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Erfindungsgemäß wird ein
Verfahren zum Vorsehen einer Erfassung eines Insassen in einem Sitz
bereitgestellt, wobei der Sitz ein leitfähiges Heizelement umfasst,
wobei das Verfahren umfasst:
- a. Vorsehen eines
betriebsmäßigen Anschließens einer
ersten Impedanz zwischen einem ersten Knoten des Heizelementes und
einer Stromquelle;
- b. Vorsehen eines betriebsmäßigen Anschließens einer
zweiten Impedanz zwischen einem zweiten Knoten des Heizelementes
und einer Senke für den
Strom, wobei das Heizelement Wärme
erzeugt, wenn ein Stromfluss zwischen dem ersten und dem zweiten
Knoten durch die Stromquelle hervorgerufen wird;
- c. Platzieren einer Elektrode an einer Stelle entweder zwischen
dem Heizelement und einem Sitzbereich des Sitzes oder benachbart
zu dem Heizelement;
- d. Vorsehen einer betriebsmäßigen Kopplung
eines ersten Signals mit der Elektrode; und
- e. Vorsehen einer betriebsmäßigen Kopplung
eines zweiten Signals mit dem Heizelement an einer Stelle an oder
zwischen dem ersten und dem zweiten Knoten, wobei das erste Signal
ein oszillierendes Signal oder ein Impulssignal ist, das zweite
Signal im Wesentlichen gleich dem ersten Signal ist, die erste Impedanz
wesentlich stärker auf
das erste Signal als auf ein den Strom verursachendes Signal anspricht
oder ansprechend gemacht wird und die zweite Impedanz wesentlich stärker auf
das erste Signal als auf das den Strom verursachende Signal anspricht
oder ansprechend gemacht wird.
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Es
wird auch ein Insassensensor zum Erfassen eines Insassen in einem
Sitz bereitgestellt, wobei der Sitz ein leitfähiges Heizelement umfasst,
wobei der Insassensensor umfasst:
- a. eine erste
Impedanz, die im Betrieb einen ersten Knoten des Heizelementes mit
einer Stromquelle verbindet;
- b. eine zweite Impedanz, die im Betrieb einen zweiten Knoten
des Heizelementes mit einer Senke für den Strom verbindet, wobei
das Heizelement Wärme
erzeugt, wenn ein Stromfluss zwischen dem ersten und dem zweiten
Knoten durch die Stromquelle hervorgerufen wird;
- c. eine Elektrode, die entweder zwischen dem Heizelement und
einem Sitzbereich des Sitzes oder benachbart zu dem Heizelement
angeordnet ist;
- d. ein erstes Signal, das mit der Elektrode betriebsmäßig gekoppelt
ist;
und - e. ein zweites Signal, das
mit dem Heizelement an einer Stelle an oder
zwischen dem
ersten und dem zweiten Knoten betriebsmäßig gekoppelt ist, wobei das
erste Signal ein oszillierendes Signal oder ein Impulssignal ist,
das zweite Signal im Wesentlichen gleich dem ersten Signal ist,
die erste Impedanz wesentlich stärker
auf das erste Signal als auf ein den Strom verursachendes Signal
anspricht oder ansprechend gemacht wird und die zweite Impedanz
wesentlich stärker
auf das erste Signal als auf das den Strom verursachende Signal
anspricht oder ansprechend gemacht wird.
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Ein
Fahrzeug kann Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtungen
umfassen, die in Reaktion auf einen Fahrzeugunfall zum Zwecke der
Reduzierung einer Verletzung eines Insassen aktiviert werden. Beispiele
derartiger automatischer Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtungen umfassen
Airbags, Sicherheitsgurtvorspanneinrichtungen und Seitenairbags.
Eine Aufgabe eines automatischen Rückhaltesystems ist, eine Verletzung
eines Insassen zu reduzieren, und dabei nicht eine schwerere Verletzung
mit dem automatischen Rückhaltesystem
zu verursachen, als sie durch den Unfall verursacht worden wäre, falls
das automatische Rückhaltesystem
nicht aktiviert worden wäre.
Im Allgemeinen ist es wünschenswert,
die automatischen Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtungen
wegen der Kosten zum Ersetzen der zugeordneten Bauteile des Sicherheitsrückhaltesystems
und der Möglichkeit,
dass eine derartige Aktivierung Insassen verletzt, nur zu betätigen, falls
es erforderlich ist, um eine Verletzung zu reduzieren.
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Eine
Technik zum Reduzieren einer Verletzung von Insassen durch die Airbagaufblaseinrichtung
ist, die Aktivierung der Aufblaseinrichtung in Reaktion auf das
Vorhandensein und/oder die Position des Insassen zu steuern, um
dadurch die Aufblaseinrichtung nur zu aktivieren, wenn sich ein
Insasse außerhalb
einer zugehörigen
Gefahrenzone der Aufblaseinrichtung befindet. Daten der NHTSA (National Highway
Traffic Safety Administration-Verkehrssicherheitsbehörde der
Vereinigten Staaten von Amerika) weisen darauf hin, dass schwere
Verletzungen aufgrund starker Nähe
zu der Aufblaseinrichtung reduziert oder eliminiert werden können, falls
der Airbag deaktiviert wird, wenn sich der Insasse näher als etwa
4 bis 10 Inch von der Aufblaseinrichtungsklappe entfernt befindet.
Ein derartiges System zum Deaktivieren der Airbagaufblaseinrichtung
benötigt
einen Insassensensor, der ausreichend empfindlich und robust ist,
um eine derartige Bestimmung durchzuführen, und der die Airbagauf blaseinrichtung
nicht deaktiviert, wenn sie andernfalls zum Bereitstellen eines Rückhaltes
für den
Insassen benötigt
wird.
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Eine
Technik zum Detektieren des Vorhandenseins und/oder der Position
eines Insassen ist das Erfassen des Einflusses eines Insassen auf
ein elektrisches Feld, das in der Nähe eines Sitzes erzeugt wird,
für den
das Vorhandensein und/oder die Position zu erfassen sind. Ein Insasse
hat ihm zugeordnete dielektrische und leitende Eigenschaften, die ein
elektrisches Feld beeinflussen können,
und demgemäß ist der
Insasse ein ein elektrisches Feld beeinflussendes Medium, das mit
einem elektrischen Feldsensor, der manchmal als kapazitiver Sensor
bekannt ist, detektiert werden kann.
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Der
Ausdruck "elektrischer
Feldsensor", so wie
er hierin verwendet wird, bezeichnet einen Sensor, der ein Signal
in Reaktion auf den Einfluss eines erfassten Objektes auf ein elektrisches
Feld erzeugt. Im Allgemeinen umfasst ein elektrischer Feldsensor zumindest
eine Elektrode, an die zumindest ein angelegtes Signal angelegt
wird, und zumindest eine Elektrode – die dieselbe Elektrode oder
Elektroden sein können,
an die das angelegte Signal angelegt wird – an der ein empfangenes Signal
(oder eine Antwort) gemessen wird. Das angelegte Signal erzeugt ein
elektrisches Feld von der zumindest einen Elektrode gegenüber einer
Masse in der Umgebung der zumindest einen Elektrode oder gegenüber einer weiteren
zumindest einen Elektrode. Das angelegte und das empfangene Signal
können
derselben Elektrode oder denselben Elektroden oder unterschiedlichen
Elektroden zugeordnet sein. Das spezielle elektrische Feld, das
einer gegebenen Elektrode oder einem Satz von Elektroden zugeordnet
ist, hängt
von den Eigenschaften und der Geometrie der Elektrode oder des Satzes
von Elektroden und von den Eigenschaften deren Umgebung, beispielsweise
von den dielektischen Eigenschaften der Umgebung, ab. Bei einer
festen Geometrie der Elektrode reagieren das empfangene Signal oder
die empfangenen Signale eines elektrischen Feldsensors auf das angelegte
Signal oder die angelegten Signale und auf die Eigenschaften der
Umgebung, die das daraus resultierende elektrische Feld beeinflussen,
beispielsweise das Vorhandensein und der Ort eines Objektes, das
eine gegenüber
seiner Umgebung unterschiedliche Permittivität oder Leitfähigkeit
aufweist.
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Eine
Form eines elektrischen Feldsensors ist ein kapazitiver Sensor,
wobei die Kapazität
einer oder mehrerer Elektroden – aus
der Beziehung zwischen den erhaltenen und angelegten Signalen – für eine gegebene
Elektrodenkonfiguration gemessen wird. Die technische Veröffentlichung "Field mice: Extracting
hand geometry from electric field measurements", von J. R. Smith, veröffentlicht
in IBM Systems Journal, Band 35, Nrn. 3 & 4, 1996, Seiten 587-608, das hierin
per Bezugnahme aufgenommen wird, beschreibt ein Konzept zur Erfassung
eines elektrischen Feldes, wie es zum Durchführen von berührungslosen
dreidimensionalen Positionsmessungen und insbesondere zum Erfassen
der Position einer menschlichen Hand zum Zwecke des Bereitstellens
von dreidimensionalen Positionseingaben für einen Computer verwendet
wird. Was allgemein als kapazitives Erfassen bezeichnet wurde, umfasst
tatsächlich
unterschiedliche Mechanismen, die der Autor als "Lademodus", "Nebenschlussmodus" und "Sendemodus" bezeichnet, die
unterschiedlichen möglichen
elektrischen Strompfaden entsprechen. Im Nebenschlussmodus wird
eine bei einer niedrigen Frequenz oszillierende Spannung an die
Sendeelektrode angelegt, und der an einer Empfangselektrode induzierter
Verschiebungsstrom wird mit einem Stromverstärker gemessen, wodurch der
Verschiebungsstrom durch den erfassten Körper modifiziert werden kann.
Im "Lademodus" modifiziert das
zu erfassende Objekt die Kapazität
einer Sendeelektrode gegenüber
Masse. Im Sendemodus wird die Sendeelektrode mit dem Körper eines
Nutzers in Kontakt gebracht, der anschließend gegenüber einem Empfänger entweder über eine
direkte elektrische Verbindung oder über eine kapazitive Kopplung
zu einem Sender wird.
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Ein
sitzbasierter kapazitiver Sensor kann durch eine Sitzheizeinrichtung
beeinträchtigt
werden, wenn er auch in demselben Bereich des Sitzes wie die Sitzheizeinrichtung
angeordnet ist. Eine Sitzheizeinrichtung ist typischerweise ein
Leiter mit einem niedrigen Widerstand (z. B. etwa 1 Ω) in einer
unteren Schicht des Sitzbezuges. Im Betrieb wird ein Gleichstrom
von mehreren Ampere durch das Heizelement gesandt, um Wärme zu erzeugen.
Das Heizelement erscheint für
einen kapazitiven Sensor, der die Impedanz gegenüber Masse mit einer oszillierenden Spannung
oder einer Impulsspannung misst, wie Masse.
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Die
US 5,525,843 offenbart ein
Sitzinsassendetektionssystem, das ein Sitzheizelement als eine Elektrode
eines kapazitiven Sensors verwendet, wenn ein Paar von mit einem
Relais aktivierter Schalter verwendet wird, um das Heizelement von
der zugeordneten Stromversorgung und Masse zu isolieren oder mit
diesen zu verbinden, wobei das Heizelement isoliert wird, wenn der
Insasse erfasst wird, und andernfalls verbunden wird, wenn der Sitz
geheizt wird. Eine mögliche
Beschränkung
bei einer derartigen Anordnung ist, dass die von einem Relais gesteuerten
Schaltelemente nicht ausreichend zuverlässig für Sicherheitsanwendungen, beispielsweise
das Steuern der Betätigung
eines Sicherheitsrückhaltesystems,
sein könnten.
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Die
zuvor erwähnten
Probleme können
wie hierin nachstehend beschrieben und beansprucht überwunden
werden.
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Die
begleitenden Zeichnungen zeigen in:
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1 eine
Ausführungsform
eines Insassensensors in einem Sitz mit einer Sitzheizeinrichtung;
-
2 eine
weitere Ausführungsform
eines Insassensensors in einem Sitz mit einer Sitzheizeinrichtung;
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3 eine
Draufsicht einer Sensorelektrode und eines Heizelementes einer Sitzheizeinrichtung
in einem Sitzunterteil;
-
4 noch
eine weitere Ausführungsform eines
Insassensensors in einem Sitz mit einer Sitzheizeinrichtung;
-
5 noch
eine weitere Ausführungsform eines
Insassensensors in einem Sitz mit einer Sitzheizeinrichtung;
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6 noch
eine weitere Ausführungsform eines
Insassensensors in einem Sitz mit einer Sitzheizeinrichtung;
-
7 noch
eine weitere Ausführungsform eines
Insassensensors in einem Sitz mit einer Sitzheizeinrichtung;
-
8a einen
Schaltplan einer Ausführungsform
einer Schaltung zum Bereitstellen sowohl der Amplituden- als auch
der Phaseninformation von einem elektrischen Feldsensor;
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8b die
Arbeitsweise verschiedener Elemente der Erfassungsschaltung von 8a;
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9a und 9b einen
Schaltplan einer weiteren Ausführungsform
einer Schaltung zum Bereitstellen sowohl der Amplituden- als auch
Phasen-Information von einem elektrischen Feldsensor;
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10 einen
Schaltplan einer Ausführungsform
einer Schaltung zum Bereitstellen sowohl der Integral- als auch
der Spitzeninformation von einem elektrischen Feldsensor unter Verwendung
einer Impulsanregung;
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11 einen
Schaltplan einer weiteren Ausführungsform
einer Schaltung zum Bereitstellen sowohl der Integral- als auch
der Spitzeninformation von einem elektrischen Feldsensor unter Verwendung
einer Impulsanregung;
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12 ein
Kind in einem typischen, nach hinten gerichteten Kleinkindersitz,
der auf einem Fahrzeugsitz platziert ist; und
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13 eine
Draufsicht eines Heizelementes einer Sitzheizeinrichtung in einem
Sitzunterteil, wobei das Heizelement als eine Elektrode eines elektrischen
Feldsensors verwendet wird und für
eine reduzierte Empfindlichkeit in der Nähe eines mittleren Bereichs
des Sitzunterteils ausgebildet ist.
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Es
wird auf 1 Bezug genommen. Ein Insassensensor 10 umfasst
einen elektrischen Feldsensor 12 zum Detektieren eines
Insassen auf einem Sitz 14 eines Fahrzeugs 16.
Der elektrische Feldsensor 12 ist beispielsweise in dem
Sitzunterteil 18 unter einem Sitzbezug 20 und
nahe der Oberseite eines Schaumpolsters 22 angeordnet,
aber kann andernorts für
andere Insassenerfassungsanwendungen, beispielsweise im Sitzrücken 24 angeordnet sein.
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Der
Sitz 14 umfasst ferner eine Sitzheizeinrichtung 26 zum
Heizen des Sitzes 14, um eine komfortable Sitzumgebung
für den
Insassen bereitzustellen. Die Sitzheizeinrichtung 26 wird
durch einen Ein-Aus-Schalter 28 aktiviert und ihre Temperatur wird
beispielsweise durch ein Relais 30 unter der Steuerung
eines Thermostaten 32 geregelt. Die Sitzheizeinrichtung 26 umfasst
ein Heizelement 34, beispielsweise ein Widerstandsheizelement,
das ausreichend leitfähig
ist, um entweder als eine Elektrode eines elektrischen Feldsensors 12 oder
als eine Elektrode zu fungieren, die einen elektrischen Feldsensor 12 in
der Nähe
dazu beeinflussen könnte.
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Im
Allgemeinen können
die Auswirkungen eines jeglichen Leiters – einschließlich eines separaten Heizelementes 34 – auf einen
elektrischen Feldsensor 12 eliminiert oder zumindest wesentlich reduziert
werden, indem dieser Leiter mit einem Signal angesteuert wird, das
als aktives Abschirmungssignal 36 bekannt ist, und im Wesentlichen
die gleichen Potentialänderungen
(d. h. Amplitude und Phase) wie ein angelegtes Signal 38 aufweist,
das an eine Sensorelektrode 40 des elektrischen Feldsen sors 12 angelegt
wird. Durch Ansteuern des separaten Heizelementes 34 mit
einem aktiven Abschirmungssignal 36 fließt im Wesentlichen
kein Strom zwischen dem Heizelement 34 und einer in der
Nähe dazu
befindlichen Sensorelektrode 40 des elektrischen Feldsensors 12,
was folglich das elektrische Sitzheizeinrichtungselement 26 für den kapazitiven Sensor 12' im Wesentlichen
unsichtbar macht. Außerdem
müssen
der elektrische Feldsensor 12 und das Heizelement 34 nicht
den gleichen Gleichstrom-Offset aufweisen, falls die zugeordnete
Erfassungsschaltung 42 im Wesentlichen nur auf einen Wechselstromanteil
oder einen Impulsanteil eines erfassten Signals 44 von
dem elektrischen Feldsensor 12 reagiert.
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Ein
mit der Ansteuerung der Sitzheizeinrichtung 26 mit einem
aktiven Abschirmungssignal 36 zusammenhängendes Problem ist, dass die
Sitzheizeinrichtung 26 typischerweise eine relative niedrige Impedanz
entweder gegenüber
der Leistungsquelle 46 – d. h. der Stromquelle oder
der Fahrzeugbatterie – oder
der Leistungssenke 48 – d.
h. Masse – die
betriebsmäßig mit
der Sitzheizeinrichtung 26 verbunden sind, aufweist. Ohne
weitere Modifikation würde dies
erfordern, dass die die Sitzheizeinrichtung 26 mit dem
aktiven Abschirmungssignal 36 ansteuernde Schaltung eine
relativ hohe Stromabgabe haben muss.
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Es
wird auf 1 Bezug genommen. Eine Lösung für dieses
Problem ist, einen ersten 50 und zweiten 52 Induktor
mit einer relativ hohen Strombelastbarkeit in Reihenschaltung mit
dem Heizelement 34 zwischen dem Heizelement 34 und
der Leistungsquelle 46 bzw. zwischen dem Heizelement 34 und der
Leistungssenke 48 zu platzieren, wobei die Induktivität des ersten 50 und
des zweiten 52 Induktors derart ausgewählt wird, dass ihre entsprechenden Impedanzen
bei der Frequenz oder den Frequenzen des angelegten Signals 38 relativ
hoch sind, so dass der erste 50 und der zweite 52 Induktor
darin als Drosseln wirken. Wegen der hohen Impedanz des ersten 50 und
des zweiten 52 Induktors kann das aktives Abschirmungssignal 36 demgemäß mit dem Heizelement 34 wechselstromgekoppelt
sein, ohne dass es von der Leistungsquelle 46 oder der
Leistungssenke 48 wesentlich belastet wird.
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Der
elektrische Feldsensor 12 ist entweder das, was üblicherweise
als ein kapazitiver Sensor 12' bekannt ist, oder allgemeiner
ein elektrischer Feldsensor, der in einem beliebigen der zuvor beschriebenen
Modi arbeitet. Der elektrische Feldsensor 12 umfasst zumindest
eine Elektrode 40, die betriebsmäßig über einen Brückenkondensator 54 mit einem
angelegten Signal 38 gekoppelt ist, das durch ein Signalerzeugungseinrichtung 55 erzeugt
wird, um ein elektrisches Feld in der Nähe der zumindest einen Sensorelektrode 40 in
Reaktion auf das angelegte Signal 38 zu er zeugen. Das angelegte
Signal 38 umfasst entweder ein oszillierendes Signal oder
ein Impulssignal. Wie in 1 dargestellt ist, wird die Sensorelektrode 40 als
eine Parallelschaltung einer Kapazität Cs und eines Widerstandes
Rs zur Schaltungsmasse 56 modelliert. Die Reihenschaltung
des Brückenkondensators 54 und
der Sensorelektrode 40 wirkt als ein Wechselstrom-Spannungsteiler 58, wobei
der Wechselstromsignalpegel des erfassten Signals 44 am
Knoten 60 dazwischen auf die Impedanz der Sensorelektrode 40 reagiert,
die wiederum auf die zumindest eine ein elektrisches Feld beeinflussende
Eigenschaft – beispielsweise
eine Dielektrizitätskonstante,
eine Leitfähigkeit,
eine Größe, eine Masse
oder einen Abstand – eines
Objektes in der Nähe
des elektrischen Feldsensors 12 reagiert. Der Knoten 60 – und das
daran erfasste Signal 44 – sind betriebsmäßig an einen
Eingang 62 eines Spannungsfolgerpufferverstärkers 64 angeschlossen, dessen
Eingang 62 von einem zugeordneten Widerstandteilernetzwerk 66 zwischen
der Stromversorgung V+ und der Schaltungsmasse 56 eine
Gleichspannungs-Vorspannung erhält.
Der Pufferverstärker 64 hat
die Belastbarkeit, um eine Stromquelle und Stromsenke zu bilden,
so dass dessen Ausgangssignal 68 – das aktive Abschirmungssignal 36 – im Wesentlichen
den gleichen Signalpegel wie dessen Eingangssignal 62 hat.
Das aktive Abschirmungssignal 36 ist über einen Koppelkondensator 70 mit
dem Heizelement 34 der Sitzheizeinrichtung 26 wechselstromgekoppelt,
um die Sensorelektrode 40 an ihrer Seite zum Heizelement 34 von
ihrer Umgebung elektrisch abzuschirmen.
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Der
Ausgang 68 des Pufferverstärkers 64 ist auch
an eine Erfassungsschaltung 42 betriebsmäßig angeschlossen,
die eine Verstärkung,
eine Bandpassfilterung, eine Signaldetektion, eine Tiefpassfilterung,
eine Gleichstrom-Offset-Anpassung und eine Gleichstromverstärkung bereitstellt,
um ein Gleichstromsignal wiederzugewinnen, das auf die Impedanz
des elektrischen Feldsensors 12 anspricht, wie es detaillierter
hierin nachstehend beschrieben ist. Die Erfassungsschaltung 42 stellt
ein Maß bereit,
das auf die Impedanz der Sensorelektrode 40 reagiert, und
das Ausgangssignal davon ist im Betrieb mit einer Steuerungseinrichtung 74 gekoppelt,
die einen Sitzbelegungszustand – d.
h. das Vorhandensein, die Art, die Größe oder die Position eines
Insassen – aus diesem
Maß bestimmt
und entweder ein Aktivierungssignal oder ein Deaktivierungssignal
an einen Eingang eines UND-Gatters 76 anlegt. Der andere Eingang
des UND-Gatters 76 ist im Betrieb an einen Unfalldetektor 78 angeschlossen,
der detektiert, ob das Fahrzeug 16 an einem ausreichend
schweren Unfall beteilig war oder ob nicht, um das Auslösen einer
Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 80 zu
rechtfertigen.
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Die
Sensorelektrode 40 kann derart ausgebildet und angeordnet
sein, dass sie in der Lage ist, zwischen Sitzzuständen zu
unterscheiden, bei denen eine Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 80, beispielsweise
ein Airbagaufblasmodul, ausgelöst werden
soll, von Sitzzuständen
zu unterscheiden, bei denen die Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 80 nicht
ausgelöst
werden soll, um zu vermeiden, dass einem Insassen eine schwerere
Verletzung zugefügt
wird, als dem Insassen andernfalls ohne Auslösung der Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 80 zugefügt werden
würde.
Beispielsweise ist die Sensorelektrode 40 derart ausgebildet
und angeordnet, dass eine Kapazität der zumindest einen Sensorelektrode 40 gegenüber einer Schaltungsmasse 56 bei
einem Sitzzustand, bei dem die Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 80 ausgelöst werden
soll, beispielsweise bei einem Insassen, der in einer im Wesentlichen
normalen Sitzposition auf dem Sitz 14 sitzt, oder einem
großen Körper unmittelbar über dem
Sitzunterteil 18, wesentlich größer ist als bei einem Sitzzustand,
bei dem die Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 80 nicht
ausgelöst
werden sollte, beispielsweise bei einem leeren Sitz 14,
einem Kleinkindersitz, einem Kindersitz oder einer Sitzerhöhung auf
dem Sitz 14 mit oder ohne darin sitzenden Kleinkind oder
Kind oder einem Insassen auf dem Sitz 14 in einer Position,
die sich von der normalen Sitzposition wesentlich unterscheidet.
Die Sensorelektrode 40 hat im Wesentlichen die gleiche
Größe wie ein
auf dem Sitz 14 zu erfassender Bereich, und Teilbereiche
der Sensorelektrode 40 können entfernt werden, um dessen
Empfindlichkeit in der Nähe
von Bereichen zu reduzieren, wo sich ein Kleinkind oder Kind in
einem Kleinkindersitz, einem Kindersitz oder einer Sitzerhöhung am nächsten zum
Sitz 14 befindet.
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Die
Sensorelektrode 40 kann auf verschiedene Arten aufgebaut
werden, und das Verfahren zum Aufbauen wird nicht als beschränkend angesehen.
Beispielsweise kann eine Elektrode unter Verwendung einer starren
Leiterplatte oder einer flexiblen Schaltung unter Verwendung bekannter
Leiterplattentechniken, beispielsweise das Ätzen oder das Abscheiden von
leitfähigen
Materialien, die auf ein dielektrisches Substrat aufgebracht werden,
aufgebaut werden. Alternativ kann die Elektrode einen diskreten Leiter,
beispielsweise einen leitenden Film, ein leitendes Blech oder ein
leitendes Netz, umfassen, der sich von einem integralen Bestandteil
des Sitzes 14 oder dessen Bauteilen unterscheidet oder
ein solches ist. Die Anordnung der einen oder der mehreren Elektroden
zusammen mit dem zugehörigen
Substrat wird manchmal als Erfassungskissen oder als kapazitives
Erfassungskissen bezeichnet.
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Im
Betrieb erzeugt die Signalerzeugungseinrichtung 55 ein
oszillierendes oder Impulse aufweisendes angelegtes Signal 38,
das über
den Wechselstrom-Spannungsteiler 58 angelegt wird, der
den Brückenkondensator 54 und
die Sensorelektrode 40 umfasst. Ein am Knoten 60 des
Wechselstrom-Spannungsteilers 58 erfasstes Signal 44 wird
durch den Pufferverstärker 64 gepuffert,
der ein aktives Abschirmungssignal 36 mit im Wesentlichen
der gleichen Größe und Amplitude
wie das erfasste Signal 44 ausgibt. Das aktive Abschirmungssignal 36 wird über einen
Koppelkondensator 70 an das Heizelement 34 der
Sitzheizeinrichtung 26 in der Nähe und unter der Sensorelektrode 40 in
dem Sitz 14 angelegt. Der erste 50 und der zweite 52 Induktor
drosseln das aktive Abschirmungssignal 36, um zu vermeiden,
dass entweder die Leistungsquelle 46 zu oder die Leistungssenke 48 von
der Sitzheizeinrichtung 26 den Pufferverstärker 64 übermäßig belasten.
Das mit der Sensorelektrode 40 gekoppelte angelegte Signal 38 bewirkt,
dass die Sensorelektrode 40 ein elektrisches Feld erzeugt,
das in deren Umgebung eingekoppelt wird. Das an das Heizelement 34 angelegte
aktive Abschirmungssignal 36 eliminiert im Wesentlichen das
elektrische Feld zwischen der Sensorelektrode 40 und dem
Heizelement 34, was im Wesentlichen die Sensorelektrode 40 von
einem Einfluss durch Bereiche des Sitzes 14 an der gleichen
Seite wie die Sitzheizeinrichtung 26 gegenüber der
Sensorelektrode 40 isoliert.
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Ein
auf dem Sitz 14 sitzender Insasse erhöht die Kapazität der Sensorelektrode 40,
was deren kapazitiven Blindwiderstand verringert, um die Größe des am
Knoten 60 des Wechselstrom-Spannungsteilers 58 erfassten
Signals 44 zu reduzieren. Das erfasste Signal 44 ist
betriebsmäßig über den
Pufferverstärker 64 mit
der Erfassungsschaltung 42 gekoppelt. Die Erfassungsschaltung 42 konditioniert
und detektiert ein Maß in
Reaktion auf die Impedanz der Sensorelektrode 40, aus dem
die Steuerungseinrichtung 74 den zugehörigen Sitzbelegungszustand
erfasst. Falls der Sitzbelegungszustand die Betätigung einer Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 80 in
Reaktion auf einen Unfall – beispielsweise
bei einem normal sitzenden erwachsenen Insassen, bei dem die zugeordnete
Kapazität
größer als
ein Schwellenwert ist – rechtfertigt,
dann gibt die Steuerungseinrichtung 74 ein Aktivierungssignal
(LOGISCH WAHR) an das UND-Gatter 76 aus. Andernfalls – beispielsweise
bei einem Insassen, der sich außerhalb
der Position befindet, einem körperlich kleinen
Insassen oder einem nach hinten gerichteten Kleinkindersitz, bei
denen die zugeordnete Kapazität niedriger
als ein Schwellenwert ist – gibt
die Steuerungseinrichtung 74 ein Deaktivierungssignal (LOGISCH
UNWAHR) an dieses aus. Beispielsweise bei einer Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 80 mit
einem Airbagaufblasmodul wird in Reaktion auf einen von der Unfalldetektionseinrichtung 78 detektierten
Unfall, falls ein Insasse auf dem Sitz 14 sitzt, ein Betätigungssignal
von der Steuerungseinrichtung 42 mit einem oder mehreren
Zünder(n)
eines oder mehrerer Gasgenerator(en), die in dem Airbagaufblasmodul
angebracht sind, betriebsmäßig gekoppelt,
um dadurch die Betä tigung
des Airbagaufblasmoduls 42 zu steuern, um einen zugeordneten
Airbag 60 aufzublasen, so wie es zum Schutz des Insassen
vor einer Verletzung, die andernfalls durch den Unfall verursacht
werden könnte,
erforderlich ist. Die zum Durchführen
dieser Funktionen erforderliche elektrische Leistung wird von einer
Leistungsquelle 46, beispielsweise der Fahrzeugbatterie,
bereitgestellt.
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Die
zuvor beschriebene Schaltung kann entweder in ein Modul integriert
werden, oder in einer Mehrzahl von Modulen ausgestaltet werden.
Beispielsweise können
die Erfassungsschaltung 42 und die Steuerungseinrichtung 74 mit
der Signalerzeugungseinrichtung 55 und anderen Schaltungselementen
zu einem einzigen Modul kombiniert werden, das alle zuvor beschriebenen
Funktionen bereitstellt. Dieses einzige Modul kann ferner die Unfalldetektionseinrichtung 78 umfassen.
Alternativ können
die Steuerungseinrichtung 74 und/oder die Unfalldetektionseinrichtung 78 als
ein separates Element oder als separate Elemente ausgestaltet werden,
die mit den übrigen
Schaltungselementen in einem separaten Modul kommunizieren.
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Es
wird auf 2 Bezug genommen. Ein weiteres
Verfahren zum Reduzieren des Einflusses eines Heizelementes 34 auf
einen kapazitiven Sensor 12' ist,
den Leiter des Heizelementes 34 mit einer zwischen dem
Heizelement 34 und der Sensorelektrode 40 angeordneten
leitenden Abschirmung 82 abzuschirmen, wobei die leitende
Abschirmung 82 von einem aktiven Abschirmungssignal 36 angesteuert wird.
Die leitende Abschirmung 82, 82' vermag auch das Heizelement 34 zu
umgeben, ähnlich
wie die Abschirmung eines Koaxialkabels den Mittenleiter umgibt.
Das Heizelement 34, beispielsweise in der Form eines Heizkabels,
kann von einer leitenden Abschirmung umgeben sein, die betriebsmäßig mit
dem aktiven Abschirmungssignal 36 gekoppelt ist.
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Bei
den beiden in 1 und 2 dargestellten
Ausgestaltungen ist die Sensorelektrode 40 entweder zwischen
dem Insassensitzbereich und dem Heizelement 34 angeordnet
oder ist, wie in 3 dargestellt ist, fingerartig
auf einem gemeinsamen Substrat mit dem Heizelement 34 verschachtelt, so
dass die Sensorelektrode 40 nicht von dem Insassen durch
das Heizelement 34 abgeschirmt ist.
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Es
wird auf 4 Bezug genommen. Das zuvor
beschriebene System von 1 kann modifiziert werden, um
das leitfähige
Heizelement 34 der Sitzheizeinrichtung 26 als
die Sensorelektrode 40 des elektrischen Feldsensors 12 zu
verwenden, wobei das Heizelement 34 mit dem Knoten 60 des Wechselstrom-Spannungsteilers 58 über einen
Koppelkondensator 84 wechselstromgekoppelt ist, so dass
der Gleichstrom- Offset
von dem Heizelement nicht die resultierende Sensormessung beeinträchtigt.
In diesem Fall wird das aktive Abschirmungssignal 36 nicht
separat mit dem Heizelement 34 wie in der Ausführungsform
von 1 gekoppelt. Der Koppelkondensator 84 hat
vorzugsweise eine zehnmal größere Kapazität als die
Kapazität
der Sensorelektrode 40 gegenüber Masse, so dass deren Auswirkungen
auf das Ausgangssignal des Wechselstrom-Spannungsteilers 58 relativ
klein sind. Diese Schaltung wird zweckmäßig, wenn sich die zum Durchführen der
Messung verwendeten Frequenzen – in
Abhängigkeit
von den Kosten und der Größe der Induktoren – beispielsweise
oberhalb von 1 MHz (und vorzugsweise oberhalb von 10 MHz) befinden,
so dass die Induktivität
der Induktoren niedriger als 100 μH
sein kann.
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Eine
aktive Abschirmung 85 kann an der Seite des Heizelementes 34 vorgesehen
sein, die von dem Sitzbereich entfernt ist, die, wenn sie mit dem aktiven
Abschirmungssignal 36 betriebsmäßig gekoppelt ist, die Kopplung
des angelegten Signals 38 zu diesem Bereich des Sitzes,
der von dem Sitzbereich entfernt ist, wesentlich reduzieren würde.
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Im
Betrieb erzeugt die Signalerzeugungseinrichtung 55 ein
oszillierendes oder Impulse aufweisendes angelegtes Signal 38,
das über
den Wechselstrom-Spannungsteiler 58 angelegt wird, der
den Brückenkondensator 54 und
das wechselstromgekoppelte Heizelement 34 umfasst, das
als eine Sensorelektrode 40 wirkt. Ein am Knoten 60 des
Wechselstrom-Spannungsteilers 58 erfasstes Signal 44 wird
von dem Pufferverstärker 64 gepuffert.
Der erste 50 und der zweite 52 Induktor drosseln
das aktive Abschirmungssignal 36, um zu vermeiden, dass
entweder die Leistungsquelle 46 oder die Leistungssenke 48 von
der Sitzheizeinrichtung 26 die Kapazität der Sensorelektrode 40 wesentlich
beeinflusst. Das mit dem Heizelement 34 gekoppelte angelegte
Signal 38 bewirkt, dass das Heizelement 34 ein
elektrisches Feld erzeugt, das in deren Umgebung eingekoppelt wird.
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Ein
auf dem Sitz 14 sitzender Insasse erhöht die Kapazität des Heizelementes 34,
was deren kapazitiven Blindwiderstand verringert, um so die Größe des am
Knoten 60 des Wechselstrom-Spannungsteilers 58 erfassten
Signals 44 zu reduzieren. Das erfasste Signal 44 wird über den
Pufferverstärker 64 betriebsmäßig mit
der Erfassungsschaltung 42 gekoppelt und wird anschließend, wie
es hierin vorstehend für
die Ausführungsform
von 1 beschrieben wurde, verarbeitet und verwendet.
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Obwohl 1 und 4 darstellen,
dass der Eingang der Erfassungsschaltung 42 mit dem Ausgang 68 des
Pufferverstärkers 64 betriebsmäßig gekoppelt
ist, versteht es sich, dass der Eingang der Erfassungsschaltung 42 alternativ
mit dessen Eingang 62 gekoppelt sein könnte.
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Es
wird auf 5 Bezug genommen. Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
wird das Heizelement 34 als die Sensorelektrode 40 verwendet, und
ein aktives Abschirmungssignal 36 wird verwendet, um die
Sensorelektrode 40 sowohl von der Leistungsquelle 46 als
auch der Leistungssenke 48 elektrostatisch zu isolieren,
die zum Versorgen der Sitzheizeinrichtung 26 verwendet
werden. Wie bei den in 1 und 4 dargestellten
Ausführungsformen, ist
eine erste Impedanz 86 zwischen einen ersten Knoten 88 des
Heizelementes 34 und der Leistungsquelle 46 (z.
B. der Fahrzeugbatterie) und eine zweite Impedanz 90 zwischen
einen zweiten Knoten 92 des Heizelementes 34 und
der Leistungssenke 48 (z. B. der Fahrzeugmasse) betriebsmäßig geschaltet.
Zusätzlich
zu den in 1 und 4 dargestellten
Ausführungsformen
ist eine dritte Impedanz 94 betriebsmäßig zwischen die erste Impedanz 86 und
die Leistungsquelle 46 geschaltet, wobei die erste Impedanz 86 und
die dritte Impedanz 94 an einem dritten Knoten 96 in
Reihenschaltung miteinander verbunden sind. Außerdem ist eine vierte Impedanz 98 betriebsmäßig zwischen
die zweite Impedanz 90 und die Leistungssenke 48 geschaltet,
wobei die zweite Impedanz 90 und die vierte Impedanz 98 an
einem vierten Knoten 100 in Reihenschaltung miteinander
verbunden sind. Wie bei der in 4 dargestellten
Ausführungsform
wird ein oszillierendes oder Impulse aufweisendes angelegtes Signal 38 durch
eine Signalerzeugungseinrichtung 55 erzeugt und über einen Brückenkondensator 54 eines
Wechselstrom-Spannungsteilers 58 und über einen Koppelkondensator 84 an
die Sensorelektrode 40 angelegt, und das resultierende,
am Knoten 60 des Wechselstrom-Spannungsteilers 58 erfasste
Signal 44 wird betriebsmäßig an einer Erfassungsschaltung 42 und
einen Pufferverstärker 64 angeschlossen,
der an dessen Ausgang ein aktives Abschirmungssignal 36 bereitstellt. Das
aktive Abschirmungssignal 36 wird über entsprechende Koppelkondensatoren 70.1, 70.2 mit
dem dritten 96 und dem vierten 100 Knoten gekoppelt,
die das Heizelement 34 von der Leistungsquelle 46 bzw. der
Leistungssenke 48 elektrostatisch abschirmen. Beide Seiten
der ersten 86 und der zweiten 90 Impedanz werden
jeweils entsprechend mit dem im Wesentlichen gleichen Signalpegel
angesteuert, so dass in Reaktion auf das angelegte Signal 38 und
das aktive Abschirmungssignal 36 im Wesentlichen kein Strom
dadurch fließt.
Die dritte 94 und die vierte 98 Impedanz vermögen jeweils
in Reaktion auf das aktive Abschirmungssignal 36 den Strom
zu oder von der Leistungsquelle 46 bzw. der Leistungssenke 48 zu drosseln
oder zu blockieren. Demgemäß ist die
Sensorelektrode 40 im Wesentlichen von der Leistungsquelle 46 oder
der Leistungssenke 48 elektrostatisch isoliert und reagiert
hauptsächlich
auf ein ein elektrisches Feld beeinflussendes Medium, beispielsweise einen
Insassen, in ihrer Nähe.
Die erste 86, die zweite 90, die dritte 94 und
die vierte 98 Impedanz umfassen Schaltungselemente, die
für die
Leistungsquelle 46, beispielsweise eine Gleichstromversorgung,
eine relativ niedrige Impedanz darstellen, die aber alle für ein von
der Signalerzeugungseinrichtung 55 erzeugtes Signal eine
relativ hohe Impedanz entweder kontinuierlich oder mit Unterbrechungen
darstellen. Beispiele von Schaltungselementen, die diese Eigenschaften
bieten, umfassen Induktoren und elektronische Schalter, beispielsweise
Feldeffekttransistoren, wie in den Ausführungsformen von 6 bzw. 7 dargestellt
ist.
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Es
wird auf 6 und 7 Bezug
genommen, die Beispiele spezieller Ausführungsformen der verallgemeinerten
in 5 dargestellten Schaltung darstellen. Die Signalerzeugungseinrichtung 55 umfasst
einen Oszillator 102, der über einen Koppelkondensator 104 mit
einem Pufferverstärker 106 wechselstromgekoppelt
ist, wobei dessen Eingang über einen
Gleichstrom-Spannungsteiler 108 eine Gleichspannungs-Vorspannung erhält. Ein
Paar betriebsmäßig am Knoten 60 des
Wechselstrom-Spannungsteilers 58 angeschlossener
Dioden 110 schneidet den Rauschsignalpegel ab, um nicht
einen durch die Leistungsversorgungsspannung V+ und die Masse begrenzten
Bereich zu überschreiten.
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Es
wird auf 6 Bezug genommen. Die erste 86,
die zweite 90, die dritte 94 und die vierte 98 Impedanz
werden durch Induktoren 112, 114, 116 bzw. 118 bereitgestellt,
die jeweils 1) eine Stromübertragungsbelastbarkeit
aufweisen, die ausreicht, um dem Strom standzuhalten, der zur Versorgung
der Sitzheizeinrichtung 26 erforderlich ist, 2) eine relativ niedrige
Gleichstromimpedanz aufweisen und 3) eine relativ hohe Impedanz
bei der Frequenz des Oszillators 102 aufweisen.
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Es
wird auf 7 Bezug genommen. Die erste 86,
die zweite 90, die dritte 94 und die vierte 98 Impedanz
werden durch Feldeffekttransistoren 120, 122, 124 bzw. 126 bereitgestellt,
die je eine ausreichende Stromübertragungsbelastbarkeit
aufweisen, um den zum Versorgen der Sitzheizeinrichtung 26 erforderlichen
Strom zu bewältigen.
Die entsprechenden Gates der Feldeffekttransistoren 120, 122, 124 und 126 werden über entsprechende
Widerstände 128 von
einem Steuerungssignal 129 von der Erfassungsschaltung 42 angesteuert,
wobei das Steuerungssignal 129 bei einem niedrigen Pegel
die Feldeffekttransistoren 120, 122, 124 und 126 ausschaltet, wenn
das erfasste Signal 44 erfasst wird, und andernfalls bei
einem hohen Pegel die Feldeffekttransistoren 120, 122, 124 und 126 einschaltet,
um zu ermöglichen,
dass die Sitzheizeinrichtung 26 Wärme erzeugt, wenn sowohl der
Ein-Aus-Schalter 28 als auch das thermostatisch gesteuerte
Relais 30 aktiviert sind. Die Feldeffekttransistoren 120, 122, 124 und 126 sind
im Allgemeinen durch zugeordnete Gate-Source- und Gate-Drain-Kapazitäten gekennzeichnet,
die, falls sie nicht andernfalls kompensiert werden, derart wirken,
dass sie ein Teil des angelegten Signals 38 über zugeordnete
Gatesteuerungsschaltungen überbrücken. Dieses
Problem kann durch eine Wechselstromkopplung des aktiven Abschirmungssignals 36 mit
den entsprechenden Gates der Feldeffekttransistoren 120, 122,
die der ersten 86 und der zweiten 90 Impedanz
zugeordnet sind, wesentlich eliminiert werden, wobei der Source-Bereich, der
Drain-Bereich und
der Gate-Bereich eines jeden Feldeffekttransistors 120 bzw. 122 mit
dem im Wesentlichen gleichen Wechselstromsignalpegel angesteuert
wird, der demgemäß nicht
verursachen sollte, dass diese Feldeffekttransistoren 120, 122 in
Reaktion darauf entweder ein- oder ausschalten. Die zwischen dem
Source-Bereich und dem Drain-Bereich der Feldeffekttransistoren 120, 122, 124 bzw. 126 und über dem
Ein-Aus-Schalter 28 gezeigten
Widerstände
und der von dem Thermostat 32 gesteuerte Schalter stellen
eine Gleichstromreferenz für
das Steuerungssignal 129 den Gatebereichen der Feldeffekttransistoren 120, 122, 124 bzw. 126 bereit.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform könnten die
erste 86 und die zweite 90 Impedanz durch die
Feldeffekttransistoren 120 bzw. 122 ausgebildet
werden, wie hierin vorstehend unter Bezugnahme auf 7 beschrieben
ist, und die dritte 94 und die vierte 98 Impedanz
könnten
durch die Induktoren 116 bzw. 118 ausgebildet
sein, wie hierin vorstehend unter Bezugnahme auf 6 beschrieben
ist. Alternativ könnte
die erste 86 und die zweite 90 Impedanz durch
die Induktoren 112 bzw. 114 ausgebildet sein, wie
hierin vorstehend unter Bezugnahme auf 6 beschrieben
ist, und die dritte 94 und die vierte 98 Impedanz
könnte
durch die Feldeffekttransistoren 124 bzw. 126 ausgebildet
sein, wie hierin vorstehend unter Bezugnahme auf 7 beschrieben
wurde.
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Zum
Zwecke der Darstellung und lediglich beispielhaft wurde eine elektrische
Feldsensorschaltung 130 derart aufgebaut, dass sie einen
Brückenkondensator 54 mit
einer Kapazität
von 54 pF und einen Koppelkondensator 84 mit einer Kapazität von 0,01 μF umfasst.
Die Frequenz des angelegten Signals 38 ist ausreichend
hoch ausgebildet, beispielsweise größer oder gleich 400 KHz, so
dass der zugehörige
kapazitive Blindwiderstand Z(Cs) der Sensorelektrode 40 wesentlich
niedriger als deren Widerstand Rs ist. Bei einem sinusförmigen angelegten
Signal 38 mit 400 KHz können
die Induktoren 112, 114, 116 und 118 mit
entsprechenden Induktivitäten
von 100 μH
oder weniger eine ausreichende Isolierung für die in 1, 5 und 6 dargestellten
Ausführungsformen
bereitstellen. Die in 4 dargestellte Ausführungs form
würde möglicherweise
entweder eine höhere
Betriebsfrequenz, größere Induktivitätswerte
oder beides umfassen. Die Ausgangsimpedanz des Pufferverstärkers 64,
der das aktive Abschirmungssignal 36 bereitstellt, ist
beispielsweise verglichen mit der zugeordneten ersten 86,
zweiten 90, dritten 94 oder vierten 98 Impedanz
relativ niedrig, wobei die letzteren von der Frequenz des angelegten
Signals 38 abhängen.
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Das
zuvor beschriebene System und Verfahren zum gemeinsamen Anordnen
eines kapazitiven Sensors mit einem Heizelement könnte auch
angewendet werden, falls ein kapazitiver Sensor mit anderen Sensoren,
einschließlich
Gewichtssensoren (Lastzellen und kraftempfindliche Widerstände) und Druckmustersensoren
(kraftempfindliche Widerstände
und Biegesensoren), unter dem Insassen gemeinsam angeordnet wird.
Beispielsweise könnte
der kapazitive Sensor in dem Sitzunterteil entweder mit einem Sensor
mit krafterfassenden Widerständen
oder einem Biegesensor unter Verwendung einer gemeinsamen Erfassungsmatte,
eines gemeinsamen Kissens oder eines gemeinsamen Substrats integriert werden.
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Die
in 1, 4, 5, 6 und 7 dargestellte
Erfassungsschaltung 42 ist Teil einer größeren Schaltung,
die hierin als elektrische Feldsensorschaltung 130 bezeichnet
wird, wobei letztere beispielsweise die Signalerzeugungseinrichtung 55,
den Wechselstrom-Spannungsteiler 58, den Pufferverstärker 64,
die Erfassungsschaltung 42 und andere zugehörige Bauteile
umfasst. 8a, 8b, 9a, 9b, 10 und 11 zeigen verschiedene
Ausführungsformen
einer elektrischen Feldsensorschaltung 130, die jetzt detaillierter
beschrieben werden, wobei die Bezeichnungen SENSOR und AKTIVE ABSCHIRMUNG
verwendet werden, um gemeinsame Signalorte zu bezeichnen, wo die
elektrische Feldsensorschaltungen 130 oder Teile davon
der 8a, 8b, 9a, 9b, 10 und 11 eine
Schnittstelle mit den in 1, 4, 5, 6 und 7 dargestellten
Systemen bilden würden.
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Der
in einer Automobilumgebung mögliche Temperaturbereich
kann möglicherweise
die elektrische Feldsensorschaltung 130 nachteilig beeinträchtigen,
was eine Drift in der "wahrgenommenen" Sensorablesung verursacht.
Eine einfache Art, diese Drift zu bekämpfen, ist, einen Referenzkondensator
zu verwenden, der in die Messschaltung anstelle der Erfassungselektrode
geschaltet werden kann. Weil der Referenzkondensator derart ausgewählt werden kann,
dass sein Wert über
die Temperatur relativ stabil ist, kann eine Drift erkannt werden,
und diese Information kann verwendet werden, um einen Entscheidungsschwellenwert
zu ändern.
Ein anderes Schema ist, immer die Differenz zwischen einem Referenzkondensator
und der Sensorkapazität
zu messen. Ein zweiter "Kalibierungs"-Kondensator kann dazu
geschaltet werden, um die Stelle des Sensors einzunehmen, um die
Verstärkung
des Messsystems zu bestimmen. Die Verwendung eines Referenzkondensators
und eines Kalibrierungskondensators ermöglicht dem System, kontinuierlich
Abweichungen in der Messschaltung zu kompensieren. Anstelle zu versuchen,
die Temperatur zu messen und anschließend eine Korrektur durchzuführen, werden
der Referenzkondensator und der Kalibrierungskondensator verwendet,
um den Strom-Offset und die Verstärkung der Messschaltung zu
messen, so dass die Messungen immer konsistent sind. Das Schalten zwischen
dem Referenzkondensator, dem Kalibrierungskondensator oder einem
Sensor kann unter Verwendung einer Kombination von FETen oder einem
analogen Multiplexer, beispielsweise einem CD4051 von Texas Instruments,
durchgeführt
werden.
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Die
Kapazität
der Sensorelektrode 40 gegenüber der Schaltungsmasse 56 ist
relativ niedrig, beispielsweise niedriger als etwa 300 pF. Der in
einer automobilen Umgebung mögliche
Temperaturbereich kann signifikant die Bauteile der elektrischen Feldsensorschaltung 130 beeinträchtigen,
was verursachen kann, dass eine Drift fälschlicherweise als eine Messung
interpretiert werden kann, die verursachen könnte, dass die Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 80 durch
die Steuerungseinrichtung 74 fälschlicherweise aktiviert werden
würde.
Die Auswirkungen dieser Drift können
verringert werden, indem die elektrische Feldsensorschaltung 130 einen temperaturstabilen
Referenzkondensator umfasst, der anstelle der Sensorelektrode 40 geschaltet
wird, um ein Mittel zum Durchführen
vergleichender kapazitiver Messungen bereitzustellen. Da der Referenzkondensator
derart ausgewählt
werden kann, dass sein Wert über
die Temperatur sehr stabil ist, kann eine Drift erkannt und quantifiziert
werden, und diese Information kann verwendet werden, um einen Entscheidungsschwellenwert
zu ändern,
beispielsweise in Reaktion auf eine Drift in den Schaltungselementen
der elektrischen Feldsensorschaltung 130 bezüglich der
Temperatur oder der Zeit.
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Es
wird auf 8a Bezug genommen, die eine
beispielhafte elektrische Feldsensorschaltung 130 darstellt.
Ein Oszillator 1002 erzeugt ein oszillierendes Signal,
beispielsweise ein sinusförmiges
Signal, das von einem ersten Tiefpassfilter 1004 gefiltert wird,
um ein erstes oszillierendes Signal 1006 zu erzeugen. Das
erste oszillierende Signal 1006 wird an einen kapazitiven
Spannungsteiler 1008 angelegt, der einen Kondensator C1,
Widerstände
R1 und R2 und ein oder mehrere zu messende(s) kapazitive(s) Element(e)
umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus der Sensorelektrode 40 mit
zumindest einer Sensorelektrode 40, einem ersten Referenzkondensator
CR1 und einem zweiten Referenzkondensator CR2 besteht, wobei die
zu messenden kapazitiven Elemente in Reaktion auf die Zustände entsprechender
FET-Schalter Q1a, Q1b, Q2a, Q2b, Q3a und Q3b hinzugefügt oder
entfernt werden. Der Kondensator C1, die Widerstände R1 und R2 und die FET-Schalter
Q1a, Q2a und Q3a – die,
wenn sie aktiv sind, die entsprechenden zu messenden kapazitiven Elemente
hinzuschalten – sind
alle an einem ersten Knoten 1010 miteinander verschaltet,
der an den Eingang 1012 eines Spannungsfolgers U1 angeschlossen
ist. Der Ausgang 1014 des Spannungsfolgers U1 ist betriebsmäßig mit
den FET-Schaltern Q1b, Q2b und Q3b gekoppelt, die, wenn sie aktiv
sind, die entsprechenden kapazitiven Elemente wegschalten, so dass
sie nicht gemessen werden. Die Aktivierung der FET-Schaltelemente
der FET-Schalterpaare Q1a und Q1b, Q2a und Q2b sowie Q1a und Q3b
ist entsprechend gegenseitig ausschließend. Falls beispielsweise
der FET-Schalter
Q1a aktiviert oder geschlossen ist, dann ist der FET-Schalter Q1b
deaktiviert oder offen. Ein zu messendes kapazitives Element trägt zur Kapazität am ersten
Knoten bei, was dadurch die Stärke
des Signals am Eingang 1012 des Spannungsfolgers U1 beeinträchtigt.
Ein nicht gemessenes kapazitives Element wird von dem ersten Knoten
durch sein entsprechendes erstes FET-Schaltelement getrennt und
durch sein entsprechendes zweites FET-Schaltelement mit dem Ausgang 1014 des
Spannungsfolgers U1 verbunden, wobei gemäß den Eigenschaften des zugeordneten Operationsverstärkers des
Spannungsfolgers U1 das Ausgangssignal 1014 des Spannungsfolgers
U1 dem Signal des ersten Knotens folgt, ohne dass das entsprechende
kapazitive Element angeschlossen ist, und der Spannungsfolger U1
stellt einen Strom durch das zugeordnete kapazitive Element über das
entsprechende zweite FET-Schaltelement
bereit. Wenn das entsprechende zweite FET-Schaltelement aktiviert
ist, werden der Source-Bereich und der Drain-Bereich des entsprechenden
ersten FET-Schaltelements separat mit den entsprechenden Operationsverstärkereingängen gekoppelt,
so dass an jeden das gleiche Potential angelegt wird, was dadurch
die Auswirkungen der Kapazität
des entsprechenden ersten FET-Schalters auf die Kapazitätsmessung
eliminiert.
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Der
Ausgang 1014 des Spannungsfolgers U1 wird dann an ein zweites
Bandpassfilter 1016 mit dem gleichen Durchlassband wie
das erste Bandpassfilter 1004 gekoppelt, dessen Ausgangssignal durch
einen Detektor 1018 detektiert wird, der eine Diode D1,
einen Widerstand R3 und einen Kondensator C2 umfasst, und von einem
ersten Tiefpassfilter 1020 gefiltert wird. Das Ausgangssignal 1022 des ersten
Tiefpassfilters 1020 hat einen Gleichstromanteil, der der
Kapazität
am ersten Knoten 1010 entspricht. Dieser Gleichstromanteil
wird optional von einem optionalen Sperrkondensator C3 gefiltert,
und das resultierende Signal wird von einem zweiten Tiefpassfilter 1024 gefiltert,
um ein Amplitudensignal 1026 bereitzustellen, das die Amplitude
des oszillierenden Signals am ersten Knoten 1010 darstellt,
das von der Gesamtkapazität
an dieser Stelle abhängt. Der
Sperrkondensator C3 vermag eine transiente Messung des Amplitudensignals 1026 bereitzustellen.
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Das
erste oszillierende Signal 1006 ist auch betriebsmäßig mit
einem ersten Komparator U3 gekoppelt, der ein erstes Rechteckwellensignal 1028 mit
einem Impuls-Pausen-Verhältnis von
beispielsweise etwa 50% erzeugt. Der Ausgang 1014 des Spannungsfolgers
U1 ist auch betriebsmäßig mit
einem zweiten Komparator U4 gekoppelt, der ein zweites Rechteckwellensignal 1030 mit
einem Impuls-Pausen-Verhältnis
von beispielsweise etwa 50% erzeugt. Das erste 1028 und
das zweite 1030 Rechteckwellensignal sind betriebsmäßig mit
einem logischen Exklusiv-ODER-Gatter gekoppelt, bei dem das erste 1028 und
das zweite 1030 Rechteckwellensignal mit einem Impuls-Pausen-Verhältnis von
je 50% ein drittes Rechteckwellensignal 1032 mit einem Impuls-Pausen-Verhältnis bereitstellen,
das mit der Phasendifferenz zwischen dem ersten oszillierenden Signal 1006 und
dem Ausgangssignal 1014 des Spannungsfolger U1 variiert,
wobei das Impuls-Pausen-Verhältnis
zwischen 0% und 100% variiert, während
die Phasendifferenz zwischen 0° und
180° variiert.
Das dritte Rechteckwellen-Signal 1032 wird von einem dritten
Tiefpassfilter 1034 gefiltert, dessen Ausgangssignal von
einem Spannungsfolger U6 gepuffert wird. Ein Sperrkondensator C7
leitet den Wechselstromanteil des Ausgangssignals von dem Spannungsfolger
U6 weiter, der von einem vierten Tiefpassfilter 1036 gefiltert
wird, um ein Phasensignal 1038 bereitzustellen, das auf
die Phasenverschiebung des ersten oszillierenden Signals 1006 hinweist,
die durch die Elemente verursacht wird, die mit dem ersten Knoten 1010 betriebsmäßig gekoppelt sind.
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Im
Betrieb steuert der Mikroprozessor U2 die Betätigung der FET-Schalter Q1a,
Q1b, Q2a, Q2b, Q3a und Q3b beispielsweise gemäß der in 8b gezeigten
Steuerungslogik. Die Steuerungseinrichtung misst eine erste Amplitude
und eine erste Phase, indem der erste Referenzkondensator CR1 von dem
Mikroprozessor U2 hinzugeschaltet wird, d. h. Q2a ist aktiviert
und Q2b ist deaktiviert. Wird anschließend der zweite Referenzkondensator
CR2 auch von dem Mikroprozessor U2 hinzugeschaltet, misst die Steuerungseinrichtung
eine zweite Amplitude und eine zweite Phase, die einer inkrementellen Zunahme
der Kapazität
am ersten Knoten durch die Kapazität des Kondensators CR2 entsprechen.
Mit dieser Information kann die Steuerungseinrichtung einen Empfindlichkeitsfaktor
in Volt pro pF aus den Amplitudenmessungen unter den gegebenen bekannten
Werten der Kapazität
der Kondensatoren CR1 und CR2 und einen zugeordneten Empfindlichkeitsfaktor
für die
Phase aus den Phasenmessungen berechnen. Anschließend schaltet
der Mikroprozessor U2 den ersten CR1 und den zweiten CR2 Referenzkondensator
weg, schaltet die Sensorelektrode 40 hinzu, misst eine
dritte Amplitude und eine dritte Phase und berechnet die Kapazität und die
zugeordnete Phase der Sensorelektrode 40 unter Verwendung
der berechneten Empfindlichkeitsfaktoren. Die Steuerungseinrichtung 74 vergleicht
diese Kapazität und
möglicherweise
die zugeordnete Phase mit einem Schwellenwert, um einen normal sitzenden
Insassen von einem anderen Sitzbelegungszustand zu unterscheiden.
Bei einer Ausführungsform
werden die Phase und die Amplitude verwendet, um die Sitzfeuchtigkeit
zu kompensieren, und ein kompensiertes Maß wird mit einem Schwellenwert
zum Zwecke der Unterscheidung eines Insassen verglichen. Falls ein normal
sitzender Insasse vorhanden ist, wird die Sicherheitsrückhaltebetätigungseinrichtung 80 in
Reaktion auf die Detektion eines Unfalles durch die Unfalldetektionseinrichtung 78 betätigt. Obwohl 8a den
Mikroprozessor U2 und die Steuerungseinrichtung 74 als
separate Elemente darstellt, die miteinander kommunizieren, sind
andere Anordnungen möglich.
Beispielsweise können
beide zu einer Steuerungseinrichtung kombiniert werden oder der
Mikroprozessor kann derart ausgebildet sein, dass er die Amplitudenmessung
und die Phasenmessung erfasst, die Kapazität des kapazitiven Erfassungskissens
berechnet und die zugeordnete Phasenmessung anpasst und anschließend den
Kapazitätswert und
die zugeordnete Phasenmessung an die Steuerungseinrichtung 74 ausgibt.
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Die
in dem Sitz 14 angebrachte Sensorelektrode 40 wird
als eine erste Kapazität
CS1 in Parallelschaltung mit einer Reihenschaltung einer zweiten Kapazität CS2 und
einem Widerstand RS modelliert, wobei der Widerstand RS invers mit
der Sitzfeuchtigkeit zusammenhängt.
Die Kapazität
des elektrischen Feldsensors 12 wird bei einem trockenen
Sitz von CS1 dominiert, aber wird von CS2 und RS beeinträchtigt,
wenn die Sitzfeuchtigkeit zunimmt. Die Kapazitätswerte der Kondensatoren C1,
CR1 und CR2 vermögen
den Dynamikbereich der Kapazitätsmessung über den
Bereich der erwarteten Kapazitäten des
elektrischen Feldsensors 12 zu maximieren.
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Die
Kapazität
des elektrischen Feldsensors 12 kann auch durch andere
Mittel zum Messen einer Kapazität
gemessen werden, wie beispielsweise in 'The Standard Handbook for Electrical
Engineers", 12.
Ausgabe, Redakteure: D. G. Fink und H. W. Beaty, McGraw Hill, 1987,
Seiten 3-57 bis 3-65 oder in "Reference
Data for Engineers: Radio, Electronics, Computer, and Communications", 7. Ausgabe, E.
C. Jordan (Chefredakteur), Howard W. Sams, 1985, Seiten 12-3 bis
12-12 angegeben ist, die beide per Bezugnahme hierin aufgenommen
werden.
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9a und 9b stellen
mehrere andere Ausführungsformen
für verschiedene
Aspekte der elektrischen Feldsensorschaltung 130 dar, wobei 9a einen
Amplitudenerfassungsteil der elektrischen Feldsensorschaltung 130 und 9b einen Phasenerfassungsteil
der elektrischen Feldsensorschaltung 130 darstellt, wobei
die Kombination der Amplitudeninformation und Phaseninformation
zum Bestimmen der Sitzfeuchtigkeit verwendet werden kann.
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Beispielsweise
können
die am ersten Knoten 1010 zu erfassenden Elemente über einen
analogen Demultiplexer 1402, beispielsweise einen CD4051 von
Texas Instruments, gekoppelt werden, wobei unter der Steuerung des
Mikroprozessors U2 die zu erfassenden Elemente eins nach dem anderen
durch den analogen Multiplexer 1402 mit dem ersten Knoten 1010 gekoppelt
werden. Beispielsweise sind ein erster CR1a und ein zweiter CR2a
Referenzkondensator und ein kapazitiver Sensor je an unterschiedlichen
analogen Eingängen
des analogen Multiplexers 1402 betriebsmäßig angeschlossen
und sind – gegenseitig
exklusiv – an
den ersten Knoten 1010 über den
analogen Multiplexer 1402 angeschlossen. Demgemäß unterscheidet
sich bei dieser Anordnung das Kalibierverfahren von dem in 8a–b dargestellten,
bei dem zwei Referenzkondensatoren mit dem ersten Knoten 1010 gleichzeitig
betriebsmäßig verbunden
werden können.
Eine Mehrzahl analoger Demultiplexer 1402 kann verwendet
werden, falls mehr analoge Kanäle
erforderlich sind, wobei in diesem Fall ein separater Satz von Referenzkondensatoren,
beispielsweise CR1b und CR2b, bei jedem separaten analogen Demultiplexer 1402 verwendet werden
kann, um die Unterschiede zwischen den verschiedenen Analogdemultiplexern 1402 zu
kompensieren.
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Als
weiteres Beispiel einer alternativen Ausführungsform kann ein Induktor
L1 zwischen dem Erfassungsknoten 1010 und den zu erfassenden
Elementen angeordnet werden, um die Auswirkungen einer elektromagnetischen
Störung
zu reduzieren.
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Als
noch ein weiteres Beispiel einer alternativen Ausführungsform
kann ein Digital/Analog-Wandler 1404 unter der Steuerung
des Mikroprozessors U2 verwendet werden, um die Offsets in dem zugeordneten
Amplitudensignal zu eliminieren, wobei das Ausgangssignal von dem
Digital/Analog-Wandler 1404 an einen invertierenden Verstärker 1406 betriebsmäßig angeschlossen
ist und von dem gefilterten detektierten Amplitudensignal 1408 subtrahiert wird.
Auf ähnliche
Weise kann ein Digital/Analog-Wandler 1410 unter der Steuerung
des Mikroprozessors U2 verwendet werden, um die Offsets in dem zugeordneten
Phasensignal zu eliminieren, wobei das Ausgangssignal von dem Digital/Analog-Wandler 1410 an
einen invertierenden Verstärker 1412 betriebsmäßig angeschlossen
ist und von dem gefilterten detektierten Phasensignal 1414 subtrahiert
wird. Durch Eliminieren der entsprechenden Offsets in dem Amplitudensignal
und dem Phasensignal können
die zugeordneten Schaltungsverstärkungen
erhöht
werden, um den Dynamikbereich der entsprechenden Signale zu erhöhen.
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Als
noch ein weiteres Beispiel einer alternativen Ausführungsform
kann ein logisches ODER-Gatter 1416 anstelle eines Exklusiv-ODER-Gatter
verwendet werden, um das dritte Rechteckwellensignal 1418 zu
bilden, das das detektierte Phasensignal darstellt. Das logische
ODER-Gatter 1416 stellt dem Ausgangssignal eine inhärente Gleichstrom-Vorspannung
bereit, wobei bei Rechteckwelleneingangssignalen mit einem Impuls-Pausen-Verhältnis von
50% das Ausgangssignal des logischen ODER-Gatters 1416 von 50% bis zum
Maximalwert variiert, während
die Phasendifferenz von 0° bis
180° variiert.
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Als
noch ein weiteres Beispiel einer alternativen Ausführungsform
kann eine Superdiodendetektionsschaltung 1420 zum Detektieren
der Signalamplitude verwendet werden.
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Ein
weiteres Verfahren zum Durchführen
einer Kapazitätsmessung,
das auf ähnliche
Weise zum Berücksichtigen
der Sitzfeuchtigkeit verwendet werden kann, ist die Verwendung eines
Spitzenwertdetektors und eines Integrators, um die Eigenschaften eines
isolierten Rechteckimpulses zu bestimmen, wie in der in 10 gezeigten
Schaltung dargestellt ist. Der Impulsgenerator sendet einen Rechteckwellenimpuls
durch ein Tiefpassfilter, das den Anstieg des Impulses verlangsamt,
um das Überschwingen zu
reduzieren, das andernfalls aufgrund der Induktivität des Sensors
auftreten würde.
Wenn ein Impuls in die Brückenschaltung
mit einem Kondensator C10 und der zumindest einen Sensorelektrode 40 gesendet
wird, hängt
die Amplitude und die Form des Impulses am Erfassungsknoten von
der Impedanz des Sensors gegenüber
Masse ab. Ein Widerstand R17 ist eine relativ niedrige Impedanz
(entweder verglichen mit dem Kondensator C10 oder dem Sensor) und
reduziert das Überschwingen
nach der ansteigenden Flanke. Falls die Impulslänge kurz ist und der Sensor
ein idealer Kondensator gegenüber
Masse ist, hat das Ausgangssignal im Wesentlichen die gleiche Form
wie der Eingangsimpuls, aber eine niedrigere Amplitude. Falls der
Sensor eine komplexe Impedanz hat, dann wird die Form des Ausgangsimpulses
in Abhängigkeit
von den Impedanzanteilen variieren. Infolge des Widerstandes RS der Sensorelektrode 40 verursacht
der Leitwert vom Sensor zur Masse eine reduzierte Amplitude und
ein Abfallen der Spannung zu Masse. Dieses Abfallen kann zum Erkennen
der Beeinträchtigung
durch Wasser auf dem Sitz verwendet werden.
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Die
Eigenschaften des Ausgangsimpulses, beispielsweise der Spitzenwert
und das Integral, können
verwendet werden, um den Leitwert vom Sensor zur Masse zu bestimmen,
wie in der in 11 gezeigten Schaltung dargestellt
ist. Der Eingangsimpuls ist ein Rechteckimpuls mit einem TTL-Pegel,
der gefiltert ist, um die Anstiegszeit der führenden positiven Flanke zu
erhöhen.
Das Festlegen der Anstiegszeit ist ein Kompromiss zwischen einer
Unempfindlichkeit gegenüber
einem Zustand mit einem feuchten Sitz und einem Überschwingen des Signals infolge
der Induktivität
am Sensor. In der Messschaltung können Widerstände angeordnet
werden, um dieses Überschwingen
zu reduzieren.
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Es
wird auf 12 Bezug genommen. Der Insassensensor 10 kann
verwendet werden, um Kleinkinder oder Kinder in nach hinten gerichteten Kleinkindersitzen,
Kindersitzen oder Sitzerhöhungen von
Erwachsenen auf der Grundlage zu unterscheiden, dass das Kind 200 darin
nicht eine große
Oberfläche
seines Körpers
sehr nahe am Sitzunterteil 18 und der darin enthaltenen
Sensorelektrode 40 hat. Beispielsweise bei dem elektrischen
Feldsensor 12, der ein Signal in Reaktion auf die Kapazität dessen Sensorelektrode 40 bereitstellt,
liefert ein normal sitzender Insasse eine wesentlich höhere Zunahme
der Kapazität
gegenüber
einem leeren Sitz, als es ein nach hinten gerichteter Kleinkindersitz 202 macht. Der
Insassensensor 10 kann einen nach hinten gerichteten Kleinkindersitz 202 (RFIS:
Rear Facing Infant Seat) oder im Allgemeinen einen Kindersitz von einem
Erwachsenen unterscheiden, weil das Kind 200 in einem nach
hinten gerichteten Kleinkindersitz 202 keine große Oberfläche seines
Körpers
sehr nahe an dem Sitzunterteil 18 und der darin enthaltenen
Sensorelektrode 40 hat. Die Sitzkontur 204 innerhalb
des nach hinten gerichteten Kleinkindersitzes 202 ist derart,
dass sich das Gesäß des Kindes 200 am
nächsten
zum Sitzunterteil 18 des Sitzes 14 befindet. Üblicherweise
gibt es einen signifikanten Spalt 206 bis zu mehreren Inch
zwischen dem Kind 200 und dem Sitzunterteil 18 des
Sitzes 14. Da Kindersitze typischerweise aus Kunststoff
hergestellt werden, werden die Sitze selbst nicht direkt von dem elektrischen
Feldsensor 12 erfasst. Selbst bei einem nach hinten gerichteten
Kleinkindersitz 202, bei dem der Spalt 206 zwischen
dem Kind 200 und dem Sitzunterteil 18 des Sitzes 14 relativ
klein ist, erzeugt die Innensitzkontur 204 immer noch einen
signifikanten Spalt zwischen der zumindest einen ersten Elektrode 26 und
allen Körperteilen
des Kindes 200 außer
dem Gesäß. Da sich
lediglich ein kleiner Teil der Oberfläche des Kindes 200 in
der Nähe
der Sensorelektrode 40 befindet, ist die von dem elektrischen
Feldsensor 12 gemessene Kapazität relativ niedrig und insbesondere
niedriger als die Schwellenwertkapazität Cnorm zum
Detektieren eines normal sitzenden erwachsenen Insassen.
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Es
wird auf 3 Bezug genommen, die ein Beispiel
einer Sensorelektrode 40 darstellt, die elektrisch von
dem Heizelement 34 gemäß den Ausführungsformen
des in 1 und 2 dargestellten Insassensensors 10 isoliert
ist. Die Sensorelektrode 40 ist derart angeordnet, dass
sie einen elektrodenfreien Bereich reduzierter Empfindlichkeit 208 definiert,
der in der Nähe
eines Bereichs eines Kleinkindes oder Kindes angeordnet ist, das
sich am nächsten
zum Sitz 14 befindet, wenn das Kleinkind oder Kind in einem
Kleinkindersitz, einem Kindersitz oder einer Sitzerhöhung sitzt
und der Kleinkindersitz, der Kindersitz oder die Sitzerhöhung auf
dem Sitz 14 platziert ist. Die derart ausgebildete Sensorelektrode 40 besitzt
eine reduzierte Empfindlichkeit gegenüber einem Kleinkind oder einem
Kind, das sich am nächsten
zum Sitz 14 befindet, wenn das Kleinkind oder das Kind
in einem Kleinkindersitz, einem Kindersitz oder einer Sitzerhöhung sitzt
und der Kleinkindersitz, der Kindersitz oder die Sitzerhöhung auf
dem Sitz 14 platziert ist. Demgemäß wäre die Kapazitätserhöhung in
Reaktion auf einen normal sitzenden Insassen, der auf einem Sitz 14 Platz
genommen hat, der eine in 3 dargestellte
Sensorelektrode umfasst, wesentlich höher als die entsprechende Kapazitätszunahme
bei einem Kleinkind oder einem Kind, das in einem bzw. einer auf
dem Sitz 14 platzierten Kleinkindersitz, Kindersitz oder
Sitzerhöhung
sitzt. Beispielsweise kann der elektrodenfreie Bereich reduzierter
Empfindlichkeit 208 auf dem Sitzunterteil 18 etwa
200 bis 325 Millimeter entfernt von der Sitzrückenlehne 24 angeordnet
sein.
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Es
wird auf 13 Bezug genommen, die ein Beispiel
eines Heizelementes 34 einer Sitzheizeinrichtung 26 darstellt,
das als eine Sensorelektrode 40 gemäß den Ausführungsformen des in 4 bis 7 dargestellten
Insassensensors 10 verwendet wird. Das Heizelement 34 ist – ähnlich wie
die in 3 dargestellte Sensorelektrode und mit ähnlichem
Effekt – derart
angeordnet, dass es einen elektrodenfreien Bereich reduzierter Empfindlichkeit 208 in
der Nähe
eines mittleren Bereiches des Sitzunterteils 18 definiert,
der in der Nähe
eines Bereichs eines Kleinkindes oder Kindes angeordnet ist, der
sich am nächsten
zum Sitz 14 befindet, wenn das Kleinkind oder das Kind
in einem Kleinkindersitz, einem Kindersitz oder einer Sitzerhöhung sitzt
und der Kleinkindersitz, der Kindersitz oder die Sitzerhöhung auf
dem Sitz 14 platziert ist.
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Eine
mögliche
Beschränkung
bei der in 13 dargestellten Anordnung ist,
dass der Bereich reduzierter Empfindlichkeit 208 – der derart
dargestellt ist, dass er kein Heiz element 34 aufweist – weniger
Wärme erhalten
würde,
als die Bereiche des Sitzes 14, die das Heizelement 34 umfassen.
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Ein
Insassensensor 10, der ein Heizelement 34 einer
Sitzheizeinrichtung 26 als eine Sensorelektrode 40 verwendet,
kann derart ausgebildet sein, dass er einen Bereich reduzierter
Empfindlichkeit 208 aufweist, ohne die Verteilung der Wärme zu beeinträchtigen,
indem der Bereich des Heizelementes 34 innerhalb des Bereichs
reduzierter Empfindlichkeit 208 unter Verwendung einer
Elektrode abgeschirmt wird, die entweder zwischen dem Heizelement 34 und
dem Sitzbereich des Sitzes oder benachbart zum Heizelement 34 angeordnet
ist, sich über
den Bereich reduzierter Empfindlichkeit 208 erstreckt und
mit dem aktiven Abschirmungssignal 36 betriebsmäßig gekoppelt
ist.
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Obwohl
der Insassensensor 10 mit einer einzigen in dem Sitzunterteil 18 angeordneten
Sitzheizeinrichtung 26 dargestellt wurde, versteht es sich, dass
der Insassensensor 10 derart ausgebildet sein kann, dass
er mit einer Mehrzahl von Sitzheizeinrichtungen 26 in einem
Sitz 14, beispielsweise separate Sitzheizeinrichtungen 26 in
dem Sitzunterteil 18 und in dem Sitzrücken 24, zusammenarbeitet.
Die entsprechenden Heizelemente 34 können entweder von separaten,
zugeordneten elektrischen Feldsensoren 12 mit entweder
eigenen oder gemeinsamen, zugeordneten Schaltungselementen umfasst
sein oder an einen einzigen kombinierten elektrischen Feldsensor 12 betriebsmäßig zusammen
angeschlossen sein.