CN103411632B - 一种门把手传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种门把手传感器，其在门把手本体的抓握部位上设置有凹槽，凹槽内部安装有驻极体膜和固定极板，凹槽的开口面处则安装有柔性密封膜，柔性密封膜、驻极体膜和固定极板彼此间隔设置，在柔性密封膜与驻极体膜之间形成密闭气室。抓握门把手时，柔性密封膜受压变形推动驻极体膜变形，使驻极体膜与固定极板之间因距离变化而产生信号电压；再以此信号电压处理后作为开关信号以唤醒PEPS系统。所述门把手传感器感测灵敏高，不会漏测；且其探测方式为被动式，耗电量也极低。

Description

一种门把手传感器

技术领域

本发明涉及汽车智能进入及启动系统（PassiveEntry&PushStart(PEPS)systems）中安装在车门把手上的传感器。

背景技术

PEPS的车门把手传感器实际上是汽车智能进入及启动系统系统的“唤醒开关”。当有人拉车门把手，试图打开车门时，车门把手传感器会向系统送出一个车门把手被碰触的信号，系统被唤醒。目前实际应用的车门把手传感器有电容式和光电式两种。

电容式传感器，常见的工作方式是利用设置在车门把手内的金属片与人手之间的分布电容形成的高频电流通路来工作。通过探测流过两者之间高频电流的大小，可感知人手是否靠近。由于人手在门把手的外部，因而金属片必须像天线一样对外开放，接收来自外部的高频信号，这使得抗干扰技术难以施展，在干扰信号的频率与传感器的工作频率相近时，电磁干扰(EMI)容易窜入，导致误动作，存在安全隐患。此外，在车主戴有厚手套进行操作时，因手套的隔离，手与车门把手内金属片的距离会变远，使得电容式传感器有可能漏测。

光电式传感器，则在门把手的内侧粘贴金属反射镜，光电单元安装在门上与门把手相对的部位，通过人手抓握车把手时阻挡光线而触发。然而，在车门上安装的光电单元会给使用者以异物感,不美观；而且在带白手套进行操作时，白手套对光线的反射有可能会导致光电传感器无反应，从而发生漏测。

上述两种传感器都是主动式探测，即使在人手未靠近或者抓握门把手时,电容式传感器的高频振荡器和光电传感器的光信号发射器也必须一直开启，电流消耗较大，加重了停车时蓄电池供电的负担。

另外，常见的电容式传感器和光电式传感器的成本也都较高，导致车门把手感应装置的造价也较高。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的缺点，给出一种性能稳定可靠，不会发生漏测，耗电量极低，且成本较低的的门把手传感器。

本发明所述的门把手传感器，门把手本体的抓握部位上设置有凹槽，凹槽内安装有驻极体膜和固定极板，凹槽开口面覆盖有柔性密封膜，驻极体膜位于柔性密封膜与固定极板之间,且所述驻极体膜与所述柔性密封膜及固定极板保持间隔，柔性密封膜与驻极体膜之间形成密闭气室，固定极板与阻抗变换器输入端连接。

本发明所述的门把手传感器，在门把手被抓握时，安装在抓握部位的柔性密封膜会向内（即朝向驻极体膜方向）变形，使密闭气室内的空气受到挤压，推动驻极体膜朝固定极板方向变形，从而改变驻极体膜与固定极板之间的距离，二者之间的电容量C也随之改变，在二者之间的电量Q不变的情况下，产生随空气振动而变化的信号电压。经过阻抗变换器处理后的电压信号再作为控制系统的触发信号，通过电路转换为开关信号，唤醒PEPS系统。

所述的门把手传感器，通过柔性密封膜变形压缩空气,迫使驻极体膜变形来感测人手，感测精确度高，不会发生漏测。此外，与电容式传感器和光电式传感器不同，这种采用驻极体膜的传感器的探测方式是被动式的，车门把手抓握部位的柔性密封膜未受按压时，装置不工作，几乎不耗电，仅当车门把手抓握部位的柔性密封膜受压变形时才工作，因而耗电量极低，减小了蓄电池的电流消耗。另外，驻极体膜、固定极板的结构简单，成本远低于电容器传感器和光电式传感器。

密闭气室内可设置隔板，隔板位于柔性密封膜与驻极体膜之间将密闭气室分为两个腔体，柔性密封膜与隔板之间的第一腔体和驻极体膜与隔板之间的第二腔体，隔板与驻极体膜相对位置设置通孔将第一腔体和第二腔体连通。

当柔性密封膜变形，第一腔体受压时，空气能通过隔板的通孔压入第二腔体，推动驻极体膜，由于通孔面积小，第一腔体内的气体通过通孔时，流速会加大，能以较快的速度冲向驻极体膜，因而能更灵敏的感知到柔性密封膜的按压，从而提高其感测的灵敏度和精度。特别的，如果能同时将第二腔体的截面积设置得小于第一个腔体的截面积，将能够更进一步的提高感测的灵敏度和精度。

驻极体膜和固定极板的外围可设置罩住它们的金属外壳，金属外壳与隔板相抵，其上开设气孔，气孔与隔板上的通孔相对连通。其使得柔性密封膜受挤压产生的气流经过通孔和气孔进入到金属外壳罩住的密闭腔体内后，再推动金属外壳内安装的驻极体膜变形，驻极体膜只探测金属外壳内的气压的变化，所以对环境噪声不敏感，几乎不受环境噪声的影响。

罩在驻极体膜和固定极板外的金属外壳接地。接地的金属外壳可屏蔽外部电磁噪声，从而使门把手传感器具有更为优良的抗干扰性能。

所述固定极板上可设置透气孔，以防止固定极板与驻极体膜之间的空气对驻极体膜的形变产生阻力，有利于提高驻极体膜形变的灵敏度。

附图说明

图1为门把手传感器的电原理图。

图2为门把手传感器省去柔性密封膜及海绵后的结构示意图。

图3为图2的局部剖视图。

图4为门把手传感器的局部放大图。

具体实施方式

为了更好的说明本发明所涉及的门把手传感器，下面将结合具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1、图2、图3所示,为本发明所涉及的门把手传感器。如图2所示，门把手本体1的抓握部位上设置有凹槽2，凹槽2可以设置在所述门把手本体1外侧，也可以在内侧，其中以内侧设置为佳，不会影响门把手的外观；如图3所示，所述凹槽2开口面覆盖有柔性密封膜3，即柔性密封膜3覆盖凹槽2的开口部分。

优选的，可在凹槽2开口面处设置有台阶部分21，所述柔性密封膜3的边缘部分粘附在所述台阶部分21上。此优选结构，可以使所述柔性密封膜不突出于门把手的外表面，使门把手的外观更加美观，且由于所述柔性密封膜3的边缘不突出于门把手的外表面，可以防止因人手反复抓握导致的柔性密封膜的边缘局部或全部与门把手本体分离，从而起到了保护柔性密封膜、保持门把手传感器功能稳定以及延长门把手传感器使用寿命的作用。

如图3及图4所示，所述门把手传感器的凹槽2内还安装有驻极体膜4和固定极板5，驻极体膜4位于柔性密封膜3的下方并与柔性密封膜3之间形成密闭气室6，固定极板5位于驻极体膜4的下方与阻抗变换器输入端连接，阻抗变换器处理后的信号再经放大、整形后转换为开关信号，唤醒PEPS系统。

密闭气室6内设置隔板7，隔板7位于柔性密封膜3与驻极体膜4之间将密闭气室6分为两个腔体，即柔性密封膜3与隔板7之间的第一腔体61和驻极体膜4与隔板7之间的第二腔体62，隔板上设置通孔71，通孔71与驻极体膜4相对，将第一腔体61和第二腔62体连通。

优选的，所述隔板7下方的第二腔体62的平行于驻极体膜4方向的截面积小于隔板上方第一腔体61平行于驻极体膜4方向的截面积，其增大了驻极体膜4的变形量，操作者只要轻轻按压柔性密封膜3，就能使驻极体膜4达到工作时所需的变形量，从而提高了驻极体膜4变形的灵敏度，也即提高了门把手传感器的灵敏度。

驻极体膜4和固定极板5的外围可设置罩住它们的金属外壳8，金属外壳8的顶部与隔板7相抵，其上开设气孔81，气孔81与隔板7上的通孔71相对连通，显然，所述驻极体膜4与金属外壳8以及柔性体密封膜3之间形成一个密闭气室6，所述密闭气室由隔板7分割成两个腔体，即隔板7与柔性密封膜3之间为第一腔体61，隔板7与驻极体膜4之间为第二腔体62。为了确保密闭气室6的气密性，可在隔板7与金属外壳8之间设置一密封件9。

所述金属外壳8可为筒状，比如圆筒、方筒、多边形筒等，金属外壳8接地，所述驻极体膜4和固定极板5设置在金属外壳8的内部，驻极体膜4与隔板7平行设置，固定极板5则平行设置在驻极体膜4的下方。

驻极体膜4镀有的金属导电层41位于驻极体膜的上方，也即朝向隔板的一侧。

第一腔体61内可设置有能够使柔性密封膜3恢复原状的弹性体，本实施例中采用由海绵填充第一腔体61。通过在第一腔体61填充海绵，能够使柔性密封膜3在外界压力作用下产生变形之后，在海绵弹性力的作用下恢复原状，有利于柔性密封膜3的重复工作；同时，所述海绵还能够起到支撑所述柔性密封膜3的作用，防止柔性密封膜塌陷而影响门把手的整体美观。

驻极体膜4的金属导电层41与金属外壳8顶部之间可设置金属垫圈10，驻极体膜4与固定极板5之间可设置绝缘垫圈11，所述金属垫圈10以及绝缘垫圈11能对所述驻极体膜4起到支撑和限位的作用，使驻极体膜4能够长期的维持稳定的工作状态。所述金属垫圈10能够使驻极体膜4上的金属导电层与金属外壳保持良好的接触，从而使金属导电层41通过金属外壳接地；所述绝缘垫圈11使所述驻极体膜4与所述固定极板5之间构成一个间隙，为所述驻极体膜的形变提供空间。

优选的，所述绝缘垫圈11的厚度为30μm-50μm，在此条件下，驻极体膜4与固定极板5之间间隙受到限制，可以防止因间隙过小阻碍驻极体膜4的变形从而影响传感器的正常工作，同时也可以防止因间隙过大操作者在操作过程中不小心用力过猛，导致驻极体膜4的变形过量从而损坏驻极体膜4，有效的保护了驻极体膜从而延长了整个门把手传感器的使用寿命。

所述固定极板5可利用印刷电路板12上的敷铜层形成，如图4，且在所述固定极板5上形成有一个或多个透气孔51，防止固定极板5与驻极体膜4之间的空气对驻极体膜4的形变产生阻力，有利于提高驻极体膜4形变的灵敏度。可利用印刷电路板12上的“过孔”作为本发明中固定极板5上的透气孔，这样既减少了产品生产的制造工艺，又节约了产品的生产时间，降低了产品的生产成本。

驻极体膜4、固定极板5、金属垫圈10、绝缘垫圈11和金属外壳8可整体构成敏感单元，金属外壳8可采用圆筒状，在组装时，固定极板5、隔板上的通孔71以及金属外壳的气孔81的中心应在圆筒状金属外壳的中心轴线上，金属外壳接地。此种结构，可缩小敏感单元占用的空间，降低成本，且能提高敏感单元的抗干扰能力。

图1为一个阻抗变换器。场效应管13的栅极和源极分别经电阻Rg和Rs接地，调整电阻Rs的值，可控制电流消耗，能够大幅降低电流消耗，从而节省能耗，达到降低使用成本和环保的目的。阻抗变换器输出端与放大器连接，所述放大器能够增大信号的强度，避免了电压信号较微弱时无法转换为开关信号的情况，增强了传感器的灵敏度。

下面将结合附图1-4详细介绍一下本发明所涉及的门把手传感器的工作原理。

当操作者的手握住门把手时，手的压力会使柔性密封膜3向第一腔体61方向产生形变，将所述第一腔体61内的空气压入第二腔体62中，使所述驻极体膜4向远离第二腔体62的方向（即朝向固定极板5的方向）产生形变，因此驻极体膜上4的活动电极与固定极板5之间的距离被改变，二者之间的电容量C也随之改变，在二者之间的电量Q不变的情况下，产生随空气推挤而变化的信号电压，信号电压经阻抗变换器（图1所示）与放大器（图中未示出）连接，经放大后的电信号经整形后转换为开关信号，唤醒PEPS系统。

具有上述结构的门把手传感器，结构简单，体积小，成本低，且操作者仅通过手握门把手这一必要的开门动作，就能实现车门的解锁功能，无需其他任何附加操作，使用方便快捷。且所述门把手传感器通过感知柔性密封膜与驻极体膜之间密闭气室内气压的变化来触发传感器的工作，因此其灵敏度高，且不易受外界噪声等干扰，抗干扰能力强。所述门把手传感器电流消耗少，节能、环保、降低使用成本。

Claims (14)

1.一种门把手传感器，其特征在于：门把手本体的抓握部位上设置有凹槽，凹槽内安装有驻极体膜和固定极板，凹槽开口面覆盖有柔性密封膜，驻极体膜位于柔性密封膜与固定极板之间，且所述驻极体膜与所述柔性密封膜及固定极板保持间隔,柔性密封膜与驻极体膜之间形成密闭气室，固定极板与阻抗变换器输入端连接。

2.根据权利要求1所述的门把手传感器，其特征在于：密闭气室内设置隔板，隔板位于柔性密封膜与驻极体膜之间将密闭气室分为两个腔体，柔性密封膜与隔板之间的第一腔体和驻极体膜与隔板之间的第二腔体，隔板上与驻极体膜相对位置设置通孔将第一腔体和第二腔体连通。

3.根据权利要求1所述的门把手传感器，其特征在于：驻极体膜和固定极板外围设置金属外壳，金属外壳上开设气孔与柔性密封膜相对。

4.根据权利要求2所述的门把手传感器，其特征在于：驻极体膜和固定极板外围设置金属外壳，金属外壳上开设气孔与隔板上的通孔连通。

5.根据权利要求1-4中任何一项所述的门把手传感器，其特征在于：所述驻极体膜朝向柔性密封膜的一面镀有金属导电层，金属导电层接地。

6.根据权利要求2或4所述的门把手传感器，其特征在于：所述第一腔体内设置有能够使柔性密封膜恢复原状的弹性体。

7.根据权利要求1-4中任何一项所述的门把手传感器，其特征在于：所述固定极板上设置有透气孔。

8.根据权利要求1-4中任何一项所述的门把手传感器，其特征在于：所述驻极体膜与固定极板之间设置有绝缘垫圈。

9.根据权利要求1-4中任何一项所述的门把手传感器，其特征在于：所述的阻抗变换器输出端连接放大器。

10.根据权利要求3或4所述的门把手传感器，其特征在于：所述金属外壳接地。

11.根据权利要求4所述的门把手传感器，其特征在于：所述隔板与所述金属外壳之间设置有密封件。

12.根据权利要求5所述的门把手传感器，其特征在于：所述金属导电层上方设置有一金属垫圈。

13.根据权利要求2或4所述的门把手传感器，其特征在于：第二腔体平行于驻极体膜方向的截面积小于第一腔体平行于驻极体膜方向的截面积。

14.根据权利要求6所述的门把手传感器，其特征在于：所述弹性体为海绵。