CN115606097A - 用于车辆的电感应式检测激活动作的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于车辆(1)的装置(5)用于对激活动作、特别是车辆部件(2)的致动、进行电感式检测,包括:‑传感器装置(10)用于电感式检测激活动作,以提供至少一个检测信号(S1,S2),该至少一个检测信号(S1,S2)是对于激活动作的检测信息(VS)特定的,‑一个电子处理装置(70)用于从至少一个检测信号(S1,S2)中确定检测信息(VS),以便根据检测信息(VS)检测激活动作,其中传感器装置(10)包括至少两个传感器元件(11,12),位于印刷电路板(90)的不同层(L1,L2)上,其中该至少两个传感器元件(11,12)通过导通孔(91)相互电连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的电感应式检测激活动作的装置。此外,本发明还涉及一种对激活动作进行电感应式检测的方法。
背景技术
从现有技术中可以知道,在车辆部件上可以提供至少一个按钮,例如车辆的门把手,以检测门把手的触摸或移动。车辆部件的这种驱动可以触发车辆中的一项功能,例如解锁和/或打开车辆的一个挡板。然而,由于按钮的机械操作,可靠性可能会降低。
此外,为了检测车辆部件的致动,在车辆中使用电感应式传感器也是已知的。例如,所谓的LDC 传感器可用于此目的,它可以检测电感的变化。然而,这种类型的检测往往仍然容易受到干扰,所以可靠性在这里也会降低。
发明内容
因此,本发明的任务是至少部分地消除上述的缺点。特别是,本发明的一个任务是提出一个改进的解决方案,用于检测激活动作。
上述任务是通过具有独立装置权利要求的特征的装置和具有独立方法权利要求的特征的方法来解决的。本发明的进一步特点和细节来自各分项权利要求、描述和附图。在这种情况下,与根据本发明的安排有关的特征和细节描述自然也适用于根据本发明的方法,反之亦然,因此,在有关本发明个别方面的披露方面,可以或始终可以相互参考。
该任务特别是通过一种装置,最好是一种电路装置来解决的。根据本发明的装置可以被设计用于车辆中,以对激活动作进行电感应式检测。为此,根据本发明的装置可以例如安置到一个车辆部件上。根据本发明的装置可以被设计成例如具有印刷电路板和可选地至少一个外壳的电路装置。激活动作是,例如,对车辆部件的致动,最好是由用户触摸和/或施加力量。根据本发明的装置,特别是可以设计成电子电路装置和/或电感式传感器。
激活动作,尤其是车辆部件的致动可以包括,例如,对车辆部件的触摸和/或移动和/或施力,这触发了根据本发明的装置的激活装置的移动。例如,与车辆部件的外壳接触可能导致激活装置的位移。有利的是,激活装置被固定和/或可活动地安装在根据本发明的车辆部件或装置的外壳上。此外,激活装置可以形成为外壳上的导电表面或涂层。
如果该车辆被设计成机动车,特别是混合动力车或电动车,最好是具有高压电气***和/或电动马达,也是有利的。此外,该车辆有可能被设计成燃料电池车辆和/或乘用车和/或半自动或自动车辆。有利的是,该车辆有一个安全***,可以进行认证,例如通过与身份识别发射器(ID 发射器)的通信。根据通信和/或认证,至少可以激活车辆的一个功能。如果ID 发射器的认证对这一目的是必要的,该功能可以是一个与安全有关的功能,如解锁车辆或将车辆的一个盖板(如前部或后部或侧部盖板或门)移动到一个开放的位置或使发动机启动。当根据本发明的装置成功地检测到激活动作时,有可能启动该功能和/或认证。例如,在成功检测到激活动作后,根据本发明的装置输出一个触发信号,从而触发功能和/或认证。换句话说,触发信号的输出取决于对激活动作的检测,例如通过处理装置。例如,输出到车辆的一个控制单元。为此,根据本发明的装置可以包括一条导线和/或一个插头连接或类似的东西,以便可拆卸地与车辆的控制单元电连接。
可以进一步设想,该安全***也被设计为被动访问***,该***在检测到ID 发射器接近车辆时启动认证和/或激活功能,而无需主动手动启动ID 发射器。为此,例如,安全***反复发射唤醒信号,ID 发射器在接近时可收到该信号,然后触发认证。
根据本发明的装置可以包括以下组件,优选地用来形成一个电感式传感器:
- 用于电感应检测激活动作的传感器装置,以提供至少一个,特别是(正好或至少)第一和第二检测信号,其中,至少一个检测信号可以对于特别是相同的关于激活动作的检测信息来说是特定的,
- 电子处理装置,例如微控制器,用于从至少一个检测信号中确定检测信息,以便根据检测信息,特别是根据检测信息的变化来检测激活动作。
可以规定,传感器装置包括印刷电路板不同层上的至少或正好两个(或至少或正好四个)传感器元件。因此,第一传感器元件可以安排在第一层,第二传感器元件可以安排在印刷电路板的第二层。如果提供两个以上的传感器元件,例如至少或正好是四个传感器元件,那么传感器元件的第一种(例如第一和第三传感器元件)可以安排在第一层上,传感器元件的第二种(例如第二和第四传感器元件)可以安排在第二层。第一和第二传感器元件可以一个在另一个下面排列,和/或第三和第四传感器元件可以一个在另一个下面排列,和/或第一和第三传感器元件可以并排排列和/或第二和第四传感器元件可以并排排列。这导致传感器元件在不同的层上彼此成对排列。一个排列在另一个之下的这对传感器也可以通过导通孔相互电气连接。必要时,在同一层
上彼此相邻排列的传感器元件可以通过导体轨道相互电连接。换句话说,这些对子可以通过一个导通孔彼此电性连接。因此,印制电路板可以设计成多层印制电路板。例如,传感器元件被设计成导电元件,例如,以印刷电路板的至少一个导体轨道的形式。印刷电路板可以有,例如,至少两层或至少三层或至少或正好四层。各层之间可以牢固地连接在一起,从而相互堆叠在一起。因此,每一层都可以理解为印制电路板的一个导体路径层。此外,各层的导电轨道可以通过导通孔(vias)相互电连接。导通孔可以被设计为PCB(印刷电路板) 的导体路径层之间的垂直电连接。电气连接可以通过印刷电路板的载体材料上的内部金属化孔来实现。
在不同的层上的叠加排列允许传感器元件一起用于产生磁场。如果提供两个以上的传感元件,所有的传感元件或成对的传感元件(即总是两个传感元件)可以用来产生一个共同的磁场。
在多个检测信号的情况下,检测信号可以针对相同的检测信息是特定的,换句话说是相同检测信息的载体,例如具有相同的频率。检测信息,如至少一个检测信号的频率,可以是特定于激活动作的,即取决于激活动作,以便检测信息可用于检测激活动作。
例如,可以规定,至少两个传感器元件各自形成为电螺旋线圈。这样做的好处是可以减少干扰和/或损失,如涡流损失。
可以选择让至少两个传感器元件,特别是成对的,在空间上并联和/或双线和/或相互串联地电连接,以便对激活动作进行联合电感检测。因此可以是,传感器元件可以如此连接使得传感器元件的电流,特别是通过第一和第二传感器元件,且优选地是通过第三和第四传感器元件的电流,是同一方向的。在传感器元件的双叉设计和电流流向相反的情况下,传感器元件产生的磁场几乎会相互抵消。然而在此给定的连接下,可以出现相同方向的电流,从而使磁场相互加强。因此,第一和第二传感器元件和/或第三和第四传感器元件可以成对地共同(合作)以产生一个磁场且用来进行检测。
根据本发明的一个有利的进一步扩张,可以提供一个激活装置,特别是一个导电的激活装置,以优选地通过激活动作相对于传感器装置移动,其中优选地,至少两个传感器元件与激活装置布置在有效范围内,以电感应地检测该移动,特别是通过激活装置的移动产生电感变化。通过这种方式,可以对激活作用电感式地进行检测。激活装置可以被激活,特别是移动,通过激活动作,以这种方式改变电感,可以在传感器装置中测量。电感的变化可以根据至少一个检测信号来确定,例如,根据检测信号的频率来确定。因此,电感的变化和/或频率可以形成检测信息。在有多个检测信号的情况下,检测信号可以相互比较以确定检测信息。检测信息相应地取决于并且特别地正比于电感变化。例如,通过将频率与一个阈值进行比较使得激活动作的检测变得可能。
以下关于激活装置和至少一个传感器元件之间的距离的给定值是指激活装置在非激活状态下的距离。另一方面,当激活装置被激活动作所致动时,激活装置相对于传感器布置可能会有一个移动,从而使距离发生变化。
此外,可以想象的是,传感器元件(尤其是传感器装置)到接地元件和/或激活装置(在未激活状态下,即当激活装置未被激活动作移动或没有激活动作时)的最小几何和/或空间距离基本相同。传感器元件与接地元件和/或传感器元件与激活装置之间的距离相同,可以造成几何对称性,以减少干扰效应。接地元件尤其可以有一个电气接地电位。同样的距离使结构具有几何对称性。这也有一个好处,就是可以产生对称的检测信号进行评估。
在下文中,将更详细地描述一种有利的几何配置。例如,可以让第一传感器元件像第三传感器元件那样与激活装置保持相同的距离。另外或者代替的,激活装置与安装第一和/或第三传感器元件的位置之间的距离在激活装置的未激活状态下可以是恒定的。还可以规定,第二传感器元件像第四传感器元件那样与接地元件(具有地电位)的距离相同。例如,接地元件可以在印刷电路板的某一层上形成导电表面,特别是在固定第二和第四传感器元件的那一层下面。此外,第一和/或第三传感器元件与激活装置之间的距离可以等于第二和/或第四传感器元件与地面元件
的距离。
如果在本发明的范围内,提供由导电材料,特别是金属组成的激活装置,以便优选地在运动期间通过激活作用对传感器元件提供电感影响,则进一步有利。还可以选择设想,至少两个传感器元件与激活装置安排在一个有效范围内,以便通过激活装置的移动提供电感变化。例如,激活装置可以是导电的,例如作为一种金属,它引起电感变化。此外,传感器元件可以作为至少一个谐振电路的一部分连接,振荡器装置可以与传感器元件电连接,用于驱动至少一个谐振电路以检测电感变化,最好是使检测信息与至少一个谐振电路的频率特定。代替地或者另外地,处理装置可以被设计成在频率变化的基础上检测电感变化,并以此为依据地检测激活动作。这样一来,就可以通过传感器元件检测到激活装置的移动。这在功能上与传统使用的按钮相当,后者是通过激活动作来制动的。然而,从技术上讲,使用按钮是比较复杂的。传感器元件还能检测到激活装
置的制动情况。因此在功能上,一个由至少两个或正好两个或四个传感器元件和激活装置组成的单元,可以被理解为一个按钮。
激活装置例如形成为金属元素,例如金属表面或金属条或类似物。由金属制成的激活装置的设计有一个优点,即激活装置相对于传感器装置的位置会影响传感器元件的电感。然后,至少有一个谐振电路,它至少部分由传感器装置形成,可以用来测量电感的变化。为此,至少一个谐振电路可以由一个振荡器装置,例如一个自由振动的振荡器来电驱动。
激活装置可以可移动地连接到装置的电路板和/或布装置外壳和/或车辆部件上。此外,该振荡器装置可以包括一个振荡器,如时钟发生器和/或方波信号发生器和/或自由振动的振荡器。
此外,在本发明的范围内,可以选择提供一个激活装置,该激活装置直接或间接地与装置的地电位电连接,即特别是接地的。例如,间接连接可以实现为与地的动态连接,例如通过一个电容器。通过这种方式,可以进一步提高对电感变化的检测。
此外,可以想象的是,连接物在几何上和/或空间上布置在至少一个传感器元件和激活装置之间,其中优选地,连接物被设计成具有弹性。例如,可以设想,连接物被设计成弹性元件,如泡沫垫或螺旋弹簧,以便将至少一个传感器元件与激活装置连接(最好是电连接)。该连接物例如是弹性设计的,以允许激活装置与传感器元件的相对运动。此外,连接物可以包括弹性和导电材料和/或(导电)泡沫和/或弹簧,特别是螺旋弹簧。优选的是,连接物可以是泡沫垫或类似的形式。这可能提供更好的干扰抑制。
此外,可以规定,连接物直接接触至少一个传感器元件,例如第一和第三传感器元件。另外,如果适用的话,连接物可以直接与激活装置接触。连接物可以在空间上安排在传感器元件和激活装置之间的空气间隙中。
此外,在本发明的范围内可以想象,连接物包括导电材料,以便将至少或正好一个传感器元件与激活装置电性连接。这起到了抑制干扰的作用。
有利的是,在本发明的范围内可以规定,为传感器元件提供屏蔽件,其中屏蔽件可以包括导电材料,其环形地环绕单个的一个或多个传感器元件。为此,至少有一个导电表面可以被安排在印刷电路板的相同层上,而传感器元件也被设置在这些层上。通过这种方式,也可以将屏蔽件形成一个围绕传感器元件的锅状环。屏蔽件可以形成在相同的层上,特别是附着在相同的层上,在这些层上还提供了传感器元件。相对于印刷电路板各层的几何平面,屏蔽件可以以环形方式环绕该层上的传感器元件,而且最好是、可能的话、直至一个间隙从四面八方地包围。换句话说,屏蔽件可以形成一个开放环。在这种情况下,屏蔽件可以形成为该层上的导电轨道和/或导电表面。传感器元件也可以形成为该层上的导电轨道和/或导电表面。
此外,在本发明的范围内可以规定,屏蔽件直接或间接地与地电位电连接。因此,被动电屏蔽可以由地电位提供。
此外,可以规定,屏蔽件在几何上形成为一个开放的或电阻性的封闭的环。有利的事,屏蔽件不形成电位相等的封闭的,即短路环。因此,避免了对屏蔽的干扰。
此外,可以想象的是,至少两个或至少四个传感器元件相互对称连接,以便优选地产生至少两个检测信号作为对称和/或差分信号,从而使检测信号可以具有相同的检测信息,例如相同的频率。因此,检测信号可以是对于激活动作的相同检测信息特定的。这尤其意味着,检测信息可以从两个检测信号(在每种情况下都是单独的)中确定,如果有必要,也可以不考虑各自的其他检测信号,也不进行检测信号之间的比较。例如,检测信息是各自(周期性)检测信号的频率。检测信号的比较使得有可能以更高的可靠性确定检测信息。此外,可以想象的是,检测信号被实施为对称的,特别是质量对称的,和/或相反相位的电信号。这使信号
的差分评估成为可能,例如通过一个比较器组件,以便可靠地确定检测信息。
可以进一步设想的是,传感器装置包括至少或正好两个或至少或正好四个,特别是导电的传感器元件作为导电表面和/或导体轨道。传感器元件可以相互对称地连接(彼此),以便将检测信号产生为对称和/或差分信号,因此,最好是检测信号具有相同的检测信息。检测信号可以作为差分和/或对称信号, 特别是在对称传送的意义上,额外地但给定情况下和一个(恒定的)相位差一起传送到处理装置,特别是传送到比较器部件。例如,检测信号之间180°的相位差使得有可能实现其中一个检测信号的相位反转和/或检测信号的过零点同时发生,但振幅的符号不同。使用对称信号可以对干扰特别稳健,因为它们相互抵消。为了进一步提高鲁棒性,
根据本发明的传感器装置和/或整个装的电路可以尽可能地设计成对称的(就电路而言),以便也形成两个具有高度对称性的检测信号,特别是正弦波。对称性的另一个好处是,温度问题和由此产生的变化没有或较小的负面影响。
可以进一步的是,传感器装置适于提供至少一个检测信号作为第一和第二检测信号,其中电子处理装置可以适于将检测信号相互比较以基于比较确定检测信息,并且基于检测信息检测激活动作。换句话说,检测信号可以相互比较,从而确定检测信息。检测信息可以是检测信号的一个属性,例如一个频率,它可能取决于传感器装置的电感。因此,激活动作可以被调整为改变检测信息,特别是改变传感器装置的电感量。因此,处理装置可以适应于检测电感的变化,以推断出激活动作的存在。为此,可以将变化的程度与一个阈值等进行比较。因此,根据本发明的装置提供了电感式传感器的功能。然而,与传统的电感式传感器相比,可以对两个检测信号进行评估以提高稳定性和可靠性。对于激活动作的检测,可以通过一个比较器将检测信号作为两个(相等的)周期性信号进行评估。有可能的是,检测信号由处理装置,特别是一个比较器,最好是
差分比较器,测量传感器元件的差分电压进行比较。因此,检测信号可以作为传感器装置的传感器元件的电压来实现。这比依靠不对称评估电感变化的传统解决方案有优势,如LDC 传感器。
可选择地,可以想象,至少两个或至少四个传感器元件被设计成至少一个谐振电路的部件,特别是一个并联谐振电路,以便产生至少两个检测信号作为信息等效和/或周期性信号。在谐振电路中,电能在谐振电路的元件之间周期性地交换,如传感器元件和至少一个电容器,以便由此产生至少一个周期性检测信号。检测信号可以对应于并联谐振电路的不同电压,例如,第一检测信号对应于第一谐振电路的电压,第二检测信号对应于第二谐振电路的电压。谐振电路和/或传感器装置可以进一步包括至少一个电容器,以提供与传感器元件(特别是以线圈形式)合作的共振。然后,共振频率和/或检测信号的频率可以作为检测信息使用。例如,检测信号是由传感器元件中的电振荡(特别是周期性或重复的电荷位移)产生的,这些电振荡是由振荡器
安排启动和/或激发的,并可受到激活装置的影响。谐振电路可以理解为一个并联的谐振电路,特别是两个对称互连的谐振电路。因此,检测信号是针对相互连接的谐振电路的电振荡的频率的。换句话说,第一检测信号可以是对于第一种振荡特定的,第二检测信号可以是对于第二种谐振电路的振荡特定的。谐振电路可以是对称的,这样两个检测信号的频率是相同的。
此外,可能的是,至少一个检测信号在每种情况下都是周期性和/或(特别是基本上)正弦信号,并且优选的是,不同的检测信号是相互移相的信号。各自的检测信号可以替代性地或额外地形成为电压和/或电流。在这种情况下,检测信号可以,例如,作为电压应用于各自的谐振电路,该谐振电路由传感器装置或传感器元件形成。谐振电路可以形成一个平行的谐振电路,其频率的变化取决于激活装置与传感器装置的位置和/或距离。
此外,可以想象的是,传感器装置具有至少两个另外的传感器元件,即总共有至少或正好四个传感器元件,其中传感器装置的传感器元件可以相互电连接,特别是串行连接,并且优选通过导通孔直接或间接成对地相互电连接,并且优选直接或间接与地电位电连接。此外,可以想象的是,传感器装置可以成对地固定在印刷电路板的不同层上,其中成对的传感器可以互相挨着布置,特别是为了在不同检测区域分别检测激活动作。成对的一个在另一个之下是指至少第一和第二传感器元件作为第一对在不同的层上一个被安置在另一个之下,至少第三和第四传感器元件作为第二对不同的层上一个被安置在另一个之下,其中,然而,第一和第三传感器元件可以彼此相邻排列,第二和第四传感器元件可以彼此相邻排列。这使得大面积检测激活动作成为可能。
还可以进一步使传感器装置具有至少或正好四个传感器元件,其中至少两个连接到印刷电路板的不同层上,可以使传感器元件通过导通孔直接或间接成对地彼此电连接,特别是直接或间接地与地电位电连接。
地电位,也被称为接地(Masse)或大地(Erde)的简称,例如可以由车身(车辆地)或另外作为电路姐地而形成。通过传感器元件的相互接触,传感器元件可以被串联起来,从而特别有效地产生一个磁场。此外,在螺旋形线圈作为传感器元件的情况下,线圈的中心点可以通过导通孔相互进行电接触。
此外,在本发明的范围内可以选择的是,至少或正好两个传感器元件被设计为在第一共同和/或相同的检测区域中检测激活动作。有利的是,该传感器装置包括至少或正好两个另外的传感器元件,它们被设计为在第二个共同和/或相同的检测区域检测激活动作。换句话说,第一和第二传感器元件可以在第一检测区进行检测,可选择的是第三和第四传感器元件可以在第二检测区进行检测。可以为两个检测区提供一个单一的、共同的激活装置,通过激活动作它相对于两个检测区移动。
本发明的另一个目的是提供一种用于电感应式检测车辆中的激活动作的方法,特别是车辆部件的致动。在这种情况下,规定以下步骤的进行,最好是按照规定的顺序或任何顺序一个接一个地进行,也可以重复个别步骤和/或所有步骤:
- 通过传感器装置对激活动作进行电感应式检测,以提供至少一个检测信号,该至少一个检测信号是对于激活动作的具体检测信息特定的,
- 根据至少一个检测信号对检测信息进行确定,以便根据检测信息检测激活动作。
在这种情况下,可以规定该传感器装置在不同的层上,特别是在印刷电路板上具有至少两个传感器元件,该传感器元件通过导通孔彼此电连接。例如,传感器元件可以通过这种方式以相同的电势被驱动。因此,根据本发明的方法带来了与已经详细描述的根据本发明的装置相同的优点。此外,该方法可适用于操作根据本发明的装置。
可以通过评估检测信号的频率和/或不评估检测信号的振幅来执行激活动作的检测,即省略对振幅的评估。这可能会提高检测的可靠性。
在本发明的范围内,如果在传感器装置的检测期间提供至少两个检测信号,并且分别将一个振荡器装置连接到传感器元件,以便将检测信号生成为同相和/或差分信号,则可以实现进一步的优势。例如,处理装置可以包括一个比较器部件,如电子比较器,用于相互比较异相检测信号,即特别是在每次第一检测信号大于第二检测信号时切换,反之亦然。振荡器装置可以包括至少两个电子开关,它们反复和接连地切换,特别是为传感器安排的谐振电路提供一个时钟。为此,振荡器装置可以由处理装置控制,或成为处理装置的一部分。振荡器装置可以进一步设计为用来反相驱动传感器元件和特别是传感器装置的各种谐振电路,和/或以反
相产生检测信号的方式来驱动它们。在这种情况下,反相被理解为检测信号相对于彼此的相移为180°C。
优选地,可以规定传感器装置被设计为对称电路,至少两个传感器元件为几何上对称布置的和/或电路上对称连接的传感器元件。通过这种方式,传感器装置可以提供例如两个谐振电路和/或一个平行谐振电路,其中传感器元件可以提供电感量。另外,处理装置可以包括一个比较器部件,特别是一个电子比较器,用于进行检测信号的比较。例如,比较器部件是一个微控制器的一部分。此外,比较器部件可以与传感器元件电连接,以评估检测信号(特别是差分),以检测激活动作。具体来说,第一检测信号可以出现在第一输入端,第二检测信号可以出现在比较器组件的第二输入端。传感器装置,特别是根据本发明的整个装置,可以设计成至少在电路和几何方面大致是对称的。此外,可以提供传感器元件到具有地电位的接地元件和/或到激活装置(和/或传感器元件到彼此)的几何上的相等距离。这意味着,传感器元件与接地元件和/或激活装置之间的最小距离是相同的。例如,从第一和/或第三传感器元件到激活装置的距离可以与从第二和/或第四传感器元件到接地元件的距离相同。对称的设计使其具有高度的干扰抑制能力。
可选择的是,可以想象至少两个传感器元件各自被设计成线圈元件,特别是为了分别产生磁场,和/或为了检测在激活动作期间由于至少或正好有一个激活装置接近传感器元件而导致的磁场变化。传感器元件可以以双线方式排列和/或互连,以共同(放大)产生场。换句话说,由第一传感器元件产生的磁场放大了由第二传感器元件产生的磁场。因此,第一和第二传感器元件可以形成一个检测单元。同样,第三和第四个传感器元件可以相互连接,也形成另一个检测单元。第一和第二传感单元可以并排排列,同一个检测单元的传感器元件可以一个在另一个下面被安置。根据本发明装置的所有传感器元件有可能检测到相同的激活动作,即激活装置的相同运动。
可以提供一个比较器部件,例如电子比较器,它被用于比较处理安排的检测信号。如果传感器装置形成至少一个谐振电路,特别是一个平行谐振电路,并受激活装置的影响,这就特别有利了。例如,比较器可以将两个检测信号相互比较,并在两个检测信号过零后进行切换,因此,处理装置可以通过测量或计数这些切换过程的时间,以这种方式检测谐振电路和/或检测信号的(共振)频率。这里的一个优点是,实际上只对频率进行评估,而不是对检测信号的振幅进行评估。比较器可以设计成差分比较器,比较哪个检测信号更大。在两个检测信号都(正好)过零后,两个检测信号都因此改变了符号,比较器切换其输出信号。检测信号最好是相位相反的信号,即具有例如180°的相移,并且是均匀的,即例如都是正弦波。
进一步可能的是,传感器装置形成至少一个谐振电路,并且处理装置以这样的方式连接到传感器装置,即处理装置形成至少一个谐振电路的频率的频率测量计。然后可以相对于这个频率来评估一个单一的检测信号。特别是,当使用两个检测信号时,这两个检测信号可以各自具有相同的频率信息,例如,具有相同周期持续时间的周期性信号。然后,处理装置可以评估期间的持续时间。通过频率测量计,可以确定至少一个谐振电路的电感分量,并通过这种方式得出关于激活动作的结论。
在本发明的范围内可以进一步设想,传感器装置形成至少一个谐振电路,和/或处理安排包括一个计数器组件,以便在检测信号的过零点的基础上进行计数,并且最好在计数结果的基础上确定至少一个谐振电路的(特别是谐振)频率,该频率是对于激活动作特定的。通过这种方式,处理装置可以被设计成一个频率测量计。频率的差分测量具有特别稳定的优势,不受干扰的影响。
可以进一步设想,根据本发明的装置包括至少一个固定装置,用于固定在门把手或车辆的标志中,最好用于检测以触摸门把手或车辆的标志的方式进行的激活动作。例如,固定装置可以形成在根据本发明的装置的壳体中。例如,固定装置被形成为一个用于螺钉或类似物的凹槽,和/或形成为一个定位装置,如用于明确地固定在车辆上的型材(Profil)。
同样还保护的是车辆部件,例如门把手和/或车辆的标志,其包括根据本发明的装置。
本发明的进一步优点、特征和细节将从以下描述中显而易见,其中参照附图详细描述了本发明的实施例。在这种情况下,权利要求书和描述中提到的特征可以单独或以任何方式组合成为本发明的关键,显示的是以下内容。
附图说明
图1 是具有根据本发明的装置的车辆的示意性侧视图,另外还显示了具有进一步细节的详细视图,
图2 是根据本发明的装置的示意性电路图,
图3-5 是根据本发明的至少一种装置的不同层的示意性侧视图,
图6+7 为根据本发明的至少一种装置的传感器元件的示意性俯视图,
图8 根据本发明的装置的不同层的示意性侧视图,
图9和10 传感器元件的原理电路图,
图11 是检测信号的可视化示意图。
在以下视图中,即使是不同的实施例,相同的标号用于相同的技术特征。
具体实施方式
在图1 中,显示了具有根据本发明的装置5 的车辆1。举例来说,根据本发明的装置5 被集成在一个车辆部件2 中,具体来说是一个门把手2。在一个放大的表示中,可以看到根据本发明的装置5 可以有几个层L1、L2、L3,它们安置在彼此之上。传感器元件11、12(见图2)可以设置在至少或正好是两个层L1、L2 上,这一点将在下文中详细描述。此外,可以看出,第一检测区B1 和第二检测区B2 可以被监测。为此,检测区域B1,B2 各自形成了至少一个传感器元件11,12 和至少一个激活装置20 的电感应有效区域B1,B2。可以为每个检测区域B1、B2 提供一个单独的激活装置20,或者--如图1 所示--可以使用一个共同的激活装置20。激活装置20 是,例如,一个金属元件20,它在激活动作期间相对于根据本发明的装置5 的印刷电路板90 移动。此外,可以提供一个外壳96,激活装置20 可活动地安装在该外壳上。另外,在外壳96 上可以提供至少一个紧固装置95,用于紧固在车辆1 上。
在图2 中,进一步详细地显示了根据本发明用于车辆1 的用于电感应检测激活动作,特别是车辆部件2的驱动的装置5。已经描述过的传感器元件11、12 可以是用于电感应检测激活动作的传感器装置10 的一部分,以便提供至少一个--如举例所示--第一和第二检测信号S1、S2。如图9 和图10 所示例,图2 所示的传感器装置10 的配置可以通过额外的传感器元件13、14 进一步扩展。至少两个传感器元件11、12、13、14 可以对称地连接。因此,在图2 中显示,传感器元件11、12 彼此电性连接,在这个连接点仍与地电位80 电性连接(可能是间接和动态连接,如虚线所示)。至少两个传感器元件11、12、13、14 可以是一个并联的谐振电路的一部分,其电压可以作为检测信号S1、S2 被获取。传感器装置10 或并联谐振电路的进一步组件可
以是至少一个电容C 和/或至少一个电阻R,如示例性和示意图所示。此外,还可以提供一个振荡器装置73,该振荡器用电压源V 驱动,以便在电驱动并联谐振电路。通过这种方式,可以检测到传感器排列10的电感量,该电感量可以通过激活装置20 的接近(由于激活动作)而改变。激活动作是,例如,对激活装置20 手动施力,从而导致激活装置20 的移动。在激活装置20 和传感器元件11、12、13、14 之间可以提供一个气隙21 和/或一个弹性连接装置30,使激活装置20 与传感器元件11、12、13、14 以相对运动的方式移动。因此,激活装置20 可以对传感器装置10 实施一个电感影响22。因此,检测信号S1、S2 对于激活动作的同一检测信息VS是特定的,该检测信息VS 对于由于激活动作导致的电感变化是特定的。
可以看出,振荡器装置73 接连顺序地驱动传感器装置10 的对称串,以产生相位相反的检测信号S1、S2。这使得有可能将检测信号S1、S2 生成为对称的和/或差分的和/或信息相等的和/或周期性的和/或同相位的信号,从而使检测信号S1、S2 具有相同的检测信息VS。这样,通过比较器部件71 可以对检测信号S1、S2进行特别防干扰的评估,以便通过比较检测信号S1、S2 确定检测信息VS。然后,一个电子处理装置70 可以根据检测信息VS 检测出激活动作。例如,检测信息VS 可以具体到传感器装置10 的并联谐振电路的频率,其中,处理布置70 被配置为基于频率的变化检测电感的变化,并基于此检测激活动作。处理装置70 可以包括一个计数器部件72,用于根据检测信号S1、S2 的过零点进行计数,并根据计数的结果确定特定于激活动作的谐振电路的频率。为此,比较器部件71 将第一检测信号S1 与第二检测信号S2 进行比较,并在第一检测信号S1 大于第二检测信号S2 时将输出信号(在参考符号VS 处)切换到第一值,在第二检测信号S2 大于第一检测信号S1 时切换到第二值。通过计算每单位时间的这些开关操作,检测信号的频率就可以确定为计数器部件72 的检测信息VS。如虚线所示,比较器部件71 和/或计数器部件72 和/或电压源V 可以(至少部分)成为处理装置70 的一部分,特别是集成电路的一部分。
在图3 至图5 中,显示了第一和第二传感器元件11、12 的进一步细节。在图5 中,另外显示了第三和第四传感器元件13、14。传感器元件11、12、13、14 可以安装在印刷电路板90 的不同层L1、L2 上,以便在一个共同的、相同的检测区域检测激活动作(传感器元件11、12 的B1 和传感器元件13、14 的B2,见图1)。根据图5,四个传感器元件11、12、13、14 可以成对地连接在印刷电路板90 的不同层L1、L2上,以便分别检测不同检测区域B1、B2 中的激活动作。此外,如图3 和图4 中举例所示,印刷电路板90 的不同层L1、L2 上的传感器元件11、12、13、14 可以通过导通孔91 直接或间接成对地相互电连接,特别是(通过通板91)可以直接或间接地与印刷电路板90 的第三层L3 上的地电位80 电连接。因此,传感器元件11、12、13、14 到具有地电位80 的接地元件80 和/或到激活装置20(在未激活状态)的最小空间距离D 可以基本相同。
此外,可选择地提供,在印刷电路板90 上形成传感器元件11、12(可能还包括13、14 )的屏蔽件40。屏蔽件40 例如可以以至少一个环形导电元件的形式延伸到传感器元件11、12(尤其是13、14)周围。例如,屏蔽件40 被设计成印刷电路板90 的至少一个导体轨道,该轨道可选择具有接地电位,或者可选择地主动地被具有偏离接地电位的电势电控制。为此,至少一个导电表面可以安排在印刷电路板90 的相同层L1、L2、L3、L4 上,在这些层上还设有传感器元件11、12、13、14。例如,印刷电路板被设计成四层印刷电路板,如图8 所示。图6 和图7 中示例性地显示了屏蔽层40 的环形设计。图6、7、9 和10 显示了层L1、L2 的俯视图,这些层在图3 至5 和图8 中显示为通过印刷电路板90 的横向剖视图。
此外,可以是在激活装置20 和至少一个传感器元件11、12(也是13、14)之间空间地布置一个连接物30。例如,连接物30 是弹性设计的。此外,连接物30 可以包括弹性和导电材料和/或(导电)泡沫和/或弹簧,特别是螺旋弹簧。优选的是,连接物30 可以设计成泡沫垫或类似物。这可能提供更好的干扰抑制。
在图6 和图7 以及图9 和图10 中,显示了传感器元件11、12、13、14 可以各自设计为螺旋线圈,并且在空间上平行和/或双线和/或相互串联电连接,用于联合电感式检测。有可能的是,传感器元件11、12、13、14 的连接方式是,通过传感器元件11、12、13、14 的电流,特别是通过第一11 和第二传感器元件12,最好是通过第三13 和第四传感器元件14 的电流方向相同。通过这种方式,产生的磁场可以被放大。在图9和图10 中,电流的流动由一个箭头表示。图6 显示了线圈的输入E1、E2 和输出A1、A2。输入端E1 可以通过一个导通孔91 与输出端A2 进行电(直接)连接。然后,电流从A1 经E1,然后是A2,再经E2。
在图11 中,以这种方式产生的检测信号S1、S2 被示意性地显示。检测信号S1、S2的相移180°导致相位颠倒或同时过零,尽管检测信号S1、S2 的符号不同。通过对过零点的计数,可以确定检测信息VS。
上述对实施例的解释完全是在实例的背景下描述本发明的。当然,只要在技术上是有用的,在不离开本发明范围的情况下,本实施例的各个特征可以自由地相互结合。
引用参考清单
1 : 车辆
2 : 门把手,车辆部件
5 : 装置
10 : 传感器装置,线圈元件,线圈排列,螺旋线圈排列
11 : 第一传感器元件,第一线圈元件
12 : 第二传感器元件,第二线圈元件
13 : 第三传感器元件,第三线圈元件
14 : 第四传感器元件,第四线圈元件
20 : 激活装置,金属元素
21 : 气隙
22 : 电感应式影响
30 : 连接物,弹性导电材料
40 : 屏蔽件
70 : 处理设备,微控制器
71 :比较器部件
72 :计数器部件
73 : 振荡器装置
80 : 地电位
90 : 印制电路板
91 :导通孔
95 : 禁锢装置
96:外壳
A1 : 第一个输出
A2 : 第二输出
B1:第一个检测区,有效区域
B2:第二检测区,活动区域
C : 电容器
D : 距离
E1:第一个输入
E2 : 第二个输入
L1 : 第一层
L2 : 第二层
L3 : 第三层
L4 : 第四层
R : 电阻
S1:第一检测信号
S2:第二检测信号
V:电压源
VS:检测信息。
Claims (18)
1.一种用于车辆(1)的装置(5)用于对激活动作、特别是车辆部件(2)的致动、 进行电感式检测,包括:
- 传感器装置(10)用于电感式检测激活动作,以提供至少一个检测信号(S1,S2),该至少一个检测信号(S1,S2)是对于激活动作的检测信息(VS)特定的,
- 一个电子处理装置(70)用于从至少一个检测信号(S1,S2)中确定检测信息(VS),以便根据检测信息(VS)检测激活动作,其中传感器装置(10)包括至少两个传感器元件(11,12),位于印刷电路板(90)的不同层(L1,L2)上,其中该至少两个传感器元件(11,12)通过导通孔(91)相互电连接。
2.根据权利要求1 的装置(5),其特征在于,该至少两个传感器元件(11,12)各自被设计成一个电螺旋线圈。
3.根据前述权利要求之一的装置(5),其特征在于,该至少两个传感器元件(11,12)在空间上平行和/或双线和/或相互串联电连接,用于联合电感式检测激活动作。
4.根据前述权利要求之一的装置(5),其特征在于,提供一个激活装置(20),以便通过激活动作相对于传感器布置(10)移动,至少两个传感器元件(11,12)与激活装置(20)布置在一个有效范围(B1,B2),以便电感应地检测移动,特别是通过激活装置(20)的移动提供一个电感变化。
5.根据前述权利要求之一的装置(5),其特征在于,传感器元件(11,12)到接地元件(80)和/或到激活装置(20)的最小空间距离(D)在未致动状态下基本相等。
6.根据前述权利要求之一的装置(5),其特征在于,提供一个激活装置(20),该装置包括导电材料,特别是金属,以便在激活动作的运动中对传感器元件(11,12)产生一个电感应影响(22)。
7.根据前述权利要求之一的装置(5),其特征在于,提供一个激活装置(20),该装置直接或间接与装置(5)的地电位(80)电连接。
8.根据前述权利要求之一的装置(5),其特征在于,在至少一个传感器元件(11,12)和激活装置(20)之间空间上布置了一个连接物(30),该连接物(30)是弹性设计的。
9.根据权利要求8 所述的布置(5),其特征在于,连接物(30)包括导电材料,用于将至少或正好一个传感器元件(11,12)与激活装置(20)电连接。
10.根据前述权利要求之一的装置(5),其特征在于,为传感器元件(11,12)提供了一个屏蔽件(40),该屏蔽件(40)包括一个导电材料,它环形地包围着单个或几个传感器元件(11,12)。
11.根据前述权利要求之一的装置(5),其特征在于,屏蔽件(40)直接或间接与地电位(80)电连接。
12.根据前述权利要求之一的装置(5),其特征在于,屏蔽件(40)在几何上被设计为一个开放的或电阻性封闭的环。
13.根据前述权利要求之一的装置(5),其特征在于,至少两个传感器元件(11,12)相互对称连接,以产生至少两个检测信号(S1,S2)作为对称和/或差分信号,因此,该至少两个检测信号(S1,S2)具有相同的检测信息(VS)。
14.根据前述权利要求中任一项的装置(5),其特征在于,传感器装置(10)用于提供至少一个检测信号(S1,S2)作为第一和第二检测信号(S1,S2),其中电子处理装置(70)用于将这些检测信号(S1,S2)相互比较以根据比较确定检测信息(VS),并基于检测信息(VS)检测激活动作。
15.根据前述权利要求之一的装置(5),其特征在于,至少两个传感器元件(11,12)被设计成并联谐振电路的一部分,以便产生至少两个检测信号(S1,S2)作为信息相等的和/或周期性的信号。
16.根据前述权利要求之一的布置(5),其特征在于,传感器装置(10)还具有至少两个传感器元件(13,14),传感器装置(10)的传感器元件(11,12,13,14)相互电连接,并通过导通孔(91)直接或间接地相互电连接,并直接或间接地与一个地电位(80)电连接。
17.电感应检测车辆(1)上的激活动作、特别是车辆部件(2)的致动、的方法,其中进行了以下步骤:
- 通过传感器装置(10)对激活动作进行电感应式检测,以提供至少一个检测信号(S1,S2),该至少一个检测信号(S1,S2)是对于激活动作的检测信息(VS)是特定的,
- 在至少一个检测信号(S1,S2)的基础上进行检测信息(VS)的确定,以便在检测信息(VS)的基础上检测出激活动作,其中传感器装置(10)包括至少两个传感器元件(11,12),位于印刷电路板(90)的不同层(L1,L2)上,其中传感器元件(11,12)通过一个导通孔(91)相互电连接。
18.根据前述权利要求中任何一项的方法,其特征在于,根据前述权利要求中任何一项的装置(5)***作。
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