CN113677950B - 静电电容检测传感器 - Google Patents

静电电容检测传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN113677950B
CN113677950B CN202080028275.XA CN202080028275A CN113677950B CN 113677950 B CN113677950 B CN 113677950B CN 202080028275 A CN202080028275 A CN 202080028275A CN 113677950 B CN113677950 B CN 113677950B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
sensing
drive signal
driving
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202080028275.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN113677950A (zh
Inventor
山田朋辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alps Electric Co Ltd filed Critical Alps Electric Co Ltd
Publication of CN113677950A publication Critical patent/CN113677950A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113677950B publication Critical patent/CN113677950B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96—Touch switches
    • H03K17/962—Capacitive touch switches
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
    • G01D5/2405—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by varying dielectric
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/04—Hand wheels
    • B62D1/06—Rims, e.g. with heating means; Rim covers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04107—Shielding in digitiser, i.e. guard or shielding arrangements, mostly for capacitive touchscreens, e.g. driven shields, driven grounds
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04108—Touchless 2D- digitiser, i.e. digitiser detecting the X/Y position of the input means, finger or stylus, also when it does not touch, but is proximate to the digitiser's interaction surface without distance measurement in the Z direction
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/9607—Capacitive touch switches
    • H03K2217/96071—Capacitive touch switches characterised by the detection principle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

一种基于自电容方式的静电电容检测传感器，具有：第一电极；第二电极；感测信号产生部，将所述第一电极或所述第二电极之中的一方作为感测电极，使向所述感测电极施加的感测信号产生；和检测部，将所述感测电极中的与静电电容对应的电荷的移动量检测为检测值，将所述第一电极或所述第二电极之中的另一方设为驱动电极，在向所述驱动电极施加第一驱动信号的状态下和施加频率相同、相位不同的第二驱动信号的状态下，基于所述检测部中的检测值的差分，判定检测对象是否接近所述第一电极以及所述第二电极双方，由此解决上述课题。

Description

静电电容检测传感器
技术领域
本发明涉以及静电电容检测传感器。
背景技术
近年来，作为涉以及自动驾驶(Autonomous)的技术，正在进行HoD(Hands onDetection)传感器的开发。HoD传感器例如进行方向盘的保持状态检测，若考虑使用了静电电容检测传感器的情况，例如将某值作为基准值，在所检测出的静电电容等的值超过基准值的情况下，能够判定为触碰(保持中)方向盘等，在为基准值以下的情况下，判定为未触碰(未保持)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6177026号公报
专利文献2：日本特开2015-232542号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在以往的方法中，例如，有时会产生作为检测对象的人的手保持着方向盘等却判定成未保持、或未保持却判定成保持中这样的误检测，正确地判定是否保持着方向盘等较为困难。
因此，寻求能正确地判定检测对象是否处于保持中的静电电容检测传感器。
用于解决课题的手段
根据本实施方式的一个观点，是基于自电容方式的静电电容检测传感器，具有：第一电极；第二电极；感测信号产生部，将所述第一电极或者所述第二电极之中的一方作为感测电极，使向所述感测电极施加的感测信号产生；和检测部，通过由所述感测信号产生部向所述感测电极施加所述感测信号，从而将所述感测电极中的与静电电容对应的电荷的移动量检测为检测值，其特征在于，将所述第一电极或者所述第二电极之中的另一方作为驱动电极，具有判定部，基于第一检测值和第二检测值的差分，判定检测对象是否接近所述第一电极以及所述第二电极双方，其中该第一检测值是在对所述驱动电极施加第一驱动信号的状态下在所述检测部中被检测出的值，该第二检测值是在对所述驱动电极施加频率与所述第一驱动信号相同、相位不同的第二驱动信号的状态下在所述检测部中检测出的值。
-发明效果-
根据公开的静电电容检测传感器，能够正确地判定是否保持着检测对象。
附图说明
图1是自电容检测传感器的构造图。
图2是第一实施方式中的静电电容检测传感器的构造图。
图3是第一实施方式中的静电电容检测传感器的检测方法的流程图。
图4是第一实施方式中的静电电容检测传感器的说明图。
图5是第一实施方式中的静电电容检测传感器涉以及的实验的说明图(1)。
图6是第一实施方式中的静电电容检测传感器涉以及的实验的说明图(2)。
图7是第一实施方式中的静电电容检测传感器的变形例1的构造图。
图8是第一实施方式中的静电电容检测传感器的变形例2的构造图。
图9是第二实施方式中的静电电容检测传感器的构造图。
图10是第二实施方式中的静电电容检测传感器的构造图(1)。
图11是第二实施方式中的静电电容检测传感器的构造图(2)。
图12是第二实施方式中的静电电容检测传感器的检测方法的流程图。
图13是第三实施方式中的方向盘的说明图。
图14是第三实施方式中的门把手的说明图。
图15是第三实施方式中的智能手机的说明图。
具体实施方式
以下说明用于实施的方式。另外，针对相同的构件等，赋予相同的符号并省略说明。
〔第一实施方式〕
最初，基于图1，来说明使用自电容方式的静电电容检测传感器进行检测的情况。图1所示的自电容方式的静电电容检测传感器具有传感器部10和电路部20，其中，该传感器部10具有感测电极11。电路部20具有感测信号产生部30、检测部40、接触判定部50以及控制部70等，接触判定部50具有存储器51和判定部52。
在该静电电容检测传感器中，在感测电极11与GND之间产生漏电容CL1，在作为检测对象的人体80的一部分81与感测电极11之间产生静电电容CF1。在人体80的一部分81接近了感测电极11的情况下，静电电容CF1的值增大。此外，在人体80与GND之间产生耦合电容CFG。人体80的一部分81例如为手指或手掌等。
在该静电电容检测传感器中，通过感测信号产生部30对感测电极11施加交流电压，在人体80的一部分81接近了感测电极11的情况下，静电电容CF1的值增大，因此伴随于此而移动的电荷量，即电荷的移动量增加。该电荷的移动量的值在检测部40中被检测，其值被存储于存储器51中。判定部52判断在存储器51所存储的检测部40中检测到的电荷的移动量的值是否超过给定的阈值，来判定人体80的一部分81是否触碰传感器部10。具体地说，判定部52在电荷的移动量的值超过给定的阈值的情况下，判定为人体80的一部分81触碰传感器部10，在未超过给定的阈值的情况下，判定为人体80的一部分81未触碰传感器部10，输出接触或者非接触的信息。控制部70进行上述的一系列的静电电容的检测动作的控制。
另外，一般而言，对传感器部10的接触进行感测的部分通过覆盖感测电极11的绝缘体来构成。即，在人体80的一部分81触碰到传感器部10的情况下，变成该人体80的一部分81隔着绝缘体而接近感测电极11。对于后述的本发明也同样，感测电极、驱动电极被设置在隔着绝缘体的位置，设为人体的一部分不会直接触碰这些电极。
然而，在图1所示的自电容方式的静电电容检测传感器的情况下，因环境的变化例如温度的变化、外界重要因素等而导致静电电容变动，因此有时会产生误检测。具体地说，存在以下情况：即便人体80的一部分81未触碰传感器部10，在检测部40中静电电容也被检测为大，由判定部52判定为人体80的一部分81触碰传感器部10的情况；即便人体80的一部分81触碰传感器部10，在检测部40中静电电容也被检测为小，由判定部52判定为人体80的一部分81未触碰传感器部10的情况。
关于排除上述那样的误检测，虽然进行了各种各样的研讨，但任一方法都不能充分地抑制误检测。因此，寻求没有误检测的静电电容检测传感器。
(静电电容检测传感器)
接下来，基于图2来说明第一实施方式中的静电电容检测传感器。本实施方式中的静电电容检测传感器是自电容方式的静电电容检测传感器，具有传感器部110和电路部120，其中，该传感器部110具有感测电极111以及驱动电极112。本实施方式中的静电电容检测传感器用于判定传感器部110的给定的部分是否由人的手等保持。电路部120具有感测信号产生部130、检测部140、保持判定部150、驱动信号控制部160以及控制部170等，保持判定部150具有存储器151和判定部152。驱动信号控制部160具有驱动信号产生部161和成为选择对驱动电极112施加的信号的选择部的开关162。
另外，在本申请中，有时将感测电极111以及驱动电极112记载为第一电极以及第二电极，在该情况下，第一电极以及第二电极之中的任一方成为感测电极111，另一方成为驱动电极112。换言之，本实施方式中的静电电容检测传感器具有第一电极和第二电极。此外，可以是设置有多个感测电极111，并选择其中之一的结构，还可以是设置多个驱动电极112，并选择其中之一的结构。另外，也可以是设置包括第一电极与第二电极的三个以上的电极，并从该三个以上的电极之中选择感测电极以及驱动电极的结构。
在本实施方式中的静电电容检测传感器中，在感测电极111与GND之间产生漏电容CL1，在作为检测对象的人体80的一部分81与感测电极111之间产生静电电容CF1，在人体80的一部分81接近了感测电极111的情况下，静电电容CF1的值增大。此外，在人体80的另一部分82与驱动电极112之间产生静电电容CF2，在人体80的另一部分82接近了驱动电极112的情况下，静电电容CF2的值增大。在本实施方式中，由于对相同的人体80的一部分81与另一部分82分别同时接近感测电极111与驱动电极112的状况进行检测，因此优选感测电极111与驱动电极112之间的距离为1m以下。
另外，在感测电极111与驱动电极112之间产生静电电容CSD，但本实施方式的前提是驱动电极112的电荷经由人体的另一部分82、人体80以及人体的一部分81而对感测电极111造成影响，因此优选静电电容CSD的值尽可能小。在此处的说明中，静电电容CSD小到能够忽视的程度。
在本实施方式中的静电电容检测传感器中，感测信号产生部130使对感测电极111施加的感测信号产生，向感测电极111施加该感测信号，以作为交流电压。在此，在人体80的一部分81接近了感测电极111的情况下，静电电容CF1的值增大，因此伴随于此，电荷的移动量也会增加。即，通过由感测信号产生部130对感测电极111施加感测信号，从而检测部140将感测电极111中的与静电电容对应的电荷的移动量检测为检测值，并存储于存储器151中。判定部152基于存储器151所存储的检测值，进行保持、非保持的判定并输出。具体地说，判定部152基于第一检测值和第二检测值的差分，判定检测对象是否接近第一电极以及第二电极这双方，第一检测值是在对驱动电极112施加第一驱动信号的状态下在检测部140中检测到的值，第二检测值是在对驱动电极112施加与第一驱动信号频率相同但相位不同的第二驱动信号的状态下在检测部140中检测到的值。具体的方法后述，但在此设第一驱动信号是与感测信号相同的信号。此外，设第二驱动信号是与驱动信号产生部161中产生的驱动信号相同的信号。控制部170进行上述的一系列的静电电容的检测动作的控制。
此外，驱动信号控制部160选择感测信号或者驱动信号并施加给驱动电极112。具体地说，设置在驱动信号控制部160内的驱动信号产生部161使驱动信号产生。设置在驱动信号控制部160内的开关162与驱动电极112连接并且与感测信号产生部130和驱动信号产生部161连接，在感测信号产生部130与驱动信号产生部161之间切换与驱动电极112相应的连接目的地，选择对驱动电极112施加的信号。即，设置在驱动信号控制部160的开关162选择在感测信号产生部130中产生的感测信号或者在驱动信号产生部161中产生的驱动信号，并向驱动电极112输出。即，感测信号产生部130与驱动信号控制部160连接。另外，在本实施方式中，由感测信号产生部130输出的交流的感测信号和由驱动信号产生部161输出的交流的驱动信号的频率相同但相位偏离180°。只要感测信号与驱动信号至少相位偏离即可，但由于若相位偏离180°则检测精度会提高，因此是优选的。
(检测方法)
接下来，基于图3来说明：使用本实施方式中的静电电容检测传感器，用于判定传感器部110是否由人的手等保持的检测方法。
最初，在步骤102(S102)中，电路部120在向感测电极111施加了在感测信号产生部130中产生的感测信号的状态下，对驱动电极112也施加感测信号。具体地说，感测信号产生部130使感测信号产生并向感测电极111施加。在该状态下，驱动信号控制部160的开关162通过对感测信号产生部130与驱动电极112进行连接而选择感测信号，并向驱动电极112施加感测信号。另外，控制部170进行这些动作的定时、基于检测部140的检测定时、基于保持判定部150的保持判定定时的控制。
接下来，在步骤104(S104)中，在向感测电极111以及驱动电极112施加了感测信号的状态下，检测部140将感测电极111中的与静电电容对应的电荷的移动量检测为检测值Vd1，并保存于存储器151。该检测值Vd1成为下述的数式1所示的值。
[数式1]
接下来，在步骤106(S106)中，在将感测信号产生部130中产生的感测信号施加给感测电极111的状态下，驱动信号控制部160向驱动电极112施加在驱动信号产生部161中产生的驱动信号。具体地说，在将在感测信号产生部130中产生的感测信号施加给感测电极111的状态下，驱动信号控制部160内的开关162通过对驱动信号产生部161与驱动电极112进行连接而选择驱动信号，并向驱动电极112施加驱动信号。
接下来，在步骤108(S108)中，向感测电极111施加感测信号，在将驱动信号施加给驱动电极112的状态下，检测部140将感测电极111中的与静电电容对应的电荷的移动量检测为检测值Vd2，并保存于存储器151。该检测值Vd2成为下述的数式2所示的值。感测信号与驱动信号是相位偏离180°的反相的信号，因此人体80经由CF2而微小地反相晃动，检测值Vd2成为与数式1所示的检测值Vd1不同的值。
[数式2]
接下来，在步骤110(S110)中，判定部152根据存储器151所存储的检测值Vd1与检测值Vd2，计算差分Vd2-Vd1。所计算的差分Vd2-Vd1成为下述的数式3所示的值。如数式3所示的那样，所计算的差分Vd2-Vd1是与静电电容CF1和静电电容CF2之积成比例的值，静电电容CF1以及静电电容CF2双方仅在足够大时值增大。因此，在人体80的一部分81仅接近感测电极111的情况下或仅接近驱动电极112的情况下，差分Vd2-Vd1的值极小。因此，仅在人体80的一部分81接近感测电极111以及驱动电极112这双方的情况下，即，仅在人体80的一部分81保持着传感器部110的设置有感测电极111以及驱动电极112的部分的情况下，差分Vd2-Vd1的值增大。现有技术中的自电容方式的静电电容检测传感器通常不具备驱动电极。然而，本发明的静电电容检测传感器是自电容方式、同时具备本来就不存在的驱动电极112，对该驱动电极112依次施加频率相同但相位不同的两种信号，对各个情况下的感测电极111的静电电容进行检测，由此在可取出与静电电容CF1和静电电容CF2之积成比例的值的方面具有较大的优点。
[数式3]
接下来，在步骤112(S112)中，判定部152判断差分Vd2-Vd1的值是否大于给定的第一阈值Th。判定部152在差分Vd2-Vd1的值超过给定的第一阈值Th的情况下，进行检测对象接近第一电极(感测电极111)以及第二电极(驱动电极112)双方的判定。即，移至步骤114(S114)并判定为保持中，判定部152将保持中的信息输出并结束。此外，在差分Vd2-Vd1的值为给定的第一阈值Th以下的情况下，移至步骤116(S116)并判定为未保持，判定部152输出未保持的信息并结束。
如上所述，数式3所示的差分Vd2-Vd1在仅接近感测电极111的情况下，或仅接近驱动电极112的情况下，值极小；仅在检测对象接近感测电极111与驱动电极112这双方的情况下，即，人体80的一部分81保持着传感器部110的设置有感测电极111以及驱动电极112的部分的情况，值增大。因此，判定部152能够正确地判定是否保持着传感器部110的设置有感测电极111以及驱动电极112的部分。
此外，数式3所示的差分Vd2-Vd1中，由于不存在数值因温度变化等而变化的漏电容CL1的分量，因此没有基于温度等的环境变化的依赖性。因此，不需要根据温度等的环境来改变给定的第一阈值Vth，能够固定于给定的第一阈值Vth。因此，在保持传感器部110的给定的部分的状态下，即便是将静电电容检测传感器的电源接通的情况下，只要所得到的差分Vd2-Vd1的值超过给定的第一阈值Th，判定部152就能够判定为保持着传感器部110的设置有感测电极111以及驱动电极112的部分。
另外，如图4所示的那样，在本实施方式中的静电电容检测传感器中，在不同的人体各自接近感测电极111与驱动电极112的情况下，判定部152不进行保持着传感器部110的设置有感测电极111以及驱动电极112的部分的判定。具体地说，在人体80的一部分81接近了感测电极111，与人体80不同的人体180的一部分181接近了驱动电极112的情况下，人体80不会受到驱动信号发生了变化的影响。因此，由于对驱动电极112施加感测信号的情况下的检测值Vd1和对驱动电极112施加驱动信号的情况下的检测值Vd2是相同的值，因此差分Vd2-Vd1的值极小。因此，判定部152不进行保持着传感器部110的设置有感测电极111以及驱动电极112的部分的判定。
这是以CF1、CF2、CFG、CL1的值在对检测值Vd1进行检测的情况下和对检测值Vd2进行检测的情况下不会变化作为前提的，优选从对检测值Vd1进行检测到对检测值Vd2进行检测为止的时间尽可能短。
另外，所检测的检测值Vd1以及检测值Vd2的分母中包括人体与GND之间的耦合电容CFG，耦合电容CFG的值相对于通过保持而产生的静电电容CF1、CF2而言压倒性地大的情况下，有时差分Vd2-Vd1的值并不会变大。
(实验结果)
接下来，关于本实施方式中的静电电容检测传感器，说明使用在图5所示的基板190的表面设置了感测电极111与驱动电极112的试验装置而进行的实验。其中，在该试验装置中，感测电极111与驱动电极112被绝缘体覆盖，人体80的一部分81不会直接与电极接触。
如图6所示的那样，在时刻T1～T2的期间内，是人体80的一部分81接近感测电极111，但均未接近驱动电极112的状态。在该状态下，虽然检测值Vd1以及检测值Vd2的值一起上升，但检测值Vd1与检测值Vd2的值大致相同，因此差分Vd2-Vd1的值成为接近于0的值。
在时刻T3～T4的期间内，是均未接近感测电极111，但人体80的另一部分82接近驱动电极112的状态。在该状态下，由于均未接近感测电极111，因此检测值Vd1以及检测值Vd2的值双方都不会变化，因此，差分Vd2-Vd1的值大致为0。
在时刻T5～T6的期间内，是人体80的一部分81接近感测电极111，相同的人体80的另一部分82接近驱动电极112的状态。在该状态下，检测值Vd1以及检测值Vd2的值一起上升，但相比于检测值Vd1的值，检测值Vd2的值更大，因此差分Vd2-Vd1的值大幅增加。
在时刻T7～T8的期间内，是虽然均未接近感测电极111，但与人体80不同的作为黄铜制的棒182接近驱动电极112的状态。在该状态下，由于均未接近感测电极111，因此检测值Vd1以及检测值Vd2的值双方都未变化，由此差分Vd2-Vd1的值大致为0。
在时刻T8～T9的期间内，使人体80的一部分81接近感测电极111，黄铜制的棒182接近驱动电极112的状态。在该状态下，由于接近驱动电极112的并不是人体80的另一部分等，因此通过让人体80的一部分81接近感测电极111，从而检测值Vd1以及检测值Vd2的值一起上升，但检测值Vd1与检测值Vd2的值大致相同，因此，差分Vd2-Vd1的值成为接近于0的值。
另外，在时刻T0～T1的期间内、时刻T2～T3的期间内、时刻T4～T5的期间内、时刻T6～T7的期间内、时刻T9以后，处于均未接近感测电极111以及驱动电极112的状态。在该状态下，由于均未接近感测电极111，因此检测值Vd1以及检测值Vd2的值双方都未变化，由此差分Vd2-Vd1的值变为0。
如上，如时刻T5～T6的期间内那样，能够确认：在人体80的一部分81接近感测电极111，相同的人体80的另一部分82接近驱动电极112的状态下，差分Vd2-Vd1的值大幅增加。另外，在时刻T1、T2、T6、T8、T9中，差分Vd2-Vd1的值瞬间增大，通过适当设定用于检测的时间的长度，从而能够将差分Vd2-Vd1的值瞬间增大的分量除去。
(变形例1)
接下来，基于图7来说明本实施方式中的静电电容检测传感器的变形例1。如图7所示的那样，本变形例中的静电电容检测传感器在感测电极111与驱动电极112之间设置有屏蔽电极113。通过感测信号产生部130对该屏蔽电极113施加感测信号(即，第一驱动信号)。由此，能够减小感测电极111与驱动电极112之间的静电电容CSD。
因此，本变形例优选适用于感测电极111与驱动电极112之间的静电电容CSD的值不能忽视的情况等。
(变形例2)
接下来，基于图8来说明本实施方式中的静电电容检测传感器的变形例2。如图8所示的那样，本变形例中的静电电容检测传感器在驱动信号控制部160内，设置有第一驱动信号产生部163和第二驱动信号产生部164，任一部件均与开关162连接。第一驱动信号产生部163使第一驱动信号产生。第二驱动信号产生部164使第二驱动信号产生。开关162能够选择第一驱动信号或者第二驱动信号，并施加给驱动电极112。在第一驱动信号产生部163中产生的第一驱动信号和在第二驱动信号产生部164中产生的第二驱动信号的相位偏离180°而成为反相。只要第一驱动信号与第二驱动信号至少相位偏离即可，但若相位偏离180°，则检测精度会提高，因此是优选的。
在本变形例中，感测信号产生部130未连接于驱动信号控制部160。然而，在感测信号产生部130中产生的感测信号和第一驱动信号或者第二驱动信号中的任一方也可以是相同的信号。在该情况下，如图2所示的那样，通过构成为将感测信号产生部130与驱动信号控制部160连接，从而能够省略第一驱动信号产生部163。在该情况下，第二驱动信号产生部164相当于驱动信号产生部161。
〔第二实施方式〕
接下来，如图9所示的那样，第二实施方式中的静电电容检测传感器的传感器部210具有第一电极211和第二电极212。在本实施方式中，第一电极211以及第二电极212中的任一方成为感测电极，另一方成为驱动电极。
电路部220具有感测信号产生部130、检测部140、保持判定部150、驱动信号控制部160、控制部170以及驱动感测选择部230等。此外，保持判定部150具有存储器151和判定部152。驱动感测选择部230将第一电极211或者第二电极之中的一方作为感测电极，将另一方作为驱动电极。即，驱动感测选择部230能够选择以下情况：将感测信号产生部130以及驱动信号控制部160和第一电极211以及第二电极212平行地连接的情况；以及将感测信号产生部130以及驱动信号控制部160和第一电极211以及第二电极212交叉地连接的情况。
在驱动感测选择部230中，在平行地连接的情况下，如图10所示的那样，第一电极211与感测信号产生部130连接，第二电极212与驱动信号控制部160连接。在该情况下，第一电极211成为感测电极，第二电极212成为驱动电极。
此外，在驱动感测选择部230中，在交叉地连接的情况下，如图11所示的那样，第一电极211与驱动信号控制部160连接，第二电极212与感测信号产生部130连接。在该情况下，第一电极211成为驱动电极，第二电极212成为感测电极。
在本实施方式中，在第一电极211以及第二电极212中，通过由驱动感测选择部230切换感测电极与驱动电极，从而本实施方式的静电电容检测传感器能够使判定部152中的判定是否保持中的精度提高。
与第一实施方式同样，判定部152基于第一检测值和第二检测值的差分，判定检测对象是否接近第一电极以及第二电极这双方，第一检测值是在对驱动电极施加第一驱动信号的状态下检测部140中检测到的值，第二检测值是对驱动电极施加频率与第一驱动信号相同但相位不同的第二驱动信号的状态下，在检测部140中检测到的值。具体的方法后述，但在此，设第一驱动信号是与在感测信号产生部130中产生的感测信号相同的信号。此外，设第二驱动信号是与在驱动信号产生部161中产生的驱动信号相同的信号。
进而，判定部152在将第一电极211作为感测电极、将第二电极212作为驱动电极的状态下得到的差分的值和将第二电极212作为感测电极、将第一电极211作为驱动电极的状态下得到的差分的值之差为给定的第二阈值以下的情况下，判定为检测对象接近第一电极211以及第二电极212这双方。
(检测方法)
接下来，基于图12来说明：使用本实施方式中的静电电容检测传感器，用于判定传感器部210是否由人的手等保持的检测方法。另外，感测信号和驱动信号是相位偏离180°的反相的信号。
最初，在步骤202(S202)中，如图10所示的那样，在驱动感测选择部230中平行地连接，即：将第一电极211与感测信号产生部130连接，将第二电极212与驱动信号控制部160连接。由此，第一电极211成为感测电极，第二电极212成为驱动电极。
接下来，在步骤204(S204)中，在对成为感测电极的第一电极211施加了在感测信号产生部130中产生的感测信号的状态下，驱动信号控制部160对成为驱动电极的第二电极212也施加感测信号。具体地说，在对第一电极211施加了在感测信号产生部130中产生的感测信号的状态下，驱动信号控制部160内的开关162通过将感测信号产生部130与第二电极212连接，从而对第二电极212施加感测信号。
接下来，在步骤206(S206)中，在对第一电极211以及第二电极212施加了感测信号的状态下，检测部140将作为感测电极的第一电极211中的与静电电容对应的电荷的移动量检测为检测值Vs1d1，并保存于存储器151。
接下来，在步骤208(S208)中，在对成为感测电极的第一电极211施加了在感测信号产生部130中产生的感测信号的状态下，驱动信号控制部160对成为驱动电极的第二电极212施加在驱动信号产生部161中产生的驱动信号。具体地说，在对第一电极211施加了在感测信号产生部130中产生的感测信号的状态下，驱动信号控制部160内的开关162通过将驱动信号产生部161与第二电极212连接，从而向第二电极212施加驱动信号。
接下来，在步骤210(S210)中，在向第一电极211施加了感测信号、向第二电极212施加了驱动信号的状态下，检测部140将作为感测电极的第一电极211中的与静电电容对应的电荷的移动量检测为检测值Vs1d2，并保存于存储器151。
接下来，在步骤212(S212)中，判定部152根据存储器151所存储的检测值Vs1d1与检测值Vs1d2，计算差分D1＝Vs1d2-Vs1d1。
接下来，在步骤214(S214)中，驱动感测选择部230如图11所示的那样交叉地连接，即，将第一电极211与驱动信号控制部160连接，将第二电极212与感测信号产生部130连接。由此，第一电极211成为驱动电极，第二电极212成为感测电极。
接下来，在步骤216(S216)中，在对成为感测电极的第二电极212施加了在感测信号产生部130中产生的感测信号的状态下，驱动信号控制部160向成为驱动电极的第一电极211也施加感测信号。具体地说，在将在感测信号产生部130中产生的感测信号施加给第二电极212的状态下，驱动信号控制部160内的开关162将感测信号产生部130与第一电极211连接，由此向第一电极211施加感测信号。
接下来，在步骤218(S218)中，在向第一电极211以及第二电极212施加了感测信号的状态下，检测部140将作为感测电极的第二电极212中的与静电电容对应的电荷的移动量检测为检测值Vs2d1，并保存于存储器151中。
接下来，在步骤220(S220)中，在对成为感测电极的第二电极212施加了在感测信号产生部130中产生的感测信号的状态下，驱动信号控制部160向成为驱动电极的第一电极211施加在驱动信号产生部161中产生的驱动信号。具体地说，在将在感测信号产生部130中产生的感测信号施加给第二电极212的状态下，驱动信号控制部160内的开关162将驱动信号产生部161与第一电极211连接，向第一电极211施加驱动信号。
接下来，在步骤222(S222)中，在向第二电极212施加了感测信号、向第一电极211施加了驱动信号的状态下，检测部140将作为感测电极的第二电极212中的与静电电容对应的电荷的移动量检测为检测值Vs2d2，并保存于存储器151中。
接下来，在步骤224(S224)中，判定部152根据存储器151所存储的检测值Vs2d1与检测值Vs2d2，计算差分D2＝Vs2d2-Vs2d1。
接下来，在步骤226(S226)中，判定部152判断差分D1的值是否大于给定的第一阈值Th1。在差分D1的值大于给定的第一阈值Th1的情况下，移至步骤228，在差分D1的值为给定的第一阈值Th1以下的情况下，移至步骤232。
接下来，在步骤228(S228)中，判定部152判断差分D2的值是否大于给定的第一阈值Th1。在差分D2的值大于给定的第一阈值Th1的情况下，移至步骤230，在差分D2的值为给定的第一阈值Th1以下的情况下，移至步骤232。
接下来，在步骤230(S230)中，判定部152判断D2-D1的值是否为给定的第二阈值Th2以下。在D2-D1的值为给定的第二阈值Th2以下的情况下，移至步骤234，在D2-D1的值大于给定的第二阈值Th2的情况下，移至步骤232。
在步骤232(S232)中，判定部152判定为未保持传感器部210的设置有第一电极211以及第二电极212的部分，并将未保持的信息输出而结束。在步骤234(S234)中，判定部152判定检测对象接近第一电极211以及第二电极212这双方。即，判定部152判定为保持着传感器部210的设置有第一电极211以及第二电极212的部分，并将保持中的信息输出而结束。
在本实施方式中的静电电容检测传感器中，通过在第一电极211以及第二电极212中对感测电极与驱动电极进行替换，从而能够抑制噪声等的影响引起的误检测。差分D1的值以及差分D2的值是与数式3的右边的值成比例的值，原则上即便将感测电极与驱动电极替换也成为相同的值。虽然有可能因噪声等的影响使得差分D1的值或者差分D2的值瞬间成为大的值，但差分D1的值以及差分D2的值双方都变成大的值，并且该值大致相同的概率极其低。因此，在因噪声等的影响而使得差分D1的值或者差分D2的值瞬间变成大的值的情况下，由于D2-D1的值比给定的第二阈值Th2大，因此判定部152不会被噪声等的影响诱惑而判定为未保持传感器部210的设置有第一电极211以及第二电极212的部分，因此能够使检测精度提高。
另外，对于上述以外的内容来说，与第一实施方式同样。
〔第三实施方式〕
接下来，对第三实施方式进行说明。本实施方式是使用了第一或者第二实施方式中的静电电容检测传感器的方向盘、门把手、智能手机等。如图13所示的那样，本实施方式中的方向盘301在跟前侧安装有第一电极311，在里侧安装有第二电极312，例如在握持了方向盘301之际，检测人体的拇指381接近了第一电极311、食指382接近了第二电极312的情况。由此，能够正确地进行保持方向盘301的判定。
另外，在第一实施方式中的静电电容检测传感器中，第一电极311以及第二电极312之中的任一方与感测电极111对应，另一方与驱动电极112对应。此外，在第二实施方式中的静电电容检测传感器中，第一电极311与第一电极211对应，第二电极312与第二电极212对应。
此外，如图14所示的那样，本实施方式中的门把手302在跟前侧安装有第一电极311，在里侧安装有第二电极312，例如在握持了门把手302之际，检测人体的拇指381接近了第一电极311、食指382、中指383等的除了拇指381以外的手指接近了第二电极312的情况。由此，能够正确地进行保持门把手302的判定。
此外，本实施方式中的智能手机303在左侧的侧面附近安装有电极321、322、323、324，在右侧的侧面附近安装有电极325、326、327、328，从电极321、322、323、324、325、326、327、328之中选择感测电极与驱动电极，检测人体的拇指381、食指382、中指383、无名指384、小指385中任一者接近了所选择出的两个电极双方的情况。由此，能够正确地进行保持智能手机303的判定。
以上，虽然对实施方式进行了详述，但并未限定于特定的实施方式，在权利要求书所记载的范围内，能够进行各种变形以及变更。
本国际申请主张基于2019年5月22日提出了申请的日本专利申请第2019-095930号的优先权，并将该申请的所有内容援引于本国际申请。
-符号说明-
80 人体
81 一部分
82 另一部分
110 传感器部
111 感测电极
112 驱动电极
120 电路部
130 感测信号产生部
140 检测部
150 保持判定部
151 存储器
152 判定部
160 驱动信号控制部
161 驱动信号产生部
162 开关
170 控制部。

Claims (11)

1.一种静电电容检测传感器，是基于自电容方式的静电电容检测传感器，具有：
第一电极；
第二电极；
感测信号产生部，将所述第一电极或者所述第二电极之中的一方作为感测电极，使向所述感测电极施加的感测信号产生；和
检测部，通过由所述感测信号产生部向所述感测电极施加所述感测信号，从而将所述感测电极中的与静电电容对应的电荷的移动量检测为检测值，
所述静电电容检测传感器的特征在于，
将所述第一电极或者所述第二电极之中的另一方作为驱动电极，
具有判定部，基于第一检测值和第二检测值的差分，判定检测对象是否接近所述第一电极以及所述第二电极双方，其中该第一检测值是在对所述驱动电极施加第一驱动信号的状态下在所述检测部中被检测出的值，该第二检测值是在对所述驱动电极施加频率与所述第一驱动信号相同、相位不同的第二驱动信号的状态下在所述检测部中检测出的值。
2.根据权利要求1所述的静电电容检测传感器，其特征在于，
所述第一驱动信号是和所述感测信号相同的信号，
所述第二驱动信号是驱动信号，
具有驱动信号控制部，选择所述感测信号或者所述驱动信号并向所述驱动电极施加，
所述驱动信号控制部具有：
驱动信号产生部，使所述驱动信号产生；和
选择部，连接于所述感测信号产生部与所述驱动信号产生部，选择所述感测信号或者所述驱动信号。
3.根据权利要求1所述的静电电容检测传感器，其特征在于，
具有驱动信号控制部，选择所述第一驱动信号或者所述第二驱动信号并向所述驱动电极施加，
所述驱动信号控制部具有：
第一驱动信号产生部，使所述第一驱动信号产生；
第二驱动信号产生部，使所述第二驱动信号产生；和
选择部，选择所述第一驱动信号或者所述第二驱动信号。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的静电电容检测传感器，其特征在于，
所述判定部在所述差分的值超过给定的第一阈值的情况下，进行检测对象接近所述第一电极以及所述第二电极双方的判定。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的静电电容检测传感器，其特征在于，
所述静电电容检测传感器还具备屏蔽电极，设置于所述感测电极与所述驱动电极之间，被施加所述感测信号。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的静电电容检测传感器，其特征在于，
所述第一驱动信号与所述第二驱动信号的相位偏离180°。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的静电电容检测传感器，其特征在于，
所述感测电极与所述驱动电极的距离为1m以下。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的静电电容检测传感器，其特征在于，
所述感测电极以及所述驱动电极被安装于方向盘，
所述感测电极以及所述驱动电极之中的任一方被安装于所述方向盘的跟前侧，另一方被安装于所述方向盘的里侧。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的静电电容检测传感器，其特征在于，
具有驱动感测选择部，将所述第一电极或者所述第二电极之中的一方作为所述感测电极，将另一方作为所述驱动电极，
所述判定部在将所述第一电极作为感测电极、将所述第二电极作为驱动电极的状态下得到的所述差分的值和将所述第二电极作为感测电极、将所述第一电极作为驱动电极的状态下得到的所述差分的值之差为给定的第二阈值以下的情况下，进行检测对象接近所述第一电极以及所述第二电极双方的判定。
10.根据权利要求1～3中任一项所述的静电电容检测传感器，其特征在于，
设置有多个所述驱动电极。
11.根据权利要求1～3中任一项所述的静电电容检测传感器，其特征在于，
设置有包括所述第一电极与所述第二电极在内的三个以上的电极，
从所述三个以上的电极之中选择所述感测电极以及所述驱动电极。
CN202080028275.XA 2019-05-22 2020-03-13 静电电容检测传感器 Active CN113677950B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019095930 2019-05-22
JP2019-095930 2019-05-22
PCT/JP2020/011213 WO2020235192A1 (ja) 2019-05-22 2020-03-13 静電容量検出センサ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113677950A CN113677950A (zh) 2021-11-19
CN113677950B true CN113677950B (zh) 2024-04-30

Family

ID=73458430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080028275.XA Active CN113677950B (zh) 2019-05-22 2020-03-13 静电电容检测传感器

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11847281B2 (zh)
JP (1) JP7149413B2 (zh)
KR (1) KR102504896B1 (zh)
CN (1) CN113677950B (zh)
DE (1) DE112020002442T5 (zh)
WO (1) WO2020235192A1 (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6278283B1 (en) * 1998-05-11 2001-08-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Capacitance detecting circuit
CN101060321A (zh) * 2006-04-19 2007-10-24 北京希格玛和芯微电子技术有限公司 电荷转移装置、触摸感应装置及方法
CN103475352A (zh) * 2013-09-06 2013-12-25 深圳市芯海科技有限公司 电容触摸按键的检测电路
JP2014122853A (ja) * 2012-12-21 2014-07-03 Hosiden Corp 静電容量型近接センサおよびドアハンドル

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101742982B1 (ko) 2009-04-07 2017-06-02 마이크로칩 테크놀로지 저머니 게엠베하 움켜 쥠 및 접근 검출을 위한 센서 장치 및 방법
JP2010286384A (ja) * 2009-06-12 2010-12-24 Act Lsi:Kk 静電式近接センサ
US8493356B2 (en) * 2010-04-22 2013-07-23 Maxim Integrated Products, Inc. Noise cancellation technique for capacitive touchscreen controller using differential sensing
DE102011002447B4 (de) * 2011-01-04 2014-07-10 Ident Technology Ag Kapazitiver Annäherungsensor sowie Verfahren zur kapazitiven Annäherungsdetektion
JP6161300B2 (ja) 2012-01-23 2017-07-12 東京パーツ工業株式会社 人体検知装置およびこの人体検知装置を備えたキー閉じ込め解除装置
JP6115888B2 (ja) * 2013-03-29 2017-04-19 Toto株式会社 静電容量式タッチセンサ
JP6177026B2 (ja) 2013-06-28 2017-08-09 キヤノン株式会社 タッチパネルの制御装置、タッチパネルの制御方法、及びプログラム
JP5816827B1 (ja) 2014-05-14 2015-11-18 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 グリップセンサ
JP2017190997A (ja) 2016-04-13 2017-10-19 日立オートモティブシステムズ株式会社 静電容量式センサ
JP7020876B2 (ja) 2017-11-20 2022-02-16 株式会社東芝 決定装置、補正装置、決定システム、決定方法及びコンピュータプログラム
WO2019216274A1 (ja) * 2018-05-08 2019-11-14 株式会社エヌエフ回路設計ブロック 静電容量測定回路及び静電容量変位計

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6278283B1 (en) * 1998-05-11 2001-08-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Capacitance detecting circuit
CN101060321A (zh) * 2006-04-19 2007-10-24 北京希格玛和芯微电子技术有限公司 电荷转移装置、触摸感应装置及方法
JP2014122853A (ja) * 2012-12-21 2014-07-03 Hosiden Corp 静電容量型近接センサおよびドアハンドル
CN103475352A (zh) * 2013-09-06 2013-12-25 深圳市芯海科技有限公司 电容触摸按键的检测电路

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2020235192A1 (zh) 2020-11-26
US11847281B2 (en) 2023-12-19
DE112020002442T5 (de) 2022-03-03
WO2020235192A1 (ja) 2020-11-26
JP7149413B2 (ja) 2022-10-06
KR20210136096A (ko) 2021-11-16
CN113677950A (zh) 2021-11-19
KR102504896B1 (ko) 2023-02-28
US20220057874A1 (en) 2022-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9105255B2 (en) Discriminative capacitive touch panel
JP5193942B2 (ja) 静電容量型タッチパネル装置
US8593429B2 (en) Sensing circuit and method for a capacitive touch panel
JP5809516B2 (ja) タッチ式入力装置およびそのコントローラ、制御方法、電子機器
KR100601152B1 (ko) 전하 공유를 이용한 터치 센싱 장치 및 방법
US9691315B2 (en) Touch-type input device
CN105320379B (zh) 触摸式输入装置
US20090184920A1 (en) Two element slider with guard sensor
US20140225856A1 (en) Interference detection
CN102135828A (zh) 信号量测的方法与装置
US11150769B2 (en) Method for capacitively detecting contact and actuation
JP5736551B1 (ja) 電子機器及び制御方法
EP3690912B1 (en) Operation input device and door handle
TWI483169B (zh) 電容偵測電路以及使用此電容偵測電路的電能供應裝置
US20180329532A1 (en) Operation detection device
CN113677950B (zh) 静电电容检测传感器
CN104516608A (zh) 触摸屏面板
JP2009217956A (ja) 静電入力装置および電子機器
US9519388B2 (en) Touch sensor having multiple code matrices and driving method thereof
US11782552B2 (en) Capacitive touch panel and method of driving capacitive touch panel
KR101578036B1 (ko) 용량성 터치입력장치를 이용한 압력감지방법
US11054933B2 (en) Touch sensor circuit and touch sensor method
CN112334868A (zh) 用于识别接触的电容传感器系统
CN110633020B (zh) 触控辨识装置的感测方法及其感测模块
JP2015170347A (ja) 入力装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant