本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動(dòng)車(chē)的傳感器裝置，尤其是用于電容式檢測(cè)使用者接近傳感器裝置的傳感器裝置。

背景技術(shù)：

傳感器裝置構(gòu)造有至少一個(gè)多層印制電路板，該多層印制電路板具有多個(gè)金屬化平面。電容式傳感器電極構(gòu)造用于在其中一個(gè)金屬化平面上進(jìn)行探測(cè)。控制裝置與傳感器電極聯(lián)接，以便相對(duì)于參考電勢(shì)向傳感器電極加載電壓。評(píng)估裝置檢測(cè)傳感器電極上的電容變化，以便探測(cè)到使用者接近傳感器電極?？刂蒲b置和評(píng)估裝置為此可以整合成一個(gè)裝置。

在現(xiàn)有技術(shù)中公知了用于接近的電容式檢測(cè)系統(tǒng)。在被帶到預(yù)定的電勢(shì)上的傳感器電極與參考電極(例如車(chē)輛接地部或位于車(chē)輛下方的地面的接地部)之間構(gòu)造出電容。當(dāng)身體，例如使用者的腳在傳感器設(shè)施的感測(cè)區(qū)域中運(yùn)動(dòng)時(shí)，該電容是可變的。對(duì)電容本身的檢測(cè)可以用不同的方式實(shí)現(xiàn)。例如可以使用若干周期性的放電過(guò)程或放電持續(xù)時(shí)間作為針對(duì)電容的測(cè)量值。例如由DE 196 17 038 A1公知了電容式地檢測(cè)對(duì)車(chē)門(mén)把手的接近。

DE 10 2012 109 034 A1例如公開(kāi)了一種具有整合的傳感器設(shè)施的車(chē)門(mén)把手。傳感器設(shè)施使用具有傳感器電極的多層的電路板，該傳感器電極通過(guò)多個(gè)在相鄰的電路板平面中具有鍍通孔的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成。

借助傳感器電極、屏蔽電極(也被稱(chēng)為修正電極)和參考電極進(jìn)行電容式接近探測(cè)的設(shè)計(jì)在現(xiàn)有技術(shù)中同樣是公知的。例如在EP 2 568 605中公開(kāi)了相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案。DE 10 2009 002 566 A1也公開(kāi)了具有不同的金屬化平面和傳感器電極以及屏蔽電極的傳感器設(shè)施。

所提到類(lèi)型的傳感器電子器件例如用于檢測(cè)車(chē)輛的使用者的手接近車(chē)輛的車(chē)門(mén)把手或后蓋。如果檢測(cè)到這樣的接近，那么例如由車(chē)輛側(cè)的電子器件開(kāi)始與用于車(chē)輛的進(jìn)入鑰匙的無(wú)線(xiàn)電對(duì)話(huà)。

如由現(xiàn)有技術(shù)和上述文獻(xiàn)提到的那樣，傳感器電極朝向檢測(cè)區(qū)域取向。在背離檢測(cè)區(qū)域的側(cè)上安置有屏蔽電極，其中，屏蔽電極在其電勢(shì)上跟隨傳感器電極或相對(duì)于該傳感器電勢(shì)是可變的。但是，要評(píng)估的是傳感器電極的電容變化，而非屏蔽電極的電容變化。在屏蔽電極之后可以安置有接地電極，以便充當(dāng)用于電容檢測(cè)的參考電勢(shì)。

現(xiàn)代的車(chē)輛和操作系統(tǒng)始終需要更復(fù)雜且更靈活的操作可能性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的任務(wù)在于提供用于電容式的接近檢測(cè)的改進(jìn)的傳感器設(shè)施。

該任務(wù)通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的傳感器裝置來(lái)解決。

本發(fā)明的重要的特征是使用具有多個(gè)金屬化平面的多層印制電路板，其容納在不同平面中的電極區(qū)域。每個(gè)具有多個(gè)金屬化平面的印制電路板設(shè)施理解為多層印制電路板。例如單個(gè)印制電路板可以形成有金屬化的正側(cè)和背側(cè)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)也可以使用多于兩個(gè)的金屬化平面。在該情況下，多層印制電路板也理解為由多個(gè)單個(gè)印制電路板構(gòu)成的復(fù)合體，它們例如通過(guò)壓配合(Pressfit)方法連接成一個(gè)多層的設(shè)施。

但是，這些電極區(qū)域并不配備固定不變的功能。不同的電極區(qū)域能以交替的方式被驅(qū)控，從而它們有時(shí)滿(mǎn)足不同的功能。也就是說(shuō)，在時(shí)間上的復(fù)用運(yùn)行的類(lèi)型中，電極區(qū)域可以有時(shí)充當(dāng)傳感器電極并且在另一時(shí)間范圍和檢測(cè)方案內(nèi)充當(dāng)接地電極或考慮作為屏蔽電極。根據(jù)本發(fā)明的裝置具有多個(gè)電極區(qū)域，它們可以例如部分相疊地位于不同的平面中并且以這樣的方式利用時(shí)間上復(fù)用的驅(qū)控實(shí)現(xiàn)不同的操作模式。

重要的是，在其中多個(gè)金屬化平面上分別構(gòu)造出至少一個(gè)面式的電極區(qū)域。其中每個(gè)本發(fā)明所考慮的電極區(qū)域都與電子控制裝置聯(lián)接，該電子控制裝置可以給電極區(qū)域加載不同的電壓。

評(píng)估裝置與至少一個(gè)選出的電極區(qū)域聯(lián)接，以便檢測(cè)電容變化。評(píng)估裝置和控制裝置彼此聯(lián)接，以便對(duì)在檢測(cè)模式以及電極區(qū)域的驅(qū)控之間的變換進(jìn)行同步。它們也可以整合地構(gòu)造，從而用一個(gè)電路實(shí)現(xiàn)了驅(qū)控和評(píng)估。選出的電極區(qū)域被加載不同的電壓并且評(píng)估裝置視正好當(dāng)前的驅(qū)控評(píng)估方案而定地對(duì)作為傳感器電極的不同的電極區(qū)域進(jìn)行評(píng)估。

利用根據(jù)本發(fā)明的裝置不需要多個(gè)傳感器裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同操作方案的檢測(cè)。這些操作方案利用在多層印制電路板上的多功能的電極設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此，在一個(gè)平面中可以構(gòu)造出電分離的用于驅(qū)控的區(qū)域，例如以便依賴(lài)于沿著把手軸線(xiàn)的操縱點(diǎn)來(lái)檢測(cè)把手區(qū)域中的操縱。此外，探測(cè)方向可以從印制電路板起被改變以及顛倒。這可以通過(guò)如下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，即，用于傳感器電極和屏蔽電極以及接地電極的層例如交換它們的順序。也就是說(shuō)，如果這樣的多層印制電路板例如布置在車(chē)門(mén)把手中，那么印制電路板可以用它們的封蓋側(cè)在一側(cè)朝向車(chē)門(mén)把手內(nèi)側(cè)的方向定向，而在另一側(cè)在外側(cè)的觀察方向上定向。通過(guò)變換金屬化區(qū)域的功能平面，探測(cè)區(qū)域可以首先朝向車(chē)門(mén)把手的內(nèi)側(cè)取向并且在時(shí)間上的復(fù)用方法中也可以有時(shí)朝向車(chē)門(mén)把手的外側(cè)取向。因此，例如不僅可以探測(cè)到操作者在將手伸入車(chē)門(mén)內(nèi)側(cè)中時(shí)的開(kāi)門(mén)期望，而且也可以探測(cè)到例如在將手放置到把手外側(cè)上時(shí)的鎖門(mén)期望。

在一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方案中，印制電路板具有兩個(gè)金屬化平面，它們作為傳感器電極和接地電極的功能在時(shí)間過(guò)程中變換，以便進(jìn)行控制轉(zhuǎn)換探測(cè)方向。另一簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方案使用三個(gè)金屬化平面，其中，中間的金屬化平面保持為屏蔽電極，但是外置的電極在時(shí)間變化中交換作為傳感器電極和接地電極的功能。此外，清楚的是，也可以使用更多數(shù)量的金屬化平面。

在本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)方案中，如上面示意出的那樣，不僅在多層印制電路板的不同的平面中，金屬化區(qū)域構(gòu)造為用于電容式傳感器的電極區(qū)域，而且在一個(gè)平面中也構(gòu)造出多個(gè)分開(kāi)的電極區(qū)域，它們能單個(gè)地被驅(qū)控或單個(gè)地被評(píng)估。

原則上，當(dāng)作為傳感器作用的電極或由多個(gè)電極面構(gòu)成的傳感器電極復(fù)合體盡可能整面地被屏蔽電極屏蔽并且該屏蔽利用接地電極得到保護(hù)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)特別好的感測(cè)。相應(yīng)地，每個(gè)平面的多個(gè)電極區(qū)域可以通過(guò)互連形成這樣的傳感器電極、屏蔽電極或接地電極。

在這樣的設(shè)計(jì)方案中，例如可以設(shè)置有如下探測(cè)區(qū)域，其針對(duì)通過(guò)將拇指或手指放置到把手區(qū)段上的有針對(duì)性的操縱來(lái)執(zhí)行探測(cè)。

這些在一個(gè)平面內(nèi)的分開(kāi)的傳感器電極可以如前面提到的那樣在不同的方案中共同地被驅(qū)控，以便形成共同的接地電極或屏蔽電極。

所有這些不同的具有變換的電極功能的檢測(cè)模式可以按時(shí)間順序周期循環(huán)地運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，依賴(lài)于時(shí)間的驅(qū)控也可以按如下方式進(jìn)行，即，電極區(qū)域的功能依賴(lài)于車(chē)輛狀態(tài)來(lái)選擇。如果車(chē)輛例如已解鎖，那么傳感器和電極區(qū)域以如下方式來(lái)驅(qū)控，即，僅探測(cè)鎖止功能。相反地，如果車(chē)輛處于鎖止?fàn)顟B(tài)中，那么就切換到解鎖感測(cè)。

由此，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)的是，在不同平面上的多個(gè)電極區(qū)域組合成功能單元，例如使它們?cè)谀骋粫r(shí)間范圍內(nèi)設(shè)有相同的功能并且也給它們加載相同的電壓。

例如，屏蔽電極可以按這種方式在多層印制電路板的多個(gè)平面上延展并且按這種方式幾乎圍嵌或包圍傳感器電極。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖詳細(xì)闡述了本發(fā)明。

圖1示出抽象的用于機(jī)動(dòng)車(chē)的車(chē)門(mén)把手1，其裝備有根據(jù)本發(fā)明的傳感器設(shè)施。在車(chē)門(mén)把手中，在手柄，也就是在開(kāi)門(mén)時(shí)要被抓握的區(qū)域中布置有多層印制電路板2。在多層電路板2上構(gòu)造出多個(gè)具有傳感器電極區(qū)域的平面，如下文所描述的那樣?？刂坪驮u(píng)估裝置3與印制電路板2和布置在其上的電極區(qū)域聯(lián)接。控制和評(píng)估裝置3經(jīng)由線(xiàn)纜束與車(chē)輛側(cè)的中心控制單元連接。

圖1示出工作原理，據(jù)此以一個(gè)且同一多層印制電路板2以及同樣的電極區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了不同的傳感器功能和檢測(cè)區(qū)域。在通過(guò)控制和評(píng)估裝置3根據(jù)第一方案接通傳感器電極時(shí)實(shí)現(xiàn)了探測(cè)區(qū)域5，該探測(cè)區(qū)域的場(chǎng)線(xiàn)區(qū)域在圖1中以第一虛線(xiàn)示意出。如果使用者在車(chē)門(mén)把手的內(nèi)部中伸手進(jìn)入該區(qū)域中，那么這通過(guò)傳感器電極設(shè)施探測(cè)到并且可以觸發(fā)相應(yīng)的車(chē)輛功能。但是如果根據(jù)第二方案將控制和評(píng)估裝置3接通至多層印制電路板2上的傳感器電極中，那么就通過(guò)傳感器電極實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)線(xiàn)分布6，其通過(guò)第二類(lèi)型的虛線(xiàn)來(lái)示出。場(chǎng)線(xiàn)分布5和6在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)并且不同時(shí)實(shí)現(xiàn)。

圖2以放大的示意圖示出控制和評(píng)估裝置3以及與多層印制電路板2和布置在其上的電極區(qū)域的聯(lián)接。在印制電路板2中構(gòu)造出多個(gè)電極平面并且布置有金屬化的電極區(qū)域4a、4b、4c和4d。為了實(shí)現(xiàn)具有圖2所示的印制電路板上方的探測(cè)區(qū)域的場(chǎng)線(xiàn)構(gòu)造，例如驅(qū)控作為傳感器電極的電極4a，也就是說(shuō)相對(duì)于參考電極加載預(yù)定的電壓并且通過(guò)評(píng)估電路來(lái)監(jiān)控。電極4b于是充當(dāng)屏蔽電極，其中，其例如被引導(dǎo)到與傳感器電極4a相同的電勢(shì)上，但是僅在傳感器電極4a上而不在屏蔽電極4b上監(jiān)控電容變化。在該配置中，電極區(qū)域4c保持電勢(shì)自由(floating，浮動(dòng))并且電極區(qū)域4d與接地部聯(lián)接。以這種方式實(shí)現(xiàn)了向上指向的探測(cè)區(qū)域(圖1中的區(qū)域5)。

在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)地或通過(guò)迅速切換，探測(cè)區(qū)域可以在其取向上變?yōu)橄蛳?圖1中的區(qū)域6)。在該情況下，電極4d充當(dāng)具有附屬的電勢(shì)和附屬的評(píng)估的傳感器電極。在該示例中，電極4c可以保持電勢(shì)自由而電極4b作為屏蔽電極被引導(dǎo)到與傳感器電極4d相同的電勢(shì)上，但沒(méi)有電容監(jiān)控。根據(jù)該方案，電極4a可以與接地電勢(shì)聯(lián)接。

明顯的是，同樣的電極區(qū)域在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)地承擔(dān)不同的電極功能。

圖3示出另一實(shí)施例，其中，以抽象形式示出在多層印制電路板上的分層布置。這樣的布置也可以安置在用于車(chē)輛的后蓋或側(cè)門(mén)的相應(yīng)的把手設(shè)施中。

電極區(qū)域11至19構(gòu)造在多層印制電路板中的四個(gè)不同的平面上。這些電極區(qū)域還與在這里未示出的控制和評(píng)估裝置聯(lián)接。

根據(jù)第一功能方案，多個(gè)電極區(qū)域，在該示例中是區(qū)域13、15和16與屏蔽電壓聯(lián)接，而區(qū)域11作為傳感器電極接通。除了電極區(qū)域16以外，電極區(qū)域13和15的側(cè)向布置起到包圍傳感器電極11的作用。在該方案中，電極18可以作為接地電極接通。

在與前述的方案在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)地激活的第二方案中，電極得到另外的功能或者另外的電極區(qū)域被激活。在這個(gè)不同的方案中，電極14例如設(shè)有屏蔽電壓，而電極18起到傳感器電極的作用。電極區(qū)域17和19與跟電極14相同的電勢(shì)聯(lián)接，從而在這里傳感器電極18也被位于電極14、17和19上的屏蔽電壓電勢(shì)包圍。在該方案中，電極16可以保持電勢(shì)自由，而電極12例如起到接地電極的作用。

根據(jù)另一能在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)地激活的方案，電極12、13、15、19可以被激活，以便檢測(cè)限定的區(qū)域。電極19和用于放置拇指的區(qū)域例如可以安置在把手上。如果用于拇指放置識(shí)別的檢測(cè)方案被激活，那么電極19充當(dāng)傳感器，電極18和16充當(dāng)屏蔽電極并且電極15充當(dāng)接地部。

明顯的是，根據(jù)本發(fā)明，不僅多層印制電路板的相同平面上的不同的電極區(qū)域，而且還有印制電路板的不同平面上的不同的電極區(qū)域以時(shí)間上能變化的方式在功能上被驅(qū)控。在此，多個(gè)電極區(qū)域可以組合成功能單元。重要的是，其中一些電極區(qū)域在不同的驅(qū)控模式中承擔(dān)不同的功能。