控制汽車門開啟的電容傳感器組件及相應(yīng)操作方法
【專利摘要】一種用于感應(yīng)汽車動(dòng)作的傳感器組件，其中至少一個(gè)電容傳感器(2,3)以及一個(gè)與傳感器電極連接的控制分析儀(4)，所述控制分析儀能夠計(jì)算傳感器隨時(shí)間變化的電極電容值，所述控制分析儀根據(jù)時(shí)間變化情況發(fā)出確認(rèn)信號(hào)。所述控制分析儀連接一個(gè)可控制的基本負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)組件(11,12)，通過該組件使所述電容基本負(fù)荷與傳感器電極(2,3)發(fā)出的測(cè)量電容負(fù)荷接通或斷開，從而測(cè)量到所述基本負(fù)荷與接通控制分析儀(4)測(cè)量負(fù)荷構(gòu)成的總電容負(fù)荷。通過控制分析儀控制與測(cè)量總負(fù)荷有關(guān)的基本負(fù)荷組件(11,12)。
【專利說明】控制汽車門開啟的電容傳感器組件及相應(yīng)操作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種安裝有傳感器電極的傳感器組件，傳感器電極能夠測(cè)量到其前方靠近的物體。

【背景技術(shù)】
[0002]上述類型的傳感器使用電容測(cè)量原理辨別接近物體或障礙。通過第二個(gè)電極形成一個(gè)外部電場(chǎng)。電介質(zhì)進(jìn)入到電場(chǎng)后，所述電極構(gòu)成的電容器電容發(fā)生變化。
[0003]連接傳感器電極的控制分析儀線路測(cè)量到相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)出現(xiàn)的傳感器電極電容變化，具有規(guī)定頻率的所述傳感器電極定期充電和放電，并至少對(duì)所述傳感器電極定期充電和放電的相關(guān)電流或電壓變化參數(shù)進(jìn)行分析，從而檢測(cè)電容變化。
[0004]在物體接近或接觸時(shí)，所述傳感器電極和物體構(gòu)成的電容器電容出現(xiàn)變化，所述傳感器電極也做出相應(yīng)反應(yīng)。主要原因是，電容器的電容與極板間距有關(guān)。一般情況下，物體離傳感器電極越近，電容升高的越快。
[0005]此種結(jié)構(gòu)形式的所述傳感器組件在美國專利5，730，165和相關(guān)德國專利DE 19681 725 B4中已經(jīng)有過介紹。傳感器電極定期充電和放電的相關(guān)電流或電壓變化參數(shù)是一個(gè)可通過電容器測(cè)量的電壓，該電壓與電容器上積累的電荷有關(guān)，在所述傳感器電極定期與工作電壓連接時(shí)充電積累電荷，然后與電容器連接時(shí)放電。專利EP I 339 025 BI中還介紹了另一種結(jié)構(gòu)形式的專利。
[0006]電容傳感器的電容變化也可認(rèn)為是傳感器電極電容充電和放電時(shí)間的變化。例如傳感器根據(jù)電荷轉(zhuǎn)移原理工作。根據(jù)所述電子轉(zhuǎn)移原理工作的分析電子元件至少需要一個(gè)定期充電的標(biāo)準(zhǔn)電容器，用于確定充電時(shí)間并用于分析靠近或接觸物體的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間間隔。分析標(biāo)準(zhǔn)電容器充電時(shí)間的變化情況，并在物體接近傳感器電極時(shí)進(jìn)行調(diào)整。
[0007]所述傳感器組件還可安裝并連接其他部件，例如，安裝一個(gè)其他的電勢(shì)控制電極。為了減少干擾并提高傳感器的靈敏度可以給所述傳感器組件安裝一個(gè)作為屏蔽的附加電極作為電容接近傳感器。所述電容傳感器在W099/48730或DE 40 36 465中描述為汽車窗戶升降器的夾緊保護(hù)裝置。此種電容傳感器上有三層電極結(jié)構(gòu)并作為密封裝置部件安裝在線狀基層材料中，相關(guān)專利有DE 10 2006 053 572 B3。
[0008]所述傳感器組件安裝有一個(gè)傳感器電極以及所述傳感器電極后面有一定間距的接地隱蔽電極以及一個(gè)位于傳感器電極和隱蔽電極之間的屏蔽電極，通過控制分析儀電路與傳感器電極連接，這樣它的電勢(shì)才會(huì)接近傳感器電極電勢(shì)，在已知公開專利EP O 518836 Al1US 6, 825, 752 B2, DE 101 31 243 Cl 和 DE 10 2006 044 778 Al 中做過介紹。
[0009]使用此種結(jié)構(gòu)形式的傳感器電極能夠操作汽車門或蓋板，例如汽車后備箱蓋板。而且還可以使用所述傳感器電極辨別接近的物體，例如，腿在后保險(xiǎn)杠下方晃動(dòng)操縱汽車控制器打開和關(guān)閉后備箱蓋板。
[0010]上述已知設(shè)備的問題在于帶有不同電容載荷的傳感器電極置于前端位置。環(huán)境條件的變化，例如鹽結(jié)晶，污染，潮濕或蒸汽對(duì)會(huì)影響到測(cè)量準(zhǔn)確性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種可靠的傳感器技術(shù)，減少操作和測(cè)量錯(cuò)誤的情況。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，通過一種具有權(quán)利要求1特性的傳感器組件以及權(quán)利要求7中介紹的方法解決這個(gè)問題。
[0013]符合本發(fā)明結(jié)構(gòu)的動(dòng)作感應(yīng)汽車傳感器組件中至少連接一個(gè)電容傳感器電極以及一個(gè)帶有傳感器電極的控制分析儀。該裝置測(cè)量隨時(shí)間變化的傳感器電極電容，控制分析儀會(huì)發(fā)出相關(guān)的時(shí)間操作信號(hào)。
[0014]建議采用該方法，即通過控制分析儀根據(jù)接通或斷開與電容值有關(guān)的電容基本負(fù)荷。通過所述控制分析儀連接可控制的基本負(fù)荷組件，控制該組件使基本電容負(fù)荷接通傳感器電極形成的電容測(cè)量負(fù)荷。測(cè)量接通的(恒定)基本負(fù)荷與所述控制分析儀中的(操作相關(guān)的)測(cè)量負(fù)荷形成的總電容負(fù)荷。
[0015]控制分析儀給電極組件設(shè)定基本負(fù)荷，即可測(cè)量電容。達(dá)到設(shè)定的基本負(fù)荷時(shí)，所述控制分析儀會(huì)接通電容負(fù)荷，因此所述控制分析儀可測(cè)量傳感器電極的電容以及接通的電容負(fù)荷。同時(shí)所述傳感器電極接通電容。所述控制分析儀根據(jù)測(cè)量的總負(fù)荷控制基本負(fù)荷組件。
[0016]根據(jù)環(huán)境影響電容基本負(fù)荷會(huì)發(fā)生變化，例如安裝有傳感器電極的保險(xiǎn)杠中出現(xiàn)鹽結(jié)晶時(shí)，斷開接通的基本負(fù)荷，使總電容再次回到電極綜合分析范圍內(nèi)。
[0017]清除鹽結(jié)晶，總電容負(fù)荷再次出現(xiàn)變化，可隨時(shí)測(cè)量，電容基本負(fù)荷在接通或連接電容時(shí)可再次回到設(shè)定范圍。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，基本負(fù)荷組件有不同的接通電容基本負(fù)荷，通過控制接通改變基本負(fù)荷。
[0019]主要使用電容器以及電容器組件作為電容基本負(fù)荷，可以逐步改變基本負(fù)荷。還可設(shè)定多個(gè)基本負(fù)荷等級(jí)并接通。
[0020]以簡(jiǎn)單的方法通過一個(gè)開關(guān)元件接通，控制分析儀可控制開關(guān)元件而不測(cè)量電容量。
[0021]一般來說，電容基本負(fù)荷會(huì)隨時(shí)間變化，該過程比傳感器測(cè)量過程的時(shí)間長(zhǎng)?；矩?fù)荷電容的接通或斷開可通過每分鐘測(cè)量的電容值來確定。
[0022]主要是傳感器部件可隨時(shí)在測(cè)量電容的設(shè)定范圍內(nèi)工作，且識(shí)別精度更高。
[0023]本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于，電容器可作為基本負(fù)荷，在組合接通時(shí)可設(shè)定更廣的基本負(fù)荷范圍。例如可使用電容比為2:4:8:18(勢(shì)能2)的電容器，通過組合線路使基本負(fù)荷與翻倍的電容基本值匹配(例如 2，4，6，8，10，12，14，16，18，20，22，24，26，28，30)
[0024]如上所述，根據(jù)信號(hào)或測(cè)量電容增加量接通基本負(fù)荷。在基本設(shè)定中(一般條件下的汽車以及供貨狀態(tài)下的一般狀態(tài))可接通14倍基本電容量。有足夠可以提高和減少基本負(fù)荷的調(diào)節(jié)量。
[0025]本發(fā)明中的傳感器電極可以是任意結(jié)構(gòu)形式，例如，延長(zhǎng)導(dǎo)線，同軸導(dǎo)體或扁電極。此外電極可以是多個(gè)部分構(gòu)成的。傳感器電極均由導(dǎo)電材料構(gòu)成。
[0026]本發(fā)明的電容傳感器組件包括一個(gè)沿著第一個(gè)并列線延伸的第一個(gè)傳感器電極，通過該所述傳感器電極測(cè)量接近傳感器電極的物體。并列線是笛卡爾協(xié)調(diào)系統(tǒng)直線，在空間中可以轉(zhuǎn)彎。
[0027]傳感器電極有一層電絕緣外皮。它能夠保護(hù)絕緣體不受到環(huán)境影響以及不與其他導(dǎo)電部件接觸。
[0028]接通的所述控制分析儀線路能夠測(cè)量到相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)變化的傳感器電極容量，第一個(gè)具有規(guī)定頻率的傳感器電極會(huì)定期放電和充電，且至少分析第一個(gè)所述傳感器電極定期充電和放電的電流或電壓變化參數(shù)，從而測(cè)量電容的變化。定期充電和放電的過程是這樣的，具有固定頻率的傳感器電極定期反復(fù)連接電勢(shì)，例如，工作電壓電勢(shì)。電壓的變化可以是傳感器電極接口處的電壓變化。該參數(shù)是電容器中累計(jì)電荷時(shí)測(cè)量的一個(gè)電壓，或者是經(jīng)過反復(fù)幾次的充電和放電至超過開關(guān)閥時(shí)第一個(gè)傳感器電極所測(cè)量的一個(gè)電壓。在用戶做出一個(gè)固定動(dòng)作時(shí)，例如在保險(xiǎn)杠下方踢一腳，形成一次開關(guān)過程。傳感器電極會(huì)辨別是否針對(duì)這個(gè)動(dòng)作發(fā)出一個(gè)時(shí)間信號(hào)，例如在用戶小腿接近時(shí)，測(cè)量用戶小腿，并形成一個(gè)升高的信號(hào)值。
[0029]本發(fā)明接通的基本負(fù)荷作為電容補(bǔ)償。電容變化范圍很小也能夠做出反應(yīng)，相對(duì)于其他專利中的產(chǎn)品基本負(fù)荷或電容補(bǔ)償是可調(diào)節(jié)的。
[0030]本發(fā)明的方法是用傳感器組件辨別動(dòng)作操作汽車，至少使用一個(gè)電容傳感器電極以及一個(gè)與傳感器電極連接的控制分析儀。所述控制分析儀能夠測(cè)量傳感器電極隨時(shí)間變化的電容值，而且控制分析儀會(huì)根據(jù)時(shí)間推移發(fā)出操作信號(hào)。
[0031]根據(jù)本發(fā)明方法，需要使用連接傳感器電極的控制分析儀定期測(cè)量電容總負(fù)荷。測(cè)量的電容總負(fù)荷與控制分析儀中設(shè)定的符合值進(jìn)行對(duì)比。
[0032]根據(jù)對(duì)比結(jié)果，總負(fù)荷是大于或小于設(shè)定值，從而使電容基本負(fù)荷與傳感器電極形成的電容測(cè)量負(fù)荷連接或斷開，測(cè)量作為總電容的(恒定)基本負(fù)荷與控制分析儀的(變化的操作顯示)測(cè)量負(fù)荷。根據(jù)測(cè)量的總負(fù)荷選擇基本負(fù)荷，從而使總負(fù)荷與設(shè)定的負(fù)荷值接近。
[0033]本發(fā)明結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點(diǎn)在如下從屬權(quán)利要求中做了進(jìn)一步的闡述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]根據(jù)附圖能夠更詳細(xì)的了解本發(fā)明
[0035]圖1中顯示的本發(fā)明汽車傳感器組件的結(jié)構(gòu)形式；
[0036]圖2顯示的是圖1的俯視圖；
[0037]圖3顯示的是本發(fā)明傳感器組件的方框圖；

【具體實(shí)施方式】
[0038]圖1中顯示的是汽車I的尾部，在尾部保險(xiǎn)杠的范圍內(nèi)安裝一個(gè)傳感器電極組件
2。在所述傳感器電極組件2的下方是另一個(gè)在水平和垂直方向偏移的傳感器電極組件3。所述傳感器電極組件2和3連接著一個(gè)控制分析儀4。它安裝在電極2和3附近。所述分析儀4與一個(gè)中央汽車控制器5連接(見圖2)。所述中央控制器5從控制分析儀4中獲得汽車后備箱蓋板開啟的信號(hào)，同時(shí)所述分析儀4還能分析電極信號(hào)。所述電極組件2，3通過控制分析儀4充電，并在物體接近時(shí)分析電荷并測(cè)量電容變化，例如操作者身體部位。
[0039]通過第一個(gè)電容傳感器電極2以及第二個(gè)電容傳感器電極3測(cè)量每個(gè)電極2，3和行使車道之間的每個(gè)電容。所述電容發(fā)生了變化，例如電極2，3和運(yùn)行車道之間進(jìn)入了一個(gè)物體，控制分析儀4檢測(cè)出每個(gè)所述電極2，3的電容變化，分析儀連接兩個(gè)所述電極2，3。
[0040]兩個(gè)所述電極2，3有一定的距離，可以分析動(dòng)作，例如汽車尾部保險(xiǎn)杠和行駛車道之間的腳動(dòng)作。簡(jiǎn)單的做一個(gè)腳踢動(dòng)作，平行安裝的電極2，3就能打開或閉合后備箱蓋板，而無需駕駛員進(jìn)行復(fù)雜的操作。
[0041 ] 由于兩個(gè)電極2，3平行安裝，兩個(gè)所述電極2，3構(gòu)成了一個(gè)電容傳感器組，通過兩個(gè)不同方向的動(dòng)作區(qū)分操作過程。第一個(gè)動(dòng)作(朝里動(dòng)作)在汽車尾部保險(xiǎn)杠下方踢腳，第二個(gè)動(dòng)作(抽回動(dòng)作)操作者的腳收回。本發(fā)明裝置4通過所述電容傳感器電極2，3識(shí)別該動(dòng)作，從而第一個(gè)電容傳感器2以及第二個(gè)電容傳感器電極3做出反應(yīng)，使汽車電鍵或每個(gè)無線對(duì)接的無線芯片做出反應(yīng)，通過一根天線傳遞信號(hào)，尤其是汽車尾部范圍內(nèi)能夠發(fā)射無線信號(hào)的天線。電鍵在天線接收范圍內(nèi)，會(huì)發(fā)出它的無線信號(hào)，該信號(hào)會(huì)被汽車接收。從而打開汽車后備箱蓋板。
[0042]此種電容傳感器的原理在汽車技術(shù)行業(yè)也已被大家所了解。電極2，3以及控制分析儀4的連接能夠自行測(cè)量和分析信號(hào)并發(fā)出開啟信號(hào)。
[0043]圖3所示的是本發(fā)明控制分析儀4具有的特點(diǎn)?？刂品治鰞x4中含有一個(gè)微型控制器10和兩個(gè)與微型控制器連接的電容器組件11和12。所述電容器組件11和12上分別有接通的電容并能夠連接到導(dǎo)線13和14上。所述導(dǎo)線13和14與微型控制器10的輸入端連接。圖中所示的外電極2通過所述導(dǎo)線14與所述微型控制器10的輸入端連接，同時(shí)通過所述電容器組件12與可預(yù)選的電極連接。傳感器電極3通過導(dǎo)線13與微型控制器10的輸入端連接，同時(shí)還可預(yù)選傳感器組件11中的附加電容。所述微型控制器10可測(cè)量輸入端上的電容。電容器組件可控制，根據(jù)所述導(dǎo)線13和14上測(cè)量的電容，通過控制微型控制器10實(shí)現(xiàn)電容器的接通或斷開。所述電容器組件11和12中包含多個(gè)可以單個(gè)接通或整體接通的電容器。
[0044]圖3所示，電極2和3中相對(duì)于接地電極20產(chǎn)生了電容。該電極安裝可通過汽車底板，接近的用戶或者不同接地部件在測(cè)量范圍內(nèi)混合時(shí)都能產(chǎn)生電容。所述測(cè)量電極2和電極20之間形成的電容和電容器組件12設(shè)定電容相關(guān)的基本負(fù)荷。所述測(cè)量電極20和電極3之間的電容量及組件11的電容量。
[0045]電極2和3所處環(huán)境的電介質(zhì)發(fā)生變化，主要是所述電極2和3及對(duì)應(yīng)電極20范圍內(nèi)，基本電容也會(huì)發(fā)生變化。例如在電極和測(cè)量范圍之間的車體部件變臟或者包裹著鹽結(jié)晶，所述電極2和3會(huì)產(chǎn)生另外一種與汽車干燥和干凈狀態(tài)下不同的基本電容。微型控制器10記錄重復(fù)時(shí)間間隔的電容并進(jìn)行設(shè)定，也就是說，電容器連接設(shè)備11和12上，較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的電容平均值在所需的范圍內(nèi)。例如所述電極2和電極20之間的電容在環(huán)境影響下會(huì)升高，從而使設(shè)備12的接通電容減少。在分析操作動(dòng)作時(shí)測(cè)量短時(shí)間內(nèi)的信號(hào)以及電容變化，不會(huì)對(duì)設(shè)備11和12預(yù)選電容值造成影響。相反，電容還能與較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)的平均值匹配，例如幾分鐘。本發(fā)明的設(shè)備還能實(shí)現(xiàn)固定電容范圍內(nèi)信號(hào)測(cè)量和分析及微調(diào)。通過接通的基本電容及負(fù)荷可以隨時(shí)測(cè)量規(guī)定范圍內(nèi)的基本電容。該組件的靈敏度因此大大提高了，并滿足能夠測(cè)量較大電容范圍的要求。
[0046]如果已經(jīng)確認(rèn)動(dòng)作分析信號(hào)，控制器10通過輸出端25給汽車中央控制器5發(fā)出一個(gè)開啟信號(hào)。
[0047]本發(fā)明框架內(nèi)的多個(gè)電容器可作為基本負(fù)荷接通，僅有一個(gè)電容器可接通一個(gè)或兩個(gè)電極。
【權(quán)利要求】
1.用于感應(yīng)汽車動(dòng)作的傳感器組件，其中至少一個(gè)電容傳感器(2，3)以及一個(gè)與傳感器電極連接的控制分析儀(4)，所述控制分析儀能夠計(jì)算傳感器隨時(shí)間變化的電極電容值，所述控制分析儀根據(jù)時(shí)間變化情況發(fā)出確認(rèn)信號(hào)；其特征在于， 所述控制分析儀連接一個(gè)可控制的基本負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)組件(11，12)，通過控制該組件使所述基本電容負(fù)荷與傳感器電極(2，3)發(fā)出的電容測(cè)量負(fù)荷連接或斷開，從而能夠測(cè)量到所述基本負(fù)荷與接通控制分析儀(4)測(cè)量負(fù)荷構(gòu)成的總電容負(fù)荷； 通過控制分析儀控制與測(cè)量總負(fù)荷有關(guān)的基本負(fù)荷組件(11，12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器組件,其中基本負(fù)荷組件能夠產(chǎn)生不同的接通式電容基本負(fù)荷，通過控制可接通變化的基本負(fù)荷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳感器組件，其中安裝有多個(gè)傳感器電極(2，3)，所述多個(gè)傳感器電極連接到一個(gè)基本負(fù)荷組件(11，12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器組件，其中每個(gè)傳感器組件分別有一個(gè)各自的基本負(fù)荷組件(11，12)，同時(shí)所述控制分析儀對(duì)各個(gè)基本負(fù)荷組件實(shí)現(xiàn)分別控制。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器組件，所述控制分析儀能夠計(jì)算在不同時(shí)間下測(cè)量的總負(fù)荷平均值，控制基本負(fù)荷組件或選擇不同時(shí)間基本負(fù)荷的平均值。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器組件，其中基本電容負(fù)荷同時(shí)出現(xiàn)在傳感器電極和控制分析儀和接地之間。
7.操作傳感器檢測(cè)汽車感應(yīng)動(dòng)作的方法，至少通過一個(gè)電容傳感器電極(2，3)以及一個(gè)與傳感器電極連接的控制分析儀(4)測(cè)量隨時(shí)間變化的傳感器電極的電容值，同時(shí)控制分析儀還會(huì)發(fā)出確認(rèn)信號(hào)， 步驟包括: 通過一個(gè)與所述傳感器電極連接的控制分析儀測(cè)量得到一個(gè)總電容負(fù)荷； 測(cè)量得到的總電容負(fù)荷與控制分析儀中的負(fù)荷設(shè)定值對(duì)比； 電容基本負(fù)荷與傳感器組件(2，3)的電容測(cè)量負(fù)荷接通，接通的基本負(fù)荷與控制分析儀(4)中的電容測(cè)量值構(gòu)成總電容負(fù)荷； 根據(jù)測(cè)量的總電容負(fù)荷選擇基本負(fù)荷，使總負(fù)荷與設(shè)定的設(shè)定負(fù)荷值接近。
【文檔編號(hào)】H03K17/955GK104137419SQ201380010709
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月21日
【發(fā)明者】貝特霍爾德·西格 申請(qǐng)人:胡夫·許爾斯貝克和福斯特有限及兩合公司