[发明专利]电容式的测量系统

说明书

描述了一种电容式的测量系统，其具有多个电容式的传感器(S1、S2)和评估电路(AS)，其中，所述电容式的传感器以单频的电压信号(U_sin)加载，其中，所述电容式的传感器的输出信号经由多信道的模拟的多路复用器(MUX)交替地与同步整流器(SG)连接，并且其中，同步整流器的输出信号(SG_out)的信号放大能根据可接通的参考阻抗(REF)校准，其中，同步整流器由MOS半导体开关(FET)构造，其源漏极路径形成由单频的电压信号控制的分路，并且其中，模拟的多路复用器的至少一个信道用于传输由参考分压器产生的校准信号。

技术领域

本发明涉及一种电容式的测量系统，其具有多个电容式的传感器和评估电路，其中，以单频的电压信号加载所述电容式的传感器，其中，所述电容式的传感器的输出信号经由多信道模拟多路复用器交替地与同步整流器连接，并且其中，同步整流器的输出信号的信号放大能根据可接通的参考阻抗校准。

背景技术

为了确定电容值，电容式的测量系统经常使用多频方法，这些多频方法使用电荷泵和积分器。在这种情况下，在多个周期内对与地面形成电容的导电表面进行充电，并将电荷存储在积分电容器中。在测量周期结束之后，接着评估积分电容器上的电压。

这样的方法的缺点在于，借此很难测量大的电容。此外，当涉及干扰放射和干扰不敏感时，在电磁兼容性(EMV、EMC)方面存在局限。这尤其针对传感面大的情况。

在这些方面，已经证明单频方法是有利的，在单频方法中，可以通过同步整流器频率选择地评估信号。

发明内容

本发明涉及一种电容式的测量系统，用于确定大的参考电容上的小的电容变化，其中，使用单频的测量信号。这样的测量系统例如通常可以在机动车中用于方向盘上的手部识别(探测手的放上/拿下)，用于识别座位占据情况，在电容式踏板的情况下，识别后备箱中的占用垫以及用于大面积开关。

这种类型的电容式的测量系统由公开文献DE 112014001880T5已知。在该文献中描述的电容式的检测设备具有天线电极，用于响应于馈入天线电极的交流电压而建立交流电场；以及评估电路，其具有转阻放大器，该转阻放大器通过将电流馈入天线电极使交流电压保持等于参考电压节点上的参考交流电压并测量电流。此外，评估电路具有微控制器和多路复用器，该多路复用器将天线电极交替地切换至转阻放大器的电流输入端和参考交流电压节点。微控制器配置成控制所述多路复用器。多路复用器和转阻放大器和与转阻放大器有效连接的低通滤波器共同形成一同步整流装置。转阻放大器的电流输入节点通过保护电容器与参考电压节点交流耦合。

这种测量系统的不利之处在于，转阻放大器和多路复用器需要使用大量的有源元件，这些有源元件会受到环境条件、比如尤其是环境温度的显著影响。缺点也在于，不能在使用测量系统期间进行校准。

在这里，方向盘传感器系统例如要求在校准过程期间放开方向盘。

任务在于，提供一种同类型的测量系统，该测量系统在对外部干扰、尤其是温度影响的灵敏度较小的同时综合有高的测量灵敏度并且避免前面提到的缺点。

该任务通过如下方式解决，即同步整流器由MOS半导体开关构造，该MOS半导体开关的源漏极路径形成由单频的电压信号控制的分路，并且模拟的多路复用器的至少一个信道设为用于传输由参考分压器产生的校准信号。

通过源漏极路径构成受控的分路的MOS半导体开关构造同步整流器是特别有利的，因为在这种情况下，温度敏感的构件不接入信号路径。通过接通源漏极路径，测量信号的半波被切换到地并因此被切断。反之，剩余的半波保持完全不受已关闭的MOS半导体开关影响，从而单向整流也完全不受到环境温度影响。

为了在信号评估时实现高灵敏度，借助比较电压进行评估，该比较电压的电平受至少一个校准信号影响。所述至少一个校准信号借助参考分压器产生，该参考分压器与测量系统的其余部分暴露于同样的环境条件，从而校准信号代表这些环境条件。