CIRCUITO QUE PERMITE DETECTAR LA PRESENCIA, POSICION Y/O APROXIMACION DE UN OBJETO MEDIANTE UN MONTAJE COMPUESTO AL MENOS POR UN ELECTRODO.

Circuito para detectar la presencia, posición y aproximación de un objeto dentro de una zona de observación,

con un dispositivo de electrodos sensores constituyendo parte de un sistema de condensadores cuya capacidad, evaluada en relación con un potencial de referencia, varía en función de la presencia, posición o acercamiento de objetos situados en la zona de observación; un circuito LC que incluya el sistema de condensadores previamente citado; un circuito de análisis acoplado a la instalación de electrodos sensores; un generador cuya misión consiste en proporcionar al sistema constituido por el circuito LC y el montaje de electrodos detectores una frecuencia en el rango de la frecuencia de resonancia del circuito LC, donde el circuito de análisis está diseñado para detectar la aproximación de un objeto al sensor de electrodos en virtud de una variación en la frecuencia de resonancia, y donde la mencionada variación en el comportamiento de resonancia consiste en el cambio de fase de una señal de referencia generada por el circuito LC con respecto a una señal de referencia procedente del generador, caracterizados porque la tensión aplicada al circuito LC es realimentada en fase a través de un amplificador operacional (AmpOp) y un condensador de feedback (CR), con lo cual el circuito LC quedaría desamortiguado aumentando la calidad, y donde la inducción (L) del circuito LC está conformada mediante un girador

Circuito que permite detectar la presencia, posición y/o aproximación de un objeto mediante un montaje compuesto al menos por un electrodo.

El invento consiste en un circuito conforme al esquema general de la reivindicación 1. Dicho circuito sirve para hacer posible la detección de la presencia, posición y/o aproximación de un objeto, particularmente una parte del cuerpo humano, dentro de un determinado rango de observación.

Se conoce un montaje de circuitos similar en virtud de la patente US 3,103,655. Asimismo son conocidos algunos sistemas de detección por proximidad o contacto, en los cuales la detección se lleva a cabo mediante efectos de interacción de cargas electrostáticas. El principio de funcionamiento consiste en una propiedad eléctrica del cuerpo humano, el cual es capaz, mediante sus características conductoras, de alterar el campo eléctrico procedente de un electrodo al cual se ha aplicado un voltaje con referencia precisa a una conexión de tierra. La descripción cuantitativa de este efecto se lleva a cabo mediante medidas de capacidad, puesto que el cuerpo humano en virtud de sus propiedades conductoras emite un campo constituyendo una capacidad de aproximadamente 120 pF a 150 pF con respecto a tierra. Por lo tanto, el cuerpo, al aproximarse o tocar un electrodo de señales, genera una variación en la capacidad de éste. La capacidad del electrodo de señales resulta detectable a través de un cambio de la frecuencia en los circuitos de detección convencionales. Midiendo los cambios en la frecuencia sabremos si hay algo que se aproxima.

Pero hay un problema en particular para determinadas aplicaciones: la sensibilidad y la resistencia a parásitos. Cuando se trata de detectar cuerpos pequeños, como por ejemplo un dedo de la mano, las variaciones de capacidad suelen ser minúsculas, del orden de 0,01 a 0,1 pF, y su registro en ocasiones problemático. La sensibilidad teórica depende de los cambios relativos de capacidad en relación con la capacidad de base de un circuito oscilante que a tal fin debería ser lo más pequeño posible, pero en tal caso las altas frecuencias del oscilador entrarían en conflicto con la normativa EMV, haciendo al dispositivo además extremadamente sensible a los parásitos eléctricos procedentes del exterior.

El invento que nos ocupa se ha propuesto lograr un circuito que permita hacer posible de manera precisa y al mismo tiempo segura -en relación con otras propuestas anteriores dirigidas al mismo fin- la detección de un objeto, en particular cuerpos de seres vivos, mediante un sensor a base de electrodos.

Esta tarea se logra mediante un circuito eléctrico que posea las características expuestas en la reivindicación 1.

Dicho circuito hace posible detectar con exactitud y fiabilidad muy elevadas la aproximación de un objeto al sensor de electrodos.

Dicho circuito en su configuración inicial está diseñado para detectar la aproximación de un objeto al sensor de electrodos en virtud de una variación en la frecuencia de resonancia. La mencionada variación en el comportamiento de resonancia, en el invento que nos ocupa, consiste en el cambio de fase de una señal de referencia generada por el circuito LC con respecto a una señal de referencia procedente del generador. La señal procedente del generador puede consistir en la propia tensión eléctrica del generador o bien una señal activada mediante disparador.

El invento permite la implementación de un sistema de detección posicional a través del cual se puede obtener información de proximidad o distancia de los objetos.

La variación de propiedades eléctricas en el entorno de los electrodos hace cambiar el comportamiento de resonancia recíproco de los dos circuitos LC. Esta alteración puede ser analizada midiendo el desplazamiento de fase de las señales respectivas.

Se puede hacer que varíe la frecuencia de excitación. La variación de la frecuencia excitadora puede llevarse a cabo en función de la fase. La magnitud del cambio en la frecuencia de excitación sería entonces un parámetro indicativo a la hora de cuantificar la señal generada por la presencia del objeto.

Otra de las características del invento que nos ocupa consiste en que hace posible compensar de manera definida las variaciones sistemáticas en la capacidad de un sistema de condensadores constituido mediante la inclusión de los electrodos. Estas variaciones sistemáticas pueden aparecer, por ejemplo, cuando el sensor de electrodos se emplea en combinación con elementos móviles (como elevalunas eléctricos, techos solares, cubiertas abatibles, sistemas de asientos ajustables, puertas, trampillas y capós). El objeto de todo ello consistiría en detectar la presencia de miembros orgánicos en zonas críticas para su seguridad. Las variaciones sistemáticas en la capacidad de los sistemas de condensadores a base de electrodos sensores pueden ser tenidas en cuenta procesando en aquellos los fenómenos de compensación que tienen lugar en el circuito oscilante del cual forma parte el electrodo sensor. Estos cambios compensatorios pueden procesarse de modo particular a través de elementos de circuito provistos de diodos varicap y/o giradores. Una disposición de estas características hace posible el manejo del sistema también en condiciones de variación de la capacidad del sistema de condensadores que incluye el electrodo detector dentro de un rango de frecuencia de resonancia en paralelo, con lo cual se podrían detectar sucesos permaneciendo constante la frecuencia en virtud de efectos de desplazamiento de fase en las señales.

Una de las ventajas del invento consiste en que el empleo de los circuitos compensatorios mencionados con anterioridad (p. Ej. Varicap y giradores) haría posible el funcionamiento del sistema dentro de un rango ventajoso de frecuencias. Como suceso detectable podemos tomar la magnitud del ajuste en el montaje de varactores o giradores. En particular puede constatarse la existencia de un suceso detectable cuando la necesidad de ajuste del sistema compensatorio exhiba una dinámica diferente a la que generaría un acontecimiento puntual e instantáneo. Un suceso perturbador o la aproximación de un objeto puede detectarse cuando la señal indicadora de la necesidad de ajuste corrector en el sistema de compensación difiera en una magnitud determinada (variable mediante función) de la señal indicadora de ajuste en el sistema compensatorio que corresponda a un funcionamiento normal.

Las necesidades de ajuste en el sistema de compensación hacen posible detectar la proximidad de un objeto al montaje de electrodos. El circuito puede estar realizado de tal modo que su montaje LC funcione siempre en paralelo resonante o bien con un determinado desplazamiento de fase entre el suceso excitador y la frecuencia de resonancia, llevándose a cabo por el lado del circuito resonante un ajuste corrector para mantener el desplazamiento de fase (o para la creación de un determinado estado de desplazamiento de fase). Las necesidades de ajuste corrector pueden tomarse como criterio de análisis para determinar un estado momentáneo de aproximación.

De modo ventajoso se puede lograr un ajuste posterior de la frecuencia del generador con la finalidad de adaptarla a capacidades eléctricas en variación, como las asociadas a objetos móviles tipo ventanillas o techos deslizantes de vehículos. La adaptación dinámica de la línea característica del sensor al movimiento, a la par que se mantiene la pendiente de fase del sensor, presenta la ventaja de que durante un suceso de movimiento o actuación de un objeto se mantiene sin cambio la sensibilidad de detección del sistema.

De modo preferente se podría lograr un incremento del factor de calidad del circuito oscilante que determina la sensibilidad del sensor mediante realimentación en la misma fase a través de una capacitancia en el circuito oscilante, quedando suprimida la amortiguación del mismo y viéndose por el mismo motivo incrementada la calidad y/o sensibilidad del sensor.

La realimentación en fase también tiene lugar automáticamente mediante la utilización de apantallamiento (shield) del electrodo conectado al circuito de resonancia en relación con un potencial de referencia como p. Ej. Tierra o bien el chasis del vehículo, toda vez que el apantallamiento esté acoplado en la misma fase. Como resultado de un acoplamiento capacitivo entre el electrodo y el apantallamiento tiene lugar un efecto de realimentación que con un dimensionamiento adecuado del montaje de circuitos produce una desamortiguación del circuito resonante de la cual se deriva, con consecuencias ventajosas...

1. Circuito para detectar la presencia, posición y aproximación de un objeto dentro de una zona de observación, con un dispositivo de electrodos sensores constituyendo parte de un sistema de condensadores cuya capacidad, evaluada en relación con un potencial de referencia, varía en función de la presencia, posición o acercamiento de objetos situados en la zona de observación; un circuito LC que incluya el sistema de condensadores previamente citado; un circuito de análisis acoplado a la instalación de electrodos sensores; un generador cuya misión consiste en proporcionar al sistema constituido por el circuito LC y el montaje de electrodos detectores una frecuencia en el rango de la frecuencia de resonancia del circuito LC, donde el circuito de análisis está diseñado para detectar la aproximación de un objeto al sensor de electrodos en virtud de una variación en la frecuencia de resonancia, y donde la mencionada variación en el comportamiento de resonancia consiste en el cambio de fase de una señal de referencia generada por el circuito LC con respecto a una señal de referencia procedente del generador, caracterizados porque la tensión aplicada al circuito LC es realimentada en fase a través de un amplificador operacional (AmpOp) y un condensador de feedback (C_R), con lo cual el circuito LC quedaría desamortiguado aumentando la calidad, y donde la inducción (L) del circuito LC está conformada mediante un girador.

2. Circuito conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque la frecuencia de generador varía dependiendo del desplazamiento de fase.

3. Circuito conforme a la reivindicación 2, caracterizado porque las necesidades de variación de la frecuencia del generador son evaluadas en términos de una señal indicativa de la presencia de objetos.