电容式的接近传感器的制造方法_2

文档序号:9221454阅读:来源:国知局
之间的相位角。
[0025]此外,传感器还包括控制单元,其尤其是在上述的设计变型方案中在电路和/或程序技术上被设立用于自动执行根据本发明的方法。
[0026]在此优选地,控制单元包括微控制器,在该微控制器中在程序技术上以控制程序(固件)的形式来实现用于自动执行方法的功能性。当然,在本发明的范围内也可以完全或部分地通过不可编程的电子硬件电路,例如逻辑电路来形成控制单元。
[0027]原则上,在本发明的范围内可以针对单电极测量和发射器-接收器-测量分别设置有各自的信号生成电路和/或接收电路。因此,传感器可以包括两个信号生成电路和/或接收电路,其中一个仅用于单电极测量,而另一个仅用于发射器-接收器-测量。但是在传感器的特别简单的结构形式中,一种且同一信号生成电路和一种且同一接收电路不仅可以用于单电极测量而且也可以用于发射器-接收器-测量。
[0028]为此,在传感器的有利的实施变型方案中,信号生成电路永久地与其中一个测量电极连接。因此,在该情况下,传感器具有既针对单电极测量又针对发射器-接收器-测量的用来辐射出电场的固定的发射电极。相反地,接收电路可以以交替的方式要么同样与该发射电极连接,要么与另外的测量电极(接收电极)连接。因此,接收电路能够接在发射电极与接收电极之间。在与发射电极互连的状态下,在此借助接收电路来获取对于第一电容量测量参量具有表征的第一应答信号。相反地,在与接收电极互连的状态下,借助接收电路来获取对于第二电容量测量参量具有表征的第二应答信号。
[0029]在传感器的替选的实施变型方案中,接收电路永久地与其中一个测量电极连接,而信号生成电路能够以交替的方式接在该测量电极与另外的测量电极之间。在最先被提到的情况下,借助接收电路来获取对于第一电容量测量参量具有表征的第一应答信号。在第二情况下,借助接收电路能够获取对于第二电容量测量参量具有表征的第二应答信号。
[0030]此外,本发明的具体实施方案是前述类型的控制单元本身,也就是说,不是传感器的其余的组成部分,并且是一种计算机程序产品。在此,控制单元尤其是在其中一个上述的设计变型方案中在电路和/或程序技术上被设立用于自动执行根据本发明的方法。计算机程序产品(尤其是在非暂时的存储介质,例如CD-ROM或硬盘上)包含有计算机可读的指令,在实施所述指令时尤其是在其中一个上述的设计变型方案中自动地执行根据本发明的方法。在此,计算机程序产品尤其确定且适用于在电容式的接近传感器的(在该情况下是以微控制器为基础的)控制单元中实施。
【附图说明】
[0031]下面结合附图详细阐述本发明的实施例。其中:
[0032]图1以示意性的框图示出电容式的(接近)传感器,其具有包括两个测量电极的电极设施、信号生成电路、接收电路和控制单元;
[0033]图2以根据图1的图示出在测量测量电极与地之间的电容量(单电极测量)期间的传感器;
[0034]图3以根据图1的图示出在测量两个测量电极之间的电容量(发射器-接收器-测量)期间的传感器;
[0035]图4以两个上下叠置地布置的同步的图表示出针对身体部分从旁边经过地接近传感器的情况的在单电极测量期间被传感器获取到的第一电容量测量参量的和在发射器-接收器-测量期间被传感器获取到的第二电容量测量参量的典型的曲线(上面的图表)以及由第一和第二电容量测量参量形成的差信号的典型的曲线(下面的图表);
[0036]图5以根据图4的图示出针对在传感器的周边环境从旁边经过地存在有水的情况的第一和第二电容量测量参量的典型的曲线(上面的图表)和差信号的典型的曲线(下面的图表);
[0037]图6以根据图4的图示出针对同时有水和身体部分接近传感器的情况的第一和第二电容量测量参量的可能的曲线(上面的图表)和差信号的可能的曲线(下面的图表);
[0038]图7以根据图1的图示出传感器的替选的实施方式;
[0039]图8以根据图1的图示出在单电极测量期间的根据图7的传感器;
[0040]图9以根据图1的图示出在发射器-接收器-测量期间的根据图7的传感器。[0041 ] 彼此相应的部件和参量在所有附图中始终配设相同的附图标记。
【具体实施方式】
[0042]图1简化地示出了电容式的(接近)传感器1,其例如作为在电动机式的机动车调节设备中,尤其是在电的车窗升降器中的防夹设备的组成部分使用。
[0043]传感器I包括第一测量电极2、第二测量电极3、信号生成电路4、接收电路5以及开关装置6,开关装置在所示的示例中由三个开关7、8和9形成。此外,传感器I还包括控制单元10。
[0044]在测量电极2的前面接有接收电路5。在接收电路5前面又接有开关装置6。在此,经由开关装置6的开关7和8可以使接收电路5以交替的方式要么与地M连接,要么与信号生成电路4连接。经由开关装置6的开关9信号生成电路4可以以可逆的方式与测量电极3连接。开关7、8和9尤其由半导体开关元件形成。
[0045]信号生成电路4用于生成发射信号Se,在该发射信号的作用下,经由测量电极2或3在位于测量电极2、3前方的探测空间11中生成电场F(图2、图3)。发射信号Se以相对于地M呈周期性地交替的电压的形式生成。为此,信号生成电路4由电振荡器(谐振电路)形成。
[0046]接收电路5用于获取应答信号A1 (图2)或^ (图3),应答信号与能在测量电极2上测量到的电容量有关。尤其是(在发射信号Se间接或直接的影响下)流到测量电极2上的电流的电流强度作为应答信号仏或A2来测量(从测量电极2流出的电流在应答信号A PA2中以负的数值获取到)。为此,接收电路5例如由跨阻抗放大器形成。
[0047]控制单元10对信号生成电路4和开关装置6的开关7至9进行驱控。此外,控制单元还获得例如形式为与电流成比例的电压的应答信号仏或A2的持续的测量值作为接收电路5的输入参量。在此,在优选的实施方案中控制单元10由微控制器形成,在微控制器中可执行地实现了用于自动运行传感器I的控制程序(固件)。
[0048]根据规定,传感器I通过控制单元10在图2和图3中示出的两种运行状态中运行。在图2和图3中仅出于清晰原因而没有绘出控制单元10。
[0049]在根据图2的运行状态下,为了执行单电极测量,通过如下方式使测量电极2经由接收电路5与信号生成电路4连接,即,通过控制单元10来闭合开关8。相反地,通过控制单元10来断开开关7和9,从而尤其使测量电极3与环境电绝缘。对此替选地,测量电极3也可以位于特定的电位上。该电位在时间上可以是恒定的,或例如(在“驱动屏蔽(DrivenShield) ”的意义下)携带测量电极2的电位。
[0050]在发射信号Se的作用下生成的电场F在根据图2的运行状态下在测量电极2与地M,也就是说,在传感器I的周边环境内以接地的方式或电容式地与地M联接的电导体之间延伸。相应地,在单电极测量中获取到的应答信号A1与测量电极2相对于地M的电容量有关。
[0051]在根据图3的替选的运行状态下,为了执行发射器-接收器-测量,通过如下方式使测量电极2经由接收电路5与地M连接并且使测量电极3与信号生成电路4连接,即,通过控制单元10来闭合开关7和9,而断开开关8。
[0052]在发射信号Se的作用下生成的电场F在根据图3的运行状态下优先在测量电极2与测量电极3之间延伸。相应地,在发射器-接收器-测量中获取到的应答信号A2与在测量电极2与3之间形成的电容量(也就是由测量电极2和3形成的电容器的电容量)有关。
[0053]在传感器I的运行中,控制单元10在时间上交错地在根据图2和图3的运行状态之间来回地切换。因此,控制单元10通过相应地驱控开关装置6以交替的方式在单电极测量中获取应答信号A1的测量值,并且在发射器-接收器-测量中获取应答信号A 2的测量值。在附加地考虑发射信号&的情况下,控制单元10从应答信号A i的和应答信号A2的测量值中分别推导出所属的电容量测量参量&或K 2。在此,电容量测量参量KjP K 2相对于能利用单电极测量或发射器-接收器-测量进行测量的电容量是分别成比例的。
[0054]电容量测量参量^和K2的每两个在时间上依次获取到的值由控制单元10以比较的方式检查变化,这些变化对于有身体部分或非传导的材料(尤其是水)接近传感器I是显著的。
[0055]为此,在传感器10的优选的实施方案中,控制单元10根据图4和图5(以D =K1-K2)从电容量测量参量KjP K 2中计算出差信号D,并且将该差信号与所储存的阈值D ^进行比较。
[0056]如果差信号D超过了阈值Dtl (D)Dtl),那么控制单元10得出探测信号W。在防夹系统的范围内,探测信号W作为针对卡夹情况的防护措施触发了所配属的机动车调节设备的调节运动的逆动。在将传感器I用在车窗升降器中的情况下,基于探测信号W例如使车窗运动逆动。
[0057]如借助图4和图5详细阐述的那样,可以借助上述的评估将由身体部分所引起的电容量测量参量1和K2的变化与由水(或其它非导体)引起的电容量测量参量KjP 1(2的变化区分开,其中,仅在第一种
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