干扰补偿传感器制造技术

一种用于无接触地检测位于检测区域中的对象的干扰补偿传感器（１０）、尤其是雨水传感器，其设置有分别具有激励装置和输出端（２０，２２）的第一测量通道和第二测量通道（１２，１４），其中两个测量通道（１２，１４）基本上相同。传感器（１０）还具有主减法器（２４），该主减法器具有用于输出测量通道（１２，１４）的输出端（２０，２２）上的信号的差的输出端（２６）。传感器（１０）设置有调节器单元（３０），该调节器单元具有与主减法器（２４）的输出端（２６）连接的输入端，并且具有用于输出调节器信号的输出端，根据该调节器信号可以激励两个测量通道（１２，１４），使得主减法器（２４）的输出端（２６）上的信号能被调节成零。可以根据调节器的输出端上的信号大小确定对象是否位于检测区域中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
专利技术涉及一种用于无接触地检测位于检测区域中的对象的干扰补偿传感器，其中对象例如为尤其击中风挡的雨滴。于是，本专利技术尤其涉及干扰补偿的雨水传感器。
技术介绍
在调节过程中在补偿方法的范围中形成其(实际的)输出信号的传感器充分公知。例如在EP-B-O 706 648中描述了一种也被称为“希路仕(Halios) ”的方法并且可以被应用到光学的、电容性的和电感性的传感器技术上。具有RC低通滤波器的希路仕实现方案图1说明了基于该测量方法的电容性传感器的工作方式。在幅度方面可调制的两个推挽信号在节点MODP和MODN上馈入到由两个低通滤波器构成的测量电桥中。同步解调器在剩余信号方面评价放大过的信号，使得调节器可以通过幅度调制使该信号最小化。如果两个电桥支路相同，则消除节点CM上的信号。如果该消除在任意时刻均适用，则涉及零信号。根据物理测量原理并且根据测量方法尤其较好或者较差地实现零信号。于是，例如在上面提及的最初的、即光学的希路仕方法中实现非常好的(真实的)零信号。所有实施方案中的测量脉冲(发射电流、所发射的和接收到的光、光电二极管中的光电流、放大器上的电压)是在很大程度上不变形的、即是矩形的。图1中的半桥原则上在电容性基础上实现了希路仕方法的实现方案。然而，在放大器输出端上的信号通常不再是真实的零信号。完全消除仅仅在测量电桥的校正过的状态下进行。如果电桥失调，即Cmess和Ckef不同，则调节器仅仅能够通过改变幅度调整针对采样时刻的测量回路。形成了图2中示出的放大器输出端上的曲线走向。明显突出的“剩余信号” 明显限制该信号的(线性)放大并且由此也限制传感器的敏感性。具有串联电容器 (Langskapazitaten )和电荷放大器的希路仕实现方案通过测量电容器和参考电容器不接地，而是“串联”嵌入的方式，可以实现更好的信号不变形。如果放大器基本上电容性地反馈，则形成图3中示出的电荷放大器。借助矩形信号的半桥的激励在放大器输出端上再次得到矩形信号。调节器可以将差分信号调整为真实的零信号。放大器级的增益可以高地选择，由此传感器会非常敏感。对于实际实现方案，CM节点相对地的寄生电容不再起作用的事实也是有利的。EMV的改进电容性传感器技术的测量原理基于测量对象对测量电容器的影响或对这些电容器中的电场的影响。该传感器技术原则上相对于来自外部的电磁入射也是敏感的。随着实际的传感器面的敏感性的提高(例如通过增大这些面)，通常相对于来自外部的干扰的敏感性也在相同程度上提高。对于实际使用重要的是，必须排除或者显著减弱该缺点。
技术实现思路
本专利技术提出了一种用于无接触地检测位于检测区域中的对象的干扰补偿传感器、 尤其是雨水传感器，所述传感器设置有-第一测量通道和第二测量通道，其分别具有激励装置和输出端，其中两个测量通道尤其基本上相同，-主减法器(Hauptdifferenzbildner)，其具有用于输出测量通道的输出端上的信号的差的输出端，以及-调节器单元，其具有与主减法器的输出端连接的输入端并且具有用于输出调节器信号的输出端，根据该调节器信号可以激励两个测量通道，使得主减法器的输出端上的信号可以被调节成零，-其中根据调节器的输出上的信号的大小可以确定对象是否处于检测区域中。相对于现有技术，根据本专利技术的传感器对于电磁干扰(EM干扰)有高抗扰性的优点。在下文中，该传感器借助电容性传感器方案来阐述，如其尤其适用于例如车辆的电容性雨水传感器那样。原则上，传感器可以电容性地、电感性地、光学地或者电阻性地工作。本专利技术的基本思想在于设置两个在几何学和/或电学上基本上相同的传感器元件(即测量传感器元件和参考传感器元件)或者测量通道，其基本上在相同程度上遭受远场干扰，以便在连接在其后的主减法器中消除通过远场干扰产生的干扰信号。如果两个传感器元件和/ 或测量通道具有已知的不同性(也称为不对称性)，则该不同性可以通过主减法器中的(必要时可调节的)权重来均衡，这尤其是在对电磁噪声的高抑制方面实现。当在本专利技术的说明书范围内说主减法器的输出端上的信号可调节成零时，这意味着，该信号至少在调节的(任意)时刻可调节成零。由此，于是覆盖以下情况其中信号在整个时钟周期上被调节成零，或者信号在时钟周期的部分区段期间被调节成零，或者至少在一个时刻被调节成零。“减法”不仅指电压电平的差而且指电流电平的差。因此，其涉及一般的信号电平的减法。在本专利技术的有利扩展方案中设计-每个测量通道均具有测量支路，该测量支路具有用于在该测量支路的输出端上产生测量信号的测量支路激励单元；参考支路，该参考支路具有用于在该参考支路的输出端上产生参考信号的参考支路激励单元，-存在第一测量通道减法器和第二测量通道减法器，其中每个测量通道分别与用于在相应的测量通道的测量支路和参考支路的输出端上形成测量信号与参考信号之间的差分信号的减法器关联，并且该差分信号在相应的测量通道的测量通道输出端上，-主减法器，其设置在一方为第一测量通道减法器和第二测量通道减法器与另一方为调节器单元之间，以及-两个测量通道的测量支路和参考支路根据调节器输出信号来激励，使得每个测量通道的测量信号和参考信号的差分信号可以被调节到零。在本专利技术的另一有利的扩展方案中，两个测量通道可以同时地或在时间上交替地来激励，或者每个测量通道可以间歇地并且其测量支路以及其参考支路可以在推挽管工作中来激励。两个测量通道或两个测量通道的测量支路和参考支路的零调节激励可以以幅度调制的方式实现。在最简单的实施形式中，第一减法器和第二减法器中的每个均构建为相应的测量通道的测量支路和参考支路的输出端的连接节点。在这种情况下，此外有利的是，第一减法器和第二减法器和/或其他减法器中的每个均具有信号放大器。在本专利技术的另一适宜的改进方案中可以设计可以借助调节器信号激励两个测量通道的测量支路和参考支路的激励单元。可替选地，参考通道可具有可调节的参考元件，这些参考元件可以借助调节器信号来改变。随后借助多个实施例以及参考附图进一步解释本专利技术。在此详细地图1示出了已知的具有RC低通滤波器的电容性希路仕测量电桥的电路，图2示出了在根据图1的电路上的转阻放大器的输出端上的在已调整的状态和未调整的状态下的信号变化曲线，其中调节使用在该图中用竖直的黑色线条标记的时刻的采样值，图3示出了已知的具有串联电容的电容性希路仕测量电桥的电路，图4作为电容性测量电桥的方框电路图示出了根据本专利技术的传感器的第一实施例，图5示出了在根据图4的电路中在没有干扰的情况下的测量过程期间的信号变化曲线，图6示出了在EM干扰耦合输入的情况下的电容性测量电桥的电路框图，图7示出了在根据图6的电路中存在干扰时的信号变化曲线，图8示出了用于测量传感器网络中的电参数的调节回路的电路框图，图9示出了用于测量与地相关的(massebezogenen)电容的传感器/参考网络的电路图，图10示出了用于借助有源(aktiver)求和经由高阻差分放大器输入端测量电容性分压器的传感器网络，图11示出了用于借助在节点CM和CMK上的无源(passiver)求和测量电容性分压器的传感器网络，图12示出了没有参考网络的差值传感器的电路框图，图13示出了具有自适应传感器调节回路中的RLC参数值的调节的传感器网络的电路框图，以及图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于无接触地检测位于检测区域中的对象的干扰补偿传感器、尤其是雨水传感器，其具有：－第一测量通道和第二测量通道（１２，１４），所述第一测量通道和第二测量通道分别具有激励装置并且分别具有输出端（２０，２２），其中两个测量通道（１２，１４）尤其基本上相同，－主减法器（２４），所述主减法器具有用于输出测量通道（１２，１４）的输出端（２０，２２）上的信号的差的输出端（２６），－调节器单元（３０），所述调节器单元具有与主减法器（２４）的输出端（２６）连接的输入端并且具有用于输出调节器信号的输出端，两个测量通道（１２，１４）能够根据所述调节器信号来激励，使得主减法器（２４）的输出端（２６）上的信号能够被调节成零，－其中能够根据调节器的输出端上的信号的大小确定对象是否位于检测区域中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗尔夫·梅尔彻，
申请(专利权)人：埃尔莫斯半导体公司，
类型：发明
国别省市：DE