专利名称：用于分析和/或控制声换能器的电路装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于分析和/或控制声换能器的、按权利要求1前序部 分的电路装置，用于机动车中、尤其是用作泊车辅助装置的一部分。本发 明还涉及一种具有一个这种电路装置的超声波传感器。
背景技术：
在汽车中，作为泊车辅助装置的一部分的超声波传感器用于停车位测 量或者用于死角的照明。这些传感器发送声脉冲，捕获由阻碍物反射的信 号，将这些信号放大并转换为可被分析的信号，以及将这些可被分析信号 提供给控制器。为此，这些传感器具有声换能器和相应的发送和接收电子 装置。作为特别稳固的结构，保留了罐状的声换能器，该声换能器的糴底 由一个可振动的及由一压电元件来激活的膜片构成。为了可实现该传感器约3m的作用距离，该压电元件被施加较高的、在50v和100v之间的电压， 该电压通常由变压比大于1的变压器、或者变换器来产生。在此，在初级 绕组的一侧上，即在初级侧上， 一个直流电压周期地被接通和关断，由此 在次级侧上，即在次级绕组的一侧上可捕获一个根据所述变压比的更高电 压。该更高电压用作所述声换能器的控制电压。被障碍反射的回波信号典型地具有0.1毫伏和1.0毫伏之间的振幅。当 然在机动车周围和机动车本身内部存在着干扰源，这些干扰源信号以传感 器的工作频率并且以可比较的振幅产生干扰信号。特别常见的是在汽车前 照灯里干扰了发光管的电子镇流器和气体放电管的镇流器。因为放大器的 输入端是传感器的分析电子装置的敏感位置，这些干扰通过放大路径耦合 入。为了干扰抑制，公知了以下措施:一方面在电路拓扑结构和电路选择参 数中提出了低通滤波器，高通滤波器和带通滤波器。此外比较熟悉的是， 符合EMV地并在多层覆金属板中进行电路布置。也借助壳体和电路部件的屏蔽来工作。在DE 102 48 667 Al里描述了用于补偿磁干扰场的方法。因为变压器 本身作为天线对于磁干扰的接收也起了作用，在DE 102 48 667 Al里建议 使用一个具有相同特性的第二变压器。发明的任务和优点发明的任务是提供一种电路装置，该电路装置可以以很小的设计花销 和以很少的成本来尽可能有效地抑制由电场产生的干扰。该任务通过具有权利要求1的特征部分特征的电路装置和具有权利要 求10的特征部分特征的超声波传感器来实现。在相应的权利要求中给出了 有利的实施形式。如由现有技术已知的那样，按本发明的电路装置具有一个变压器形式 的变换器，该变压器具有初级线圈和次级线圈，这些线圈产生大于1的变 压比。在次级线圈上设有用于声换能器的端子和在初级线圈上设有用于控 制装置的端子，可由晶体管或者ASIC构成的该控制装置在变压器的初级 线圈上产生在时间上变化的电压。本发明的基本思想在于，在初级侧上设有用于接收电信号的"天线"， 该天线对寄生的干扰信号也是敏感的。被该天线接收的信号通过移相器移 相180度并且作为补偿信号通过耦合路径输送到次级侧。在此，电路这样 设计，使得当补偿信号被输送到次级侧时，该补偿信号尽可能具有与被次 级侧的部件所接收的干扰信号相同的振幅和移动了 180度的相位。这些彼 此在他们的相位中移动的相同振幅的信号，即在次级侧上接收到的干扰信 号和在初级侧上"产生的"补偿信号互相抵消。因此，发明的根本观点在于 用于抑制干扰电压的补偿方法，该补偿方法可有利地用传感器里现有的部 件来执行。 一个主要优点是，电场干扰的抑制可以在没有屏蔽的情况下实 现，并且在结合屏蔽的情况下改善了电场干扰的抑制。现在一方面可以这样设计天线的几何结构，使得接收信号的振幅与在 次级侧上插入的电的干扰信号的振幅大致相当，被天线接收的信号的放大 在这种情况下不需要。在此"天线"表示导体的每种在初级侧的设置，该 设置对电场具有一定的敏感度。特别有利于的是，先前的现有的变压器或变换器被用作移相器。在这种情况下，天线被连接在一个控制装置和在初级线圈上设置的端子之间。 在这种情况下，耦合路径直接经过变压器。这具有两方面的含义。这样，电信号在通过变压器的路径上一方面产生180度的移相，另一方面根据变 压比被放大。由于这种电压变换，"天线"，即起作用的天线面积可以比放 大器输入端上的"寄生的天线"小地被确定尺寸。已公知的是，使用具有两个初级线圈和一个次级线圈的变压器或变换 器。线圈的结构是，初级线圈之一不引起移相，而在另一个初级线圈中相 对于次级线圈产生180度的移相。变压器将发射电压变换到一个更高的值 并且通过由次级电感来补偿压电电容，降低了后振动时间。在此使振动回 路与声换能器频率相协调。在这种变压器或变换器的情况下，也通过一个第二补偿信号来抵消干 扰信号，该补偿信号理想地具有同样的量值并且在相位中转过180度。在 此，从变换器的初级侧到次级侧并由此到放大器输入端的一个人造第二耦 合路径被提供。初级侧的端子包括所述天线。为了进行振幅的补偿，这样 设计所述比，使得天线上的干扰电压相当于放大器输入端上的干扰电压除 以变换器的变压比。此外，要遵守上面提到的相位条件。在最简单的情况 下，初级侧的第二线圈的端子不实施为"天线"。特别有利的是，天线构造成具有一定天线面积的扁平导体。在这样的 几何结构中，特别是在矩形或者圆形的天线面的情况下，天线的性能可以 很好地被预先确定。此外，天线在电路里的安放相对简单。为了得到尽可 能好的补偿，有利的是，这样设计天线的天线面积，使得该天线面积适配 于并且尤其是至少几乎等于由次级侧的导体构成的虚拟面积除以变压比ti。 因此，在变压器两侧各一个天线起作用，其中，初级侧的天线具有尤其是 减小ti倍的灵敏度。在此，天线面积的实际大小仅有限地可被预先计算出。 在实际中需要一些试验，对专门的电路装置找出合适的天线及其设置。或许会有利的是，在初级侧在一个第二控制装置和为此在初级线圈上 设置的端子之间设置一个具有一定天线面积的第二天线，其中，该第二天 线的天线面积不同于第一天线的天线面积。通过在初级侧的两个线圈上这 样设置两个天线，天线的作用是双向的，因为它们的接收电压在相位中相 差180度。所需补偿通过天线的不同大小来实现。这种实施形式的优点在于更好地适配补偿。此外有利的是，在次级侧上也设置一个这种天线，该天线的天线面积 被计算到次级侧的导体的上述虚拟面积中。这种次级侧的天线起到改善对 干扰信号的控制的作用。在这种情况下，预期的电特性的预先计算变得简 单。此外还有利的是，除了电的干扰场的根据发明的补偿外，还用在DE102 48 667A1中建议的方法来补偿磁的干扰场。
在附图中描述了两个实施例并在下面通过细节说明对其详细描述。图 中指出图h具有晶体管的按本发明的电路装置 图2:具有ASIC的电路装置在图1中示出了这种用于声换能器2的控制电路1的原理。电压源5 通过晶体管3， 4交替地联接到线圈7， 8上，该电压源位于两个通常一样 的线圈7， 8的中心端子6上。线圈7， 8分别通过晶体管3， 4及一个共同 的电阻9与基准电势连接。这样在初级侧上施加了时间上变化的电压，该 电压以预定的变压比ti被转换到次级侧上。由该变压比得到ii2 = Lsek/Lp。 其中，Lsek是次级侧的电感，Lp是相应的线圈7或者8的电感。在次级侧 上在用于声换能器2的端子10和11上可达到的电压取决于初级侧的电流 大小、初级侧的电压范围、变压比和变压器12的次级侧上的负荷阻抗。该 变压器有两个初级线圈7， 8和一个次级线圈16，具有通过一些点标出的 绕线方向。在次级侧上在输出端14， 15之间设有一个电容13。次级线圈16的输 出端14还与电阻9 一起位于电压源5的基准电势上并且具有至端子11的 连接。次级线圈的另一输出端15通常在端子10的旁边也通过连接17与分 析电路18处于电接触。通过连接17输送的"接收信号"的大小在O.lmV 和10mV之间的范围内。这些相对较小的信号的处理要求这样来设计电路 和挑选部件，使得保证对来自周围的干扰具有尽可能大的不敏感性。为了补偿由电场引起的干扰，在初级侧上， 一天线20联接到用作第一控制装置的晶体管4与变压器12的初级线圈7的电连接部分上。该天线构 造成扁平的导体以及适合接收由干扰信号产生的电场。在这种结构中，对 该天线可设置一个约5mm2到15mm2之间的天线面积。用于耦合入由天线 20接收的信号的路径，即耦合路径21，穿过变压器12延伸。在此，变压 器12起到移相器的作用，它使被天线20接收的干扰信号移相180°。天线 20的天线面积至少几乎相应于由次级侧的导体构成的虚拟面积除以变压器 12的变压比ii 。在图2中示出用于声换能器22的电路，其中，变压器23的控制—— 在该例子中该变压器也具有两个初级线圈和一个次级线圈——以及来自该 声换能器的信号的分析处理通过集成电路24 (ASIC)进行。如果传感器膜片被回波信号或者其他的声信号激励，则在声换能器22 的端子上产生电压。通过电阻25，回波电压通过放大器输入端26被输送给 由ASIC24实现的放大器。放大器输出端28通过电阻29被置于信号线路 上。用于变压器23的供电电压在ASIC 24上的端口 27上被量取。干扰源30信号的耦合入(耦合路径)主要通过该声换能器与印刷电路板 的连接线路及通过放大器输入端26上的导线组和部件来实现，例如电阻 25、电容器31和32以及变压器23的次级侧。所有的干扰信号汇集到总和 点33上。所有所述部件和连接部分在传感器的工作频率中都可被视为电"短 路"，也就是说在所有耦合点之间的移相是可忽略的。变压器的初级侧同ASIC 24的发送级34,和35连接，它们在发送时 发出推挽信号。在余下时间里这些发送级的输出端是高欧姆的。在该例子中也在初级侧上设置了同样接收干扰信号的天线36。按本发 明的补偿通过穿过变压器23行进的补偿路径37来实现.与一个未示出的控制器的通信通过点38实现，其中，在39和40之间 施加供电电压。.
权利要求
1.用于分析和/或控制声换能器(2，22)的电路装置(1)，该电路装置用于机动车中，尤其是作为泊车辅助装置的一部分，其中，该电路装置(1)包括一具有一初级线圈(7，8)和一次级线圈(16)的变压器(12，23)，这些线圈导致一大于1的变压比ü，其中，在该次级线圈(16)上设有用于一声换能器(2，22)的端子，在该初级线圈(7，8)上设有用于控制装置的端子，所述控制装置在该变压器(12，23)的初级线圈(7，8)上产生一在时间上变化的电压，其特征在于，在所述初级线圈(7，8)的侧(初级侧)上设有一天线(20，36)，该天线适于接收由干扰信号产生的电场，该天线通过一耦合路径(21，37)与所述次级线圈(16)的侧(次级侧)连接，其中，在该耦合路径(21，37)中设有一用于移相的装置，该装置使得被所述天线(20，36)接收的电的干扰信号移相180°。
2. 根据权利要求1的电路装置，其特征在于，所述天线(20,36)的几 何结构被设计，使得接收到的信号的振幅大致等于所述在所述次级侧上插 入的电的干扰信号的振幅。
3. 根据权利要求1的电路装置，其特征在于，所述变压器(12,23)的 一侧用作用于移相的装置，其中，所述耦合路径(21,37)穿过所述变压器 (12,23)，所述天线(20，36)连接到一个第一控制装置(4,34)与所述为该第 一控制装置设在所述初级线圈(7)上的端子之间。
4. 根据前述权利要求之一的电路装置，其特征在于，所述天线(20,36) 构造为具有一定的天线面积的扁平的导体。
5. 根据权利要求4的电路装置，其特征在于，所述天线面积适配于、 尤其是至少几乎等于由所述次级侧的导体构成的虚拟面积除以所述变压比
6. 根据权利要求5电路装置，其特征在于，所述天线面积是矩形或者 圆形的。
7. 根据前述权利要求之一的电路装置，其特征在于，在所述初级侧上， 在一第二控制装置与所述为该第二控制装置设在所述初级侧上的端子之间 联接了一具有一定天线面积的第二天线，其中，该第二天线的天线面积不同于所述第一天线的天线面积。
8. 根据前述权利要求之一的电路装置，其特征在于，所述天线面积的 大小在2mm2与20mm2之间，尤其是在5mm2与15mm2之间。
9. 根据前述权利要求之一的电路装置，其特征在于，在所述次级侧上 设置了一个另外的天线，该天线的面积被计算到所述虚拟面积中。
10. 作为机动车中一泊车辅助装置的一部分的超声波传感器，其特征在 于，具有一声换能器和一根据前述权利要求之一的电路装置。
全文摘要
用于分析和/或控制声换能器(2，22)的电路装置(1)，该电路装置用于机动车中，尤其是作为泊车辅助装置的一部分，其中，该电路装置(1)包括一具有一初级线圈(7，8)和一次级线圈(16)的变压器(12，23)，这些线圈导致一大于1的变压比ü，其中，在该次级线圈(16)上设有用于一声换能器(2，22)的端子，在该初级线圈(7，8)上设有用于控制装置的端子，这些控制装置在该变压器(12，23)的初级线圈(7，8)上产生一时间上变化的电压，其中，在所述初级线圈(7，8)的侧(初级侧)上设有一天线(20，36)，该天线适于接收由干扰信号产生的电场，该天线通过一耦合路径(21，37)与所述次级线圈(16)的侧(次级侧)连接，其中，在该耦合路径(21，37)中设有一用于移相的装置，该装置使得被所述天线(20，36)接收的电的干扰信号移相180°。
文档编号B06B1/02GK101557884SQ200780044044
公开日2009年10月14日 申请日期2007年10月2日 优先权日2006年11月28日
发明者K-H·里希特, R·贝克尔斯 申请人:罗伯特·博世有限公司