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HINTERGRUND
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Detektieren eines Annäherungsabstands eines lebenden Körpers.
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In jüngster Zeit wurden verschiedene Arten von Sensoren entwickelt, die eine Beziehung zwischen den Sensoren und einem lebenden Körper detektieren. Die ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung Nr. 2014-210127 offenbart eine Vorrichtung zum Erfasse einer Herzfrequenz eines lebenden Körpers beruhend auf einer Änderung des Abstands zwischen kapazitiven Sensoren. Die ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung Nr. 2014-44225 offenbart eine Vorrichtung zum Erfassen von Vorhandensein oder Fehlen von Bedienungsberührung beruhend einer Änderung einer Kapazität. Die ungeprüfte
japanische Patentveröffentlichung Nr. 2016-220961 offenbart einen Resonanzkreis, in dem ein Elektrodenabschnitt die maximale Kapazität aufweist und der Widerstand an dem Resonanzpunkt der Hautwiderstand eines lebenden Körpers ist.
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In letzter Zeit ist bei Vorliegen eines von einem Objekt beabstandeten lebenden Körpers das Detektieren erwünscht, dass sich der lebende Körper innerhalb eines vorbestimmten kurzen Abstands von dem Objekt befindet (innerhalb eines so genannten ”Hover-Touch”-Bereichs (dt. Schwebeberührungsbereich)). Bei einem konkreten autonomen Fahren eines Fahrzeugs ist beispielsweise das Detektieren, ob die Hände und Finger des Fahrers nahe einem Lenkgriff sind und in einem Notfall bereit zum Lenken sind, erwünscht.
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Die vorliegende Erfindung erfolgte im Hinblick auf diese Umstände. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Detektieren eines Annäherungsabstands eines lebenden Körpers vorzusehen. Die Vorrichtung detektiert, dass sich der lebende Körper innerhalb eines Hover-Touch-Bereichs befindet.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Offenbarung schlägt die folgende Lösung vor. Gemäß einem ersten Aspekt
eine Vorrichtung zum Detektieren eines Annäherungsabstands eines lebenden Körpers, umfassend:
einen Elektrodenabschnitt mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode, wobei Oberflächen der ersten und zweiten Elektrode von einem Isolator bedeckt sind;
eine Hochfrequenzleistungsquelle, die mittels eines induktiven Elements zum Bilden eines Resonanzkreises mit der ersten Elektrode verbunden ist;
ein Amperemeter, das mit der zweiten Elektrode verbunden ist; und
ein Steuergerät, das die Hochfrequenzleistungsquelle steuert und einen von dem Amperemeter detektierten Strom empfängt, wobei
das Steuergerät ausführt:
einen Schritt (a) des Erhaltens einer Korrelation zwischen einer Resonanzfrequenz und einem Resonanzwiderstand, wobei die Resonanzfrequenz und der Resonanzwiderstand erhalten werden, wenn das Amperemeter einen Zustand eines Stroms detektiert, der beim Wobbeln einer Frequenz der Hochfrequenzleistungsquelle eine Resonanz angibt, und
einen Schritt (b) des Ermittelns, dass sich der lebende Körper in Hover-Touch mit dem Elektrodenabschnitt befindet, wenn der Resonanzwiderstand höher als ein anfänglicher Widerstand ist, der einem Ableitwiderstand zwischen der ersten und der zweiten Elektrode entspricht, und der Resonanzwiderstand zu- oder abnimmt, wogegen die Resonanzfrequenz ab- oder zunimmt, beruhend auf der in Schritt (a) erhaltenen Korrelation.
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Gemäß der Lösung kann beruhend auf der Korrelation zwischen dem Resonanzwiderstand und der Resonanzfrequenz, die aus einer einfachen Konfiguration erhalten wird, ermittelt werden, ob sich der lebende Körper in Hover-Touch befindet oder nicht.
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In manchen bevorzugten Ausführungsformen
ermittelt das Steuergerät in Schritt (b) beruhend auf einer Zunahme des Resonanzwiderstands von dem anfänglichen Widerstand einen Abstand zwischen dem lebenden Körper und dem Elektrodenabschnitt. In diesem Fall kann der Abstand zwischen dem Elektrodenabschnitt und dem lebenden Körper erhalten werden.
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Das Steuergerät ermittelt in Schritt (b) durch Vergleichen eines vorbestimmten Schwellenwerts mit einer Zunahme des Resonanzwiderstands von dem anfänglichen Widerstand, ob ein Abstand zwischen dem lebenden Körper und dem Elektrodenabschnitt in einen vorbestimmten Abstandsbereich fällt oder nicht. In diesem Fall kann der Abstand zwischen dem Elektrodenabschnitt und dem lebenden Körper bei Hover-Touch erhalten werden.
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Die erste und die zweite Elektrode sind übereinander gestapelt. Diese Konfiguration ist bevorzugter als die Konfiguration, bei der die zwei Elektroden parallel angeordnet sind, um eine Zunahme des Widerstands zu verhindern.
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Die erste und die zweite Elektrode sind parallel angeordnet. Diese Konfiguration ist beim Detektieren eines breiten Spektrums von Informationen über den lebenden Körper, etwa der Kontaktfläche des lebenden Körpers mit den Elektroden und ob der lebende Körper schwitzt oder nicht, bevorzugt.
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Der Elektrodenabschnitt ist in einem Bedienungsabschnitt eines sich bewegenden Objekts vorgesehen. Diese Konfiguration detektiert Hover-Touch mit dem Bedienungsabschnitt.
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Der Bedienungsabschnitt ist ein Lenkgriff eines Fahrzeugs. Diese Konfiguration detektiert Hover-Touch mit dem Lenkgriff.
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Der Elektrodenabschnitt umfasst ein Paar von Elektrodenabschnitten, die sich in einer neutralen Stellung an dem rechten und linken Ende des Lenkgriffs befinden. Diese Konfiguration ist beim zuverlässigen Detektieren des Hover-Touch-Zustands mit dem Lenkgriff unter Verwenden einer minimalen Anzahl von Elektrodenabschnitten bevorzugt.
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Ein Bedienungssystem des sich bewegenden Objekts wird gemäß einer Änderung der Zunahme des Resonanzwiderstands von dem anfänglichen Widerstand gesteuert. Diese Konfiguration steuert ein Bedienungssystem unter Nutzen des Hover-Touch-Zustands.
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Die vorliegende Erfindung detektiert Hover-Touch.
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KURZSCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt, dass eine Fingerspitze einen Elektrodenabschnitt berührt, in dem ein Resonanzkreis eingebettet ist.
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2 ist ein Kennliniengraph, der eine Korrelation zwischen einem Resonanzwiderstand und einer Resonanzfrequenz zeigt.
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3 zeigt ein Beispiel, bei dem für einen Lenkgriff ein Paar von Elektrodenabschnitten vorgesehen sind.
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4 zeigt ein beispielhaftes Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung.
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5 zeigt eine beispielhafte Steuerung, die das Steuergerät von 4 nutzt.
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6 entspricht 1 und zeigt, dass zwei Elektroden übereinander gestapelt sind.
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7 ist ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Steuerung von fahrzeugeigenen Vorrichtungen entsprechend dem Hover-Touch-Zustand zeigt.
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EINGEHENDE BESCHREIBUNG
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In 1 bezeichnet Bezugsziffer 1 eine erste Elektrode (z. B. eine Senderelektrode) und 2 bezeichnet eine zweite Elektrode (z. B. eine Empfängerelektrode). Die Elektroden 1 und 2 sind in dieser Ausführungsform parallel angeordnet. Die Oberflächen der Elektroden 1 und 2 sind von einem Isolator 3 bedeckt. Der Isolator 3 ist über den Elektroden 1 und 2 vorgesehen. Der Isolator 3 ist in 1 dick gezeigt, ist aber tatsächlich dünn. Die Elektroden 1 und 2 und der Isolator 3 bilden einen Elektrodenabschnitt D.
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Die erste Elektrode 1 ist mit einer Hochfrequenzleistungsquelle 4 verbunden. Die Hochfrequenzleistungsquelle 4 weist innerhalb eines Bereichs, zum Beispiel von 500 KHz bis 4 MHz, eine veränderliche (wobbelbare) Frequenz auf. Ein Amperemeter 5 als Mittel zum Messen eines Stroms ist mit der zweiten Elektrode 2 verbunden. Zum Bilden eines Resonanzkreises für den Elektrodenabschnitt D ist zwischen die erste Elektrode 1 und die Hochfrequenzleistungsquelle 4 ein induktives Element 11 mit einer Induktivität L gesetzt.
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In 1 bezeichnet Bezugszeichen M einen menschlichen Körper (in dieser Ausführungsform einen Fahrer eines Fahrzeugs) als lebenden Körper und M1 bezeichnet die Fingerspitze des Menschen. 1 zeigt einen äquivalenten Stromkreis, wenn die Fingerspitze M1 den Elektrodenabschnitt D (den Isolator 3 desselben) berührt. Im Einzelnen bezeichnet R1 einen Ableitwiderstand zwischen den Elektroden 1 und 2 und Cm bezeichnet eine Gegenkapazität zwischen den Elektroden 1 und 2. Bezugszeichen Cf bezeichnet eine Kapazität zwischen der Fingerspitze M1 und der Elektrode 1 oder 2 (die Kapazitäten zwischen der Fingerspitze M1 und der ersten und der zweiten Elektrode 1 und 2 werden durch den gleichen Wert Cf angedeutet). Bezugszeichen Rf bezeichnet einen Hautwiderstand. Der Hautwiderstand ist eine Variable, die von einer Kontaktfläche abhängt.
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Wenn die Fingerspitze M1 den Elektrodenabschnitt D berührt, wird durch den Körper des Fahrers als lebender Körper M ein Erdungsweg des menschlichen Körpers gebildet. D. h. der lebende Körper M sitzt als Fahrer des Fahrzeugs auf dem Fahrersitz, wodurch er zu der Fahrzeugkarosserie geerdet wird. In dem Erdungsweg des menschlichen Körpers bezeichnet Rb einen Widerstand des menschlichen Körpers und Cb bezeichnet eine Kapazität des menschlichen Körpers.
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Wenn die Fingerspitze M1 weit entfernt von dem Isolator 3 ist (z. B. 30 cm oder mehr), werden der Hautwiderstand Rf und die Erdung des menschlichen Körpers außer Acht gelassen. Somit fließt ein Strom, der von der Hochfrequenzleistungsquelle 4 kommt, durch das induktive Element 11, die erste Elektrode 1, den Ableitwiderstand R1 und den Gegenkondensator Cm zu der zweiten Elektrode 2. In 1 ist ein solcher Stromfluss durch die durchgehende Linie angedeutet.
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Wenn die Fingerspitze M1 den Isolator 3 berührt, werden von dem lebenden Körper M zwei Kreissysteme erzeugt. Das von dem lebenden Körper M erzeugte erste Kreissystem steht mit dem Hautwiderstand Rf in Verbindung. Ein von der Hochfrequenzleistungsquelle 4 kommender Strom fließt durch das induktive Element 11, die erste Elektrode 1, den linken Kondensator Cf in 1, den Hautwiderstand Rf und den rechten Kondensator Cf in 1 zu der zweiten Elektrode 2. In 1 ist ein solcher Stromfluss durch die Ein-Punkt-Strich-Linie angedeutet.
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Das durch den lebenden Körper M erzeugte zweite Kreissystem ist der Erdungsweg des menschlichen Körpers. Ein von der Hochfrequenzleistungsquelle 4 kommender Strom fließt durch das induktive Element 11, die erste Elektrode 1, den linken Kondensator Cf in 1, den Widerstand des menschlichen Körpers Rb und den Kondensator des menschlichen Körpers Cb. Ein solcher Stromfluss ist durch die Strichlinie angedeutet. Der Strom fließt nicht durch das Amperemeter 5.
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Selbst wenn die Fingerspitze M1 ein wenig weg von dem Isolator 3 ist (d. h. die Fingerspitze M1 berührt den Isolator 3 nicht, befindet sich aber in einem Hover-Touch-Bereich, der bei einem kurzen Abstand liegt), wird die Kapazität Cf erzeugt. Der Strom fließt somit nicht nur durch den durch die durchgehende Linie angedeuteten Weg, sondern auch durch den durch die Strichlinie angedeuteten Weg. D. h. wenn die Fingerspitze M1 zuerst weit weg von dem Elektrodenabschnitt D (dem Isolator 3 desselben) ist, sich dann allmählich dem Elektrodenabschnitt D nähert und schließlich den Elektrodenabschnitt D berührt, ändert sich der Weg des Stroms der Reihe nach von dem durch die durchgehende Linie in 1 angedeuteten Zustand, den durch die durchgehende Linie und Strichlinie in 1 angedeuteten Zuständen und den durch die durchgehende Linie, die Strichlinie und die Ein-Punkt-Strichlinie in 1 angedeuteten Zuständen.
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Angenommen, dass die Fingerspitze M1 zunächst weit weg von dem Isolator 3 ist, dann dem Isolator 3 allmählich näher kommt und schließlich stark auf den Isolator 3 drückt. Während sich die Position der Fingerspitze M1 auf diese Weise ändert, wird die Frequenz an der Hochfrequenzleistungsquelle 4 geändert (gewobbelt). Die Korrelation zwischen einer Resonanzfrequenz und einem Resonanzwiderstand, wobei die Resonanzfrequenz und der Resonanzwiderstand bei diesen Zeiten erhalten werden, ist kollektiv in 2 gezeigt. Die Resonanz wird detektiert, wenn das Amperemeter 5 einen extremen Wert detektiert. Bei der Frequenz bei dieser Resonanz handelt es sich um die Resonanzfrequenz, und bei dem Widerstand bei dieser Resonanz handelt es sich um den Resonanzwiderstand. Der Resonanzwiderstand wird beruhend auf der an der Hochfrequenzleistungsquelle 4 erzeugten Spannung und dem durch das Amperemeter 5 erzeugten Strom berechnet.
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Wenn in 2 die Fingerspitze M1 weit weg von dem Isolator 3 ist, ist der anfängliche Widerstand bei der Resonanz der Ableitwiderstand R1 und die Resonanzfrequenz bei diesem Zeitpunkt ist eine anfängliche Resonanzfrequenz. Der Zeitpunkt des anfänglichen Widerstands (d. h. R1) wird in 2 durch Bezugszeichen α angedeutet.
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Wenn die Fingerspitze M1 nach Detektieren des anfänglichen Widerstands R1 dem Isolator 3 näher kommt, fließt der Strom wie in 1 durch die Strichlinie angedeutet. Der von dem Amperemeter 5 detektierte Strom nimmt ab und der Resonanzwiderstand nimmt zu, während die Resonanzfrequenz abnimmt. Während auf diese Weise der Resonanzwiderstand von dem anfänglichen Widerstand zunimmt und die Resonanzfrequenz von der anfänglichen Frequenz abnimmt, befindet sich die Fingerspitze M1 in Hover-Touch, d. h. nahe dem Isolator 3.
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Wenn die Fingerspitze M1 den Isolator 3 berührt, fließt der Strom auch durch den Weg, der in 1 durch die Ein-Punkt-Strichlinie angedeutet ist, und der Resonanzwiderstand ändert sich von dem zunehmenden Zustand zu einem abnehmenden Zustand. Während die Fingerspitze M1 stark auf den Isolator 3 drückt (d. h. bei einer Zunahme der Kontaktfläche der Fingerspitze M1 mit dem Isolator 3), nimmt der Hautwiderstand Rf ab. Somit wechselt der Resonanzwiderstand zu dem abnehmenden Zustand. Mit Abnahme des Resonanzwiderstands nimmt die Resonanzfrequenz ab. Wenn der Resonanzwiderstand den extremen Wert (den Maximalwert) erreicht, bei dem der Resonanzwiderstand von dem zunehmenden Zustand zu dem abnehmenden Zustand wechselt, endet der Hover-Touch. Das Ende von Hover-Touch wird in 2 durch Bezugszeichen β angedeutet. Der maximale Abstand (d. h. der Abstand zwischen dem Elektrodenabschnitt D und der Fingerspitze M1), bei dem der Hover-Touch detektiert werden kann, kann 6 cm oder länger sein.
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Wenn, wie vorstehend beschrieben, der Resonanzwiderstand höher als ein anfänglicher Widerstand ist (in 2 innerhalb des Bereichs von α bis β) und der Resonanzwiderstand zunimmt oder abnimmt, während die Resonanzfrequenz abnimmt oder zunimmt, kann ermittelt werden, dass sich der lebende Körper in Hover-Touch mit dem Elektrodenabschnitt befindet.
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In dem Endzustand, in dem die Fingerspitze M1 stark auf den Elektrodenabschnitt D drückt, erreicht der Resonanzwiderstand den Minimalwert, der in 2 durch Bezugszeichen γ angedeutet ist. Der Minimalresonanzwiderstand kann als Hautwiderstand ermittelt werden. Wenn der Hautwiderstand (d. h. der Minimalresonanzwiderstand) zu sinken beginnt, d. h. kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert wird, auch wenn sich die Resonanzfrequenz kaum ändert, kann ermittelt werden, dass der lebende Körper M schwitzt.
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Beruhend auf dem Resonanzwiderstand in dem Bereich von β bis γ kann die Haltung des lebenden Körpers M ermittelt werden. Aus einer Änderung des Resonanzwiderstands kann eine Änderung der Haltung detektiert werden. Abhängig zum Beispiel davon, wie im Einzelnen der lebende Körper M auf dem Fahrersitz sitzt (ob sich der lebende Körper M z. B. gegen die Rücklehne lehnt, ob der Rücken des lebenden Körpers M von der Rücklehne weg ist und ob die Gesäßbacken des lebenden Körpers M von dem Fahrersitz entfernt sind), ist die Position der Erdung des lebenden Körpers M zur Fahrzeugkarosserie unterschiedlich, was zu einer Änderung des Resonanzwiderstands führt. Wenn die Korrelation zwischen der Haltung des lebenden Körpers M und dem Resonanzwiderstand vorab als Datenbank erzeugt wird, kann die Haltung des lebenden Körpers M durch Abgleichen des erhaltenen Resonanzwiderstands mit der Datenbank ermittelt werden.
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In 2 nimmt innerhalb des Bereichs von β bis γ die Kontaktfläche der Fingerspitze M1 mit dem Isolator 3 zu. Beruhend auf der Kapazität, die aus der Resonanzfrequenz in diesem Bereich berechnet wird, kann somit die Kontaktfläche der Fingerspitze M1 mit dem Isolator 3 erhalten werden.
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In dem Fall, da ein Strom fließt, wie durch die Ein-Punkt-Strichlinie in 1 angedeutet ist, wird der Stromkreiswiderstand Z bei der Resonanz anhand der folgenden Gleichung (1) berechnet. In der Gleichung ist f eine Resonanzfrequenz, die aus der Ausgangsleistung der Hochfrequenzleistungsquelle 4 bekannt ist. Da bei der Resonanz L und Cf einander aufheben, ist der Stromkreiswiderstand Z gleich dem Hautwiderstand Rf.
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Der Kapazitätswert Cf wird anhand der folgenden Gleichung (2) berechnet.
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Da die Resonanzfrequenz f und die Induktivität L des induktiven Elements 11 bekannt sind, kann die Kapazität Cf anhand der Gleichung (2) berechnet werden. Aus der erhaltenen Kapazität Cf kann die Kontaktfläche der Fingerspitze M1 erhalten werden. Die Beziehung zwischen der Kapazität Cf und der Kontaktfläche wird zum Beispiel als Datenbank gespeichert und das erhaltene Cf wird mit der Datenbank abgeglichen, um die Kontaktfläche zu ermitteln.
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Wenn wie in 1 durch die durchgehende Linie und die Strichlinie angedeutet ein Strom fließt, können der Stromkreiswiderstand und die Kapazität wie in den Gleichungen (1) und (2) berechnet werden. In diesem Fall, in dem ein Strom wie durch die durchgehende Linie angedeutet fließt, kann Rf durch R1 ersetzt werden und Cf kann durch Cm ersetzt werden. In dem Fall, da ein Strom wie in 1 durch die Strichlinie angedeutet fließt, kann Rf durch Rb ersetzt werden und Cf kann durch Cf + Cb ersetzt werden.
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3 zeigt, dass in dem Lenkgriff 41 ein Paar von Elektrodenabschnitten D vorgesehen ist. 3 zeigt im Einzelnen, dass sich der Lenkgriff 41 in einer neutralen Position befindet und dass die Elektrodenabschnitte D an dem rechten und dem linken Ende des Lenkgriffs 41 vorgesehen sind.
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In dem Beispiel von 3 sind die erste und die zweite Elektrode 1 und 2, die den Elektrodenabschnitt D bilden, in vertikaler Richtung übereinander gestapelt. Die Stapelstruktur ist bevorzugter als eine parallele Struktur, die eine Reduzierung der Breite der zweiten Elektrode 2 erfordert und zu Bedenken bezüglich zunehmenden Widerstands führt. Je kleiner der Wert ist, der durch Dividieren der Fläche der ersten Elektrode 1 durch die Fläche der zweiten Elektrode 2 erhalten wird, desto stärker verbessert sich das Ansprechvermögen des Sensors (d. h. der Resonanzwiderstand ändert sich mit einer Zunahme der Resonanzfrequenz). Die zweite Elektrode 2 weist somit in einer bevorzugten Ausführungsform eine größere Fläche als die erste Elektrode 1 auf. In dieser Ausführungsform befindet sich die erste Elektrode 1 über der zweiten Elektrode 2 (d. h. die erste Elektrode 1 ist näher an der Oberfläche des Lenkgriffs 41). Für die Elektrodenabschnitte D sind nur die einzelne Hochfrequenzleistungsquelle 4 und das einzelne Amperemeter 5 vorgesehen. Zum Auswählen des Elektrodenabschnitts D, um mit der Hochfrequenzleistungsquelle 4 und dem Amperemeter 5 verbunden zu werden, wird ein Schaltelement verwendet.
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In der Ausführungsform von 3 wird der Lenkgriff 41 zum Beispiel bei einem Fahrzeug verwendet, das autonomes Fahren ausführt. Es wird detektiert, ob die Hände und Finger des Fahrers als lebender Körper M in der Nähe des Lenkgriffs 41 sind oder nicht. Das Vorsehen des Paars von rechten und linken Elektrodenabschnitten D ist beim zuverlässigen Detektieren des Fahrzustands (insbesondere des Zustands von Hover-Touch) des Lenkgriffs 41 mithilfe einer solch kleinen Anzahl von Elektrodenabschnitten D bevorzugt.
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6 zeigt ein Beispiel, bei dem zwei Elektroden 1 und 2 übereinander gestapelt sind. Zum Darstellen von äquivalenten Elementen werden die gleichen Bezugszeichen wie in 1 gezeigt verwendet und auf eine wiederholte Erläuterung wird verzichtet. In 6 ist die zweite Elektrode 2 mit einem Abstand unterhalb der ersten Elektrode 1 vorgesehen. Der Isolator 3 umfasst einen ersten Isolator 3A, der die Oberseite der ersten Elektrode 1 bedeckt, und einen zweiten Isolator 3B, der die Elektrode 1 von der Elektrode 2 isoliert. Die Isolatoren 3A und 3B bestehen aus dem gleichen Material. In dem in 6 gezeigten äquivalenten Kreis ist der Hautwiderstand Rf nicht vorhanden. Der äquivalente Kreis von 6 weist jedoch auch die in 2 gezeigte Kennlinie auf.
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In 6 tritt die Kapazität Cf zwischen der ersten Elektrode 1 und der Fingerspitze M1 auf. Tatsächlich tritt sie auch zwischen der zweiten Elektrode 2 und der Fingerspitze M1 auf. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kapazität zwischen der ersten Elektrode 1 und der Fingerspitze M1 als Cf1 bezeichnet und die Kapazität zwischen der zweiten Elektrode 2 und der Fingerspitze M1 wird als Cf2 bezeichnet. Die Beziehung zwischen den zwei Kapazitäten Cf1 und Cf2 wird durch die folgende Gleichung (3) definiert. In der Gleichung ist RR eine Konstante. Cf2 = RR·Cf1 (3)
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Wenn sich die Konstante RR innerhalb des Bereichs, zum Beispiel von 0,1 bis 10 (z. B. durch Verwenden der Elektroden 1 und 2 mit unterschiedlichen Breiten) ändert, ist in 2 der Bereich zwischen α und β umso breiter, je kleiner RR ist. Dann nimmt der Resonanzwiderstand mit einer Abnahme der Resonanzfrequenz stärker zu, was beim stabilen Detektieren von Hover-Touch (Verbessern der Robustheit) bevorzugt ist. Je größer RR ist, desto schmäler ist dagegen der Bereich zwischen α und β. Dann nimmt der Resonanzwiderstand bei einer Abnahme der Resonanzfrequenz weniger zu. Um die in 2 gezeigte Kennlinie zu erhalten, kann RR in einen Bereich von etwa 0,1 bis etwa 1,0 fallen. Dies ist auch auf den Fall anwendbar, bei dem die zwei Elektroden 1 und 2 wie in 1 gezeigt parallel angeordnet sind. Bei der Stapelstruktur ist die Beziehung zwischen den Breiten der zwei Elektroden 1 und 2 wie folgt. Die zweite Elektrode 2 ist breiter als die erste Elektrode 1. Je größer RR ist, desto länger sind die Abschnitte der zweiten Elektrode 2, die rechts und links von den Breitenenden der ersten Elektrode 1 freiliegen.
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4 zeigt ein beispielhaftes Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung. In 4 bezeichnet Bezugszeichen U ein Steuergerät (Steuereinheit), das durch Nutzen eines Mikrocomputers gebildet ist. Das Steuergerät U erhält den von dem Amperemeter 5 detektierten Strom. Das Steuergerät U steuert die Hochfrequenzleistungsquelle 4 und ein Display 42. Das Display 42 zeigt eine Warnung an, zum Beispiel wenn die Hände des Fahrers (z. B. des lebenden Körpers M) bei autonomem Fahren lange Zeit weit weg von dem Lenkgriff 41 sind.
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Nun wird unter Verweis auf das Flussdiagramm von 5 eine beispielhafte Steuerung, insbesondere Detektion von Hover-Touch, mithilfe des Steuergeräts U beschrieben. In der folgenden Gleichung bezeichnet Bezugszeichen Q einen Schritt. Zunächst wird bei Q1 die Hochfrequenzleistungsquelle 4 gesteuert, um die Frequenz innerhalb eines bestimmten Frequenzbereichs zu ändern (wobbeln).
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Nach Q1 werden bei Q2 der anfängliche Widerstand (d. h. R1) und die Resonanzfrequenz f1 bei diesem Zeitpunkt ermittelt. Dann wird bei Q3 die Korrelation zwischen dem Resonanzwiderstand und der Resonanzfrequenz erhalten. Auch wenn die in 2 gezeigte Kennlinie erhalten wird, wird die Kennlinie innerhalb des gesamten Frequenzbereichs von α bis γ nicht immer erhalten.
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Nach Q3 wird bei Q4 das Vorhandensein oder Fehlen eines Bereichs, in dem der Resonanzwiderstand höher als der anfängliche Widerstand R1 ist, ermittelt. Wenn die Frage bei Q4 mit JA beantwortet wird, wird in Q5 ermittelt, ob die Resonanzfrequenz niedriger als die Resonanzfrequenz f1 bei dem anfänglichen Widerstand ist oder nicht.
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Wenn die Frage bei Q5 mit JA beantwortet wird, wird Hover-Touch festgestellt. Zu diesem Zeitpunkt wird bei Q6 die Zunahme ΔR durch Subtrahieren des anfänglichen Widerstands R1 von dem aktuellen Resonanzwiderstand erhalten. Dann wird bei Q7 ermittelt, ob die Zunahme ΔR größer oder gleich einem vorbestimmten Wert (z. B. einem Schwellenwert) ist oder nicht. Wenn die Frage bei Q7 mit JA beantwortet wird, wird bei Q8 Hover-Touch innerhalb eines vorbestimmten Abstands (beispielsweise 1 cm) ermittelt. Wenn die Frage bei Q7 mit NEIN beantwortet wird, wird bei Q9 Hover-Touch jenseits des vorbestimmten Abstands ermittelt.
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Wenn die Frage bei Q4 mit NEIN beantwortet wird oder die Frage bei Q5 mit NEIN beantwortet wird, wird bei Q10 kein Hover-Touch ermittelt. D. h. es wird ermittelt, dass die Fingerspitzen M1 des Fahrers als lebender Körper M weit weg von dem Lenkgriff 41 sind oder den Lenkgriff 41 berühren.
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7 ist ein Flussdiagramm, das eine beispielhafte Steuerung von fahrzeugeigenen Vorrichtungen entsprechend dem Hover-Touch-Zustand mit dem in 3 gezeigten Paar von rechten und linken Elektrodenabschnitten D zeigt. Nun wird das Flussdiagramm von 7 beschrieben. Zunächst wird bei Q21 ermittelt, ob sich der Fahrer in Hover-Touch mit sowohl dem rechten als auch linken Elektrodenabschnitt D befindet oder nicht. Wenn die Frage bei Q21 mit JA beantwortet wird, wird bei Q22 eine Innenraumbeleuchtung eingeschaltet.
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Wenn die Frage bei Q21 mit NEIN beantwortet wird, wird bei Q23 ermittelt, ob nur der linke Elektrodenabschnitt D in Hover-Touch steht oder nicht. Wenn die Frage bei Q23 mit JA beantwortet wird, wird bei Q24 eine Klimaanlage eingeschaltet (d. h. wird eine Klimatisierung gestartet).
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Wenn die Frage bei Q23 mit NEIN beantwortet wird, wird bei Q25 ermittelt, ob nur der rechte Elektrodenabschnitt D in Hover-Touch steht oder nicht. Wenn die Frage bei Q25 mit JA beantwortet wird, wird ein Audiogerät eingeschaltet. Wenn die Frage bei Q25 mit NEIN beantwortet wird, endet der Vorgang ohne Steuern einer fahrzeugeigenen Vorrichtung.
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Es wurde die Ausführungsform beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche kann nach Bedarf eine Änderung vorgenommen werden. Zusätzlich zu dem Zustand von Hover-Touch können die Haltung (eine Änderung der Haltung) des Fahrers, die Kontaktfläche und/oder ob der lebende Körper schwitzt oder nicht, detektiert werden. Die Detektion von Hover-Touch ist nicht nur auf die Fingerspitzen gerichtet, sondern auch auf die Zehen, Ellbogen oder andere Teile des lebenden Körpers. Das sich bewegende Objekt, auf das die vorliegende Erfindung anwendbar ist, ist nicht auf das Fahrzeug (insbesondere Kraftfahrzeug) beschränkt, sondern kann auch ein Schiff, ein Luftfahrzeug und verschiedene Arten von Objekten, die durch einen Menschen gesteuert werden können, sein.
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Der Elektrodenabschnitt D kann in verschiedenen Arten eines Bedienungsabschnitts vorgesehen werden, zum Beispiel in den Bedienungsabschnitten von Vorrichtungen, die in einem sich bewegenden Objekt wie etwa einem Fahrzeug eingebaut sind. Beispielsweise kann eine Fingerspitze mit einer vorbestimmten Häufigkeit auf den Elektrodenabschnitt D treffen (oder kann sich wiederholt ohne direktes Berühren des Elektrodenabschnitts D dem Elektrodenabschnitt D nähern und davon entfernen). Wird diese Bewegung als Auslöser genutzt, kann zu einer vorbestimmten Vorrichtung ein Befehlssignal gesendet werden (z. B. Ein- und Ausschalten einer Klimaanlage oder eines Audiogeräts). Wird Detektion von Hover-Touch als Auslöser genutzt, kann zu der vorbestimmten Vorrichtung ein Befehlssignal gesendet werden (d. h. es kann ein berührungsloser Sensor vorgesehen werden). Gemäß der Zunahme ΔR des Resonanzwiderstands von dem anfänglichen Widerstand kann der Abstand zwischen dem Elektrodenabschnitt D und dem lebenden Körper M kontinuierlich oder in drei oder mehr Stufen ermittelt werden. Die in dem Flussdiagramm gezeigten Schritte oder Schrittgruppen zeigen die Funktionen des Steuergeräts U. Den Bezeichnungen der Funktionen kann ein Eigenschaft angebendes Mittel hinzugefügt werden, um die in dem Steuergerät U enthaltenen Elemente zu identifizieren. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist offensichtlich nicht auf das hierin Offenbarte beschränkt und kann implizit im Wesentlichen bevorzugte oder vorteilhafte Inhalte umfassen.
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Die vorliegende Erfindung detektiert den Zustand von Hover-Touch mithilfe einer einfachen Konfiguration.
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Bezugszeichenliste
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- U
- Steuergerät
- M
- Lebender Körper
- M1
- Fingerspitze
- D
- Elektrodenabschnitt
- 1
- Erste Elektrode
- 2
- Zweite Elektrode
- 3
- Isolator
- 4
- Hochfrequenzleistungsquelle
- 5
- Amperemeter
- R1
- Ableitwiderstand
- Cm
- Gegenkapazität
- Cf
- Kapazität (zwischen Fingerspitze und erster oder zweiter Elektrode)
- Rf
- Hautwiderstand
- Cb
- Kapazität des menschlichen Körpers
- Rb
- Widerstand des menschlichen Körpers
- 41
- Lenkgriff
- α
- Anfänglicher Widerstand
- β
- Extremer Wert (Ende von Hover-Touch)
- γ
- Mindestresonanzwiderstand (Hautwiderstand)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2014-210127 [0002]
- JP 2014-44225 [0002]
- JP 2016-220961 [0002]
