DE202007008439U1

DE202007008439U1 - Evaluation circuit for a measuring capacity

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Publication number: DE202007008439U1
Application number: DE202007008439U
Authority: DE
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2007-06-16
Filing date: 2007-06-16
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2017-06-17

Abstract

Auswerteschaltung (1,2) für eine Messkapazität (4), mit einem eine Festkapazität (7) und eine Festinduktivität (9) umfassenden Schwingkreis (6, 6'), mit einem den Schwingkreis (6, 6') treibenden Festoszillator (10), mit einer dem Schwingkreis (6, 6') zugeordneten Anschlussstelle (24) für die Messkapazität (4), mit einer Messeinrichtung zur Erfassung eines den Schwingkreis (6, 6') charakterisierenden Parameters, mit einem dem Schwingkreis (6, 6') zugeordneten, in einer elektrischen Größe veränderbaren Bauelement zur Beeinflussung der Schwingungsfrequenz und mit einer mit dem Bauelement und der Messeinrichtung verbundenen Steuereinheit (22), die zur Regelung der Schwingungsfrequenz in Abhängigkeit von der Größe des erfassten Parameters durch eine Beeinflussung der elektrischen Größe des Bauelements ausgelegt ist.evaluation (1,2) for a measuring capacity (4), with a fixed capacity (7) and a fixed inductance (9) comprehensive resonant circuit (6, 6 '), with a resonant circuit (6, 6 ') driving fixed oscillator (10), with a resonant circuit (6, 6 ') associated connection point (24) for the measuring capacity (4), with a measuring device for detecting a resonant circuit (6, 6 ') characterizing parameter, with a resonant circuit (6, 6 ') associated, variable in an electrical variable component for influencing the vibration frequency and one with the component and the Measuring device connected control unit (22) used for regulation the oscillation frequency in dependence of the size of the captured Parameters designed by influencing the electrical size of the device is.

Description

Die Erfindung betrifft eine Auswerteschaltung für eine Messkapazität. Eine derartige Messkapazität ist beispielsweise Bestandteil eines so genannten kapazitiven Sensors, der insbesondere als ein Schaltkontakt, als ein taktiler Sensor oder als ein Näherungssensor ausgebildet sein kann. Insbesondere ein berührungslos arbeitender Näherungssensor, dessen Messkapazität durch die Anwesenheit eines dielektrischen Objektes beeinflusst wird, wird unter anderem in Einklemmschutzsystemen von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Dort wird mit einem derartigen kapazitiven Sensor die Anwesenheit eines dielektrischen Objekts in einem Gefährdungsbereich eines elektrisch betätigbaren Stellelements, wie einer Fensterscheibe, einem Schiebedach oder einer motorisch verstellbaren Fahrzeugtür erfasst. Weiter betrifft die Erfindung eine elektronische Baueinheit umfassend einen kapazitiven Sensor mit einer Messkapazität und eine Auswerteschaltung zur Erfassung der Messkapazität.The The invention relates to an evaluation circuit for a measuring capacity. A such measuring capacity is for example part of a so-called capacitive sensor, in particular as a switching contact, as a tactile sensor or as a proximity sensor can be trained. In particular, a non-contact proximity sensor, its measuring capacity influenced by the presence of a dielectric object is used, inter alia, in anti-pinch systems of motor vehicles used. There is with such a capacitive sensor the Presence of a dielectric object in a hazardous area an electrically operated Stellelements, such as a window, a sunroof or a motorized adjustable vehicle door detected. Next concerns the invention an electronic assembly comprising a capacitive Sensor with a measuring capacity and an evaluation circuit for detecting the measuring capacity.

Das Messprinzip eines kapazitiven Sensors beruht darauf, eine Zustandsänderung der Messumgebung, wie beispielsweise durch ein sich näherndes oder den Sensor kontaktierendes Objekt hervorgerufen wird, durch eine Änderung seiner Messkapazität zu erfassen. Häufig wird zur Erfassung einer Änderung der Messkapazität ein Schwingkreis eingesetzt, dem die Messkapazität des Sensors zugeschaltet ist.The Measuring principle of a capacitive sensor based on a state change the measuring environment, such as by an approaching or the sensor contacting object is caused by a change its measuring capacity too to capture. Often is used to detect a change the measuring capacity a resonant circuit is used, which is connected to the measuring capacity of the sensor is.

Bei dieser Vorgehensweise wird ausgenutzt, dass über die dem Schwingkreis zugeschaltete Messkapazität die Schwingungs- und insbesondere die Resonanzfrequenz des Schwingkreises definiert ist. Verändert sich die Messkapazität, so wird sich entsprechend auch die Schwingungsfrequenz des Schwingkreises verändern. Diese Schwingkreisverstimmung wird in üblicherweise mittels eines so genannten steuerbaren Oszillators, auch VCO (Voltage Controlled Oscillator) genannt, bestimmt, wobei der steuerbare Oszillator, der den Schwingkreis treibt, solange nachgesteuert wird, bis dessen Oszillatorfrequenz mit der Resonanzfrequenz des Schwingkreises übereinstimmt. Dies kann beispielsweise durch Erfassung der über den Schwingkreis abfallenden Spannung festgestellt werden. Eine Nachregelung des steuerbaren Oszillators kann dann als eine Änderung der Messkapazität und demzufolge als eine Zustandsänderung der Messumgebung interpretiert werden.at This procedure is exploited by using the measuring capacitance connected to the resonant circuit to and in particular the resonant frequency of the resonant circuit is defined. changed the measuring capacity, thus, the oscillation frequency of the resonant circuit will be correspondingly change. This Schwingkreisverstimmung is usually by means of a so-called controllable oscillator, also called VCO (Voltage Controlled Called Oscillator), whereby the controllable oscillator, which drives the resonant circuit as long as it is readjusted until its Oscillator frequency coincides with the resonant frequency of the resonant circuit. This can be done, for example, by detecting the voltage drop across the resonant circuit be determined. A readjustment of the controllable oscillator can then as a change the measuring capacity and consequently as a state change the measurement environment.

Nachteiligerweise ist die Messung einer Messkapazität durch eine Schwingkreisverstimmung kostenintensiv, da ein steuerbarer Oszillator ein relativ teures elektronisches Bauelement darstellt. Zudem lässt sich aufgrund der notwendigen Regelung der Oszillatorfrequenz keine günstige Beschaltung zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) realisieren.Unfortunately, is the measurement of a measuring capacity by an oscillating circuit detuning expensive, because a controllable oscillator is a relatively expensive electronic Represents component. In addition, leaves due to the necessary control of the oscillator frequency no favorable Circuit for improving the electromagnetic compatibility Realize (EMC).

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Auswerteschaltung für eine Messkapazität anzugeben, die sich kostengünstig realisieren lässt. Zudem soll die Auswerteschaltung eine möglichst gute elektromagnetische Verträglichkeit zeigen. Weiter ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine elektronische Baueinheit mit einem kapazitiven Sensor und einer geeigneten Auswerteschaltung mit denselben Vorteilen anzugeben.It The object of the invention is to provide an evaluation circuit for a measuring capacity, which is inexpensive can be realized. In addition, the evaluation should be as good as possible electromagnetic compatibility demonstrate. Further, it is an object of the invention to provide an electronic Assembly with a capacitive sensor and a suitable evaluation circuit with the same advantages.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Auswerteschaltung gelöst, die einen eine Festkapazität und eine Festinduktivität umfassenden Schwingkreis, einen den Schwingkreis treibenden Festoszillator, eine dem Schwingkreis zugeordnete Anschlussstelle für die Messkapazität, eine Messeinrichtung zur Erfassung eines den Schwingkreis charakterisierenden Parameters, ein dem Schwingkreis zugeordnetes, in einer elektrischen Größe veränderbares Bauelement zur Beeinflussung der Schwingungsfrequenz und eine mit dem Bauelement und der Messeinrichtung verbundene Steuereinheit aufweist, die zur Regelung der Schwingungsfrequenz in Abhängigkeit von der Größe des erfassten Parameters durch eine Beeinflussung der elektrischen Größe des Bauelements ausgelegt ist.The The first object is achieved by an evaluation circuit according to the invention solved, some have a fixed capacity and a fixed inductance comprehensive resonant circuit, a fixed oscillator driving the resonant circuit, a connection to the resonant circuit associated connection point for the measuring capacity, a Measuring device for detecting a resonant circuit characterizing Parameters, a resonant circuit associated, in an electrical Size changeable Component for influencing the oscillation frequency and one with the control unit and the measuring device connected control unit which is used to control the oscillation frequency in dependence of the size of the captured Parameters by influencing the electrical size of the device is designed.

Bisherige Überlegungen zur Erfassung einer Messkapazität durch eine Schwingkreisverstimmung zielen darauf ab, die durch die Messkapazität veränderte Schwingungsfrequenz festzustellen. Über eine Nachregelung des den Schwingkreis treibenden Oszillators wird dessen Ausgangsfrequenz der Schwingkreisfrequenz angepasst. Mit anderen Worten wird der Schwingkreis als eine feste Größe erachtet, dessen Schwingungsfrequenz durch die zugeschaltete Messkapazität beeinflusst wird. Eine über eine Anpassung des Oszillators festgestellte Änderung der Schwingungsfrequenz wird dann als eine Änderung der Messkapazität interpretiert.Previous considerations for recording a measuring capacity by an oscillating circuit detuning aimed by the measuring capacitance changed oscillation frequency determine. about a readjustment of the oscillator driving the oscillator is its output frequency adapted to the resonant circuit frequency. With In other words, the resonant circuit is considered a fixed quantity whose oscillation frequency is influenced by the connected measuring capacity becomes. One over one Adjustment of the oscillator detected change in the oscillation frequency is then considered a change the measuring capacity interpreted.

Die Erfindung löst sich nun davon, den zur Erfassung der Messkapazität eingesetzten Schwingkreis als eine feste Größe zu erachten. Stattdessen wird in den Schwingkreis ein weiteres Bauelement eingefügt, welches zur Beeinflussung der Schwingungsfrequenz in einer elektrischen Größe veränderbar ist.The Invention solves away from it, the one used to measure the measuring capacity Resonant circuit to be considered a fixed size. Instead, another component is inserted in the resonant circuit, which for influencing the oscillation frequency in an electrical Size changeable is.

Durch diesen Ansatz wird es möglich, im Falle einer Änderung der dem Schwingkreis zugeschalteten Messkapazität durch Beeinflussung der elektrischen Größe des Bauelements die Schwing- und insbesondere die Resonanzfrequenz des Schwingkreises auf einem konstanten Wert zu halten. Dies wiederum ermöglicht es, den Schwingkreis mit einem Festoszillator zu treiben, so dass auf den teuren steuerbaren Oszillator verzichtet werden kann. Die Änderung der Messkapazität wird über eine notwendig werdende Beeinflussung der elektrischen Größe des Bauelements erfasst, um die Schwingfrequenz des Schwingkreises konstant zu halten.This approach makes it possible, in the case of a change in the measuring capacitance connected to the resonant circuit, to maintain the resonant frequency and in particular the resonant frequency of the resonant circuit at a constant value by influencing the electrical size of the component. This in turn makes it possible to drive the resonant circuit with a fixed oscillator, so that can be dispensed with the expensive controllable oscillator. The changes tion of the measuring capacitance is detected by a necessary influencing the electrical size of the device to keep the oscillation frequency of the resonant circuit constant.

Durch den Einsatz eines Festoszillators, der beispielsweise als ein preisgünstiger Schwingquarz realisiert sein kann, und aufgrund der Tatsache, dass die Schwingfrequenz des Schwingkreises konstant bleibt, weist die Auswerteschaltung zudem eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit auf.By the use of a fixed oscillator, for example, as a cheaper Quartz crystal can be realized, and due to the fact that the Oscillation frequency of the resonant circuit remains constant, has the evaluation circuit In addition, a high electromagnetic compatibility.

Die Schwingungsfrequenz des Schwingkreises kann prinzipiell durch Erfassung eines beliebigen, den Schwingkreis charakterisierenden Parameters erfolgen. Insbesondere kann dies eine Phasenlage, ein Amplitudenwert, ein Effektivwert oder ein Spitzenwert eines Spannungs- oder Stromsignals sein. Insbesondere kann die Resonanzfrequenz des Schwingkreises durch einen Maximal- oder Minimalwert der über dem Schwingkreis abfallenden Spannung oder des durch den Schwingkreis fließenden Stromes festgestellt werden. So wird beispielsweise im Falle eines Parallelschwingkreises, wobei die Festkapazität und die Festinduktivität zueinander parallel geschaltet sind, die über dem Schwingkreis abfallende Spannung im Falle der Resonanz maximal. Dabei addieren sich die durch die Festinduktivität und durch die Festkapazität fließenden Ströme entgegengesetzt zu Null. Im Falle eines Reihenschwingkreises, d. h. einer Reihenschaltung der Festkapazität und der Festinduktivität, wirkt dieser bei Vorliegen einer Resonanz wie ein Kurzschluss, so dass der Strom maximal wird.The Oscillation frequency of the resonant circuit can in principle by detection any parameter characterizing the resonant circuit respectively. In particular, this can be a phase position, an amplitude value, be an RMS value or a peak value of a voltage or current signal. In particular, the resonant frequency of the resonant circuit by a maximum or minimum value of the falling over the resonant circuit Voltage or the current flowing through the resonant circuit detected become. For example, in the case of a parallel resonant circuit, being the fixed capacity and the fixed inductance are connected in parallel with each other, the falling over the resonant circuit Voltage in case of resonance maximum. In doing so, they add up through the fixed inductance and by the fixed capacity flowing streams opposite to zero. In the case of a series resonant circuit, d. H. a series connection of the fixed capacitance and the fixed inductance acts this in the presence of a resonance such as a short circuit, so that the current becomes maximum.

Da die messtechnische Erfassung eines Spannungswertes leicht und ohne große Beeinflussung der restlichen Schaltung möglich ist und zudem durch Erfassung eines Spannungswertes auch ein Stromwert interpretierbar ist, ist die Messeinrichtung der Auswerteschaltung vorteilhafterweise ein über mindestens einen Spannungsabgriff zugeschalteter Spannungsmesser. Die Spannungsmessung ist dabei so zu gestalten, dass über die erfasste Spannung ein Rückschluss auf die Schwingungsfrequenz bzw. auf das Resonanzverhalten des Schwingkreises möglich ist. Zweckmäßigerweise ist der Spannungsabgriff zur Messung der am Schwingkreis abfallenden Spannung angeordnet. Hierzu kann beispielsweise ein Vorwiderstand oder ein Parallelwiderstand eingesetzt sein. Auch kann der Spannungsabgriff natürlich direkt über den Schwingkreis erfolgen.There the metrological detection of a voltage value easily and without size Influencing the remaining circuit is possible and also by detection of a voltage value, a current value can also be interpreted the measuring device of the evaluation advantageously over at least a voltage tap connected voltmeter. The voltage measurement is going to be designed so that over the detected voltage is a conclusion on the oscillation frequency or on the resonance behavior of the resonant circuit is possible. Conveniently, is the voltage tap for measuring the falling at the resonant circuit Arranged voltage. For this purpose, for example, a series resistor or a parallel resistor can be used. Also, the voltage tap Naturally directly above take place the resonant circuit.

Alternativ oder in Kombination ist in einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Auswerteschaltung ein Spannungsabgriff zur Messung der an der Festinduktivität abfallenden Spannung und ein weiterer Spannungsabgriff zur Messung der an der Festkapazität abfallenden Spannung angeordnet. Auf diese Weise kann die Phasenlage der der Festinduktivität und der Festkapazität zugeordneten Spannung bzw. die Phasenlage der entsprechenden Ströme zueinander erfasst werden, woraus bei einer der Festkapazität zugeschalteten Messkapazität direkt auf deren Veränderung geschlossen werden kann.alternative or in combination is in a further preferred embodiment the evaluation circuit a voltage tap for measuring at the fixed inductor decreasing voltage and another voltage tap for measurement the at the fixed capacity arranged drop voltage. In this way, the phase position the fixed inductance and the fixed capacity associated voltage or the phase position of the respective currents to each other from which, with a fixed capacitance switched on, the measuring capacity is directly their change can be closed.

Selbstverständlich können auch beide genannte Mess- oder Regelmöglichkeiten gemeinsam in der Auswerteschaltung realisiert sein. Die Erfassung der Aus gangsspannungen des Schwingkreises lassen sich gegebenenfalls schaltungstechnisch einfacher realisieren.Of course you can too both mentioned measurement or control options be implemented together in the evaluation circuit. The capture From the output voltages of the resonant circuit can be optionally easier to realize in terms of circuitry.

Bei der schaltungstechnischen Erfassung einer Änderung der Messkapazität über eine Änderung des Schwingungsverhaltens des Schwingkreises wird zweckmäßigerweise unterschieden zwischen einer allmählichen und langsamen Drift und einer eher sprunghaften Änderung. Eine allmähliche Drift der Messkapazität, die insbesondere durch Temperaturveränderungen, Alterung, Verschleiß oder Verschmutzung resultiert, wird hierbei nicht als eine Änderung der Messumgebung interpretiert. Eine rasche und eher sprunghafte Änderung wird hingegen als eine Änderung der Messumgebung betrachtet und insbesondere als ein Einklemmfall erkannt.at the recording of a change in the measuring capacity by means of a change in the Vibration behavior of the resonant circuit is expediently distinguished between a gradual and slow drift and a rather sudden change. A gradual one Drift of the measuring capacity, in particular due to temperature changes, aging, wear or contamination results is not interpreted as a change in the measurement environment. A rapid and rather erratic change, on the other hand, is a change the measuring environment and in particular as a trapping case recognized.

Zur Anpassung der Schwingungsfrequenz des Schwingkreises kann das Bauelement selbst mit einer veränderlichen Induktivität oder einer veränderlichen Kapazität ausgestattet sein. Eine Möglichkeit hierzu ist es beispielsweise, das Bauelement als eine Anzahl von zuschaltbaren Induktivitäten oder Kapazitäten auszugestalten. Durch ein steuerbares Zu- oder Abschalten der weiteren Induktivitäten oder Kapazitäten kann die Gesamtinduktivität oder die Gesamtkapazität des Schwingkreises so beeinflusst werden, dass eine veränderte Messkapazität kompensiert wird, so dass der Schwingkreis wieder an oder nahezu an seiner ursprünglichen Schwingungsfrequenz, insbesondere seiner Resonanzfrequenz läuft.to Adjustment of the oscillation frequency of the resonant circuit, the device even with a changeable inductance or a changeable one capacity be equipped. A possibility for this For example, it is the device as a number of selectable inductors or capacities embody. By a controllable connection or disconnection of the other inductors or capacities can the total inductance or the total capacity of the resonant circuit are influenced so that compensates for a change in measuring capacity so that the resonant circuit returns to or near its original Oscillation frequency, in particular its resonant frequency is running.

In einer anderen Variante weist das Bauelement selbst eine steuerbare elektrische Größe auf. Elektrische Bauelemente mit einer veränderlichen Induktivität sind relativ aufwändig und beruhen in der Regel auf einer Veränderung von Baugrößen. Insofern bietet sich vorteilhafter ein Bauelement mit einer steuerbaren veränderlichen Kapazität und insbesondere eine Kapazitätsdiode an. Eine solche Kapazitätsdiode, die auch Varaktor genannt wird, ist ein elektronisches Halbleiter-Bauteil und weist eine elektrisch steuerbare Kapazität auf. Es handelt sich dabei um eine in Sperrrichtung betriebene Diode, an deren P-N-Übergang eine Ladungsträgerverarmungszone auftritt, an der sich auch ein elektrisches Feld aufbaut. Mit steigender anliegender Spannung vergrößert sich die Breite der la dungsfreien Zone, wodurch die Kapazität abnimmt. Die Kapazität einer Kapazitätsdiode ändert sich insbesondere exponentiell in Abhängigkeit von der anliegenden Spannung. Wird eine Kapazitätsdiode dem Schwingkreis zugeschaltet, so kann dessen Schwingfrequenz im Falle einer veränderten Messkapazität leicht durch Anlegen einer entsprechenden Spannung an die Kapazitätsdiode nachgeführt werden.In another variant, the device itself has a controllable electrical size. Electrical components with a variable inductance are relatively complex and are usually based on a change in sizes. In this respect, a component with a controllable variable capacitance and in particular a capacitance diode is more advantageous. Such a capacitance diode, which is also called a varactor, is an electronic semiconductor component and has an electrically controllable capacitance. It is a reverse-biased diode, with a pn-depletion zone at its PN junctions, which also creates an electric field. As the applied voltage increases, the width of the no-load zone increases, which decreases the capacitance. The capacity of a capaci In particular, the diode changes exponentially as a function of the applied voltage. If a capacitance diode is connected to the resonant circuit, its oscillation frequency can easily be tracked in the event of an altered measuring capacitance by applying a corresponding voltage to the capacitance diode.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist die Kapazität des Bauelements parallel zu der Festkapazität geschaltet. In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Auswerteschaltung ist die Anschlussstelle zu einer Parallelschaltung der Festkapazität und der Messkapazität ausgebildet. In diesem Falle addieren sich beide Kapazitäten zu einer Gesamtkapazität. Die Parallelschaltung bietet eine feinere Einstellmöglichkeit.In an expedient embodiment is the capacity of the device connected in parallel to the fixed capacity. In a further preferred embodiment of the evaluation circuit is the connection point formed to a parallel connection of the fixed capacity and the measuring capacity. In this case, both capacities add up to a total capacity. The parallel connection offers a finer adjustment.

Die eingangs genannte zweite Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch eine elektronische Baueinheit mit einem kapazitiven Sensor und mit einer über die Anschlussstelle an die Messkapazität des Sensors angeschlossenen Auswerteschaltung der vorgenannten Art gelöst. Diese Ausgestaltung bietet weiter den Vorteil, dass gegebenenfalls zur Ausgestaltung des Sensors erforderliche weitere elektronische und elektrische Bauteile mit der Auswerteschaltung zu einer Schaltungseinheit zusammengefasst werden können.The The aforementioned second object is inventively also by an electronic module with a capacitive sensor and with one over the connection point is connected to the measuring capacity of the sensor Evaluation circuit of the aforementioned type solved. This design offers Furthermore, the advantage that optionally for the design of the sensor required additional electronic and electrical components with the evaluation circuit combined to form a circuit unit can be.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:embodiments The invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Showing:

1 eine Auswerteschaltung für eine Messkapazität mit einem Reihenschwingkreis, 1 an evaluation circuit for a measuring capacitance with a series resonant circuit,

2 eine Auswerteschaltung für eine Messkapazität mit einem Parallelschwingkreis und 2 an evaluation circuit for a measuring capacitance with a parallel resonant circuit and

3 schematisch eine Kraftfahrzeugtür mit einem der Seitenscheibe zugeordneten Einklemmsensor. 3 schematically a motor vehicle door with a side window associated pinch sensor.

In 1 ist eine Auswerteschaltung 1 für eine Messkapazität 4 dargestellt. Die Messkapazität 4 ist dabei Teil eines Einklemmschutzsensors, der ein elektrisches Feld in den Überwachungsbereich eines Stellelements eines Kraftfahrzeugs ausbreitet. Gerät ein dielektrisches Objekt in den Überwachungsbereich, so verändert sich das elektrische Feld und infolge dessen die Messkapazität 4 des Sensors.In 1 is an evaluation circuit 1 for a measuring capacity 4 shown. The measuring capacity 4 is part of an anti-pinch sensor which propagates an electric field in the surveillance area of an actuating element of a motor vehicle. If a dielectric object enters the monitoring area, the electric field changes and, as a result, the measuring capacity changes 4 of the sensor.

Zur Erfassung der Messkapazität 4 weist die Auswerteschaltung 1 einen Schwingkreis 6 auf, der eine Festkapazität 7 und eine hierzu in Reihe geschaltete Festinduktivität 8 aufweist. Über einen Festoszillator 10 wird der Schwingkreis 6 getrieben. Zur Anpassung der benötigten Spannungen und Ströme sowie gegebenenfalls zu einer Spannungs- oder Stromerfassung sind in Reihe zu dem Schwingkreis 6 ein erster Widerstand 12 und ein zweiter Widerstand 13 angeordnet. Über einen Spannungsabgriff 15 ist der Auswerteschaltung 1 ein Spannungsmesser 16 zugeordnet, der die Ausgangsspannung des Schwingkreises 6 und damit indirekt auch die über den Schwingkreis 6 abfallende Spannung misst.For recording the measuring capacity 4 has the evaluation circuit 1 a resonant circuit 6 up, which has a fixed capacity 7 and a fixed inductance connected in series for this purpose 8th having. About a fixed oscillator 10 becomes the resonant circuit 6 driven. To adapt the required voltages and currents as well as possibly to a voltage or current detection are in series with the resonant circuit 6 a first resistance 12 and a second resistor 13 arranged. About a voltage tap 15 is the evaluation circuit 1 a voltmeter 16 assigned to the output voltage of the resonant circuit 6 and thus indirectly via the resonant circuit 6 measuring falling voltage.

Zur Erfassung der Messkapazität 4 ist diese parallel zu der Festkapazität 7 des Schwingkreises 6 geschaltet. Weiterhin ist eine steuerbare Kapazitätsdiode 18 eingesetzt. Zur Steuerung der Kapazitätsdiode 18 ist eine veränderbare Spannungsquelle 21 vorgesehen, die über eine Steuereinheit 22 einstellbar ist. Die Steuereinheit 22 selbst ist mit dem Spannungsmesser 16 verbunden.For recording the measuring capacity 4 this is parallel to the fixed capacity 7 of the resonant circuit 6 connected. Furthermore, a controllable capacitance diode 18 used. For controlling the capacitance diode 18 is a variable voltage source 21 provided by a control unit 22 is adjustable. The control unit 22 itself is with the voltmeter 16 connected.

Die Steuereinheit 22 ist nun derart ausgestaltet, dass sie den über den Spannungsmesser 16 erfassten Spannungswert auf Maximum regelt. Die Steuergröße ist hierbei der Spannungswert der Spannungsquelle 21, der einen Einfluss auf die Kapazität der Kapazitätsdiode 18 hat. Der Schwingkreis 6 ist nun so eingerichtet, dass in einem regulären ungestörten Zustand der Messkapazität 4 und bei einem vorgegebenen Kapazitätswert der Kapazitätsdiode 18 die Resonanzfrequenz genau der Ausgangsfrequenz des Festoszillators 10 entspricht. In diesem Fall fällt über den Schwingkreis 6 selbst keine Spannung ab, so dass der mittels des Spannungsmessers 16 gemessene Spannungswert ein Minimum aufweist.The control unit 22 is now designed so that they over the voltmeter 16 detected voltage value to maximum regulates. The control variable here is the voltage value of the voltage source 21 that has an influence on the capacitance of the capacitance diode 18 Has. The resonant circuit 6 is now set up so that in a regular undisturbed state of the measuring capacity 4 and at a predetermined capacitance value of the capacitance diode 18 the resonance frequency exactly the output frequency of the fixed oscillator 10 equivalent. In this case falls over the resonant circuit 6 even no voltage off, so that by means of the voltmeter 16 measured voltage value has a minimum.

Verändert sich die Messkapazität 4 infolge eines sich annähernden Objekts, so wird der Schwingkreis 6 verstimmt, da sich dessen durch die Kapazitäten der Messkapazität 4, der Festkapazität 7 und der Kapazitätsdiode 18 gebildete Gesamtkapazität verändert. Die Steuereinheit 22 erkennt in einem derartigen Fall eine Abnahme des erfassten Spannungswertes und verändert daraufhin den Spannungswert der Spannungsquelle 21. Entsprechend wird sich die Kapazität der Kapazitätsdiode 18 verändern, so dass die Gesamtkapazität des Schwingkreises 6 wieder den ursprünglichen Wert anstrebt. Aus der notwendigen Ansteuerung der Spannungsquelle 21 wird auf eine Veränderung der Messkapazität 4 und somit auf das Vorhandensein eines Objekts im Überwachungsbereich geschlossen. Es wird ein Einklemmfall festgestellt.The measuring capacity changes 4 due to an approaching object, so the resonant circuit 6 detuned, since this is due to the capacities of the measuring capacity 4 , the festival capacity 7 and the varactor diode 18 changed total capacity. The control unit 22 detects in such a case a decrease of the detected voltage value and then changes the voltage value of the voltage source 21 , Accordingly, the capacity of the capacitance diode 18 change, so that the total capacity of the resonant circuit 6 going back to the original value. From the necessary control of the voltage source 21 is due to a change in the measuring capacity 4 and thus closed to the presence of an object in the surveillance area. It is determined a pinching.

Neben dem Spannungsabgriff 15 weist die Auswerteschaltung noch einen weiteren Spannungsabgriff 24 auf. Über die Spannungsabgriffe 15 und 24 können die an der Festinduktivität abfallende Spannung und die an der Festkapazität 7 abfallende Spannung abgegriffen und gemessen werden. Aus einer Veränderung der Phasenlage der abgegriffenen Spannungen kann wiederum auf eine veränderte Messkapazität 4 geschlossen werden. Auch über eine Änderung der Phasenlage kann eine Veränderung der Messkapazität erfasst werden. Über eine entsprechende Steuerung des Spannungswerts der Spannungsquelle 21 wird die Phasenlage angeglichen und somit der Ursprungszustand des Schwingkreises 6 wieder hergestellt.Next to the voltage tap 15 the evaluation circuit has another voltage tap 24 on. About the voltage taps 15 and 24 Both the voltage dropping at the fixed inductance and the fixed capacity 7 falling voltage can be tapped and measured. From a change in the phase position of the tapped voltages can turn to a changed measurement capacity 4 getting closed. Also over a change in the phase position, a change in the measuring capacity can be detected. By appropriate control of the voltage value of the voltage source 21 the phase position is adjusted and thus the original state of the resonant circuit 6 restored.

Die Steuereinheit 22 ist weiter eingerichtet, eine allmähliche Drift der Messkapazität zu kompensieren und dies nicht als einen Einklemmfall zu interpretieren. Lediglich rasche Änderungen in den eine Änderung der Messkapazität anzeigenden Werten werden als eine Änderung der Messumgebung und insbesondere als ein Einklemmfall interpretiert.The control unit 22 is further set up to compensate for a gradual drift in the measurement capacity and not interpret this as a pinch case. Only rapid changes in the values indicative of a change in the measurement capacity are interpreted as a change in the measurement environment and, in particular, as a pinch case.

In 2 ist eine weitere Auswerteschaltung 2 für eine Messkapazität 4 dargestellt. Im Unterschied zu 1 umfasst der Schwingkreis 6' eine Festkapazität 7 und eine Festinduktivität 8, die parallel zueinander geschaltet sind. Die weiter dargestellten Bauelemente weisen dieselbe Funktion auf, wie die in 1 dargestellte.In 2 is another evaluation circuit 2 for a measuring capacity 4 shown. In contrast to 1 includes the resonant circuit 6 ' a fixed capacity 7 and a fixed inductance 8th which are connected in parallel with each other. The components shown further have the same function as in 1 shown.

Im Resonanzfall wirkt der Schwingkreis 6' wie ein unendlicher Widerstand, da sich die Ströme durch die Festkapazität 7 und durch die Festinduktivität 8 entgegengesetzt aufheben. In diesem Fall wird der über den Spannungsabgriff 15 mit dem Spannungsmesser 16 erfasste Spannungswert maximal, da der Großteil der Spannung bereits über dem Schwingkreis 6' abfällt. Die Steuereinheit 22 steuert demnach im Gegensatz zu 1 den mittels des Spannungsmessers 16 erfassten Spannungswert auf ein Maximum.In case of resonance, the resonant circuit acts 6 ' like an infinite resistance, as the currents through the fixed capacity 7 and through the fixed inductance 8th reverse. In this case, the over the voltage tap 15 with the voltmeter 16 detected voltage value maximum, since the majority of the voltage already above the resonant circuit 6 ' drops. The control unit 22 controls as opposed to 1 the means of the voltmeter 16 detected voltage value to a maximum.

In 3 ist schematisch eine Kraftfahrzeugtür 28 dargestellt, die eine elektrisch betätigbare Seitenscheibe 30 aufweist. Zur Betätigung der Seitenscheibe 30 ist hierbei ein elektrischer Antriebsmotor 32 vorgesehen. Um einen Gefährdungsbereich im Stellweg der Seitenscheibe 30 zu überwachen, ist entlang der Schließkante ein als kapazitiver Sensor 34 ausgebildeter Einklemmsensor geführt. Der kapazitive Sensor 34 weist dabei eine Anzahl von Elektroden auf, die gegenüber der geerdeten Karosserie des Fahrzeugs bzw. der Kraftfahrzeugtür ein elektrisches Feld in den Überwachungsbereich hinein erzeugen. Als Messkapazität wird die von den Elektroden und der Karosserie gebildete Kapazität ausgewertet.In 3 is schematically a motor vehicle door 28 shown having an electrically operable side window 30 having. For actuating the side window 30 Here is an electric drive motor 32 intended. Around a hazardous area in the travel of the side window 30 monitor is along the closing edge as a capacitive sensor 34 trained pinch sensor out. The capacitive sensor 34 In this case, it has a number of electrodes which generate an electric field in the monitored area with respect to the grounded body of the vehicle or the motor vehicle door. The measured capacitance is the capacitance formed by the electrodes and the body.

Gerät ein dielektrisches Objekt in den Gefährdungsbereich des Sensors 34, so verändert sich die Messkapazität und es wird auf einen Einklemmfall geschlossen, so dass eine Schließbewegung der Seitenscheibe 30 gestoppt oder der Antriebsmotor reversierend angetrieben wird.Device a dielectric object in the hazardous area of the sensor 34 , so the measuring capacity changes and it is closed to a pinching, so that a closing movement of the side window 30 stopped or the drive motor is driven reversing.

Zur Auswertung einer Änderung der Messkapazität ist diese mit einer Auswerteschaltung 1 gem. 1 verbunden. Die zur Auswertung und Steuerung der Kapazitätsdiode 18 vorgesehene Steuereinheit 22 ist zugleich zur Ansteuerung des Antriebsmotors 32 ausgebildet.To evaluate a change in the measuring capacity, this is with an evaluation circuit 1 gem. 1 connected. The for evaluation and control of the varactor diode 18 provided control unit 22 is at the same time for driving the drive motor 32 educated.

Die Bauteile Sensor 34, Auswerteschaltung 1 und Steuereinheit 22 bilden gemeinsam eine elektronische Baueinheit 35, die beispielsweise als eine Steuerbaugruppe für ein Einklemmschutzsystem eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden kann.The components sensor 34 , Evaluation circuit 1 and control unit 22 together form an electronic unit 35 , which can be used, for example, as a control assembly for an anti-jamming system of a motor vehicle.

11: Auswerteschaltungevaluation
22: Auswerteschaltungevaluation
44: Messkapazitätmeasuring capacitance
66: Schwingkreis (Reihe)resonant circuit (Line)
6'6 ': Schwingkreis (Parallel)resonant circuit (Parallel)
77: Festkapazitätfixed capacity
88th: Festinduktivitätfixed inductor
1010: Festoszillatorfixed oscillator
1212: erster Widerstandfirst resistance
1313: zweiter Widerstandsecond resistance
1515: Spannungsabgriffvoltage tap
1616: Spannungsmesservoltmeter
1818: Kapazitätsdiodecapacitance diode
2020: MasseDimensions
2121: Spannungsquellevoltage source
2222: Steuereinheitcontrol unit
2424: Spannungsabgriffvoltage tap
2828: KraftfahrzeugtürMotor vehicle door
3030: Seitenscheibeside window
3232: Elektr. AntriebsmotorElectr. drive motor
3434: Kapazitiver Sensorcapacitive sensor
3535: elektronische Baueinheitelectronic unit

Claims

Evaluation circuit ( 1 . 2 ) for a measuring capacity ( 4 ), with a fixed capacity ( 7 ) and a fixed inductance ( 9 ) comprehensive resonant circuit ( 6 . 6 ' ), with a resonant circuit ( 6 . 6 ' ) driving fixed oscillator ( 10 ), with a resonant circuit ( 6 . 6 ' ) associated connection point ( 24 ) for the measuring capacity ( 4 ), with a measuring device for detecting a resonant circuit ( 6 . 6 ' ) characterizing parameter, with a resonant circuit ( 6 . 6 ' ), which can be changed in an electrical variable component for influencing the oscillation frequency and with a control unit connected to the component and the measuring device ( 22 ), which is designed to control the oscillation frequency as a function of the size of the detected parameter by influencing the electrical size of the component.

Evaluation circuit ( 1 . 2 ) according to claim 1, wherein the measuring device comprises at least one voltage tap ( 15 . 23 . 24 ) connected voltmeter ( 16 ).

Evaluation circuit ( 1 . 2 ) according to claim 2, wherein the voltage tap ( 15 . 23 . 24 ) for measuring the resonant circuit ( 6 . 6 ' ) decreasing voltage is arranged.

Evaluation circuit ( 1 . 2 ) according to claim 2 or 3, wherein a voltage tap for measuring the at the fixed inductance ( 9 ) falling voltage and another voltage tap ( 24 ) for the measurement of the fixed capacity ( 8th ) decreasing voltage is arranged.

Evaluation circuit ( 1 . 2 ) according to one of the preceding claims, wherein the component has a variable capacitance.

Evaluation circuit ( 1 . 2 ) according to claim 5, wherein the device comprises a number of switchable capacities.

Evaluation circuit ( 1 . 2 ) according to claim 5, wherein the device comprises a capacitance diode ( 18 ).

Evaluation circuit ( 1 . 2 ) according to any one of claims 5 to 7, wherein the capacitance of the device is connected in parallel with the fixed capacitance ( 8th ).

Evaluation circuit ( 1 . 2 ) according to one of the preceding claims, wherein the connection point ( 24 ) to a parallel connection of the fixed capacity ( 8th ) and the measuring capacity ( 4 ) is trained.

Electronic assembly ( 35 ) with a capacitive sensor ( 34 ) and one via the connection point ( 24 ) to the measuring capacity ( 4 ) of the sensor ( 34 ) connected evaluation circuit ( 1 . 2 ) according to any one of the preceding claims.