电容位移传感器用于汽车车窗防夹手保护-capa

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发布日期：2018-04-02 浏览： 次

目前，汽车电动车窗已经成为很多品牌汽车的标配。进一步的， 滑动车门， 后车门，后备箱盖等部件越来越多采用电动驱动。但是，方便的操作也带来潜在的危险： 被电动车窗夹手，会带来严重的伤害。电动天窗或者后门因其更大的质量，可能导致更加严重的夹伤，甚至带来致命伤害。

因此，关闭过程必须受到监控，避免夹伤。目前，普遍采用接触式系统，监控自动关闭系统，如当驱动电机扭矩过高时，关闭电机，停止关闭行程。另外，可以在密封圈内嵌入接触传感器，当移动部件关闭时，压力使集成电线闭合。任何一种接触式防夹措施，都有一个重要的弊病，需要产生力，也就是挤压已经发生，不能完全避免挤压带来的伤害。

解决办法是采用非接触检测系统。与德国Metzeler和Frauhofer Gesellschaft公司合作, 德国米铱公司开发出了非接触电容位移传感器防夹系统。传感器可以轻松埋藏于现有车门和车窗密封条内。如果车厂已经采用上述接触式防夹系统，已经预埋的电缆甚至可以直接使用。这些电缆可以作为电容式测量回路的一部分，随着距离变化产生电容值的变化。电场会延伸到线路以外，实现非接触测量距离变化。如果某物质具有大于1的介电常数，其进入电场后，电容发成改变，电路发现间距变化。

因为人体主要由水构成，介电常数大约为81， 人体进入车窗关闭范围，可以轻松被检测到。


实际应用:
但是，如果遇到下雨或湿度大的天气，过多的水气是否会使传感器测量值发生变化？德国米铱工程师成功开发了可靠地人体/水气区分机制。采用多频率技术，可以清晰区分人体和液态水产生的信号。目前该技术已经可以应用于汽车工业。双重安全保证是，线圈本身也可以作为接近开关使用，确保防夹功能的实现。这也确保其他低介电常数的物体被夹住时，如木头或塑料件，也可以及时通过接触式距离测量停止车窗上升，而作用在被夹物上的力也允许更大。

测量线圈被制作成集成线路芯片， 可以最大限度的减少安装空间和提供最合理的性价比，特别适合大规模工业化生产。


测量原理：
- 电容传感器，带有两根电缆作为电极
- 可以嵌入橡胶密封圈内
- 冗余测量系统，同时具备接近信号
- 电路集成在微小芯片上，配有可插拔插头
- 量程10 pF, 安装距离可达300 pF.
- 分辨率 < 50 fF
- 手指检测阈值最小可达3 mm, 手检测最小可达20 mm.
- 电容切换时间 < 7 ms, 接近信号<5µs.
- 区分手和水气带来的信号
- 电缆折断检测，配有电子狗计时器
- 开机后仅需60 ms 即可工作
- 供电电压7...18 Vdc, 电流损耗< 25 mA.
- 输出电压信号5 V