DE102012015515A1 - Kapazitiver Sensor für eine Kollisionsschutzvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Es wird ein kapazitiver Sensor (2) zur Detektion eines Objekts, insbesondere zur Detektion eines Kollisionsfalls bei einem beweglichen Fahrzeugteil angegeben. Der Sensor (2) weist eine Elektrodenanordnung (4) auf, die mindestens eine Sensorelektrode (5, 6) umfasst. Des Weiteren weist der Sensor (2) einen Signalerzeugungsschaltkreis (7) und/oder einem Auswerteschaltkreis (8, 9) sowie eine geschirmte Zuleitung (11) auf, wobei die Zuleitung (11) einen Signalleiter (12) und einen diesen umgebenden Leitungsschirm (13) aufweist und die Sensorelektrode (5, 6) mit dem Signalerzeugungsschaltkreis (7) bzw. Auswerteschaltkreis (8, 9) elektrisch verbindet. Der Zuleitung (11) und der Sensorelektrode (5, 6) und/oder der Zuleitung (11) und dem Signalerzeugungsschaltkreis (7) bzw. Auswerteschaltkreis (8, 9) sind dabei Mittel (14, 15) zur wellenwiderstandsangepassten Terminierung der Zuleitung (11) zwischengeschaltet.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen kapazitiven Sensor zur Detektion eines Objekts, insbesondere eines Körperteils einer Person oder eines Gegenstandes sowie auf eine Kollisionsschutzvorrichtung mit einem solchen Sensor.
  • Kapazitive Sensoren werden in der Fahrzeugtechnik insbesondere im Rahmen einer Kollisionsschutzvorrichtung eingesetzt. Eine solche Kollisionsschutzvorrichtung dient allgemein zur Detektion eines Hindernisses in einem Öffnungsbereich eines Fahrzeugteils, das gegenüber einem festen Rahmen zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung beweglich ist. Bei dem – nachfolgend auch als „Verstellelement” bezeichneten – Fahrzeugteil handelt es sich insbesondere um eine Fensterscheibe oder eine Heckklappe. Ferner kann das zu überwachende Fahrzeugteil bzw. Verstellelement auch eine Seitentür, eine Kofferraumoder Motorraumklappe, ein Schiebedach oder ein Klappverdeck sein. Kollisionsschutzvorrichtungen werden dabei insbesondere dann eingesetzt, wenn das jeweils zugeordnete Fahrzeugteil motorisch bewegt ist.
  • Als Öffnungsbereich wird der Raum bezeichnet, den das Verstellelement während einer Verstellbewegung durchstreift. Zu dem Öffnungsbereich des Verstellelements gehört insbesondere der Raumbereich, der zwischen einer Schließkante des Verstellelements und einer in der Schließstellung des Verstellelements an dieser anliegenden korrespondierenden Kante des Rahmens angeordnet ist.
  • Beim Schließen von Verstellelementen eines Fahrzeugs, insbesondere einer Fahrzeugscheibe oder Heckklappe, besteht generell die Gefahr, dass Körperteile oder sonstige Gegenstände zwischen der Schließkante des Verstellelements und der Karosserie eingeklemmt werden. Die in diesem Anwendungsfall auch als Einklemmschutzvorrichtung bezeichnete Kollisionsschutzvorrichtung dient zur Vermeidung eines solchen Einklemmfalls und der daraus resultierenden Gefahr eines Personen- und/oder Sachschadens, indem die Kollisionsschutzvorrichtung Hindernisse im Öffnungsbereich erkennt und in diesem Fall die Schließbewegung stoppt oder reversiert.
  • Eine solche Kollisionsschutzvorrichtung kann des Weiteren – bei ausschwenkenden Verstellelementen – auch eingesetzt werden, um Hindernisse zu erkennen, die der Öffnung des Verstellelements im Wege stehen. Auch in diesem Anwendungsfall stoppt oder reversiert die Kollisionsschutzvorrichtung die Bewegung des Verstellelements, wenn sie ein solches Hindernis erkennt, um einen Sachschaden infolge einer Kollision des Verstellelements mit dem Hindernis zu vermeiden.
  • Es wird hierbei zwischen indirekten und direkten Kollisionsschutzvorrichtungen unterschieden. Eine indirekte Kollisionsschutzvorrichtung erkennt den Einklemm- oder Kollisionsfall anhand einer Überwachung einer Betriebsgröße des das Verstellelement antreibenden Stellmotors, insbesondere an einem abnormalen Anstieg des Motorstroms oder einer abnormalen Abnahme der Motordrehzahl. Eine direkte Kollisionsschutzvorrichtung umfasst üblicherweise einen oder mehrere Sensoren, die eine für die Anwesenheit bzw. Abwesenheit eines Hindernisses im Öffnungsbereich charakteristische Messgröße erfassen, sowie eine Auswerteeinheit, die anhand dieser Messgröße entscheidet, ob ein Hindernis im Öffnungsbereich vorliegt und gegebenenfalls entsprechende Gegenmaßnahmen auslöst. Unter den direkten Kollisionsschutzvorrichtungen unterscheidet man wiederum Systeme mit so genannten Berührungssensoren, die die Anwesenheit eines Hindernisses erst anzeigen, wenn das Hindernis den Sensor bereits berührt, und Systeme mit berührungslosen Sensoren, die ein Hindernis bereits in einem gewissen Abstand zu dem Sensor detektieren. Zu den berührungslosen Sensoren gehören insbesondere so genannte kapazitive (Näherungs-)Sensoren.
  • Ein kapazitiver Sensor umfasst üblicherweise eine Elektrodenanordnung mit einer oder mehreren (Sensor-)Elektroden, über die ein elektrisches Feld im Öffnungsbereich des Verstellelements aufgebaut wird. Ein Hindernis im Öffnungsbereich wird durch Überwachung der Kapazität der Elektrodenanordnung erkannt. Hierbei wird ausgenutzt, dass ein Hindernis, insbesondere ein menschliches Körperteil das von dem Sensor erzeugte elektrische Feld und somit die Kapazität der Elektrodenanordnung beeinflusst.
  • In einer üblichen Bauform eines solchen kapazitiven Sensors umfasst die Elektrodenanordnung dieses Sensors als Sensorelektroden mindestens eine Sendeelektrode, die mit einem Signalerzeugungsschaltkreis zur Erzeugung eines Sendesignals verschaltet ist, sowie eine Empfangselektrode, die mit einem Auswerteschaltkreis zur Verarbeitung eines in der Empfangselektrode erzeugten Empfangssignals verbunden ist (Sender-Empfänger-Prinzip). Ein solcher Sensor misst die zwischen der Sendeelektrode und der Empfangselektrode gebildete Kapazität oder eine damit korrelierende Messgröße.
  • In einer alternativen Bauform umfasst die Elektrodenanordnung eines kapazitiven Sensors nur eine Sensorelektrode oder mehrere gleichartige Sensorelektroden, die mit dem Sendesignal beaufschlagt werden, und über die auch das kapazitätsabhängige Empfangs- oder Antwortsignal, z. B. in Form des Verschiebestroms, erfasst wird (Ein-Elektroden-Prinzip). Bei einem solchen Sensor wird als Gegenelektrode ein sensorexterner, auf Massepotential liegender Gegenstand herangezogen, insbesondere die Karosserie des Fahrzeugs, in dem der Sensor eingebaut ist. Bei einem solchen Sensor wird somit als Messgröße die Kapazität der Sensorelektrode(n) gegen Masse erfasst.
  • Als Sendesignal wird meist ein elektrisches Wechselsignal herangezogen, das mit einer vorgegebenen Sendefrequenz oszilliert. Der Auswerteschaltkreis ist zur Messung des in der Sensorelektrode (insbesondere Empfangselektrode) induzierten Verschiebestroms häufig niederohmig ausgeführt. In diesem Fall umfasst der Auswerteschaltkreis oft einen Transimpendanzverstärker. Ein solcher kapazitiver Sensor ist beispielsweise aus DE 10 2007 001 712 A1 bekannt.
  • Bei kapazitiven Sensoren für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich können der Signalerzeugungsschaltkreis und/oder der Auswerteschaltkreis aus Platzgründen häufig nur in vergleichsweise großer Entfernung zu der zugehörigen Sensorelektrode angeordnet werden. Entsprechend sind zur elektrischen Verbindung der Sensorelektrode mit dem zugeordneten Schaltkreis vergleichsweise lange Zuleitungen erforderlich. Um zu verhindern, dass diese Zuleitungen selbst als aktive Sensorfläche wirken und somit das Messergebnis des Sensors stören oder verfälschen, sind die Zuleitungen bisweilen elektrisch geschirmt. Eine solche geschirmte Zuleitung umfasst zusätzlich zu dem eigentlichen Signalleiter einen Leiterschirm, der den Leiter umgibt, und der im Betrieb des Sensors auf ein festes Bezugspotential gelegt wird. Gattungsgemäße kapazitive Sensoren mit geschirmten Zuleitungen sind insbesondere aus DE 10 2011 008 275 A1 und DE 10 2011 008 277 A1 bekannt. Nachteiligerweise kann die Schirmung allerdings bei hinreichender Länge der Zuleitung selbst Störeffekte infolge von Signalreflexionen hervorrufen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen störungsunanfälligen kapazitiven Sensor zur Detektion eines Objekts sowie eine zugehörige Kollisionsschutzvorrichtung, insbesondere zur Detektion und Vermeidung eines Einklemmfalls oder einer sonstigen Kollision eines beweglichen Fahrzeugteils mit einem Objekt anzugeben.
  • Bezüglich des kapazitiven Sensors wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bezüglich der Kollisionsschutzvorrichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
  • Der erfindungsgemäße Sensor umfasst eine Elektrodenanordnung, die mindestens eine Sensorelektrode umfasst. Der Sensor umfasst außerdem einen Signalerzeugungsschaltkreis und/oder einen Auswerteschaltkreis sowie eine geschirmte Zuleitung, über die die Sensorelektrode mit dem Signalerzeugungsschaltkreis bzw. Auswerteschaltkreis elektrisch verbunden ist. Die geschirmte Zuleitung umfasst wiederum einen Signalleiter und einen Leitungsschirm, der diesen Signalleiter umgibt. Die Zuleitung kann im Rahmen Erfindung insbesondere als Koaxialkabel ausgebildet sein. Erfindungsgemäß sind der Zuleitung und der Sensorelektrode und/oder der Zuleitung und dem Signalerzeugungsschaltkreis bzw. Auswerteschaltkreis Mittel zur wellenwiderstandsangepassten Terminierung der Zuleitung zwischengeschaltet. Durch die wellenwiderstandsangepasste (also dem Wellenwiderstand der Zuleitung entsprechende) Terminierung der Zuleitung wird eine sprunghafte Änderung des Wellenwiderstands am dem jeweiligen Ende der Zuleitung vermieden oder klein gehalten, wodurch wiederum Signalreflexionen an diesem Ende der Zuleitung unterdrückt werden.
  • An dem elektrodenseitigen Ende der Zuleitung, also zwischen der Zuleitung und der Sensorelektrode, ist als Mittel zur wellenwiderstandsangepassten Terminierung der Zuleitung vorzugsweise ein ohmscher Abschlusswiderstand vorgesehen, der parallel zu der Sensorelektrode (genauer: parallel zu dem die Sensorelektrode enthaltenden Kondensator) geschaltet ist. Dieser sensorparallele Abschlusswiderstand (nachfolgend auch als Parallelwiderstand bezeichnet) kann im Rahmen der Erfindung durch ein separates elektronisches Bauteil, z. B. einen üblichen Widerstand gebildet sein. In besonders zweckmäßigen Ausführungsformen der Erfindung ist der Parallelwiderstand aber integral mit der Sensorelektrode oder der Zuleitung ausgeführt. In dem erstgenannten Fall ist der Parallelwiderstand beispielsweise mit der Sensorelektrode zu einer einstückigen Baueinheit vergossen oder umspritzt. Im zweiten Fall ist der Parallelwiderstand durch einen elektrisch begrenzt leitfähigen Bereich zwischen dem Signalleiter und dem Leitungsschirm der Zuleitung gebildet. In beiden Fällen besteht der Parallelwiderstand in zweckmäßiger Ausgestaltung aus einem Kunststoff mit in Anpassung an den Wellenwiderstand der Zuleitung dimensionierter elektrischer Leitfähigkeit.
  • In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist der Parallelwiderstand zwischen den Signalleiter und den Leitungsschirm der Zuleitung geschaltet. In diesem Fall kann der Parallelwiderstand vorteilhafterweise auch zur Diagnose, d. h. zur Prüfung der Zuleitung auf Funktionsfähigkeit genutzt werden. Hierzu wird zweckmäßigerweise an dem elektrodenfernen Ende der Zuleitung eine (insbesondere zeitlich konstante) Prüfspannung zwischen den Signalleiter und den Leitungsschirm angelegt und direkt oder indirekt der ohmsche Widerstand der Zuleitung gemessen. Die Funktionsfähigkeit der Zuleitung wird dabei daran erkannt, dass der zwischen der Signalleitung und dem Leitungsschirm messbare Widerstand zumindest näherungsweise dem Parallelwiderstand entspricht. Um eine automatische Leitungsprüfung zu ermöglichen, umfassen der Signalerzeugungsschaltkreis und/oder der Auswerteschaltkreis eine Diagnoseschaltung, die dazu eingerichtet ist, die Prüfsspannung an die Zuleitung anzulegen. Zweckmäßigerweise ist die Diagnoseschaltung des Weiteren dazu eingerichtet, den aufgrund der Prüfspannung über die Zuleitung fließenden Strom oder den ohmschen Widerstand der Zuleitung zu messen und in Hinblick auf einen Test der Zuleitung auf Funktionsfähigkeit auszuwerten.
  • Zusätzlich oder alternativ zu dem an dem elektrodenseitigen Ende der Zuleitung angeordneten Parallelwiderstand ist an dem hierzu entgegengesetzten (elektrodenfernen) Ende der Zuleitung, also zwischen der Zuleitung und dem Signalerzeugungs- oder Auswerteschaltkreis als Mittel zur wellenwiderstandsangepassten Terminierung der Zuleitung vorzugsweise ein (gegebenenfalls weiterer) ohmscher Abschlusswiderstand vorgesehen. Dieser Widerstand ist in Serie mit dem Signalleiter der Zuleitung angeordnet und deshalb auch als Seriellwiderstand bezeichnet. Auch der Seriellwiderstand kann im Rahmen der Erfindung durch ein separates elektronisches Bauteil, z. B. einen üblichen Widerstand gebildet oder als integraler Bestandteil der Zuleitung bzw. des Signalerzeugungs- oder Auswerteschaltkreises ausgebildet sein. Insbesondere kann im Rahmen der Erfindung der Ausgangswiderstand des Signalerzeugungs- oder Auswerteschaltkreises bereits von Haus aus derart dimensioniert sein, dass er dem Wellenwiderstand der Zuleitung entspricht. Ein separater Seriellwiderstand ist in diesem Fall nicht vorgesehen.
  • Grundsätzlich kann die Erfindung bei einem Sensor eingesetzt werden, der nach dem vorstehend beschriebenen Ein-Elektroden-Prinzip arbeitet. In bevorzugter Ausführung umfasst die Elektrodenanordnung aber als Sensorelektroden mindestens eine Sendeelektrode zur Emission eines elektrischen Feldes unter Beaufschlagung mit einem Sendesignal sowie mindestens eine Empfangselektrode. Der Sendeelektrode ist hierbei ein Signalerzeugungsschaltkreis zur Erzeugung des Sendesignals vorgeschaltet, während der Empfangselektrode ein Auswerteschaltkreis zur Verarbeitung des in der Empfangselektrode unter Wirkung des elektrischen Feldes erzeugten Empfangssignals der Empfangselektrode nachgeschaltet ist. Bevorzugt wird also ein nach dem vorstehend beschriebenen Sender-Empfänger-Prinzip arbeitender Sensor eingesetzt.
  • Die erfindungsgemäße Kollisionsschutzvorrichtung umfasst einen kapazitiven Sensor gemäß der vorstehend beschriebenen Erfindung.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigen:
  • 1 in einem schematischen Blockschaltbild eine Einklemmschutzvorrichtung zur Erkennung und Vermeidung eines Einklemmfalls bei einem beweglichen Fahrzeugteil, mit einem kapazitiven Sensor, der eine Sendeelektrode, eine Empfangselektrode, einen der Sendeelektrode vorgeschalteten Signalerzeugungsschaltkreis sowie einen der Empfangselektrode nachgeschalteten Auswerteschaltkreis umfasst, wobei der Signalerzeugungsschaltkreis mit der Sendeelektrode über eine geschirmte Zuleitung verbunden ist, deren sensorseitiges Ende wellenwiderstandsangepasst terminiert ist,
  • 2 in Darstellung gemäß 1 eine alternative Ausführungsform der Einklemmschutzvorrichtung, bei der das dem Signalerzeugungsschaltkreis zugewandte Ende der Zuleitung wellenwiderstandsangepasst terminiert ist, und
  • 3 in Darstellung gemäß 1 eine weitere Ausführungsform der Einklemmschutzvorrichtung, bei der beide Enden der Zuleitung wellenwiderstandsangepasst terminiert sind.
  • Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Einklemmschutzvorrichtung 1 für ein (nicht näher dargestelltes) bewegliches Verstellelement eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eine motorisch bewegte Tür oder Heckklappe. Die Einklemmschutzvorrichtung 1 umfasst einen kapazitiven Sensor 2 sowie eine Überwachungseinheit 3.
  • Der Sensor 2 basiert auf einer kapazitiven Messtechnik. Der Sensor 2 umfasst entsprechend eine Elektrodenanordnung 4 mit mindestens einer Sendeelektrode 5 sowie mindestens einer Gegenelektrode bzw. Empfangselektrode 6. Bevorzugt umfasst die Elektrodenanordnung 4 (in nicht näher dargestellter Weise) eine Mehrzahl von Sendeelektroden 5, die mit einer gemeinsamen Empfangselektrode 6 Wechselwirken.
  • Im Betrieb des Sensors 2 wird durch Applikation einer elektrischen Wechselspannung auf die oder jede Sendeelektrode 5 ein (lediglich angedeutetes) elektrisches Feld F in einem Öffnungsbereich des Verstellelements erzeugt, während über die Empfangselektrode 6 die (elektrische) Kapazität des aus der feldemittierenden Sendeelektrode 5 und der Empfangselektrode 6 gebildeten Kondensators oder eine damit korrelierende Messgröße erfasst wird.
  • Im Einzelnen umfasst der Sensor 2 zusätzlich zu der Elektrodenanordnung 4 einen Signalerzeugungsschaltkreis 7, einen Empfangsschaltkreis 8 und ein Kapazitätsmessglied 9. Der Empfangsschaltkreis 8 und das Kapazitätsmessglied bilden hierbei zusammen den vorstehend erwähnten Auswerteschaltkreis. Der Signalerzeugungsschaltkreis 7 ist über einen Ausgangsverstärker 10 und eine Zuleitung 11 mit der Sendeelektrode 5 verbunden.
  • Im Betrieb des Sensors 2 erzeugt der Signalerzeugungsschaltkreis 7 ein Sendesignal SE in Form einer sinusförmigen Wechselspannung oder eines Pulsspannungssignals einer vorgegebenen Frequenz. Der Signalerzeugungsschaltkreis 7 gibt das Sendesignal SE auf die Sendeelektrode 5, die unter Wirkung des Sendesignals SE das elektrische Feld F emittiert. Sofern der Sensor 2 mehrere Sendeelektroden 5 umfasst, ist dem Ausgangsverstärker 10 und der Elektrodenanordnung 4 vorzugsweise ein (nicht näher dargestellter) Zeitmultiplexer zwischengeschaltet, der das Sendesignal SE zeitlich alternierend auf jeweils eine der mehreren Sendeelektroden 5 gibt. In diesem Fall ist jede der mehreren Sendeelektroden 5 jeweils über eine eigene Zuleitung 11 mit dem Zeitmultiplexer verbunden.
  • Unter Wirkung des elektrischen Feldes F wird in der Empfangselektrode 6 ein elektrisches Wechselsignal erzeugt, das nachfolgend als Empfangssignal SR bezeichnet ist. Das Empfangssignal SR oszilliert im störungsfreien Betrieb phasensynchron oder mit festem Phasenversatz mit der Frequenz des Sendesignals SE. Im Gegensatz zu dem Sendesignal SE variiert die Signalamplitude des Empfangssignals SR aber zusätzlich in Abhängigkeit von der zu messenden Kapazität.
  • Das Empfangssignal SR ist dem Empfangsschaltkreis 8 als Eingangssignal zugeführt. Der Empfangselektrode 6 und dem Empfangsschaltkreis 8 ist hierbei optional ein (nicht explizit dargestellter) Tiefpass zur Vorfilterung des Empfangssignals SR zwischengeschaltet. Der Empfangsschaltkreis 8 ist niederohmig ausgebildet und umfasst in bevorzugter Ausführung als wesentlichen Bestandteil einen Transimpedanzverstärker. Der Empfangsschaltkreis 8 gibt hierbei ein – nachfolgend als Empfangssignal SR' bezeichnetes – Spannungssignal aus, das proportional zu dem unter Wirkung des Sendesignals SE in der Empfangselektrode 6 induzierten Verschiebestrom ist. Dieses Empfangssignal SR' wird dem dem Empfangsschaltkreis 8 nachgeschalteten Kapazitätsmessglied 9 zugeführt, das hieraus eine kapazitätsproportionale Messgröße K erzeugt.
  • Die Messgröße K wird der dem Sensor 2 nachgeschalteten Überwachungseinheit 3 zugeführt. Die Überwachungseinheit 3, die vorzugsweise durch einen Mikrocontroller mit einer darin implementierten Überwachungssoftware gebildet ist, vergleicht die Messgröße K mit einem hinterlegten Auslöseschwellwert. Bei Schwellwertüberschreitung gibt die Überwachungseinheit 3 ein Auslösesignal A aus, das auf einen möglichen Einklemmfall hinweist, und unter dessen Wirkung die Bewegung des der Einklemmschutzvorrichtung 1 zugeordneten Verstellelements reversiert wird.
  • Bei der Zuleitung 11 handelt es sich um eine (elektrisch) geschirmte Zuleitung. Die Zuleitung 11 umfasst entsprechend einen Signalleiter 12, der das Sendesignal SE führt, und einen Leitungsschirm 13, der den Signalleiter 12 – insbesondere koaxial mit letzterem – umgibt. Der Leitungsschirm 13 ist an dem dem Signalerzeugungsschaltkreis 7 zugewandten Ende der Zuleitung 11 auf ein festes Bezugspotential, insbesondere Masse M gelegt. An dem der Sendeelektrode 5 zugewandten Ende der Zuleitung 11 ist ein ohmscher Widerstand (nachfolgend als Parallelwiderstand 14 bezeichnet) angeordnet, über den der Signalleiter 12 mit dem Leitungsschirm 13 elektrisch verbunden ist. Der Parallelwiderstand 14 ist somit über den Leitungsschirm 13 und dessen Masseverbindung parallel zu dem aus der Sendeelektrode 5 und der Empfangselektrode 6 gebildeten Kondensator geschaltet. Der Parallelwiderstand 14 ist entsprechend dem elektrischen Wellenwiderstand der Zuleitung 11 dimensioniert und dient somit zur wellenwiderstandsangepassten Terminierung der Zuleitung.
  • Der Parallelwiderstand 14 ist insbesondere als integraler Bestandteil der Sendeelektrode 5 oder der Zuleitung 11 ausgeführt.
  • Die in 2 dargestellte Ausführungsform der Einklemmschutzvorrichtung 1 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 1 dadurch, dass der Parallelwiderstand 14 fehlt. In der Ausführungsform gemäß 2 ist das der Sendeelektrode 5 zugewandte Ende des Leitungsschirms 13 stattdessen offen. Abweichend von 1 ist bei dem Sensor 2 gemäß 2 des Weiteren zwischen den Ausgangsverstärker 10 (bzw. den gegebenenfalls vorhandenen Zeitmultiplexer) und das diesem zugewandten Ende der Zuleitung 11 ein ohmscher Widerstand geschaltet. Dieser Widerstand ist in Serienschaltung mit dem Signalleiter 12 der Zuleitung 11 angeordnet und deshalb nachfolgend auch als Seriellwiderstand 15 bezeichnet. Der Seriellwiderstand 15 ist wiederum entsprechend dem elektrischen Wellenwiderstand der Zuleitung 11 dimensioniert und dient somit ebenfalls zur wellenwiderstandsangepassten Terminierung der Zuleitung. Sofern der Ausgangsverstärker 10 selbst einen nicht vernachlässigbaren Ausgangswiderstand hat, ist der Seriellwiderstand 15 entsprechend kleiner dimensioniert, so dass sich in Summe ein dem Wellenwiderstand der Zuleitung 11 entsprechender Widerstand ergibt.
  • In der Ausführungsform der Einklemmschutzvorrichtung 1 gemäß 3 umfasst der Sensor 2 als Mittel zur beidseitigen wellenwiderstandsangepassten Terminierung der Zuleitung 11 sowohl den Parallelwiderstand 14 (der analog zu 1 an dem elektrodennahen Ende der Zuleitung 11 angeordnet ist) als auch den Seriellwiderstand 15 (der analog zu 2 an dem elektrodenfernen Ende der Zuleitung 11 angeordnet ist).
  • Obwohl die Erfindung anhand der vorstehenden Ausführungsbeispiele besonders deutlich wird, ist sie auf diese nicht beschränkt. Vielmehr können von dem Fachmann zahlreiche weitere Ausführungsformen der Erfindung aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere kann im Rahmen der Erfindung – zusätzlich oder alternativ zu der zwischen dem Signalerzeugungsschaltkreis 7 und der Sendeelektrode 5 angeordneten Zuleitung 11 – eine entsprechende geschirmte und wellenwiderstandsangepasst terminierte Zuleitung auch zwischen der Empfangselektrode 6 und dem Empfangsschaltkreis 8 vorgesehen sein.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Einklemmschutzvorrichtung
    2
    Sensor
    3
    Überwachungseinheit
    4
    Elektrodenanordnung
    5
    Sendeelektrode
    6
    Empfangselektrode
    7
    Signalerzeugungsschaltkreis
    8
    Empfangsschaltkreis
    9
    Kapazitätsmessglied
    10
    Ausgangsverstärker
    11
    Zuleitung
    12
    Signalleiter
    13
    Leitungsschirm
    14
    Parallelwiderstand
    15
    Serienwiderstand
    F
    (elektrisches) Feld
    SE
    Sendesignal
    SR
    Empfangssignal
    K
    Messgröße
    A
    Auslösesignal
    M
    Masse
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007001712 A1 [0010]
    • DE 102011008275 A1 [0011]
    • DE 102011008277 A1 [0011]

Claims (10)

  1. Kapazitiver Sensor (2) zur Detektion eines Objekts, insbesondere zur Detektion eines Kollisionsfalls bei einem beweglichen Fahrzeugteil, – mit einer Elektrodenanordnung (4), die mindestens eine Sensorelektrode (5, 6) umfasst, – mit einem Signalerzeugungsschaltkreis (7) und/oder einem Auswerteschaltkreis (8, 9), und – mit einer geschirmten Zuleitung (11), die einen Signalleiter (12) und einen diesen umgebenden Leitungsschirm (13) umfasst, wobei die Sensorelektrode (5, 6) über die Zuleitung (11) mit dem Signalerzeugungsschaltkreis (7) bzw. Auswerteschaltkreis (8, 9) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem der Sensorelektrode (5, 6) zugewandten Ende der Zuleitung (11) und/oder an dem dem Signalerzeugungsschaltkreis (7) bzw. Auswerteschaltkreis (8, 9) zugewandten Ende der Zuleitung (11) Mittel (14, 15) zur wellenwiderstandsangepassten Terminierung der Zuleitung (11) angeordnet sind.
  2. Sensor (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem der Sensorelektrode (5, 6) zugewandten Ende der Zuleitung (11) als Mittel zur wellenwiderstandsangepassten Terminierung der Zuleitung (11) ein ohmscher Abschlusswiderstand (14) angeordnet ist, der parallel zu der Sensorelektrode (5, 6) geschaltet ist.
  3. Sensor (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der sensorparallele Abschlusswiderstand (14) integral mit der Sensorelektrode (5, 6) ausgeführt ist.
  4. Sensor (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der sensorparallele Abschlusswiderstand (14) integral mit der Zuleitung (11) ausgeführt ist.
  5. Sensor (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der sensorparallele Abschlusswiderstand (14) zwischen den Signalleiter (12) und den Leitungsschirm (13) geschaltet ist.
  6. Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalerzeugungsschaltkreis (7) und/oder der Auswerteschaltkreis (8, 9) eine Diagnoseschaltung aufweisen, mittels der zur Prüfung der Zuleitung (11) eine Prüfspannung zwischen dem Signalleiter (12) und dem Leitungsschirm (13) anlegbar ist.
  7. Sensor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dem Signalerzeugungsschaltkreis (7) bzw. Auswerteschaltkreis (8, 9) zugewandten Ende der Zuleitung (11) als Mittel zur wellenwiderstandsangepassten Terminierung der Zuleitung (11) ein ohmscher Abschlusswiderstand (15) angeordnet ist, der in Reihe mit dem Signalleiter (12) geschaltet ist.
  8. Sensor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (11) durch ein Koaxialkabel gebildet ist.
  9. Sensor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, – wobei die Elektrodenanordnung (4) als Sensorelektroden mindestens eine Sendeelektrode (5) zur Emission eines elektrischen Feldes (F) unter Beaufschlagung mit einem Sendesignal (SE) sowie mindestens eine Empfangselektrode (6) umfasst, und – wobei der Sendeelektrode (5) ein Signalerzeugungsschaltkreis (7) zur Erzeugung des Sendesignals (SE) vorgeschaltet ist, und – wobei der Empfangselektrode (6) ein Auswerteschaltkreis (8, 9) zur Verarbeitung des in der Empfangselektrode (6) unter Wirkung des elektrischen Feldes (F) erzeugten Empfangssignals (SR) der Empfangselektrode (6) nachgeschaltet ist.
  10. Kollisionsschutzvorrichtung (1) mit einem kapazitiven Sensor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
DE201210015515 2012-08-03 2012-08-03 Kapazitiver Sensor für eine Kollisionsschutzvorrichtung Withdrawn DE102012015515A1 (de)

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