[发明专利]电容性传感器系统

说明书

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求前序部分的电容性传感器系统。

背景技术

由于当前由道路运输的贵重货物的相对未受保护的方式，从而造成现在闯入和盗窃卡车、挂车以及半挂车已成为主要问题。这种盗窃和闯入导致了货运承运人与保险公司的主要成本。它们还导致驾驶员当睡在卡车中时感觉不安全。锁闭系统和报警系统被普遍用于保护车辆免遭闯入和盗窃，但今日的系统具有难以实现令人满意的保护的局限性。

当前对于卡车的外罩保护解决方案通常是基于由报警系统监控驾驶室的门和舱口。在特定情况下，货舱门也由该监控所覆盖，并且该外罩保护解决方案能够在驾驶室的门或舱口的任意一个被打开时检测到侵入。这是由斯堪尼亚（Scania）以及其他卡车制造商当前提供的普遍解决方案。

在许多可用于卡车的外罩保护中值得注意的缺点在于这些保护常常不适于监控挂车或半挂车，或需要昂贵的修改以使得它们能够监控挂车或半挂车。而且，这些系统常常不适于使用在公共汽车上。为了监控挂车以及半挂车，当前并没有好的解决方案，由于牵引单元常常改变挂车以及半挂车。该问题在于所有挂车以及半挂车需要装配用于监控的传感器，并且它们必须与牵引单元的监控系统成为一体。对于该问题的已知解决方案参照WO-2008/1210141，该WO-2008/1210141涉及用于车辆，尤其是用于长车辆的监控和通信系统。为车辆上的诸如警告灯和位置灯的灯单元设置监控传感器和通信单元，以将来自传感器的输出信号无线地传送至中央单元。每个传感器界定了用于检测监控区内的对象或运动的监控区。该传感器例如可以为超声传感器、多普勒传感器或雷达传感器。WO-2008/121041提出了解决用于监控车辆的传感器彼此之间如何通信的问题，尤其在长车辆的情况下，并且该解决方案涉及使用无线网络，该无线网络可以由例如位于半挂车上的另外的灯单元来补充。根据WO-2008/121041的解决方案的缺点在于：因为组件和技术需要适合于牵引单元的监控系统，因此其相对昂贵。

US-2006/0250230提出一种用于操作停放的车辆的监控和报警设备的方法。该设备包括用于确定车辆和活动区内的接近对象之间的距离的传感器单元、以及连接到控制单元且在对象接近车辆时被激活的反应设备。将活动区至少分为外部第一子区和内部第二子区。相比于反应设备相对于第二子区中的数量、类型、密度和/或次序的激活，该反应设备相对于第一子区中的数量、类型、密度和/或次序被渐进式激活。

US-2007/0205775提出一种用于通过多个分布在表面上的电容性探测器电容性确定对象位置并意在确定对象相对于表面的位置的设备。根据该设备，每一探测器经由耦合电容连接到电压源，并且可以采用电源电压供电，并且提供评价设备且将该评价设备连接到探测器，以将探测器信号转换为用作对象位置的测量的输出信号。

电容性近程式传感器是在称作近程式传感器的传感器范畴内，该近程式传感器能够在无需接触它们的情况下检测对象。其它近程式传感器的示例是光电和电感性近程式传感器。该电容性近程式传感器基于其介电特性检测对象，并具有许多利用该特性的应用领域。

电容性近程式传感器的主要组件是电容器极板，即，电容器的一半。

简言之，电容器包括由介电材料分开的两个导电极板。施加到这些极板的电压差在介电材料的两端产生电场。该电场存储电荷，并且如果将能量源切断，电场将衰弱，并且以电压的形式释放其能量，该电压从其初始电平朝向零渐近地下降。

电容器存储电荷的能力称作电容并以法拉来测量，其数量取决于电容器极板的截面面积、该电容器极板之间的距离、以及介电材料的介电常数。水具有大约80的非常高的介电常数，而空气具有大约1的低常数。大部分材料的常数在这些值之间。

电容器传感器因此是电容器的一半，即电容器极板。经过极板前面的对象用作第二电容器极板和介电材料这两者，并且电容性传感器测量从该情况下产生的电容。至少在短距离可以检测任何这种介电常数不同于空气的常数的对象。随后可以提供测量设备以测量电容的变化，并可以例如基于对象与极板之间的距离设定预定阈值。

电容性传感器的典型应用是在期望检测食品容器是否填满的食品工业中。

电容性近程式传感器可以基于对象开始充电的能力来检测对象。由于即使非导电材料也可以充电，因此可以采用该类型的传感器检测所有对象。