本發(fā)明涉及一種用于機動車的傳感器裝置，尤其是用于電容式檢測使用者接近傳感器裝置的傳感器裝置。

背景技術：

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

在現(xiàn)有技術中公知了用于接近的電容式檢測系統(tǒng)。在被帶到預定的電勢上的傳感器電極與參考電極(例如車輛接地部或位于車輛下方的地面的接地部)之間構造出電容。當身體，例如使用者的腳在傳感器設施的感測區(qū)域中運動時，該電容是可變的。對電容本身的檢測可以用不同的方式實現(xiàn)。例如可以使用若干周期性的放電過程或放電持續(xù)時間作為針對電容的測量值。例如由DE 196 17 038 A1公知了電容式地檢測對車門把手的接近。

DE 10 2012 109 034 A1例如公開了一種具有整合的傳感器設施的車門把手。傳感器設施使用具有傳感器電極的多層的電路板，該傳感器電極通過多個在相鄰的電路板平面中具有鍍通孔的導體結(jié)構形成。

借助傳感器電極、屏蔽電極(也被稱為修正電極)和參考電極進行電容式接近探測的設計在現(xiàn)有技術中同樣是公知的。例如在EP 2 568 605中公開了相應的設計方案。DE 10 2009 002 566 A1也公開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施。

所提到類型的傳感器電子器件例如用于檢測車輛的使用者的手接近車輛的車門把手或后蓋。如果檢測到這樣的接近，那么例如由車輛側(cè)的電子器件開始與用于車輛的進入鑰匙的無線電對話。

如由現(xiàn)有技術和上述文獻提到的那樣，傳感器電極朝向檢測區(qū)域取向。在背離檢測區(qū)域的側(cè)上安置有屏蔽電極，其中，屏蔽電極在其電勢上跟隨傳感器電極或相對于該傳感器電勢是可變的。但是，要評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，以便充當用于電容檢測的參考電勢。

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

技術實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的任務在于提供用于電容式的接近檢測的改進的傳感器設施。

該任務通過具有權利要求1的特征的傳感器裝置來解決。

本發(fā)明的重要的特征是使用具有多個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。每個具有多個金屬化平面的印制電路板設施理解為多層印制電路板。例如單個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單個印制電路板構成的復合體，它們例如通過壓配合(Pressfit)方法連接成一個多層的設施。

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，從而它們有時滿足不同的功能。也就是說，在時間上的復用運行的類型中，電極區(qū)域可以有時充當傳感器電極并且在另一時間范圍和檢測方案內(nèi)充當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間上復用的驅(qū)控實現(xiàn)不同的操作模式。

重要的是，在其中多個金屬化平面上分別構造出至少一個面式的電極區(qū)域。其中每個本發(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。

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

利用根據(jù)本發(fā)明的裝置不需要多個傳感器裝置來實現(xiàn)對不同操作方案的檢測。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施來實現(xiàn)。在此，在一個平面中可以構造出電分離的用于驅(qū)控的區(qū)域，例如以便依賴于沿著把手軸線的操縱點來檢測把手區(qū)域中的操縱。此外，探測方向可以從印制電路板起被改變以及顛倒。這可以通過如下方式來實現(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，如果這樣的多層印制電路板例如布置在車門把手中，那么印制電路板可以用它們的封蓋側(cè)在一側(cè)朝向車門把手內(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。通過變換金屬化區(qū)域的功能平面，探測區(qū)域可以首先朝向車門把手的內(nèi)側(cè)取向并且在時間上的復用方法中也可以有時朝向車門把手的外側(cè)取向。因此，例如不僅可以探測到操作者在將手伸入車門內(nèi)側(cè)中時的開門期望，而且也可以探測到例如在將手放置到把手外側(cè)上時的鎖門期望。

在一個簡單的設計方案中，印制電路板具有兩個金屬化平面，它們作為傳感器電極和接地電極的功能在時間過程中變換，以便進行控制轉(zhuǎn)換探測方向。另一簡單的設計方案使用三個金屬化平面，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)明的一個改進方案中，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)域構造為用于電容式傳感器的電極區(qū)域，而且在一個平面中也構造出多個分開的電極區(qū)域，它們能單個地被驅(qū)控或單個地被評估。

原則上，當作為傳感器作用的電極或由多個電極面構成的傳感器電極復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時，可以實現(xiàn)特別好的感測。相應地，每個平面的多個電極區(qū)域可以通過互連形成這樣的傳感器電極、屏蔽電極或接地電極。

在這樣的設計方案中，例如可以設置有如下探測區(qū)域，其針對通過將拇指或手指放置到把手區(qū)段上的有針對性的操縱來執(zhí)行探測。

這些在一個平面內(nèi)的分開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模式可以按時間順序周期循環(huán)地運轉(zhuǎn)。然而，依賴于時間的驅(qū)控也可以按如下方式進行，即，電極區(qū)域的功能依賴于車輛狀態(tài)來選擇。如果車輛例如已解鎖，那么傳感器和電極區(qū)域以如下方式來驅(qū)控，即，僅探測鎖止功能。相反地，如果車輛處于鎖止狀態(tài)中，那么就切換到解鎖感測。

由此，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以實現(xiàn)的是，在不同平面上的多個電極區(qū)域組合成功能單元，例如使它們在某一時間范圍內(nèi)設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。

具體實施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖詳細闡述了本發(fā)明。

圖1示出抽象的用于機動車的車門把手1，其裝備有根據(jù)本發(fā)明的傳感器設施。在車門把手中，在手柄，也就是在開門時要被抓握的區(qū)域中布置有多層印制電路板2。在多層電路板2上構造出多個具有傳感器電極區(qū)域的平面，如下文所描述的那樣。控制和評估裝置3與印制電路板2和布置在其上的電極區(qū)域聯(lián)接?？刂坪驮u估裝置3經(jīng)由線纜束與車輛側(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區(qū)域。在通過控制和評估裝置3根據(jù)第一方案接通傳感器電極時實現(xiàn)了探測區(qū)域5，該探測區(qū)域的場線區(qū)域在圖1中以第一虛線示意出。如果使用者在車門把手的內(nèi)部中伸手進入該區(qū)域中，那么這通過傳感器電極設施探測到并且可以觸發(fā)相應的車輛功能。但是如果根據(jù)第二方案將控制和評估裝置3接通至多層印制電路板2上的傳感器電極中，那么就通過傳感器電極實現(xiàn)了場線分布6，其通過第二類型的虛線來示出。場線分布5和6在時間上錯開并且不同時實現(xiàn)。

圖2以放大的示意圖示出控制和評估裝置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中構造出多個電極平面并且布置有金屬化的電極區(qū)域4a、4b、4c和4d。為了實現(xiàn)具有圖2所示的印制電路板上方的探測區(qū)域的場線構造，例如驅(qū)控作為傳感器電極的電極4a，也就是說相對于參考電極加載預定的電壓并且通過評估電路來監(jiān)控。電極4b于是充當屏蔽電極，其中，其例如被引導到與傳感器電極4a相同的電勢上，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保持電勢自由(floating，浮動)并且電極區(qū)域4d與接地部聯(lián)接。以這種方式實現(xiàn)了向上指向的探測區(qū)域(圖1中的區(qū)域5)。

在時間上錯開地或通過迅速切換，探測區(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充當具有附屬的電勢和附屬的評估的傳感器電極。在該示例中，電極4c可以保持電勢自由而電極4b作為屏蔽電極被引導到與傳感器電極4d相同的電勢上，但沒有電容監(jiān)控。根據(jù)該方案，電極4a可以與接地電勢聯(lián)接。

明顯的是，同樣的電極區(qū)域在時間上錯開地承擔不同的電極功能。

圖3示出另一實施例，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輛的后蓋或側(cè)門的相應的把手設施中。

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

根據(jù)第一功能方案，多個電極區(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間上錯開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。在這個不同的方案中，電極14例如設有屏蔽電壓，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上的屏蔽電壓電勢包圍。在該方案中，電極16可以保持電勢自由，而電極12例如起到接地電極的作用。

根據(jù)另一能在時間上錯開地激活的方案，電極12、13、15、19可以被激活，以便檢測限定的區(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別的檢測方案被激活，那么電極19充當傳感器，電極18和16充當屏蔽電極并且電極15充當接地部。

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)域以時間上能變化的方式在功能上被驅(qū)控。在此，多個電極區(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)控模式中承擔不同的功能。