CN106802197A - 一种薄膜压力电容式传感器及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种薄膜压力电容式传感器及工作方法，主要包括薄膜压力传感器、MCU、电容、导电薄片和接插件，MCU通过接插件与导电薄片和薄膜压力传感器电路控制连接，电容包括有动极板、定极板和电容介质，MCU作为数据处理的微控制单元；本发明使用薄膜压力结合电容式为一体的传感器原理，就座的人必须达到一定的重量，并且要满足一定接触面积的人体组织靠近；实现了双重判断，大大提高了识别人入座的准确性，减少物体放置或者挤压的误判，从而解决了传统方式的单一性，提高了识别是人入座的准确性，实现座椅使用状态监测功能。
Description
技术领域
本发明涉及移动传感器技术领域，尤其涉及一种薄膜压力电容式传感器及工作方法。
背景技术
目前现有技术中的座位传感器，只要有一定的压力就判断有人入座，判断方式单一，在座位上放有一定重量的物体，就会产生误判，没有重量和人体感应的双重判断，很难对于需要精准判断是否有人入座，用于现在座椅的应用是缺乏相应精确检测技术。
随着国家法规的不断完善，对汽车安全性能的要求在不断提高，座椅传感器会越来越多地应用在不同的车型上，只有更加可靠的座椅传感器，才能保证与座椅的安装配合，使传感器发挥其最优性能。
因此，有必要开发出一种薄膜压力电容式传感器及工作方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种薄膜压力电容式传感器及工作方法，提高了检测识别座椅人入座的准确性，为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明薄膜压力电容式传感器及工作方法，主要包括薄膜压力传感器、MCU、电容、导电薄片和接插件，所述的MCU通过接插件与导电薄片和薄膜压力传感器电路控制连接，所述的电容包括有动极板、定极板和电容介质，所述的MCU作为数据处理的微控制单元；
所述的薄膜压力电容式传感器工作流程如下：
a.薄膜压力电容式传感器上电后，MCU处于低功耗模式；
b.当有人入座时，会挤压到薄膜型压力传感器，则压力传感器的两个输出引脚导通，从而唤醒MCU进入工作状态；
c.接着MCU对矩形导电片的定极板发送脉冲信号；
d.同时MCU计算出给定极板脉冲充电所需要的时间，和定极板放电的时间；
e.MCU通过计算出充电时间加放电时间之和作为充放电时间，从而与没人就座时的充放电时间对比，当此时充放电时间大于没人就座时的充放电时间，判断为有人入座，否则判断为无人入座；
f.有人入座MCU就向外输出一个高电平信号，否则向外输出一个低电平信号；
g.判断完成重新进入低功耗模式；
h.当人从座位离开时，松开薄膜型压力传感器，则压力传感器的两个输出引脚断开，同样唤醒MCU进入工作状态；
i.接着MCU对矩形导电片的定极板发送脉冲信号；
j.同时MCU计算出给定极板脉冲充电所需要的时间，和定极板放电的时间；
k.MCU通过计算出充电时间加放电时间之和作为充放电时间，从而与没人就座时的充放电时间对比，当此时充放电时间大于没人就座时的充放电时间，判断为有人入座，否则判断人已经离开座位；
l.有人离开MCU就向外输出一个低电平信号；
m.判断完成再进入低功耗模式；
n.工作步骤b到步骤m循环。
进一步方案为：所述的薄膜压力传感器是一种敏感压力开关，输出通断信号。
进一步方案为：所述的薄膜压力传感器与电容式传感器组合成“干”字型。
进一步方案为：所述的导电薄片位于为薄膜压力电容式传感器的中间矩形部分，四周分布圆点为薄膜压力传感器的敏感压力触点。
进一步方案为：所述的薄膜压力传感器与导电薄片组合的上表面和下表面紧贴设有透明PET膜和底胶构成。
本发明与现有技术相比的有益效果是：使用薄膜压力结合电容式为一体的传感器原理，就座的人必须达到一定的重量，并且要满足一定接触面积的人体组织靠近。实现了双重判断，大大提高了识别人入座的准确性，减少物体放置或者挤压的误判，从而解决了传统方式的单一性，提高了识别是人入座的准确性。
附图说明
图1为本发明薄膜压力电容式传感器及工作方法的工作流程示意图；
图2为本发明实施例的组合结构示意图；
图3为本发明实施例的电容式传感器原理示意图；
图4为本发明实施例的波形示意图。
附图标记
(1)、薄膜压力传感器；(2)、导电薄片；(3)、接插件；(4)、MCU；(5)、定极板；(6)、动极板。
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
如图1-4所示，本发明薄膜压力电容式传感器及工作方法，主要包括薄膜压力传感器(1)、MCU(4)、电容、导电薄片(2)和接插件(3)，MCU(4)通过接插件(3)与导电薄片(2)和薄膜压力传感器(1)电路控制连接，电容包括有动极板(6)、定极板(5)和电容介质，MCU(4)作为数据处理的微控制单元；
薄膜压力电容式传感器工作流程如下：
a.薄膜压力电容式传感器上电后，MCU(4)处于低功耗模式；
b.当有人入座时，会挤压到薄膜型压力传感器，则压力传感器的两个输出引脚导通，从而唤醒MCU(4)进入工作状态；
c.接着MCU(4)对矩形导电片的定极板(5)发送脉冲信号；
d.同时MCU(4)计算出给定极板(5)脉冲充电所需要的时间，和定极板(5)放电的时间；
e.MCU(4)通过计算出充电时间加放电时间之和作为充放电时间，从而与没人就座时的充放电时间对比，当此时充放电时间大于没人就座时的充放电时间，判断为有人入座，否则判断为无人入座；
f.有人入座MCU(4)就向外输出一个高电平信号，否则向外输出一个低电平信号；
g.判断完成重新进入低功耗模式；
h.当人从座位离开时，松开薄膜型压力传感器，则压力传感器的两个输出引脚断开，同样唤醒MCU(4)进入工作状态；
i.接着MCU(4)对矩形导电片的定极板(5)发送脉冲信号；
j.同时MCU(4)计算出给定极板(5)脉冲充电所需要的时间，和定极板(5)放电的时间；
k.MCU(4)通过计算出充电时间加放电时间之和作为充放电时间，从而与没人就座时的充放电时间对比，当此时充放电时间大于没人就座时的充放电时间，判断为有人入座，否则判断人已经离开座位；
l.有人离开MCU(4)就向外输出一个低电平信号；
m.判断完成再进入低功耗模式；
n.工作步骤b到步骤m循环。
薄膜压力传感器(1)是一种敏感压力开关，输出通断信号。
薄膜压力传感器(1)与电容式传感器组合成“干”字型，导电薄片(2)位于为薄膜压力电容式传感器的中间矩形部分，四周分布圆点为薄膜压力传感器(1)的敏感压力触点。
如图3所示，其中电容主要包括动极板(6)、定极板(5)、电容介质，所述的动极板(6)与定板板之间距离为极距，所述的动极板(6)与定板板之间平面面积为极板面积，所述的电容介质、极距与极板面积，改变其中任意一个量，均可使电容量C改变。也就是说，如果被检测参数的极距(当极板面积、介质固定时)变化会引起电容量C发生变化，就可利用相应的电容量的改变实现参数测量。
动极板(6)为感应的人体，作为电容的负极，定极板(5)为导电薄片，作为电容的正极，电容介质为动极板(6)与定极板(5)之间的衣物、坐垫或空气。
又由电容充电时间计算公式：
充电时间＝R*C*ln((E-V)/E)
R--欧姆；
C--法拉；
E--RC串联电路的外加电压伏特；
V--电容上要达到的电压；
ln是自然对数。
电容达到充满的充电时间，与电容的大小有关，电容越大，充电时间越长，成正比；与电阻大小有关，电阻越大，充电电流越小，所以充电时间延长，成正比；与外加电压大小有关，电压越大，时间越短。
如图4所示，方形波形为MCU(4)发射出来的脉冲波形，曲线波形为经过定极板(5)充放电的波形，T1为充电时间，T2为放电时间。
薄膜压力传感器(1)与导电薄片(2)组合的上表面和下表面紧贴设有透明PET膜和底胶构成，保护组合传感器并且与接插件(3)和MCU(4)连接。
以上结论可知，使用一定面积的薄片导电材质作为定极板(5)，导电薄片(2)为铜皮薄片、碳胶薄片或银胶薄片等，电阻、电流、外加电压固定不变，把感应的人体组织看作为动极板(6)，当动极板(6)靠近定极板(5)的过程中，此时在定极板(5)上形成的电容C会增大，当电容大小发生变化，充电的时间会随着变化，通过此关系，只要计算出电容的充放电时间，就可以得到电容的变化量，从而就可以判断是否有人入座。
可运用于汽车座椅乘员感知系统，如安全带报警传感器，出租车自动计费器，气囊感应和驾驶员离座。有了这个装置，它可以更准确的感知座位上有没有人。
本发明与现有技术相比的有益效果是：使用薄膜压力结合电容式为一体的传感器原理，就座的人必须达到一定的重量，并且要满足一定接触面积的人体组织靠近；实现了双重判断，大大提高了识别人入座的准确性，减少物体放置或者挤压的误判，从而解决了传统方式的单一性，提高了识别是人入座的准确性，实现座椅使用状态监测功能。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (5)
1.一种薄膜压力电容式传感器及工作方法，其特征在于：主要包括薄膜压力传感器、MCU、电容、导电薄片和接插件，所述的MCU通过接插件与导电薄片和薄膜压力传感器电路控制连接，所述的电容包括有动极板、定极板和电容介质，所述的MCU作为数据处理的微控制单元；
所述的薄膜压力电容式传感器工作流程如下：
a.薄膜压力电容式传感器上电后，MCU处于低功耗模式；
b.当有人入座时，会挤压到薄膜型压力传感器，则压力传感器的两个输出引脚导通，从而唤醒MCU进入工作状态；
c.接着MCU对矩形导电片的定极板发送脉冲信号；
d.同时MCU计算出给定极板脉冲充电所需要的时间，和定极板放电的时间；
e.MCU通过计算出充电时间加放电时间之和作为充放电时间，从而与没人就座时的充放电时间对比，当此时充放电时间大于没人就座时的充放电时间，判断为有人入座，否则判断为无人入座；
f.有人入座MCU就向外输出一个高电平信号，否则向外输出一个低电平信号；
g.判断完成重新进入低功耗模式；
h.当人从座位离开时，松开薄膜型压力传感器，则压力传感器的两个输出引脚断开，同样唤醒MCU进入工作状态；
i.接着MCU对矩形导电片的定极板发送脉冲信号；
j.同时MCU计算出给定极板脉冲充电所需要的时间，和定极板放电的时间；
k.MCU通过计算出充电时间加放电时间之和作为充放电时间，从而与没人就座时的充放电时间对比，当此时充放电时间大于没人就座时的充放电时间，判断为有人入座，否则判断人已经离开座位；
l.有人离开MCU就向外输出一个低电平信号；
m.判断完成再进入低功耗模式；
n.工作步骤b到步骤m循环。
2.根据权利要求1所述的薄膜压力电容式传感器及工作方法，其特征在于：所述的薄膜压力传感器是一种敏感压力开关，输出通断信号。
3.根据权利要求1所述的薄膜压力电容式传感器及工作方法，其特征在于：所述的薄膜压力传感器与电容式传感器组合成“干”字型。
4.根据权利要求1所述的薄膜压力电容式传感器及工作方法，其特征在于：所述的导电薄片位于薄膜压力电容式传感器的中间矩形部分，四周分布圆点为薄膜压力传感器的薄膜压力触点。
5.根据权利要求1所述的薄膜压力电容式传感器及工作方法，其特征在于：所述的薄膜压力传感器与导电薄片组合的上表面和下表面紧贴设有透明PET膜和底胶构成。
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|---|---|---|---|---|
| CN111065543A (zh) * | 2017-08-10 | 2020-04-24 | 乔伊森安全系统收购有限责任公司 | 乘员检测系统 |
| CN111122019A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-08 | 中国科学院微电子研究所 | 基于电压时间转换的电容式压力检测装置、方法及传感器 |
| CN114729843A (zh) * | 2019-11-26 | 2022-07-08 | 松下知识产权经营株式会社 | 载置物检测装置以及车辆控制系统 |
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