EP1992070A2 - Sensor device - Google Patents

Sensor device

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Publication number
EP1992070A2
EP1992070A2 EP07711628A EP07711628A EP1992070A2 EP 1992070 A2 EP1992070 A2 EP 1992070A2 EP 07711628 A EP07711628 A EP 07711628A EP 07711628 A EP07711628 A EP 07711628A EP 1992070 A2 EP1992070 A2 EP 1992070A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor device
detection
sections
observation
detection sections
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07711628A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Richter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Microchip Technology Germany GmbH
Original Assignee
Ident Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ident Technology AG filed Critical Ident Technology AG
Publication of EP1992070A2 publication Critical patent/EP1992070A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945—Proximity switches
    • H03K17/955—Proximity switches using a capacitive detector
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05F—DEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
    • E05F15/00—Power-operated mechanisms for wings
    • E05F15/40—Safety devices, e.g. detection of obstructions or end positions
    • E05F15/42—Detection using safety edges
    • E05F15/46—Detection using safety edges responsive to changes in electrical capacitance
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
    • E05Y2900/00—Application of doors, windows, wings or fittings thereof
    • E05Y2900/50—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for vehicles
    • E05Y2900/53—Type of wing
    • E05Y2900/546—Tailboards, tailgates or sideboards opening upwards
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96—Touch switches
    • H03K17/962—Capacitive touch switches
    • H03K17/9622—Capacitive touch switches using a plurality of detectors, e.g. keyboard
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96—Touch switches
    • H03K2017/9602—Touch switches characterised by the type or shape of the sensing electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/9607—Capacitive touch switches
    • H03K2217/960755—Constructional details of capacitive touch and proximity switches
    • H03K2217/96078—Sensor being a wire or a strip, e.g. used in automobile door handles or bumpers

Definitions

  • the invention relates to a sensor device for generating signals which provide information as to whether an object, in particular the limbs of a person, are located within an observation area.
  • Such sensor devices find particular application in the protection of hazardous areas, motor-driven doors, flaps and vehicle concealment.
  • the invention has for its object to provide a sensor device by which it is possible to generate particularly meaningful measuring signals with regard to the presence of an object in an observation area.
  • a sensor device having a carrier structure which extends along an observation area, wherein a plurality of subsequently arranged detection sections are formed on the carrier structure for detecting detection events within an observation zone defined by the respective detection section.
  • the individual detection sections are designed in such a way that they can be addressed in an addressable manner or interrogated in an addressable manner.
  • This addressing or query makes it possible to control the individual detection sections in such a way that the individual observation area zones are activated or interrogated in accordance with a predetermined running pattern, in particular offset in time.
  • circuits of the individual detection sections in such a way that they determine whether an adjacent detection zone has been activated, the present observation zone being activated only when the preceding observation zone has been active for a predetermined period or a predetermined number of oscillation cycles.
  • the individual detection sections are preferably designed so that they each comprise components of an RC and / or LC network.
  • the individual detection sections may be designed so that they each comprise at least one electrode device, wherein the respective electrode device is designed and arranged such that changes in the field-electrical properties within the respective observation zone zone influence the capacitance of a capacitor system formed by inclusion of the electrode device. It is also possible to design the detection sections in such a way that their respective electrode device ultimately serves to detect changes in an electric field within the respective observation zone.
  • the local detection circuit can also be designed such that it detects both level changes and changes in the dielectric properties of the environment.
  • the observation area can comprise systems for generating an electric field, so that such fields can be detected via the detection sections, in particular if they are changed by an object to be detected. It is possible to operate opposite detection sections so that they are alternately effective as field sources and as field detectors.
  • each detection section completes a monitoring of its associated observation range for a defined number of oscillation cycles, or until the input of a retransmission signal. It is possible to provide in the region of each detection section a local circuit which makes it possible to control the individual detection sections via an AC voltage, this AC voltage preferably describes a carrier frequency, based on which a signal dialogue between the respective circuits of the individual observation area zones and a base circuit is handled.
  • circuit structures assigned to the respective observation area zones in such a way that different proximity states can be detected on the basis of these.
  • a structurally relatively simple, realizable embodiment of the sensor device according to the invention is given by the fact that the circuit structures assigned to the individual observation area zones can be switched on to a base line addressed. These respective circuits are preferably provided directly between the base line and the electrode circuit. It is also possible to independently operate each observation area and to read out the measurement signals acquired in this regard via a read signal sequence. It is possible to design the local circuits associated with the individual observation area zones in such a way that their operating characteristics can be determined in a changeable manner, in particular programmably, in accordance with a signal sequence.
  • the sensor device according to the invention can be used with particular advantage in the automotive sector for the observation of any hazard zones, in particular closing gap zones. It is also suitable for monitoring a vehicle environment.
  • the sensor device can also serve as a safety or control system for stationary installations, in particular door and window systems (revolving doors, sliding doors).
  • the detection preferably takes place on the basis of field-electrical interaction effects, in particular changes in capacitance of a capacitor system formed with the inclusion of a detection electrode. Further details and features of the invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the drawings. It shows:
  • FIG. 1 shows a simplified illustration to explain the structure of a sensor device according to the invention designed as a band structure with successive observation circuits provided by the latter;
  • FIG. 2 shows a perspective sketch for explaining an application form of the sensor device according to the invention as a terminal protection system in the case of a vehicle boot lid
  • FIG. 3 shows a sketch to illustrate a coil element of an observation switching section according to the invention
  • FIG. 4a shows a schematic representation for explaining the structure of a sensor device according to the invention with addressable controllable individual sections or addressed queriable individual sections,
  • FIG. 4b shows a further sketch for explaining a sensor device with addressable controllable individual sensor sections which can be configured signal-based in terms of their operating behavior.
  • FIG. 1 shows a sensor device according to the invention, which as such comprises a support structure 1 made by a flexible printed circuit board, which extends along the boundary of an accommodation area.
  • a support structure 1 made by a flexible printed circuit board, which extends along the boundary of an accommodation area.
  • detection sections Dl, D2, DN designed for detecting detection events within an observation area zone F1, F2 defined by the respective detection section D1, D2, D3... Dn.
  • the detection sections may be designed such that their length is in the range of 25 to 100 mm, preferably 60 mm. Depending on the application, even smaller or coarser divisions can be realized.
  • the detection sections D1, D2, D3 .... Dn can be addressed in an addressable manner and can also be queried in an addressable manner.
  • the activation of the individual detection sections D 1, D 2... Dn can take place in accordance with a predetermined running pattern so that the individual detection sections are activated and / or interrogated, for example, in chronological succession.
  • the individual detection sections are formed by components of an RC or LC network and, in the embodiment shown here, comprise at least one electrode device El, wherein this electrode device is designed and arranged such that these changes in the field electrical properties, in particular the dielectric within the respective Observations Schlszone Fl, F2 can be detected.
  • These changes can be detected in particular by the electrode device being integrated into the corresponding circuit such that the change in the field-electrical properties within the respective observation zone Fl, F2 has an effect on the capacitance of a capacitor system formed with the inclusion of the electrode device El.
  • the capacitance change can be detected by associated effects within the resonant circuit, such as frequency changes, amplitude variations of the current or voltage, as well as changes in the resonance behavior. It is also possible to form the respective circuit in the detection section in such a way that over these changes or even the strength of an electric field within the observation area zone Fl, F2 can be detected (food detection).
  • the activation of the individual detection sections D1, D2, D3... Dn preferably takes place in such a way that each detection section completes monitoring of the observation area F1, F2 assigned to it for a defined number of oscillation cycles and then the next detection section becomes active until it too has completed a certain number of vibration cycles.
  • circuit structures provided in the individual detection sections in such a way that they form a detection circuit, which in each case functions independently of itself, via which the respectively assigned observation area zone can be monitored. It is also possible to design the individual circuit sections in such a way that they provide only the circuit structures which are necessary in order to carry out an observation of the observation area zone F 1, F 2 assigned to the respective circuit via the drive event. It is possible to control the individual circuit systems arranged sequentially on the carrier structure via an alternating voltage, whereby a carrier signal can be provided via this alternating voltage, on the basis of which a signal dialogue, for example in the QPSK, ASK or FSK method with a base circuit 2, takes place can.
  • the individual detection sections in such a way that the detection characteristic of the same can be changed controllably.
  • the change can be made by generating a drive signal sequence in such a way that it has specific content that causes a programming or configuration of the local detection circuit.
  • the base circuit 2 is accommodated in a housing structure which can be plugged onto an end section of the support structure 1 carrying interconnects 3, 4, 5.
  • the housing device 2 is formed in the embodiment shown here so that it provides a further connector portion 2a, which can be coupled to a supply and data cable connector.
  • the base circuit 2 can be embodied in particular in such a way that the entire supply power required for operating the sensor device is coupled in via the connection plug.
  • the connector can be designed in particular as a USB plug, the entire operating power is provided via the USB connector system.
  • the base circuit 2 can furthermore be embodied such that the measurement signals detected by the latter are provided standardized in such a way that they can be read out via the USB cable in a signal standard suitable for this purpose.
  • each section circuit comprises at least one electrode device El, which may preferably be formed as a flat electrode or else as a wire electrode.
  • This electrode device forms part of an RC or LC network via which
  • each section circuit comprises a control circuit ASC designed as an ASIC and possibly further electronic components They can be arranged on a vehicle body under paint, or in particular be incorporated into sealing profiles.
  • the ASIC ASC can be embodied such that the particular section circuit addressed can be addressed via it and can be queried in an addressed manner with respect to its detection results.
  • the ASIC is preferably further designed in such a way that the section circuit can be operated in different operating modes by the latter. In particular, these operating modes can be designed such that they provide different detection ranges, as illustrated here by the zone-like indicated zones.
  • the club or sphere-like observation area zones may also overlap one another.
  • FIG. 2 the closing edge region of a trunk lid of a motor vehicle is shown by way of example.
  • a sensor device according to the invention is arranged, as illustrated by the dashed lines in this illustration.
  • the individual lines of the dashed lines correspond to the detection sections D1, D2 .... Dn described above in connection with FIG.
  • the detection sections Dl, D2, D3... Dn can also be addressed in an addressable manner in this exemplary embodiment and can be queried in an addressable manner.
  • the detection sections become after activated or interrogated at a predetermined pattern temporally staggered.
  • the individual detection sections D 1, D 2... Dn comprise, as described above, resonant circuit components.
  • the detection sections D 1, D 2... Dn are operated, for example, for a period of 0.025 seconds in each case and preferably complete at least 400 oscillation cycles during this time.
  • the field-electrical properties in the surrounding area of the respective detection section in particular the presence of an object in the respective observation section, can be detected on the basis of the most diverse effects of the object on the dielectric properties in the respective observation section.
  • a highly simplified detection section D1 is shown as a printed circuit board.
  • This detection section D 1 is formed by a section circuit which, in the exemplary embodiment shown here, comprises an electrode device E 1 and a coil L 1.
  • the coil Ll comprises a winding W, which is wound on a ferromagnetic coil core K.
  • the coil L1 is designed in this embodiment as a transformer and includes a primary winding WP, via which in the coil core K, a magnetic field can be induced.
  • the primary winding WP is connected to the control circuit ASC, which is also designed as an ASIC, and is supplied with alternating voltage via this.
  • the control circuit ASC sits on a here only two wires 3, 4 having power supply line, which also acts as a control line.
  • an operating signal can be applied to the line 3, which comprises an address A, an operating mode indication B and a sequence of operating pulses I.
  • a specific ASC of the sensor device according to the invention can be actuated, which then immediately assumes a switching state specified by the operating mode signal B.
  • the primary winding WP can then be connected directly to the supply supply lines 3, 4 are turned on and the signal (working pulses I) acted upon.
  • This operating state can be ended as soon as the signal S contains a switch-off signal sequence T, which is recognized by the control circuit ASC.
  • the inventively provided section circuit is shown and described only greatly simplified. It can comprise numerous other electronic components, which are preferably designed as printed structures.
  • the electrode device El comprises a counterelectrode which is indicated here only by dot-dash lines and which is located on a rear side of the carrier structure acting as a dielectric.
  • the number of operating pulses can be changed upon the occurrence of a detection event, so that the resolution of the sensor device according to the invention is dynamically increased in the respective presence region of an object.
  • the remaining zones can then be operated with a lower resolution, for example less oscillation cycles, until they can possibly also detect presence-indicative states.
  • FIG. 4 a shows a sensor device according to the invention, which comprises a base circuit 2, to which an electrode carrier strip, which is designed in a flat construction and has numerous, respectively individually addressable partitions, is connected.
  • the individual section circuits each have the local control circuits indicated here as black rectangles and implemented by an ASIC, by means of which the individual section circuits can be addressed in an addressable manner.
  • the individual section circuits are designed so that they each have a separate high-voltage circuit.
  • the individual section circuits have addressable controllable electrode devices El E2
  • the basic component of the resonant circuit, in particular the However, R or L element is still in the area of the base circuit 2.
  • the base circuit 2 is designed such that it can be connected to a computer system via a standard interface, in particular a USB socket, via which the respectively collected in the individual sections Measurement results can be signal processed and used to control other processes.
  • the evaluation of the measurement signals can be processed according to a wide variety of concepts. In particular, it becomes possible to classify deviations of the changes of the signal levels from an expected change as relevant detection events.
  • the drive pattern of the individual sections can be adjusted so that a particularly sharp, reliable detection is ensured.
  • a signal transfer can also be handled, for example for carrying out an authorization check.
  • the sensor device according to the invention can function as a pinch protection and as a signal interface.
  • the signals can be generated by a mobile identification circuit to be supported on the user side, wherein this identification circuit generates an alternating field modulated in accordance with a data record which can be detected by the sensor device. Also from the sensor device signals can be generated which can be detected by the mobile component, or another reading system and processed by data technology.
  • An interface can be created via the sensor or general circuit device according to the invention for carrying out a wide variety of signal transmission processes, such as, for example, for coordinating valuations when refueling a motor vehicle.
  • signal transmission processes such as, for example, for coordinating valuations when refueling a motor vehicle.
  • the sensor device according to the invention when using the sensor device according to the invention as environmental monitoring system for a motor vehicle, it is possible, for example, a trunk lock, or make a gas cap lock based on evaluations of the signals of the sensor circuit according to the invention.
  • an opening of a boot lid or a fuel cap may be permitted without this requiring active intervention by the user.
  • the sensor device it is possible to detect movements of a user, in particular the arms and the hands with high resolution. These signals can be based on signal processing by which a gesture interpretation and switching signal generation based thereon can be handled.

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

The invention relates to a sensor device for producing signals that provide information as to whether an object, especially the limbs of a person, are present in an area of observation. The aim of the invention is to provide a sensor device which allows generation of measuring signals that have high informative value with respect to the presence of an object in an area of observation. For this purpose, a sensor device comprises a support structure extending along an area of observation. A plurality of detection sections is configured one after the other on the support structure for detecting detection events in the zone of observation defined by the respective detection section. The invention provides a monitoring circuit which allows an area of observation, extending along a boundary zone of some length, subdivided into small sections, for example a closing edge, to be monitored in an especially precise manner.

Description

Sensoreinrichtung sensor device
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sensoreinrichtung zur Generierung von Signalen die darüber Aufschluss geben, ob sich innerhalb eines Observationsbereiches ein Objekt, insbesondere die Gliedmaßen einer Person befinden.The invention relates to a sensor device for generating signals which provide information as to whether an object, in particular the limbs of a person, are located within an observation area.
Derartige Sensoreinrichtungen finden insbesondere Anwendung bei der Absicherung von Gefährdungsbereichen, motorisch angetriebenen Türen, Klappen und Fahrzeugverdecken.Such sensor devices find particular application in the protection of hazardous areas, motor-driven doors, flaps and vehicle concealment.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensoreinrichtung zu schaffen durch welche es möglich wird hinsichtlich der Präsenz eines Objektes in einem Observationsbereich besonders aussagefähige Messsignale zu generieren.The invention has for its object to provide a sensor device by which it is possible to generate particularly meaningful measuring signals with regard to the presence of an object in an observation area.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Sensoreinrichtung mit einer Trägerstruktur die sich entlang eines Observationsbereiches erstreckt, wobei auf der Trägerstruktur mehrere abfolgend angeordnete Detektionsabschnitte ausgebildet sind, zur Erfassung von Detektionsereignissen innerhalb einer durch den jeweiligen Detektionsabschnitt definierten Observa- tionsbereichszone .This object is achieved according to the invention by a sensor device having a carrier structure which extends along an observation area, wherein a plurality of subsequently arranged detection sections are formed on the carrier structure for detecting detection events within an observation zone defined by the respective detection section.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Überwachungsschaltung zu schaffen, durch welche ein sich entlang einer längeren Grenzzone, beispielsweise einer Schließkante, erstreckender Überwachungsbereich in kleine Abschnitte unter- gliedert besonders präzise überwacht werden kann. Es ist möglich, die einzelnen Detektionsabschnitte derart auszubilden und zu betreiben, dass die den jeweiligen Detektionsabschnit- ten zugeordneten Observationsbereichszonen einander überlappen. Hierdurch wird es möglich, etwaige Lücken zwischen den Observationsbereichszonen zu vermeiden.This advantageously makes it possible to provide a monitoring circuit by means of which a monitoring area extending along a longer border zone, for example a closing edge, is subdivided into small sections. structured can be monitored very precisely. It is possible to design and operate the individual detection sections in such a way that the observation area zones assigned to the respective detection sections overlap one another. This makes it possible to avoid any gaps between the observation area zones.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die einzelnen Detektionsabschnitte derart ausgebildet, dass diese adressierbar ansteuerbar oder auch adressierbar abfragbar sind. Über diese Adressierung oder Abfrage wird es möglich, die einzelnen Detektionsabschnitte derart anzusteuern, dass die einzelnen Observationsbereichszonen nach Maßgabe eines vorgegebenen Laufmusters, insbesondere zeitlich versetzt, aktiviert oder abgefragt werden.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the individual detection sections are designed in such a way that they can be addressed in an addressable manner or interrogated in an addressable manner. This addressing or query makes it possible to control the individual detection sections in such a way that the individual observation area zones are activated or interrogated in accordance with a predetermined running pattern, in particular offset in time.
Es ist auch möglich, die Schaltungen der einzelnen Detektionsabschnitte so auszubilden, dass über diese festgestellt wird, ob eine benachbarte Detektionszone aktiviert wurde, wobei die vorliegende Observationsbereichszone erst aktiviert wird wenn die vorangegangene Observationsbereichszone über einen vorgegebenen Zeitraum oder eine vorgegebenen Anzahl von Schwingungszyklen aktiv war.It is also possible to configure the circuits of the individual detection sections in such a way that they determine whether an adjacent detection zone has been activated, the present observation zone being activated only when the preceding observation zone has been active for a predetermined period or a predetermined number of oscillation cycles.
Die einzelnen Detektionsabschnitte sind vorzugsweise so ausgebildet, dass diese jeweils Komponenten eines RC- und/oder LC- Netzwerks umfassen. Die einzelnen Detektionsabschnitte können hierbei so ausgebildet sein, dass diese jeweils wenigstens eine Elektrodeneinrichtung umfassen, wobei die jeweilige Elektrodeneinrichtung derart ausgebildet und angeordnet ist, dass Änderungen der feldelektrischen Eigenschaften innerhalb der jeweiligen Observationsbereichszone Einfluss auf die Kapazität eines unter Einschluss der Elektrodeneinrichtung gebildeten Kondensatorsystems haben. Es ist auch möglich, die Detektionsabschnitte so auszubilden, dass deren jeweilige Elektrodeneinrichtung letztendlich dazu dient, Änderungen eines elektrischen Feldes innerhalb der jeweiligen Observationsbereichszone zu erfassen. Die lokale Detektionsschaltung kann auch so ausgebildet sein, dass diese sowohl Pegeländerungen als auch Änderungen der dielektrischen Eigenschaften der Umgebung detektiert.The individual detection sections are preferably designed so that they each comprise components of an RC and / or LC network. In this case, the individual detection sections may be designed so that they each comprise at least one electrode device, wherein the respective electrode device is designed and arranged such that changes in the field-electrical properties within the respective observation zone zone influence the capacitance of a capacitor system formed by inclusion of the electrode device. It is also possible to design the detection sections in such a way that their respective electrode device ultimately serves to detect changes in an electric field within the respective observation zone. The local detection circuit can also be designed such that it detects both level changes and changes in the dielectric properties of the environment.
Der Observationsbereich kann Systeme zur Generierung eines elektrischen Feldes umfassen, so dass über die Detektionsabschnitte derartige Felder erfassbar sind, insbesondere wenn diese durch ein zu detektierendes Objekt verändert werden. Es ist möglich, einander gegenüberliegende Detektionsabschnitte so zu betreiben, dass diese wechselweise als Feldquellen und als Felddetektoren wirksam sind.The observation area can comprise systems for generating an electric field, so that such fields can be detected via the detection sections, in particular if they are changed by an object to be detected. It is possible to operate opposite detection sections so that they are alternately effective as field sources and as field detectors.
Es ist möglich, die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung so auszubilden, dass jeder Detektionsabschnitt für eine definierte Anzahl von Schwingungszyklen, oder bis zum Eingang eines Weiterschaltsignals eine Überwachung des ihm zugeordneten Observationsbereiches absolviert. Es ist möglich, im Bereich jedes Detektionsabschnittes eine lokale Schaltung vorzusehen die es ermöglicht, die einzelnen Detektionsabschnitte über eine Wechselspannung anzusteuern, wobei diese Wechselspannung vorzugsweise eine Trägerfrequenz beschreibt, auf deren Grundlage ein Signaldialog zwischen den jeweiligen Schaltungen der einzelnen Observationsbereichszonen sowie einer Basisschaltung abgewickelt wird.It is possible to design the sensor device according to the invention in such a way that each detection section completes a monitoring of its associated observation range for a defined number of oscillation cycles, or until the input of a retransmission signal. It is possible to provide in the region of each detection section a local circuit which makes it possible to control the individual detection sections via an AC voltage, this AC voltage preferably describes a carrier frequency, based on which a signal dialogue between the respective circuits of the individual observation area zones and a base circuit is handled.
Es ist möglich, die den jeweiligen Observationsbereichzonen zugeordneten Schaltungsstrukturen so auszubilden, dass anhand dieser unterschiedliche Näherungszustände detektiert werden können. Insbesondere ist es möglich, die lokalen Schaltungen derart zu betreiben oder abzufragen, dass diese Ergebnisse für unterschiedlich große Abstände liefern. Eine schaltungstechnisch relativ einfache, realisierbare Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung ist dadurch gegeben, dass die den einzelnen Observationsbereichszo- nen zugeordneten Schaltungsstrukturen adressiert an eine Basisleitung angeschaltet werden können. Diese entsprechenden Schaltungen sind vorzugsweise unmittelbar zwischen der Basisleitung und dem Elektrodenschaltkreis vorgesehen. Es ist auch möglich, an sich jeden Observationsbereich eigenständig zu betreiben und die diesbezüglich erfassten Messsignale über eine Lesesignalsequenz auszulesen. Es ist möglich, die den einzelnen Observationsbereichszonen zugeordneten Lokalschaltungen derart auszubilden, dass deren Betriebscharakteristik nach Maßgabe einer Signalsequenz veränderbar, insbesondere programmierbar festlegbar ist.It is possible to design the circuit structures assigned to the respective observation area zones in such a way that different proximity states can be detected on the basis of these. In particular, it is possible to operate or interrogate the local circuits such that they provide results for different distances. A structurally relatively simple, realizable embodiment of the sensor device according to the invention is given by the fact that the circuit structures assigned to the individual observation area zones can be switched on to a base line addressed. These respective circuits are preferably provided directly between the base line and the electrode circuit. It is also possible to independently operate each observation area and to read out the measurement signals acquired in this regard via a read signal sequence. It is possible to design the local circuits associated with the individual observation area zones in such a way that their operating characteristics can be determined in a changeable manner, in particular programmably, in accordance with a signal sequence.
Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung kann mit besonderem Vorteil im Automotive-Bereich zur Observation etwaiger Gefährdungszonen, insbesondere Schließspaltzonen herangezogen werden. Sie eignet sich auch zur Überwachung eines Fahrzeugumgebungsbereichs. Insbesondere ist es möglich, die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung im Seitenbereich des Fahrzeuges sowie im Bereich der Fahrzeugstoßfänger anzuordnen und hierbei eine „künstliche Seitenlinie" zu schaffen, über welche wie bei Fischen der Umgebungsbereich des Fahrzeuges in im wesentlichen horizontaler Richtung vollständig überwacht werden kann.The sensor device according to the invention can be used with particular advantage in the automotive sector for the observation of any hazard zones, in particular closing gap zones. It is also suitable for monitoring a vehicle environment. In particular, it is possible to arrange the sensor device according to the invention in the side region of the vehicle and in the area of the vehicle bumpers and thereby to create an "artificial sideline" via which, as in the case of fish, the surrounding area of the vehicle can be completely monitored in a substantially horizontal direction.
Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung kann auch als Siche- rungs- oder Ansteuerungssystem für stationäre Einbauten, insbesondere Tür- und Fensteranlagen (Drehtüren, Schiebetüren) dienen. Die Detektion erfolgt vorzugsweise auf Grundlage feldelektrischer Wechselwirkungseffekte, insbesondere Kapazitätsänderungen eines unter Einschluss einer Detektionselektrode gebildeten Kondensatorsystems. Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:The sensor device according to the invention can also serve as a safety or control system for stationary installations, in particular door and window systems (revolving doors, sliding doors). The detection preferably takes place on the basis of field-electrical interaction effects, in particular changes in capacitance of a capacitor system formed with the inclusion of a detection electrode. Further details and features of the invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the drawings. It shows:
Figur 1 eine vereinfachte Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen, als Bandstruktur ausgebildeten Sensoreinrichtung mit sukzessive durch diese bereitgestellten Observationsschaltungen,FIG. 1 shows a simplified illustration to explain the structure of a sensor device according to the invention designed as a band structure with successive observation circuits provided by the latter;
Figur 2 eine perspektivische Skizze zur Erläuterung einer Anwendungsform der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung als Klemmschutzsystem bei einem Fahrzeug- Kofferraumdeckel,FIG. 2 shows a perspective sketch for explaining an application form of the sensor device according to the invention as a terminal protection system in the case of a vehicle boot lid,
Figur 3 eine Skizze zur Veranschaulichung eines Spulenelementes eines erfindungsgemäßen Observationsschal- tungsabschnittes ,FIG. 3 shows a sketch to illustrate a coil element of an observation switching section according to the invention,
Figur 4a eine Schemadarstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung mit adressierbar ansteuerbaren Einzelabschnitten bzw. adressiert abfragbaren Einzelabschnitten,4a shows a schematic representation for explaining the structure of a sensor device according to the invention with addressable controllable individual sections or addressed queriable individual sections,
Figur 4b eine weitere Skizze zur Erläuterung einer Sensoreinrichtung mit adressierbar ansteuerbaren und hinsichtlich ihres Betriebsverhaltens signalbasiert konfigurierbaren einzelnen Sensorabschnitten.FIG. 4b shows a further sketch for explaining a sensor device with addressable controllable individual sensor sections which can be configured signal-based in terms of their operating behavior.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung, die als solche eine durch eine flexible Leiterplatte gefertigte Trägerstruktur 1 umfasst, die sich entlang der Grenze eines Ob- servationsbereiches erstreckt. Auf der Trägerstruktur sind mehrere, abfolgend angeordnete Detektionsabschnitte Dl, D2 , DN ausgebildet zur Erfassung von Detektionsereignissen innerhalb einer durch den jeweiligen Detektionsabschnitt Dl, D2 , D3 .... Dn definierten Observationsbereichszone Fl, F2. Die Detektion- sabschitte können so ausgebildet sein, dass deren Länge im Bereich von 25 bis 100mm, vorzugsweise bei 60mm liegt. Je nach Anwendungsfall können auch kleinere, oder gröbere Teilungen realisiert werden.FIG. 1 shows a sensor device according to the invention, which as such comprises a support structure 1 made by a flexible printed circuit board, which extends along the boundary of an accommodation area. On the support structure are a plurality of successively arranged detection sections Dl, D2, DN designed for detecting detection events within an observation area zone F1, F2 defined by the respective detection section D1, D2, D3... Dn. The detection sections may be designed such that their length is in the range of 25 to 100 mm, preferably 60 mm. Depending on the application, even smaller or coarser divisions can be realized.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Detektion- sabschnitte Dl, D2 , D3 .... Dn adressierbar ansteuerbar sowie auch adressierbar abfragbar. Die Ansteuerung der einzelnen Detektionsabschnitte Dl, D2 .... Dn kann nach Maßgabe eines vorgegebenen Laufmusters erfolgen, sodass die einzelnen Detektionsabschnitte beispielsweise zeitlich abfolgend aktiviert und/oder abgefragt werden.In the exemplary embodiment shown here, the detection sections D1, D2, D3 .... Dn can be addressed in an addressable manner and can also be queried in an addressable manner. The activation of the individual detection sections D 1, D 2... Dn can take place in accordance with a predetermined running pattern so that the individual detection sections are activated and / or interrogated, for example, in chronological succession.
Die einzelnen Detektionsabschnitte sind durch Komponenten eines RC- oder LC-Netzwerkes gebildet und umfassen bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel zumindest eine Elektrodeneinrichtung El, wobei diese Elektrodeneinrichtung derart ausgebildet und angeordnet ist, dass über diese Änderungen der feldelektrischen Eigenschaften, insbesondere der Dielektrizi- tät innerhalb der jeweiligen Observationsbereichszone Fl, F2 erfasst werden können. Diese Änderungen können insbesondere erfasst werden indem die Elektrodeneinrichtung derart in die entsprechende Schaltung eingebunden ist, dass die Änderung der feldelektrischen Eigenschaften innerhalb der jeweiligen Observationsbereichszone Fl, F2 Einfluss auf die Kapazität eines unter Einschluss der Elektrodeneinrichtung El gebildeten Kondensatorsystems hat. Die Kapazitätsänderung kann durch hiermit einhergehende Effekte innerhalb des Schwingkreises erfasst werden wie beispielsweise Frequenzänderungen, Amplitudenände- runngen des Stromes oder der Spannung, sowie Änderungen des Resonanzverhaltens. Es ist auch möglich, die jeweilige Schaltung in dem Detektionsabschnitt so auszubilden, dass über diese Änderungen oder überhaupt die Stärke eines elektrischen Feldes innerhalb der Observationsbereichszone Fl, F2 erfasst werden kann (Speisefelderfassung).The individual detection sections are formed by components of an RC or LC network and, in the embodiment shown here, comprise at least one electrode device El, wherein this electrode device is designed and arranged such that these changes in the field electrical properties, in particular the dielectric within the respective Observationsbereichszone Fl, F2 can be detected. These changes can be detected in particular by the electrode device being integrated into the corresponding circuit such that the change in the field-electrical properties within the respective observation zone Fl, F2 has an effect on the capacitance of a capacitor system formed with the inclusion of the electrode device El. The capacitance change can be detected by associated effects within the resonant circuit, such as frequency changes, amplitude variations of the current or voltage, as well as changes in the resonance behavior. It is also possible to form the respective circuit in the detection section in such a way that over these changes or even the strength of an electric field within the observation area zone Fl, F2 can be detected (food detection).
Die Ansteuerung der einzelnen Detektionsabschnitte Dl, D2 , D3 .... Dn erfolgt vorzugsweise derart, dass jeder Detektion- sabschnitt für eine definierte Anzahl von Schwingungszyklen eine Überwachung des ihm zugeordneten Observationsbereiches Fl, F2 absolviert und dann der nächste Detektionsabschnitt aktiv wird bis auch dieser eine bestimmte Anzahl von Schwingungszyklen absolviert hat.The activation of the individual detection sections D1, D2, D3... Dn preferably takes place in such a way that each detection section completes monitoring of the observation area F1, F2 assigned to it for a defined number of oscillation cycles and then the next detection section becomes active until it too has completed a certain number of vibration cycles.
Es ist möglich, die in den einzelnen Detektionsabschnitten vorgesehenen Schaltungsstrukturen so auszubilden, dass diese eine jeweils für sich an sich eigenständig funktionsfähige Detektionsschaltung bilden, über welche die jeweils zugeordnete Observationsbereichszone überwacht werden kann. Es ist auch möglich, die einzelnen Schaltungsabschnitte so auszubilden, dass diese nur die, Schaltungsstrukturen bereitstellen die notwendig sind, um über das Ansteuerereignis eine Observation der der jeweiligen Schaltung zugeordneten Observationsbereichszone Fl, F2 durchzuführen. Es ist möglich, die auf der Trägerstruktur abfolgend angeordneten einzelnen Schaltungssysteme über eine Wechselspannung anzusteuern, wobei über diese Wechselspannung zugleich ein Trägersignal bereitgestellt werden kann, auf dessen Grundlage ein Signaldialog, beispielsweise im QPSK-, ASK- oder FSK-Verfahren mit einer Basisschaltung 2 erfolgen kann.It is possible to configure the circuit structures provided in the individual detection sections in such a way that they form a detection circuit, which in each case functions independently of itself, via which the respectively assigned observation area zone can be monitored. It is also possible to design the individual circuit sections in such a way that they provide only the circuit structures which are necessary in order to carry out an observation of the observation area zone F 1, F 2 assigned to the respective circuit via the drive event. It is possible to control the individual circuit systems arranged sequentially on the carrier structure via an alternating voltage, whereby a carrier signal can be provided via this alternating voltage, on the basis of which a signal dialogue, for example in the QPSK, ASK or FSK method with a base circuit 2, takes place can.
Es ist möglich, die einzelnen Detektionsabschnitte hinsichtlich ihrer Schaltung derart auszubilden, dass in deren Bereich eine Signalverarbeitung erfolgt, anhand welcher festgestellt werden kann, ob ein Näherungszustand eines Objektes besteht oder nicht. Es ist möglich, einen erfassten Näherungszustand durch einen Datensatz zu beschreiben und diesen Datensatz an die Basisschaltung zu übermitteln, oder zur Abfrage zur Verfügung zu stellen.It is possible to design the individual detection sections with regard to their circuit in such a way that signal processing takes place in their area, by means of which it can be determined whether an approximation state of an object exists or not. It is possible to describe a detected approximation state by a data record and this data record to provide the base circuit, or to provide for polling.
Es ist möglich, die einzelnen Detektionsabschnitte so auszubilden, dass die Detektionscharakteristik derselben ansteuerbar veränderbar ist. Die Veränderung kann insbesondere erfolgen indem eine Ansteuersignalsequenz derart generiert wird, dass diese bestimmte, eine Programmierung oder Konfigurierung der lokalen Detektionsschaltung veranlassenden Inhalt hat.It is possible to design the individual detection sections in such a way that the detection characteristic of the same can be changed controllably. In particular, the change can be made by generating a drive signal sequence in such a way that it has specific content that causes a programming or configuration of the local detection circuit.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Basisschaltung 2 in einer Gehäusestruktur aufgenommen, die auf einem, Leiterbahnen 3, 4, 5 tragenden Endabschnitt der Trägerstruktur 1 aufsteckbar ist. Die Gehäuseeinrichtung 2 ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass diese einen weiteren Anschlusssteckerabschnitt 2a bereitstellt, der mit einem Versorgungs- und Datenkabelstecker koppelbar ist.In the exemplary embodiment shown here, the base circuit 2 is accommodated in a housing structure which can be plugged onto an end section of the support structure 1 carrying interconnects 3, 4, 5. The housing device 2 is formed in the embodiment shown here so that it provides a further connector portion 2a, which can be coupled to a supply and data cable connector.
Die Basisschaltung 2 kann insbesondere derart ausgeführt sein, dass die gesamte zum Betrieb der Sensoreinrichtung erforderliche Versorgungsleistung über den Anschlussstecker eingekoppelt wird. Der Anschlussstecker kann insbesondere als USB-Stecker ausgebildet sein, wobei die gesamte Betriebsenergie über das USB-Steckersystem zur Verfügung gestellt wird. Die Basisschaltung 2 kann weiterhin derart ausgebildet sein, dass die durch diese erfassten Messsignale derart standardisiert bereitgestellt werden, dass diese über das USB-Kabel in einem hierfür geeigneten Signalstandard auslesbar sind.The base circuit 2 can be embodied in particular in such a way that the entire supply power required for operating the sensor device is coupled in via the connection plug. The connector can be designed in particular as a USB plug, the entire operating power is provided via the USB connector system. The base circuit 2 can furthermore be embodied such that the measurement signals detected by the latter are provided standardized in such a way that they can be read out via the USB cable in a signal standard suitable for this purpose.
Die die einzelnen Detektionsabschnitte Dl, D2 , D3 .... Dn bildenden Sektionsschaltungen, umfassen bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils wenigstens eine Elektrodeneinrichtung El, die vorzugsweise als Flach-Elektrode oder auch als Draht-Elektrode ausgebildet sein kann. Diese Elektrodeneinrichtung bildet Teil eines RC- oder LC-Netzwerkes , über wel- ches Änderungen der dielektrischen Eigenschaften in der Umgebung der jeweiligen Elektrodeneinrichtung El, oder auch Feldänderungen oder Feldstärken („Pegel") erfasst werden können. Jeder Sektionsschaltkreis umfasst bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel eine als ASIC ausgeführte Steuerschaltung ASC sowie gegebenenfalls weitere Elektronikkomponenten. Die einzelnen Sektionsschaltungen sind äußerst flachbauend und vorzugsweise weitgehend als gedruckte Strukturen ausgeführt. Sie können an einer Fahrzeugkarosserie unter Lack angeordnet, oder insbesondere in Dichtungsprofile eingebunden werden.The section circuits forming the individual detection sections D1, D2, D3... Dn, in the exemplary embodiment shown here, each comprise at least one electrode device El, which may preferably be formed as a flat electrode or else as a wire electrode. This electrode device forms part of an RC or LC network via which In the exemplary embodiment shown here, each section circuit comprises a control circuit ASC designed as an ASIC and possibly further electronic components They can be arranged on a vehicle body under paint, or in particular be incorporated into sealing profiles.
Der ASIC ASC kann so ausgebildet sein, dass über diesen die jeweilige Sektionsschaltung adressiert ansteuerbar oder hinsichtlich ihrer Detektionsergebnisse adressiert abfragbar ist. Der ASIC ist vorzugsweise weiterhin derart ausgebildet, dass durch diesen die Sektionsschaltung in verschiedenen Betriebsmodi betreibbar ist. Diese Betriebsmodi können insbesondere so gestaltet sein, dass diese unterschiedliche Detektionsreich- weiten bereitstellen, wie dies hier durch die keulenartig angedeuteten Zonen veranschaulicht ist. Die keulen- oder kugelartigen Observationsbereichszonen können auch einander überlagern.The ASIC ASC can be embodied such that the particular section circuit addressed can be addressed via it and can be queried in an addressed manner with respect to its detection results. The ASIC is preferably further designed in such a way that the section circuit can be operated in different operating modes by the latter. In particular, these operating modes can be designed such that they provide different detection ranges, as illustrated here by the zone-like indicated zones. The club or sphere-like observation area zones may also overlap one another.
In Figur 2 ist beispielhaft der Schließkantenbereich eines Kofferraumdeckels eines Kraftfahrzeuges dargestellt. In unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Schließkantenbereich des Kofferraumdeckels ist eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung angeordnet, wie dies durch die Strichlinien in dieser Darstellung veranschaulicht ist. Die einzelnen Striche der Strichlinien entsprechen den vorangehend in Verbindung mit Figur 1 beschriebenen Detektionsabschnitten Dl, D2 .... Dn.In Figure 2, the closing edge region of a trunk lid of a motor vehicle is shown by way of example. In the immediate vicinity of the closing edge region of the boot lid, a sensor device according to the invention is arranged, as illustrated by the dashed lines in this illustration. The individual lines of the dashed lines correspond to the detection sections D1, D2 .... Dn described above in connection with FIG.
Die Detektionsabschnitte Dl, D2 , D3 .... Dn sind auch bei diesem Ausführungsbeispiel adressierbar ansteuerbar bzw. adressierbar abfragbar. Die Detektionsabschnitte werden nach einem vorgegebenen Laufmuster zeitlich versetzt aktiviert oder abgefragt. Die einzelnen Detektionsabschnitte Dl, D2 .... Dn umfassen, wie vorangehend beschrieben, Schwingkreiskomponenten. Die Detektionsabschnitte Dl, D2 .... Dn werden beispielsweise jeweils für einen Zeitraum von 0,025 Sekunden betrieben und absolvieren in dieser Zeit jeweils vorzugsweise wenigstens 400 Schwingungszyklen. Die feldelektrischen Eigenschaften im Umgebungsbereich des jeweiligen Detektionsabschnittes , insbesondere die Präsenz eines Objektes im jeweiligen Observations- abschnitt, kann anhand verschiedenster Auswirkungen des Objektes auf die dielektrischen Eigenschaften im jeweiligen Obser- vationsabschnitt erfasst werden.The detection sections Dl, D2, D3... Dn can also be addressed in an addressable manner in this exemplary embodiment and can be queried in an addressable manner. The detection sections become after activated or interrogated at a predetermined pattern temporally staggered. The individual detection sections D 1, D 2... Dn comprise, as described above, resonant circuit components. The detection sections D 1, D 2... Dn are operated, for example, for a period of 0.025 seconds in each case and preferably complete at least 400 oscillation cycles during this time. The field-electrical properties in the surrounding area of the respective detection section, in particular the presence of an object in the respective observation section, can be detected on the basis of the most diverse effects of the object on the dielectric properties in the respective observation section.
In Figur 3 ist stark vereinfacht ein als Flachbaugruppe ausgeführter Detektionsabschnitt Dl dargestellt. Dieser Detektion- sabschnitt Dl wird durch eine Sektionsschaltung gebildet, die bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel eine Elektrodeneinrichtung El und eine Spule Ll umfasst. Die Spule Ll umfasst eine Wicklung W, die auf einen ferromagnetischen Spulenkern K aufgewickelt ist. Die Spule Ll ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Übertrager ausgeführt und umfasst eine Primärwicklung WP, über welche in den Spulenkern K ein magnetisches Feld induziert werden kann. Die Primärwicklung WP ist an die auch hier als ASIC ausgeführte Steuerschaltung ASC angeschlossen und wird über diese mit Wechselspannung versorgt. Die Steuerschaltung ASC sitzt auf einer hier lediglich zwei Adern 3, 4 aufweisenden Spannungsversorgungsleitung, die zugleich als Steuerleitung fungiert. An die Leitung 3 kann beispielsweise ein Betriebssignal angelegt werden, das eine Adresse A, eine Betriebsmodusangabe B und eine Folge von Arbeitsimpulsen I umfasst. Über die Adresse A kann ein bestimmter ASC der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung angesteuert werden, der dann unmittelbar einen durch das Betriebsmodussignal B spezifizierten Schaltzustand einnimmt. Entsprechend diesem Schaltzustand B kann dann die Primärwicklung WP unmittelbar an die Versor- gungsleitungen 3, 4 angeschaltet werden und mit dem Signal (Arbeitsimpulsen I) beaufschlagt werden. Dieser Betriebszustand kann beendet werden sobald das Signal S eine Abschaltsignalsequenz T enthält, die von der Steuerschaltung ASC erkannt wird. Die erfindungsgemäß vorgesehene Sektionsschaltung ist hier nur stark vereinfacht dargestellt und beschrieben. Sie kann zahlreiche weitere elektronische Komponenten umfassen, die vorzugsweise als gedruckte Strukturen ausgeführt sind. Die Elektrodeneinrichtung El umfasst eine hier nur durch Strichpunktlinien angedeutete Gegenelektrode, die sich auf einer Rückseite der als Dielektrikum fungierenden Trägerstruktur befindet. Die Anzahl an Arbeitsimpulsen kann bei Eintritt eines Detektionsereignisses verändert werden, so dass die Auflösung der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung im jeweiligen Präsenzbereich eines Objektes dynamisch erhöht wird. Die übrigen Zonen können dann mit geringerer Auflösung, z.B. weniger Schwingungszyklen betrieben werden, bis diese ggf. ebenfalls präsenzindikative Zustände erkennen lassen.In FIG. 3, a highly simplified detection section D1 is shown as a printed circuit board. This detection section D 1 is formed by a section circuit which, in the exemplary embodiment shown here, comprises an electrode device E 1 and a coil L 1. The coil Ll comprises a winding W, which is wound on a ferromagnetic coil core K. The coil L1 is designed in this embodiment as a transformer and includes a primary winding WP, via which in the coil core K, a magnetic field can be induced. The primary winding WP is connected to the control circuit ASC, which is also designed as an ASIC, and is supplied with alternating voltage via this. The control circuit ASC sits on a here only two wires 3, 4 having power supply line, which also acts as a control line. For example, an operating signal can be applied to the line 3, which comprises an address A, an operating mode indication B and a sequence of operating pulses I. Via the address A, a specific ASC of the sensor device according to the invention can be actuated, which then immediately assumes a switching state specified by the operating mode signal B. According to this switching state B, the primary winding WP can then be connected directly to the supply supply lines 3, 4 are turned on and the signal (working pulses I) acted upon. This operating state can be ended as soon as the signal S contains a switch-off signal sequence T, which is recognized by the control circuit ASC. The inventively provided section circuit is shown and described only greatly simplified. It can comprise numerous other electronic components, which are preferably designed as printed structures. The electrode device El comprises a counterelectrode which is indicated here only by dot-dash lines and which is located on a rear side of the carrier structure acting as a dielectric. The number of operating pulses can be changed upon the occurrence of a detection event, so that the resolution of the sensor device according to the invention is dynamically increased in the respective presence region of an object. The remaining zones can then be operated with a lower resolution, for example less oscillation cycles, until they can possibly also detect presence-indicative states.
In Figur 4a ist eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung dargestellt, die eine Basisschaltung 2 umfasst, an welche eine in Flachbauweise ausgeführte und zahlreiche, jeweils einzeln adressierbare Partitionen unterteilte Elektrodenträgerleiste angeschlossen ist. Die einzelnen Sektionsschaltungen verfügen jeweils über die hier als schwarze Rechtecke angedeuteten und durch einen ASIC verwirklichten lokalen Steuerschaltungen, durch welche die einzelnen Sektionsschaltungen adressierbar ansteuerbar sind. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Sektionsschaltungen so ausgeführt, dass diese jeweils über einen eigenständigen Hochspannungsschaltkreis verfügen.FIG. 4 a shows a sensor device according to the invention, which comprises a base circuit 2, to which an electrode carrier strip, which is designed in a flat construction and has numerous, respectively individually addressable partitions, is connected. The individual section circuits each have the local control circuits indicated here as black rectangles and implemented by an ASIC, by means of which the individual section circuits can be addressed in an addressable manner. In the embodiment shown here, the individual section circuits are designed so that they each have a separate high-voltage circuit.
Bei der Variante 4b verfügen die einzelnen Sektionsschaltungen über adressierbar ansteuerbare Elektrodeneinrichtungen El E2 Die Basiskomponente des Schwingkreises, insbesondere das R- oder L-Glied befindet sich jedoch noch im Bereich der Basisschaltung 2. Die Basisschaltung 2 ist derart ausgebildet, dass diese über eine Standardschnittstelle, insbesondere eine USB-Buchse an ein Rechnersystem angeschlossen werden kann, über welches die in den einzelnen Sektionen jeweils erhobenen Messergebnisse signaltechnisch weiterverarbeitet und zur Steuerung weiterer Abläufe herangezogen werden können.In the variant 4b, the individual section circuits have addressable controllable electrode devices El E2 The basic component of the resonant circuit, in particular the However, R or L element is still in the area of the base circuit 2. The base circuit 2 is designed such that it can be connected to a computer system via a standard interface, in particular a USB socket, via which the respectively collected in the individual sections Measurement results can be signal processed and used to control other processes.
Die Auswertung der Messignale kann nach verschiedensten Konzepten abgewickelt werden. Insbesondere wird es möglich Abweichungen der Änderungen der Signalpegel von einer erwarteten Änderung als relevante Detektionsereignisse zu klassifizieren.The evaluation of the measurement signals can be processed according to a wide variety of concepts. In particular, it becomes possible to classify deviations of the changes of the signal levels from an expected change as relevant detection events.
Das Ansteuerungsmuster der einzelnen Abschnitte kann so abgestimmt sein, dass eine besonders scharfe, und zuverlässige Detektion gewährleistet ist.The drive pattern of the individual sections can be adjusted so that a particularly sharp, reliable detection is ensured.
Über die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung kann auch ein Signaltransfer abgewickelt werden, beispielsweise zur Durchführung einer Autorisierungsprüfung. Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung kann hierbei als Klemmschutz und als Signalschnittstelle fungieren. Die Signale können durch eine anwen- derseitig zu tragende mobile Identifizierungsschaltung generiert werden, wobei diese Identifizierungsschaltung ein nach Maßgabe eines Datensatzes moduliertes Wechselfeld generiert das über die Sensoreinrichtung erfassbar ist. Auch von der Sensoreinrichtung aus können Signale generiert werden die von der mobilen Komponente, oder einem anderweitigen Lesesystem erfasst und datentechnisch verarbeitet werden können.Via the sensor device according to the invention, a signal transfer can also be handled, for example for carrying out an authorization check. In this case, the sensor device according to the invention can function as a pinch protection and as a signal interface. The signals can be generated by a mobile identification circuit to be supported on the user side, wherein this identification circuit generates an alternating field modulated in accordance with a data record which can be detected by the sensor device. Also from the sensor device signals can be generated which can be detected by the mobile component, or another reading system and processed by data technology.
Über die erfindungsgemäße Sensor-, oder allgemein Schaltungseinrichtung kann eine Schnittstelle geschaffen werden zur Abwicklung verschiedenster Signalübertragugsvorgaänge, wie beispielsweise zur Koordination von Wertstellungen beim Betanken eines Kraftfahrzeuges. Insbesondere bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung als UmgebungsüberwachungsSystem für ein Kraftfahrzeug wird es möglich, z.B. ein Kofferraumschloss , oder eine Tankdeckelsperrung auf Grundlage von Auswertungen der Signale der erfindungsgemäßen Sensorschaltung vorzunehmen.An interface can be created via the sensor or general circuit device according to the invention for carrying out a wide variety of signal transmission processes, such as, for example, for coordinating valuations when refueling a motor vehicle. In particular, when using the sensor device according to the invention as environmental monitoring system for a motor vehicle, it is possible, for example, a trunk lock, or make a gas cap lock based on evaluations of the signals of the sensor circuit according to the invention.
Wird beispielsweise die Fahrertür geöffnet, und erkennt die Sensorschaltung eine Bewegung eines Objektes (des Fahrers) vom Türbereich zum Fahrzeugheck hin, so kann eine Öffnung eines Kofferraumdeckels oder eines Tankverschlusses zugelassen werde, ohne dass es hierbei aktiver Einwirkung des Anwenders bedarf.If, for example, the driver's door is opened, and the sensor circuit recognizes a movement of an object (the driver) from the door region to the vehicle rear, an opening of a boot lid or a fuel cap may be permitted without this requiring active intervention by the user.
Über die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung wird es möglich, Bewegungen eines Anwenders, insbesondere der Arme und der Hände mit hoher Auflösung zu erfassen. Diese Signale können einer Signalverarbeitung zugrunde gelegt werden durch welche eine Gesteninterpretation und hierauf basierende Schaltsignal- generierung abgewickelt werden kann. About the sensor device according to the invention, it is possible to detect movements of a user, in particular the arms and the hands with high resolution. These signals can be based on signal processing by which a gesture interpretation and switching signal generation based thereon can be handled.

Claims

Patentansprüche claims
1. Sensoreinrichtung mit einer Trägerstruktur die sich entlang eines Observationsbereiches erstreckt, wobei auf der Trägerstruktur mehrere abfolgend angeordnete Detektionsabschnitte ausgebildet sind, zur Erfassung von Detektionsereignissen innerhalb einer durch den jeweiligen Detektionsabschnitt definierten Observationsbereichszone .1. Sensor device having a support structure which extends along an observation area, wherein on the support structure a plurality of successively arranged detection sections are formed, for detecting detection events within a defined by the respective detection section Observationsbereichszone.
2. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsabschnitte adressierbar ansteuerbar sind.2. Sensor device according to claim 1, characterized in that the detection sections are addressed addressable.
3. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsabschnitte adressierbar abfragbar sind.3. Sensor device according to claim 1 or 2, characterized in that the detection sections are queried addressable.
4. Sensoreinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis4. Sensor device according to at least one of claims 1 to
3, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsabschnitte nach einem Laufmuster zeitlich versetzt aktiviert oder abgefragt werden.3, characterized in that the detection sections are activated or interrogated offset in time according to a running pattern.
5. Sensoreinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis5. Sensor device according to at least one of claims 1 to
4, dass die Detektionsabschnitte durch Komponenten eines RC- und/oder LC-Netzwerkes gebildet sind.4 that the detection sections are formed by components of an RC and / or LC network.
6. Sensoreinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis6. Sensor device according to at least one of claims 1 to
5, dass die Detektionsabschnitte jeweils wenigstens eine E- lektrodeneinrichtung umfassen, wobei die Elektrodeneinrichtung derart ausgebildet und angeordnet ist, dass Änderungen der feldelektrischen Eigenschaften innerhalb der jeweiligen Ob- servationsbereichszone Einfluss auf die Kapazität eines unter Einschluss der Elektrodeneinrichtung gebildeten Kondensatorsystems haben.5 that the detection sections each comprise at least one electrode device, wherein the electrode device is designed and arranged such that changes in the field-electrical properties within the respective object Serving area zone influence on the capacity of a capacitor system formed under inclusion of the electrode means.
7. Sensoreinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dass die Detektionsabschnitte jeweils wenigstens eine E- lektrodeneinrichtung umfassen, wobei die Elektrodeneinrichtung derart ausgebildet und angeordnet ist, dass Änderungen eines elektrischen Feldes innerhalb der jeweiligen Observationsbe- reichszone über die Elektrodeneinrichtung erfassbar sind.7. Sensor device according to claim 1, wherein the detection sections each comprise at least one electrode device, wherein the electrode device is designed and arranged such that changes of an electric field within the respective observation zone can be detected via the electrode device.
8. Sensoreinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis8. Sensor device according to at least one of claims 1 to
7, dass jeder Detektionsabschnitt für eine definierte Anzahl von Schwingungszyklen eine Überwachung des ihm zugeordneten Observationsbereichs absolviert.7, that each detection section completes a monitoring of its associated observation range for a defined number of oscillation cycles.
9. Sensoreinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis9. Sensor device according to at least one of claims 1 to
8, dass die Detektionsabschnitte mit einer Wechselspannung angesteuert werden, und dass die Frequenz dieser Wechselspannung eine Trägerfrequenz darstellt auf deren Grundlage ein Signaldiaolg zwischen den, der jeweiligen Observationsbe- reichszone zugeordneten Schaltungsabschnitten und einer Basisschaltung erfolgt.8 that the detection sections are driven with an AC voltage, and that the frequency of this AC voltage represents a carrier frequency on the basis of a Signalaldiaolg between the respective Observationsbe- reichszone associated circuit sections and a base circuit takes place.
10. Sensoreinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dass im Bereich der den, der jeweiligen Observationsbe- reichszonen zugeordneten Schaltungsabschnitten eine Signalverarbeitung erfolgt anhand welcher hinsichtlich unterschiedlicher Näherungszustände indikative Signale generiert werden.10. Sensor device according to claim 1, wherein in the region of the circuit sections associated with the respective observation area zones, signal processing is carried out on the basis of which signals indicative of different proximity states are generated.
11. Sensoreinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dass im Bereich der den, der jeweiligen Observations- bereichszonen zugeordneten Schaltungsabschnitten eine Anschaltung an eine Basisleitung erfolgt.11. Sensor device according to at least one of claims 1 to 10, that in the area of the, the respective observation Area zones associated circuit sections is connected to a base line.
12. Sensoreinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dass die Anschaltung über die den, der jeweiligen Observationsbereichszonen zugeordneten Schaltungsabschnitten veranlasst wird.12. Sensor device according to at least one of claims 1 to 11, that the connection via the, the respective observation area zones associated circuit sections is caused.
13. Sensoreinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dass die Anschaltung der den jeweiligen Observationsbereichszonen zugeordneten Schaltungsabschnitten über eine Lesesignalsequenz veranlasst wird.13. Sensor device according to at least one of claims 1 to 12, that the connection of the respective observation area zones associated circuit sections is caused by a read signal sequence.
14. Sensoreinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dass die Detektionswirkung der Detektionsabschnitte über die Lesesignalsequenz ansteuerbar veränderbar ist. 14. Sensor device according to at least one of claims 1 to 13, that the detection effect of the detection sections via the read signal sequence is controllably changed.
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