 20 can be an electrical conductor, such as an electrically conductive surface (in particular when the arrangement 10 is installed in the door handle 1.5) or an elongated and if necessary, planar electrode (in particular when mounting in the bumper 1.1).
  • the sensitivity of the sensor element 20 to changes in the environment and thus to the activation action can be explained in a simplified manner, for example, as follows. Compared to the environment and / or a ground potential 21, the sensor element 20 can form a capacitance (hereinafter also referred to as sensor capacitance CS).
  • the sensor capacity CS is influenced by the change in the environment and is therefore variable.
  • the change in the sensor capacitance CS correlates with the change in the environment, ie the presence of an activation action.
  • the variable capacitance CS can be evaluated in particular by evaluating the amount of charge stored in the sensor element 20 and can draw conclusions about the change in the environment, and thus serve to detect the activation action.
  • carrying out charge transfers from and to the sensor element 20 is particularly suitable for providing a sensor signal on the basis of the charge transfers (such as the amount of charge transferred and / or the current intensity and / or voltage that can be detected), which can be evaluated for the determination of the variable capacitance CS .
  • a control arrangement 100 (in the sense of a control arrangement 100) can be used to carry out the electrical control.
  • the control arrangement 100 can be electrically connected to the sensor element 20 for the electrical control of the sensor element 20 via a control path KP in order to provide (ie enable) the detection. Due to the electrical control z. B. a (positively driven) charging and discharging of the sensor element 20 can be initiated via charge transfers in order to allow capacitive detection based on this activation of the sensor element 20.
  • the electrical connection can, for. B. can be realized by means of an electrical connection via conductor tracks of a circuit board.
  • the arrangement 10 according to the invention can be arranged at least in part on this printed circuit board as an electrical circuit.
  • the sensor element 20 and / or the further sensor element 20 'and / or the at least one shield element 160 can be electrically connected to the control arrangement 100 of the arrangement 10 via conductor tracks via an electrical connection of the printed circuit board, or can itself be designed as a conductor track.
  • the detection is provided, for example, in that an electrical potential through the control arrangement 100 on the sensor element 20 is generated to charge the sensor element 20, and thus as previously described, for. B. allows the evaluation of the variable capacity CS. It can also be a changing potential, so that an electrical voltage on the sensor element 20 z. B. is generated as a periodic and / or sinusoidal voltage.
  • an evaluation arrangement 200 which carries out a repeated determination of at least one parameter of the sensor element 20 which is specific for the detection, in order to carry out the detection of the activation action.
  • the variable capacitance CS is regarded as this parameter.
  • At least one shield element 160 is provided, which is arranged adjacent to the sensor element 20 to shield the sensor element 20 (and thus in the effective range).
  • a shield control arrangement 150 with a connection 150.A is provided for the shield element 160.
  • the shield control arrangement 150 can be electrically connected to the control path KP and thus also to the shield element 160 via a shield control input 150.B for providing the (previously described) electrical control of the control arrangement 100 for the shield element 160.
  • the shield control arrangement 150 can provide the same electrical control for the shield element 160 that is also used for the sensor element 20.
  • an electrical output voltage at the output 150.A of the shield control arrangement 150 which is electrically connected to the shield element 160, follows an input voltage at the input 150.B of the shield control arrangement 150, which in turn is electrically connected to the control path KP and thus also to the sensor element 20 is connected.
  • the same control signal can be used for the sensor element 20 and for the shield element 160 in order to set the potential on the sensor element 20 and on the shield element 160 in the same way by means of the control signal.
  • a connection point on the control path KP can be used to connect the shield control arrangement 150 to the control path KP.
  • Various positions on the control path KP come into question, e.g. B. directly on the current path to the sensor element 20 or between a filter arrangement 140 and a sensor control arrangement 170.
  • FIG. 3 two possible ones are exemplary and not conclusively with a broken line Connection points of the shield control input 150.B shown with the shield control arrangement 150.
  • the control signal which is output by the filter arrangement 140 can be used to set the potential on the shield element 160.
  • the connection point directly on the current path to the sensor element 20 the (essentially) the same potential that is present on the sensor element 20 is used to set the potential on the shield element 160.
  • the shield control arrangement 150 can have an operational amplifier 150.1 for electrically guiding the shield element 160. This can be used to connect the control path KP to the shield element 160 and thus to generate the output voltage (also referred to as shield voltage) on the shield element 160 equal to the input voltage on the control path KP.
  • the input voltage corresponds to a control voltage which is specific and / or proportional to the electrical voltage at sensor element 20.
  • the shield control arrangement 150 can preferably form a voltage follower so that an electrical potential on the shield element 160 follows the electrical potential on the control path KP and in particular on the sensor element 20.
  • a direct negative feedback of the operational amplifier 150.1 can be provided in order to obtain an amplification factor of 1.
  • the shield control input 150.B can be (directly) electrically connected to the positive (non-inverting, high-resistance) input of the operational amplifier 150.1, so that the input resistance of the shield control input 150.B is very large in order to only slightly load the voltage at the shield control input 150.B. .
  • the shield element connection 150.A can be (directly) electrically connected to the output of the operational amplifier 150.1 and, due to the negative feedback, possibly also to the inverting input of the operational amplifier 150.1, in order to provide an output which is low-impedance compared to the input resistance.
  • control arrangement 100 has a signal generator arrangement 130 which is electrically connected to the sensor element 20 for the electrical control of the sensor element 20 in order to repeatedly generate an electrical signal for charging the sensor element 20.
  • This electrical Signal also referred to below as a control signal, can serve for the described electrical control, and thus for the sensor element 20, possibly also for the further sensor element 20 ', and in particular also for the at least one shield element 160 for setting the electrical potential and / or electrical charging and discharging can be provided.
  • This provision is made, for. B. by the transmission of the electrical signal via at least part of the control path KP to a sensor control arrangement 170 and / or to a shield control arrangement 150.
  • the generation of the activation signal by the signal generator arrangement 130 thus has the effect that the activation signal (possibly previously changed, in particular filtered) is present at connection 170.C.
  • the sensor control arrangement 170 and / or the shield control arrangement 150 can in turn be used to control the sensor element 20, the further sensor element 20 ′ and / or the shield element 160 on the basis of the control signal.
  • a charge transfer (charging and / or discharging) is initiated on the sensor element 20 or the further sensor element 20 ′ and / or the shield element 160 (and thus also the creation of an electric field is initiated) on the basis of the control signal.
  • the evaluation of the amount of the transferred charge can enable an evaluation of the variable sensor capacitance CS.
  • the time course of this charge transfer can be influenced by the shaping of the electrical signal.
  • the signal generator arrangement 130 z. B. a digital-to-analog converter 130.1, which can also be implemented as part of a control device 300 such as a microcontroller.
  • the signal generator arrangement 130 can optionally also be completely part of the control device 300. It is also conceivable that the signal generator arrangement 130 is only partially integrated in the control device 300, and z. B. the digital-to-analog converter 130.1 is formed separately therefrom.
  • a certain signal form of the control signal can thus be determined very reliably and precisely.
  • This signal shape can optionally be further shaped and / or improved by subsequent filtering, so that the control signal subsequently has, for example, a sinusoidal shape according to an operating frequency.
  • the control arrangement 100 can therefore have a filter arrangement 140, in particular an active filter 140 e.g. B. have a low pass filter. As shown, this can be connected downstream of the signal generator arrangement 130 in order to filter the control signal for the electrical control of the sensor element 20 via the control path KP to the sensor control arrangement 170, in particular by low-pass filtering. In this way, the control signal can be shaped with a specific operating frequency, so that preferably an emission of the sensor element 20 by the Filter arrangement 140 is adapted. In this way, EMC (electromagnetic compatibility) specifications can advantageously be implemented during the operation of the arrangement 10.
  • EMC electromagnetic compatibility
  • control arrangement 100 can have a filter arrangement 140, in particular an active filter 140, which connects the signal generator arrangement 130 to the control path KP in order to filter, in particular low-pass filtered, and / or shaped an electrical signal generated by the signal generator arrangement 130 on the control path KP to provide, and thereby to provide as a filtered electrical signal, preferably a sine signal.
  • Active filtering is preferably made possible by an operational amplifier 140.1 and by filter elements 140.2 such as at least one capacitor and / or at least one resistor and / or at least one coil.
  • the electrical signal (control signal) on the control path KP and in particular on the connection 170.C can now optionally be output to the sensor element 20 via further components such as the sensor control arrangement 170 and via a switching element 180 (possibly via a connection 180.A).
  • the switching element 180 can be opened in a clocked manner and then closed again.
  • the sensor control arrangement 170 can have an amplifier and / or a voltage follower and / or a voltage multiplier in order to generate an electrical potential at the connection 170.C in the same way on the sensor element 20, preferably so that the electrical potential at the sensor element 20 corresponds to the electrical potential at the connection 170 .C follows.
  • the sensor control arrangement 170 z. B. an operational amplifier 170.1 and / or at least one filter element 170.2, such as a capacitor 170.2.
  • Another switching element 180 may e.g. B. in the path between the connection 170.A and the further sensor element 20 ', and z. B. can be switched alternately with the switching element 180.
  • the sensor control arrangement 170 can have the operational amplifier 170.1 as a transmission element 170.1, which is electrically connected to the signal generator arrangement 130 in order to initiate repeated charge transfers at the sensor element 20 on the basis of the control signal (at the connection 170.C).
  • This enables at least partial charging and discharging of the sensor element 20, and thus an evaluation of the charge stored in the sensor element 20.
  • Amount (number) of the transferred charges and / or a current during the charge transfers are evaluated.
  • the amount of charge and / or current strength is then specific for sensor capacitance CS, in particular for the change in sensor capacitance CS.
  • the sensor control arrangement 170 can furthermore have the at least one filter element 170.2 as a reinforcing means 170.2, which is electrically connected to the evaluation arrangement 200 (and also to the sensor element 20) and thus provides the sensor signal on the basis of the charge transfers.
  • the sensor signal is specific to the (e.g. proportional to) the sensor capacitance CS.
  • the sensor signal is e.g. B. specifically for the current strength of the electrical current and / or a voltage which is present at the connection 170.A, and thus specifically for the charge transfers or the sensor capacitance CS.
  • the amplification means 170.2 can be electrically connected to the sensor element 20 in order to provide charge transfers (ie an electrical current flow) between the sensor element 20 and the amplification means 170.2. Furthermore, the amplification means 170.2 can electrically connect an output of the transmission element 170.1 to an (in particular inverting) first input of the transmission element 170.1, so that the amplification means 170.2 forms a negative feedback for the transmission element 170.1. The negative feedback enables the charge transfers to be controlled by the control signal when the control signal is present at the other (in particular non-inverting) second input of the transmission element 170.1.
  • the sensor control arrangement 170 thus provides a voltage follower for the sensor element 20, so that the voltage at the (in particular low-resistance) connection 170 .A follows the control signal at (in particular high-resistance) connection 170.C.
  • the sensor signal can be provided by means of the arrangement (amplifier arrangement) comprising the transmission element 170.1 and the amplification means 170.2, which can be an electronic amplifier.
  • the transmission element 170.1 is preferably designed as an operational amplifier 170.1.
  • the reinforcing means 170.2 has at least one or two filter elements 170.2, in which, however, a capacitor C (for example with respect to a resistor R) can dominate.
  • the configuration of the arrangement comprising the transmission element 170.1 and the amplifying means 170.2 can thus also be regarded as an integrating circuit.
  • the capacitor C makes it possible to provide an electronic amplifier through this arrangement, in which the sensor signal is generated in the form of an electrical voltage proportional to the sensor capacitance CS based on the charge transfers.
  • the sensor control arrangement 170 has the arrangement of the transmission element 170.1 and the amplification means 170.2 in order to provide the sensor signal with an amplification.
  • the sensor signal is dependent on, and is preferably proportional to, a voltage U1 at a first connection 170.A of the sensor control arrangement 170 (or at the first input of the operational amplifier 170.1), amplified by an amplification factor.
  • the amplification factor can be dependent on, and preferably be proportional to, a ratio of the sensor capacitance CS to the capacitance Cmess of the capacitor C.
  • the voltage U1 (the output signal) at the terminal 170.A can in turn be avoided by using the voltage follower or a direct negative feedback Control signal in the form of a voltage U0 at connection 170.C essentially correspond. This results in the following relationship for the sensor signal, which can be present as voltage U2 at connection 170.B of sensor control arrangement 170:
  • the sensor signal U2 is amplified as a function of the variable sensor capacitance CS and the capacitance Cmess, that is to say is generated as an amplified voltage U0. Consequently, the sensor signal can be used to determine the sensor capacitance CS.
  • the resistance R of the amplification means 170.2 is chosen to be as large as possible compared to (1 / (2 * TT * fO * CSmax)), with fO being the working frequency, in particular the (middle ) Frequency of the control signal, and CSmax is the maximum value of the sensor capacitance CS.
  • the capacitance Cmess can, if necessary, be selected to be identical to the maximum sensor capacitance.
  • the setting of Cmess consequently also enables the setting of a dynamic range when evaluating the sensor element 20.
  • the arrangement of the transmission element 170.1 and the amplifying means 170.2 in cooperation with the sensor capacitance CS provides a filter behavior (in particular bandpass behavior) which is adapted to the working frequency can.
  • the maximum variable sensor capacitance is, for example, the capacitance (the capacitance value) which the sensor capacitance CS can maximally assume during the activation action.
  • the amplification means 170.2 has at least one filter element 140.2 a capacitor C and / or a resistor R, the capacitor C (or the capacitance Cmess of the capacitor C) and / or the resistance R to a maximum variable sensor capacitance CS is adjusted.
  • the capacitance Cmess of the capacitor C can preferably correspond to the maximum variable sensor capacitance.
  • the capacitor C can be designed for negative feedback in the transmission element 170.1 (in particular operational amplifier 170.1) of the sensor control arrangement 170, and thus preferably form a feedback capacitor C. Via capacitor C, the output of transmission element 170.1 and in particular output 170.B, to which the sensor signal is present, can be fed back to an input of transmission element 170.1.
  • this input can be connected directly to the connection 170.A, to which the sensor element 20 is connected (possibly via a switching element 180), and thus the output signal or an electrical voltage of the sensor element 20 is present.
  • the output signal can be generated via a direct negative feedback corresponding to the control signal (follow this).
  • the drive signal or the output signal can be amplified in this way depending on the charge transfers (initiated by the output signal) on the sensor element 20 (with an amplification factor that depends on the sensor capacity), and then outputted as the sensor signal amplified at the terminal 170.B.
  • the charge transfer from the sensor element 20 (or the further sensor element 20 ′) to the sensor control arrangement 170 is provided in accordance with the above statements in order to carry out this charge transfer using the Evaluate sensor signal by an evaluation arrangement 200.
  • a charge transfer from the sensor element 20 to the sensor control arrangement 170 is carried out repeatedly in order to charge a storage arrangement 250, preferably an integrator 250, of the evaluation arrangement 200 depending on the amount of the charge transferred in the process.
  • the memory arrangement 250 is charged as a function of, and preferably in proportion to, the sensor signal.
  • the electrical charge stored by the storage arrangement 250 can be specific for the change in the capacitance CS.
  • the memory arrangement 250 can e.g. B. provide a storage capacity CL by means of a storage capacitor.
  • the control device 300 can be connected via a connection 250.A to the storage arrangement 250 of the evaluation arrangement 200 in order to evaluate the electrical charge stored by the storage arrangement 250 in order to determine the parameter specific for the detection.
  • An evaluation signal that is specific to the parameter and / or the stored electrical charge is thus detected and evaluated.
  • the evaluation signal can, for. B. be a voltage across a capacitor of the memory array 250.
  • the shield control arrangement 150 and the sensor control arrangement 170 are electrically connected to the same signal generator arrangement 130 and the same filter arrangement 140 via the control path KP.
  • an electrical signal (the control signal) generated by the signal generator arrangement 130 and / or filtered by the filter arrangement 140 is used on the control path KP both for controlling the sensor element 20 and the shield element 160, preferably with an essentially identical signal form of the signal, preferably one at least approximately sinusoidal, so that an electrical potential difference between the sensor element 20 and the shield element 160 is always minimized during the operation of the arrangement 10 during the control and / or detection.
  • the shield element 160 can be designed as an active shield element 160 (so-called “active shield”) for actively shielding the sensor element 20, so that an electrical potential on the shield element 160 actively tracks the electrical potential on the sensor element 20 by means of the shield control arrangement 150.
  • active shield an active shield element 160
  • This load usually leads to a relatively large proportion of the evaluation signal, which is evaluated by the control device 300.
  • the variable portion of the evaluation signal due to the changeable sensor capacity CS is thus reduced and can therefore only be evaluated with difficulty.
  • a compensation arrangement 230 is optionally used to improve the evaluation. This branches z. B. depending on the amplitude of the evaluation signal, a part of the electrical current from the memory arrangement 250.
  • the use of a shield element 160 which has the same potential for shielding as the sensor element 20, can further reduce the described difficulties in the evaluation.
  • the sensor element 20 can be repeatedly charged and discharged via the first connection 170.A of the sensor control arrangement 170 by means of the charge transfers. These repeated charges and discharges can be controlled by the control signal (due to a periodically changing voltage amplitude of the control signal). Depending on the charge transfers, an electrical sensor signal can be output via the second connection 170.B of the sensor control arrangement 170. It is possible for the sensor signal to be electrically filtered. Correspondingly, filtering for the evaluation branch during the transmission of the sensor signal to the memory arrangement 250 can be involved, which therefore has no influence on the electrical signal of the electrical control (on the control path KP) and thus on the charging of the sensor element 20.
  • an evaluation filter arrangement 210 can be used to carry out filtering (such as, for example, bandpass filtering) of the electrical sensor signal. This enables the evaluation filter arrangement 210 to filter out disturbing immissions from the surroundings of the sensor element 20.
  • the evaluation filter arrangement 210 can thus provide EMC filtering of immissions.
  • the evaluation filter arrangement 210 z. B. a complex resistor and additional filter elements. It is conceivable that the described form (eg sinusoidal form) of the electrical signal of the electrical control on the control path KP (ie the control signal) relates to the electrical voltage of the signal.
  • the voltage of the sensor signal at connection 170.B can have the same shape, but possibly an amplified amplitude (proportional to the sensor capacitance CS).
  • the evaluation filter arrangement 210 can therefore be one Have transconductance converters in order to carry out a transconductance conversion of the sensor signal at connection 170.B.
  • a transconductance conversion is understood to mean that a voltage is converted into a current proportional to it.
  • the evaluation filter arrangement 210 can be designed and / or connected in the evaluation arrangement 200 in such a way that an electrical current is generated from the voltage of the electrical signal (sensor signal) at the second connection 170.B in the form described (e.g. sinusoidal form) with this shape at the output 210.A of the evaluation filter arrangement 210 is formed.
  • the transconductance converter is e.g.
  • B. designed as a transconductance amplifier (using an operational amplifier), but preferably provides the transconductance conversion without an operational amplifier due to the interconnection with the memory arrangement 250.
  • This is e.g. B. possible by the circuit configuration of the evaluation filter arrangement 210 in series with the memory arrangement 250.
  • the downstream components 220, 250 can be low-resistance, and / or the storage arrangement 250, for. B. at input 250.
  • B have the inverting input (-) of an amplifying element, and in particular operational amplifier.
  • the reinforcing element of the memory arrangement 250 can be designed such that countermeasures are initiated immediately if a voltage occurs at the input 250.
  • an operational amplifier can regulate the differential voltage of its inputs to zero by means of feedback.
  • the block 220 shown in FIG. 3 can relate to one or more rectifiers, and thus a rectifier arrangement 220.
  • the rectifier arrangement 220 can possibly do without diodes or the like, so that essentially no (or almost no) voltage drop occurs at the rectifier arrangement 220.
  • This can be implemented, for example, by performing the rectification by means of at least one electronic switch which is switched in a clocked manner. In this way, when establishing the electrical connection between the output 210.A and the input 250.B, the rectifier arrangement 220 and in particular the at least one switch can provide a virtual zero point for the input 250.B or output 210.A ( if the switch is closed).
  • the output 210.A of the evaluation filter arrangement 210 can be connected to a ground potential 21.
  • the switch connects the output 210.A to the ground potential 21 as a changeover switch. In this way, a ground potential can always be present at the output 210.A at least approximately, regardless of the switch position of the at least one switch in the rectifier arrangement 220 Evaluation filter arrangement 210 significantly reduced.
  • the rectification described can be a “coherent” rectification by the at least one rectifier.
  • each of the rectifiers can have at least one electronic switch.
  • the clock can in each case be predetermined in such a way that only positive (or alternatively negative) half-waves of a respectively predetermined fundamental or harmonic of the electrical signal (e.g. with the first harmonic as the fundamental of the frequency, which is generated by the evaluation filter arrangement 210 as the center frequency is allowed to pass through, and possibly further harmonics).
  • the respective clock can therefore be synchronized with the signal generator arrangement 130 in order to be matched to the shape of the electrical signal (control signal) of the electrical control.
  • the phase shift between voltage (corresponding to the electrical signal of the electrical control on the control path KP) and current (corresponding to the signal at the output 210.A of the evaluation filter arrangement 210) is taken into account in this synchronization.
  • rectification can also be carried out “incoherently” using diodes.
  • the rectification takes place in the form of a one-way rectification, or alternatively that both the positive and the negative half-wave of the sensor signal are used for charge transfer to the memory arrangement 250.
  • a frequency of the sensor signal (as a periodic signal) is dependent on an operating frequency, ie the frequency of the Control signal at connection 170. C (or at the output of filter arrangement 140).
  • a single operating frequency can be used for the entire arrangement 10 both for the activation and for the evaluation of the sensor element 20, in order to carry out the activation and evaluation of the sensor element 20 with a predetermined operating frequency range.
  • filtering is used in the electrical control (by the filter arrangement 140) and in the evaluation (by the evaluation filter arrangement 210), the filtering being adapted to the working frequency (for example a low and / or bandpass to pass the working frequency range trains). This enables an optimal evaluation with regard to EMC conditions (for emissions) and interfering effects (for immissions).
  • FIG. 5 shows a possible embodiment of the arrangement 10 according to the invention when it is used with an elongated sensor element 20.
  • a design is used, for example, when the sensor element 20 is to be used in a bumper 1.1 on a front or rear side of the vehicle 1. This makes it possible to detect a movement of the activation means 3 below the bumper 1.1 as an activation action, as is also illustrated in FIG. 6.
  • a separate sensor element 20 is connected to the printed circuit board in the case of a larger detection area. For this purpose, e.g. B.
  • a sensor element connection 180.A of the circuit board can be used, which provides an electrical connection to the switching element 180. This in turn can provide the electrical connection via the sensor control arrangement 170 and the control path KP and the filter arrangement 140 to the signal generator arrangement 130 (for charging) or via the evaluation filter arrangement 210 and the rectifier arrangement 220 to the memory arrangement 250 (for evaluation).
  • the components 170, 140, 130, 210, 220, 250 mentioned can also be arranged on the circuit board.
  • the printed circuit board with the components can be understood as a common component, which is referred to below as the sensor switching arrangement 400. It is optionally possible for this sensor switching arrangement 400 to be designed as an individually manageable part that can be mounted on the vehicle.
  • the sensor switching arrangement 400 can be used for Assembly of the arrangement 10 according to the invention can be electrically connected to the sensor element 20 and possibly to at least one further sensor element 20 ′ via at least one sensor feed line 410.
  • the at least one further sensor element 20 ′ can in this case optionally be connected to the sensor switching arrangement 400 via at least one further sensor feed line 410.
  • the sensor switching arrangement 400 is also optionally possible for the sensor switching arrangement 400 to be electrically connected to at least one shield element 160 or further shield element via a shield line 420, in particular shield feed line 420, or for the shield line 420 to form the shield element 160 (ie possibly also a further shield element).
  • a coaxial cable 450 is shown schematically in FIG. 5, whose outer conductor 450.2 is used as a sensor element 20.
  • the shield 450.2 of the coaxial cable 450 forms the sensor element 20.
  • the sensor lead 410 can be electrically connected to the outer conductor 450.2 via the connection 180.A of the sensor switching arrangement 400.
  • the connection 180.A transmits the electrical signal of the electrical control, which is predetermined (ie generated and possibly filtered) by the signal generator arrangement 130 and / or the filter arrangement 140 and can also be output by a sensor control arrangement 170 at the connection 180.A.
  • a shield lead 420 can be connected to a shield element 160 via a shield element connection 150.A of the sensor switching arrangement 400 (see FIG. 6) or the shield line 420 connected to the shield element connection 150.A itself the shield element 160 (or possibly also a further shield element ) form. In the latter case and shown in FIG. 5 in particular, it can be useful if the shield element 160 is operated as a passive shield element 160.
  • the inner conductor 450.1 (i.e. the core) of the coaxial cable 450 can possibly remain disconnected.
  • the shield element 160 When operating as a passive shield element 160, the shield element 160 is connected to a predetermined constant electrical potential via the shield element connection 150.A during operation (always or during the charging and / or discharging of the sensor element 20).
  • the electrical potential of the shield element 160 can correspond to a ground potential 21 or be a different potential.
  • the electrical potential of the shield element 160 can be tracked and varied depending on the electrical potential of the sensor element 20. It is illustrated by an arrow in FIG. 5 that the leads 410, 420 can be twisted to mount the arrangement 10 according to the invention on the vehicle 1.
  • the shield element 160 in the form of a shield line 420 as an elongated shield electrode 160 can run parallel to the sensor feed line 410.
  • the twist can e.g. B. by twisting against each other and helically wrapping the sensor lead 410 with the shield line 420.
  • the twisted supply lines 410, 420 are highlighted with a dashed and continuous line. In this way, the sensitivity to external electromagnetic interference on the leads 410, 420 can be reduced.
  • the sensor feed line 410 can be electrically connected to the outer conductor 450.2 for assembly, so that the outer conductor 450.2 forms the sensor element 20.
  • the shield line 420 and the core 450.1 of the coaxial cable 450 may remain disconnected.
  • the shield line 420 is electrically connected to the core 450.1. With this configuration, it is advantageous if the shield element 160 is used as a passive shield element 160.
  • operation of the shield element 160 or the shield line 420 as an active shield element 160 also makes sense.
  • a different connection on the coaxial cable 450 may be selected.
  • the sensor supply line 410 can be electrically connected to the core 450.1 (ie the inner conductor 450.1) of the coaxial cable 450, so that the core 450.1 serves as a sensor supply line.
  • the shield line 420 in this case possibly as a shield lead 420, can be electrically connected to the outer conductor 450.2 (i.e. with the shield) of the coaxial cable 450, so that the outer conductor 450.2 forms the active shield element 160.
  • the coaxial cable 450 with the core 450.1 can serve as a lead to the sensor element 20, which, however, is then implemented separately from the coaxial cable 450.
  • the outer conductor 450.2 acts as an active shield element 160 to improve the shielding of the sensor feed line 410.
  • the feed line 410, 420 to the coaxial cable 450 can be twisted as described above, or it can be a parallel lead.
  • a separate sensor element 20, which, for. B. via the previously described twisted leads 410, 420 and / or via the coaxial cable 450 with the outer conductor 450.2 as an active shield element 160 and / or via a variant which deviates therefrom, with the Sensor switching arrangement 400 is connected is shown by way of example in FIG. 6.
  • the sensor element 20 may e.g. B. as an electrically conductive surface (so-called flat electrode 20) and / or as an electrically conductive line or the like.
  • the sensor element 20 is shown in an assembled arrangement (for example in the rear area) in the vicinity of further parts of the vehicle 1. Part of the vehicle 1 which can be regarded as ground potential 21 is indicated schematically.
  • the vehicle 1 can cause a load on the sensor element 20, which can be counteracted by a shield.
  • the electrical field is illustrated by arrows, which can occur between a shield element 160 and the sensor element 20 (and can be reduced or eliminated as far as possible by operating the shield element 160 as an active shield element 160) and which is used to record the activation action or the activating agent 3 is used.
  • the shape of the (active) shield element 160 shown is particularly advantageous.
  • the shape is, for example, a U-shape, with the two opposite side parts 160.2 of the shield element 160 shielding a side region and a center part 160.1 of the shield element 160 shielding the center region or the vehicle side .
  • the detection area can be defined very precisely by the open area 160.3 of the shield element 160 between the side parts 160.2.
  • the shield element 160 can e.g. B. can be operated as an active shield element 160 in that it is electrically connected to the shield (to) line 420 or to an outer conductor 450.2 of the coaxial cable 450 (if this is used as a feed line).
  • the sensor element 20 can also be electrically connected to the sensor lead 410 and / or to the core 450.1 of the coaxial cable 450 (if this is used as a lead).
  • the shape can also be designed differently from a U shape, in particular if the shield element 160 is wider than the sensor element 20.
  • the sensor control arrangement 170 which is electrically connected to the sensor element 20, can provide the sensor signal at the connection 170.B which is specific for the parameter of the sensor element 20.
  • the parameter is specific for the detected change in the environment, but possibly also for a variable load component.
  • a certain influence on the sensor element 20 and on the parameter such as the sensor capacitance CS, which has no meaningfulness with regard to the activation action.
  • the sensor signal at connection 170.B is in particular a voltage, the amplitude of which can be dependent and possibly proportional to the sensor capacitance CS.
  • the sensor signal at connection 250. B can be present as an electrical current, the current strength of which is dependent and possibly proportional to the sensor capacitance CS.
  • the amplitude and / or the current intensity can possibly have a certain proportion due to the load component, which is not specific for the change in the environment.
  • the compensation arrangement 230 can therefore be used to adapt the sensor signal in order to compensate for the load component. For this purpose, for example, a certain portion of each of the repeated charge transfers is derived by the sensor signal to the compensation arrangement 230. An adapted sensor signal is thus generated from the sensor signal. If necessary, the derivation can take place continuously.
  • a connection arrangement 220 can, for evaluation purposes, electrically connect the memory arrangement 250 to the adapted sensor signal during the repeated determination (in particular dynamically).
  • FIG. 4 shows schematically that the compensation arrangement 230 can have a plurality of compensation stages.
  • a first compensation stage 230.1 and a second compensation stage 230.2 are shown as examples.
  • the load component can be variable (e.g. depending on a change in disturbing influences from the environment), it is possible to switch between the compensation stages in order to change the component which is then always dissipated in the sensor signal.
  • the switchover can be initiated, for example, by means of the control device 300.
  • the control device 300 can e.g. B. evaluate the determined parameter.
  • a first method step 501 the provision of a sensor signal can be carried out, the sensor signal being specific for a parameter of the sensor element 20, and the parameter being specific for the detected change in the environment and for a variable load component.
  • the sensor signal can then be adjusted in accordance with a second method step 502 in order to compensate for the load component.
  • a third method step 503 the parameter of the sensor element 20 can be repeatedly determined on the basis of the sensor signal by means of a memory arrangement 250, in order to thereby carry out the detection of the activation action.
  • the third method step 503, that is to say performing the repeated determination can also include the following step: initiating an electrical connection of the memory arrangement 250 with the adapted sensor signal (in particular dynamically) during the repeated determination.
  • a first connection or output of 210 is a first connection or output of 210.

Landscapes

  • Lock And Its Accessories (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

The invention relates to an assembly (10) for a vehicle (1) for detecting an activation action for the activation of a function at the vehicle (1), in particular in a front, side and/or rear region (1.7, 1.4, 1.2) of the vehicle (1) for the activation of the opening and/or unlocking of a hinged closure element (1.3, 1.6) on the vehicle (1), comprising: at least one sensor element (20) for sensing a change, in particular an approach of an activating means (3), in the surroundings of the sensor element (20); a sensor monitoring assembly (170), which is electrically connected to the sensor element (20) in order to provide a sensor signal specific to a parameter of the sensor element (20), the parameter being specific to the sensed change in the surroundings and to a variable load portion; a storage assembly (250), the storage assembly (250) being electrically connected to the sensor monitoring assembly (170) in order to carry out a repeated determination of the parameter of the sensor element (20) by means of the sensor signal (20); a compensation assembly (230) for adjusting the sensor signal in order to compensate the load portion; a connecting assembly (220) for dynamically electrically connecting the storage assembly (250) to the adjusted sensor signal in the event of the repeated determination.

Description

Anordnung für ein Fahrzeug Arrangement for a vehicle
B e s c h r e i b u n g Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung für ein Fahrzeug. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein System sowie ein Verfahren. The present invention relates to an arrangement for a vehicle. The invention further relates to a system and a method.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass mittels eines Sensorelements, wie einer Sensorelektrode, eine veränderliche Kapazität bereitgestellt werden kann, welche für Veränderungen in der Umgebung des Sensorelements spezifisch ist. Dies ermöglicht es, Änderungen in der Umgebung kapazitiv zu erfassen. Bei Fahrzeugen kann eine derartige kapazitive Erfassung genutzt werden, um Annäherungen und/oder Gesten zu detektieren, und damit Funktionen am Fahrzeug zu aktivieren. Die kapazitive Erfassung basiert häufig darauf, dass das Sensorelement mittels einer Ladungsübertragung ausgewertet wird. Das Verschieben von elektrischen Ladungen kann jedoch störende Emissionen (Störauswirkungen des Sensorelements auf die Umgebung) bewirken. Ferner können störende Einflüsse aus der Umgebung (Immissionen auf den Sensor) die Erfassung beeinträchtigen. It is known from the prior art that a variable capacitance can be provided by means of a sensor element, such as a sensor electrode, which is specific for changes in the surroundings of the sensor element. This enables changes in the environment to be detected capacitively. In vehicles, such a capacitive detection can be used to detect approaches and / or gestures and thus to activate functions on the vehicle. The capacitive detection is often based on the fact that the sensor element is evaluated by means of a charge transfer. The shifting of electrical charges can, however, cause disruptive emissions (interference effects of the sensor element on the environment). In addition, disturbing influences from the environment (immissions on the sensor) can impair the detection.
Darüber hinaus sind auch weitere Störeinflüsse auf die Erfassung bekannt, z. B. störende kapazitive Einwirkungen (parasitäre Kapazitäten, kapazitive Lasten z. B. der Fahrzeugkarossiere, oder dergleichen). Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte kapazitive Erfassung bereitzustellen. In addition, other interferences on the detection are known, e.g. B. disruptive capacitive effects (parasitic capacitances, capacitive loads z. B. the vehicle body, or the like). It is therefore an object of the present invention to at least partially remedy the disadvantages described above. In particular, it is an object of the present invention to provide an improved capacitive detection.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs, ein System mit den Merkmalen des unabhängigen Systemanspruchs sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anordnung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren, und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. The above object is achieved by an arrangement with the features of the independent device claim, a system with the features of the independent system claim and by a method with the features of the independent method claim. Further features and details of the invention emerge from the respective subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the arrangement according to the invention apply, of course, also in connection with the system according to the invention and the method according to the invention, and in each case vice versa, so that with respect to the disclosure of the individual aspects of the invention, reference is or can always be made to one another .
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch eine Anordnung für ein Fahrzeug zur Detektion einer Aktivierungshandlung, um eine Funktion am Fahrzeug zu aktivieren, insbesondere zur Detektion einer Aktivierungshandlung in einem Front-, Seiten- und/oder Heckbereich des Fahrzeuges für die Aktivierung einer Öffnung und/oder Entriegelung einer Klappe (jeweils als die Funktion) am Fahrzeug. The object is achieved in particular by an arrangement for a vehicle for the detection of an activation action in order to activate a function on the vehicle, in particular for the detection of an activation action in a front, side and / or rear area of the vehicle for the activation of an opening and / or Unlocking a flap (each as the function) on the vehicle.
Eine erfindungsgemäße Anordnung kann dabei zumindest die nachfolgenden Komponenten aufweisen, welche insbesondere mit einer Leiterplatte der Anordnung verbunden sind: An arrangement according to the invention can have at least the following components, which are connected in particular to a circuit board of the arrangement:
wenigstens ein (insbesondere elektrisch leitendes) Sensorelement zur Erfassung einer Veränderung, insbesondere einer Annäherung durch ein Aktivierungsmittel, in einer Umgebung des Sensorelements, at least one (in particular electrically conductive) sensor element for detecting a change, in particular an approach by an activation means, in an environment of the sensor element,
eine (insbesondere elektronische) Sensorkontrollanordnung, welche mit dem Sensorelement elektrisch verschaltet ist, um ein Sensorsignal bereitzustellen, das für einen Parameter des Sensorelements spezifisch ist, wobei vorzugsweise der Parameter für die erfasste Veränderung in der Umgebung und für einen veränderlichen Lastanteil spezifisch ist, a (in particular electronic) sensor control arrangement which is electrically connected to the sensor element in order to provide a sensor signal which is specific for a parameter of the sensor element, the parameter preferably being specific for the detected change in the environment and for a variable load component,
eine (insbesondere elektronische) Speicheranordnung, wobei die Speicheranordnung mit der Sensorkontrollanordnung elektrisch verschaltet ist, um eine wiederholte Ermittlung des Parameters des Sensorelements mittels des Sensorsignals durchzuführen, a (in particular electronic) memory arrangement, the memory arrangement being electrically connected to the sensor control arrangement in order to be repeated To determine the parameter of the sensor element using the sensor signal,
eine Kompensationsanordnung zur (elektrischen) Anpassung des Sensorsignals, um vorzugsweise den Lastanteil zu kompensieren, und insbesondere hierdurch eine Kompensation bereitzustellen, a compensation arrangement for the (electrical) adaptation of the sensor signal, preferably to compensate for the load component, and in particular to provide compensation thereby,
eine Zuschaltanordnung, um die Speicheranordnung bei der wiederholten Ermittlung (insbesondere dynamisch und/oder über die Verschaltung) mit dem angepassten Sensorsignal elektrisch zu verbinden. a connection arrangement in order to electrically connect the memory arrangement to the adapted sensor signal during repeated determination (in particular dynamically and / or via the interconnection).
Dies hat den Vorteil, dass bei der wiederholten Ermittlung der Lastanteil zuverlässig kompensiert werden kann. Insbesondere kann dabei eine Kompensation durch die Kompensationsanordnung auch in Stufen erfolgen, sodass mehrere Kompensationsstufen vorgesehen sind, in denen unterschiedliche (vorgegebene) Anteile der maximal zulässigen kapazitiven Last vom Sensorsignal abgeführt werden. Jede Stufe kann dabei einen festen Anteil aufweisen, wobei sich die Anteile unterschiedlicher Stufen voneinander unterscheiden. Bspw. weist eine erste Stufe einen Anteil von 10 %, eine zweite Stufe einen Anteil von 20 %, und eine dritte Stufe einen Anteil von 30 % auf, wobei dieser Anteil stets (bei der Ermittlung) vom Sensorsignal abgeführt wird. Entsprechend kann die Anpassung des Sensorsignals und somit insbesondere der dadurch bewirkten Ladungsübertragungen zur Speicheranordnung als ein Ableiteten des Anteils (des Sensorsignals bzw. der dadurch übertragenen Ladung) gemäß einer Kompensationsvorgabe verstanden werden. In anderen Worten wird das Sensorsignal um diesen Anteil hinsichtlich einer Signalstärke (z. B. Stromstärke oder Spannungsamplitude) reduziert. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Kompensationsanordnung mit einer Kontrollvorrichtung signaltechnisch verbunden ist, welche auch die Auswertung der Speicheranordnung durchführt. Somit ist bei der Auswertung die Stufe und somit der Anteil bekannt. Bspw. wird bei der Auswertung eine Ladungsmenge in der Speicheranordnung ausgewertet, wobei die Ladungsmenge durch das Sensorsignal beeinflusst ist. Das Sensorsignal kann z. B. Ladungsübertragungen zur Speicheranordnung initiieren, sodass die übertragene Ladungsmenge an die Speicheranordnung proportional zur Signalstärke des Sensorsignals ist. Hierzu ist das Sensorsignal als elektrisches Strom- und/oder Spannungssignal ausgeführt. Hingegen kann die übertragene Ladungsmenge je nach aktivierter Stufe der Kompensationsanordnung bei jeder Ladungsübertragung um den vorgegebenen Anteil reduziert sein. Dies ermöglicht eine definierte und anpassbare Abschwächung des Sensorsignals durch die Kompensationsanordnung, welche entsprechend bei der Auswertung berücksichtigt werden kann. Durch die Kompensation kann die Speicheranordnung zudem nur eine geringere Speicherkapazität aufweisen, sodass die Kosten für die Speicheranordnung reduziert werden können. This has the advantage that the load component can be reliably compensated for during the repeated determination. In particular, compensation can also be carried out in stages by the compensation arrangement, so that a plurality of compensation stages are provided, in which different (predetermined) portions of the maximum permissible capacitive load are dissipated by the sensor signal. Each level can have a fixed proportion, with the proportions of different levels differing from one another. E.g. a first stage has a share of 10%, a second stage has a share of 20%, and a third stage has a share of 30%, this share always being removed (during the determination) from the sensor signal. Accordingly, the adaptation of the sensor signal and thus in particular of the charge transfers to the memory arrangement caused thereby can be understood as a derivative of the portion (of the sensor signal or the charge transferred thereby) according to a compensation specification. In other words, the sensor signal is reduced by this proportion with regard to a signal strength (e.g. current strength or voltage amplitude). It can be provided that the compensation arrangement is signal-connected to a control device, which also carries out the evaluation of the memory arrangement. Thus, the level and thus the proportion is known during the evaluation. E.g. a quantity of charge in the memory arrangement is evaluated during the evaluation, the quantity of charge being influenced by the sensor signal. The sensor signal can e.g. B. Initiate charge transfers to the storage arrangement so that the amount of charge transferred to the storage arrangement is proportional to the signal strength of the sensor signal. For this purpose, the sensor signal is designed as an electrical current and / or voltage signal. On the other hand, the amount of charge transferred can be reduced by the predetermined amount for each charge transfer, depending on the activated stage of the compensation arrangement. This enables a defined and adaptable attenuation of the sensor signal by the Compensation arrangement, which can be taken into account accordingly in the evaluation. Due to the compensation, the storage arrangement can also only have a smaller storage capacity, so that the costs for the storage arrangement can be reduced.
Das „dynamische“ Verbinden bezieht sich insbesondere darauf, dass das Verbinden anpassbar und/oder wiederholt und/oder synchronisiert bei der Ermittlung erfolgen kann. Z. B. ist es möglich, dass zur Ansteuerung des Sensorelements ein Ansteuerungssignal mit einer bestimmten Charakteristik (wie einer Frequenz und/oder Signalform) genutzt wird. Die dynamische Verbindung des Sensorsignals, also insbesondere das Zuschalten der Speicheranordnung an einen Übertragungspfad des Sensorsignals, kann dann synchronisiert an das Ansteuerungssignal und/oder angepasst an diese Charakteristik erfolgen. Die Zuschaltanordnung kann durch die dynamische, insbesondere synchronisierte und/oder gesteuerte, Verbindung eine Gleichrichtung des Sensorsignals bewirken, und somit als Gleichrichteranordnung ausgebildet sein. The “dynamic” connection refers in particular to the fact that the connection can be made adaptable and / or repeated and / or synchronized during the determination. For example, it is possible to use a control signal with a specific characteristic (such as a frequency and / or signal shape) to control the sensor element. The dynamic connection of the sensor signal, that is to say in particular the connection of the memory arrangement to a transmission path of the sensor signal, can then take place synchronized with the control signal and / or adapted to this characteristic. The connection arrangement can bring about a rectification of the sensor signal through the dynamic, in particular synchronized and / or controlled, connection, and thus can be designed as a rectifier arrangement.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn das Fahrzeug als ein Kraftfahrzeug, insbesondere als ein Hybridfahrzeug oder als ein Elektrofahrzeug ausgebildet ist, vorzugsweise mit einem Hochvolt-Bordnetz und/oder einem Elektromotor. Außerdem kann es möglich sein, dass das Fahrzeug als ein Brennstoffzellenfahrzeug und/oder Personenkraftfahrzeug und/oder semi autonomes oder autonomes Fahrzeug ausgebildet ist. Vorteilhafterweise weist das Fahrzeug ein Sicherheitssystem auf, welches z. B. durch eine Kommunikation mit einem Identifikationsgeber (ID-Geber) eine Authentifizierung ermöglicht. In Abhängigkeit von der Kommunikation und/oder der Authentifizierung kann wenigstens eine Funktion des Fahrzeuges aktiviert werden. Falls hierzu die Authentifizierung des ID-Gebers notwendig ist, kann es sich bei der Funktion um eine sicherheitsrelevante Funktion handeln, wie ein Entriegeln des Fahrzeuges und/oder eine Freigabe eines Motorstarts. Somit kann das Sicherheitssystem auch als ein passives Zugangssystem ausgebildet sein, welches ohne aktive manuelle Betätigung des ID-Gebers die Authentifizierung und/oder die Aktivierung der Funktion bei Detektion der Annäherung des ID-Gebers an das Fahrzeug initiiert. Hierzu wird bspw. wiederholt ein Wecksignal durch das Sicherheitssystem ausgesendet, welches durch den ID-Geber bei der Annäherung empfangen werden kann, und dann die Authentifizierung auslöst. Auch kann die Funktion eine Aktivierung einer Fahrzeugbeleuchtung und/oder ein Betätigen (Öffnen und/oder Schließen) einer Klappe (z. B. Front- oder Heck- oder Seitenklappe bzw. -tür) betreffen. Bspw. wird automatisch bei der Detektion der Annäherung die Fahrzeugbeleuchtung aktiviert und/oder bei der Detektion einer Geste eines Benutzers die Klappe betätigt. It is also advantageous if the vehicle is designed as a motor vehicle, in particular as a hybrid vehicle or as an electric vehicle, preferably with a high-voltage electrical system and / or an electric motor. It may also be possible for the vehicle to be designed as a fuel cell vehicle and / or passenger vehicle and / or semi-autonomous or autonomous vehicle. Advantageously, the vehicle has a security system, which, for. B. enables communication by communication with an identification transmitter (ID transmitter). Depending on the communication and / or the authentication, at least one function of the vehicle can be activated. If the authentication of the ID transmitter is necessary for this, the function can be a safety-relevant function, such as unlocking the vehicle and / or enabling an engine start. The security system can thus also be designed as a passive access system which initiates the authentication and / or the activation of the function upon detection of the approach of the ID transmitter to the vehicle without active manual actuation of the ID transmitter. For this purpose, for example, a wake-up signal is repeatedly sent out by the security system, which can be received by the ID transmitter when approaching, and then triggers the authentication. The function can also activate vehicle lighting and / or actuate (open and / or close) a flap (e.g. front or rear or Side flap or door). E.g. the vehicle lighting is automatically activated when the approach is detected and / or the flap is actuated when a gesture of a user is detected.
Es ist ferner denkbar, dass - für die Aktivierung der Funktion am Fahrzeug - durch eine erfindungsgemäße Anordnung eine Aktivierungshandlung detektiert wird. Es kann sich hierbei insbesondere um eine Aktivierungshandlung außerhalb des Fahrzeuges handeln (welche also nicht im Fahrzeuginnenraum stattfindet). In anderen Worten kann die Umgebung des Sensorelements, in welcher die Veränderung erfasst wird, sich außerhalb des Fahrzeuges befinden. Bei erfolgreicher Detektion der Aktivierungshandlung durch die erfindungsgemäße Anordnung kann dabei durch die Anordnung (insbesondere durch eine Kontrollvorrichtung) die Funktion ausgelöst und/oder die Authentifizierung initiiert werden. Bei der Aktivierungshandlung kann es sich z. B. um die Annäherung und/oder die Geste handeln, welche mittels des Aktivierungsmittels durchgeführt wird. Das Aktivierungsmittel bzw. die Aktivierungshandlung kann vorteilhafterweise auch dann detektiert werden, wenn es sich bei dem Aktivierungsmittel um ein nicht-elektronisches Objekt (und damit auch nicht um einen ID-Geber) handelt. Stattdessen kann das Aktivierungsmittel als eine nicht elektrische und/oder nicht-metallische und/oder biologische Substanz ausgeführt sein, wie z. B. ein Körperteil eines Benutzers. Daher ist die Nutzung einer kapazitiven Erfassung zur Detektion der Aktivierungshandlung besonders vorteilhaft, da dies keine besonderen Vorkehrungen am Aktivierungsmittel voraussetzt. It is also conceivable that - for the activation of the function on the vehicle - an activation action is detected by an arrangement according to the invention. In particular, this can be an activation action outside the vehicle (which therefore does not take place in the vehicle interior). In other words, the environment of the sensor element in which the change is detected can be outside the vehicle. If the activation action is successfully detected by the arrangement according to the invention, the function can be triggered and / or the authentication initiated by the arrangement (in particular by a control device). In the activation act, it can be e.g. B. the approach and / or the gesture, which is carried out by means of the activating agent. The activation means or the activation action can advantageously also be detected if the activation means is a non-electronic object (and therefore also not an ID transmitter). Instead, the activating agent can be designed as a non-electrical and / or non-metallic and / or biological substance, such as. B. a body part of a user. The use of a capacitive detection for the detection of the activation action is therefore particularly advantageous, since this does not require any special precautions on the activation agent.
Eine erfindungsgemäße Anordnung ist vorteilhafterweise als eine elektronische Schaltung (Schaltungsanordnung) ausgebildet, und weist elektronische Komponenten auf, welche zumindest teilweise an einer Leiterplatte angeordnet und über elektrische Leiterbahnen miteinander verschaltet sein können. Wenigstens eine dieser Komponenten kann dabei auch als integrierter Schaltkreis ausgebildet sein (wie z. B. eine Kontrollvorrichtung in der Form eines Mikrocontrollers). Auch können einige der Komponenten als SMD (Surface-Mounted- Device) Bauelemente ausgebildet sein. Das Sensorelement kann elektrisch leitend z. B. als Leiterbahn oder als flächige Elektrode an der Leiterplatte ausgebildet sein, oder auch über eine Zuleitung (wie eine elektrische Leitung) mit der Leiterplatte verbunden sein. Im letzteren Fall ist das Sensorelement bspw. Teil eines Kabels (wie eines Koaxialkabels), als eine flächige Elektrode oder als langgestreckter Leiter ausgebildet. Das Sensorelement kann dabei auch als eine kapazitive Antenne aufgefasst werden, da durch das Sensorelement eine veränderliche Sensorkapazität bereitgestellt wird. Ferner kann die veränderliche Sensorkapazität optional auch durch mehrere Sensorelemente bereitgestellt werden, welche gleichzeitig oder abwechselnd betrieben werden. Die Leiterplatte und/oder das Sensorelement ist z. B. in einem Türgriff oder in einem Stoßfänger integriert. Das Sensorelement kann dabei derart angeordnet sein, dass die Anordnung des Sensorelements einen Detektionsbereich für die Aktivierungshandlung definiert. An arrangement according to the invention is advantageously designed as an electronic circuit (circuit arrangement) and has electronic components which are at least partially arranged on a printed circuit board and can be connected to one another via electrical conductor tracks. At least one of these components can also be designed as an integrated circuit (such as a control device in the form of a microcontroller). Some of the components can also be designed as SMD (surface-mounted device) components. The sensor element can be electrically conductive, for. B. may be formed as a conductor track or as a flat electrode on the circuit board, or also connected to the circuit board via a supply line (such as an electrical line). In the latter case, the sensor element is designed, for example, as part of a cable (such as a coaxial cable), as a flat electrode or as an elongated conductor. The sensor element can also be understood as a capacitive antenna because of the sensor element a variable sensor capacity is provided. Furthermore, the variable sensor capacitance can optionally also be provided by a plurality of sensor elements which are operated simultaneously or alternately. The circuit board and / or the sensor element is, for. B. integrated in a door handle or in a bumper. The sensor element can be arranged in such a way that the arrangement of the sensor element defines a detection area for the activation action.
Es ist bei einer erfindungsgemäßen Anordnung möglich, dass das Sensorelement als eine Sensorelektrode ausgebildet ist, um den für die Erfassung spezifischen Parameter als eine veränderliche Kapazität (auch Sensorkapazität bezeichnet) bereitzustellen, wobei die Veränderung der Kapazität für die Veränderung in der Umgebung des Sensorelements spezifisch sein kann. Wenigstens ein Schildelement kann wiederrum dazu dienen, eine Veränderung in einem abzuschirmenden Bereich der Umgebung vom Sensorelement abzuschirmen, sodass diese Veränderung nicht signifikant zur Veränderung der Kapazität führt. In an arrangement according to the invention, it is possible for the sensor element to be designed as a sensor electrode in order to provide the parameter specific for the detection as a variable capacitance (also referred to as sensor capacitance), the change in the capacitance being specific for the change in the surroundings of the sensor element can. At least one shield element can in turn serve to shield a change in a region to be shielded from the sensor element, so that this change does not lead to a significant change in the capacitance.
Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass für die Ansteuerung des Sensorelements ein Ansteuerungssignal genutzt wird, und für die Auswertung des Sensorelements ein Sensorsignal genutzt wird. Dabei kann das Sensorsignal vom Ansteuerungssignal abhängig sein. Auch kann eine Ladungsübertragung beim Sensorelement vom Ansteuerungssignal abhängig sein, da z. B. eine elektrische Spannung am Sensorelement dem Ansteuerungssignal folgt (bzw. der elektrischen Spannung des Ansteuerungssignals entspricht). In addition, it can be provided that a control signal is used for the control of the sensor element and a sensor signal is used for the evaluation of the sensor element. The sensor signal can be dependent on the control signal. A charge transfer in the sensor element can also depend on the control signal, since, for. B. an electrical voltage on the sensor element follows the control signal (or corresponds to the electrical voltage of the control signal).
Es kann vorgesehen sein, dass das Sensorsignal und/oder die Ladungsübertragungen beim Sensorelement im Wesentlichen It can be provided that the sensor signal and / or the charge transfers in the sensor element essentially
- dieselbe Frequenz (Arbeitsfrequenz) aufweist, wie das Ansteuerungssignal, und/oder - Has the same frequency (working frequency) as the control signal, and / or
- dieselbe Signalform aufweist, wie das Ansteuerungssignal, vorzugsweise Sinusform und/oder eine periodische oszillierende Form, und/oder has the same signal shape as the control signal, preferably a sinusoidal shape and / or a periodic oscillating shape, and / or
- eine Frequenz in einem Arbeitsfrequenzbereich aufweist, wobei auch die Frequenz (Arbeitsfrequenz) des Ansteuerungssignals in diesem Arbeitsfrequenzbereich liegt, has a frequency in an operating frequency range, the frequency (operating frequency) of the control signal also being in this operating frequency range,
- phasengleich bzw. polaritätsgleich ausgeführt ist, is carried out in phase or polarity,
- einen gleichen Gleichspannungs- und/oder Gleichstromoffset (bzw. DC Offset) aufweist, - ein reduziertes Frequenzspektrum aufweist, welches durch eine Filteranordnung und/oder eine Auswertefilteranordnung angepasst ist. has the same direct voltage and / or direct current offset (or DC offset), - Has a reduced frequency spectrum, which is adapted by a filter arrangement and / or an evaluation filter arrangement.
Ferner ist es denkbar, dass das Sensorsignal zumindest nach (oder durch) eine Filterung einer Auswertefilteranordnung als Wechselstrom (oder Wechselspannung) vorliegt. Es kann eine Filterung durch die Auswertefilteranordnung auch als Bandpassfilterung ausgeführt sein. Dagegen kann eine Filterung des Ansteuerungssignals insbesondere durch die Filteranordnung als Tiefpassfilterung ausgeführt sein, um einen Gleichspannungsanteil beim Ansteuerungssignal beizubehalten. Furthermore, it is conceivable that the sensor signal is present as alternating current (or alternating voltage) at least after (or by) filtering an evaluation filter arrangement. Filtering by the evaluation filter arrangement can also be implemented as bandpass filtering. On the other hand, the control signal can be filtered, in particular by the filter arrangement, as low-pass filtering in order to maintain a DC voltage component in the control signal.
Ferner kann es möglich sein, dass die Auswertefilteranordnung dazu ausgeführt ist, alternativ oder zusätzlich zur Bandpassfilterung eine Transkonduktanzwandlung des Sensorsignals durchzuführen. Unter einer Transkonduktanzwandlung wird dabei im Rahmen der Erfindung insbesondere verstanden, dass eine elektrische Spannung in einen dazu proportionalen und vorzugsweise gleichen elektrischen Strom umgewandelt wird. Funktional kann dies der Funktion eines Transkonduktanzverstärkers entsprechen, ggf. mit einem Verstärkungsfaktor (Proportionalitätsfaktor) von maximal 1. Jedoch kann im Gegensatz zum Transkonduktanzverstärker die Auswertefilteranordnung keinen Operationsverstärker aufweisen, sondern die Transkonduktanzwandlung mittels des komplexen Widerstands und insbesondere durch die Verschaltung in Serie mit dem virtuellen Nullpunkt erzielen. Furthermore, it may be possible that the evaluation filter arrangement is designed to carry out a transconductance conversion of the sensor signal as an alternative or in addition to the bandpass filtering. In the context of the invention, a transconductance conversion is understood in particular to mean that an electrical voltage is converted into an electrical current which is proportional and preferably the same. Functionally, this can correspond to the function of a transconductance amplifier, possibly with an amplification factor (proportionality factor) of at most 1. However, in contrast to the transconductance amplifier, the evaluation filter arrangement cannot have an operational amplifier, but rather the transconductance conversion by means of the complex resistor and in particular through the connection in series with the virtual one Achieve zero.
Die Frequenz des Sensorsignals (als periodisches Signal) kann dabei abhängig sein von einer Arbeitsfrequenz, d. h. insbesondere der Frequenz des Ansteuerungssignals am Ausgang einer Filteranordnung der Kontrollanordnung. Es kann vorteilhafterweise für die gesamte erfindungsgemäße Anordnung eine einzige Arbeitsfrequenz sowohl für die Ansteuerung als auch für die Auswertung, insbesondere kapazitive Sensorauswertung, des Sensorelements genutzt werden, um die Ansteuerung und Auswertung des Sensorelements mit einem vorgegebenen Arbeitsfrequenzbereich durchzuführen. Hierzu wird insbesondere eine Filterung bei der elektrischen Ansteuerung (durch die Filteranordnung) und bei der Auswertung (durch eine Auswertefilteranordnung) genutzt, wobei die Filterung an die Arbeitsfrequenz angepasst ist (z. B. einen Tief- und/oder Bandpass zum Durchlässen des Arbeitsfrequenzbereiches ausbildet). Dies ermöglicht eine optimale Auswertung hinsichtlich EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit) Bedingungen (bei Emissionen) und störenden Einwirkungen (bei Immissionen). Auch kann durch die Erzeugung des Ansteuerungssignals und/oder die Anpassung der Signalform und/oder Frequenz des Ansteuerungssignals eine Emission des Sensorelements und eine Störanfälligkeit für Immissionen sehr genau eingestellt werden. Um jedoch diese eingestellten Eigenschaften auch bei der Sensorauswertung nutzen zu können, kann das Sensorsignal ebenfalls entsprechend dem Ansteuerungssignal angepasst sein. Das Sensorsignal kann hierzu spezifisch sein für die Ladungsübertragungen und weist dennoch die eingestellten Eigenschaften auf. Hierzu wird z. B. eine (die) Sensorkontrollanordnung genutzt, welche das Ansteuerungssignal in Abhängigkeit von den Ladungsübertragungen (und damit der Sensorkapazität des Sensorelements) verstärkt als das Sensorsignal ausgibt. Dies ist z. B. durch den Einsatz eines Operationsverstärkers bei der Sensorkontrollanordnung möglich, welcher eine Gegenkopplung mittels eines Kondensators aufweist. The frequency of the sensor signal (as a periodic signal) can be dependent on an operating frequency, ie in particular the frequency of the control signal at the output of a filter arrangement of the control arrangement. A single working frequency can advantageously be used for the entire arrangement according to the invention both for the control and for the evaluation, in particular capacitive sensor evaluation, of the sensor element in order to carry out the control and evaluation of the sensor element with a predetermined working frequency range. For this purpose, filtering is used in particular in the electrical control (by the filter arrangement) and in the evaluation (by an evaluation filter arrangement), the filtering being adapted to the working frequency (e.g. forming a low and / or bandpass to pass the working frequency range ). This enables an optimal evaluation regarding EMC (electromagnetic compatibility) conditions (with emissions) and disturbing influences (with immissions). Can also by generating the control signal and / or the adaptation of the signal shape and / or frequency of the control signal, an emission of the sensor element and a susceptibility to interference for immissions can be set very precisely. However, in order to be able to use these set properties also in the sensor evaluation, the sensor signal can also be adapted in accordance with the control signal. For this purpose, the sensor signal can be specific for the charge transfers and nevertheless has the set properties. For this, z. B. uses a (the) sensor control arrangement, which outputs the control signal as a function of the charge transfers (and thus the sensor capacitance of the sensor element) as the sensor signal. This is e.g. B. possible by using an operational amplifier in the sensor control arrangement, which has negative feedback by means of a capacitor.
Bevorzugt kann die Speicheranordnung als ein elektronischer Integrator ausgeführt sein, insbesondere um empfangene Ladungen zu akkumulieren. Bevorzugt können mehrere Ladungsübertragungen nach mehreren Auf- und Entladungen des Sensorelements genutzt werden, um die Speicheranordnung aufzuladen. The memory arrangement can preferably be designed as an electronic integrator, in particular in order to accumulate received charges. Preferably, several charge transfers after several charges and discharges of the sensor element can be used to charge the memory arrangement.
Ein weiterer Vorteil im Rahmen der Erfindung ist erzielbar, wenn eine Kontrollanordnung über die Sensorkontrollanordnung mit dem Sensorelement elektrisch verschaltet ist, um eine elektrische Ansteuerung des Sensorelements über die Sensorkontrollanordnung bereitzustellen, und um das Sensorsignal zur Durchführung von Ladungsübertragungen zwischen der Sensorkontrollanordnung und der Speicheranordnung als ein, insbesondere sinusartiges und/oder oszillierendes, periodisches Signal bereitzustellen, um die Ladungsübertragungen abwechselnd in unterschiedlicher Stromrichtung zu initiieren, wobei die Zuschaltanordnung dazu ausgeführt ist, nur bei den Ladungsübertragungen in eine der Stromrichtungen die Speicheranordnung mit dem angepassten Sensorsignal elektrisch zu verbinden, oder bei den Ladungsübertragungen in beide der Stromrichtungen über eine Vollweggleichrichtung die Speicheranordnung mit dem angepassten Sensorsignal elektrisch zu verbinden. Auf diese Weise kann die dynamische Verbindung erfolgen, um hierdurch nur Ladungsübertragungen in Richtung der Speicheranordnung zuzulassen. Dies ermöglicht es, in Abhängigkeit von einer Signalstärke des Sensorsignals die Speicheranordnung aufzuladen, um anhand des Ladezustands der Speicheranordnung den Parameter des Sensorelements auszuwerten. Um das Sensorsignal zur Aufladung der Speicheranordnung zu nutzen, kann ferner eine Auswertefilteranordnung zur Filterung und/oder Transkonduktanzwandlung des Sinussignals zwischen der Sensorkontrollanordnung und der Speicheranordnung verschaltet sein. A further advantage within the scope of the invention can be achieved if a control arrangement is electrically connected to the sensor element via the sensor control arrangement, in order to provide electrical control of the sensor element via the sensor control arrangement, and in order to carry out charge transfers between the sensor control arrangement and the storage arrangement as one , in particular to provide a sinusoidal and / or oscillating, periodic signal in order to initiate the charge transfers alternately in different current directions, the connection arrangement being designed to electrically connect the memory arrangement to the adapted sensor signal only during the charge transfers in one of the current directions, or in the case of the Charge transfers in both of the current directions via a full-wave rectification to electrically connect the memory arrangement to the adapted sensor signal. In this way, the dynamic connection can be made in order to allow only charge transfers in the direction of the storage arrangement. This makes it possible to charge the memory arrangement as a function of a signal strength of the sensor signal, in order to evaluate the parameter of the sensor element on the basis of the state of charge of the memory arrangement. In order to use the sensor signal to charge the memory arrangement, an evaluation filter arrangement for filtering and / or Transconductance conversion of the sinusoidal signal between the sensor control arrangement and the memory arrangement.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Auswertefilteranordnung vorgesehen ist, welche mit der Sensorkontrollanordnung elektrisch verbunden ist, um das bereitgestellte Sensorsignal an die Speicheranordnung gefiltert auszugeben, und um vorzugsweise in Abhängigkeit von einem zur Aufladung und/oder Entladung des Sensorelements erzeugtem elektrischen Spannungssignal (insbesondere Ansteuerungssignal) einer Signalgeneratoranordnung das Sensorsignal zu filtern, und/oder um das Sensorsignal als ein elektrisches Stromsignal zur Durchführung von Ladungsübertragungen an die Speicheranordnung in Abhängigkeit von dem Parameter des Sensorelements bereitzustellen. Dabei kann das Stromsignal im Wesentlichen die Signalform, vorzugsweise Sinusform, entsprechend dem Spannungssignal aufweisen. Bevorzugt wird die Zuschaltanordnung in Abhängigkeit von der Signalform synchronisiert geschaltet, um nur die Ladungsübertragungen in eine vorgegebene Stromrichtungen an die Speicheranordnung unverändert weiterzuleiten und/oder die Ladungsübertragungen in die andere der Stromrichtungen synchron gleichzurichten. Das Sensorsignal kann am Ausgang der Sensorkontrollanordnung z. B. in der Form eines Spannungssignals vorliegen, welches durch die Auswertefilteranordnung (z. B. mittels einer Transkonduktanzwandlung und insbesondere aufgrund der seriellen Verschaltung mit der Speicheranordnung) in ein Stromsignal umgewandelt wird. Dies ermöglicht eine Auswertung des Parameters anhand der Ladungsübertragungen zur Speicheranordnung. Die Filterung kann ferner dadurch abhängig sein vom dem Ansteuerungssignal, da diese gemäß einer Bandpass-Filterung nur die Arbeitsfrequenz des Ansteuerungssignals (bzw. einen Arbeitsfrequenzbereich mit der Arbeitsfrequenz) durchlässt. According to an advantageous development of the invention, it can be provided that an evaluation filter arrangement is provided which is electrically connected to the sensor control arrangement in order to filter the output of the provided sensor signal to the memory arrangement, and preferably in dependence on one generated for charging and / or discharging the sensor element electrical voltage signal (in particular control signal) of a signal generator arrangement to filter the sensor signal and / or to provide the sensor signal as an electrical current signal for carrying out charge transfers to the memory arrangement as a function of the parameter of the sensor element. The current signal can essentially have the signal shape, preferably a sinusoidal shape, corresponding to the voltage signal. The connection arrangement is preferably switched in a synchronized manner depending on the signal form, so that only the charge transfers in a given current direction are passed on unchanged to the storage arrangement and / or the charge transfers in the other of the current directions are rectified synchronously. The sensor signal can be at the output of the sensor control arrangement z. B. in the form of a voltage signal, which is converted by the evaluation filter arrangement (z. B. by means of a transconductance conversion and in particular due to the serial connection with the memory arrangement) in a current signal. This enables the parameter to be evaluated on the basis of the charge transfers to the storage arrangement. The filtering can also be dependent on the control signal since, according to a bandpass filtering, it only allows the operating frequency of the control signal (or an operating frequency range with the operating frequency) to pass.
Es kann bei einer erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehen sein, dass nur eine bestimmte Halbwelle des Sensorsignals bzw. Stromsignals zur Speicheranordnung weitergeleitet wird, und die andere Halbwelle gesperrt wird, sodass die Zuschaltanordnung eine Gleichrichteranordnung ausbildet. Es wird in anderen Worten nicht die Kompensationsanordnung direkt und dauerhaft mit dem Eingang der Speicheranordnung verbunden. Vielmehr ist es vorgesehen, dass die Kompensationsanordnung (ggf. über einen virtuellen Nullpunkt) wiederholt mit der Speicheranordnung verbunden und wieder davon getrennt wird. Entsprechend kann es eine erfindungsgemäße Besonderheit sein, dass die Kompensationsanordnung nur dann mit der Speicheranordnung verbunden wird, wenn auch eine bestimmte (wie die negative bzw. positive) Halbwelle durch die Zuschaltanordnung insbesondere Gleichrichteranordnung durchgelassen wird. Ansonsten ist die Kompensationsanordnung von der Speicheranordnung elektronisch getrennt, und somit nicht für die Speicheranordnung bzw. die darin gespeicherte Ladung wirksam. In anderen Worten erfolgt die Kompensation an der Speicheranordnung nur beim Schalten der Zuschaltanordnung (Gleichrichteranordnung). Die Speicheranordnung „sieht“ ggf. somit entweder den virtuellen Nullpunkt oder ein Massepotential, sodass keine Ströme von der Speicheranordnung an das Speicherelement zurückfließen. Die Integration und damit die Auswertung des Parameters kann somit robuster und/oder weniger störanfällig und/oder zuverlässiger erfolgen. In an arrangement according to the invention it can be provided that only a certain half-wave of the sensor signal or current signal is forwarded to the memory arrangement and the other half-wave is blocked, so that the connection arrangement forms a rectifier arrangement. In other words, the compensation arrangement is not connected directly and permanently to the input of the memory arrangement. Rather, it is provided that the compensation arrangement (possibly via a virtual zero point) is repeatedly connected to the storage arrangement and then separated from it again. Accordingly, it can be a special feature of the invention that the Compensation arrangement is only connected to the storage arrangement if a specific (like the negative or positive) half-wave is also passed through the connection arrangement, in particular a rectifier arrangement. Otherwise, the compensation arrangement is electronically separated from the storage arrangement and is therefore not effective for the storage arrangement or the charge stored therein. In other words, the compensation on the memory arrangement takes place only when the connection arrangement (rectifier arrangement) is switched. The storage arrangement thus “sees” either the virtual zero point or a ground potential, so that no currents flow back from the storage arrangement to the storage element. The integration and thus the evaluation of the parameter can thus be more robust and / or less prone to failure and / or more reliable.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Zuschaltanordnung als eine Gleichrichteranordnung ausgebildet ist, um durch wiederholte Umschaltungen nur Ladungsübertragungen durch das angepasste Sensorsignal in Richtung der Speicheranordnung weiterzuleiten. Dabei kann insbesondere nur bei dieser Weiterleitung die Kompensationsanordnung mit der Speicheranordnung verbunden werden, und vorzugsweise andernfalls die Speicheranordnung und/oder die Kompensationsanordnung und/oder die Auswertefilteranordnung mit einem Massepotential verbunden werden. Die Umschaltungen können dabei durch wiederholte Veränderung des Schaltzustands der Zuschaltanordnung zwischen einem geschlossenen (geringer Widerstand) und geöffneten Schaltzustand (hoher Widerstand, Sperrwiderstand) bewirkt werden. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass die Speicheranordnung durch das Sensorsignal nur aufgeladen und nicht entladen wird. In anderen Worten wird eine Ladungsakkumulation für aufeinanderfolgende Ladungsübertragungen bewirkt, bei welcher nur Ladungsübertragungen in eine Richtung zur Speicheranordnung zugelassen werden. Die Verbindung zum Massepotential kann dabei eine Entlastung der Auswertefilteranordnung bewirken, sodass die Filterung des Sensorsignals zuverlässiger durchgeführt werden kann. It can be provided in the context of the invention that the connection arrangement is designed as a rectifier arrangement in order to pass on charge transfers by the adapted sensor signal in the direction of the storage arrangement by repeated switching. In this case, in particular, the compensation arrangement can be connected to the memory arrangement only during this forwarding, and preferably otherwise the memory arrangement and / or the compensation arrangement and / or the evaluation filter arrangement can be connected to a ground potential. The switching can be effected by repeatedly changing the switching state of the switching arrangement between a closed (low resistance) and an open switching state (high resistance, blocking resistance). In this way it can be ensured that the storage arrangement is only charged and not discharged by the sensor signal. In other words, charge accumulation is effected for successive charge transfers, in which only charge transfers in one direction to the storage arrangement are permitted. The connection to ground potential can thereby relieve the evaluation filter arrangement, so that the filtering of the sensor signal can be carried out more reliably.
Zudem ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die Zuschaltanordnung dazu ausgeführt ist, die Kompensationsanordnung und/oder eine Auswertefilteranordnung über einen virtuellen Nullpunkt mit der Speicheranordnung zu verbinden, sodass vorzugsweise die Kompensationsanordnung und/oder eine Auswertefilteranordnung je nach Schaltzustand der Zuschaltanordnung entweder mit einem Massepotential oder dem virtuellen Nullpunkt verbunden ist. Da auf diese Weise stets eine Verbindung zu einem Massepotential zumindest annähernd bereitgestellt werden kann, welches entweder durch das „echte“ Massepotential oder den virtuellen Nullpunkt bereitgestellt wird, kann eine Entlastung der Auswertefilteranordnung ermöglicht werden, sodass die Filterung des Sensorsignals zuverlässiger durchgeführt werden kann. In addition, it is conceivable within the scope of the invention that the connection arrangement is designed to connect the compensation arrangement and / or an evaluation filter arrangement to the storage arrangement via a virtual zero point, so that, depending on the switching state of the connection arrangement, the compensation arrangement and / or an evaluation filter arrangement preferably have either a ground potential or the virtual zero point connected is. Since a connection to a ground potential can always be provided in this way, at least approximately, which is provided either by the “real” ground potential or the virtual zero point, relief of the evaluation filter arrangement can be made possible, so that the filtering of the sensor signal can be carried out more reliably.
Vorteilhafterweise kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Kompensationsanordnung dazu ausgeführt ist, bei wiederholten Ladungsübertragungen durch das angepasste Sensorsignal an die Speicheranordnung stets einen definierten Anteil der übertragenen Ladung abzuleiten, wobei vorzugsweise die Kompensationsanordnung mit einer Kontrollvorrichtung verschaltet ist, um den definierten Anteil in Abhängigkeit von dem Lastanteil gemäß einer Kompensationsvorgabe festzulegen. Um diese Festlegung durchzuführen, also z. B. die Kompensationsvorgabe auszuwählen, kann die Kontrollvorrichtung den ermittelten Parameter auswerten und davon abhängig die Kompensationsvorgabe einstellen. Auf diese Weise kann der Anteil in Abhängigkeit von dem (veränderlichen) Lastanteil flexibel festgelegt werden, um die Auswertung auch bei einer Veränderung des Lastanteils zuverlässig zu ermöglichen. Advantageously, it can be provided in the context of the invention that the compensation arrangement is designed to always derive a defined portion of the transferred charge in the case of repeated charge transfers by the adapted sensor signal to the storage arrangement, the compensation arrangement preferably being connected to a control device in order to reduce the defined portion in To be determined depending on the load share according to a compensation specification. To carry out this determination, e.g. B. to select the compensation specification, the control device can evaluate the determined parameter and, depending on this, set the compensation specification. In this way, the proportion depending on the (changeable) load proportion can be flexibly determined in order to reliably enable the evaluation even when the load proportion changes.
Ferner kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Kontrollvorrichtung mit der Speicheranordnung und mit der Kompensationsanordnung verschaltet ist, um eine Kompensationsvorgabe für die Kompensationsanordnung in Abhängigkeit von dem aktuell ermittelten Parameter festzulegen. Der aktuell ermittelte Parameter wird z. B. mittels einer Messung wie einer Analog-Digital-Wandlung oder dergleichen durch die Kontrollvorrichtung dadurch ermittelt, dass eine Spannung über der Speicheranordnung erfasst wird. Somit kann stets Ableitung eines optimalen Anteils gewährleistet werden. Die Kompensationsvorgabe ist dabei bspw. eine Vorgabe, in welcher Höhe der Anteil des Sensorsignals abgeleitet wird. Die Kompensationsvorgabe kann z. B. ein Ansteuerungssignal der Kontrollvorrichtung für die Kompensationsanordnung sein. Furthermore, it can be provided within the scope of the invention that a control device is connected to the memory arrangement and to the compensation arrangement in order to determine a compensation specification for the compensation arrangement as a function of the currently determined parameter. The currently determined parameter is e.g. B. determined by means of a measurement such as an analog-digital conversion or the like by the control device in that a voltage across the memory arrangement is detected. In this way, an optimal portion can always be derived. The compensation specification is, for example, a specification of the level at which the portion of the sensor signal is derived. The compensation specification can e.g. B. be a control signal of the control device for the compensation arrangement.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Kompensationsanordnung verschiedene Kompensationsstufen aufweist, um diese kontrolliert durch eine Kompensationsvorgabe und/oder durch eine Kontrollvorrichtung zu aktivieren, und um bei den verschiedenen Kompensationsstufen unterschiedliche definierte feste Anteile des Sensorsignals, insbesondere einer durch das Sensorsignal übertragenen Ladung, abzuleiten, wodurch das angepasste Sensorsignal bereitgestellt ist. Insbesondere wird bei einem Übersteigen eines oder mehrerer Grenzwerte durch die Amplitude der Spannung an der Speicheranordnung (oder eines anderen für die Ladungsmenge der Speicheranordnung spezifischen Parameters) auf eine andere Kompensationsstufe umgeschaltet, bei welcher ein höherer Anteil der übertragenen Ladung abgeleitet wird. Wenn dann erneut ein weiterer der Grenzwerte überschritten wird, kann erneut umgeschaltet werden. Auf diese Weise kann eine mehrstufige Lastanteilkompensation bereitgestellt werden. Furthermore, it can be provided that the compensation arrangement has different compensation stages in order to activate them in a controlled manner by a compensation specification and / or by a control device, and in order to derive different defined fixed portions of the sensor signal, in particular a charge transmitted by the sensor signal, in the different compensation stages , whereby the adapted sensor signal is provided. In particular, if one or more limit values are exceeded by the amplitude of the voltage on the storage arrangement (or another parameter specific for the amount of charge in the storage arrangement), a switch is made to another compensation stage, in which a higher proportion of the transmitted charge is derived. If another limit value is exceeded again, you can switch again. In this way, a multi-stage load component compensation can be provided.
Nach einer weiteren Möglichkeit kann vorgesehen sein, dass die Kompensationsanordnung mindestens drei oder mindestens vier oder mindestens fünf oder mindestens 10 oder mindestens 16 (insbesondere gemäß 4-Bit) verschiedene Kompensationsstufen aufweist, um für verschiedene Lastanteile unterschiedliche definierte feste Anteile der übertragenen Ladung bei den Ladungsübertragungen abzuleiten. Die Kompensationsstufen können z. B. in der Form einer Schaltungsanpassung bei der Kompensationsanordnung vorliegen (z. B. durch die Verschaltung und/oder Zuschaltung verschiedener Widerstände). Damit ist eine zuverlässige Kompensation gewährleistet. According to a further possibility, it can be provided that the compensation arrangement has at least three or at least four or at least five or at least 10 or at least 16 (in particular according to 4-bit) different compensation stages, in order to have different defined fixed portions of the transferred charge for different load components during the charge transfers to derive. The compensation levels can e.g. B. in the form of a circuit adaptation in the compensation arrangement (z. B. by the interconnection and / or connection of different resistors). This ensures reliable compensation.
Weiter ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass das Sensorelement als eine Sensorelektrode ausgebildet ist, um den für die Erfassung spezifischen Parameter als eine veränderliche Kapazität bereitzustellen. Dabei kann die Veränderung der Kapazität für die Veränderung in der Umgebung spezifisch sein. Es ist möglich, dass die Sensorkontrollanordnung elektrisch mit dem Sensorelement und der Speicheranordnung verschaltet ist, um zur wiederholten Ermittlung das Sensorsignal bereitzustellen und an die Speicheranordnung, insbesondere in der Form eines Integrators, in Abhängigkeit von einer Ladungsübertragung zwischen dem Sensorelement und der Sensorkontrollanordnung auszugeben. Dies wird bspw. dadurch bewirkt, dass das Sensorsignal mit einer Signalstärke erzeugt wird, welche abhängig ist von der Ladungsübertragung. Auf diese Weise wird das Sensorsignal durch eine Verstärkung des Ansteuerungssignals bzw. einer Spannung am Sensorelement erzeugt, wobei die Verstärkung abhängig ist von der Kapazität. Eine durch das Sensorsignal in der Speicheranordnung übertragene und insbesondere akkumulierte elektrische Ladung ist entsprechend für die Veränderung der Kapazität spezifisch. Dies hat den Vorteil, dass die Veränderung der Kapazität in einfacher Weise anhand der Speicheranordnung ausgewertet werden kann. Es ist ferner denkbar, dass eine Kontrollvorrichtung mit der Speicheranordnung verschaltet ist, um eine durch die Speicheranordnung gespeicherte elektrische Ladung zur Ermittlung des für die Erfassung spezifischen Parameters auszuwerten, vorzugsweise durch eine Analog-Digital-Umwandlung einer Spannung bei der Speicheranordnung, bevorzugt um anhand der Auswertung eine Kompensationsvorgabe festzulegen. Die Auswertung kann dabei neben der oder alternativ zur Analog-Digital-Umwandlung ggf. noch weitere Messmethoden nutzen, um einen möglichst genauen Messwert für die Spannung zu erhalten. It is also conceivable within the scope of the invention that the sensor element is designed as a sensor electrode in order to provide the parameter specific for the detection as a variable capacitance. The change in capacity can be specific to the change in the environment. It is possible for the sensor control arrangement to be electrically connected to the sensor element and the memory arrangement in order to provide the sensor signal for repeated determination and to output it to the memory arrangement, in particular in the form of an integrator, as a function of a charge transfer between the sensor element and the sensor control arrangement. This is achieved, for example, by generating the sensor signal with a signal strength which is dependent on the charge transfer. In this way, the sensor signal is generated by amplifying the control signal or a voltage on the sensor element, the amplification being dependent on the capacitance. An electrical charge that is transmitted and in particular accumulated by the sensor signal in the memory arrangement is correspondingly specific for the change in capacitance. This has the advantage that the change in capacity can be evaluated in a simple manner using the memory arrangement. It is also conceivable that a control device is connected to the memory arrangement in order to evaluate an electrical charge stored by the memory arrangement in order to determine the parameter specific for the detection, preferably by an analog-digital conversion of a voltage in the memory arrangement, preferably by means of the Evaluation to define a compensation specification. In addition to or as an alternative to analog-to-digital conversion, the evaluation can also use other measurement methods to obtain the most accurate measurement possible for the voltage.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn ein Schildelement zur Abschirmung des Sensorelements vorgesehen ist, um den Lastanteil zu verringern, wobei vorzugsweise hierzu eine elektronische Schildkontrollanordnung vorgesehen ist, um ein elektrisches Potential am Schildelement anhand des elektrischen Potentials des Sensorelements einzustellen. Dabei kann das Schildelement optional direkt am Potential des Sensorelements mittels der Schildkontrollanordnung angebunden werden. Das Potential des Schildelements folgt auf dieser Weise dem Potential des Sensorelements. Zur entsprechenden Führung des Potentials des Schildelements kann die Schildkontrollanordnung einen Spannungsfolger oder dergleichen aufweisen. It is also advantageous if a shield element is provided to shield the sensor element in order to reduce the load component, an electronic shield control arrangement being preferably provided for this purpose in order to set an electrical potential on the shield element on the basis of the electrical potential of the sensor element. The shield element can optionally be connected directly to the potential of the sensor element by means of the shield control arrangement. In this way, the potential of the shield element follows the potential of the sensor element. The shield control arrangement can have a voltage follower or the like for correspondingly guiding the potential of the shield element.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Anordnung als kapazitive Sensoranordnung zumindest teilweise in einem Stoßfänger des Fahrzeuges befestigt ist, um den Heckbereich des Fahrzeuges zu überwachen, und um als die Funktion am Fahrzeug die Heckklappe (und/oder Frontklappe und/oder Schiebetür an einer Seite) des Fahrzeuges zu öffnen, insbesondere um eine Ausgabe eines Öffnungssignals und/oder eineProvision can preferably be made for the arrangement as a capacitive sensor arrangement to be at least partially fastened in a bumper of the vehicle in order to monitor the rear area of the vehicle and to function as the function on the vehicle of the tailgate (and / or front flap and / or sliding door on one side) ) to open the vehicle, in particular to output an opening signal and / or
Authentifizierungsprüfung zu initiieren, wobei die Position der Anordnung am Fahrzeug mit dem Lastanteil korreliert. So kann bspw. die Anordnung in der Nähe zu Strukturen des Fahrzeuges den Lastanteil verstärken. In gleicher Weise kann anstatt des Heckbereiches auch ein Seiten- oder Frontbereich genutzt werden, um eine komfortable Aktivierung der Funktion zu ermöglichen. Initiate authentication check, the position of the arrangement on the vehicle correlating with the load share. For example, the arrangement in the vicinity of structures of the vehicle can increase the load share. In the same way, a side or front area can also be used instead of the rear area in order to enable convenient activation of the function.
Bevorzugt kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Sensorkontrollanordnung zur elektrischen Signalübertragung mit dem Sensorelement verbunden ist, um durch die Signalübertragung wiederholt elektrische Ladungen aus und/oder in das Sensorelement zu übertragen, und um anhand dieser Ladungsübertragungen das Sensorsignal bereitzustellen. Insbesondere die Ladungsmenge im Sensorelement ist abhängig von dem Parameter (bspw. der Sensorkapazität), sodass die Ladungsübertragungen eine zuverlässige Möglichkeit zur kapazitiven Erfassung und Auswertung bereitstellen. It can preferably be provided within the scope of the invention that the sensor control arrangement for the electrical signal transmission is connected to the sensor element in order to repeatedly transmit electrical charges from and / or into the sensor element by the signal transmission, and to use this Charge transfers to provide the sensor signal. In particular, the amount of charge in the sensor element depends on the parameter (for example the sensor capacity), so that the charge transfers provide a reliable possibility for capacitive detection and evaluation.
Optional kann es vorgesehen sein, dass die Sensorkontrollanordnung zur elektrischen Signalübertragung (insbesondere Ladungsübertragungen) mit dem Sensorelement über einen ersten Anschluss verbunden ist, an welchem in Abhängigkeit von der Signalübertragung ein elektrisches Eingangssignal (insbesondere in der Form einer elektrischen Spannung) anliegt. Ferner kann die Sensorkontrollanordnung zur Bereitstellung des Sensorsignals über einen zweiten Anschluss mit der Speicheranordnung elektrisch verschaltet sein. In anderen Worten kann am zweiten Anschluss das Sensorsignal anliegen. Die Sensorkontrollanordnung kann eine Verstärkeranordnung aufweisen, um an dem zweiten Anschluss das Sensorsignal in der Form des in Abhängigkeit von dem Parameter des Sensorelements verstärkten Eingangssignals auszugeben. Konkret kann das Eingangssignal in Abhängigkeit von und insbesondere proportional zur veränderlichen Sensorkapazität verstärkt werden, und somit das für die Sensorkapazität spezifische Sensorsignal darstellen. It can optionally be provided that the sensor control arrangement for the electrical signal transmission (in particular charge transfers) is connected to the sensor element via a first connection, to which an electrical input signal (in particular in the form of an electrical voltage) is present depending on the signal transmission. Furthermore, the sensor control arrangement can be electrically connected to the memory arrangement via a second connection in order to provide the sensor signal. In other words, the sensor signal can be present at the second connection. The sensor control arrangement can have an amplifier arrangement in order to output the sensor signal in the form of the input signal amplified as a function of the parameter of the sensor element at the second connection. Specifically, the input signal can be amplified as a function of and, in particular, proportional to the variable sensor capacitance, and thus represent the sensor signal specific for the sensor capacitance.
Vorteilhafterweise kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Kontrollvorrichtung, insbesondere wenigstens ein Mikrocontroller, mit einer Signalgeneratoranordnung elektrisch verbunden ist, um das Sensorsignal als ein, insbesondere sinusartiges, oszillierendes und/oder periodisches Signal bereitzustellen, und insbesondere mit der Speicheranordnung elektrisch verbunden ist, um nach einer Ladungsübertragung durch das Sensorsignal an die Speicheranordnung die Menge der in der Speicheranordnung gespeicherten und/oder nach mehreren Ladungsübertragungen akkumulierten Ladung auszuwerten, und anhand der Auswertung die Detektion durchzuführen, vorzugsweise um ein Aktivierungssignal zur Aktivierung der Funktion am Fahrzeug auszugeben, wenn die Ladungsmenge einen Grenzwert überschreitet. Die Signalgeneratoranordnung kann z. B. dadurch die Signalform und/oder Frequenz des Sensorsignals beeinflussen, dass die Signalgeneratoranordnung ein Ansteuerungssignal ausgibt, welches an einem Anschluss der Sensorkontrollanordnung anliegt. Das Ansteuerungssignal kann die Signalform und/oder Frequenz aufweisen, welche für die Ansteuerung des Sensorelements und für das Sensorsignal genutzt wird. Hierzu ist der Anschluss der Sensorkontrollanordnung, an welchem das Sensorsignal anliegt, z. B. über einen Operationsverstärker mit dem Anschluss der Sensorkontrollanordnung verbunden, an welchem das Ansteuerungssignal anliegt. It can advantageously be provided within the scope of the invention that a control device, in particular at least one microcontroller, is electrically connected to a signal generator arrangement in order to provide the sensor signal as a, in particular sinusoidal, oscillating and / or periodic signal, and in particular is electrically connected to the memory arrangement to evaluate the amount of the charge stored in the storage arrangement and / or accumulate after several charge transfers after a charge transfer by the sensor signal to the storage arrangement, and to carry out the detection based on the evaluation, preferably to output an activation signal to activate the function on the vehicle when the Amount of charge exceeds a limit. The signal generator arrangement can e.g. B. influence the signal shape and / or frequency of the sensor signal in that the signal generator arrangement outputs a control signal which is present at a connection of the sensor control arrangement. The control signal can have the signal shape and / or frequency which is used for the control of the sensor element and for the sensor signal. For this is the Connection of the sensor control arrangement, to which the sensor signal is present, e.g. B. connected via an operational amplifier to the connection of the sensor control arrangement to which the control signal is present.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein System aufweisend: The invention also relates to a system comprising:
eine erfindungsgemäße Anordnung, an arrangement according to the invention,
eine Kontrollvorrichtung zur Ausgabe eines Aktivierungssignals im Falle der Detektion der Aktivierungshandlung (durch die erfindungsgemäße Anordnung, wobei die Kontrollvorrichtung hierzu mit der erfindungsgemäßen Anordnung in signaltechnischer Verbindung steht), a control device for outputting an activation signal in the event of detection of the activation action (by the arrangement according to the invention, the control device being connected to the arrangement according to the invention for this purpose),
ein Steuergerät, welches mit der Kontrollvorrichtung (insbesondere signaltechnisch) verbunden ist, um bei Empfang des Aktivierungssignals die Funktion am Fahrzeug auszuführen. a control unit, which is connected to the control device (in particular in terms of signal technology) in order to carry out the function on the vehicle when the activation signal is received.
Damit bringt das erfindungsgemäße System die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Anordnung beschrieben worden sind. The system according to the invention thus brings with it the same advantages as have been described in detail with reference to an arrangement according to the invention.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren für ein Fahrzeug zur Detektion einer Aktivierungshandlung für die Aktivierung einer Funktion am Fahrzeug, insbesondere in einem Front-, Seiten- und/oder Heckbereich des Fahrzeuges für die Aktivierung einer Öffnung und/oder Entriegelung einer Klappe am Fahrzeug. The invention also relates to a method for a vehicle for detecting an activation action for activating a function on the vehicle, in particular in a front, side and / or rear area of the vehicle for activating an opening and / or unlocking of a flap on the vehicle.
Hierbei ist vorgesehen, dass die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden, vorzugsweise nacheinander in der angegebenen oder in beliebiger Reihenfolge, wobei einzelne Schritte auch wiederholt durchgeführt werden können: It is provided here that the following steps are carried out, preferably in succession in the order specified or in any order, individual steps also being able to be carried out repeatedly:
Durchführen einer Bereitstellung eines Sensorsignals, das für einen Parameter des Sensorelements spezifisch ist, wobei der Parameter für die erfasste Veränderung in der Umgebung und für einen veränderlichen Lastanteil spezifisch ist, Performing a provision of a sensor signal that is specific to a parameter of the sensor element, the parameter being specific for the detected change in the environment and for a variable load component,
Anpassen des Sensorsignals, um den Lastanteil zu kompensieren Adjust the sensor signal to compensate for the load component
Durchführen einer wiederholten Ermittlung des Parameters des Sensorelements anhand des Sensorsignals mittels einer Speicheranordnung, um die Detektion der Aktivierungshandlung durchzuführen, Carrying out a repeated determination of the parameter of the sensor element on the basis of the sensor signal by means of a memory arrangement in order to carry out the detection of the activation action,
wobei das Durchführen der wiederholten Ermittlung den nachfolgenden Schritt umfasst: wherein performing the repeated determination comprises the following step:
Initiieren einer elektrischen Verbindung der Speicheranordnung mit dem angepassten Sensorsignal dynamisch bei der wiederholten Ermittlung. Damit bringt das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Anordnung beschrieben worden sind. Zudem kann das Verfahren geeignet sein, eine erfindungsgemäße Anordnung zu betreiben. Initiate an electrical connection of the memory arrangement with the adapted sensor signal dynamically during the repeated determination. The method according to the invention thus brings with it the same advantages as have been described in detail with reference to an arrangement according to the invention. In addition, the method can be suitable for operating an arrangement according to the invention.
Es kann ferner bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass für ein insbesondere initiales Vorladen der Speicheranordnung die Kompensationsanordnung mit einem elektrischen Potential als Vorladepotential verbunden wird, insbesondere einem Massepotential, welches sich von einem elektrischen Potential an der Speicheranordnung unterscheidet, um einen Kondensator der Speicheranordnung aufzuladen, wobei vorzugsweise zum Anpassen der Ladungsübertragungen die Kompensationsanordnung mit einem elektrischen Potential verbunden wird, welches sich vom Vorladepotential unterscheidet. Dies ermöglicht eine besonders kostensparende Lösung zur Vorladung. Die Vorladung wird z. B. durchgeführt, um einen Ausgangszustand bereitzustellen, welcher für die Auswertung notwendig ist. It can further be provided in a method according to the invention that, for an initial precharging of the memory arrangement in particular, the compensation arrangement is connected to an electrical potential as a precharge potential, in particular a ground potential which differs from an electrical potential at the memory arrangement in order to charge a capacitor of the memory arrangement , wherein preferably to adjust the charge transfers, the compensation arrangement is connected to an electrical potential that differs from the precharge potential. This enables a particularly cost-saving precharge solution. The subpoena is z. B. performed to provide an initial state, which is necessary for the evaluation.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen: Further advantages, features and details of the invention result from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. The features mentioned in the claims and in the description can each be essential to the invention individually or in any combination. Show it:
Figur 1 eine schematische Ansicht auf einen Heckbereich eines Fahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Anordnung und einem erfindungsgemäßen System, FIG. 1 shows a schematic view of a rear area of a vehicle with an arrangement and a system according to the invention,
Figur 2 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Anordnung und einem erfindungsgemäßen System, FIG. 2 shows a schematic side view of a vehicle with an arrangement according to the invention and a system according to the invention,
Figur 3 ein schematisches Schaltbild von Teilen einer erfindungsgemäßen Figure 3 is a schematic diagram of parts of an inventive
Anordnung, Arrangement,
Figur 4 ein schematisches Schaltbild von Teilen einer erfindungsgemäßen Figure 4 is a schematic diagram of parts of an inventive
Anordnung, Figur 5 eine schematische Darstellung von Teilen einer erfindungsgemäßenArrangement, Figure 5 is a schematic representation of parts of an inventive
Anordnung bzw. eines erfindungsgemäßen Systems, Arrangement or a system according to the invention,
Figur 6 eine schematische Darstellung von Teilen einer erfindungsgemäßen Figure 6 is a schematic representation of parts of an inventive
Anordnung bzw. eines erfindungsgemäßen Systems, und Arrangement or a system according to the invention, and
Figur 7 eine schematische Darstellung zur Visualisierung eines erfindungsgemäßen Figure 7 is a schematic representation for the visualization of an inventive
Systems. Systems.
In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet. In the following figures, the same reference numerals are used for the same technical features of different exemplary embodiments.
In Figur 1 ist eine Ansicht auf einen Heckbereich 1.2 eines Fahrzeuges 1 mit einem erfindungsgemäßen System gezeigt. Eine erfindungsgemäße Anordnung 10 kann in einem Stoßfänger 1.1 des Fahrzeuges 1 integriert sein, um eine Aktivierungshandlung durch ein Aktivierungsmittel 3 (wie ein Bein 3) eines Benutzers 2 im Bereich des Stoßfängers 1.1 zu detektieren. Hierzu weist die Anordnung 10 ein Sensorelement 20 auf, welches bspw. als langgestreckte und/oder kabelförmige Elektrode 20 oder als flächige Elektrode 20 (d. h. Flachelektrode) oder als kapazitive Antenne ausgebildet sein kann. Es ist ferner möglich, dass ein Kabel, wie ein Koaxialkabel, zur Ausbildung des Sensorelements 20 genutzt wird. Eine Detektion der Aktivierungshandlung kann dazu führen, dass eine Heckklappe 1.3 des Fahrzeuges 1 geöffnet wird. Zu diesem Zweck kann die Anordnung 10 eine Signalverbindung mit einem Steuergerät 8 des Fahrzeuges 1 aufweisen, um über die Signalverbindung ein Aktivierungssignal an das Steuergerät 8 auszugeben, welches die Öffnung der Heckklappe 1.3 initiiert. Vorausgesetzt werden kann für die Öffnung ggf. eine erfolgreiche Authentifizierung mit einem Identifikationsgeber 5. In gleicher Weise kann ggf. auch eine Klappe, insbesondere Tür 1.6, im Frontbereich 1.7 und/oder im Seitenbereich 1.4 des Fahrzeuges durch eine erfindungsgemäße Anordnung 10 aktiviert werden, wobei die Anordnung 10 dann z. B. im Türgriff 1.5 oder ebenfalls im Stoßfänger 1.1 oder an einem Seitenschweller integriert ist. FIG. 1 shows a view of a rear area 1.2 of a vehicle 1 with a system according to the invention. An arrangement 10 according to the invention can be integrated in a bumper 1.1 of the vehicle 1 in order to detect an activation action by an activation means 3 (such as a leg 3) of a user 2 in the area of the bumper 1.1. For this purpose, the arrangement 10 has a sensor element 20, which can be designed, for example, as an elongated and / or cable-shaped electrode 20 or as a flat electrode 20 (i.e. flat electrode) or as a capacitive antenna. It is also possible that a cable, such as a coaxial cable, is used to form the sensor element 20. Detection of the activation action can lead to a tailgate 1.3 of the vehicle 1 being opened. For this purpose, the arrangement 10 can have a signal connection to a control unit 8 of the vehicle 1 in order to output an activation signal to the control unit 8 via the signal connection, which initiates the opening of the tailgate 1.3. Successful authentication with an identification transmitter 5 may be required for the opening. In the same way, a flap, in particular door 1.6, in the front area 1.7 and / or in the side area 1.4 of the vehicle can also be activated by an arrangement 10 according to the invention, whereby the arrangement 10 then z. B. is integrated in the door handle 1.5 or also in the bumper 1.1 or on a side sill.
In Figur 2 ist schematisch ein Fahrzeug 1 in einer Seitenansicht gezeigt. Der Seitenbereich 1.4 und/oder der Frontbereich 1.7 des Fahrzeuges 1 kann alternativ oder zusätzlich zum Heckbereich 1.2 eine erfindungsgemäße Anordnung 10 aufweisen. Bspw. ist das Sensorelement 20 im Seitenbereich 1.4 in einen Türgriff 1.5 des Fahrzeuges integriert, um die Aktivierungshandlung im Bereich des Türgriffes 1.5 zu detektieren. So kann bspw. als eine Aktivierungshandlung eine Annäherung an das Sensorelement 20 durch die Anordnung 10 im Seitenbereich 1.4 detektiert werden. Diese Aktivierungshandlung kann ein Hineingreifen eines Aktivierungsmittels 3 (wie einer Hand) in eine Türgriffmulde des Türgriffs 1.5 umfassen. Die Anordnung des Sensorelements 20 im Frontbereich 1.7 kann wiederum im Stoßfänger 1.1 vorgesehen sein, um z. B. bei der Detektion der Aktivierungshandlung im Frontbereich 1.7 eine Frontklappe zu öffnen. Eine weitere mögliche Funktion, welche durch eine Aktivierungshandlung aktivierbar ist, kann die Öffnung von Schiebetüren 1.6 des Fahrzeuges 1 sein, z. B. durch Annäherung an einen Seitenschweller des Fahrzeuges. In Figure 2, a vehicle 1 is shown schematically in a side view. The side area 1.4 and / or the front area 1.7 of the vehicle 1 can have an arrangement 10 according to the invention as an alternative or in addition to the rear area 1.2. E.g. is this Sensor element 20 integrated in the side area 1.4 in a door handle 1.5 of the vehicle in order to detect the activation action in the area of the door handle 1.5. For example, an approach to the sensor element 20 can be detected by the arrangement 10 in the side region 1.4 as an activation action. This activation action can include reaching an activation means 3 (such as a hand) into a door handle recess of the door handle 1.5. The arrangement of the sensor element 20 in the front region 1.7 can in turn be provided in the bumper 1.1 in order to, for. B. when detecting the activation action in the front area 1.7 to open a front flap. Another possible function, which can be activated by an activation action, can be the opening of sliding doors 1.6 of vehicle 1, e.g. B. by approaching a side sill of the vehicle.
Grundsätzlich kann die Aktivierungshandlung eine Annäherung an das Sensorelement 20 oder auch eine Geste oder dergleichen umfassen. Insbesondere zur Detektion von Gesten kann neben einem einzigen Sensorelement 20 noch wenigstens ein weiteres Sensorelement 20‘ vorgesehen sein, und benachbart zum Sensorelement 20 angeordnet sein. Dies ermöglicht es, eine Bewegung des Aktivierungsmittels durch die unterschiedliche Erfassung der Sensorelemente 20, 20‘ zu erkennen. Ebenfalls kann benachbart zum Sensorelement 20 und/oder weiteren Sensorelement 20‘ ein Schildelement 160 zur Abschirmung angeordnet sein. In Figur 1 ist beispielhaft diese Anordnung im Stoßfänger 1.1 gezeigt. In principle, the activation action can include an approach to the sensor element 20 or a gesture or the like. In particular for the detection of gestures, in addition to a single sensor element 20, at least one further sensor element 20 'can be provided and arranged adjacent to the sensor element 20. This makes it possible to recognize a movement of the activation means through the different detection of the sensor elements 20, 20 '. A shield element 160 for shielding can also be arranged adjacent to the sensor element 20 and / or further sensor element 20 ′. In Figure 1, this arrangement is shown as an example in the bumper 1.1.
In Figur 3 ist eine erfindungsgemäße Anordnung 10 für ein Fahrzeug 1 gezeigt, welche zur Detektion einer Aktivierungshandlung für die Aktivierung einer Funktion am Fahrzeug 1 , insbesondere wie gemäß Figur 1 und 2 beschrieben zur Detektion der Aktivierungshandlung in einem Front-, Seiten- und/oder Heckbereich 1.7, 1.4, 1.2 des Fahrzeuges 1 für die Aktivierung einer Öffnung und/oder Entriegelung einer Klappe 1.3, 1.6, insbesondere Tür 1.6, am Fahrzeug 1 , dient. FIG. 3 shows an arrangement 10 according to the invention for a vehicle 1 which is used to detect an activation action for the activation of a function on the vehicle 1, in particular as described in accordance with FIGS. 1 and 2 for detecting the activation action in a front, side and / or Rear area 1.7, 1.4, 1.2 of vehicle 1 for activating an opening and / or unlocking of a flap 1.3, 1.6, in particular door 1.6, on vehicle 1.
Die erfindungsgemäße Anordnung 10 kann wenigstens ein Sensorelement 20 zur Erfassung einer Veränderung in einer Umgebung des Sensorelements 20 aufweisen. Diese Veränderung ist bspw. durch die Aktivierungshandlung bedingt, bspw. eine Annäherung durch ein Aktivierungsmittel 3. Das Sensorelement 20 kann dabei als ein elektrischer Leiter, wie eine elektrisch leitfähige Fläche (insbesondere bei einer Montage der Anordnung 10 im Türgriff 1.5) oder eine langgestreckte und ggf. flächige Elektrode (insbesondere bei einer Montage im Stoßfänger 1.1) ausgebildet sein. Die Sensitivität des Sensorelements 20 für Veränderungen in der Umgebung und damit für die Aktivierungshandlung kann bspw. wie folgt vereinfacht erklärt werden. Gegenüber der Umgebung und/oder einem Massepotential 21 kann das Sensorelement 20 eine Kapazität (im Folgenden auch als Sensorkapazität CS bezeichnet) ausbilden. Durch die Erzeugung eines elektrischen Potentials (mittels einer nachfolgend beschriebenen elektrischen Ansteuerung) an dem Sensorelement 20 kann ein elektrisches Feld in der Umgebung entstehen. Die Sensorkapazität CS wird durch die Veränderung in der Umgebung beeinflusst und ist somit veränderlich. In anderen Worten korreliert die Veränderung der Sensorkapazität CS mit der Veränderung in der Umgebung, d. h. dem Vorliegen einer Aktivierungshandlung. Eine Auswertung der veränderlichen Kapazität CS kann insbesondere durch eine Auswertung der im Sensorelement 20 gespeicherten Ladungsmenge erfolgen und Rückschlüsse auf die Veränderung in der Umgebung bieten, und somit zur Detektion der Aktivierungshandlung dienen. Somit ist insbesondere die Durchführung von Ladungsübertragungen von und zu dem Sensorelement 20 geeignet, anhand der Ladungsübertragungen (wie der übertragenen Ladungsmenge und/oder der dabei erfassbaren Stromstärke und/oder Spannung) ein Sensorsignal bereitzustellen, welches für die Bestimmung der veränderlichen Kapazität CS ausgewertet werden kann. The arrangement 10 according to the invention can have at least one sensor element 20 for detecting a change in an environment of the sensor element 20. This change is caused, for example, by the activation action, for example an approach by an activation means 3. The sensor element 20 can be an electrical conductor, such as an electrically conductive surface (in particular when the arrangement 10 is installed in the door handle 1.5) or an elongated and if necessary, planar electrode (in particular when mounting in the bumper 1.1). The sensitivity of the sensor element 20 to changes in the environment and thus to the activation action can be explained in a simplified manner, for example, as follows. Compared to the environment and / or a ground potential 21, the sensor element 20 can form a capacitance (hereinafter also referred to as sensor capacitance CS). By generating an electrical potential (by means of an electrical control described below) on the sensor element 20, an electrical field can arise in the environment. The sensor capacity CS is influenced by the change in the environment and is therefore variable. In other words, the change in the sensor capacitance CS correlates with the change in the environment, ie the presence of an activation action. The variable capacitance CS can be evaluated in particular by evaluating the amount of charge stored in the sensor element 20 and can draw conclusions about the change in the environment, and thus serve to detect the activation action. Thus, carrying out charge transfers from and to the sensor element 20 is particularly suitable for providing a sensor signal on the basis of the charge transfers (such as the amount of charge transferred and / or the current intensity and / or voltage that can be detected), which can be evaluated for the determination of the variable capacitance CS .
Um die elektrische Ansteuerung durchzuführen, kann eine Kontrollanordnung 100 (im Sinne einer Steuerungsanordnung 100) genutzt werden. Die Kontrollanordnung 100 kann zur elektrischen Ansteuerung des Sensorelements 20 über einen Kontrollpfad KP mit dem Sensorelement 20 elektrisch verschaltet sein, um die Erfassung bereitzustellen (d. h. zu ermöglichen). Durch die elektrische Ansteuerung kann z. B. eine (zwangsgeführte) Auf- und Entladung des Sensorelements 20 über Ladungsübertragungen initiiert werden, um anhand dieser Ansteuerung des Sensorelements 20 die kapazitive Erfassung zu erlauben. Die elektrische Verschaltung kann z. B. mittels einer elektrischen Verbindung über Leiterbahnen einer Leiterplatte realisiert werden. Die erfindungsgemäße Anordnung 10 kann zumindest teilweise an dieser Leiterplatte als elektrische Schaltung angeordnet sein. Das Sensorelement 20 und/oder das weitere Sensorelement 20‘ und/oder das wenigstens eine Schildelement 160 kann dabei über einen elektrischen Anschluss der Leiterplatte mit der Kontrollanordnung 100 der Anordnung 10 über Leiterbahnen elektrisch verbunden sein, oder auch selbst als Leiterbahn ausgebildet sein. Die Erfassung wird bspw. dadurch bereitgestellt, dass ein elektrisches Potential durch die Kontrollanordnung 100 am Sensorelement 20 erzeugt wird, um das Sensorelement 20 aufzuladen, und damit wie zuvor beschrieben z. B. die Auswertung der veränderlichen Kapazität CS ermöglicht. Es kann sich dabei auch um ein wechselndes Potential handeln, sodass eine elektrische Spannung am Sensorelement 20 z. B. als periodische und/oder sinusförmige Spannung erzeugt wird. Zur Auswertung des Sensorelements 20 ist eine Auswerteanordnung 200 vorgesehen, welche eine wiederholte Ermittlung wenigstens eines für die Erfassung spezifischen Parameters des Sensorelements 20 durchführt, um die Detektion der Aktivierungshandlung durchzuführen. Im konkret beschriebenen Beispiel wird die veränderliche Kapazität CS als dieser Parameter angesehen. A control arrangement 100 (in the sense of a control arrangement 100) can be used to carry out the electrical control. The control arrangement 100 can be electrically connected to the sensor element 20 for the electrical control of the sensor element 20 via a control path KP in order to provide (ie enable) the detection. Due to the electrical control z. B. a (positively driven) charging and discharging of the sensor element 20 can be initiated via charge transfers in order to allow capacitive detection based on this activation of the sensor element 20. The electrical connection can, for. B. can be realized by means of an electrical connection via conductor tracks of a circuit board. The arrangement 10 according to the invention can be arranged at least in part on this printed circuit board as an electrical circuit. The sensor element 20 and / or the further sensor element 20 'and / or the at least one shield element 160 can be electrically connected to the control arrangement 100 of the arrangement 10 via conductor tracks via an electrical connection of the printed circuit board, or can itself be designed as a conductor track. The detection is provided, for example, in that an electrical potential through the control arrangement 100 on the sensor element 20 is generated to charge the sensor element 20, and thus as previously described, for. B. allows the evaluation of the variable capacity CS. It can also be a changing potential, so that an electrical voltage on the sensor element 20 z. B. is generated as a periodic and / or sinusoidal voltage. To evaluate the sensor element 20, an evaluation arrangement 200 is provided, which carries out a repeated determination of at least one parameter of the sensor element 20 which is specific for the detection, in order to carry out the detection of the activation action. In the example specifically described, the variable capacitance CS is regarded as this parameter.
Darüber hinaus ist es möglich, dass wenigstens ein Schildelement 160 vorgesehen ist, welches zur Abschirmung des Sensorelements 20 benachbart (und damit im Wirkbereich) zum Sensorelement 20 angeordnet ist. Um eine Abschirmung durch das Schildelement 160 zu ermöglichen, ist eine Schildkontrollanordnung 150 mit einem Anschluss 150.A für das Schildelement 160 vorgesehen. Die Schildkontrollanordnung 150 kann über einen Schildkontrolleingang 150.B zur Bereitstellung der (zuvor beschriebenen) elektrischen Ansteuerung der Kontrollanordnung 100 für das Schildelement 160 elektrisch mit dem Kontrollpfad KP und somit auch mit dem Schildelement 160 verbunden sein. In anderen Worten kann die Schildkontrollanordnung 150 die gleiche elektrische Ansteuerung für das Schildelement 160 bereitstellen, welche auch für das Sensorelement 20 genutzt wird. Hierzu folgt eine elektrische Ausgangsspannung an dem Ausgang 150.A der Schildkontrollanordnung 150, welcher elektrisch mit dem Schildelement 160 verbunden ist, einer Eingangsspannung an dem Eingang 150.B der Schildkontrollanordnung 150, welcher wiederrum elektrisch mit dem Kontrollpfad KP verbunden und damit auch mit dem Sensorelement 20 verschaltet ist. Für das Sensorelement 20 und für das Schildelement 160 kann auf diese Weise ein gleiches Ansteuerungssignal genutzt werden, um durch das Ansteuerungssignal das Potential am Sensorelement 20 und am Schildelement 160 in gleicher weise einzustellen. In addition, it is possible that at least one shield element 160 is provided, which is arranged adjacent to the sensor element 20 to shield the sensor element 20 (and thus in the effective range). In order to enable shielding by the shield element 160, a shield control arrangement 150 with a connection 150.A is provided for the shield element 160. The shield control arrangement 150 can be electrically connected to the control path KP and thus also to the shield element 160 via a shield control input 150.B for providing the (previously described) electrical control of the control arrangement 100 for the shield element 160. In other words, the shield control arrangement 150 can provide the same electrical control for the shield element 160 that is also used for the sensor element 20. For this purpose, an electrical output voltage at the output 150.A of the shield control arrangement 150, which is electrically connected to the shield element 160, follows an input voltage at the input 150.B of the shield control arrangement 150, which in turn is electrically connected to the control path KP and thus also to the sensor element 20 is connected. In this way, the same control signal can be used for the sensor element 20 and for the shield element 160 in order to set the potential on the sensor element 20 and on the shield element 160 in the same way by means of the control signal.
Zur Verbindung der Schildkontrollanordnung 150 mit dem Kontrollpfad KP kann ein Verbindungspunkt am Kontrollpfad KP genutzt werden. Hierzu kommen verschiedene Positionen am Kontrollpfad KP infrage, z. B. unmittelbar am Strompfad zum Sensorelement 20 oder zwischen einer Filteranordnung 140 und einer Sensorkontrollanordnung 170. In Figur 3 sind beispielhaft und nicht abschließend mit gestrichelter Linie zwei mögliche Verbindungspunkte des Schildkontrolleingangs 150.B mit der Schildkontrollanordnung 150 gezeigt. Bei Verwendung des Verbindungspunkts am Anschluss 170.C der Sensorkontrollanordnung 170 kann zur Einstellung des Potentials am Schildelement 160 das Ansteuerungssignal genutzt werden, welches durch die Filteranordnung 140 ausgegeben wird. Bei der Verwendung des Verbindungspunkts unmittelbar am Strompfad zum Sensorelement 20 wird zur Einstellung des Potentials am Schildelement 160 das (im Wesentlichen) gleiche Potential genutzt, welches am Sensorelement 20 anliegt. A connection point on the control path KP can be used to connect the shield control arrangement 150 to the control path KP. Various positions on the control path KP come into question, e.g. B. directly on the current path to the sensor element 20 or between a filter arrangement 140 and a sensor control arrangement 170. In FIG. 3, two possible ones are exemplary and not conclusively with a broken line Connection points of the shield control input 150.B shown with the shield control arrangement 150. When using the connection point at the connection 170.C of the sensor control arrangement 170, the control signal which is output by the filter arrangement 140 can be used to set the potential on the shield element 160. When using the connection point directly on the current path to the sensor element 20, the (essentially) the same potential that is present on the sensor element 20 is used to set the potential on the shield element 160.
Um die elektrische Ansteuerung besonders zuverlässig anzugleichen, und insbesondere dabei die Komponenten am Verbindungspunkt (wie das Sensorelement 20 bzw. die Kontrollanordnung 100) nicht übermäßig zu belasten, kann die Schildkontrollanordnung 150 zur elektrischen Zwangsführung des Schildelements 160 einen Operationsverstärker 150.1 aufweisen. Dieser kann genutzt werden, um den Kontrollpfad KP mit dem Schildelement 160 zu verbinden, und so die Ausgangsspannung (auch bezeichnet als Schildspannung) am Schildelement 160 gleich zur Eingangsspannung am Kontrollpfad KP zu erzeugen. Die Eingangsspannung entspricht dabei einer Ansteuerungsspannung, welche für die elektrische Spannung am Sensorelement 20 spezifisch und/oder dazu proportional ist. Bevorzugt kann die Schildkontrollanordnung 150 einen Spannungsfolger ausbilden, sodass ein elektrisches Potential an dem Schildelement 160 dem elektrischen Potential am Kontrollpfad KP und insbesondere am Sensorelement 20 folgt. Es kann entsprechend eine direkte Gegenkopplung des Operationsverstärkers 150.1 vorgesehen sein, um einen Verstärkungsfaktor von 1 zu erhalten. Der Schildkontrolleingang 150.B kann dabei (direkt) mit dem positiven (nicht invertierenden hochohmigen) Eingang des Operationsverstärkers 150.1 elektrisch verbunden sein, sodass der Eingangswiderstand des Schildkontrolleingangs 150.B sehr groß ist, um die Spannung am Schildkontrolleingangs 150.B nur gering zu belasten. Der Schildelementanschluss 150.A kann hingegen mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 150.1 und aufgrund der Gegenkopplung ggf. auch mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 150.1 (direkt) elektrisch verbunden sein, um einen im Vergleich zum Eingangswiderstand niederohmigen Ausgang bereitzustellen. In order to adapt the electrical control in a particularly reliable manner and in particular not to place excessive loads on the components at the connection point (such as the sensor element 20 or the control arrangement 100), the shield control arrangement 150 can have an operational amplifier 150.1 for electrically guiding the shield element 160. This can be used to connect the control path KP to the shield element 160 and thus to generate the output voltage (also referred to as shield voltage) on the shield element 160 equal to the input voltage on the control path KP. The input voltage corresponds to a control voltage which is specific and / or proportional to the electrical voltage at sensor element 20. The shield control arrangement 150 can preferably form a voltage follower so that an electrical potential on the shield element 160 follows the electrical potential on the control path KP and in particular on the sensor element 20. Correspondingly, a direct negative feedback of the operational amplifier 150.1 can be provided in order to obtain an amplification factor of 1. The shield control input 150.B can be (directly) electrically connected to the positive (non-inverting, high-resistance) input of the operational amplifier 150.1, so that the input resistance of the shield control input 150.B is very large in order to only slightly load the voltage at the shield control input 150.B. . The shield element connection 150.A, on the other hand, can be (directly) electrically connected to the output of the operational amplifier 150.1 and, due to the negative feedback, possibly also to the inverting input of the operational amplifier 150.1, in order to provide an output which is low-impedance compared to the input resistance.
Ferner ist anhand Figur 3 erkennbar, dass die Kontrollanordnung 100 eine Signalgeneratoranordnung 130 aufweist, welche für die elektrische Ansteuerung des Sensorelements 20 mit dem Sensorelement 20 elektrisch verschaltet ist, um ein elektrisches Signal zur Aufladung des Sensorelements 20 wiederholt zu erzeugen. Dieses elektrische Signal, nachfolgend auch als Ansteuerungssignal bezeichnet, kann zur beschriebenen elektrischen Ansteuerung dienen, und damit für das Sensorelement 20, ggf. auch für das weitere Sensorelement 20‘, und insbesondere auch für das wenigstens eine Schildelement 160 zur Einstellung des elektrischen Potentials und/oder zur elektrischen Auf- und Entladung bereitgestellt werden. Diese Bereitstellung erfolgt z. B. durch die Übertragung des elektrischen Signals über zumindest einen Teil des Kontrollpfads KP an eine Sensorkontrollanordnung 170 und/oder an eine Schildkontrollanordnung 150. Die Erzeugung des Ansteuerungssignals durch die Signalgeneratoranordnung 130 bewirkt somit, dass das Ansteuerungssignal (ggf. zuvor verändert, insbesondere gefiltert) am Anschluss 170.C vorliegt. Durch die Sensorkontrollanordnung 170 und/oder Schildkontrollanordnung 150 kann wiederum anhand des Ansteuerungssignals das Sensorelement 20, das weitere Sensorelement 20‘ und/oder das Schildelement 160 angesteuert werden. Hierzu wird anhand des Ansteuerungssignals eine Ladungsübertragung (Auf- und/oder Entladung) bei dem Sensorelement 20 bzw. das weitere Sensorelement 20‘ und/oder das Schildelement 160 initiiert (und damit auch die Entstehung eines elektrischen Feldes initiiert). Die Auswertung der Menge der übertragenen Ladung kann eine Auswertung der veränderlichen Sensorkapazität CS ermöglichen. Der zeitliche Verlauf dieser Ladungsübertragung kann durch die Formung des elektrischen Signals beeinflusst werden. Hierzu weist die Signalgeneratoranordnung 130 z. B. einen Digital-Analog-Konverter 130.1 auf, weicher auch als Teil einer Kontrollvorrichtung 300 wie eines Mikrocontrollers ausgeführt sein kann. Auch kann die Signalgeneratoranordnung 130 ggf. vollständig Teil der Kontrollvorrichtung 300 sein. Auch ist es denkbar, dass die Signalgeneratoranordnung 130 nur teilweise in die Kontrollvorrichtung 300 integriert ist, und z. B. der Digital-Analog-Konverter 130.1 separat davon ausgebildet ist. Damit kann sehr zuverlässig und genau eine bestimmte Signalform des Ansteuerungssignals bestimmt werden. Diese Signalform kann durch eine anschließende Filterung ggf. weiter geformt und/oder verbessert werden, sodass das Ansteuerungssignal anschließend bspw. eine Sinusform gemäß einer Arbeitsfrequenz aufweist. Daher kann die Kontrollanordnung 100 eine Filteranordnung 140, insbesondere ein aktives Filter 140 z. B. ein Tiefpassfilter, aufweisen. Diese kann wie gezeigt der Signalgeneratoranordnung 130 nachgeschaltet sein, um das Ansteuerungssignal zur elektrischen Ansteuerung des Sensorelements 20 über den Kontrollpfad KP gefiltert an die Sensorkontrollanordnung 170 auszugeben, insbesondere durch eine Tiefpassfilterung. Auf diese Weise lässt sich das Ansteuerungssignal mit einer bestimmten Arbeitsfrequenz formen, sodass vorzugsweise eine Emission des Sensorelements 20 durch die Filteranordnung 140 angepasst ist. Damit können vorteilhafterweise EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit) Vorgaben bei dem Betrieb der Anordnung 10 umgesetzt werden. In anderen Worten kann die Kontrollanordnung 100 eine Filteranordnung 140, insbesondere ein aktives Filter 140, aufweisen, welches die Signalgeneratoranordnung 130 mit dem Kontrollpfad KP verbindet, um ein durch die Signalgeneratoranordnung 130 erzeugtes elektrisches Signal am Kontrollpfad KP gefiltert, insbesondere tiefpassgefiltert, und/oder geformt bereitzustellen, und dadurch als ein gefiltertes elektrisches Signal, vorzugsweise Sinussignal, bereitzustellen. Die aktive Filterung wird dabei vorzugsweise durch einen Operationsverstärker 140.1 und durch Filterelemente 140.2 wie wenigstens einen Kondensator und/oder wenigstens einen Widerstand und/oder wenigstens eine Spule ermöglicht. It can also be seen from FIG. 3 that the control arrangement 100 has a signal generator arrangement 130 which is electrically connected to the sensor element 20 for the electrical control of the sensor element 20 in order to repeatedly generate an electrical signal for charging the sensor element 20. This electrical Signal, also referred to below as a control signal, can serve for the described electrical control, and thus for the sensor element 20, possibly also for the further sensor element 20 ', and in particular also for the at least one shield element 160 for setting the electrical potential and / or electrical charging and discharging can be provided. This provision is made, for. B. by the transmission of the electrical signal via at least part of the control path KP to a sensor control arrangement 170 and / or to a shield control arrangement 150. The generation of the activation signal by the signal generator arrangement 130 thus has the effect that the activation signal (possibly previously changed, in particular filtered) is present at connection 170.C. The sensor control arrangement 170 and / or the shield control arrangement 150 can in turn be used to control the sensor element 20, the further sensor element 20 ′ and / or the shield element 160 on the basis of the control signal. For this purpose, a charge transfer (charging and / or discharging) is initiated on the sensor element 20 or the further sensor element 20 ′ and / or the shield element 160 (and thus also the creation of an electric field is initiated) on the basis of the control signal. The evaluation of the amount of the transferred charge can enable an evaluation of the variable sensor capacitance CS. The time course of this charge transfer can be influenced by the shaping of the electrical signal. For this purpose, the signal generator arrangement 130 z. B. a digital-to-analog converter 130.1, which can also be implemented as part of a control device 300 such as a microcontroller. The signal generator arrangement 130 can optionally also be completely part of the control device 300. It is also conceivable that the signal generator arrangement 130 is only partially integrated in the control device 300, and z. B. the digital-to-analog converter 130.1 is formed separately therefrom. A certain signal form of the control signal can thus be determined very reliably and precisely. This signal shape can optionally be further shaped and / or improved by subsequent filtering, so that the control signal subsequently has, for example, a sinusoidal shape according to an operating frequency. The control arrangement 100 can therefore have a filter arrangement 140, in particular an active filter 140 e.g. B. have a low pass filter. As shown, this can be connected downstream of the signal generator arrangement 130 in order to filter the control signal for the electrical control of the sensor element 20 via the control path KP to the sensor control arrangement 170, in particular by low-pass filtering. In this way, the control signal can be shaped with a specific operating frequency, so that preferably an emission of the sensor element 20 by the Filter arrangement 140 is adapted. In this way, EMC (electromagnetic compatibility) specifications can advantageously be implemented during the operation of the arrangement 10. In other words, the control arrangement 100 can have a filter arrangement 140, in particular an active filter 140, which connects the signal generator arrangement 130 to the control path KP in order to filter, in particular low-pass filtered, and / or shaped an electrical signal generated by the signal generator arrangement 130 on the control path KP to provide, and thereby to provide as a filtered electrical signal, preferably a sine signal. Active filtering is preferably made possible by an operational amplifier 140.1 and by filter elements 140.2 such as at least one capacitor and / or at least one resistor and / or at least one coil.
Das elektrische Signal (Ansteuerungssignal) am Kontrollpfad KP und insbesondere am Anschluss 170.C kann nun ggf. über weitere Komponenten wie der Sensorkontrollanordnung 170 und über ein Schaltelement 180 (ggf. über einen Anschluss 180.A) an das Sensorelement 20 ausgegeben werden. Um die hierdurch bewirkte Ladungsübertragung an das Sensorelement 20 zu unterbrechen und z. B. wenigstens ein weiteres Sensorelement 20‘ aufzuladen, kann das Schaltelement 180 getaktet geöffnet und anschließend wieder geschlossen werden. Die Sensorkontrollanordnung 170 kann einen Verstärker und/oder einen Spannungsfolger und/oder einen Spannungsvervielfacher aufweisen, um ein elektrisches Potential am Anschluss 170.C in gleicher Weise am Sensorelement 20 zu erzeugen, bevorzugt sodass das elektrische Potential am Sensorelement 20 dem elektrischen Potential am Anschluss 170.C folgt. Hierzu weist die Sensorkontrollanordnung 170 z. B. einen Operationsverstärker 170.1 und/oder wenigstens ein Filterelement 170.2, wie einen Kondensator 170.2, auf. Ein weiteres Schaltelement 180 kann z. B. im Pfad zwischen dem Anschluss 170.A und dem weiteren Sensorelement 20‘ integriert sein, und z. B. im Wechsel mit dem Schaltelement 180 geschaltet werden. The electrical signal (control signal) on the control path KP and in particular on the connection 170.C can now optionally be output to the sensor element 20 via further components such as the sensor control arrangement 170 and via a switching element 180 (possibly via a connection 180.A). In order to interrupt the charge transfer thereby caused to the sensor element 20 and z. B. to charge at least one further sensor element 20 ', the switching element 180 can be opened in a clocked manner and then closed again. The sensor control arrangement 170 can have an amplifier and / or a voltage follower and / or a voltage multiplier in order to generate an electrical potential at the connection 170.C in the same way on the sensor element 20, preferably so that the electrical potential at the sensor element 20 corresponds to the electrical potential at the connection 170 .C follows. For this purpose, the sensor control arrangement 170 z. B. an operational amplifier 170.1 and / or at least one filter element 170.2, such as a capacitor 170.2. Another switching element 180 may e.g. B. in the path between the connection 170.A and the further sensor element 20 ', and z. B. can be switched alternately with the switching element 180.
Die Sensorkontrollanordnung 170 kann den Operationsverstärker 170.1 als ein Übertragungselement 170.1 aufweisen, welches mit der Signalgeneratoranordnung 130 elektrisch verschaltet ist, um anhand des Ansteuerungssignals (am Anschluss 170.C) wiederholte Ladungsübertragungen bei dem Sensorelement 20 zu initiieren. Dies ermöglicht eine zumindest teilweise Auf- und wieder Entladung des Sensorelements 20, und damit eine Auswertung der im Sensorelement 20 gespeicherten Ladung. Hierzu kann bspw. eine Menge (Anzahl) der übertragenen Ladungen und/oder eine Stromstärke bei den Ladungsübertragungen ausgewertet werden. Die Ladungsmenge und/oder Stromstärke ist dann spezifisch für Sensorkapazität CS, insbesondere für die Veränderung der Sensorkapazität CS. Für diese Auswertung des Sensorelements 20 kann die Sensorkontrollanordnung 170 ferner das wenigstens eine Filterelement 170.2 als ein Verstärkungsmittel 170.2 aufweisen, welches mit der Auswerteanordnung 200 (und auch mit dem Sensorelement 20) elektrisch verschaltet ist, und so anhand der Ladungsübertragungen das Sensorsignal bereitstellt. Das Sensorsignal ist spezifisch für die (z. B. proportional zur) Sensorkapazität CS. Konkret ist das Sensorsignal z. B. spezifisch für die Stromstärke des elektrischen Stroms und/oder einer Spannung, welche(r) am Anschluss 170.A vorliegt, und damit spezifisch für die Ladungsübertragungen bzw. die Sensorkapazität CS. The sensor control arrangement 170 can have the operational amplifier 170.1 as a transmission element 170.1, which is electrically connected to the signal generator arrangement 130 in order to initiate repeated charge transfers at the sensor element 20 on the basis of the control signal (at the connection 170.C). This enables at least partial charging and discharging of the sensor element 20, and thus an evaluation of the charge stored in the sensor element 20. For this purpose, for example Amount (number) of the transferred charges and / or a current during the charge transfers are evaluated. The amount of charge and / or current strength is then specific for sensor capacitance CS, in particular for the change in sensor capacitance CS. For this evaluation of the sensor element 20, the sensor control arrangement 170 can furthermore have the at least one filter element 170.2 as a reinforcing means 170.2, which is electrically connected to the evaluation arrangement 200 (and also to the sensor element 20) and thus provides the sensor signal on the basis of the charge transfers. The sensor signal is specific to the (e.g. proportional to) the sensor capacitance CS. Specifically, the sensor signal is e.g. B. specifically for the current strength of the electrical current and / or a voltage which is present at the connection 170.A, and thus specifically for the charge transfers or the sensor capacitance CS.
Um anhand des Sensorsignals Rückschlüsse auf die Sensorkapazität CS zu ermöglichen, kann das Verstärkungsmittel 170.2, wie in Figur 3 dargestellt ist, mit dem Sensorelement 20 elektrisch verschaltet sein, um Ladungsübertragungen (also einen elektrischen Stromfluss) zwischen dem Sensorelement 20 und dem Verstärkungsmittel 170.2 bereitzustellen. Ferner kann das Verstärkungsmittel 170.2 einen Ausgang des Übertragungselements 170.1 mit einem (insbesondere invertierenden) ersten Eingang des Übertragungselements 170.1 elektrisch verbinden, sodass das Verstärkungsmittel 170.2 eine Gegenkopplung für das Übertragungselement 170.1 ausbildet. Die Gegenkopplung ermöglicht es, dass die Ladungsübertragungen durch das Ansteuerungssignal gesteuert werden, wenn das Ansteuerungssignal am anderen (insbesondere nicht invertierenden) zweiten Eingang des Übertragungselements 170.1 anliegt. Wenn der erste Eingang direkt mit dem Anschluss 170.A elektrisch verbunden ist, wie es auch in Figur 3 gezeigt ist, wird auf diese Weise durch die Sensorkontrollanordnung 170 ein Spannungsfolger für das Sensorelement 20 bereitgestellt, sodass die Spannung am (insbesondere niederohmigen) Anschluss 170.A dem Ansteuerungssignal am (insbesondere hochohmigen) Anschluss 170.C folgt. Dies entspricht der Steuerung der Ladungsübertragungen am Anschluss 170.A durch das Ansteuerungssignal, und damit einer (insbesondere niederohmigen) Sensorspeisung. Das Sensorsignal kann hingegen mittels der Anordnung (Verstärkeranordnung) aus dem Übertragungselement 170.1 und dem Verstärkungsmittel 170.2 bereitgestellt werden, bei welcher es sich um einen elektronischen Verstärker handeln kann. Vorzugsweise ist das Übertragungselement 170.1 als Operationsverstärker 170.1 ausgebildet. Das Verstärkungsmittel 170.2 weist hingegen wenigstens ein oder zwei Filterelement(e) 170.2 auf, bei welchen jedoch ein Kondensator C (z. B. gegenüber einem Widerstand R) dominieren kann. Damit kann die Konfiguration der Anordnung aus dem Übertragungselement 170.1 und dem Verstärkungsmittel 170.2 auch als eine Integrier- Schaltung angesehen werden. Der Kondensator C ermöglicht es, durch diese Anordnung einen elektronischen Verstärker bereitzustellen, bei welchem anhand der Ladungsübertragungen das Sensorsignal in der Form einer zur Sensorkapazität CS proportionalen elektrischen Spannung erzeugt wird. In anderen Worten weist die Sensorkontrollanordnung 170 die Anordnung aus dem Übertragungselement 170.1 und dem Verstärkungsmittel 170.2 aufweist, um das Sensorsignal mit einer Verstärkung bereitzustellen. Dies bedeutet, dass das Sensorsignal abhängig ist von, und vorzugsweise proportional ist zu, einer Spannung U1 an einem ersten Anschluss 170.A der Sensorkontrollanordnung 170 (bzw. an dem ersten Eingang des Operationsverstärkers 170.1), verstärkt durch einen Verstärkungsfaktor. Der Verstärkungsfaktor kann abhängig sein von, und vorzugsweise proportional sein zu, einem Verhältnis der Sensorkapazität CS zur Kapazität Cmess des Kondensators C. Die Spannung U1 (das Ausgangssignal) am Anschluss 170.A kann wiederrum durch die Nutzung des Spannungsfolgers bzw. einer direkten Gegenkopplung dem Ansteuerungssignal in der Form einer Spannung U0 am Anschluss 170.C im Wesentlichen entsprechen. Somit ergibt sich folgender Zusammenhang für das Sensorsignal, welches als Spannung U2 am Anschluss 170.B der Sensorkontrollanordnung 170 vorliegen kann: In order to enable conclusions to be drawn about the sensor capacitance CS on the basis of the sensor signal, the amplification means 170.2, as shown in FIG. 3, can be electrically connected to the sensor element 20 in order to provide charge transfers (ie an electrical current flow) between the sensor element 20 and the amplification means 170.2. Furthermore, the amplification means 170.2 can electrically connect an output of the transmission element 170.1 to an (in particular inverting) first input of the transmission element 170.1, so that the amplification means 170.2 forms a negative feedback for the transmission element 170.1. The negative feedback enables the charge transfers to be controlled by the control signal when the control signal is present at the other (in particular non-inverting) second input of the transmission element 170.1. If the first input is electrically connected directly to the connection 170.A, as is also shown in FIG. 3, the sensor control arrangement 170 thus provides a voltage follower for the sensor element 20, so that the voltage at the (in particular low-resistance) connection 170 .A follows the control signal at (in particular high-resistance) connection 170.C. This corresponds to the control of the charge transfers at connection 170.A by the control signal, and thus a (particularly low-resistance) sensor supply. By contrast, the sensor signal can be provided by means of the arrangement (amplifier arrangement) comprising the transmission element 170.1 and the amplification means 170.2, which can be an electronic amplifier. The transmission element 170.1 is preferably designed as an operational amplifier 170.1. The reinforcing means 170.2, on the other hand, has at least one or two filter elements 170.2, in which, however, a capacitor C (for example with respect to a resistor R) can dominate. The configuration of the arrangement comprising the transmission element 170.1 and the amplifying means 170.2 can thus also be regarded as an integrating circuit. The capacitor C makes it possible to provide an electronic amplifier through this arrangement, in which the sensor signal is generated in the form of an electrical voltage proportional to the sensor capacitance CS based on the charge transfers. In other words, the sensor control arrangement 170 has the arrangement of the transmission element 170.1 and the amplification means 170.2 in order to provide the sensor signal with an amplification. This means that the sensor signal is dependent on, and is preferably proportional to, a voltage U1 at a first connection 170.A of the sensor control arrangement 170 (or at the first input of the operational amplifier 170.1), amplified by an amplification factor. The amplification factor can be dependent on, and preferably be proportional to, a ratio of the sensor capacitance CS to the capacitance Cmess of the capacitor C. The voltage U1 (the output signal) at the terminal 170.A can in turn be avoided by using the voltage follower or a direct negative feedback Control signal in the form of a voltage U0 at connection 170.C essentially correspond. This results in the following relationship for the sensor signal, which can be present as voltage U2 at connection 170.B of sensor control arrangement 170:
U2 = U0 * (1 + CS/Cmess) U2 = U0 * (1 + CS / Cmess)
Es ist erkennbar, dass das Sensorsignal U2 in Abhängigkeit von der veränderlichen Sensorkapazität CS und der Kapazität Cmess verstärkt ist, d. h. als verstärkte Spannung U0 erzeugt wird. Folglich kann das Sensorsignal zur Ermittlung der Sensorkapazität CS dienen. Um die dargestellte Linearität zwischen dem Sensorsignal und der Sensorkapazität CS zu ermöglichen, wird der Widerstand R des Verstärkungsmittels 170.2 möglichst groß gegenüber (1/(2*TT*fO*CSmax)) gewählt, wobei hier fO die Arbeitsfrequenz, also insbesondere die (mittlere) Frequenz des Ansteuerungssignals, und CSmax der maximal vorgesehene Wert der Sensorkapazität CS ist. Dabei kann die Kapazität Cmess ggf. identisch zur maximalen Sensorkapazität gewählt werden. Die Einstellung von Cmess ermöglicht folglich auch die Einstellung eines Dynamikumfangs bei der Auswertung des Sensorelements 20. Darüber hinaus wird durch die Anordnung aus dem Übertragungselement 170.1 und dem Verstärkungsmittel 170.2 in Zusammenwirkung mit der Sensorkapazität CS ein Filterverhalten (insbesondere Bandpass-Verhalten) bereitgestellt, welches an die Arbeitsfrequenz angepasst sein kann. It can be seen that the sensor signal U2 is amplified as a function of the variable sensor capacitance CS and the capacitance Cmess, that is to say is generated as an amplified voltage U0. Consequently, the sensor signal can be used to determine the sensor capacitance CS. In order to enable the linearity shown between the sensor signal and the sensor capacitance CS, the resistance R of the amplification means 170.2 is chosen to be as large as possible compared to (1 / (2 * TT * fO * CSmax)), with fO being the working frequency, in particular the (middle ) Frequency of the control signal, and CSmax is the maximum value of the sensor capacitance CS. The capacitance Cmess can, if necessary, be selected to be identical to the maximum sensor capacitance. The setting of Cmess consequently also enables the setting of a dynamic range when evaluating the sensor element 20. In addition, the arrangement of the transmission element 170.1 and the amplifying means 170.2 in cooperation with the sensor capacitance CS provides a filter behavior (in particular bandpass behavior) which is adapted to the working frequency can.
Die maximale veränderliche Sensorkapazität ist bspw. die Kapazität (der Kapazitätswert), welche die Sensorkapazität CS bei der Aktivierungshandlung maximal annehmen kann. The maximum variable sensor capacitance is, for example, the capacitance (the capacitance value) which the sensor capacitance CS can maximally assume during the activation action.
Ebenfalls ist es denkbar, dass das Verstärkungsmittel 170.2 als wenigstens ein Filterelement 140.2 einen Kondensator C und/oder einen Widerstand R aufweist, wobei der Kondensator C (bzw. die Kapazität Cmess des Kondensators C) und/oder der Wderstand R an eine maximale veränderliche Sensorkapazität CS angepasst ist. Bevorzugt kann dabei die Kapazität Cmess des Kondensators C der maximalen veränderlichen Sensorkapazität entsprechen. Der Kondensator C kann zur Gegenkopplung bei dem Übertragungselement 170.1 (insbesondere Operationsverstärker 170.1) der Sensorkontrollanordnung 170 ausgebildet sein, und somit vorzugsweise einen Rückkopplungskondensator C ausbilden. Über den Kondensator C kann der Ausgang des Übertragungselements 170.1 und insbesondere der Ausgang 170. B, an welchem das Sensorsignal anliegt, auf einen Eingang des Übertragungselements 170.1 zurückgeführt werden. Zudem kann dieser Eingang mit dem Anschluss 170.A direkt verbunden sein, an welchem das Sensorelement 20 (ggf. über ein Schaltelement 180) angeschlossen ist, und somit das Ausgangssignal bzw. eine elektrische Spannung des Sensorelements 20 anliegt. Auf diese Weise kann das Ausgangssignal über eine direkte Gegenkopplung entsprechend dem Ansteuerungssignal erzeugt werden (diesem folgen). Zudem kann auf diese Weise das Ansteuerungssignal bzw. das Ausgangssignal abhängig von den (durch das Ausgangssignal initiierten) Ladungsübertragungen am Sensorelement 20 verstärkt (mit einem von der Sensorkapazität abhängigen Verstärkungsfaktor) werden, und sodann als das Sensorsignal verstärkt am Anschluss 170.B ausgegeben werden. It is also conceivable that the amplification means 170.2 has at least one filter element 140.2 a capacitor C and / or a resistor R, the capacitor C (or the capacitance Cmess of the capacitor C) and / or the resistance R to a maximum variable sensor capacitance CS is adjusted. The capacitance Cmess of the capacitor C can preferably correspond to the maximum variable sensor capacitance. The capacitor C can be designed for negative feedback in the transmission element 170.1 (in particular operational amplifier 170.1) of the sensor control arrangement 170, and thus preferably form a feedback capacitor C. Via capacitor C, the output of transmission element 170.1 and in particular output 170.B, to which the sensor signal is present, can be fed back to an input of transmission element 170.1. In addition, this input can be connected directly to the connection 170.A, to which the sensor element 20 is connected (possibly via a switching element 180), and thus the output signal or an electrical voltage of the sensor element 20 is present. In this way, the output signal can be generated via a direct negative feedback corresponding to the control signal (follow this). In addition, the drive signal or the output signal can be amplified in this way depending on the charge transfers (initiated by the output signal) on the sensor element 20 (with an amplification factor that depends on the sensor capacity), and then outputted as the sensor signal amplified at the terminal 170.B.
Für die Auswertung des für die Erfassung spezifischen Parameters und insbesondere der veränderlichen Sensorkapazität CS ist entsprechend den obigen Ausführungen die Ladungsübertragung vom Sensorelement 20 (bzw. des weiteren Sensorelements 20‘) an die Sensorkontrollanordnung 170 vorgesehen, um diese Ladungsübertragung anhand des Sensorsignals durch eine Auswerteanordnung 200 auszuwerten. Dabei wird zur wiederholten Ermittlung wiederholt eine Ladungsübertragung vom Sensorelement 20 an die Sensorkontrollanordnung 170 durchgeführt, um abhängig von der Menge der dabei übertragenen Ladung eine Speicheranordnung 250, vorzugsweise einen Integrator 250, der Auswerteanordnung 200 aufzuladen. In anderen Worten wird abhängig von, und vorzugsweise proportional zu, dem Sensorsignal die Speicheranordnung 250 aufgeladen. Auf diese Weise kann die durch die Speicheranordnung 250 gespeicherte elektrische Ladung für die Veränderung der Kapazität CS spezifisch sein. Hierzu kann die Speicheranordnung 250 z. B. mittels eines Speicherkondensators eine Speicherkapazität CL bereitstellen. For the evaluation of the parameter specific for the detection and in particular the variable sensor capacitance CS, the charge transfer from the sensor element 20 (or the further sensor element 20 ′) to the sensor control arrangement 170 is provided in accordance with the above statements in order to carry out this charge transfer using the Evaluate sensor signal by an evaluation arrangement 200. For repeated determination, a charge transfer from the sensor element 20 to the sensor control arrangement 170 is carried out repeatedly in order to charge a storage arrangement 250, preferably an integrator 250, of the evaluation arrangement 200 depending on the amount of the charge transferred in the process. In other words, the memory arrangement 250 is charged as a function of, and preferably in proportion to, the sensor signal. In this way, the electrical charge stored by the storage arrangement 250 can be specific for the change in the capacitance CS. For this purpose, the memory arrangement 250 can e.g. B. provide a storage capacity CL by means of a storage capacitor.
Die Kontrollvorrichtung 300 kann über einen Anschluss 250.A mit der Speicheranordnung 250 der Auswerteanordnung 200 verschaltet sein, um die durch die Speicheranordnung 250 gespeicherte elektrische Ladung zur Ermittlung des für die Erfassung spezifischen Parameters auszuwerten. Es wird somit hierbei ein Auswertesignal erfasst und ausgewertet, welches spezifisch ist für den Parameter und/oder die gespeicherte elektrische Ladung. Das Auswertesignal kann z. B. eine Spannung über einen Kondensator der Speicheranordnung 250 sein. The control device 300 can be connected via a connection 250.A to the storage arrangement 250 of the evaluation arrangement 200 in order to evaluate the electrical charge stored by the storage arrangement 250 in order to determine the parameter specific for the detection. An evaluation signal that is specific to the parameter and / or the stored electrical charge is thus detected and evaluated. The evaluation signal can, for. B. be a voltage across a capacitor of the memory array 250.
Ebenfalls ist in Figur 3 erkennbar, dass die Schildkontrollanordnung 150 und die Sensorkontrollanordnung 170 mit der gleichen Signalgeneratoranordnung 130 und gleichen Filteranordnung 140 über den Kontrollpfad KP elektrisch verschaltet sind. Hierdurch wird ein durch die Signalgeneratoranordnung 130 erzeugtes und/oder durch die Filteranordnung 140 gefiltertes elektrisches Signal (das Ansteuerungssignal) am Kontrollpfad KP sowohl zur Ansteuerung des Sensorelements 20 als auch des Schildelements 160 genutzt, vorzugsweise mit einer im Wesentlichen identischen Signalform des Signals, bevorzugt einer zumindest annähernden Sinusform, sodass eine elektrische Potentialdifferenz zwischen dem Sensorelement 20 und dem Schildelement 160 im Betrieb der Anordnung 10 während der Ansteuerung und/oder Erfassung stets minimiert wird. Das Schildelement 160 kann dabei als aktives Schildelement 160 (sogenanntes „Active Shield“) zur aktiven Abschirmung des Sensorelements 20 ausgeführt sein, sodass mittels der Schildkontrollanordnung 150 ein elektrisches Potential am Schildelement 160 dem elektrischen Potential an dem Sensorelement 20 aktiv nachgeführt wird. Dies ermöglicht es, eine Abschirmung des Sensorelements 20 von dem Fahrzeug 1 zu verbessern und somit eine Last zu reduzieren, die zwischen dem Sensorelement 20 und dem Fahrzeug 1 vorliegt. Diese Last führt üblicherweise zu einem relativ großen Anteil bei dem Auswertesignal, welches durch die Kontrollvorrichtung 300 ausgewertet wird. Der aufgrund der veränderbaren Sensorkapazität CS variable Anteil des Auswertesignals ist somit reduziert und daher nur erschwert auswertbar. Zur Verbesserung der Auswertung wird optional eine Kompensationsanordnung 230 eingesetzt. Diese zweigt z. B. je nach Amplitude des Auswertesignals einen Teil des elektrischen Stroms von der Speicheranordnung 250 ab. Die Nutzung eines Schildelements 160, welches zur Abschirmung das gleiche Potential aufweist wie das Sensorelement 20, kann die beschriebenen Schwierigkeiten bei der Auswertung weiter reduzieren. It can also be seen in FIG. 3 that the shield control arrangement 150 and the sensor control arrangement 170 are electrically connected to the same signal generator arrangement 130 and the same filter arrangement 140 via the control path KP. As a result, an electrical signal (the control signal) generated by the signal generator arrangement 130 and / or filtered by the filter arrangement 140 is used on the control path KP both for controlling the sensor element 20 and the shield element 160, preferably with an essentially identical signal form of the signal, preferably one at least approximately sinusoidal, so that an electrical potential difference between the sensor element 20 and the shield element 160 is always minimized during the operation of the arrangement 10 during the control and / or detection. The shield element 160 can be designed as an active shield element 160 (so-called “active shield”) for actively shielding the sensor element 20, so that an electrical potential on the shield element 160 actively tracks the electrical potential on the sensor element 20 by means of the shield control arrangement 150. This makes it possible to improve shielding of the sensor element 20 from the vehicle 1 and thus to reduce a load, that exists between the sensor element 20 and the vehicle 1. This load usually leads to a relatively large proportion of the evaluation signal, which is evaluated by the control device 300. The variable portion of the evaluation signal due to the changeable sensor capacity CS is thus reduced and can therefore only be evaluated with difficulty. A compensation arrangement 230 is optionally used to improve the evaluation. This branches z. B. depending on the amplitude of the evaluation signal, a part of the electrical current from the memory arrangement 250. The use of a shield element 160, which has the same potential for shielding as the sensor element 20, can further reduce the described difficulties in the evaluation.
Es kann wiederholt eine Aufladung und Entladung des Sensorelements 20 über den ersten Anschluss 170.A der Sensorkontrollanordnung 170 mittels der Ladungsübertragungen durchgeführt werden. Diese wiederholten Auf- und Entladungen können durch das Ansteuerungssignal (aufgrund einer sich periodisch verändernden Spannungsamplitude des Ansteuerungssignals) gesteuert werden. In Abhängigkeit von den Ladungsübertragungen kann ein elektrisches Sensorsignal über den zweiten Anschluss 170.B der Sensorkontrollanordnung 170 ausgegeben werden. Es ist möglich, dass eine elektrische Filterung des Sensorsignals durchgeführt wird. Entsprechend kann es sich um eine Filterung für den Auswertezweig bei der Übertragung des Sensorsignals an die Speicheranordnung 250 handeln, welche somit keinen Einfluss auf das elektrische Signal der elektrischen Ansteuerung (am Kontrollpfad KP) und damit auf die Aufladung des Sensorelements 20 hat. Hierzu kann eine Auswertefilteranordnung 210 genutzt werden, um eine Filterung (wie z. B. eine Bandpassfilterung) des elektrischen Sensorsignals durchzuführen. Dies ermöglicht es, dass die Auswertefilteranordnung 210 störende Immissionen aus der Umgebung des Sensorelements 20 herausfiltern kann. Damit kann die Auswertefilteranordnung 210 eine EMV-Filterung von Immissionen bereitstellen. Hierzu weist die Auswertefilteranordnung 210 z. B. einen komplexen Widerstand und zusätzlich Filterelemente auf. Es ist dabei denkbar, dass die beschriebene Form (z. B. Sinusform) des elektrischen Signals der elektrischen Ansteuerung am Kontrollpfad KP (d. h. des Ansteuerungssignals) die elektrische Spannung des Signals betrifft. Die Spannung des Sensorsignals am Anschluss 170.B kann die gleiche Form aufweisen, jedoch ggf. eine (proportional zur Sensorkapazität CS) verstärkte Amplitude. Allerdings kommt es bei der Auswertung ggf. auf die Ladungsübertragung und damit den elektrischen Strom bei der Übertragung des Sensorsignals an die Speicheranordnung 250 an. Daher kann die Auswertefilteranordnung 210 einen Transkonduktanzwandler aufweisen, um eine Transkonduktanzwandlung des Sensorsignals am Anschluss 170.B durchzuführen. Unter einer solchen Transkonduktanzwandlung wird verstanden, dass eine Spannung in einen dazu proportionalen Strom umgewandelt wird. In anderen Worten kann die Auswertefilteranordnung 210 dazu ausgebildet und/oder derart in der Auswerteanordnung 200 verschaltet sein, dass aus der Spannung des elektrischen Signals (Sensorsignals) am zweiten Anschluss 170.B mit der beschriebenen Form (z. B. Sinusform) ein elektrischer Strom mit dieser Form am Ausgang 210.A der Auswertefilteranordnung 210 gebildet wird. Der Transkonduktanzwandler ist z. B. als ein Transkonduktanzverstärker (unter Verwendung eines Operationsverstärkers) ausgebildet, stellt bevorzugt jedoch die Transkonduktanzwandlung ohne Operationsverstärker aufgrund der Verschaltung mit der Speicheranordnung 250 bereit. Dies wird z. B. durch die Schaltungskonfiguration der Auswertefilteranordnung 210 in Reihe zur Speicheranordnung 250 möglich. Ferner können die nachgeschalteten Komponenten 220, 250 niederohmig sein, und/oder die Speicheranordnung 250 z. B. am Eingang 250. B den invertierenden Eingang (-) eines Verstärkungselements, und insbesondere Operationsverstärkers aufweisen. Das Verstärkungselement der Speicheranordnung 250 kann dazu ausgeführt sein, dass bei einer auftretenden Spannung am Eingang 250. B unverzüglich Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Hierzu kann ein Operationsverstärker die Differenzspannung seiner Eingänge mittels einer Rückkopplung auf Null regeln. Diese Vorkehrungen und/oder die Anordnung der Auswerteanordnung 200 seriell zur Speicheranordnung 250 bewirken, dass nahezu keine Spannung am Eingang 250. B bzw. Ausgang 210.A abfällt. In anderen Worten liegt an diesem Punkt (am Eingang 250. B bzw. am Ausgang 210. A, wenn diese miteinander z. B. über einen Schalter der Gleichrichteranordnung 220 verbunden sind) nahezu ein Massepotential vor, sodass dieser Punkt als ein virtueller Nullpunkt angesehen werden kann. The sensor element 20 can be repeatedly charged and discharged via the first connection 170.A of the sensor control arrangement 170 by means of the charge transfers. These repeated charges and discharges can be controlled by the control signal (due to a periodically changing voltage amplitude of the control signal). Depending on the charge transfers, an electrical sensor signal can be output via the second connection 170.B of the sensor control arrangement 170. It is possible for the sensor signal to be electrically filtered. Correspondingly, filtering for the evaluation branch during the transmission of the sensor signal to the memory arrangement 250 can be involved, which therefore has no influence on the electrical signal of the electrical control (on the control path KP) and thus on the charging of the sensor element 20. For this purpose, an evaluation filter arrangement 210 can be used to carry out filtering (such as, for example, bandpass filtering) of the electrical sensor signal. This enables the evaluation filter arrangement 210 to filter out disturbing immissions from the surroundings of the sensor element 20. The evaluation filter arrangement 210 can thus provide EMC filtering of immissions. For this purpose, the evaluation filter arrangement 210 z. B. a complex resistor and additional filter elements. It is conceivable that the described form (eg sinusoidal form) of the electrical signal of the electrical control on the control path KP (ie the control signal) relates to the electrical voltage of the signal. The voltage of the sensor signal at connection 170.B can have the same shape, but possibly an amplified amplitude (proportional to the sensor capacitance CS). However, the evaluation may depend on the charge transfer and thus the electrical current when the sensor signal is transferred to the memory arrangement 250. The evaluation filter arrangement 210 can therefore be one Have transconductance converters in order to carry out a transconductance conversion of the sensor signal at connection 170.B. Such a transconductance conversion is understood to mean that a voltage is converted into a current proportional to it. In other words, the evaluation filter arrangement 210 can be designed and / or connected in the evaluation arrangement 200 in such a way that an electrical current is generated from the voltage of the electrical signal (sensor signal) at the second connection 170.B in the form described (e.g. sinusoidal form) with this shape at the output 210.A of the evaluation filter arrangement 210 is formed. The transconductance converter is e.g. B. designed as a transconductance amplifier (using an operational amplifier), but preferably provides the transconductance conversion without an operational amplifier due to the interconnection with the memory arrangement 250. This is e.g. B. possible by the circuit configuration of the evaluation filter arrangement 210 in series with the memory arrangement 250. Furthermore, the downstream components 220, 250 can be low-resistance, and / or the storage arrangement 250, for. B. at input 250. B have the inverting input (-) of an amplifying element, and in particular operational amplifier. The reinforcing element of the memory arrangement 250 can be designed such that countermeasures are initiated immediately if a voltage occurs at the input 250. For this purpose, an operational amplifier can regulate the differential voltage of its inputs to zero by means of feedback. These precautions and / or the arrangement of the evaluation arrangement 200 in series with the memory arrangement 250 have the effect that almost no voltage drops at the input 250.B or output 210.A. In other words, there is almost a ground potential at this point (at the input 250. B or at the output 210. A, if these are connected to one another, for example via a switch of the rectifier arrangement 220), so that this point is regarded as a virtual zero point can be.
Der in Figur 3 gezeigte Block 220 kann ein oder mehrere Gleichrichter betreffen, und damit eine Gleichrichteranordnung 220. Die Gleichrichteranordnung 220 kann ggf. ohne Dioden oder dergleichen auskommen, sodass im Wesentlichen kein (bzw. nahezu kein) Spannungsabfall an der Gleichrichteranordnung 220 erfolgt. Dies kann bspw. dadurch umgesetzt werden, dass die Gleichrichtung mittels wenigstens eines elektronischen Schalters durchgeführt wird, welcher getaktet geschaltet wird. Auf diese Weise kann bei der Herstellung der elektrischen Verbindung des Ausgangs 210. A mit dem Eingang 250. B durch die Gleichrichteranordnung 220 und insbesondere durch den wenigstens einen Schalter ein virtueller Nullpunkt für den Eingang 250. B bzw. Ausgang 210.A bereitgestellt werden (wenn der Schalter geschlossen wird). Wenn hingegen der wenigstens eine Schalter geöffnet wird, kann der Ausgang 210.A der Auswertefilteranordnung 210 auf ein Massepotential 21 gelegt werden. Bspw. verbindet hierzu der Schalter als Wechselschalter den Ausgang 210.A mit dem Massepotential 21. Auf diese Weise kann stets zumindest annähernd ein Massepotential am Ausgang 210.A anliegen, unabhängig von der Schalterstellung des wenigstens einen Schalters bei der Gleichrichteranordnung 220. Damit wird eine Belastung der Auswertefilteranordnung 210 deutlich verringert. The block 220 shown in FIG. 3 can relate to one or more rectifiers, and thus a rectifier arrangement 220. The rectifier arrangement 220 can possibly do without diodes or the like, so that essentially no (or almost no) voltage drop occurs at the rectifier arrangement 220. This can be implemented, for example, by performing the rectification by means of at least one electronic switch which is switched in a clocked manner. In this way, when establishing the electrical connection between the output 210.A and the input 250.B, the rectifier arrangement 220 and in particular the at least one switch can provide a virtual zero point for the input 250.B or output 210.A ( if the switch is closed). If, on the other hand, the at least one switch is opened, the output 210.A of the evaluation filter arrangement 210 can be connected to a ground potential 21. E.g. For this purpose, the switch connects the output 210.A to the ground potential 21 as a changeover switch. In this way, a ground potential can always be present at the output 210.A at least approximately, regardless of the switch position of the at least one switch in the rectifier arrangement 220 Evaluation filter arrangement 210 significantly reduced.
Bei der beschriebenen Gleichrichtung kann es sich um eine„kohärente“ Gleichrichtung durch den wenigstens einen Gleichrichter handeln. Darunter wird verstanden, dass der wenigstens eine Gleichrichter jeweils mit einem vorgegebenen Takt das elektrische Signal (Sensorsignal) von der Auswertefilteranordnung 210 an die Speicheranordnung 250 weiterleitet, vorzugsweise phasen-synchronisiert mit der elektrischen Ansteuerung. Dies bewirkt, dass das Sensorsignal kohärent zum Ansteuerungssignal gleichgerichtet wird. Hierzu kann jeder der Gleichrichter wenigstens einen elektronischen Schalter aufweisen. Der Takt kann dabei jeweils derart vorgegeben sein, dass nur positive (oder alternativ negative) Halbwellen einer jeweils vorgegebenen Grundschwingung bzw. Harmonischen des elektrischen Signals (z. B. mit der ersten Harmonischen als die Grundschwingung der Frequenz, welche durch die Auswertefilteranordnung 210 als Mittenfrequenz durchgelassen wird, und ggf. weiteren Harmonischen) weitergeleitet werden. Daher kann der jeweilige Takt mit der Signalgeneratoranordnung 130 synchronisiert sein, um an die Form des elektrischen Signals (Ansteuerungssignals) der elektrischen Ansteuerung angepasst zu sein. Unter Berücksichtigung der Filterung durch die Auswertefilteranordnung 210 wird bei dieser Synchronisation die Phasenverschiebung zwischen Spannung (entsprechend dem elektrischen Signal der elektrischen Ansteuerung am Kontrollpfad KP) und Strom (entsprechend dem Signal am Ausgang 210.A der Auswertefilteranordnung 210) in Betracht gezogen. Ferner kann die Gleichrichtung ggf. auch mit Dioden„inkohärent“ erfolgen. The rectification described can be a “coherent” rectification by the at least one rectifier. This means that the at least one rectifier forwards the electrical signal (sensor signal) from the evaluation filter arrangement 210 to the memory arrangement 250, preferably in a phase-synchronized manner with the electrical control. This has the effect that the sensor signal is coherently rectified to the control signal. For this purpose, each of the rectifiers can have at least one electronic switch. The clock can in each case be predetermined in such a way that only positive (or alternatively negative) half-waves of a respectively predetermined fundamental or harmonic of the electrical signal (e.g. with the first harmonic as the fundamental of the frequency, which is generated by the evaluation filter arrangement 210 as the center frequency is allowed to pass through, and possibly further harmonics). The respective clock can therefore be synchronized with the signal generator arrangement 130 in order to be matched to the shape of the electrical signal (control signal) of the electrical control. Taking into account the filtering by the evaluation filter arrangement 210, the phase shift between voltage (corresponding to the electrical signal of the electrical control on the control path KP) and current (corresponding to the signal at the output 210.A of the evaluation filter arrangement 210) is taken into account in this synchronization. Furthermore, rectification can also be carried out “incoherently” using diodes.
Es ist außerdem möglich, dass die Gleichrichtung in der Form einer Einweggleichrichtung erfolgt, oder dass alternativ sowohl die positive als auch die negative Halbwelle des Sensorsignals zur Ladungsübertragung an die Speicheranordnung 250 genutzt werden. It is also possible that the rectification takes place in the form of a one-way rectification, or alternatively that both the positive and the negative half-wave of the sensor signal are used for charge transfer to the memory arrangement 250.
Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass eine Frequenz des Sensorsignals (als periodisches Signal) abhängig ist von einer Arbeitsfrequenz, d. h. der Frequenz des Ansteuerungssignals am Anschluss 170. C (bzw. am Ausgang der Filteranordnung 140). Somit kann für die gesamte Anordnung 10 eine einzige Arbeitsfrequenz sowohl für die Ansteuerung als auch für die Auswertung des Sensorelements 20 genutzt werden, um die Ansteuerung und Auswertung des Sensorelements 20 mit einem vorgegebenen Arbeitsfrequenzbereich durchzuführen. Hierzu wird eine Filterung bei der elektrischen Ansteuerung (durch die Filteranordnung 140) und bei der Auswertung (durch die Auswertefilteranordnung 210) genutzt, wobei die Filterung an die Arbeitsfrequenz angepasst ist (z. B. einen Tief- und/oder Bandpass zum Durchlässen des Arbeitsfrequenzbereiches ausbildet). Dies ermöglicht eine optimale Auswertung hinsichtlich EMV-Bedingungen (bei Emissionen) und störenden Einwirkungen (bei Immissionen). In addition, it can be provided that a frequency of the sensor signal (as a periodic signal) is dependent on an operating frequency, ie the frequency of the Control signal at connection 170. C (or at the output of filter arrangement 140). Thus, a single operating frequency can be used for the entire arrangement 10 both for the activation and for the evaluation of the sensor element 20, in order to carry out the activation and evaluation of the sensor element 20 with a predetermined operating frequency range. For this purpose, filtering is used in the electrical control (by the filter arrangement 140) and in the evaluation (by the evaluation filter arrangement 210), the filtering being adapted to the working frequency (for example a low and / or bandpass to pass the working frequency range trains). This enables an optimal evaluation with regard to EMC conditions (for emissions) and interfering effects (for immissions).
Figur 5 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung 10, wenn diese mit einem langgestreckten Sensorelement 20 genutzt wird. Eine solche Ausbildung findet bspw. Anwendung, wenn das Sensorelement 20 in einem Stoßfänger 1.1 an einer Front- oder Heckseite des Fahrzeuges 1 eingesetzt werden soll. Hierdurch ist es möglich, eine Bewegung des Aktivierungsmittels 3 unterhalb des Stoßfängers 1.1 als Aktivierungshandlung zu erfassen, wie es auch in Figur 6 verdeutlicht wird. Anders als bei einer Ausbildung des Sensorelements 20 als Leiterbahn einer Leiterplatte, wie es bei der Anordnung im Türgriff 1.5 zur Bereitstellung eines räumlich eher begrenzten Detektionsbereichs sinnvoll sein kann, wird bei einem größeren Detektionsbereich ein separates Sensorelement 20 mit der Leiterplatte verbunden. Hierzu kann z. B. ein Sensorelementanschluss 180.A der Leiterplatte genutzt werden, welcher eine elektrische Verbindung mit dem Schaltelement 180 bereitstellt. Dieses kann wiederum die elektrische Verbindung über die Sensorkontrollanordnung 170 und den Kontrollpfad KP sowie der Filteranordnung 140 zur Signalgeneratoranordnung 130 (zur Aufladung) bzw. über die Auswertefilteranordnung 210 und die Gleichrichteranordnung 220 zur Speicheranordnung 250 (zur Auswertung) bereitstellen. Die genannten Komponenten 170, 140, 130, 210, 220, 250 können ebenfalls an der Leiterplatte angeordnet sein. FIG. 5 shows a possible embodiment of the arrangement 10 according to the invention when it is used with an elongated sensor element 20. Such a design is used, for example, when the sensor element 20 is to be used in a bumper 1.1 on a front or rear side of the vehicle 1. This makes it possible to detect a movement of the activation means 3 below the bumper 1.1 as an activation action, as is also illustrated in FIG. 6. In contrast to an embodiment of the sensor element 20 as a conductor track of a printed circuit board, as can be useful in the arrangement in the door handle 1.5 to provide a spatially rather limited detection area, a separate sensor element 20 is connected to the printed circuit board in the case of a larger detection area. For this purpose, e.g. B. a sensor element connection 180.A of the circuit board can be used, which provides an electrical connection to the switching element 180. This in turn can provide the electrical connection via the sensor control arrangement 170 and the control path KP and the filter arrangement 140 to the signal generator arrangement 130 (for charging) or via the evaluation filter arrangement 210 and the rectifier arrangement 220 to the memory arrangement 250 (for evaluation). The components 170, 140, 130, 210, 220, 250 mentioned can also be arranged on the circuit board.
Die Leiterplatte mit den Komponenten, in anderen Worten die Kontrollanordnung 100 und/oder die Auswerteanordnung 200, kann als ein gemeinsames Bauteil aufgefasst werden, welches nachfolgend als Sensorschaltanordnung 400 bezeichnet wird. Es ist optional möglich, dass diese Sensorschaltanordnung 400 als einzeln handhabbares und am Fahrzeug montierbares Teil ausgeführt ist. Die Sensorschaltanordnung 400 kann zur Montage der erfindungsgemäßen Anordnung 10 über wenigstens eine Sensorzuleitung 410 mit dem Sensorelement 20 und ggf. mit wenigstens einem weiteren Sensorelement 20‘ elektrisch verbunden sein. Das wenigstens eine weitere Sensorelement 20‘ kann dabei ggf. über wenigstens eine weitere Sensorzuleitung 410 mit der Sensorschaltanordnung 400 verbunden sein. Optional ist es zudem möglich, dass die Sensorschaltanordnung 400 über eine Schildleitung 420, insbesondere Schildzuleitung 420, mit wenigstens einem Schildelement 160 oder weiteren Schildelement elektrisch verbunden ist, oder dass die Schildleitung 420 das Schildelement 160 (d. h. ggf. auch ein weiteres Schildelement) bildet. The printed circuit board with the components, in other words the control arrangement 100 and / or the evaluation arrangement 200, can be understood as a common component, which is referred to below as the sensor switching arrangement 400. It is optionally possible for this sensor switching arrangement 400 to be designed as an individually manageable part that can be mounted on the vehicle. The sensor switching arrangement 400 can be used for Assembly of the arrangement 10 according to the invention can be electrically connected to the sensor element 20 and possibly to at least one further sensor element 20 ′ via at least one sensor feed line 410. The at least one further sensor element 20 ′ can in this case optionally be connected to the sensor switching arrangement 400 via at least one further sensor feed line 410. It is also optionally possible for the sensor switching arrangement 400 to be electrically connected to at least one shield element 160 or further shield element via a shield line 420, in particular shield feed line 420, or for the shield line 420 to form the shield element 160 (ie possibly also a further shield element).
Als eine beispielhafte Ausgestaltung für die erfindungsgemäße Anordnung 10 ist ein Koaxialkabel 450 in Figur 5 schematisch gezeigt, deren Außenleiter 450.2 als Sensorelement 20 genutzt wird. In anderen Worten bildet der Schirm 450.2 des Koaxialkabels 450 das Sensorelement 20. Hierzu kann über den Anschluss 180.A der Sensorschaltanordnung 400 die Sensorzuleitung 410 mit dem Außenleiter 450.2 elektrisch verbunden werden. Der Anschluss 180.A überträgt dabei das elektrische Signal der elektrischen Ansteuerung, welches von der Signalgeneratoranordnung 130 und/oder der Filteranordnung 140 vorgegeben (also erzeugt und ggf. gefiltert) und ferner durch eine Sensorkontrollanordnung 170 am Anschluss 180.A ausgegeben werden kann. In gleicher Weise kann über einen Schildelementanschluss 150.A der Sensorschaltanordnung 400 eine Schildzuleitung 420 mit einem Schildelement 160 verbunden sein (siehe Figur 6) oder die mit dem Schildelementanschluss 150.A verbundene Schildleitung 420 selbst das Schildelement 160 (oder ggf. auch ein weiteres Schildelement) bilden. Insbesondere im letzteren und in Figur 5 gezeigten Fall kann es sinnvoll sein, wenn das Schildelement 160 als passives Schildelement 160 betrieben wird. Der Innenleiter 450.1 (d. h. die Seele) des Koaxialkabels 450 kann ggf. unverbunden bleiben. As an exemplary embodiment of the arrangement 10 according to the invention, a coaxial cable 450 is shown schematically in FIG. 5, whose outer conductor 450.2 is used as a sensor element 20. In other words, the shield 450.2 of the coaxial cable 450 forms the sensor element 20. For this purpose, the sensor lead 410 can be electrically connected to the outer conductor 450.2 via the connection 180.A of the sensor switching arrangement 400. The connection 180.A transmits the electrical signal of the electrical control, which is predetermined (ie generated and possibly filtered) by the signal generator arrangement 130 and / or the filter arrangement 140 and can also be output by a sensor control arrangement 170 at the connection 180.A. In the same way, a shield lead 420 can be connected to a shield element 160 via a shield element connection 150.A of the sensor switching arrangement 400 (see FIG. 6) or the shield line 420 connected to the shield element connection 150.A itself the shield element 160 (or possibly also a further shield element ) form. In the latter case and shown in FIG. 5 in particular, it can be useful if the shield element 160 is operated as a passive shield element 160. The inner conductor 450.1 (i.e. the core) of the coaxial cable 450 can possibly remain disconnected.
Bei einem Betrieb als passives Schildelement 160 wird das Schildelement 160 im Betrieb (stets bzw. während des Auf- und/oder Entladens des Sensorelements 20) mit einem vorgegebenen konstanten elektrischen Potential über den Schildelementanschluss 150.A verbunden. Das elektrische Potential des Schildelements 160 kann dabei einem Massepotential 21 entsprechen oder ein davon abweichendes Potential sein. Im Gegensatz hierzu kann beim Betrieb als aktives Schildelement 160 das elektrische Potential des Schildelements 160 in Abhängigkeit vom elektrischen Potential des Sensorelements 20 nachgeführt und variiert werden. Es ist über einen Pfeil in Figur 5 verdeutlicht, dass zur Montage der erfindungsgemäßen Anordnung 10 am Fahrzeug 1 eine Verdrillung der Zuleitungen 410, 420 durchgeführt werden kann. Zunächst kann dabei das Schildelement 160 in der Form einer Schildleitung 420 als langestreckte Schildelektrode 160 parallel zur Sensorzuleitung 410 verlaufen. Die Verdrillung kann z. B. durch ein Gegeneinanderverwinden und ein schraubenförmiges Umeinanderwickeln der Sensorzuleitung 410 mit der Schildleitung 420 erfolgen. Die verdrillten Zuleitungen 410, 420 sind mit einer gestrichelten und durchgehenden Linie hervorgehoben. Auf diese Weise kann die Empfindlichkeit gegenüber äußere elektromagnetische Störeinflüsse auf die Zuleitungen 410, 420 reduziert werden. Anschließend kann zur Montage die Sensorzuleitung 410 mit dem Außenleiter 450.2 elektrisch verbunden werden, sodass der Außenleiter 450.2 das Sensorelement 20 bildet. Die Schildleitung 420 sowie die Seele 450.1 des Koaxialkabels 450 bleiben ggf. unverbunden. Alternativ wird die Schildleitung 420 mit der Seele 450.1 elektrisch verbunden. Bei dieser Konfiguration ist es vorteilhaft, wenn das Schildelement 160 als passives Schildelement 160 verwendet wird. When operating as a passive shield element 160, the shield element 160 is connected to a predetermined constant electrical potential via the shield element connection 150.A during operation (always or during the charging and / or discharging of the sensor element 20). The electrical potential of the shield element 160 can correspond to a ground potential 21 or be a different potential. In contrast to this, when operating as an active shield element 160, the electrical potential of the shield element 160 can be tracked and varied depending on the electrical potential of the sensor element 20. It is illustrated by an arrow in FIG. 5 that the leads 410, 420 can be twisted to mount the arrangement 10 according to the invention on the vehicle 1. First of all, the shield element 160 in the form of a shield line 420 as an elongated shield electrode 160 can run parallel to the sensor feed line 410. The twist can e.g. B. by twisting against each other and helically wrapping the sensor lead 410 with the shield line 420. The twisted supply lines 410, 420 are highlighted with a dashed and continuous line. In this way, the sensitivity to external electromagnetic interference on the leads 410, 420 can be reduced. Subsequently, the sensor feed line 410 can be electrically connected to the outer conductor 450.2 for assembly, so that the outer conductor 450.2 forms the sensor element 20. The shield line 420 and the core 450.1 of the coaxial cable 450 may remain disconnected. Alternatively, the shield line 420 is electrically connected to the core 450.1. With this configuration, it is advantageous if the shield element 160 is used as a passive shield element 160.
Alternativ ist auch ein Betrieb des Schildelements 160 bzw. der Schildleitung 420 als aktives Schildelement 160 sinnvoll. Hierzu wird ggf. eine andere Verschaltung am Koaxialkabel 450 gewählt. Dabei kann die Sensorzuleitung 410 mit der Seele 450.1 (also dem Innenleiter 450.1) des Koaxialkabels 450 elektrisch verbunden werden, sodass die Seele 450.1 als Sensorzuleitung dient. Die Schildleitung 420, in diesem Fall ggf. als Schildzuleitung 420, kann mit dem Außenleiter 450.2 (d. h. mit der Abschirmung) des Koaxialkabels 450 elektrisch verbunden werden, sodass der Außenleiter 450.2 das aktive Schildelement 160 bildet. Das Koaxialkabel 450 mit der Seele 450.1 kann dabei als Zuleitung zum Sensorelement 20 dienen, welches dann allerdings separat vom Koaxialkabel 450 ausgeführt ist. Der Außenleiter 450.2 bewirkt als aktives Schildelement 160 eine verbesserte Abschirmung der Sensorzuleitung 410. Die Zuleitung 410, 420 zum Koaxialkabel 450 kann wie zuvor beschrieben verdrillt sein, oder es kann sich um parallel geführte Leitungen handeln. Alternatively, operation of the shield element 160 or the shield line 420 as an active shield element 160 also makes sense. For this purpose, a different connection on the coaxial cable 450 may be selected. The sensor supply line 410 can be electrically connected to the core 450.1 (ie the inner conductor 450.1) of the coaxial cable 450, so that the core 450.1 serves as a sensor supply line. The shield line 420, in this case possibly as a shield lead 420, can be electrically connected to the outer conductor 450.2 (i.e. with the shield) of the coaxial cable 450, so that the outer conductor 450.2 forms the active shield element 160. The coaxial cable 450 with the core 450.1 can serve as a lead to the sensor element 20, which, however, is then implemented separately from the coaxial cable 450. The outer conductor 450.2 acts as an active shield element 160 to improve the shielding of the sensor feed line 410. The feed line 410, 420 to the coaxial cable 450 can be twisted as described above, or it can be a parallel lead.
Ein separates Sensorelement 20, welches z. B. über die zuvor beschriebenen verdrillten Zuleitungen 410, 420 und/oder über das Koaxialkabel 450 mit dem Außenleiter 450.2 als aktives Schildelement 160 und/oder über eine davon abweichende Variante, mit der Sensorschaltanordnung 400 verbunden ist, ist beispielhaft in Figur 6 gezeigt. Das Sensorelement 20 kann z. B. als elektrisch leitfähige Fläche (sogenannte Flachelektrode 20) und/oder als eine elektrisch leitfähige Leitung oder dergleichen ausgebildet sein. Das Sensorelement 20 ist in einer montierten Anordnung (z. B. im Heckbereich) in der Nähe zu weiteren Teilen des Fahrzeuges 1 gezeigt. Schematisch angedeutet ist dabei ein Teil des Fahrzeuges 1 , welcher als Massepotential 21 angesehen werden kann. Das Fahrzeug 1 kann eine Last auf das Sensorelement 20 verursachen, welcher durch eine Abschirmung entgegengewirkt werden kann. Es wird dabei durch Pfeile das elektrische Feld verdeutlicht, welches zwischen einem Schildelement 160 und dem Sensorelement 20 auftreten kann (und durch den Betrieb des Schildelements 160 als ein aktives Schildelements 160 möglichst reduziert bzw. eliminiert werden kann), und welches zur Erfassung der Aktivierungshandlung bzw. des Aktivierungsmittels 3 dient. A separate sensor element 20, which, for. B. via the previously described twisted leads 410, 420 and / or via the coaxial cable 450 with the outer conductor 450.2 as an active shield element 160 and / or via a variant which deviates therefrom, with the Sensor switching arrangement 400 is connected is shown by way of example in FIG. 6. The sensor element 20 may e.g. B. as an electrically conductive surface (so-called flat electrode 20) and / or as an electrically conductive line or the like. The sensor element 20 is shown in an assembled arrangement (for example in the rear area) in the vicinity of further parts of the vehicle 1. Part of the vehicle 1 which can be regarded as ground potential 21 is indicated schematically. The vehicle 1 can cause a load on the sensor element 20, which can be counteracted by a shield. The electrical field is illustrated by arrows, which can occur between a shield element 160 and the sensor element 20 (and can be reduced or eliminated as far as possible by operating the shield element 160 as an active shield element 160) and which is used to record the activation action or the activating agent 3 is used.
Besonders vorteilhaft ist dabei die gezeigte Form des (aktiven) Schildelements 160. Die Form ist bspw. eine U-Form, wobei die beiden gegenüberstehenden Seitenteile 160.2 des Schildelements 160 einen seitlichen Bereich und ein Mittenteil 160.1 des Schildelements 160 den Mittenbereich bzw. die Fahrzeugseite abschirmt. Auf diese Weise kann der Detektionsbereich sehr genau durch den offenen Bereich 160.3 des Schildelements 160 zwischen den Seitenteilen 160.2 definiert werden. Das Schildelement 160 kann z. B. dadurch als aktives Schildelement 160 betrieben werden, dass es mit der Schild(zu)leitung 420 bzw. mit einem Außenleiter 450.2 des Koaxialkabels 450 (wenn dieses als Zuleitung verwendet wird) elektrisch verbunden wird. Das Sensorelement 20 kann ferner mit der Sensorzuleitung 410 und/oder mit der Seele 450.1 des Koaxialkabels 450 (wenn dieses als Zuleitung verwendet wird) elektrisch verbunden werden. Alternativ kann die Form auch anders als eine U-Form ausgebildet sein, insbesondere wenn das Schildelement 160 breiter ist als das Sensorelement 20. The shape of the (active) shield element 160 shown is particularly advantageous. The shape is, for example, a U-shape, with the two opposite side parts 160.2 of the shield element 160 shielding a side region and a center part 160.1 of the shield element 160 shielding the center region or the vehicle side . In this way, the detection area can be defined very precisely by the open area 160.3 of the shield element 160 between the side parts 160.2. The shield element 160 can e.g. B. can be operated as an active shield element 160 in that it is electrically connected to the shield (to) line 420 or to an outer conductor 450.2 of the coaxial cable 450 (if this is used as a feed line). The sensor element 20 can also be electrically connected to the sensor lead 410 and / or to the core 450.1 of the coaxial cable 450 (if this is used as a lead). Alternatively, the shape can also be designed differently from a U shape, in particular if the shield element 160 is wider than the sensor element 20.
Wie anhand des schematischen Schaltbilds in Figur 3 erkennbar ist, kann die Sensorkontrollanordnung 170, welche mit dem Sensorelement 20 elektrisch verschaltet ist, das Sensorsignal am Anschluss 170.B bereitstellen, das für den Parameter des Sensorelements 20 spezifisch ist. Der Parameter ist für die erfasste Veränderung in der Umgebung, ggf. aber auch für einen veränderlichen Lastanteil spezifisch. Bspw. kann bei der Erfassung abhängig von der Umgebung und/oder der Anordnung des Sensorelements 20 und/oder Störeinflüssen aus der Umgebung ein bestimmter Einfluss auf das Sensorelement 20 und auf den Parameter (wie die Sensorkapazität CS) vorliegen, welcher keine Aussagekraft hinsichtlich der Aktivierungshandlung hat. Das Sensorsignal am Anschluss 170.B ist insbesondere eine Spannung, deren Amplitude abhängig und ggf. proportional zur Sensorkapazität CS sein kann. Ferner kann das Sensorsignal am Anschluss 250. B als ein elektrischer Strom vorliegen, dessen Stromstärke abhängig und ggf. proportional ist zur Sensorkapazität CS. Die Amplitude und/oder die Stromstärke kann durch den Lastanteil ggf. einen bestimmten Anteil aufweisen, welcher nicht für die Veränderung in der Umgebung spezifisch ist. Es kann daher die Kompensationsanordnung 230 zur Anpassung des Sensorsignals genutzt werden, um den Lastanteil zu kompensieren. Hierzu wird bspw. ein bestimmter Anteil bei jeder der wiederholten Ladungsübertragungen durch das Sensorsignal zur Kompensationsanordnung 230 abgeleitet. Damit wird ein angepasstes Sensorsignal aus dem Sensorsignal erzeugt. Die Ableitung kann ggf. ununterbrochen erfolgen. Eine Zuschaltanordnung 220 kann zur Auswertung die Speicheranordnung 250 bei der wiederholten Ermittlung (insbesondere dynamisch) mit dem angepassten Sensorsignal elektrisch verbinden. As can be seen from the schematic circuit diagram in FIG. 3, the sensor control arrangement 170, which is electrically connected to the sensor element 20, can provide the sensor signal at the connection 170.B which is specific for the parameter of the sensor element 20. The parameter is specific for the detected change in the environment, but possibly also for a variable load component. E.g. During the detection, depending on the environment and / or the arrangement of the sensor element 20 and / or interference from the environment, a certain influence on the sensor element 20 and on the parameter (such as the sensor capacitance CS), which has no meaningfulness with regard to the activation action. The sensor signal at connection 170.B is in particular a voltage, the amplitude of which can be dependent and possibly proportional to the sensor capacitance CS. Furthermore, the sensor signal at connection 250. B can be present as an electrical current, the current strength of which is dependent and possibly proportional to the sensor capacitance CS. The amplitude and / or the current intensity can possibly have a certain proportion due to the load component, which is not specific for the change in the environment. The compensation arrangement 230 can therefore be used to adapt the sensor signal in order to compensate for the load component. For this purpose, for example, a certain portion of each of the repeated charge transfers is derived by the sensor signal to the compensation arrangement 230. An adapted sensor signal is thus generated from the sensor signal. If necessary, the derivation can take place continuously. A connection arrangement 220 can, for evaluation purposes, electrically connect the memory arrangement 250 to the adapted sensor signal during the repeated determination (in particular dynamically).
In Figur 4 ist schematisch gezeigt, dass die Kompensationsanordnung 230 mehrere Kompensationsstufen aufweisen kann. Beispielhaft gezeigt ist eine erste Kompensationsstufe 230.1 und eine zweite Kompensationsstufe 230.2. Da der Lastanteil veränderlich sein kann (z. B. in Abhängigkeit von einer Veränderung von Störeinflüssen aus der Umgebung), kann zwischen den Kompensationsstufen umgeschaltet werden, um den Anteil zu verändern, welcher dann bei dem Sensorsignal stets abgeführt wird. Die Umschaltung kann bspw. mittels der Kontrollvorrichtung 300 initiiert werden. Um die Entscheidung zu treffen, ob eine Umschaltung initiiert werden soll, kann die Kontrollvorrichtung 300 z. B. den ermittelten Parameter auswerten. FIG. 4 shows schematically that the compensation arrangement 230 can have a plurality of compensation stages. A first compensation stage 230.1 and a second compensation stage 230.2 are shown as examples. Since the load component can be variable (e.g. depending on a change in disturbing influences from the environment), it is possible to switch between the compensation stages in order to change the component which is then always dissipated in the sensor signal. The switchover can be initiated, for example, by means of the control device 300. In order to make the decision whether a switchover should be initiated, the control device 300 can e.g. B. evaluate the determined parameter.
In Figur 7 sind schematisch die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens visualisiert. Gemäß einem ersten Verfahrensschritt 501 kann dabei ein Durchführen einer Bereitstellung eines Sensorsignals erfolgen, wobei das Sensorsignal für einen Parameter des Sensorelements 20 spezifisch ist, und wobei der Parameter für die erfasste Veränderung in der Umgebung und für einen veränderlichen Lastanteil spezifisch ist. Anschließend kann gemäß einem zweiten Verfahrensschritt 502 ein Anpassen des Sensorsignals durchgeführt werden, um den Lastanteil zu kompensieren. Dann kann bei einem dritten Verfahrensschritt 503 ein Durchführen einer wiederholten Ermittlung des Parameters des Sensorelements 20 anhand des Sensorsignals mittels einer Speicheranordnung 250 erfolgen, um hierdurch die Detektion der Aktivierungshandlung durchzuführen. Der dritte Verfahrensschritt 503, also das Durchführen der wiederholten Ermittlung, kann zudem den nachfolgenden Schritt umfassen: Initiieren einer elektrischen Verbindung der Speicheranordnung 250 mit dem angepassten Sensorsignal (insbesondere dynamisch) bei der wiederholten Ermittlung. The steps of a method according to the invention are visualized schematically in FIG. According to a first method step 501, the provision of a sensor signal can be carried out, the sensor signal being specific for a parameter of the sensor element 20, and the parameter being specific for the detected change in the environment and for a variable load component. The sensor signal can then be adjusted in accordance with a second method step 502 in order to compensate for the load component. Then, in a third method step 503, the parameter of the sensor element 20 can be repeatedly determined on the basis of the sensor signal by means of a memory arrangement 250, in order to thereby carry out the detection of the activation action. The third method step 503, that is to say performing the repeated determination, can also include the following step: initiating an electrical connection of the memory arrangement 250 with the adapted sensor signal (in particular dynamically) during the repeated determination.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. The above explanation of the embodiments describes the present invention exclusively in the context of examples. Of course, if technically meaningful, individual features of the embodiments can be freely combined with one another without departing from the scope of the present invention.
B ez u g s ze i c h e n l i ste Referen ce l i st
1 Fahrzeug 1 vehicle
1.1 Stoßfänger 1.1 bumpers
1.2 Heckbereich 1.2 rear area
1.3 Heckklappe 1.3 tailgate
1.4 Seitenbereich 1.4 side area
1.5 Türgriff 1.5 door handle
1.6 Tür 1.6 door
1.7 Frontbereich 1.7 Front area
2 Benutzer 2 users
3 Aktivierungsmittel 3 activators
5 Identifikationsgeber 5 identifiers
8 Steuergerät 8 control unit
10 Anordnung 10 arrangement
20 Sensorelement, Sensorelektrode 20 sensor element, sensor electrode
20‘ weiteres Sensorelement 20 ‘another sensor element
21 Massepotential 21 ground potential
100 Kontrollanordnung 100 control order
130 Signalgeneratoranordnung, Signalgenerator 130 signal generator arrangement, signal generator
130.1 Digital-Analog-Konverter 130.1 Digital-to-analog converter
140 Filteranordnung, Aktives Filter, Sinusfilter 140 filter arrangement, active filter, sine filter
140.1 Operationsverstärker 140.1 operational amplifier
140.2 Filterelement 140.2 filter element
150 Schildkontrollanordnung 150 shield control arrangement
150.A Schildelementanschluss 150.1 Operationsverstärker 150.A shield element connection 150.1 operational amplifier
160 Schildelement 160 shield element
160.1 Mittenteil 160.1 middle part
160.2 Seitenteil, Schenkel 160.2 side part, thigh
160.3 Detektionsbereich, offener Bereich 160.3 Detection area, open area
170 Sensorkontrollanordnung, Spannungsfolger 170. A erster Anschluss von 170 170 sensor control arrangement, voltage follower 170. A first connection of 170
170.B zweiter Anschluss von 170 170.B second connection of 170
170.1 Operationsverstärker 170.1 operational amplifier
170.2 Filterelement 170.2 filter element
180 Schaltelement 180 switching element
180.A Ausgang von 180, Sensorelementanschluss 180.A output of 180, sensor element connection
200 Auswerteanordnung 200 evaluation arrangement
210 Auswertefilteranordnung 210 evaluation filter arrangement
210. A erster Anschluss bzw. Ausgang von 210 210. A first connection or output of 210
220 Gleichrichteranordnung, Zuschaltanordnung 230 Kompensationsanordnung 220 rectifier arrangement, connection arrangement 230 compensation arrangement
250 Speicheranordnung, Integrator 250 memory array, integrator
250. A erster Anschluss 250. A first connection
250. B zweiter Anschluss, Eingang 250. B second connection, input
300 Kontrollvorrichtung, Mikrocontroller 300 control device, microcontroller
400 Sensorschaltanordnung 400 sensor switching arrangement
410 Sensorzuleitung 410 sensor cable
420 Schildzuleitung 450 Koaxialkabel 420 shield cable 450 coaxial cables
450.1 Innenleiter, Seele 450.1 Inner conductor, soul
450.2 Außenleiter 501 erster Verfahrensschritt450.2 outer conductor 501 first process step
502 zweiter Verfahrensschritt502 second process step
503 dritter Verfahrensschritt 503 third process step
CL Speicherkapazität CS Sensorkapazität KP Kontrollpfad CL storage capacity CS sensor capacity KP control path

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Anordnung (10) für ein Fahrzeug (1) zur Detektion einer Aktivierungshandlung für die Aktivierung einer Funktion am Fahrzeug (1), insbesondere zur Detektion einer Aktivierungshandlung in einem Front-, Seiten- und/oder Heckbereich (1.7, 1.4, 1.2) des Fahrzeuges (1) für die Aktivierung einer Öffnung und/oder Entriegelung einer Klappe (1.3, 1.6) am Fahrzeug (1), aufweisend: 1. Arrangement (10) for a vehicle (1) for the detection of an activation action for the activation of a function on the vehicle (1), in particular for the detection of an activation action in a front, side and / or rear area (1.7, 1.4, 1.2) of the vehicle (1) for activating an opening and / or unlocking of a flap (1.3, 1.6) on the vehicle (1), comprising:
- wenigstens ein Sensorelement (20) zur Erfassung einer Veränderung, insbesondere einer Annäherung durch ein Aktivierungsmittel (3), in einer Umgebung des Sensorelements (20), at least one sensor element (20) for detecting a change, in particular an approach by an activation means (3), in an environment of the sensor element (20),
eine Kontrollanordnung (100), welche mit dem Sensorelement (20) elektrisch verschaltet ist, um ein elektrisches Sensorsignal bereitzustellen, welches für einen Parameter des Sensorelements (20) spezifisch ist, wobei der Parameter wiederum für die erfasste Veränderung in der Umgebung spezifisch, a control arrangement (100) which is electrically connected to the sensor element (20) in order to provide an electrical sensor signal which is specific for a parameter of the sensor element (20), the parameter in turn being specific for the detected change in the environment,
eine Auswerteanordnung (200) zur wiederholten Ermittlung des Parameters des Sensorelements (20) mittels einer Übertragung des Sensorsignals an eine Speicheranordnung (250), um die Detektion der Aktivierungshandlung durchzuführen, an evaluation arrangement (200) for repeatedly determining the parameter of the sensor element (20) by means of a transmission of the sensor signal to a memory arrangement (250) in order to carry out the detection of the activation action,
eine Auswertefilteranordnung (210) der Auswerteanordnung (200) zur Bandpass- Filterung und/oder zur Transkonduktanzwandlung des Sensorsignals für die Übertragung an die Speicheranordnung (250). an evaluation filter arrangement (210) of the evaluation arrangement (200) for bandpass filtering and / or for transconductance conversion of the sensor signal for transmission to the memory arrangement (250).
2. Anordnung (10) nach Anspruch 1 , 2. Arrangement (10) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Kontrollanordnung (100) für eine elektrischen Ansteuerung des Sensorelements (20) ein Ansteuerungssignal bereitstellt, um mittels des Ansteuerungssignals Ladungsübertragungen bei dem Sensorelement (20) zu initiieren, wobei die Auswertefilteranordnung (210) die Bandpass-Filterung mit einer Mittenfrequenz und Bandbreite bereitstellt, welche an eine Frequenz und insbesondere Signalform des Ansteuerungssignals angepasst ist, um Störeinwirkungen, vorzugsweise störende Immissionen auf die Anordnung (10) aus der Umgebung, bei der wiederholten Ermittlung und/oder bei der Übertragung an die Speicheranordnung (250) zu unterdrücken. that the control arrangement (100) provides an activation signal for an electrical activation of the sensor element (20) in order to initiate charge transfers at the sensor element (20) by means of the activation signal, the evaluation filter arrangement (210) providing the bandpass filtering with a center frequency and bandwidth, which is adapted to a frequency and in particular signal form of the control signal, in order to avoid interference, preferably disruptive To suppress emissions to the arrangement (10) from the environment, during the repeated determination and / or during the transmission to the storage arrangement (250).
3. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 3. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass eine Sensorkontrollanordnung (170) der Kontrollanordnung (100) mit dem Sensorelement (20) elektrisch verschaltet ist, um Ladungsübertragungen zwischen dem Sensorelement (20) und der Sensorkontrollanordnung (170) zu initiieren, und um anhand der Ladungsübertragungen das Sensorsignal bereitzustellen, wobei die Auswertefilteranordnung (210) mit der Speicheranordnung (250) und mit der Sensorkontrollanordnung (170) elektrisch verschaltet ist, um das Sensorsignal zu filtern und gefiltert an die Speicheranordnung (250) zu übertragen. that a sensor control arrangement (170) of the control arrangement (100) is electrically connected to the sensor element (20) in order to initiate charge transfers between the sensor element (20) and the sensor control arrangement (170) and to provide the sensor signal on the basis of the charge transfers, the evaluation filter arrangement (210) is electrically connected to the memory arrangement (250) and to the sensor control arrangement (170) in order to filter and transmit the filtered signal to the memory arrangement (250).
4. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Speicheranordnung (250) über einen Eingang (250. B) mit der Auswertefilteranordnung (210) seriell verschaltet ist, und ein Eingangswiderstand der Speicheranordnung (250) so gering ist, dass sich am Eingang (250. B) ein virtueller Nullpunkt ausbildet, sodass vorzugsweise das Sensorsignal durch die Auswertefilteranordnung (210) gefiltert am Eingang (250. B) als elektrisches Stromsignal mit der Signalform und/oder Frequenz vorliegt, welches ein elektrisches Spannungssignal des Sensorelements (20) und/oder ein Ansteuerungssignal aufweist. that the memory arrangement (250) is connected in series with the evaluation filter arrangement (210) via an input (250. B), and an input resistance of the memory arrangement (250) is so low that a virtual zero point forms at the input (250. B), so that preferably the sensor signal, filtered by the evaluation filter arrangement (210), is present at the input (250.B) as an electrical current signal with the signal shape and / or frequency, which has an electrical voltage signal from the sensor element (20) and / or a control signal.
5. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Auswertefilteranordnung (210) als ein passives oder aktives Filter ausgebildet ist. that the evaluation filter arrangement (210) is designed as a passive or active filter.
6. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Auswertefilteranordnung (210) eine Bandbreite im Bereich von 100 kHz bis 1 MHz, vorzugsweise 250 kHz bis 450 kHz und/oder eine Mittenfrequenz von im Wesentlichen 333 kHz aufweist. that the evaluation filter arrangement (210) has a bandwidth in the range from 100 kHz to 1 MHz, preferably 250 kHz to 450 kHz and / or a center frequency of essentially 333 kHz.
7. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Kontrollanordnung (100) eine Filteranordnung (140), insbesondere ein aktives Filter (140) und/oder ein Tiefpassfilter, aufweist, um ein elektrisches Ansteuerungssignal zur elektrischen Ansteuerung des Sensorelements (20) gefiltert, insbesondere tiefpassgefiltert, und/oder geformt bereitzustellen, sodass vorzugsweise eine Emission des Sensorelements (20) durch die Filteranordnung (140) angepasst ist. that the control arrangement (100) has a filter arrangement (140), in particular an active filter (140) and / or a low-pass filter, in order to provide an electrical control signal for the electrical control of the sensor element (20) filtered, in particular low-pass filtered, and / or shaped, so that an emission of the sensor element (20) by the filter arrangement (140) is preferably adapted.
8. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Kontrollanordnung (100) eine Filteranordnung (140), insbesondere ein aktives Filter (140), aufweist, welches eine Signalgeneratoranordnung (130) über einen Kontrollpfad (KP) mit dem Sensorelement (20) verbindet, um ein durch die Signalgeneratoranordnung (130) erzeugtes elektrisches Ansteuerungssignal am Kontrollpfad (KP) gefiltert, insbesondere tiefpassgefiltert, und/oder geformt für das Sensorelement (20) bereitzustellen, und dadurch als ein gefiltertes elektrisches Signal, vorzugsweise Sinussignal, bereitzustellen. that the control arrangement (100) has a filter arrangement (140), in particular an active filter (140), which connects a signal generator arrangement (130) via a control path (KP) to the sensor element (20) in order to be replaced by the signal generator arrangement (130) to provide the generated electrical control signal on the control path (KP), in particular low-pass filtered, and / or shaped for the sensor element (20), and thereby to provide it as a filtered electrical signal, preferably a sinusoidal signal.
9. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 9. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Auswertefilteranordnung (210) zusätzlich zu einer Filteranordnung (140) der Kontrollanordnung (100) vorgesehen ist, um zusätzlich Immissionen auf das Sensorelement (20) für die Ermittlung des Parameters zu filtern, wobei vorzugsweise die Filteranordnung (140) zur Filterung eines Ansteuerungssignals für das Sensorelement (20) und die Auswertefilteranordnung (210) zur Filterung des Sensorsignals für die Speicheranordnung (250) ausgebildet ist. that the evaluation filter arrangement (210) is provided in addition to a filter arrangement (140) of the control arrangement (100) in order to additionally filter immissions on the sensor element (20) for determining the parameter, the filter arrangement (140) preferably for filtering a control signal for the sensor element (20) and the evaluation filter arrangement (210) are designed to filter the sensor signal for the memory arrangement (250).
10. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 10. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Sensorelement (20) als eine Sensorelektrode (20) ausgebildet ist, um den für die Erfassung spezifischen Parameter als eine veränderliche Kapazität (CS) bereitzustellen, wobei die Veränderung der Kapazität (CS) für die Veränderung in der Umgebung spezifisch ist, wobei die Anordnung (10) dazu ausgeführt ist, für die wiederholte Ermittlung: that the sensor element (20) is designed as a sensor electrode (20) in order to provide the parameter specific for the detection as a variable capacitance (CS), the change in the capacitance (CS) being specific for the change in the environment, the Arrangement (10) is designed for the repeated determination:
- wiederholt Ladungsübertragungen mittels eines Ansteuerungssignals zwischen dem Sensorelement (20) und einer Sensorkontrollanordnung (170) zu initiieren, sowie davon abhängig - to initiate repeated charge transfers by means of a control signal between the sensor element (20) and a sensor control arrangement (170), and as a function thereof
- wiederholt Ladungsübertragungen mittels des Sensorsignals zwischen der Sensorkontrollanordnung (170) und der Speicheranordnung (250), insbesondere einen Integrator (250), der Auswerteanordnung (200) zu initiieren, - repeatedly initiating charge transfers by means of the sensor signal between the sensor control arrangement (170) and the memory arrangement (250), in particular an integrator (250), of the evaluation arrangement (200),
sodass die durch die Speicheranordnung (250) gespeicherte elektrische Ladung für die Veränderung der Kapazität (CS) spezifisch ist. so that the electrical charge stored by the storage arrangement (250) is specific to the change in capacitance (CS).
11. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 11. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass eine Kontrollvorrichtung (300) mit der Speicheranordnung (250) der Auswerteanordnung (200) verschaltet ist, um eine durch die Speicheranordnung (250) gespeicherte elektrische Ladung zur Ermittlung des für die Erfassung spezifischen Parameters auszuwerten, vorzugsweise durch eine Analog-Digital-Umwandlung einer Spannung bei der Speicheranordnung (250), bevorzugt durch einen Analog-Digital- Wandler der Kontrollvorrichtung (300). that a control device (300) is connected to the memory arrangement (250) of the evaluation arrangement (200) in order to evaluate an electrical charge stored by the memory arrangement (250) in order to determine the parameter specific for the detection, preferably by an analog-digital conversion of a Voltage in the memory arrangement (250), preferably by an analog-digital converter of the control device (300).
12. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 12. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Anordnung (10) als kapazitive Sensoranordnung zumindest teilweise in einem Stoßfänger (1.1) des Fahrzeuges (1) integriert ist, um den Heckbereich (1.2) des Fahrzeuges (1) zu überwachen, und um als die Funktion am Fahrzeug (1) die Heckklappe (1.3) des Fahrzeuges (1) zu öffnen, insbesondere um eine Ausgabe eines Öffnungssignals und/oder eine Authentifizierungsprüfung zu initiieren. that the arrangement (10) as a capacitive sensor arrangement is at least partially integrated in a bumper (1.1) of the vehicle (1) in order to monitor the rear area (1.2) of the vehicle (1) and to function as the function on the vehicle (1) To open the tailgate (1.3) of the vehicle (1), in particular to initiate an output of an opening signal and / or an authentication check.
13. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 13. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Anordnung (10) dazu ausgeführt ist, wiederholt durch eine elektrische Ansteuerung des Sensorelements (20) das Sensorelement aufzuladen und zu entladen, und in Abhängigkeit von dieser Auf- und/oder Entladung Ladungsübertragungen durch das Sensorsignal an die Speicheranordnung (250) durchzuführen, wobei eine Kontrollvorrichtung (300), insbesondere wenigstens ein Mikrocontroller, mit einer Signalgeneratoranordnung (130) elektrisch verbunden ist, um die elektrische Ansteuerung bei der Signalgeneratoranordnung (130) zu initiieren, und/oder mit der Speicheranordnung (250) elektrisch verbunden ist, um nach einer Ladungsübertragung die Menge der in der Speicheranordnung (250) gespeicherten und/oder nach mehreren Ladungsübertragungen akkumulierten Ladung auszuwerten, und anhand der Auswertung die Detektion durchzuführen, vorzugsweise um ein Aktivierungssignal zur Aktivierung der Funktion am Fahrzeug (1) auszugeben, wenn die Ladungsmenge einen Grenzwert überschreitet. that the arrangement (10) is designed to repeatedly charge and discharge the sensor element by electrically actuating the sensor element (20) and to carry out charge transfers by the sensor signal to the memory arrangement (250) as a function of this charging and / or discharging, wherein a control device (300), in particular at least one microcontroller, is electrically connected to a signal generator arrangement (130) in order to initiate the electrical activation in the signal generator arrangement (130) and / or is electrically connected to the memory arrangement (250) in order to a charge transfer to evaluate the amount of the charge stored in the storage arrangement (250) and / or accumulated after several charge transfers, and to carry out the detection based on the evaluation, preferably to output an activation signal for activating the function on the vehicle (1) if the charge amount is a limit value exceeds.
14. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 14. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass eine Sensorkontrollanordnung (170) mit dem Sensorelement (20) elektrisch verschaltet ist, um anhand eines Ansteuerungssignals und/oder anhand von Ladungsübertragungen beim Sensorelement (20) ein elektrisches Spannungssignal mit einer bestimmten Frequenz und/oder Signalform, vorzugsweise sinusartigen Form, an einem Ausgang (170.B) zu erzeugen, wobei die Auswertefilteranordnung (210) dazu ausgeführt ist, für Ladungsübertragungen an die Speicheranordnung (250) das Spannungssignal in ein elektrisches Stromsignal mit der im Wesentlichen gleichen Signalform und/oder Frequenz umzuwandeln, sodass sich das Sensorsignal als das elektrische Stromsignal durch die Transkonduktanzwandlung ergibt, wobei vorzugsweise die Signalform und/oder Frequenz des Spannungssignals der Signalform und/oder Frequenz des Ansteuerungssignals entspricht. that a sensor control arrangement (170) is electrically connected to the sensor element (20) in order to use an activation signal and / or charge transfers on the sensor element (20) to produce an electrical voltage signal with a specific frequency and / or signal shape, preferably a sinusoidal shape, at an output (170.B), the evaluation filter arrangement (210) being designed to convert the voltage signal into an electrical current signal with the essentially the same signal form and / or frequency for charge transfers to the storage arrangement (250), so that the sensor signal changes as that gives electrical current signal through the transconductance conversion, wherein preferably the signal shape and / or frequency of the voltage signal corresponds to the signal shape and / or frequency of the control signal.
15. Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 15. Arrangement (10) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass eine Gleichrichteranordnung (220) zwischen der Auswertefilteranordnung (210) und der Speicheranordnung (250) verschaltet ist, um durch wiederholte Umschaltungen nur Ladungsübertragungen durch das Sensorsignal in Richtung der Speicheranordnung (250) an die Speicheranordnung (250) weiterzuleiten, und vorzugsweise nur bei dieser Weiterleitung einen virtuellen Nullpunkt (250. B) der Speicheranordnung (250) mit der Auswertefilteranordnung (210) und insbesondere mit einer Kompensationsanordnung (230) zu verbinden, und vorzugsweise andernfalls die Auswertefilteranordnung (210) mit einem Massepotential (21) zu verbinden. that a rectifier arrangement (220) is connected between the evaluation filter arrangement (210) and the memory arrangement (250), in order to forward charge transfers by the sensor signal in the direction of the memory arrangement (250) to the memory arrangement (250), and preferably only in this case, by repeated switching Forwarding to connect a virtual zero point (250.B) of the memory arrangement (250) to the evaluation filter arrangement (210) and in particular to a compensation arrangement (230), and preferably otherwise to connect the evaluation filter arrangement (210) to a ground potential (21).
16. System aufweisend: 16. Having system:
eine Anordnung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, an arrangement (10) according to one of the preceding claims,
eine Kontrollvorrichtung (300) zur Ausgabe eines Aktivierungssignals im Falle der a control device (300) for outputting an activation signal in the case of
Detektion der Aktivierungshandlung, Detection of the activation action,
ein Steuergerät (8), welches mit der Kontrollvorrichtung (300) verbunden ist, um bei Empfang des Aktivierungssignals die Funktion am Fahrzeug (1) auszuführen. a control unit (8) which is connected to the control device (300) in order to carry out the function on the vehicle (1) when the activation signal is received.
17. Verfahren für ein Fahrzeug (1) zur Detektion einer Aktivierungshandlung für die Aktivierung einer Funktion am Fahrzeug (1), insbesondere in einem Front-, Seiten- und/oder Heckbereich (1.2, 1.4, 1.7) des Fahrzeuges (1) für die Aktivierung einer Öffnung und/oder Entriegelung einer Klappe (1.3, 1.6) am Fahrzeug (1), mit einem Sensorelement (20) zur Erfassung einer Veränderung, insbesondere einer Annäherung durch ein Aktivierungsmittel (3), in einer Umgebung des Sensorelements (20), wobei die nachfolgenden Schritte durchgeführt werden: 17. Method for a vehicle (1) for the detection of an activation action for the activation of a function on the vehicle (1), in particular in a front, side and / or rear area (1.2, 1.4, 1.7) of the vehicle (1) for the Activation of an opening and / or unlocking of a flap (1.3, 1.6) on the vehicle (1), with a sensor element (20) for detecting a change, in particular an approach by an activation means (3), in an environment of the sensor element (20), following the steps below:
Bereitstellen eines elektrischen Sensorsignals, welches für einen Parameter des Sensorelements (20) spezifisch ist, wobei der Parameter wiederum für die erfasste Veränderung in der Umgebung spezifisch ist, Providing an electrical sensor signal which is specific for a parameter of the sensor element (20), the parameter in turn being specific for the detected change in the environment,
Durchführen einer wiederholten Ermittlung des Parameters des Sensorelements (20) anhand einer Übertragung des Sensorsignals an eine Speicheranordnung (250), Durchführen einer Bandpass-Filterung und/oder Transkonduktanzwandlung des Sensorsignals für die Übertragung an die Speicheranordnung (250). Performing a repeated determination of the parameter of the sensor element (20) on the basis of a transmission of the sensor signal to a memory arrangement (250), performing bandpass filtering and / or transconductance conversion of the sensor signal for the transmission to the memory arrangement (250).
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 18. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass eine Anordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche betrieben wird. that an arrangement (10) is operated according to one of the preceding claims.
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