CN202441178U - 一种用于电动车窗防夹传感器中的检测电路 - Google Patents
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Abstract
一种用于电动车窗防夹传感器中的检测电路，包括一激励信号发生器、至少两路模拟滤波电路、一模数转换电路和一微控制器，所述激励信号发生器分别接入主检测电容和辅助检测电容的其中一个电极，主检测电容和辅助检测电容的另一个电极分别接入所述模拟滤波电路，并通过所述模数转换电路将主检测电容和辅助检测电容的变化信号分别转换成数字信号，微控制器依据接收到的数字信号通过软件算法产生控制电动车窗升降电机的控制信号。本实用新型中的模拟滤波电路设置的路数与主检测电容和辅助检测电容的数量相同，并且模数转换电路为多道模数转换电路，其与模拟滤波电路的数量相同，可以有效抑制低频干扰信号和由温度变化引起的缓慢变化信号。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于电动车窗防夹传感器中的检测电路。
背景技术
现有电容式防夹传感技术依据电容电极的设置位置分为以下两大类：
1、在车窗上部密封区域安装电容检测电极
如专利US6337549、US6377009、US7293467、US20030005775、US6483054、US6389752、US7319301、CN200880114004.5
这类技术使用嵌入玻璃窗上部密封条内的金属电极检测电容变化。当导电体靠近检测电极时，由于电极附近的介电常数发生变化造成电极间的电容改变实现非接触防夹。US6337549在密封条内设中空区域或填充海绵材料增加弹性，当非导电物体进入防夹区域时，车窗上升夹住非导电体，夹力使密封条发生形变，密封条内的检测电极位移造成电容变化实现有限夹力防夹。专利US6377009采用窄脉冲对电容充放电的方法减少水分等外界因素干扰；同时配合位置传感器和电机电流检测电路，使用自适应算法修正由于材质老化和变形等缓慢变化因素造成的系统偏差。
2、在玻璃本体上部安装电容检测电极
这类方法使用丝印在玻璃上部的检测电极检测导电物体（如US4453112，国内专利申请号200610060104.7），同时配合位置检测电路，记录正常状态下位置-电容曲线。当某位置电容值超过一定阈值时控制车窗马达带动车窗下降。
上述现有的电容式防夹方法存在以下缺陷：
（1）开放式的检测电极无法判断物体的方位。由于电场线环绕在检测电极的周围，遇到侧面靠近的导电体如乘员的头部，或者手握侧面的把手时会使检测系统判断失误。
（2）安装在密封条内的电极会因为橡胶老化、温度变化、装配不当、车门形变等产生应力而造成变形，干扰信号检测。
（3）外界温湿度变化会使介电常数发生改变，对检测电路产生干扰。
（4）使用带屏蔽层的（类似同轴电缆）的检测导线虽然不受外界环境的影响，但无法实现非接触防夹，同时也存在上述第（2）条描述的缺陷。
因此，现有各种电容式防夹技术也未被汽车前装市场采用。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种可以分别对每路的模拟滤波电路进行模数转换并且有效抑制低频干扰信号和由温度变化引起的缓慢变化信号的用于电动车窗防夹传感器中的检测电路。
按照本实用新型提供的一种用于电动车窗防夹传感器中的检测电路，包括一激励信号发生器、至少两路模拟滤波电路、一模数转换电路和一微控制器，所述激励信号发生器分别接入位于玻璃本体上的主检测电容和辅助检测电容的其中一个电极，主检测电容和辅助检测电容的另一个电极分别接入所述模拟滤波电路，并通过所述模数转换电路将所述主检测电容和所述辅助检测电容的变化信号分别转换成数字信号，所述微控制器依据接收到的数字信号通过软件算法产生控制电动车窗升降电机的控制信号。
按照本实用新型提供的一种用于电动车窗防夹传感器中的检测电路还具有如下附属技术特征：
每路所述模拟滤波电路中至少包含一个与所述主检测电容或所述辅助检测电容相串联的串联滤波电容。
每路所述模拟滤波电路中至少包含一个对地并联的并联滤波电容。
所述激励信号发生器与所述主检测电容之间至少包含一个接地的并联滤波电容C7，所述激励信号发生器与所述辅助检测电容之间至少包含一个接地的并联滤波电容C8。
按照本实用新型提供的用于电动车窗防夹传感器中的检测电路与现有技术相比具有如下优点：本实用新型中的模拟滤波电路设置的路数与主检测电容和辅助检测电容的数量相同，即每个检测电容设置有一路模拟滤波电路，并且模数转换电路为多道模数转换电路，其与模拟滤波电路的数量相同，即可以分别对每路的模拟滤波电路进行模数转换；另外，可以有效抑制低频干扰信号和由温度变化引起的缓慢变化信号。
附图说明
图1是本实用新型用于电动车窗防夹传感器中的检测电路的原理图。
图2是本实用新型用于电动车窗防夹传感器中的检测电路的电容电极有人体接近条件下的电场分布示意图。
图3是本实用新型用于电动车窗防夹传感器中的检测电路的电容电极的结构示意图。
图4是本实用新型另外一种实施例的检测电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详述：
参见图1至图3，在本实用新型给出的上述实施例中，所述传感器检测电路包括一激励信号发生器22、两路模拟滤波电路18、19、一模数转换电路23和一微控制器24，所述激励信号发生器22分别接入所述主检测电容C1和所述辅助检测电容C2的其中一个电极1、3，所述主检测电容C1和辅助检测电容C2的另一个电极2、4分别接入所述模拟滤波电路18、19，并通过所述模数转换电路23将所述主检测电容和所述辅助检测电容的变化信号分别转换成数字信号，所述微控制器24依据接收到的数字信号通过软件算法产生控制电动车窗升降电机25的控制信号。本实用新型中的模拟滤波电路设置的路数与主检测电容和辅助检测电容的数量相同，即每个检测电容设置有一路模拟滤波电路，并且模数转换电路23为多道模数转换电路，其与模拟滤波电路的数量相同，即分别对每路的模拟滤波电路进行模数转换。
本实用新型中的激励信号发生器22能够产生激励信号，该激励信号可以为正弦波、方波等。所述模拟滤波电路18、19能够对模拟信号进行预处理，使其能够进行模数转换。而所述模数转换电路23则对模拟信号转换成数字信号。微控制器24对数字信号进行处理，产生控制信号，控制信号可以直接驱动电动车窗的电机，也可以传输至车载电脑中，由车载电脑控制。所述激励信号发生器22、模数转换电路23和微控制器24均可以采用较为成熟的集成电路实现，对其原理图此处不再赘述。而所述模拟滤波电路18、19的构成如图中所示，当然，也可以根据实际情况，对其具体结构做适当修改，但其主要功能是实现对模拟信号的预处理，使其能够满足数模转换。
参见图1，在本实用新型给出的上述实施例中，每路所述模拟滤波电路18、19中至少包含一个与所述主检测电容C1或所述辅助检测电容C2相串联的串联滤波电容C3和C4。即所述主检测电容C1相连接的所述模拟滤波电路18中串联一个串联滤波电容C3，另外一路与所述辅助检测电容C2相连接的模拟滤波电路19中串联一个串联滤波电容C4。其作用是抑制低频干扰信号和由温度变化引起的缓慢变化信号。
参见图1，在本实用新型给出的上述实施例中，每路所述模拟滤波电路18、19中至少包含一个对地并联的并联滤波电容C5和C6。其作用是旁路高频干扰信号。
参见图1，在本实用新型给出的上述实施例中，所述激励信号发生器与所述主检测电容之间至少包含一个接地的并联滤波电容C7，所述激励信号发生器与所述辅助检测电容之间至少包含一个接地的并联滤波电容C8。其作用是旁路激励信号上的高频干扰信号。
本实用新型的测量原理如图1所示，激励信号发生器22产生的方波激励信号（激励信号可以是方波或正弦波）分别给主检测电容C1和辅助检测电容C2施加激励信号，主检测电容C1和辅助检测电容C2的另一端输出的信号分别通过各自的模拟滤波电路18、19和滤波后，再通过双通道模数转换电路23转换成数字信号，转换后的两路数字信号同时进入微控制器24，微控制器24依据接收到的C1和辅助检测电容C2的数字变化信号，通过防夹软件算法形成控制升降电机25的控制信号，控制玻璃本体13的升降动作。
防夹软件算法的基本控制策略是，第一，在接到升起玻璃开关信号时，先判断是否有人体接近或接触玻璃本体13的上沿14，若有则禁止电机启动；第二，若玻璃本体13正在上升过程中判断出突然有人体接近或接触玻璃本体13上沿14则立即使电极反转，使玻璃立即下降到底。软件实现上述控制策略即可实现零夹力防夹。
在玻璃本体13上沿设置一对主检测电容，在所述主检测电容的下方设置至少一对辅助检测电容；基于，若有人体接近玻璃本体13的上沿14方向时，主检测电容C1的电容量变化显著大于辅助检测电容的电容量变化，作为有人体接近玻璃本体13的上沿14附近的判断条件；传感器检测电路接收主检测电容和辅助检测电容的电容量变化信号，依据上述判断条件进行判断，产生控制信号。
若当人体从玻璃本体13侧面接近主检测电容和辅助检测电容时，由于人体距主检测电容和辅助检测电容的距离差别不大，由此引起的主检测电容和辅助检测电容的电容量变化基本相等；若人体从辅助检测电容的下方接近玻璃本体13侧面，由于人体距辅助检测电容的距离小于主检测电容，由此引起的辅助检测电容的电容量变化会显著大于主检测电容的电容量变化，作为人体接近玻璃本体13上沿方向的判断条件。
基于温度变化或附着在玻璃本体13上的雨水、雾水、雪水、电磁干扰环境因素引起的主检测电容和辅助检测电容的电容量变化基本是相等的，作为消除上述环境变化因素引起的影响的判断条件。
参见图4，在本实用新型给出的另一种实施例中，主要是针对三个电容电极而设置，该电路原理图与上述实施例的主要差别在于激励信号发生器22只是与共用电极相连接，其他的结构与上述实施例完全相同。
Claims (4)
1.一种用于电动车窗防夹传感器中的检测电路，包括一激励信号发生器（22）、至少两路模拟滤波电路（18、19）、一模数转换电路（23）和一微控制器（24），所述激励信号发生器分别接入主检测电容和辅助检测电容的其中一个电极，主检测电容和辅助检测电容的另一个电极分别接入所述模拟滤波电路（18、19），并通过所述模数转换电路（23）将主检测电容和辅助检测电容的变化信号分别转换成数字信号，所述微控制器（24）依据接收到的数字信号通过软件算法产生控制电动车窗升降电机（25）的控制信号。
2.如权利要求1所述的一种用于电动车窗防夹传感器中的检测电路，其特征在于：每路所述模拟滤波电路（18、19）中至少包含一个与主检测电容或辅助检测电容相串联的串联滤波电容。
3.如权利要求1所述的一种用于电动车窗防夹传感器中的检测电路，其特征在于：每路所述模拟滤波电路（18、19）中至少包含一个对地并联的并联滤波电容。
4.如权利要求1所述的一种用于电动车窗防夹传感器中的检测电路，其特征在于：所述激励信号发生器与主检测电容之间至少包含一个接地的并联滤波电容C7，所述激励信号发生器与辅助检测电容之间至少包含一个接地的并联滤波电容C8。
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