一种用于评估靠近传感器的传感器电极的电容(CS)的方法。首先通过传感器电极与充电电压(U0)的耦合对传感器电极充电。同时通过参考电压(UREF)与地之间的补偿电容的耦合对补偿电容(CK)充电。然后，将所述传感器电极和补偿电容(CK)与电压源解耦，其中，传感器电极和补偿电容的充电状态保持不变。传感器电极与补偿电容(CK)耦合并且进行电荷平衡。现在，将传感器电极与补偿电容(CK)解耦，其中，补偿电容的通过电荷平衡存在的电荷保持不变，并且补偿电容(CK)与评估线路耦合，以便引起电流从补偿电容流过评估线路。通过取决于补偿电容的电流的再次充电电流对评估线路中的保持电容(CH)再次充电，并且在一次或多次这种周期之后对保持电容的电荷进行评估。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于评估靠近传感器的传感器电极的装置和方法
本专利技术涉及一种用于检测传感器电极上的电容和电容变化的方法和相关联的电路。
技术介绍
电容式的靠近开关在现有技术中在车辆的应用领域中被公知。例如，EP1505734公开了一种电容式的靠近开关和相关联的评估方法。电容式的靠近开关具有传感器电极并且当在传感器电极和参考电极之间获得一定的电容或电容改变时会作出响应。为此通常在车辆的被设计用于操作检测的区域内布置多个电极。传感器电极被引入用于根据预先给定的电位进行检测，并且与参考电极、例如车辆接地线或位于车辆下面的底部的接地线形成一电容。如果物体例如用户的手或用户的脚在传感器装置的敏感区域内移动，则所述电容是可变的。针对该效应基本上有不同的考虑方法。一方面，电介质围绕传感器电极改变，另一方面，操作者的身体形成(导电的)电极，从而使得其靠近对应于另一电容的耦合。在任何情况下，由操作者的身体部位引起的传感器电极的环境的改变都会导致电场的变化和电荷移动进而导致可测量到的电容。然而，不管使用哪种考虑方法，可检测到传感器电极的短期变化的电容并且使得环境的变化信号化。可以采用不同的方式检测电容本身。例如，可以将数字时钟的放电过程的数量或放电持续时间用作电容的测量值。这种评价方法在现有技术中已被公开。例如，DE19617038A1也公开了靠近车辆门把手的电容式检测装置。WO2010/045662A2公开了一种用来评估靠近传感器的电容的方法，其中电容通过补偿电容的接通来影响。例如US2007/0046299A1、EP2442447A2以US2011/0210753A1中公开了用于电容评估的其它理念。在已知的传感器装置中问题是，外部影响导致：当根本没有用户靠近时在传感器电极上测量的电容也可以变化。传感器电极的电容高度依赖于环境，例如在传感器电极区域内的湿度，或覆盖有雨、雪、冰或尘埃。在这种情况下，例如，DE19620059A1公开了一种电容式的靠近开关，只有当响应电极和参考电极之间的电容以大于下限值的速度变化时才接通。然而，这些构思在以下方面不发生变化，即评估电路通常根据工作点而设计，所述工作点对应于期望的待评估的电容或电容的改变。如果电容因外部影响而显著改变，则也会降低评估的准确性，因为电路的设计不再对应于电容的基本值。此外，始终希望鉴于检测速度进行评估电路的优化并且使得所使用的部件的数量或价格或结构成本减小。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于对传感器电极上的电容检测的改进的评估电路。该目的通过根据权利要求1所述的方法和根据权利要求7所述的装置来实现。根据本专利技术，提出了一种方法和装置，其中，具有待确定电容的测量的传感器电极进行电荷转移。如将在下面详细介绍的那样，为此代表电容的电荷在辅助电容或保持电容上通过多个测量周期积累。该方法基本上基于以下构思：对于电容的每次检测都要执行再次充电方法的多个周期，其中，在每个周期中，固定在系统中的保持电容的电荷都被移动。在执行规定数量的周期之后，对保持电容的积累的电荷进行评估。每个周期又由以下几个阶段组成。在这种情况下，根据本专利技术，在第一阶段期间，电容式的传感器电极通过第一开关元件与充电电压耦合。这导致了传感器电极的充电。在进行了充电之后，传感器电极上的电荷等于当前电容和充电电压之间的已知的关系(电荷＝电容*电压)。术语“开关元件”在该专利技术范围内通常系指用于对电设备有针对性地耦合、解耦和转耦合(Umkoppeln)的可控制的装置。因此，特别地是电子开关和机械开关，例如还指代单极的和多极的转换开关。同时在该第一阶段，补偿电容借助于另一第二开关元件以不取决于传感器电极的电荷的方式在参考电压和接地之间进行耦合。在这种情况下，参考电容根据自身的电容和参考电压的大小被电荷占据。这两个过程、即传感器电极的充电和补偿电容的充电近乎同时且彼此独立地发生在第一阶段。此外，充电电压和参考电压可以相同或者不同。在周期的接下来的第二阶段中，充电电压和传感器电极之间的耦合被断开，为此操作相关联的第一开关元件。此外，参考电压与地之间的补偿电容的耦合通过另一开关元件断开。然后，传感器电极通过一开关元件(该开关元件可以由第一开关元件形成或者是单独的开关元件)与补偿电容耦合，使得在传感器电极的电容与补偿电容之间出现电荷平衡。出现的电荷流在此一方面取决于传感器电极的电容与补偿电容的大小比率，另一方面取决于充电电压和参考电压进而取决于上一阶段中的传感器电极和补偿电容的预充电。不同的部件可以用作开关、优选地涉及非桥开关，即“先断后通”的开关元件。如果已经出现了所述电荷平衡或者在预定的等待时间之后，就开始第三阶段、即实际评估的阶段。现在，传感器电极通过操作第一开关元件再次与补偿电容解耦(并且例如再次与充电电压耦合)。已经通过在传感器电极和补偿电容之间的电荷平衡产生的电荷仍然在补偿电容上。现在通过闭合另一个开关即第三开关元件使得补偿电容与电荷-蓄电线路耦合，从而使得补偿电容的电荷泄漏通过蓄电线路进行，增大了所得到的电流并且在蓄电线路中导致保持电容再次充电。相应地，保持电容的充电状态保持电容在周期间是逐渐变化的。这例如如下面要详细叙述那样地可以通过使得补偿电容的电流传导通过三极管的基极的方式进行，保持电容在发射极-集电极线路中与所述三极管耦合。因电流流过补偿电容而引起的电流通过保持电容对后者充电或再次充电，其中，保持电容的由此引起的充电状态接下来在很大程度上保持不变。周期随着该第三阶段的结束而结束。为了开始下一周期，接下来通过断开第三开关元件的开关再次使得补偿电容与蓄电线路解耦，并且补偿电容再次通过闭合另一开关元件与用于充电或放电的参考电压耦合。然后，下一周期再次以在上面已经描述过的阶段一的方式开始。在执行了多个这种周期例如5至20个周期之后，代表传感器电极相对于环境的电容的电荷在保持电容上。代表值现在可以通过保持电容上的电压测量来获取，并且传感器电容的测量值被存储。接着，保持电容被再次带回原始的充电状态即例如暂时与地耦接，并且可以开始下一数量的测量周期。根据本专利技术的方法和根据本专利技术的装置的特征在于相对于已知方法的多个优点。一个重要优点在于，在实际电荷累积在保持电容上时，传感器电极与评价过程已经再次解耦。传感器电极往往将破坏性的影响带到系统中，因为所述感器电极一方面裸露，另一方面受到电缆长度和环境影响的严重影响。根据本专利技术，传感器电极的再次充电根据预充电的补偿电容来进行，然后与传感器电极的耦合中断(电隔离)，然后才对存在于补偿电容上的电荷进行评估。该方法对此较为敏感，但却不易受到干扰。此外，该方法可以具有优化的测量时间，例如为了检测八个测量周期需要小于一毫秒的时间。最后，相比于已知的方法还会产生明显更少的电磁辐射，因为在此仅会以交替地具有长时间间隔的方式出现短脉冲。可以由本专利
内的技术人员来选择哪种结构设计的蓄电线路。至关重要的是，重新充电到补偿电容上的电荷在与补偿电路解耦时会引发相关的电流例如比例放大的电流，所述电流对保持电容再次充电。在下面的实施例中示出了补偿线路的可能的和简单的设计。在这种情况下，保持电容一方面与充电电压耦合，另一方面连接到双极型三极管的发射极-集电极线路中，并且通过电阻和第三开关元件接地。如果锁定三极本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于评估靠近传感器的传感器电极的电容(CS)的方法，具有以下步骤：通过传感器电极与充电电压(U0)的耦合对传感器电极充电，通过参考电压(UREF)与地之间的补偿电容的耦合对补偿电容(CK)充电，将所述传感器电极与充电电压(U0)解耦并且将补偿电容(CK)与参考电压(UREF)与地解耦，其中，获得传感器电极的充电状态和补偿电容，传感器电极与补偿电容(CK)耦合，以便在由传感器电极形成的电容(CS)与补偿电容之间引起电荷平衡，将传感器电极与补偿电容(CK)解耦，其中，获得补偿电容的通过电荷平衡存在的电荷，补偿电容(CK)与评估线路耦合，以便引起电流从补偿电容流过评估线路，通过取决于补偿电容的电流的再次充电电流对评估线路中的保持电容(CH)再次充电。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.18 DE 102012112479.51.一种用于评估靠近传感器的传感器电极的电容(CS)的方法，具有以下步骤：通过借助传感器电极-开关元件(SW1)将传感器电极与充电电压(U0)耦合，由此对传感器电极充电，借助补偿电容-开关元件(SW2、SW3)将参考电压(UREF)与地之间的补偿电容的耦合，由此对补偿电容(CK)充电，借助传感器电极-开关元件(SW1)将所述传感器电极与充电电压(U0)解耦，并且借助补偿电容-开关元件(SW2、SW3)将补偿电容(CK)与参考电压(UREF)解耦，其中，获得传感器电极的充电状态和补偿电容，借助传感器电极-开关元件(SW1)将传感器电极与补偿电容(CK)耦合，以便在由传感器电极形成的电容(CS)与补偿电容之间引起电荷平衡，借助传感器电极-开关元件(SW1)将传感器电极与补偿电容(CK)解耦，其中，获得补偿电容的通过电荷平衡存在的电荷，借助评估线路-开关元件(SW4)将补偿电容(CK)与评估线路耦合，以便引起电流从补偿电容流过评估线路，通过取决于补偿电容的电流的再次充电电流对评估线路中的保持电容(CH)再次充电。2.根据权利要求1的方法，其中，在多个周期中重复所述步骤，以便引起对所述保持电容(CH)的反复再次充电并且电荷积累在保持电容上，其中在重复所述步骤之前：将所述补偿电容(CK)与评估线路解耦，所述传感器电极重新与充电电压耦合，并且所述充电电压重新在参考电压与地之间耦合。3.根据权利要求1或2之一的方法，其中，对保持电容的充电状态进行评估，以获得所述传感器电极的电容的测量值。4.根据权利要求3的方法，其中，参考电压(UREF)在其大小方面根据所述测量值而改变。5.根据权利要求4的方法，其中，所述补偿电容(CK)在其大小方面根据所述测量值而改变。6.根据权利要求5的方法，其中，所述补偿电容(CK)的电流相对于所述保持电容(...
【专利技术属性】
技术研发人员：贝特霍尔德·西格，
申请(专利权)人：胡夫·许尔斯贝克和福斯特有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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