用于电容式传感器机构的组件的制作方法

文档序号:23068487发布日期:2020-11-25 17:56阅读:99来源:国知局
用于电容式传感器机构的组件的制作方法

本发明涉及一种用于车辆的电容式传感器机构的组件。本发明还涉及一种外门把手以及一种用于操作车辆的电容式传感器机构的方法。



背景技术:

从现有技术中知道了,在车辆上采用具有传感器元件的电容式传感器机构,以探测传感器元件环境中的变化例如人的运动或接近。为了评估该传感器元件,它可被反复充放电,这相应地伴随在传感器机构内的电信号收发。对此,大多采用因为再充电和/或因为在放电电流路径和充电电流路径之间的切换而可能出现的矩形信号。

为了评估该传感器元件,例如知道了再充电方法,就像在de102012102422a1、de102012105266a1、de102013112909a1或de102013112910a1中公开的那样。

常见的问题在此是,这种评估用信号且尤其是矩形信号可以具有包含不利频率的频谱。因此可以想到,在借助信号再充电时在传感器元件处出现干扰辐射。相应地,减少传感器机构对环境的干扰作用通常是一项技术挑战并且牵涉到支出昂贵的措施。例如可能因为与在510千赫至1.71兆赫范围内的无线电信号的相互作用而出现问题。这种无线电信号尤其通过中波无线电广播(am频段)的外部发射器等被发出。在此,用于减少和/或补偿所述相互作用的措施通常在技术上复杂且成本高昂。



技术实现要素:

因此,本发明的任务是至少部分消除前述缺点。本发明的任务尤其是允许改善车辆电容式传感器机构的操作。

前述任务通过一种具有独立装置权利要求的特征的组件、一种具有另一并列装置权利要求的特征的外门把手以及一种具有独立方法权利要求的特征的方法来完成。本发明的其它特征和细节来自各自从属权利要求、说明书和附图。在此,关于本发明的组件所描述的特征和细节显然也与本发明的外门把手以及本发明的方法相关地是适用的,反之亦然,因此关于对各自发明方面的公开内容,总是相互参照或可相互参照。

该任务尤其通过一种用于车辆电容式传感器机构的组件、尤其是电路组件来完成,其优选用于在电容式传感器机构中的驱动和/或评估以探测在车辆处、例如在车辆的前部和/或侧部和/或尾部的激活行为。激活行为在此例如可以由在车辆环境中的人执行。因此,人可能希望通过在尾部处的姿势打开车辆后备厢盖。该姿势例如是身体部位在保险杠下方的运动,这可以通过传感器机构来探测。或许也可以将在车辆门把手周围环境中的姿势规定为激活行为,例如以便解锁和/或打开车门。

有利地,本发明的组件具有以下部件中的至少一个:

-至少一个或恰好一个呈传感器电极形式的传感器元件,其用于测知车辆环境中、尤其在传感器元件环境中的、优选是在车外区域和/或在保险杠下方区域中和/或门把手区域中的变化,优选用于测知姿势和/或激活行为,

-传输机构,其用于通过传输机构的电输入信号的依据频率和/或依据相位的改变来提供输出信号,其中,优选该输入信号在传输机构的输入端被提供,

-传输机构的输出端,其(尤其电)连接至所述至少一个传感器电极,以用输出信号驱动该传感器电极,优选通过传输输出信号至传感器电极。

在此情况下尤其规定,该传输机构具有至少一个滤波器元件,用于执行依据频率的改变。

这有以下优点,即,输入信号的频谱可以通过该传输机构被调整,即例如输入信号的(不希望的)干扰频率能够被滤掉和/或在以输出信号驱动时、尤其在传感器电极输出输出信号时可得以避免干扰频率辐射。在此,本发明的解决方案尤其基于以下设想,即,就可能的干扰频率而言,将矩形信号作为用于传感器电极的输出信号是特别成问题的。可能的是,如果没有其它措施就可能不足以保证:输出信号的传输和/或在传感器电极的输出没有对输出信号和/或在传感器电极处的电磁辐射造成干扰影响。这可被如此避免,即,所述至少一个滤波器元件被用来依据输入信号给该输出信号塑形。该输入信号例如以矩形信号形式规定评估序列,即针对至少一个开关元件的切换过程的节拍和/或时序。所述至少一个滤波器元件于是造成塑形,即关于输入信号中频率分量的调整如谐波抑制。该传输机构尤其通过例如相应调整滤波器元件而被调适,用于作为输出信号输出正弦形信号。这关于频谱具有尤其有利的性能。

有利地,可以在本发明的组件中只设置唯一的(在结构上设有的)传感器电极用于形成(可变的)传感器电容,在这里,优选通过车辆接地来形成配对电极,以形成传感器电容,进而不被视为单独(专用)构件。优选地,传感器机构的寄生电容在此情况下可忽略不计。这允许很简单的结构设计。

传感器元件且尤其是传感器电极可以是由导电材料构成的传感器元件。例如该传感器电极被设计成长条形(细长的)电导体,例如呈电缆状,并且可选地只通过唯一的直接电连接被连接至车辆电子装置。

在此,电连接可以不仅是指直接连接、也是指间接连接,即也通过其它电气元件,但优选仅当所述连接只以电气方式进行时。例如在传感器电极与车辆接地之间的电场在此情况下无法被理解为直接电连接,因此该传感器电极最好只具有与车辆电子装置的唯一直接电连接。或许车辆电子装置也可以至少是指所述传感器机构和/或控制器和/或传输机构。

车辆最好被设计成汽车、优选是轿车和/或电动车和/或混合动力车和/或自动驾驶车辆。

此外可以想到,所述至少一个传感器元件、优选所述至少一个传感器电极安置在车辆的前部和/或侧部和/或尾部,以便尤其是测知环境中的改变和/或在所述环境区域、即车辆的前部和/或侧部和/或尾部的相应激活行为。通过这种方式,能通过传感器机构可靠探测在环境区域内的激活行为。可以例如直观地依据所述探测来使车辆的部件和/或功能在该环境区域内运动或将之激活。这种功能例如是车辆的照明和/或车辆锁具的解锁和/或等等。所述部件例如可以设计成后备厢盖和/或侧门和/或滑动门和/或引擎罩,其依据所述探测被移动和/或打开和/或关闭。也可选可能的是,该传感器元件安置在门槛之处和/或门槛之内或门槛区域中,以便依据所述探测例如打开车辆的侧门或滑动门。为了能可靠地依据所述探测来获知运动和/或运动形式,作为前述特征的替代或补充,也可以设置至少两个传感器元件优选是传感器电极。它们例如共同布置在至少其中一个前述环境区域中,例如共同布置在保险杠或门槛或门把手等中。

优选地,该电容式传感器机构可以具有该传感器元件(或传感器电极)和/或该传输机构和/或控制器。在电容式传感器机构中的驱动可以是指:该传输机构输出该输出信号,输出信号被传输至传感器元件以便充电。所述评估可以是指:控制器的保持机构通过接收信号接收传感器元件的电荷,这例如可以被评估以探测激活行为。因此,可以有利地设有控制器的保持机构,以便评估该传感器元件(即尤其是传感器电极),保持机构或许通过驱动器被评估,以允许可靠探测。

另外,可以在本发明的组件中规定,所述至少一个滤波器元件不仅影响输出信号(在输出端或发送路径)的输出,也影响借助接收信号的(在接收路径)从传感器电极到保持机构的电荷接收,优选通过依据频率的改变。这例如可以如此实现,即,该保持机构被电连接至该传输机构。

可以进一步有利地规定,该传输机构通过所述至少一个滤波器元件呈有源电子滤波器优选是sallen-key滤波器形式来构成。这有以下优点,即,该输出信号尤其作为被引导的信号很可靠地包含通过所述至少一个滤波器元件造成的频率性能。

优选可以规定,该传输机构借助所述至少一个滤波器元件形成全通滤波器或低通滤波器,以便最好如此给该输入信号滤波,即,在驱动传感器电极时优选从输入信号的二次谐波起至少减少在干扰频率范围内的辐射。换言之可以规定,该传输机构设计用于执行输入信号的谐波抑制,以便在传感器电极输出输出信号时执行谐波抑制。这有以下优点,即,该传输机构可以形成谐波滤波器,以至少减少由输出信号造成的干扰。干扰性频率范围在此尤其是预定的频率范围,并且例如取决于区域所用的发射器和无线电频率等。谐波优选表示具有如下频率的振动,该频率对应于输入信号的基础频率的整数倍。基础频率例如是基本为333千赫的工作频率。高于基本频率的谐波在此也被称为谐振或高次谐波。

尤其有利地可以在本发明的组件中规定,所述至少一个滤波器元件设计用于形成电子滤波器、优选是低通滤波器和/或带通滤波器,以便优选执行输入信号的依据频率的改变,在这里,所述至少一个滤波器元件尤其优选地与作为另一滤波器元件的源机构连接,从而形成有源滤波器、尤其最好是sallen-key滤波器。源机构例如是受控的源机构、尤其是电压源机构。它可以是指真实的电气元件或电路,其功能近似于理想受控源(即“非独立源”)、尤其是理想受控的电压源。因此,该源机构可以被理解为真实受控源、尤其是真实电压源(cvs)。这种源机构的一个例子是运算放大器(op)、尤其是受控的优选电压控制的运算放大器。尤其有利的是,该源机构被设计成(真实)低阻可控的(电压)源。这有以下优点,即,该输出信号作为被引导的输出信号很可靠地保持该信号塑形。

根据另一可能方式可以规定,所述至少一个滤波器元件包括尤其用于形成rc低通滤波器的第一滤波器元件和尤其用于形成sallen-key滤波器的第二滤波器元件,在这里,这些滤波器元件相互连接,以便共同执行输入信号的依据频率的改变。优选地,第二滤波器元件在此也可以具有运算放大器。它可以特别可靠地滤除干扰频率,因为可以提供正弦形信号。

有利地可以在本发明范围内规定,该输出信号根据输入信号的依据频率的改变可被如此提供,即,所述至少一个滤波器元件连接在该传输机构的输出端和输入端之间。尤其按如下方式进行输出信号的提供:通过滤波器元件改变的输入信号加载在源机构的控制输入端,以便关于输出信号的输出来控制该源机构,并且该源机构的输出端连接至传输机构的输出端,或者与之对应。另外,也可以在源机构中设有反馈,以使用运算放大器作为源机构。运算放大器或许可以提供在运算放大器的(如非逆转)输入端和输出端之间的放大系数为1的放大。

还可能可行的是将输入信号源连接至传输机构的输入端,以便优选在输入端提供呈基于矩形信号的信号形式的输入信号,它尤其通过信号塑形而被主动改变,优选通过矩形信号的边沿的平滑和/或通过时变波幅,尤其针对在脉冲长度内的矩形信号脉冲,以便优选对传输机构的依据频率的改变优选是谐波抑制提供辅助。此时有利的是,该输入信号源、优选驱动器和/或驱动组件事先提供第一信号塑形。它可以促进通过所述至少另一个滤波器元件的进一步塑形。为此,矩形信号(即至少呈矩形的信号,或许具有中断)例如通过输入信号源被预先滤波,从而事先进行谐波的初步削弱,其通过该传输机构还被进一步加强。

可选地可以想到,作为输入信号源的一部分设有驱动器,用于优选通过数字-模拟转换器产生该输入信号。数字-模拟转换器例如是驱动器的一部分和/或与之分开地构成。在所述产生中已经能提供不同于矩形信号的信号,它例如具有边沿的平滑。输入信号的产生例如通过调节机构来设定。

还可以想到,为了输入信号的信号塑形,作为输入信号源的一部分设有驱动组件,其优选连接在传输机构的输入端与驱动器之间,以优选通过信号塑形来改变由驱动器产生的输入信号并加载在传输机构的输入端。因此,该驱动组件例如可作为电阻网等事先用于输入信号的塑形和/或预滤波。

优选可以在本发明中规定,作为输入信号源的一部分,驱动器被设计用于如此操纵驱动组件,即,该输入信号对应于在第一值和第二值之间来回变换的矩形信号,其中,所述第一值和第二值优选先升再降地随时间而变。换言之,该信号的按时间先后输出的脉冲可以具有不同的(最大)波幅。这可以造成在输入信号中的阶梯形,其可以特别有效地促进通过所述至少一个滤波器元件的信号塑形和/或依据频率的改变。

在本发明范围内可以在如下获得进一步优点:开关元件连接在传输机构的输出端与该传感器电极之间,以便(优选通过驱动器)可控地、最好反复地和/或定时地将接收路径和发送路径轮流连接至该传感器电极,其中,最好该输出端(尤其直接)连接至发送路径,和/或为了在传感器机构处的评估而将保持机构(尤其直接)连接至该接收路径。这例如允许执行再充电方法以评估可变电容(传感器电容),其通过该传感器电极来提供。该开关元件例如被设计成电子开关,其通过该驱动器可被电动切换。

还可以在本发明的组件中想到,传输机构的输出端通过至少一个开关元件连接至该传感器电极,在这里,该开关元件优选连接至驱动器,以反复地且优选定时地在传感器电极输出输出信号。为此,驱动器例如可以连接至开关元件的控制输入端以便切换。替代地或附加地可以想到,保持机构通过所述至少一个开关元件连接至该传感器电极,其中,该开关元件连接至驱动器以反复地且最好定时地将保持机构连接至传感器电极,优选与在传感器电极处的输出信号输出交替地进行。这尤其允许执行再充电方法。

可选地可以规定,为了在传感器机构中的评估,保持机构被集成在接收路径中,以便优选在通过输出信号给传感器电极充电之后依据存储在传感器电极中的电荷和/或依据传感器机构的可变传感器电容来接收接收信号,在这里,该传感器电极设计用于提供传感器电容。由此,当传感器电容显著变化时,能以简单方式检测到环境中的激活行为。

还可在本发明范围内规定,传感器电极设计用于能够与车辆环境形成有效电连接,优选布置在车辆的保险杠或门把手内,从而在驱动传感器电极时在环境中出现电场,用于依据所述环境提供可变的传感器电容。作为传感器电极形成的传感器元件在此尤其也针对这种在门把手或保险杠中的布置而具有优点,因为传感器电极可设计成是柔性的或可弯曲的或弹性的或很节省地方的。

此外在本发明范围内可能有利的是,设有保持机构用于评估可变传感器电容,以最好依据所述评估来探测车辆环境中的变化,其中,最好该保持机构被设计成积分器,以便尤其依据储存在传感器电极中的电荷来执行电荷积蓄。换言之,该保持机构可以借助保持电容暂存由传感器电极通过接收信号所收到的电荷量(或许也通过电流镜)。另外,保持机构也可以具有带有至少一个运算放大器的电路,其被设计成具有依据频率的负反馈,最好通过至少一个电容器,以形成积分器。这允许特别简单廉价的评估。

还可以想到,该传输机构连接至保持机构,以在保持机构处根据依据频率的改变从传感器电极接收接收信号,最好是为了将依据频率的改变也提供用于接收信号以便在传感器机构处的评估,即尤其是根据所述依据频率的改变来从传感器电极接收接收信号。例如通过使用反馈以在保持机构处评估接收信号,通过所述至少一个滤波器元件所改变的信号在此可以影响到接收信号。所改变的信号例如通过电线从传输机构被引导至保持机构如积分器输入端。由此,借助传输机构的有利频率调整可以不仅被提供用于输出信号、即用于驱动,也可被提供用于接收信号、即用于评估。

在本发明范围内进一步有利的是,传输机构的(最好是用于提供有源式滤波器的运算放大器的)运算放大器输入端连接至保持机构的(第一)积分器输入端,以便最好根据所述依据频率的改变而从传感器电极接收接收信号,因此优选所述依据频率的改变不仅针对接收信号在接收路径中被提供、也针对输出信号在发送路径中被提供。在传输机构和保持机构之间的连接此时最好也用于在评估中给该接收信号塑形,在这里,最好该接收路径连接至保持机构的第二积分器输入端。通过这种方式,通过依据频率的改变可以不仅在输出信号中、也在接收信号中造成频谱影响、尤其是谐波抑制。由此还可以更大限度地避免干扰。

还可以想到,传输机构形成具有低通滤波性能的滤波器,其极限频率在100千赫至800千赫、最好是200千赫至600千赫、优选是400千赫至550千赫的范围内,尤其最好是470千赫。这尤其可以通过相应调整传输机构的元件来提供。替代地或附加地,传输机构可以设计用于具有有源低通滤波器的滤波器性能,尤其是三阶的和/或在1兆赫下衰减达-20db和/或具有470千赫的极限频率。换言之,可以提供至少-20db的谐波抑制。该滤波器在此尤其适用于(基本)达到333千赫的传感器机构20工作频率,其可以通过在再充电阶段和/或传输阶段之间的切换频率来决定。尤其是,由此可以从二次谐波或三次谐波起有效抑制谐波。

本发明的主题也是一种用于车辆的外门把手,其具有本发明的组件,其中,该外门把手例如设计用于安置在车辆的侧门或后备厢盖。

也要求保护一种具有本发明组件的传感器机构。

还要求保护一种用于操作车辆的电容式传感器机构的方法,尤其用于在电容式传感器机构中的驱动和/或评估以探测车辆处、优选在车辆的侧部和/或前部和/或尾部的激活行为。在此规定,该传感器机构具有至少一个用于提供传感器电容的传感器电极。

有利地,在本发明方法中可以执行至少其中一个如下步骤,在这里,所述步骤最好能够按照所述顺序或任何顺序先后进行,且或许也能重复单独步骤:

a)切换至少一个开关元件,以将发送路径连接至该传感器电极,

b)产生电输入信号,尤其在传输机构的输入端,最好通过驱动器如微控制器,

c)执行该电输入信号的依据频率的改变,以提供输出信号,最好在传输机构的输出端,优选通过传输机构、尤其最好通过至少一个滤波器元件,

d)经由发送路径在传感器电极输出该输出信号,

e)切换所述至少一个开关元件,以将接收路径连接至该传感器电极,并且最好以便消除与发送路径的连接,

f)在接收路径中将接收信号从传感器电极传输至保持机构,以评估该传感器电容。

为此,本发明的方法带来了与关于本发明的组件所明确描述的一样的优点。另外,本发明的组件可以根据本发明的方法来驱动。

根据本发明的一个有利改进方案而可以规定,通过依据频率的改变,不仅在输出信号中实现谐波抑制,也在接收信号中实现谐波抑制。这优选可以通过在保持机构与传输机构之间的连接来实现。由此可以在驱动传感器元件时连续避免干扰。

最好可以在本发明范围内规定,电输入信号的产生以周期性信号的方式被反复中断以提供中断阶段,以便暂停输出信号的输出并且尤其是也暂停接收信号的传输,优选按如下方式暂停,即,输出信号以脉冲串信号的形式被输出。换言之,可以在反复向传感器电极传输输出信号和自传感器电极传输接收信号之后进行暂停。暂停、即中断阶段在此可以定期执行以降低能耗。为了实现这一点,例如通过驱动器作为输入信号输出“零信号”,即0伏电压等。

附图说明

本发明的其它优点、特征和细节来自以下参照附图具体描述本发明实施例的说明。在此,在权利要求书和说明书中提到的特征可以分别自身单独地或在任何组合中对于本发明是重要的,其中:

图1示出连带使用者的车尾部立体图,

图2示出传感器机构的示意性电路原理图,

图3示出本发明的组件的示意图,

图4示出传感器机构的示意图,

图5示出信号变化曲线的示意图,

图6示出本发明组件的另一示意图。

具体实施方式

在以下的图中,对于即便是不同实施例的相同技术特征也采用相同的附图标记。

图1示意性示出车辆1的立体图。示出了在车辆1的保险杠3上方的后备厢盖2,在这里,后备厢盖2例如根据(第一)车辆功能可被打开和/或根据(第二)车辆功能又可被关闭。在保险杠3中可以加入电容式传感器机构20的至少一个传感器元件20.1、尤其是传感器电极20.1。替代地或附加地,至少一个传感器元件20.1也可以被集成到车辆1的(外)门把手4或其它车辆部件中。电容式传感器机构20相应地具有电容式传感器,它至少局部由传感器元件20.1形成。传感器元件20.1最好设计成缆线状和/或设计成具有长条形延伸形状,以提供尽量广的检测范围以测知激活行为。也可以想到,传感器元件20.1具有不同于长条形延伸形状的延伸形状,例如基本呈圆形或矩形或点状等。激活行为例如是使用者8的激活介质9如身体部位9尤其是脚9的在车辆1或传感器元件20.1之外的环境中的运动。为了执行激活行为,使用者8可以使激活介质9在保险杠3下方移动。该运动于是作为电容式传感器机构20的传感器电容cs的改变而被测知,且最好能通过传感器机构20的控制器50被评估和探测。控制器50为此电连接和/或电接线至传感器元件20.1。相应地,可能有意义的是控制器50被设计成车辆1的控制装置,最好是车辆电子装置的一部分或与之电连接。此时可以想到的是,为了降低电路成本,仅唯一的电连接、例如唯一的电线如缆线从控制器50敷设至传感器元件20.1,即仅通过唯一的导电连接将其相连。由此,传感器元件20即为用于提供传感器电容cs的传感器电极20.1。还可行的是,激活行为的探测由控制器50进行,控制器50于是激活该车辆功能或者至少其中一个车辆功能。

在图2中依据电容式传感器机构20的和本发明的组件10、尤其是电路组件10的电路原理图详细示出了用于探测激活行为和评估传感器电容cs的检测原理。能设有仅一个传感器元件20.1或者或许也可以设置多个传感器元件20.1。例如在图2中示出了呈传感器电极20.1形式的两个传感器元件20.1,其分别能提供传感器电容cs。换言之,相应的传感器元件20.1或传感器电极20.1可以提供相应的电容式传感器,其分别可以被理解为电容器。在有多个传感器元件20.1的情况下,可以设置带有至少一个选择性开关的至少一个开关机构60,通过选择性开关,传感器元件20.1被轮流选择,即与之建立电连接。所述至少一个开关机构60在此将传感器元件20.1例如轮流连接至预滤波组件80和/或至少一个开关元件s。至少两个传感器元件20.1的使用在此具有以下优点,即,例如能测知运动和/或运动形式。

各自的传感器元件20.1可以具有导电材料用于分别形成(唯一的)传感器电极20.1。此时,仅设置各自的传感器电极20.1而无需配对电极就足以提供传感器电容cs。在此情况下,如图2所示的配对电极(相对于各自传感器元件20.1)仅作示意性以便说明原理,不应被视为实际构件。或者,也可以在结构上设置至少一个配对电极或者针对每个传感器元件20.1设置对应的配对电极。

每个传感器元件20.1可以相对于尤其是车辆接地的地电位20.2且相对于车辆1环境形成传感器电容cs。传感器电容cs因此可以因车辆1的环境而改变,即尤其当激活介质9运动到传感器元件20.1的周边区域中时。通过这种方式,可以依据传感器电容cs很可靠地测知激活行为。

各种不同的方法被考虑用于评估该传感器电容cs。所述方法在此尤其基于如下情况,即,位于传感器元件20.1内的或者借助传感器电容cs所储蓄的电荷能被转移至具有保持电容ch的保持机构50.4。此时将利用如下事实,即,储蓄电荷与可变的传感器电容cs和进而车辆1的环境(如激活行为)相关。保持机构50.4在此情况下可以具有保持电容器,其用于电荷储蓄和/或电荷暂存并用于借助控制器50的电荷评估。有利地,保持机构50.4具有运算放大器op‘,其或许与至少另一个元件和/或(或许设计成依据相位和/或依据频率的)反馈元件(如通过电容器)形成积分器(为此也见图6)。该积分器此时用于储蓄电荷量,其是专为由传感器元件20.1在再充电时经由接收信号所收到的电荷量而特定的。运算放大器op‘可以通过输出端o或许经由模拟-数字转换器50.2连接至例如呈微控制器形式的驱动器50.1,以便评估储蓄电荷量。

为了再充电,优选可以使用重复执行的接收阶段(也称为再充电阶段)。接收阶段可以是某个切换阶段,即至少一个开关元件s的开关状态。为此,例如所述至少一个开关元件s、尤其是至少一个转换开关s被反复切换,最好以333千赫的频率。在此情况下,当开关元件s将接收路径r电连接至传感器元件20.1时,则进入接收阶段。而在开关元件s进一步切换到另一开关状态之后进入传输阶段(或许也称为充电阶段),在该传输阶段中,开关元件s将发送路径t电连接至传感器元件20.1。这两个路径r和t在此可以被设计成导线(例如在印刷电路板上),其因此提供导电连接。

该传输阶段可以被用于给传感器元件20.1供应电荷,即造成电容式传感器的充电。对此,传感器元件20.1例如在传输阶段中通过开关元件s且通过发送路径t被电连接至传输机构30。这造成输出信号a经由发送路径t尤其是从传输机构30传输至传感器元件20.1。而接收阶段可以被用于从传感器元件20.1接收位于其中(因为传感器电容cs而储蓄)的电荷,即,造成再充电。对此,传感器元件20.1例如在接收阶段中通过开关元件s且通过接收路径r电连接至保持机构50.4。由此造成接收信号经由接收路径r尤其从传感器元件20.1传输到保持机构50.4。另外,也还可以重复切换该开关机构60,以将不同的传感器元件20.1轮流连接至接收路径和发送路径r、t。

以下,详细探究接收阶段,其可以用于传感器机构20中的评估。在接收阶段中,借助传感器电容cs所储蓄的电荷可以被“转移”,即,依据传感器电容cs或由此储蓄的电荷(如与之成比例地)来给具有保持电容ch的保持机构50.4(如保持电容器)充电。在此,再充电或许可以通过低通滤波器50.5和/或例如也通过未被明确示出的电流镜来进行。保持机构50.4或保持电容器的随后与激活行为探测相关的电荷状态尤其可以依据通过电容器或者串接至保持电容器的电压可选通过模拟-数字转换器50.2来确定。为此,模拟-数字转换器50.2一方面例如可以通过低通滤波器50.5连接至保持机构50.4,另一方面连接至驱动器50.1。另外,可选地也可以将至少另一个控制件50.7(也称为补偿器)连接至接收路径r,以便例如对再充电时的电荷过剩执行补偿。为此,控制件50.7例如可以包括调节电路。因此,控制件50.7(或许与其它部件如驱动器50.1一起)可被设计用于探测电荷过剩(即当转移的电荷量无法再通过保持电容ch来储存时)和/或执行补偿。

控制器50的驱动器50.1例如可以被设计成微控制器等,并且或许也(尤其是重复地和/或定时地)切换开关元件s。尤其是,驱动器50.1可以依据至少一个调整机构50.3最好是计算机程序来执行该切换,以便因而确定和/或改变接收阶段的和/或传输阶段的阶段持续时间。另外,也可以通过驱动器50.1中断接收阶段的和/或传输阶段的交替执行,即引入另一个中断阶段。它用于例如暂停输出输出信号a和/或暂停传输接收信号,以便例如减少能耗。

根据图2的电路原理图清楚示出,尤其通过所述的开关元件s切换而无需其它措施地来产生用于驱动和/或评估传感器元件20.1的矩形信号。它相应地具有很宽的频谱。在没有其它措施的情况下,这种不利的频谱可能导致:传感器元件20.1在车辆1环境中造成干扰性电磁辐射(发射),并且尤其在可能对其它无线电信号等具有干扰作用的频率范围内。

因此,可以作为本发明范围内的措施规定,执行至少一个信号的依据相位和/或依据频率的传输和/或改变以用于驱动和/或评估。因此,例如可以为了驱动(即为了传输给传感器元件20.1和/或为了传感器元件20.1的充电和/或驱动)直接在传输机构30的输出端30.2输出和/或产生信号即输出信号a,在这里,通过信号塑形和/或滤波可以减小信号频谱宽度、尤其是谐波和进而干扰作用。作为其它信号,也可以为了评估而通过所述依据相位和/或依据频率的传输或改变来影响传感器元件20.1的接收信号,例如通过将传输机构30连接至保持机构50.4,以便由此控制接收信号的接收。

还有利的是,所述信号和/或信号塑形受到驱动器50.1和/或与驱动器50.1相连的和/或集成在其中的驱动组件50.6的影响。它们能连接至传输机构30的输入端30.1,以在输入端30.1向传输机构30提供输入信号e(尤其是驱动信号e)。通过这种方式,传输机构30可以接设在驱动器50.1与传感器元件20.1之间,以针对输入信号e执行依据频率和/或依据相位的传输或变化。在此,这尤其是作为有利的频率滤波按如下方式进行,即,在输入信号e中的干扰性频率被大部分滤除。为此,输入信号e在加载于传输机构30的输入端30.1时可以被滤波,并且作为输出信号a在输出端30.2被输出。也可以依据所传输的/所改变的(尤其是所滤波的)输入信号e通过传输机构30输出被引导的输出信号a。借此保证了,也在传感器元件20.1处保持所传输的或所改变的或所滤波的信号的形状和进而被过滤的频谱。“被引导”尤其可以是指输出信号a依据所传输的或所改变的或所滤波的输入信号e被主动产生并且被加载在传感器元件20.1,例如通过使用运算放大器op。

如从图2且进一步具体地还如从图6中示意性看到地,传输机构30也可连接至保持机构50.4的输入端。在此,保持机构50.4例如包括积分器。例如因此可以规定,传输机构30的输入端、尤其是传输机构30的运算放大器op的非逆转输入端“+”连接至积分器的输入端、最好是积分器的另一个运算放大器op‘的(非逆转)输入端“+”。优选地,所述连接设计用于允许保持机构50.4根据由传输机构30造成的依据频率和/或依据相位的传输和/或改变来经由接收路径r从传感器元件20.1接收该接收信号。为此,由传输机构30提供的、因滤波而具有依据频率和/或依据相位的变化的信号(例如在图3和图6中的运算放大器op的“+”输入端)例如影响保持机构50.4或积分器的功能。当与积分器输入端连接时,所提供的信号可被理解为一种积分参考(例如因连接至积分器的非逆转运算放大器输入端,所提供的信号影响积分器的另一运算放大器op‘的差分电压,且或许通过在运算放大器op‘中的反馈也影响了接收信号)。如图6所示的元件的连接在此对应于图2和图3中的连接,如由连接虚线所示。

在图3中更详细地示出了传输机构30。用于产生输入信号e的电路、即尤其是控制器50、优选是驱动器50.1和/或驱动组件50.6由输入信号源40示意性代表。它能够产生电输入信号e如至少一个基本上呈矩形信号形式的或基于此的输入信号e。驱动组件50.6或许也可以执行输入信号e的进一步信号塑形,例如通过可接通的电阻,以给输入信号e塑形。为此,驱动组件50.6也可以通过驱动器50.1被控制,以便例如在调整机构50.3的控制下执行信号塑形。输入端30.1电连接到至少一个第一滤波器元件30.4(尤其是rc电路)和/或第二滤波器元件30.5(尤其是其它电阻r和/或电容器c)以形成sallen-key滤波器。第一滤波器元件30.4包括例如(或许唯一)电阻r和(或许唯一)电容器c。优选地,可以通过连接这两个滤波器元件30.4、30.5而由传输机构30总体提供三阶滤波器。运算放大器op的使用还允许构造成有源式滤波器、最好是sallen-key滤波器。

在图2中,驱动器50.1示意性地通过导线连接至驱动组件50.6。由此可简单示出电路图,在这里,该导线或许也能被理解为多根导线,其将驱动器50.1的相应输出端连接至驱动组件50.6的相应电阻。因此,驱动器50.1例如可以通过至少一个或两个或三个或四个单独的电线与驱动组件50.6相连,尤其是为了通过导线分别控制该驱动组件50.6的至少一个电阻。另外,导线例如分别可以将驱动器50.1的各个输出端连接至驱动组件50.6的至少一个电阻,并且优选接着通过相应的这个/这些电阻将相应的输出端电连接至输入端30.1。例如,驱动组件50.6包括至少两个或三个或四个电阻,电阻分别以第一接线端经由各自导线连接至驱动器50.1并以第二接线端连接至输入端30.1。在此情况下,它是驱动器50.1的不同的导线和输出端,电阻可以单独地和/或彼此无关地被驱动,以便在输入端30.1提供经塑形的输入信号e。换言之,通过驱动组件50.6形成可编程的分压器。它允许输入信号e的塑形,如关于图5所详述的那样。

可以看到,滤波器元件30.4、30.5可以电连接至源机构30.3、尤其是电流源机构和/或电压源机构30.3。在图3所示的例子中,源机构30.3被设计成运算放大器op,其在sallen-key滤波器构型的意义上与滤波器元件30.4、30.5连接。相应地,运算放大器op和/或源机构30.3或许也可以是指另一个滤波器元件。根据由滤波器元件30.4、30.5过滤的输入信号e,源机构30.3造成在输出端30.2输出输出信号a。为了有源传输输出信号a,源机构30.3被连接至供电电压。在此例如示出了用于提供第一供电电位ve的第一电压u1和用于提供第二供电电位vc的第二电压u2,其中,所述电压例如是等值但不同极性的。u1例如为-5v,u2例如为+5v。通过相应设计所述元器件,在此可以提供如下传输机构30,其具有有源式低通滤波器的滤波器性能,尤其是三阶的和/或在1兆赫下衰减达-20db和/或具有470千赫的极限频率。换言之,可以提供至少-20db的谐波抑制。该滤波器在此尤其适用于(基本上)达到333千赫的传感器机构20工作频率,其由在接收阶段和/或传输阶段之间的切换频率来决定。例如工作频率(或还有其它工作频率)因此由开关元件s的切换频率来决定或与之对应。尤其是可以从二次谐波或三次谐波起有效抑制谐波。

或者,或许也能放弃滤波器元件30.4、30.5,因此该传输机构30例如仅具有受控的源机构30,以便基本不变地传输该输入信号e并接着作为输出信号a(如以矩形信号形式)未滤波地被输出。另外,传输机构30也可具有全通滤波等滤波器性能。

本发明的组件10的另一个替代方式和/或补充方式在图3中被虚线示出。在此,在输出端30.2、优选在运算放大器op和/或源机构30.3和/或至少一个滤波器元件30.4、30.5可以规定与另一个源机构30.3‘的连接,以提供替代的输出端30.2'。这种设计在此仅是可选的,以便利用例如电流源和/或变换器作为另一源机构30.3‘,以因此以替代方式输出被引导的输出信号a‘。除了具有运算放大器op的所示设计外,可以采用具有另一源机构30.3‘的设计,或者也可用于取代源机构30.3。在后者情况下,由滤波器元件30.4、30.5构成的滤波器也可以被设计成无源式滤波器,和/或另一源机构30.3‘也被设计成滤波器元件以形成有源式滤波器。原则上,输出信号a或a‘因此可以是强制传输的传感器电压或强制传输的传感器电流。

在图4中示出了在开关元件s与所述至少一个传感器元件20.1之间的信号s‘的传输路线。在该传输路线之内沿传输路径u还可以布置其它电子元件,这通过传输路径u的虚线表示。其它元件例如可造成信号s‘的进一步滤波。开关元件s根据开关位置(切换状态)将传输路径连通至接收路径r以供评估或者连至发送路径t以供驱动。在开关元件s的第一开关位置,信号s‘因此可对应于输出信号a,其从传输机构30的输出端30.2被传输至传感器元件20.1。而在开关元件s的第二开关位置,信号s‘可对应于接收信号并经由接收路径r被传输至保持机构50.4。在后者情况下,信号s专用于所述检测,并且例如可以通过控制器50被评估以测知激活行为。

还如图4所示,可以采用最好呈陷波电路和/或带通滤波器或带阻滤波器(带阻滤波装置)形式的预滤波组件80,尤其是预选器80。由此可以滤除信号s‘的或许因传感器元件20.1(在入射或侵入意义上)而出现的干扰频率。由此清楚知道:传感器元件20.1或许也能被设计成一种天线,经由天线可(从传感器机构20至车辆1环境)进行辐射发射并(自环境至传感器机构20)进行辐射侵入。表述“发射”和“侵入”在此情况下按照干扰性无线电信号或电磁辐射的意义来采用。预滤波组件80例如可被设计成lc振荡电路和/或陷波电路,例如包含相互并联的电容器c和线圈l。预滤波组件80例如连接至第一接线端和第二接线端80.1、80.2。有利地,第一接线端80.1可将预滤波组件80连接至供电电位,和/或第二接线端80.2可将预滤波组件80连接至地电位。这有以下优点,即,信号s‘的在不希望频率范围内的信号分量可通过至少其中一个所述接线端被传导、即被引离。为此,针对所述或许不希望的频率范围,预滤波组件80是低阻的。而针对期望频率,预滤波组件80可以是高阻的,因此针对该频率,信号s‘未被传导经过预滤波组件80(预滤波组件80因此按如下方式起到针对期望频率的带通滤波作用,即,预滤波组件80未排走期望频率)。因此在理想情况下,即在仅以具有期望频率的信号s‘驱动时,未出现滤波所造成的损耗。损耗功率可以通过所述结构被相应显著降低。还可能可行的是,在接收路径r和发送路径t中分别加入用于预滤波组件80的电阻和/或电阻组件,在这里,所述电阻和/或电阻组件最好设计成(基本)相同(具有相同的电阻值和/或相同的尺寸和/或相同的阻抗)。所述电阻和/或电阻组件可被设计用于调整预滤波组件80的传输功能。

图5示出用于输入信号e(实线)的信号塑形的不同可能性ii至v和由此分别导致的输出信号a(虚线)。为了说明,示出了图示i,在这里,通过传输机构30没有进行输入信号e的依据频率和/或依据相位的改变和/或仅进行输入信号e的依据频率和/或依据相位的传输。而在图示ii中,输入信号e的滤波通过传输机构30、即尤其借助滤波器元件来执行。在此,滤波器元件优选提供模拟低通滤波,其改变输入信号e的矩形形状。通过这种方式可以提供正弦形输出信号a。图示iii示出进一步信号塑形的一个例子,在此,除了借助传输机构30的滤波器元件来滤波外,也会由驱动器50.1和/或驱动组件50.6造成调制(尤其作为“平滑”)。在此情况下,输入信号e不同于初始矩形形状且因所述调制而示出各个脉冲的随时间先升后降的波幅。例如可以在输入信号e产生时直接通过驱动器50.1造成进一步信号塑形。图示iv示出一个改进方案,在此,除了根据iii的调制外还采用进一步调制。在此,输入信号e具有阶梯形状,其可能利于借助传输机构30的滤波。换言之,根据图示iii,驱动组件50.6和/或驱动器50.1可被设计用于通过产生具有在时间上前后相继的脉冲的矩形信号来执行输入信号e的塑形,在这里,不同脉冲的脉冲波幅随时间而变,优选以随时间先升后降的波幅(尤其是在脉冲串内),在这里,各个脉冲的脉冲波幅优选(基本)在脉宽范围内保持恒定。而在图示iv中,各个脉冲的脉冲波幅也附加地可以在脉宽内随时间而变,优选具有阶梯形状。通过这种方式,可以很可靠地产生正弦形输出信号a。

输入信号e的一个特别有利的例子在图示v中被示出。该信号例如可以通过如下信号塑形来获得,其通过驱动器50.1和/或驱动组件50.6提供。为此,驱动组件50.6例如被设计成可编程的分压器。所示形状具有多个在时间上前后接续的矩形脉冲,它们在脉冲波幅方面彼此不同。为此,针对驱动组件50.6,可通过不同的分别与驱动组件50.6的至少一个电阻相连的导线由驱动器50.1输出驱动信号。它例如设计成脉宽调制等形式并且对于不同的导线是不同的。不同导线的电阻例如是不同大小的。通过这种方式,输入信号e可以很精确地以期望形状来产生。通过形状对称性、尤其是具有相同的先升再降的脉冲序列和/或针对不同脉冲保持不变的波幅差绝对值,可以产生特别有利的频谱。尤其由此可以(或许完全)消除输入信号e频谱内的三次谐波。

以上对实施方式的说明仅在例子范围内描述了本发明。显然,实施方式的各个特征只要在技术上有意义就能相互自由组合而没有脱离本发明范围。

附图标记列表

1车辆

2后备厢盖

3保险杠

4门把手

8使用者

9身体部位,激活介质

10组件,电路组件

20传感器机构

20.1传感器电极,传感器元件

20.2地电位

30传输机构

30.1输入端

30.2输出端

30.3源机构,电压源机构

30.4第一滤波器元件,用于1阶低通滤波的rc电路

30.5第二滤波器元件,用于2阶低通滤波的其它组件

40输入信号源,数字信号产生

50控制器

50.1驱动器,微控制器

50.2模拟-数字转换器

50.3调整机构,软件

50.4保持机构

50.5低通滤波器

50.6驱动组件

50.7其它控制件

60开关机构

80预选器,预滤器

80.1第一接线端,供电接线端

80.2第二接线端,接地端

r接收路径

t发送路径

a输出信号

c电容器

ch保持电容

cs传感器电容

e输入信号

op运算放大器

r电阻

s开关元件

u1第一电压

u2第二电压

vc供电电压,第二电位

ve供电电压,第一电位

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