電路、鍵和用于確定振蕩特性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 實施例涉及電路、鍵和用于確定振蕩特性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在眾多技術(shù)領(lǐng)域中存在著檢測外部影響的要求。一個示例是傳感器，其例如能檢 測一個物體向另一個物體的接近。這種傳感器可以例如是接近傳感器、鍵或其他相應(yīng)的傳 感器。那么，它們可以例如包括能檢測到外部影響的電路。相應(yīng)的鍵例如使用在鍵盤領(lǐng)域、 車輛領(lǐng)域、基礎(chǔ)建設(shè)和機械制造的其他科目中。
[0003] 因此針對對安全要求嚴(yán)苛的應(yīng)用，例如在車輛中使用鍵。對于鍵有利的，它們具有 高可靠性且必要時是可診斷的。這對于簡單的電觸頭，在必要時利用技術(shù)上簡單的手段很 難實現(xiàn)，這是因為觸頭例如可能封閉。同樣地也適用于對短路或斷開的存在的診斷。
[0004] EP1 424 250A2涉及一種用于詢問車輛的安全帶鎖的鎖定狀態(tài)的裝置。詢問裝 置和傳感器一起工作，傳感器直接測量電感變化或聯(lián)接因素變化。但在這種技術(shù)方案中必 要時需要特殊平衡。
[0005] 相似的要求不僅存在于安全帶鎖的領(lǐng)域中和在汽車領(lǐng)域的其他應(yīng)用中，而且也存 在于其他技術(shù)領(lǐng)域中。例如基礎(chǔ)建設(shè)、機械制造和其他的技術(shù)領(lǐng)域也都屬于此。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 因此存在這樣的需求，S卩，改善在針對這種應(yīng)用的制造和實施方面的折衷方案。為 這種需求考慮按權(quán)利要求1所述的電路、按權(quán)利要求14所述的鍵以及按權(quán)利要求15所述 的方法。
[0007] 在帶有至少一個能振蕩的電路區(qū)段的電路的實施例中，這個電路區(qū)段包括電路構(gòu) 件，電路構(gòu)件能被外部影響所影響，使得電路區(qū)段的振蕩特性能通過外部影響而改變。在 此，電路還被構(gòu)造成通過在多個預(yù)設(shè)定頻率下的探測來確定電路區(qū)段的振蕩特性。
[0008] 因此基于實施例得出了這樣的認(rèn)識，S卩，在制造和實施方面的折衷方案可以得到 改善，方式是，電路剛好被構(gòu)造成使得通過在多個預(yù)設(shè)定頻率下進(jìn)行探測來確定電路區(qū)段 的振蕩特性。由此在必要時可以實現(xiàn)，利用較為簡單的技術(shù)手段就可以取消電路針對具體 應(yīng)用的適配，方式是，多個預(yù)設(shè)定頻率布置在一定頻率范圍內(nèi)，使得必要時以不依賴于根據(jù) 實施例的單個電路的個別適配的方式確定電路的受外部影響所影響的振蕩特性以及因此 在必要時能夠反推出所述外部影響。
[0009] 能振蕩的電路區(qū)段可以例如包括電振蕩回路或由這個電振蕩回路形成。電振蕩回 路在此是能諧振的電裝置，其典型地包括感應(yīng)式的電路元件和電容式的電路元件。這些電 路元件被如下地布線，即，能夠?qū)⑺鼈儗嵤┏呻娬袷幉俊?br>[0010] 感應(yīng)式的電路元件以及電容式的電路元件在此可以由單個的電路元件，但也可以 由固有的電路形成，該固有的電路具有其阻抗（交流電阻）對施加在其上的頻率的依賴性， 感應(yīng)式的電路元件以及電容式的電路元件類似于線圈或電容器。因此例如感應(yīng)式的電路元 件可以具有絕對值隨頻率升高的阻抗，電容式的電路元件具有絕對值隨頻率下降的阻抗。 其特性可以例如在感應(yīng)式的電路元件的情況下被設(shè)計成線性的或基本上線性的，但也可以 設(shè)計成多項式的或遵循更為復(fù)雜的公式。相應(yīng)地，該特性在電容式的電路元件的情況下基 本上是成反比例的，亦即例如線性地或基本上線性地成反比例，但在此也可以遵循一種斷 續(xù)的合理的或更為復(fù)雜的特性。補充或備選地，阻抗特性也包括必要時依賴于頻率的相位 移，如在線圈作為感應(yīng)式的電路元件的示例或電容器作為電容式的電路元件的示例的情況 下阻抗特性例如是這種情況。
[0011] 振蕩特性在此包括信號在其強度方面的特性作為施加在電路構(gòu)件或電路區(qū)段上 的或在那里出現(xiàn)的頻率的函數(shù)。振蕩特性因此必要時可以通過確定或檢測在多個預(yù)設(shè)定頻 率的頻率下的信號強度而被確定。這尤其也包括近似確定的可能性，例如它可以通過相應(yīng) 進(jìn)行的確定在一些，例如僅在兩個頻率下，但也在多個頻率下被執(zhí)行。
[0012] 電路構(gòu)件在此能通過外部影響受到影響，亦即例如在其作為頻率的函數(shù)的阻抗特 性方面能被變化或能觸發(fā)。電路構(gòu)件可以例如涉及感應(yīng)式的電路元件，在該感應(yīng)式的電路 元件中，根據(jù)外部影響而發(fā)生電感的變化以及進(jìn)而阻抗的變化。在這種情況下，外部影響可 以例如包括影響感應(yīng)式的電路元件的電感的物體的接近或遠(yuǎn)離。
[0013] 同樣地，電路構(gòu)件可以例如涉及電容式的電路元件，在該電容式的電路元件中，根 據(jù)外部影響而發(fā)生電容值的變化以及進(jìn)而同樣發(fā)生阻抗的變化。在這種情形下，外部影響 可以例如包括電介質(zhì)的運動，通過電介質(zhì)的運動使電容的電容值被改變。但同樣可以例如 涉及電容式的電路元件的一個電極與電容式的電路元件的另一個電極的間距的改變。由此 也可以影響電容式的電路元件的電容值以及因此引起電容式的電路元件的阻抗的變化。
[0014] 但電路構(gòu)件也可以同樣涉及電阻式的電路元件，亦即例如涉及電阻，電阻根據(jù)外 部影響而使其電阻值以及進(jìn)而其阻抗變化。根據(jù)具體的實施，這例如可以通過電阻的機械 的變形，通過電阻的磁性的影響和/或通過電阻或相應(yīng)的電阻式的電路元件的熱影響而發(fā) 生。由此也可以改變其阻抗值以及因此改變能振蕩的電路區(qū)段的振蕩特性。
[0015] 振蕩特性通過外部影響的改變在此選擇性地在必要時可以是可逆的，但必要時可 以具有滯后的特性。因此，如果例如在外部影響的第一狀態(tài)下存在電路區(qū)段的第一振蕩特 性并且第一狀態(tài)在外部影響的第二狀態(tài)下被改變，進(jìn)而不同于第一振蕩特性的第二振蕩特 性被電路區(qū)段所采用，那么可以通過隨后返回至外部影響的第一狀態(tài)再次采用第一振蕩特 性或至少相似于第一振蕩特性的第三振蕩特性。最后一種情況在此可以相應(yīng)于滯后特性的 存在，而第一種情況則相應(yīng)于除了滯后現(xiàn)象之外的非滯后或滯后的特性。
[0016] 按實施例的電路可以選擇性地被構(gòu)造成以不依賴于電路區(qū)段的振蕩特性的方式 提供多個預(yù)設(shè)定頻率。因此多個頻率的頻率可以例如還在電路區(qū)段在存在有外部影響的預(yù) 先確定的或限定的狀態(tài)下的具體振蕩特性完全已知之前就被確定。由此可以例如能夠?qū)崿F(xiàn) 以不依賴于電路區(qū)段的構(gòu)件公差和其他公差的方式選取多個頻率的頻率以及因此可以免 去，然而至少是簡化電路在其電路區(qū)段上的具體的調(diào)設(shè)。必要時同樣可以實現(xiàn)，使電路的特 性對運行參數(shù)的改變更為不敏感。因此必要時，老化變化、溫度變化或者運行參數(shù)的其他的 變化對可達(dá)到的精度有更小的影響。電路區(qū)段的振蕩特性因此可以例如被系統(tǒng)化地確定。
[0017] 補充或備選地，按照實施例的電路此外還包括頻率發(fā)生器，頻率發(fā)生器被構(gòu)造成 為電路區(qū)段提供多個預(yù)設(shè)定頻率。通過設(shè)置頻率發(fā)生器可以在必要時實現(xiàn)，以監(jiān)控的類型 和方式為電路區(qū)段提供多個頻率的各個頻率以及因此在必要時能夠?qū)崿F(xiàn)振蕩特性的更為 精確的確定。
[0018] 頻率發(fā)生器在此可以為電路區(qū)段在必要時提供頻率信號，頻率信號包括部分信號 的時間順序，其中，部分信號基本上分別配屬有多個頻率中的一個頻率。多個頻率中的相關(guān) 的頻率在此可以例如相應(yīng)于相關(guān)的部分信號的基本頻率。
[0019] 多個頻率的頻率可以選擇性地例如在多個頻率的頻率所處的頻率范圍中等距地 布置。換句話說，多個頻率的頻率，如果這些頻率包括至少三個不同的頻率的話，例如如下 地處在該頻率范圍中，即，使得多個頻率中的每兩個頻率的差絕對值上相應(yīng)于多個頻率的 所有頻率的最小的絕對頻率差或其整數(shù)倍。
[0020] 如下面還將闡釋的那樣，頻率發(fā)生器可以選擇性地被例如實施為可編程的硬件組 件的部件，亦即例如可以被該硬件組件包括。因此頻率發(fā)生器可以例如包括可編程的硬件 組件的數(shù)字接口，時鐘信號可以作為具有可針對性地改變、控制或調(diào)節(jié)的頻率的頻率信號 在該數(shù)字接口上發(fā)射。頻率信號因此可以例如包括不同的頻率的矩形信號。這種可編程的 硬件組件可以例如由處理器、微型控制器（μ控制器、μC、MCU)、數(shù)字的信號處理器（DSP) 或其他的例如下面還要繼續(xù)闡述的相應(yīng)的硬件形成。由此可以在必要時實現(xiàn)制造已經(jīng)由于 減少的部件數(shù)量而被簡化。補充或備選地，必要時同樣可以實現(xiàn)在使用和/或確定振蕩特 性方面的較大的靈活性。但在其他的實施例中，頻率發(fā)生器也可以被實施為單獨的模擬的、 數(shù)字的或混合的結(jié)構(gòu)單元或電路。
[0021 ] 補充或備選地，按實施例的電路此外還可以包括評估單元，評估單元與電路區(qū)段 聯(lián)接且被構(gòu)造成經(jīng)由聯(lián)接，在多個預(yù)設(shè)定頻率的頻率下至少分別檢測電路區(qū)段的一個信號 強度。由此可以在必要時實現(xiàn)，簡化振蕩特性的確定。評估單元同樣如頻率發(fā)生器那樣可 以被選擇性地設(shè)計為必要時被實施的可編程的硬件組件的部件。由此可以在必要時實現(xiàn)， 也在必要時使用更為復(fù)雜的確定方法，通過這些確定方法可以實現(xiàn)對振蕩特性的更為精確 和/或更為快速的確定。但評估單元當(dāng)然也可以被實施為單獨的電路或組件。因此可以實 施成數(shù)字的、模擬的或混合的。在數(shù)字的或混合的實施方案的情況下，評估單元可以例如包 括模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（縮寫：ADC;英文：AnalogDigitalConverter，中文：模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器）。
[0022] 如果評估單元例如同樣能在可編程的硬件組件的框架內(nèi)被實施，那么必要時可以 實現(xiàn)，通過例如形式為表格或矩陣的配屬方案為多個頻率的各個頻率分別配屬一個信號強 度，并且因此獲得了頻率/信號強度配屬方案。此外，在這種頻率/信號強度配屬方案的基 礎(chǔ)上，可以在必要時也轉(zhuǎn)化和實施更為復(fù)雜的確定算法。換句話說，可以例如在評估單元的 存儲器中或配屬給這個評估單元的存儲器中存放或儲存頻率信號強度值對，然后在這個值 對的基礎(chǔ)上由評估單元執(zhí)行對振蕩特性的確定。
[0023] 信號強度可以例如是電測量數(shù)值或包括電測量數(shù)值，例如電壓或電流強度。根據(jù) 所使用的檢測技術(shù)，信號強度可以也例如是差分的數(shù)值或該數(shù)值的近似數(shù)。
[0024] 在電路的這種實施例中，評估單元可以被選擇性地構(gòu)造成在所檢測的信號強度的 基礎(chǔ)上確定振蕩特性的極值。由此可以在必要時實現(xiàn)，確定表征振蕩特性的信息，以及因此 簡化了所確定的振蕩特性的確定或進(jìn)一步的應(yīng)用。因此振蕩特性通常在其諧振頻率下，亦 即在電路區(qū)段處于諧振的頻率下，具有局部或整體的極值。極值可以例如是（局部或整體 的）最大值或最小值。在此，關(guān)于所確定的極值的位置或頻率的精度當(dāng)然可以取決于相關(guān) 實施例的具體的參數(shù)。
[0025] 在這種實施例中，多個預(yù)設(shè)定頻率可以選擇性地至少包括第一頻率、第二頻率和 第三頻率，它們可以選擇性地彼此不同。在此，在第二頻率下的第二信號強度可以大于或小 于在第一頻率下的第一信號強度以及在第三頻率下的第三信號強度。第一頻率在此小于 第二頻率并且第三頻率大于第二頻率。評估單元在此可以被構(gòu)造成至少在第一、第二和第 三信號強度的基礎(chǔ)上通過內(nèi)插來確定振蕩特性的極值。由此可以實現(xiàn)，通過所使用的內(nèi)插 法改善確定極值的位置的精度以及因此在必要時改善諧振頻率。但同樣也可以實現(xiàn)，減少 有待檢測的信號強度的數(shù)量和多個頻率的頻率的數(shù)量以及因此達(dá)到了更高的確定速度和/ 或更高的精度。
[0026] 補充或備選地，在實施例中，可以將第一運行狀況配屬給第一頻率范圍并且將第 二運行狀況配屬給第二頻率范圍。在這種情況下，評估單元還可以被構(gòu)造成當(dāng)極值的頻率 處在配屬于第一運行狀況的頻率范圍中時，推斷出第一運行狀況或第二運行狀況的存在。 評估單元可以相應(yīng)地被構(gòu)造成在極值的頻率處在配屬于第二運行狀況的頻率范圍中時，推 斷出第二運行狀況的存在。因此可以在必要時實現(xiàn)，如下地實現(xiàn)對電路的運行狀況的較為 簡單的和/或必要時相對運行參數(shù)的和/或電路參數(shù)的改變的有力確定，方式是，剛好參考 多個頻率范圍來得到極值頻率的，亦即諧振頻率的位置。頻率范圍在此可以是不同的，亦即 彼此不在頻率值方面重疊。因此極值（頻率）的位置可以明確