DE4417827C2 - Verfahren und Sensor zur Anwesenheitsdetektion von Personen - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Sensor zur Detektion der Anwesenheit von Personen an
einem Aufenthaltsort, insbesondere auf Fahrzeugsitzen, an Lenkrädern oder Griffen
deichselgelenkter Fahrzeuge, wobei durch mindestens eine an eine Spannungsquelle
angeschlossene Meßelektrode ein elektrisches Feld in der Umgebung des
Aufenthaltsortes erzeugt wird und Änderungen der Kapazität der Meßelektrode(n)
gemessen werden, und einen entsprechenden Anwesenheitssensor.
Die Detektion der Anwesenheit von Personen in einem Fahrzeug kann dem vorbeu
genden Unfallschutz, der Steuerung eines Airbags oder einer Gurt-Warnanzeige und
anderem mehr dienen. Beispielsweise müssen laut einer EG-Richtlinie alle neu zuge
lassenen Gabelstapler mit einer Sicherheitseinrichtung ausgerüstet sein, die die ord
nungsgemäße Anwesenheit eines Fahrers erfaßt. Bei Abwesenheit des Fahrers ist der
Gabelstapler unverzüglich antriebslos zu schalten. Bei deichselgelenkten Fahrzeugen
kann eine Anwesenheitsdetektion unfallverhütend sein, wenn etwa das Fahrzeug sich
auf das Bedienpersonal zubewegt, ohne daß die jeweilige Person eine Ausweichmög
lichkeit besitzt, um sich in Sicherheit zu bringen. In diesem Fall muß das deichselge
lenkte Fahrzeug beim Loslassen seiner Griffe automatisch gestoppt werden.
Eine bei Gabelstaplern realisierte Möglichkeit einer Anwesenheitsdetektion stellen so
genannte Sitzschalter dar, die mit einer Federungsmechanik in dem Sitz des Fahrzeu
ges eingebaut sind. Durch die Gewichtskraft des Fahrers wird der Schalter geschlossen
und durch Entlastung des Sitzes geöffnet, wodurch zeitverzögert der Fahrstrom des
Gabelstaplers unterbrochen wird. Nachteilig wirkt sich bei derartigen Sitzschaltern aus,
daß sie bei wechselndem Fahrpersonal jeweils erneut dem Gewicht des Fahrers ange
paßt werden müssen, und daß es zu Fehlauslösungen bedingt durch Unebenheiten der
Fahrbahn kommt. Beim Überfahren derartiger Unebenheiten treten Schwingungen des
Gabelstaplers auf, die sich auf den Fahrer übertragen, dessen effektive Gewichtskraft
dadurch zeitlich stark schwankt. Ebenso kann bei starkem Bremsen oder beim Nach
vornebeugen des Fahrers die auf den Sitzschalter wirkende Gewichtskraft abnehmen,
wodurch sich der Schalter öffnet und den Fahrstrom des Gabelstaplers unterbricht.
Derartige Fehlauslösungen können sich auf den Fahrer oder die transportierte Last
direkt gefährdend auswirken.
In der DE 43 01 000 A1 ist ein kapazitives Detektorsystem mit mehreren Elektroden offen
bart, die beispielsweise in einem Fahrzeugsitz zur Personendetektion integriert sind.
Hierbei ist eine Sensorelektrode gegenüber einer Masseelektrode zur Bildung eines
Kondensators CA angebracht. Die Kapazität dieses Kondensators ändert sich in Ab
hängigkeit von dem Insassen und der Umhüllung des Fahrzeugsitzes. Durch eine
weitere Mittelelektrode, die zwischen den beiden genannten Elektroden angebracht ist,
werden zwei weitere Kondensatoren CB und CC gebildet. Das Potential der
Mittelelektrode wird derart eingestellt, daß sich die Kapazität der Kondensatoren CB
und CC gegeneinander aufheben. Das vom Kondensator CA abgenommene Signal ist
dann von der Polsterung des Fahrzeugsitzes unabhängig, so daß Änderungen dieses
Dielektrikums nicht miterfaßt werden. Das Detektorsystem gemäß dieser Schrift
verhindert somit lediglich, Änderungen der Umgebungsbedingungen, soweit sie das
Dielektrikum betreffen, das sich zwischen Sensorelektrode und Masseelektrode
befindet, aus dem zur Personendetektion verwendeten Meßsignal zu eliminieren.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Verfahren zur Detektion der Perso
nenanwesenheit mit einem entsprechenden Anwesenheitssensor, wie eingangs
erwähnt, zu entwickeln, wodurch unabhängig von Umwelteinflüssen, wie
Fahrbahnbeschaffenheit, Temperaturschwankungen, Schmutz, sowie unabhängig von
unterschiedlichen Körpergewichten des Bedienpersonals und weitgehend ohne
Manipulationsmöglichkeiten die Anwesenheit von Personen, insbesondere in oder an
Fahrzeugen, zuverlässig erkannt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ein
erfindungsgemäßer Anwesenheitssensor weist die Merkmale des Anspruchs 9 auf.
Ein derartiger Anwesenheitssensor zur Personendetektion erfüllt alle genannten Anfor
derungen und läßt sich wirtschaftlich leicht realisieren. Bei einem Gabelstapler wird
beispielsweise der genannte Anwesenheitssensor im Sitz untergebracht, d. h. es
werden unter den Sitzbezug oder in den Kunststoffschaum des Sitzes mindestens eine
Meßelektrode und außerhalb der unmittelbaren Umgebung der Person mindestens
eine weitere Referenzelektrode eingefügt, jeweils ein elektrisches Feld erzeugt und
anschließend die der Meß- und der Referenzelektrode zugeordneten Kapazitäten
mittels einer Auswerteschaltung laufend gemessen und überwacht. Dabei wird von der
Tatsache ausgegangen, daß menschliches Gewebe zu ca. 75% aus Wasser besteht,
das eine hohe relative Dielektrizitätszahl von etwa 80 aufweist. Zum Vergleich betragen
die Werte der Dielelektrizitätszahl beispielsweise von Glas nur 10, von Papier ca. 5,
von Gummi ca. 2,6 und von Luft und anderen Gasen etwa 1. Die Tatsache, daß die
relative Dielektrizitätszahl von menschlichem Gewebe diejenige der meisten anderen
Stoffe um ein bis zwei Größenordnungen übersteigt, wird zur Detektion der
Anwesenheit von Personen im vorliegenden Fall verwendet.
Bezogen auf ein bestimmtes Bezugspotential, beispielsweise das geerdete Fahrzeug
gehäuse oder eine zweite Meßelektrode, besitzt die in der Umgebung des Aufent
haltsortes angebrachte Meßelektrode eine Kapazität, die im wesentlichen durch die
Geometrie der Elektrodenanordnung und die relative Dielektrizitätskonstante gegeben
ist. Da die Kapazität einer Elektrodenanordnung direkt proportional zur relativen Dielek
trizitätszahl ist, sollte im theoretisch gegebenen Idealfall die Kapazität sich um minde
stens eine Größenordnung ändern, wenn der Raum zwischen Meß- und Bezugselek
trode (vollständig) von der zu detektierenden Person ausgefüllt wird. Da die zu detektie
rende Person meist nicht den gesamten Raum zwischen Meß- und Bezugselektrode
einnimmt und nur einen bestimmten Bereich des durch die Meßelektrode(n) erzeugten
elektrischen Feldes beeinflußt, sind die Kapazitätsänderungen zwar geringer, jedoch
noch deutlich meßbar (Faktor 2 bis über 10).
Diese durch den Eintritt einer Person in die Umgebung seines Aufenthaltsortes er
zeugte Kapazitätsänderung der Elektrodenanordnung wird erfindungsgemäß mittels
einer Auswerteschaltung gemessen und kann beispielsweise bei Gabelstaplern dazu
dienen, im Falle der Abwesenheit eines Fahrers das Fahrzeug automatisch antriebslos
zu schalten. Dabei dienen bestimmte, über einen einzustellenden Schwellwert hinaus
gehende Kapazitätsänderungen zur Feststellung der An- oder Abwesenheit des Fah
rers.
Um die Anwesenheitssensorik von Umwelteinflüssen unabhängig zu gestalten, wird
erfindungsgemäß in der Nähe des Aufenthaltsortes mindestens eine weitere
Referenzelektrode angebracht, die mit einer Spannungsquelle verbunden ist, wobei
dann die Meß- und Referenzelektrode(n) an eine relative Kapazitätsänderungen
messende Auswerteschaltung angeschlossen sind.
Die Referenzelektrode(n) ist (sind) so angebracht, daß ihre Kapazität durch die Anwe
senheit oder Abwesenheit einer Person am Aufenthaltsort nicht beeinflußt wird. Die
Kapazität dieser Referenzelektrode ist dann ausschließlich von Umwelteinflüssen ab
hängig (z. B. Feuchtigkeit) und kann als Bezugskapazität zur Kapazität der eigentlichen
Meßelektrode(n) verwendet werden. In diese relative Kapazitätsänderung gehen Um
welteinflüsse nicht mehr ein.
Die erfindungsgemäße Anwesenheitssensorik arbeitet unabhängig vom Fahrertyp so
wie vom Fahrzeugtyp, ohne bewußtes Zutun des Fahrers, ist manipulationssicher und
störsicher gegenüber Umwelteinflüssen wie Schmutz, Erschütterungen oder Tempera
turschwankungen und läßt sich kostengünstig in jedes Fahrzeug integrieren. Die Ener
gieversorgung kann bei Gabelstaplern mit Elektromotoren über die bereits vorhan
denen Batterien vorgenommen werden.
Kapazitätsänderungen der Meß- und Referenzelektrode(n) lassen sich bei der
erfindungsgemäßen Anwesenheitssensorik auf verschiedene Weisen messen.
Dazu werden im folgenden die Meßelektrode bezogen auf ein Bezugspotential oder
zwei (oder mehr) Meßelektroden als Kondensator betrachtet. Gleiches gilt für die Refe
renzelektrode(n).
Mit Vorteil werden Änderungen der Kapazität über Änderungen einer durch diese Ka
pazität bestimmten Spannung gemessen. Beispielsweise läßt sich der durch die Meß
elektrode(n) gebildete Kondensator mittels einer Spannungsquelle aufladen. Anschlie
ßend wird die Kondensatorspannung laufend gemessen, die von der Kapazität und der
Gesamtladung des Kondensators abhängt. Andererseits ist es möglich, den Kondensa
tor an eine Wechselspannungsquelle anzuschließen und die durch seine Kapazität
bestimmte Spannung abzugreifen und zu messen.
Vorteilhaft kann es sein, Änderungen der Kapazität über Änderungen der durch diese
Kapazität festgelegten Frequenz eines Oszillators zu messen. Dazu werden die Meß-
und Referenzelektrode(n) jeweils als Kondensator in einem Oszillator integriert, der an
einen Frequenz-Spannungswandler oder an einer Multivibratorschaltung ange
schlossen sein kann.
Die durch diese Kapazität festgelegte Frequenz des Oszillators ändert sich bei Anwe
senheit einer Person im Meßfeld. Die zur Dielektrizitätszahl umgekehrt proportionale
Frequenzänderung wird beispielsweise mittels eines Frequenz-Spannungswandlers in
ein Ausgangssignal umgewandelt, das proportional zur Kapazitätsänderung ist. Der
Vergleich mit einem einstellbaren Schwellwert dieses Ausgangssignals ermöglicht die
Ausgrenzung von Gegenständen im Meßfeld, deren Dielektrizitätszahl zwischen der
von Luft und der eines Menschen liegt. Durch gleichartige Berechnung der Kapazitäts
änderungen der Referenzelektrode(n) lassen sich relative, von Umwelteinflüssen un
abhängige Kapazitätsänderungen feststellen.
Eine weitere Variante besteht in der Messung von Kapazitätsänderungen über Ände
rungen der durch dieser Kapazität festgelegten Grenzfrequenz eines Filters (Hoch-
oder Tiefpaß). Dazu werden die Meß- und Referenzelektrode(n) jeweils als Kon
densator in einem Filter integriert.
Im einfachsten Fall des Tiefpasses hängt die Grenzfrequenz, von der ab die Aus
gangsspannung des Tiefpasses unterhalb eines Wertes von etwa 70% der Eingangs
spannung sinkt, invers von der Kapazität ab. Wenn sich eine Person an den Aufent
haltsort begibt, vergrößert sich die Kapazität des Meßkondensators, wodurch die
Grenzfrequenz des Tiefpasses sinkt und die Amplitude der am Eingang des Tiefpasses
anliegenden Wechselspannung gedämpft an den Ausgang übertragen wird. Das Unter
schreiten eines bestimmten Schwellwertes kann als Indiz für die Anwesenheit der Per
son verwendet werden.
Schließlich ist es vorteilhaft, Änderungen der Kapazität über Änderungen der Brücken
diagonalspannung einer mittels dieser Kapazität abgeglichenen Meßbrücke festzustel
len. Dazu werden die Meß- und Referenzelektrode(n) als Kondensatoren in eine
Meßbrücke integriert.
Beispielsweise wird eine bekannte Meßbrücke, die die durch die Meßelektrode(n) er
zeugte Kapazität enthält, abgeglichen. Ändert sich die Kapazität, so wird die Brücke
verstimmt, d. h. die Brückendiagonalspannung wird ungleich Null.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer bekannten Wien-Robinson-Brücke, in
der sowohl die durch die Meßelektrode(n) gebildete Kapazität als auch die durch die
Referenzelektrode(n) gebildete Kapazität integriert sind. Zu den Kapazitäten des Meß-
und Referenzkondensators werden geeignete Widerstände in die Zweige der Wien-
Robinson-Brücke eingesetzt, deren Brückendiagonalspannung bei einer bestimmten
Betriebsfrequenz gleich Null wird.
Um die Meß- und Referenzelektrode(n) möglichst platzsparend beispielsweise an
Sitzen oder Griffen anzubringen, werden geeigneterweise linienförmige oder flächige
Elektroden verwendet. Linienförmige Elektroden lassen sich beispielsweise bequem in
Griffe, flächige in Sitze einarbeiten.
Werden Änderungen der Kapazität mittels einer geschilderten Meßbrücke gemessen,
ist es günstig, als Spannungsquelle eine Wechselspannungsquelle mit einer Frequenz
von 1 bis 100 kHz, vorzugsweise von 10 bis 20 kHz zu verwenden. Derartige Frequen
zen sind ohne größeren Aufwand zu erzeugen und bei der vorgesehenen Benutzung
störungssicher. In diesem Hinblick bietet sich auch speziell eine mit dieser Frequenz
betriebene Rechteck- oder Sinusspannung an.
Die Meß- und Referenzelektrode(n) sind mit Vorteil linienhaft oder flächig geformt. Die
Elektroden können aus einem leitfähigen Metall, wie Aluminium oder Kupfer bestehen,
das zur Umgebung hin elektrisch isoliert ist. Bei Verwendung von zwei Meßelektroden
ist es wünschenswert, den Raum zwischen den Meßelektroden, der vom elektrischen
Feld erfüllt ist, möglichst vollständig mit dem Körper der zu detektierenden Person
auszufüllen, um die Kapazitätsänderung so groß wie möglich zu halten.
Beispielsweise lassen sich zwei linienförmige Meßelektroden in den Sitz eines Gabel
staplers integrieren. In diesem Fall ist die resultierende Kapazität direkt proportional zur
relativen Dielektrizitätszahl des zwischen den Elektroden befindlichen Dielektrikums
und steigt mit der Leiterlänge, dem Drahtradius sowie mit abnehmendem Leiterab
stand. Aufgrund der Geometrieabhängigkeit der Elektrodenanordnung ist eine mäan
derförmige Anordnung linienhafter Elektroden günstig. Werden zwei linienhafte Meß
elektroden mäanderförmig in der Sitzfläche untergebracht, so ergeben sich die zwei-
bis vierfachen Kapazitätswerte mit einer auf dem Sitz befindlichen Person im Vergleich
zur Kapazität bei leerem Sitz. Da sich der Mensch in diesem Falle über und nicht zwi
schen den Elektroden befindet, wird der Bereich der Kapazitätsänderung und damit die
Dynamik eingeschränkt. Linienhafte Elektroden können jedoch mit Vorteil in längliche
und/oder platzbegrenzte Örtlichkeiten, wie Griffe deichselgelenkter Fahrzeuge, unter
gebracht werden.
Im Falle flächiger Meß- und/oder Referenzelektroden, können die jeweiligen Flächen
winkel, d. h. die durch die auf diesen Flächen senkrecht stehenden Flächenvektoren
gebildeten Winkeln, verschiedene Werte annehmen. Beispielsweise können zwei flä
chige Meßelektroden in der Sitzfläche nebeneinander integriert sein, oder eine flächige
Meßelektrode befindet sich im Sitzpolster, die andere im Polster der Rückenlehne. Im
ersten Fall beträgt der Flächenwinkel 0°, im zweiten Fall 90°. Auch hier hängt die Ka
pazität von der Geometrie der Elektrodenanordnung sowie linear von der relativen Di
elektrizitätszahl ab. Stehen beide Flächenvektoren aufeinander senkrecht, ist eine et
was höhere Kapazität zu erwarten als für zueinander parallele Flächenvektoren. Mes
sungen für flächige Meßelektroden ergaben 8- bis 10fache Kapazitätswerte mit anwe
sender Person im Vergleich zur Kapazität ohne Person. Werden bei einem Gabelstapler
eine Meßelektrode in den Sitz, die andere in die Rückenlehne eingebaut, so ist bei
dieser Anordnung zu beachten, daß ein Beugen des Oberkörpers die Kapazitätsmes
sung deutlich beeinflußt, da der Raum zwischen den Elektroden dann nicht mehr voll
ständig von der Person ausgefüllt wird. Deshalb ist es besonders vorteilhaft, die beiden
flächigen Elektroden unter einem Flächenwinkel von 0° beide nebeneinander in das
Sitzpolster des Gabelstaplersitzes zu integrieren.
Um das erfindungsgemäße Verfahren zur Anwesenheitsdetektion von Personen näher
zu erläutern, wird dieses anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Vari
ante eines erfindungsgemäßen Anwesenheitssensors näher beschrieben.
In der einzigen Figur ist schematisch eine erfindungsgemäße Anwesenheitssensorik für
Personen in einem Fahrzeug, wie etwa einem Gabelstapler, dargestellt. Die Figur zeigt
als Aufenthaltsort der Person den Sitz 4 sowie die daran elektronisch angeschlossene
Auswerteschaltung 7.
In der Sitzfläche des Sitzes 4 sind die Meßelektroden 2, 3 und die Referenzelektroden
5, 6 unter dem Bezug des Sitzes im Sitzpolster integriert. Es handelt sich um flächige
Elektroden, die sich dem Körper und den Bewegungen des Fahrers weitgehend anpas
sen. Die Elektroden können beispielsweise aus Aluminiumfolie gefertigt sein und mittels
einer Polyethylenfolie isoliert werden. Die beiden Meßelektroden 2, 3 erzeugen, auf
Spannung gelegt, ein elektrisches Feld am Aufenthaltsort der Person. Die
Referenzelektroden 5 und 6 bilden einen kleinen Kondensator, der erfindungsgemäß
außerhalb der unmittelbaren Umgebung des Aufenthaltsortes angebracht ist, und
dessen Feld nicht durch die Anwesenheit einer Person beeinflußt werden kann. Der
Referenzkondensator besteht aus etwa 3 × 3 cm² großen Metallplättchen, deren
Kapazität ausschließlich durch die Feuchtigkeits- und Temperaturschwankungen
beeinflußt wird.
Die Meßelektroden 2, 3 werden als Meßkondensator in einen Zweig einer Wien-Robin
son-Meßbrücke 8 eingebaut, indem der Meßkondensator zu einem Widerstand parallel
geschaltet wird. Der Referenzkondensator, der sich aus den beiden Referenzelektro
den 5, 6 zusammensetzt, wird in den gleichen Zweig der Meßbrücke eingefügt, indem
er zu dem dort befindlichen zweiten Widerstand in Serie geschaltet wird. Entsprechend
den Kapazitäten der Kondensatoren und den Werten der Widerstände wird die Meß
brücke 8 durch geeignete Wahl der Widerstände für eine bestimmte Betriebsfrequenz
abgestimmt. Diese Betriebsfrequenz ergibt sich aus den Werten der beiden Kapazitä
ten und Widerstände in dem einen Zweig der Meßbrücke 8. In diesem Ausführungsbei
spiel wurde eine Betriebsfrequenz von 16 kHz gewählt, die von einem Oszillator, d. h.
der Spannungsquelle 1, erzeugt wird. Entsprechend den Abgleichbedingungen für die
Meßbrücke 8 werden dann die vier Widerstände dimensioniert, wobei sich der Einsatz
mindestens eines Abgleich-Potentiometers anbietet. Von der Spannungsquelle 1 wird
nunmehr die Meßbrücke mit einer Wechselspannung von 16 kHz betrieben, wobei hier
eine Rechteck- oder Sinusspannung gute Resultate liefern.
Erfindungsgemäß werden Änderungen der Kapazität der Meßelektroden 2, 3 relativ zu
der der Referenzelektroden 5, 6 dadurch gemessen, daß die Spannung zwischen den
Mitten der beiden Zweige der Meßbrücke 8 (Brückendiagonalspannung) gemessen und
überwacht wird. Diese Brückendiagonalspannung wird mittels eines Instrumentenver
stärkers 9 verstärkt weitergeführt, ohne die Meßbrücke 8 zu belasten. Das Signal wird
anschließend in einem Gleichrichter 10 gleichgerichtet, wobei ein Filter Oberschwin
gungen der Rechteckspannung eliminiert. Anschließend wird das der Schwingungs
amplitude der Brückendiagonalspannung der verstimmten Meßbrücke 8 entsprechende
Signal einem Komparator 11 zugeführt, der das Eingangssignal mit einem einstellbaren
Gleichspannungsschwellwert vergleicht und ein meßbares Ausgangssignal dann liefert,
wenn der Schwellwert überschritten wird. Eine leichte Verstimmung der Meßbrücke 8
im Falle der Abwesenheit einer Person kann bei dieser Art der Auswerteschaltung 7
durch entsprechende Einstellung des Schwellwertes am Komparator 11 kompensiert
werden.
Die erfindungsgemäße Anwesenheitssensorik wurde mit verschiedenen Personen und
Gegenständen getestet. Die Kapazitätsänderungen für An- und Abwesenheit ergeben
einen Faktor zwischen 8 bis 10 im Falle unterschiedlicher Personen, hingegen nur
einen Faktor 1 bis 2 im Falle unterschiedlicher Gegenstände, die im alltäglichen Be
triebsfall auf den Sitz 4 gelegt werden könnten. Durch Einstellung des Schwellwertes
am Komparator lassen sich derartige durch verschiedene Gegenstände verursachte
Kapazitätsänderungen ausscheiden. Der Einfluß von Kleidung, Größe und Gewicht der
Personen beträgt weniger als 20% der gemessenen Kapazitätswerte, so daß eine zu
verlässige Personendetektion sichergestellt bleibt. Bei ausreichender Feldstärke ist
sogar ein leichtes Aufstehen des Fahrers vom Sitz 4 möglich, ohne daß das Meßsignal
wesentlich beeinflußt wird. Fehlauslösungen, wie sie bei bisherigen Schaltungen üblich
waren, wenn Schwingungen des Fahrzeugs auftraten, sind bei der erfindungsgemäßen
Anwesenheitssensorik ausgeschlossen, da die Elektroden dem Körper des Fahrers
folgen, so daß das Meßsignal dadurch unverändert bleibt. Die Kosten der in diesem
Ausführungsbeispiel realisierten Anwesenheitssensorik liegen noch unterhalb derjeni
gen bisheriger Sitzschalter zur Anwesenheitsdetektion. Das Weglassen der Referenz
elektroden beispielsweise in geschlossenen Fahrzeugen (Airbag-Überwachung, Gurt-
Warnanzeige) und der Ersatz der Auswerteschaltung 7 durch andere beschriebene
Auswerteschaltungen zur Messung von Kapazitätsänderungen können den techni
schen Aufwand und damit die Kosten weiter senken.
Die erfindungsgemäße Anwesenheitssensorik arbeitet unabhängig vom Fahrer- und
Fahrzeugtyp, läßt sich im Fahrzeug derart anbringen, daß eine bewußte Manipulation
nahezu unmöglich wird, ist störsicher gegenüber Schmutz, Feuchtigkeit, Erschütterun
gen und Temperaturschwankungen, läßt sich über die bereits vorhandene Energiever
sorgung im Fahrzeug betreiben und kann schließlich auch nachträglich in bereits vor
handene Fahrzeuge eingebaut werden.
Claims (17)
1. Verfahren zur Detektion der Anwesenheit von Personen an einem Aufenthaltsort,
insbesondere auf Fahrzeugsitzen, an Lenkrädern oder Griffen deichselgelenkter
Fahrzeuge, wobei durch mindestens eine an eine Spannungsquelle
angeschlossene Meßelektrode ein elektrisches Feld in der Umgebung des
Aufenthaltsortes erzeugt wird und Änderungen der Kapazität der Meßelektrode(n)
gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, daß durch mindestens eine weitere
an eine Spannungsquelle (1) angeschlossene Referenzelektrode (5, 6) ein
elektrisches Feld außerhalb der unmittelbaren Umgebung des Aufenthaltsortes (4)
erzeugt wird und relative Änderungen der Kapazität von Referenz- (5, 6) und Meß
elektrode(n) (2, 3) gemessen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Änderungen der
Kapazität über Änderungen einer durch diese Kapazität bestimmten Spannung
gemessen werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
Änderungen der Kapazität über Änderungen einer durch diese Kapazität
festgelegten Frequenz eines Oszillators gemessen werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
Änderungen der Kapazität über Änderungen der durch diese Kapazität
festgelegten Grenzfrequenz eines Filters (Hoch-, Tiefpaß) festgestellt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
Änderungen der Kapazität über Änderungen der Brückendiagonalspannung einer
mittels dieser Kapazität abgeglichenen Meßbrücke (8) festgestellt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß linien
förmige oder flächige Meß- (2, 3) und/oder Referenzelektroden (5, 6) verwendet
werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungsquelle
(1) eine Wechselspannungsquelle mit einer Frequenz von 1 bis 100 kHz, vorzugs
weise von 10 bis 20 kHz, verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Wechselspannung
eine Rechteck- oder Sinusspannung verwendet wird.
9. Anwesenheitssensor zur Ausführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, bei dem
in der Umgebung des Aufenthaltsortes mindestens eine Meßelektrode angebracht
ist, die mit einer Spannungsquelle verbunden ist, wobei die Meßelektrode(n) an
eine Kapazitätsänderungen messende Auswerteschaltung angeschlossen ist
(sind), dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Aufenthaltsortes (4)
mindestens eine weitere Referenzelektrode (5, 6) angebracht ist, die mit einer
Spannungsquelle (1) verbunden ist, und daß die Meß- (2, 3) und
Referenzelektrode(n) (5, 6) an eine relative Kapazitätsänderungen messende
Auswerteschaltung (7) angeschlossen sind.
10. Anwesenheitssensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- (2,
3) und Referenzelektrode(n) (5, 6) mit einer Spannungsquelle (1) in Verbindung
stehen und direkt an ein Spannungsmeßgerät angeschlossen sind.
11. Anwesenheitssensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- (2,
3) und Referenzelektrode(n) (5, 6) jeweils als Kondensator in einem Oszillator
integriert sind.
12. Anwesenheitssensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- (2,
3) und Referenzelektrode(n) (5, 6) jeweils als Kondensator in einem Filter (Hoch-,
Tiefpaß) integriert sind.
13. Anwesenheitssensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- (2,
3) und Referenzelektrode(n) (5, 6) als Kondensatoren in einer Meßbrücke (8)
integriert sind.
14. Anwesenheitssensor nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeich
net, daß die Meß- (2, 3) und/oder Referenzelektrode(n) (5, 6) linienhaft oder flächig
geformt sind.
15. Anwesenheitssensor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die linien
haften Meß- (2, 3) und/oder Referenzelektrode(n) (5, 6) mäanderförmig angeordnet
sind.
16. Anwesenheitssensor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils
mindestens zwei flächige Meß- (2, 3) oder Referenzelektroden (5, 6) unter be
stimmten Flächenwinkeln zueinander geneigt angeordnet sind.
17. Anwesenheitssensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Flä
chenwinkel 0° beträgt.
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