CN101889394A - 接触式传感器装置以及接触式传感器用的程序 - Google Patents

Abstract

具有：接触式传感器(1)，其发送表示有无操作的输出电压信号(S1)；操作有无判断部(2)，其在输出电压信号(S1)大于或等于规定的阈值的情况下，判断为有操作；稳定判断部(5)，其检测表示对输出电压信号(S1)进行微分而得到的微分值的微分信号(S3)是否收敛于规定的范围内；以及加和计时器(4)，其将输出电压信号(S1)大于或等于所述阈值这一情况作为前提条件，在微分信号(S3)收敛于规定的范围内的期间大于或等于规定时间时，发送接触判定信号(S5)而使外部设备(7)进行动作。

Description

接触式传感器装置以及接触式传感器用的程序

技术领域

本发明涉及一种接触式传感器装置和接触式传感器用的程序，特别涉及一种有效应用于车载用接触式传感器装置的接触式传感器装置和接触式传感器用的程序。

背景技术

接触式传感器装置作为输入装置被广泛应用于各产业领域，所述输入装置是各种设备的界面。所述接触式传感器装置由于操作者仅对接触式传感器中的任意检测电极(接触式开关)进行触摸就可以进行设备操作这一点，而具有可以容易地进行规定的操作这一优点。但其反面，即使在操作者无意地接触到检测电极的情况下，设备也进行动作。因此，存在容易导致错误动作的问题。另外，通过如寻找检测电极的位置这样所谓的盲触也会导致意外的动作。在车辆运行中操作车载用的设备的情况下，尤其成为显著的问题。

因此，在现有技术中，提出了下述方案等，即，对推测为接触检测电极的来自接触式传感器的输出电压位于大于或等于规定阈值的期间，利用计时器进行计数，在该期间大于或等于规定时间的情况下，进行接触判定(参照专利文献1)，或者使检测电极形状存在凹凸以易于进行盲操作(参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开平08-005659号公报

专利文献2：日本特开2005-078104号公报

发明内容

然而，在使用计时器进行计数的情况下，如果为了提高误操作防止性能，则设备的响应时间的延迟成为问题。另外，在对具有较大接触面积的检测电极慢慢地进行用手寻找操作的情况下或清扫等接触操作中，容易成为大于或等于用于接触判定的阈值而导致错误动作。另一方面，在使检测电极的形状存在凹凸的情况下，在对凹凸面进行用手寻找操作以寻找所需的检测电极的情况下，如果不以小于或等于一定的按压力进行操作，则同样地由于用手寻找操作而导致错误动作，因此，需要对操作熟练，这一点在实用性上产生问题。

本发明就是鉴于上述现有技术而提出的，其目的在于提供一种接触式传感器装置以及接触式传感器用的程序，其可以减少错误动作，即使进行用手寻找操作也可以可靠地进行与操作相对应的接触判定。

实现上述目的的本发明的第1方式是一种接触式传感器装置，其特征在于，具有：

接触式传感器，其将操作的有无变换为电压值，并发送表示所述电压值的输出电压信号；

操作有无判断单元，其在所述输出电压信号大于或等于规定的阈值的情况下，判断为所述接触式传感器为操作状态；

稳定判断单元，其检测表示对所述输出电压信号进行微分而得到的微分值的微分信号是否收敛于规定的范围内；以及

加和计时器单元，其将所述输出电压信号大于或等于所述阈值作为前提条件，检测所述微分信号收敛在规定的范围内的期间，在所述期间大于或等于规定时间时，发送接触判定信号而使外部的设备进行动作。

根据本方式，由于将输出电压信号大于或等于规定的阈值这一情况作为前提条件，在检测出在大于或等于预先确定的设定时间中基于所述输出电压信号的微分信号收敛在规定的范围内的情况下，进行接触判定，因此，可以突破性地减少该接触式传感器装置的错误动作。

本发明的第2方式是一种接触式传感器装置，其特征在于，

在上述第1方式所述的接触式传感器装置中，

所述阈值被设定为具有第1阈值＞第2阈值的关系的2种阈值，所述操作有无判断单元构成为，在所述输出电压信号增加中，在所述输出电压信号成为大于或等于所述第1阈值时，判断为处于所述操作状态，并且，在所述输出电压信号减少中，在所述输出电压信号成为低于所述第2阈值时，判断为所述操作状态被解除。

根据本方式，由于设定了2种不同的第1及第2阈值，以使得在输出电压信号增加时，接触式传感器的操作状态的判定条件较严格，在所述输出电压信号减少时，所述接触式传感器的操作状态的判定条件较宽松，因此，不仅可以有效防止由于输出电压信号跨越第1阈值进行变动而导致的振荡(chattering)，还可以为了防止错误动作而形成最适当的接触判定信号。

本发明的第3方式是一种接触式传感器装置，其特征在于，

在上述第1或第2方式所述的接触式传感器装置中，

构成为所述稳定判断单元中的所述规定的范围可以与所述输出电压信号的变化量相对应而进行调整。

根据本方式，因为可以对增加了在操作接触式传感器的情况下的接触面积的差异而构成的所述规定范围进行调整，所以可以设定对应于所述接触面积的最适当的规定范围，可以进行相应的准确的接触判定。这是因为存在如果所述接触面积变化则发生输出电压信号的变化或偏差较大地变化的情况。

本发明的第4方式是一种接触式传感器装置，其特征在于，

在上述第1至第3方式中任一个所述的接触式传感器装置中，

所述接触式传感器为电容式。

根据本方式，即使在以空手对接触式传感器进行操作的情况下、和戴着手套对接触式传感器进行操作等情况下等输出电压信号有较大的差异，也可以通过如上所述的本发明的特有的显著作用而有效地防止错误动作。

本发明的第5方式是一种接触式传感器装置，其特征在于，

在上述第1至第4方式中任一个所述的接触式传感器装置中，

所述接触判定信号使车载用的设备进行动作。

根据本方式，因为形成用手寻找操作的可能性较高的车载用的接触式传感器装置，所以使如上所述的本发明的特有效果显著地发挥。

本发明的第6方式是一种接触式传感器装置用的程序，其特征在于，利用计算机实现下述功能：

在表示对接触式传感器有无操作的输出电压信号大于或等于规定的阈值的情况下，判断为所述接触式传感器处于操作状态的功能；

检测表示对所述输出电压信号进行微分而得到的微分值的微分信号是否收敛于规定的范围内的功能；以及

将所述输出电压信号大于或等于所述阈值作为前提条件，检测所述微分信号收敛于规定的范围内的期间，在所述期间大于或等于规定时间时，发送接触判定信号而使外部的设备进行动作的功能。

根据本方式，可以通过计算机程序来实现如上所述的本发明的特有的显著效果。

发明的效果

根据本发明，由于将表示接触式传感器的输出电压的输出电压信号大于或等于规定的阈值这一情况作为前提条件，在检测出在大于或等于预先确定的设定时间中表示所述输出电压信号的微分值的微分信号收敛于规定的范围内的情况下，进行接触判定，在所述输出电压信号仅成为大于或等于用于接触判定的阈值时，不进行接触判定，因此，可以突破性地减少该接触式传感器装置的错误动作。特别地，在操作者用手寻找接触式传感器的检测电极的表面的情况下，所述输出电压信号随时间变化，从而所述微分信号落在规定的范围外，其结果，不进行接触判定。因此，可以进行反映了操作者的意图的可靠的接触判定。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的接触式传感器装置的框图。

图2是表示图1所示的接触式传感器装置的各个部分中的信号波形的波形图。

图3是表示图1所示的接触式传感器装置中的信号处理的顺序的流程图。

标号说明

1接触式传感器

2操作有无判断部

3微分电路

4加和计时器

5稳定判断部

6接触判定部

7外部设备

S1输出电压信号

S3微分信号

S5接触判定信号

具体实施方式

下面，根据附图详细地说明本发明的实施方式。

图1是表示本发明的实施方式所涉及的接触式传感器装置的框图。图2是表示该接触式传感器装置的各个部分中的信号波形的波形图。如图1所示，本方式中的接触式传感器1为电容式传感器，具有为了规定的操作而使操作者用手指进行接触的检测电极1A、和变换输出部1B。在此，检测电极1A将在操作者用手指进行接触的情况下的电容的变化向变换输出部1B输出。变换输出部1B将电容的变化变换为电压值，并且将表示该电压值的输出电压信号S1向操作有无判断部2及微分电路3发送。

图2(a)示出该情况下的输出电压信号S1的一个例子。在该图所示的两种输出电压信号S1中，以实线表示的波形示出以空手进行操作的情况，以虚线表示的波形示出戴上手套进行操作的情况(关于该点，在后面进行详细叙述)。

操作有无判断部2将输出电压信号S1与规定的阈值Vth-on、Vth-off进行比较，在输出电压信号S1增加时，检测大于或等于规定的阈值Vth-on的情况，并且在减少时，检测小于或等于阈值Vth-off的情况，将表示该情况的输出信号S2向加和计时器4发送。在此，设定为Vth-on＞Vth-off。因此，如图2(b)所示，输出信号S2成为脉冲信号，其在成为阈值[h1]Vth-on时上升，在成为低于阈值Vth-off时下降。虽然在本方式中设定了阈值Vth-on和阈值Vth-off这两个阈值，但是这样的设定并不是必须的。但是，通过如本方式这样设定两个阈值Vth-on、Vth-off，可以防止由于输出电压信号S1跨越阈值Vth-on进行变动而引起的振荡。

微分电路3对输出电压信号S1进行微分，并发送表示此时的微分值的微分信号S3。图2(b[h2])示出该情况下的微分信号S3的一个例子。

稳定判断部5检测微分信号S3的变化是否收敛于规定的范围内，在收敛的情况下，判断为操作者存在操作意识而接触检测电极1A，并将表示该情况的输出信号S4向加和计时器4发送。更详细地说，构成为：预先设定等级不同的两种阈值UL-Dsv、LL-Dsv(UL-Dsv＞LL-Dsv)，在UL-Dsv≥S3≥LL-Dsv时，发送作为形成H状态的脉冲信号的输出信号S4。这通过将UL-Dsv、LL-Dsv作为阈值的窗口比较器功能可以容易地实现。

加和计时器4将在输出电压信号S1增加时大于或等于阈值Vth-on、或者在减少时大于或等于Vth-off这一情况，即输出信号S2处于H状态作为前提条件，在检测出在大于或等于规定时间T的期间内微分信号S3收敛于所述规定的范围内的情况下，发送表示该情况的接触判定信号S5。在此，加和计时器4可以通过例如下述的结构而实现。即，可以构成为：将输出信号S2处于H状态作为条件，利用可加和的计时器对输出信号S4处于H状态的期间进行计时，在该计时值成为规定的计时值时，发送如图2(e)所示的接触判定信号S5。

接触判定部6根据接触判定信号S5判断操作者进行接触操作的意识，发送用于使规定的外部设备7进行动作的动作信号S6，通过该动作信号S6使外部设备7进行动作。

这样，根据本方式，将在输出电压信号S1增加时大于或等于阈值Vth-on或者在减少时大于或等于Vth-off的情况作为前提条件，在检测出表示输出电压信号S1的微分值的微分信号S3以大于或等于一定时间收敛于规定的范围(UL-Dsv≥S3≥LL-Dsv)内的情况下，进行接触判定。在此，如图2(a)中虚线所示，在戴上手套操作接触式传感器1的情况下，与以空手进行操作的情况相比，输出电压信号S1变小。所述现象，对于在使用由于各种情况使介电常数不同所导致的影响较大的电容式的接触式传感器1的情况下明显成为问题。这是因为，如果也要对戴着手套时的操作进行检测，则不得不减小阈值，但其反面，在如上所述使阈值减小的情况下，以空手进行操作的情况下的检测灵敏度变得太高，有可能很容易就导致错误动作。关于这点，根据本方式，由于在输出电压信号S1仅成为大于或等于用于接触判定的阀值Vth-on时，并不进行接触判定，因此可以与戴着手套进行操作的情况对应而将阀值Vth-on设定为较小的值，在其反面，在设定为上述较小值的阈值Vth-on下，即使以空手进行操作，也不会导致错误动作。即，在本方式中，可以实现与以空手进行操作的情况及戴着手套进行操作的情况这两者良好的对应而防止错误动作。

而且，在通过将接触式传感器1的灵敏度设定得较高，即将阈值Vth-on设定得较小，使操作者的指尖在接触到检测电极1A之前输出电压信号S1就成为大于或等于阈值Vth-on的情况下，在操作者的指尖在空间中移动的情况下，其位置不稳定。因此，在该状态下，微分信号S3没有收敛于规定的范围内，在指尖接触检测电极1A且其位置已稳定的状态下，才能够进行接触判定，其结果，可以相应地可靠地防止错误动作。

以上述说明为基础的图2(a)至图2(e)是通常的操作方式、即操作者存在操作意识而操作检测电极1A的情况下的波形图。与此相对，图2(f)和图2(g)是表示在用手寻找状态等操作者不存在操作意识而偶然接触到检测电极1A的情况下的输出电压信号S1(图2(f))，以及表示基于该输出电压信号S1的微分电压信号S3(图2(g))的波形图。如两图所示，在该情况下，输出电压信号S1随时间大幅变动，其结果，其微分信号S3在超过所述规定的范围(UL-Dsv≥S3≥LL-Dsv)的较宽的范围内进行变动。其结果，因为加和计时器4的计时器不进行加和，所以不发送接触判定信号S5。

图3是表示本方式所涉及的接触式传感器装置中的信号处理的顺序的流程图。如该图所示，在该信号处理系统中，首先输入由接触式传感器1(参照图1)发送的输出电压信号S1(参照步骤ST1)。

然后，判定是否输出电压信号S1≥阈值Vth-on(参照步骤ST2)，并且判定是否输出电压信号S1≥阈值Vth-off(参照步骤ST3)。同时，进行输出电压信号S1的微分处理(参照步骤ST4)。

在步骤ST2中的判定结果为输出电压信号S1≥阈值Vth-on的情况下，使加和计时器4(参照图1)处于待机状态。另一方面，在输出电压信号S1＜阈值Vth-on的情况下，则返回到最初，重复步骤ST2至步骤ST4的处理。

然后，接收输出电压信号S1的微分处理(参照步骤ST4)的结果，判定微分信号S3是否收敛于规定的范围内，即是否阈值LL-Dsv≤S3≤阈值UL-Dsv(参照步骤ST5)。

然后，将加和计时器4成为待机状态作为条件，对根据步骤ST5的判定结果而处于阈值LL-Dsv≥S3≤阈值UL-Dsv的期间进行计数(参照步骤ST6)。即，加和计时器4仅在可计数的待机状态下对处于阈值LL-Dsv≤S3≤阈值UL-Dsv的期间t进行计数。

然后，判定加和后的期间t是否大于或等于预先设定的设定期间T(参照步骤ST7)。在步骤ST7的处理中检测出t≥T的情况下，进行接触判定(参照步骤ST8)，使规定的外部设备7(参照图1)进行动作。另一方面，在t＜T的情况下，返回到最初，重复步骤ST2至步骤ST4的处理。

在判定为步骤ST3的处理结果为输出电压信号S1≥阈值Vth-off[h3]的情况下，返回到最初，重复步骤ST2至步骤ST4的处理。另一方面，在判定为步骤ST3的处理结果为输出电压信号S1＜阈值Vth-off的情况下，将加和计时器4归零(参照步骤ST6)。

在步骤ST5的处理结果为微分信号S3＜阈值LL-Dsv或者微分信号S3＞阈值UL-Dsv的情况下，也将加和计时器4归零(参照步骤ST9)，并返回到最初，重复步骤ST2至步骤ST4的处理。

此外，将上述实施方式的稳定判断部5中所设定的阈值UL-Dsv、LL-Dsv作为固定值进行了考虑，但是也可以构成为可以与输出电压信号S1的变化量对应而进行调整。在该情况下，可以设定在增加了操作接触式传感器1的情况下的接触面积的差异后的最适当的规定范围(UL-Dsv≥S3≥LL-Dsv)。另外，如果在以手指肚接触检测电极1A(参照图1)的情况下等手指与检测电极1A之间的接触面积变大，则与此成正比，输出电压信号S1和其偏差也大幅变化，其结果，在固定了所述规定范围(UL-Dsv≥S3≥LL-Dsv)的情况下，产生无论是否与检测电极1A接触都不进行接触判定，成为错误检测的情况。

另外，虽然将上述实施方式中的接触式传感器1作为电容式的传感器进行了说明，但不必限定于此。只要是用于将操作者的意识经由开关进行传递的接触式传感器即可，可以是按压式、压电式等，并不特别限制其种类。但是，在电容式的情况下，可以产生如上述所示特别显著的作用·效果。

另外，上述实施方式所涉及的传感器装置的功能也可以作为用于由计算机实现的程序而实现。

工业实用性

本发明可以应用于在各种产业领域中使用的接触式开关及对利用该开关的装置进行制造销售的产业领域中。

Claims (6)

1.一种接触式传感器装置，

其特征在于，具有：

接触式传感器，其将操作的有无变换为电压值，并发送表示所述电压值的输出电压信号；

操作有无判断单元，其在所述输出电压信号大于或等于规定的阈值的情况下，判断为所述接触式传感器处于操作状态；

稳定判断单元，其检测表示对所述输出电压信号进行微分而得到的微分值的微分信号是否收敛于规定的范围内；以及

加和计时器单元，其将所述输出电压信号大于或等于所述阈值作为前提条件，检测所述微分信号收敛于规定的范围内的期间，在所述期间大于或等于规定时间时，发送接触判定信号而使外部的设备进行动作。

2.根据权利要求1所述的接触式传感器装置，其特征在于，

所述阈值被设定为具有第1阈值＞第2阈值的关系的两种阈值，所述操作有无判断单元构成为，在所述输出电压信号增加中，在所述输出电压信号成为大于或等于所述第1阈值时，判断为处于所述操作状态，并且在所述输出电压信号减少中，在所述输出电压信号成为低于所述第2阈值时，判断为所述操作状态被解除。

3.根据权利要求1或2所述的接触式传感器装置，其特征在于，

构成为所述稳定判断单元中的所述规定的范围可以与所述输出电压信号的变化量对应而进行调整。

4.根据权利要求1或2所述的接触式传感器装置，其特征在于，

所述接触式传感器为电容式。

5.根据权利要求1或2所述的接触式传感器装置，其特征在于，

所述接触判定信号使车载用的设备进行动作。

6.一种接触式传感器装置用的程序，

其特征在于，利用计算机实现下述功能：

在表示对于接触式传感器有无操作的输出电压信号大于或等于规定的阈值的情况下，判断为所述接触式传感器处于操作状态的功能；

检测表示对所述输出电压信号进行微分而得到的微分值的微分信号是否收敛于规定的范围内的功能；以及

将所述输出电压信号大于或等于所述阈值作为前提条件，检测所述微分信号收敛于规定的范围内的期间，在所述期间大于或等于规定时间时，发送接触判定信号而使外部的设备进行动作的功能。

Images