专利名称：电容式发射器电极的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于电容式感知装置，诸如机动车内的安全装置的发射器电极。
背景技术：
为了在交通事故中保护乘客的生命，现代车辆一般提供有保护系统，包括几个气囊和安全带张紧器，它们用于吸收由于事故在碰撞中释放出的乘客的能量。显然，这种保护装置在它们适应实际座椅占用的特别需求时是最为有效的。这就是为什么微处理器控制的保护系统被设计出来的原因，该系统提供几种操作模式，作为座椅上乘客身高的函数，允许修正例如气囊展开的时刻、气囊充气的体积、碰撞后安全带释放的时刻等等。为了让微处理器对于给定的座椅占用状态，选择优化的操作模式，当然需要检测描述座椅占用状态特征的一个或者几个参数，并且将占用分成一个或者几个级别，它们每一个都与约束系统的特别操作模式关联。
收集座椅占用的有关参数的一种途径是基于检测身体与布置在座椅内的几个电极的电容耦合。这种测量系统例如在LU-A-88 828中有说明。这种测量系统包括至少一个发射器电极和至少一个接收电极，它们被导电的身体电容式地耦合。接收电极与分析电路连接，后者通过将测量信号与参考信号比较，确定发射天线(antenna)与导电身体的电容耦合。
各种其他系统已经公开了将电极布置在乘客舱的不同位置，用来检测存在座椅占用和/或座椅占用性质，并且用来将占用状态分成一个或者几个级别。德国专利申请DE-A-102 35 881公开了例如结合式占用检测系统，其包括布置在车辆座椅的支座表面内的第一发射器电极和布置在车辆的足部舱内的第二发射器电极。该结合式检测系统可以进一步包括压力敏感衬垫，与第二电极一起布置在足部舱(foot compartment)内。
上述电容式感知装置的发射器电极通常包括简单的导电板材，其外形适应于布置该电极的位置。在发射器电极布置在车辆的足部舱内的情况下，电极的外部形状相应地由车舱的足部区域的配置来确定。为了确保可靠地检测车辆足部舱内任何位置的主体部分或者物体，电极的感知区域优选地延伸过足部舱的全部区域。随后，电容式发射器电极具有较大的面积，并且因此由发射器电极和车辆地板形成的电容器的电容将会非常大。
用于操作发射器电极的电子感知单元因此需要具有较高的驱动能力。但是，较大的驱动能力需要较大的电子单元，它们难于集成到车辆内有限的集成空间内，例如车辆座椅内。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的用于电容式感知装置的发射器电极。该目的通过如权利要求1所述的发射器电极来实现。
用于电容式感知装置的发射器电极包括导电板材，所述导电板材具有限定所述发射器电极的感知区域的外轮廓。根据本发明，所述导电板材包括至少一个切口，所述切口布置在所述发射器电极的所述感知区域内。布置在电极的感知区域内的切口减小了电极表面，并且相应地也减小了电极与车辆地板一起形成的电容器的电容。实际上，由发射器电极和车辆地板形成的电容器可以被认为是板式电容，因此所形成的电容器的电容基本上与发射器电极的面积成比例。通过在感知区域内提供至少一个切口，发射器电极的有效面积和随之而来的电容被减小。
较小的电极表面因此需要较小的来自电子感知单元的驱动能力。减小的驱动能力需求允许开发重量减小并且尺寸更小的电子器件，其相应地更容易集成到有限的集成空间内，例如车辆座椅内。另外，因为电子器件的电容减小，所以电子感知单元可以以减小的成本制造。最后，较小的电极表面导致在电极的制造过程中减小了导电材料的消耗，这意味着发射器电极本身也较为廉价。
应当注意，提供至少一个切口和相应地减小有效电极表面并不必然减小电极的敏感性。实际上，由感知装置检测的物体位于离开发射器电极特定距离的位置。在离开发射器电极特定的距离处，发射器电极的电场主要由电极的整体尺寸确定。电场基本上不会因为在导电材料内提供切口而改变，只要切口的尺寸不超过特定的值即可。在本发明的优选实施例中，所述切口的尺寸因此例如小于由所述发射器电极检测的物体的接触表面。另一方面，可能希望排除由发射器电极感知的某些物体。某些辅助儿童座椅包括例如支撑件，其在使用中布置在车辆的足部舱内。在这种情况下，如果所述切口的尺寸大于被所述发射器电极排除检测的物体的接触表面是有优势的。
对于发射器电极的适当敏感性，单个切口的尺寸受到待检测物体尺寸的限制。因此，在本发明的优选实施例中，导电板材包括多个切口，所述切口布置在所述发射器电极的所述感知区域内。提供多个切口允许显著地减小发射器电极的实际表面，同时确保单个切口的尺寸不会超过由待检测物体的尺寸确定的预定阈值。因此，所需的驱动能力显著地降低，同时保持电极的敏感性。在本文中，应当注意，对于切口的相同的总体表面，数目较多的小切口导致电极较之数目较小的大切口的电极具有更高的敏感性。
不同切口在发射器电极的感知区域内的具体布置改进成确保发射器电极的预定敏感性。该敏感性可能会被电极的不同切口的分布和/或构型所影响。具体的构型和分布选择会被多种参数所影响，诸如感知位置的构型、待确定物体的尺寸、物体在什么样的距离被检测等等。因此，根据感知功能的具体需要，切口可以布置成规则分布或者不规则分布，和/或切口可以具有类似形状或者至少所述切口中的两个可以形状不同。类似地，切口可以具有类似尺寸或者至少所述切口中的两个可以尺寸不同。应当注意，所述切口的形状和/或所述切口的尺寸和/或所述切口的分布改进成局部地调谐所述发射器电极的敏感性。
应当理解，发射器电极可以由任何适当的导电板材形成，诸如例如类似铜板的金属箔或者导电织物材料(诸如金属化的材料或者用导电纤维制成的织物)。在优选的实施例中，导电板材可以简单地包括导电涂层，其施加在挠性载体层的表面。在该实施例中，发射器电极的切口优选地由载体层的非涂覆区域形成。该实施例允许发射器电极经济地制造。为了减小发射器电极的重量，切口还可以在载体层的非涂覆区域被冲压离开载体层。这些开口优选地略小于导电板材内的切口。可替代地，切口可以从涂覆载体层冲压离开。
导电涂层，即导电板材，还可以在丝网印刷过程中施加在载体层上。这种丝网印刷过程使得可以在每一个可能的复杂图案内，以高分辨率用导电墨水(例如，石磨或者诸如银的金属或者金属氧化物)印刷。随后，多个切口的任何可能分布以及单个切口的任何可能形状可以容易地通过这种印刷过程而获得。
在使用中，上述发射器电极布置在机动车内的适当位置，例如车辆座椅内或者地板铺垫内。为了确保对于物体的可靠位置检测，该布置必须是这样的，即电极精确地布置在预定位置。在发射器电极布置在车辆的足部舱内的情况下，发射器电极优选地形成在铺垫地板内，使得电极可靠地保持在预定位置。
铺垫结构一般包括上铺垫层板和下泡沫背板。为了将发射器电极集成在这种铺垫结构内，发射器电极固定在上铺垫层板的下表面，例如通过黏附带或者尼龙搭扣(Velcro)紧固件或者类似物。一旦发射器电极布置在预定位置，后背板层通过发泡(foaming)过程施加在上铺垫层板的后表面上。该泡沫背板因此致密地包围发射器电极，使得发射器电极集成在完全受到保护的位置。
如已经讨论过的，发射器电极可以具有非常大的面积。虽然电极已经被发泡在其中，但是不能排除在运输过程中铺垫相对于发射器电极的相对移动导致该产品脱层。应当理解，利用本发明的电极，在导电板材中提供切口减小了该产品的脱层风险。实际上，泡沫可以穿过切口，因此确保将发射器电极可靠地固定在上铺垫层上。这减小了铺垫和地板电极之间发生相对移动的可能性。
减小的地板电极面积进一步允许为地板铺垫的生产使用更少和/或更廉价的组件辅助。因为发射器电极的重量降低，黏附带补丁的数量可以相对于标准发射器电极而言减少。进而，不需要改善黏附剂以避免铺垫和地板电极之间相对移动的昂贵材料和过程的研发。随后，除了对于电子感知单元的电气优势外，本发明的发射器电极还为在各个感知位置集成电极提供了许多机械优势。
在进一步可能的实施例中，所述导电板材包括至少第一和第二连接点，用于将电极连接到电子感知单元，所述第二连接点布置在离开所述第一连接点特定距离处，使得所述导电板材在所述第一和第二连接点之间形成导电路径。该实施例使得可以检查发射器电极和用于将发射器电极连接到电子感知单元的连接线路的完整性。实际上，通过测量两个连接点之间的电阻，可以检查两个连接点之间的导电路径的完整性。在该变型的优选实施例中，所述导电板材包括至少一个切槽，所述至少一个切槽在所述第一和第二连接点之间，从所述板材的边缘向所述板材的内部延伸。该切槽，其可以例如互连板材内的某些切口，使得可以塑形第一和第二连接点之间的导电路径的形状，并且可以增加有效长度。通过提供多个切槽，导电路径可以在两个连接点之间弯曲，因此使得可以可靠地测试发射器电极的基本上全部表面。
应当注意，在可能的实施例中，切口中的一个或者多个可以延伸到导电板材的轮廓内。如果这些切口适当地布置在这种实施例中，导电板材可以采取弯曲的导电路径形式。随后，这种实施例的切口还实现了第一和第二连接点的电气分离。
本发明的优选实施例将借助示例，参照附图予以说明，其中图1是发射器电极的实施例的平面图，其中不同切口以规则分布布置；图2是发射器电极的实施例的平面图，其中不同切口以不同分布布置；图3是发射器电极的实施例的平面图，其中不同切口以不规则分布布置；图4是发射器电极的实施例的平面图，其中切口具有不同形状；图5是发射器电极的进一步的实施例的平面图；图6是发射器电极的另一种实施例的平面图。
具体实施例方式
图1示出了用于电容式感知系统的发射器电极10的第一实施例。发射器电极10包括导电板材12，其施加在由适当的介电材料诸如PET箔片制成的载体箔片14上。发射器电极10进一步包括第一连接点16，用于将发射器电极10连接到电子感知单元(未示出)。导电板材可以例如包括金属箔或者施加在载体箔片上的导电涂层。导电涂层可以包括金属或者其他适当的导电材料，诸如石墨或者类似物。
根据本发明的一个实施例，导电板材12包括多个切口18，它们布置在发射器电极的感知区域内。发射器电极的感知区域，例如由导电板材12的外边缘限定。在所示的实施例中，不同切口18具有类似形状并且在发射器电极的感知区域内以规则分布布置。
切口的尺寸较之发射器电极的全部尺寸而言较小。这确保了发射器电极用于感知特定距离处的物体的敏感性不会实质性减小。
发射器电极100的不同实施例如图2所示。在该实施例中，切口18’中的一个包括这样的形状，其不同于其他切口18的形状。如图所示，切口18’可以包括细长的形状并且从导电板材12的边缘向电极100的感知区域内侧延伸。所示的切口18’的构型和布置是这样的，即发射器电极100包括两个连接点16和16’。如果发射器电极100的每个连接点16和16’单独地连接在电子感知单元上，则可以通过监测两个连接点16和16’之间的电阻来检查发射器电极的完整性。
图3示出了发射器电极200的实施例，其带有不同的切口18、18’和18”，它们形状和尺寸不同。在该实施例中所示的切口布置成这样的分布，即相对于发射器电极的中心线不对称。发射器电极的切口18、18’和18”的这种布置可以用来局部调谐发射器电极200的敏感性。
如图4所示发射器电极300的实施例除了示出不同的矩形切口外，还示出了用于切口318的一部分可能的非矩形形状。
图5示出了发射器电极400的实施例，其中几个切口418通过切槽或者间隙420和420’互连。切口418和切槽420和420’布置成这样，使得由导电板材12形成的、连接连接点16和16’的导电路径422包括弯曲形状。因为该弯曲形状，导电路径可以配置成延伸到导电板材的每一个区域，因此优化了发射器电极的可监测区域。图5进一步示出载体层14还包括切口430。这些切口430可以具有优势地改善发射器电极400在车辆地板铺垫内的固定形式。
发射器电极500的进一步实施例如图6所示。发射器电极500包括中心切口502和许多周边切口504，它们从电极的轮廓向内延伸。不同的切口配置成使得发射器电极包括许多T形突起506，其在任一侧上从导电路径508延伸。该构型使得导电路径508自身在电极的两个连接点510和512之间延伸，这些连接点优选地布置在例如共用连接凸耳上。应当注意，本实施例的T形突起的狭窄基部可以容易地变形，使得该电容式发射器电极可以具有优势地适应三维支撑表面(诸如车辆地板)。
附图标记列表10、100、200、300、400、500发射器电极12 导电板材14 载体箔片16、16’、510、512 连接点
18、18’、18”、318、418、502、504切口420、420’切槽间隙422、508 导电路径430、514 载体层内的切口506 T形突起
权利要求
1.一种用于电容式感知装置的发射器电极，其包括导电板材，所述导电板材具有限定所述发射器的感知区域的轮廓；其特征在于，所述导电板材包括至少一个切口，所述切口布置在所述发射器电极的所述感知区域内。
2.如权利要求1所述的发射器电极，其特征在于，所述导电板材包括多个切口，所述切口布置在所述发射器电极的所述感知区域内。
3.如权利要求2所述的发射器电极，其特征在于，所述切口以规则分布布置。
4.如权利要求2所述的发射器电极，其特征在于，所述切口以不规则分布布置。
5.如权利要求2至4中任一项所述的发射器电极，其特征在于，所述切口具有类似形状。
6.如权利要求2至4中任一项所述的发射器电极，其特征在于，至少两个所述切口具有不同形状。
7.如权利要求2至6中任一项所述的发射器电极，其特征在于，所述切口具有类似尺寸。
8.如权利要求2至6中任一项所述的发射器电极，其特征在于，至少两个所述切口具有不同尺寸。
9.如前述权利要求中任一项所述的发射器电极，其特征在于，所述切口的尺寸小于被所述发射器电极检测的物体的接触表面。
10.如前述权利要求中任一项所述的发射器电极，其特征在于，所述切口的尺寸大于被所述发射器电极排除检测的物体的接触表面。
11.如前述权利要求中任一项所述的发射器电极，其特征在于，所述切口的形状和/或所述切口的尺寸和/或所述切口的分布被改进成局部调谐所述发射器电极的敏感性。
12.如前述权利要求中任一项所述的发射器电极，其特征在于，所述切口延伸进入导电板材的轮廓。
13.如前述权利要求中任一项所述的发射器电极，其特征在于，所述导电板材包括至少第一和第二连接点，用于将电极连接到电子感知单元，所述第二连接点布置在离开所述第一连接点预定距离处，使得所述导电板材在所述第一和第二连接点之间形成导电路径。
14.如权利要求13所述的发射器电极，其特征在于，所述导电板材包括至少一个切槽，所述至少一个切槽在所述第一和第二连接点之间，从所述导电板材的边缘向所述板材的内部延伸。
全文摘要
用于电容式感知装置的发射器电极(10)包括导电板材(12)，所述导电板材具有限定所述发射器电极(10)的感知区域的轮廓。根据本发明，所述导电板材包括至少一个切口(18)，所述切口(18)布置在所述发射器电极(10)的所述感知区域内。
文档编号G01V3/08GK1989423SQ200580024202
公开日2007年6月27日 申请日期2005年7月8日 优先权日2004年7月22日
发明者哈拉尔德·克洛斯, 安德烈亚斯·彼得赖特, 托马斯·施利, 克里斯托弗·温特 申请人:Iee国际电子及工程股份有限公司