CN116075624A - 利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用感测静电容量的变化的传感器部而能够防止因人体被夹紧而发生安全事故的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置，该装置包括：传感器部，其感测对应于被接近被动体的人体挤压的外部导电体与内部导电体之间的间隔的静电容量的变化；信号处理部，其将传感器部的感测信号与基准值进行比较，并输出指示人体在被动体被夹紧的现象的被夹紧发生信号；马达驱动部，其为了使被动体移动而驱动马达；以及控制部，其若从信号处理部接收所输入的被夹紧发生信号，则控制马达驱动部以使被动体停止或沿相反方向移动，从而可以防止因人体被夹紧而发生安全事故。

Description

利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置
技术领域
本发明涉及一种利用感测静电容量的变化的传感器部而能够防止因人体被夹紧而发生安全事故的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置。
背景技术
汽车的滑动门可以由驾驶员或乘客用一个按钮打开或关闭，因而方便，但在驾驶员来不及确认乘客而关门的情况下，发生人体被滑动门夹紧的情况，从而发生乘客受伤的问题。
为了解决这种问题，作为现有技术的韩国授权专利第10-0520356号(2005年10月04日授权，专利文献1)公开了如下技术：具备用于照射激光的激光发光部和用于接收从激光发光部照射的激光的激光受光部，且激光受光部感测物体在合乘车辆的滑动门被夹紧部被夹紧的状态。但是，在上述专利文献1的情况下，由于使用昂贵的设备即激光发光部和激光受光部，因而增加用户的经济负担，而且若车辆在如土路那样的恶劣条件下运行，则由于车辆运行中产生的振动而存在激光发生部和激光受光部误操作的问题。
另外，在韩国授权专利第10-1566977号(2015年11月02日授权，专利文献2)中，通过光传感器感测存在于滑动门与车体之间的物体而防止发生身体或衣角钳住于滑动门与车体之间的安全事故。但是，在专利文献2的情况下，由于光传感器被异物污染或因飞散灰尘、强烈阳光而导致误操作，因此在安全性上存在问题。
在另一个现有技术中，虽然公开了一种感测马达旋转状态而感测物体的被夹紧并控制使滑动门移动的马达的技术，但在门上发生被夹紧而产生一定的机械压力才能感测马达的异常状态，因此存在对反应速度慢的老弱者或儿童造成严重的安全事故的问题。
在另一个现有技术中，虽然公开了一种利用静电容量传感器感测物体的方式，但在被雨水浸湿的情况下无法准确地感测物体而存在导致误操作的问题。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于提供一种利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置，该装置利用被人体所施加的触摸压力挤压的传感器部而感测静电容量的变化，从而能够防止因人体被夹紧而发生安全事故。
解决问题方案
旨在达到上述目的的根据本发明的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置的特征在于，包括：传感器部，其感测对应于电接地在被动体上的外部导电体与内部导电体之间的间隔的静电容量的变化；信号处理部，其将上述传感器部的感测信号与基准值进行比较，并输出指示在上述被动体发生人体被夹紧的被夹紧发生信号；马达驱动部，其为了使上述被动体移动而驱动马达；以及控制部，其若从上述信号处理部接收所输入的被夹紧发生信号，则控制上述马达驱动部以使上述被动体停止或沿相反方向移动。
根据本发明的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置的特征在于，上述被动体是作为安装于汽车的附属物的侧门、后备箱门、车窗、天窗以及升降机的出入门、地铁出入门中的一种，上述传感器部形成为与被动体的侧部形状对应而弯曲的条带形态。
根据本发明的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置的特征在于，上述传感器部将上述外部导电体、内部导电体以及支撑部一体化，上述支撑部配合于外部导电体与内部导电体之间以防外部导电体和内部导电体直接接触，从而实现电绝缘。
根据本发明的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置的特征在于，在上述支撑部沿着长度方向在两侧竖直地形成有突出柱，且在彼此相对的突出柱之间形成有凹陷的安装槽，内部导电体的底面与上述安装槽接触。
根据本发明的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置的特征在于，在上述支撑部的两侧柱外侧形成有沿着长度方向延伸的一对第一狭缝，且在上述支撑部的两侧柱内侧形成有沿着长度方向延伸的一对第一嵌入突起。
根据本发明的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置的特征在于，在上述外部导电体的内侧形成有一对第二嵌入突起，上述第二嵌入突起与支撑部的第一狭缝配合。
根据本发明的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置的特征在于，在上述内部导电体的两侧柱外侧形成有沿着长度方向延伸的一对第二狭缝，支撑部的第一嵌入突起与上述第二狭缝配合。
根据本发明的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置的特征在于，埋在上述支撑部中的第一信号电缆引出至外部而与上述信号处理部连接，埋在上述外部导电体中的第二信号电缆引出至外部而与上述信号处理部连接。
根据本发明的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置的特征在于，上述外部导电体形成为拱顶形状，上述外侧导电体的一侧端部和上述内部导电体的一侧端部形成为锯齿状，在上述外部导电体与内部导电体之间形成有空气层。
根据本发明的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置的特征在于，上述传感器部利用三重注塑成型机而将上述外部导电体、内部导电体以及支撑部成型为一体。
根据本发明的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置的特征在于，上述外部导电体由被人体施加的触摸压力挤压的柔软的材质制成。
根据本发明的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置的特征在于，上述外部导电体和内部导电体由热塑性弹性体和碳纳米管的复合原材料成型。
根据本发明的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置的特征在于，上述碳纳米管以20～60重量％调配到上述热塑性弹性体中。
根据本发明的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置的特征在于，上述支撑部由热塑性弹性体成型。
根据本发明的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置的特征在于，上述传感器部根据外部导电体与内部导电体之间的间隔输出静电容量和电阻的变化，上述信号处理部包括将上述传感器部的感测的静电容量和预先设定的第一基准值进行比较的第一比较器以及将与上述传感器部的电阻变化对应的分压电压和预先设定的第二基准值进行比较的第二比较器，若感测的静电容量大于第一基准值，则上述第一比较器输出被夹紧发生信号，若与感测的电阻对应的分压电压小于第二基准值，则上述第二比较器输出被夹紧发生信号。
发明效果
根据本发明，外部导电体和内部导电体一体化而制成细条带形态，从而能够设置成与对象物的形状对应而弯曲，由此能够容易且简便地进行设置作业，且能够适用于汽车的滑动门、电动窗、升降机的滑动门等多个领域。
根据本发明，能够根据由外部导电体和内部导电体构成的传感器部的静电容量变化感测被夹紧发生，且在外部导电体上施加过大的外力导致外部导电体和内部导电体贴合的状况下能够根据传感器部的电阻变化而感测被夹紧发生，从而能够在多种使用环境下确保工作稳定性。
根据本发明，外部导电体和内部导电体形成为锯齿状，以使外部导电体与内部导电体之间相对的表面积增大，因此能够灵敏地感测与外部导电体和内部导电体之间的间隔成比例地变化的静电容量，因而能够提高传感器性能。
根据本发明，密封处理传感器部的外部导电体，且外部导电体适用接地构造，因此防止雨水或灰尘等异物引起误操作，因而能够提高可靠性。
附图说明
图1是示出了根据本发明的实施例的传感器部的外观的立体图。
图2是根据本发明的实施例的传感器部的分解立体图。
图3是根据本发明的实施例的传感器部的A-A线剖视图。
图4是根据本发明的实施例的传感器部和信号处理部的详细电路图。
图5是示出了根据本发明的实施例的随由人体施加于传感器部的触摸压力而变化的静电容量的曲线图。
图6是根据本发明的实施例的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置的控制框图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施例以说明本发明。各附图中所示的相同的参照符号表示相同的部件。另外，在说明本发明过程中，对于相关的公知功能或构成的具体的说明在判断为有可能使本发明的要旨不必要地模糊的情况下将省略其详细的说明。
另外，在提及到某一部分“包括”某一构成要素时，其除非另有特别相反的记载，否则意味着能够进一步包括其它构成要素而不是排除其它构成要素。
为了应对在利用电动马达驱动设置于汽车的滑动门时因用户疏忽而发生被夹紧情况，根据本发明的实施例的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置具备利用感测静电容量的变化的传感器部而使滑动门自动停止或沿相反方向驱动的防夹(anti-pinch)功能，从而可以确保用户的安全。
这种利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置可以适用于利用电动马达驱动被动体的多种技术领域。例如，在作为用户便利功能之一采用能够自动开关作为安装于汽车的附属物的侧门、后备箱门、车窗、天窗的电动自动开关系统的情况下，可以附加根据实施例的自动滑动门的安全装置。作为另一个例子，即使在如建筑物的升降机出入门或地铁出入门那样采用自动开关方式的情况下也可以附加根据实施例的自动滑动门的安全装置。
如图1和图2所示，根据本发明的实施例的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置可以包括感测与接近自动滑动门的人体所施加的触摸压力成比例的静电容量的变化的传感器部100。
图1是示出了根据本发明的实施例的传感器部的外观的立体图，图2是根据本发明的实施例的传感器部的分解立体图。
上述传感器部100可以设置于作为由电动马达前进或后退的被动体的滑动门的侧部。该传感器部100的位置无需特定地限制，其可以不受限制地设置在暴露于外部处，以能够对接近的人体所施加的触摸压力做出反应。
如图1和图2所示，上述传感器部100可以沿长度方向延伸形成。上述传感器部100可以制成与滑动门的侧部形状对应而弯曲的条带形态。上述传感器部100可以包括支撑部110、内部导电体120以及外部导电体130。
上述支撑部110和内部导电体120内置于上述外部导电体130而一体化。
上述支撑部110配合于外部导电体130与内部导电体120之间以防外部导电体130和内部导电体120直接接触。另外，上述支撑部110由电绝缘性材质制成，例如，可以向注塑成型机供给热塑性弹性体(TPE：thermoplastic elastomer)而进行成型。
上述外部导电体130是暴露于外部的传感器部100的外皮，其形成内部为空的拱顶形状的外观，且可以由能够被人体施加的触摸压力挤压的柔软的材质制成。在上述外部导电体130内部形成有隧道形状的容纳空间134，在该容纳空间134容纳支撑部110和内部导电体120。
可以向注塑成型机供给热塑性弹性体(TPE)和具有导电性的碳纳米管(CNT)的复合原材料而成型上述外部导电体130和内部导电体120。这里，碳纳米管(CNT)以20～60重量％调配到热塑性弹性体(TPE)中。
上述支撑部110、内部导电体120以及外部导电体130可以利用三重注塑成型机而成型为一体，且采用热塑性弹性体(TPE)作为通用原材料，因此，以支撑部110为媒介接合的内部导电体120和外部导电体130的界面接合力优良且耐久性提高。
如图2所示，就上述支撑部110而言，沿着长度方向在两侧竖直地形成有突出柱，且在彼此相对的突出柱之间形成有凹陷的安装槽112。
上述支撑部110的底面和两个侧面与外部导电体130的内侧表面接触，且内部导电体120的底面与上述支撑部110上表面的安装槽112接触。
在上述支撑部110的两侧柱外侧形成有沿着长度方向延伸的一对第一狭缝113，且在两侧柱内侧形成有沿着长度方向延伸的一对第一嵌入突起111。
在上述外部导电体130的内侧形成有一对第二嵌入突起132，而该第二嵌入突起132与容纳于容纳空间134的支撑部110的第一狭缝113配合。
在上述内部导电体120的两侧柱外侧形成有沿着长度方向延伸的一对第二狭缝123。支撑部110的第一嵌入突起111与位于安装槽112的内部导电体120的第二狭缝123配合。
埋在上述支撑部120中的第一信号电缆122引出至外部而与下述的信号处理部200连接，埋在上述外部导电体130中的第二信号电缆133引出至外部而与信号处理部200连接。
如图3所示，上述外部导电体130的底面与对象物的固定部101配合，而固定部101具体实现为导体以使外部导电体130能够电接地。图3是根据本发明的实施例的传感器部的A-A线剖视图。另外，上述外部导电体130的两侧端部可以经密封处理而确保气密性。
在实施例中，上述固定部101可以是汽车的框架主体的一部分，但并不限定于此。例如，上述外部导电体130可以电连接到设置处的导电性对象物以使其接地。
在上述外部导电体130的容纳空间134形成有未由上述支撑部110和内部导电体120填充的空余的空间。即、如图3所示，在上述外部导电体130的内侧上部与内部导电体120之间形成有空气层140。
上述内部导电体120的第一尖头121和上述外部导电体130的第二尖头131配置成隔着上述空气层140相对，且彼此隔开一定间隔d。在这样隔开了一定间隔d的正常状态下外部导电体130和内部导电体120的静电容量可以设定为基准值。
若柔软的外部导电体130由于人体施加的触摸压力而被挤压导致暂时发生形态变形，则彼此相对的第一尖头121与第二尖头131的间隔会变窄。由于第一尖头121与第二尖头131之间的间隔通过触摸压力而变窄或变宽，因此可以与该间隔的变化对应而诱导静电容量的变化。在实施例中，上述内部导电体120的第一尖头121和上述外部导电体130的第二尖头131形成为锯齿状。由于相对的第一尖头121和第二尖头131形成为锯齿状，因此在彼此靠近的情况下相对的表面积变大，从而可以灵敏地感测静电容量的变化。
在上述外部导电体130被接近滑动门的人体挤压的情况下，外部导电体130的第二尖头131向内部导电体120的第一尖头121侧接近，间隔d随这种外部导电体130的位移而变化。感测与该间隔d对应的静电容量的变化，从而可以识别人体被夹紧现象。
图4是根据本发明的实施例的传感器部和信号处理部的详细电路图，图5是示出了根据本发明的实施例的随由人体施加于传感器部的触摸压力而变化的静电容量的曲线图。
如图4所示，上述传感器部100可以用由静电容量Cs和电阻Rs构成的等效电路来进行说明。内部导电体120的第一尖头121与外部导电体130的第二尖头131之间的间隔d随外部导电体130的位移而变化，根据与该间隔d的变化对应的静电容量Cs和电阻Rs的感测信号施加于信号处理部200。
上述传感器部100的静电容量C可以由以下数学式1表示。
(数学式1)
C＝εS/d
其中，d是内部导电体的第一尖头与外部导电体的第二尖头之间的距离，S是内部导电体的第一尖头与外部导电体的第二尖头之间相对的表面积，ε是介电常数。
参考图5，若外部导电体130由于人体施加的触摸压力而被挤压导致间隔d变窄，则传感器部100的静电容量C变得比第一基准值Cth大。若这样静电容量C变得比第一基准值Cth大，则可以认为是发生被夹紧现象(Pinch)的情况(点K的左侧区域)。
另一方面，若人体施加的触摸压力被解除则施加的按压被解除，由此，外部导电体130恢复到原来的形态，这样一来，间隔d变宽，从而传感器部100的静电容量C变得比第一基准值Cth小而收敛到初始值Co。若静电容量C变得比第一基准值Cth小而收敛到初始值Co，则可以认为是未发生被夹紧现象(Pinch)的安全的状态(Safe)(点K的右侧区域)。
如图4所示，上述信号处理部200将传感器部100的感测信号和基准值进行比较，并在滑动门发生被夹紧现象时将被夹紧发生信号施加于下述的控制部210。
上述信号处理部200可以包括第一比较器201、第二比较器202以及或门(OR gate)203。
上述第一比较器201将传感器部100的感测的静电容量Cs和预先设定的第一基准值Cth进行比较。在静电容量Cs大于第一基准值Cth即发生了被夹紧的情况下，将被夹紧发生信号施加于或门(OR gate)203。
另一方面，若施加于上述外部导电体130的按压的程度过大导致外部导电体130的第二尖头131和内部导电体120的第一尖头121贴合，则会失去电容器的性质。由此，无法识别与静电容量的变化对应的人体的被夹紧现象。
考虑到这一点，具备下述的信号处理部200的第二比较器202以感测两个导电体130、120之间的电阻Rs的变化，从而能够识别被夹紧的发生。
上述第二比较器202将由传感器部100的感测的电阻变化的分压电压VsAv和预先设定的第二基准值Vth进行比较。若分压电压VsAv小于预先设定的第二基准值Vth则将其识别为发生被夹紧现象的情况而将被夹紧发生信号施加于或门(OR gate)203。
上述或门(OR gate)203接收所施加的第一比较器201的被夹紧发生信号和第二比较器202的被夹紧发生信号并将其输出至控制部210。
如图6所示，上述控制部210若从信号处理部200的或门(OR gate)203接收所施加的被夹紧发生信号，则为了控制马达驱动部220而使滑动门移动，将驱动中的马达停止或沿相反方向驱动马达，从而可以防止因人体被夹紧而发生安全事故。图6是根据本发明的实施例的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置的控制框图。
另外，上述控制部210通过警告声输出部230输出警告声以能够确认对于外部用户的被夹紧发生。
前面所述的本发明的说明旨在例示，本领域普通技术人员会理解在不变更本发明的技术思想或必要特征的情况下能够容易地变形为其它具体方式。

Claims (15)

1.一种利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置，其特征在于，包括：
传感器部，其感测对应于电接地在被动体上的外部导电体与内部导电体之间的间隔的静电容量的变化；
信号处理部，其将上述传感器部的感测信号与基准值进行比较，并输出指示在上述被动体发生人体被夹紧的被夹紧发生信号；
马达驱动部，其为了使上述被动体移动而驱动马达；以及，
控制部，其若从上述信号处理部接收所输入的被夹紧发生信号，则控制上述马达驱动部以使上述被动体停止或沿相反方向移动。
2.根据权利要求1所述的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置，其特征在于，
上述被动体是作为安装于汽车的附属物的侧门、后备箱门、车窗、天窗以及升降机的出入门、地铁出入门中的一种，
上述传感器部形成为与被动体的侧部形状对应而弯曲的条带形态。
3.根据权利要求1所述的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置，其特征在于，
上述传感器部将上述外部导电体、内部导电体以及支撑部一体化，
上述支撑部配合于外部导电体与内部导电体之间以防外部导电体和内部导电体直接接触，从而实现电绝缘。
4.根据权利要求3所述的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置，其特征在于，
在上述支撑部沿着长度方向在两侧竖直地形成有突出柱，且在彼此相对的突出柱之间形成有凹陷的安装槽，
内部导电体的底面与上述安装槽接触。
5.根据权利要求4所述的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置，其特征在于，
在上述支撑部的两侧柱外侧形成有沿着长度方向延伸的一对第一狭缝，
且在上述支撑部的两侧柱内侧形成有沿着长度方向延伸的一对第一嵌入突起。
6.根据权利要求5所述的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置，其特征在于，
在上述外部导电体的内侧形成有一对第二嵌入突起，
上述第二嵌入突起与上述支撑部的第一狭缝配合。
7.根据权利要求5所述的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置，其特征在于，
在上述内部导电体的两侧柱外侧形成有沿着长度方向延伸的一对第二狭缝，
支撑部的第一嵌入突起与上述第二狭缝配合。
8.根据权利要求3所述的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置，其特征在于，
埋在上述支撑部中的第一信号电缆引出至外部而与上述信号处理部连接，埋在上述外部导电体中的第二信号电缆引出至外部而与上述信号处理部连接。
9.根据权利要求1所述的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置，其特征在于，
上述外部导电体形成为拱顶形状，上述外侧导电体的一侧端部和上述内部导电体的一侧端部形成为锯齿状，
在上述外部导电体与内部导电体之间形成有空气层。
10.根据权利要求3所述的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置，其特征在于，
上述传感器部利用三重注塑成型机而将上述外部导电体、内部导电体以及支撑部成型为一体。
11.根据权利要求3所述的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置，其特征在于，
上述外部导电体由被人体施加的触摸压力挤压的柔软的材质制成。
12.根据权利要求3所述的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置，其特征在于，
上述外部导电体和内部导电体由热塑性弹性体和碳纳米管的复合原材料成型。
13.根据权利要求12所述的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置，其特征在于，
上述碳纳米管以20～60重量％调配到上述热塑性弹性体中。
14.根据权利要求3所述的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置，其特征在于，
上述支撑部由热塑性弹性体成型。
15.根据权利要求1所述的利用静电容量变化的防止人体被夹紧装置，其特征在于，
上述传感器部根据外部导电体与内部导电体之间的间隔输出静电容量和电阻的变化，
上述信号处理部包括将上述传感器部的感测的静电容量和预先设定的第一基准值进行比较的第一比较器以及将与上述传感器部的电阻变化对应的分压电压和预先设定的第二基准值进行比较的第二比较器，若感测的静电容量大于第一基准值，则上述第一比较器输出被夹紧发生信号，
若与感测的电阻对应的分压电压小于第二基准值，则上述第二比较器输出被夹紧发生信号。
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