DE112018000295T5

DE112018000295T5 - Kapazitiver Sensor und Griffsensor

Info

Publication number: DE112018000295T5
Application number: DE112018000295.0T
Authority: DE
Inventors: Yuta OKAZAKI; Hiroshi Naitou; Tsuyoshi Nishio
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Automotive Systems Co Ltd
Priority date: 2017-02-08
Filing date: 2018-02-01
Publication date: 2019-09-26
Also published as: US20200041680A1; CN110383084B; CN110383084A; US10895656B2; JP6555666B2; JP2018128356A; WO2018147159A1

Abstract

Der kapazitive Sensor (100) der ersten beispielhaften Ausführungsform enthält eine Sensorelektrode (111), eine Sensorschaltung (123), die mit der Sensorelektrode (111) elektrisch verbunden ist und die Kapazität der Sensorelektrode (111) misst, ein erstes Impedanzelement (z1), eine Rauscherfassungsschaltung (122), die über das erste Impedanzelement (z1) mit der Sensorelektrode (111) elektrisch verbunden ist und das Rauschen misst, und eine Steuerschaltung (124), die zwischen Ein und Aus von jeder der Sensorschaltung (123) und der Rauscherfassungsschaltung (122) umschaltet. Die Steuerschaltung (124) veranlasst die Sensorschaltung (123), die Kapazität der Sensorelektrode (111) zu messen, indem sie die Sensorschaltung (123) einschaltet und die Rauscherfassungsschaltung (122) ausschaltet, und die Steuerschaltung (124) veranlasst die Rauscherfassungsschaltung (122), das Rauschen zu messen, indem sie die Sensorschaltung (123) ausschaltet und die Rauscherfassungsschaltung (122) einschaltet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen kapazitiven Sensor, der eine Kapazität misst, und einen Griffsensor.
Technischer Hintergrund
Herkömmlich wurde ein kapazitiver Sensor vorgeschlagen, der eine Kapazität misst, um das Sitzen eines menschlichen Körpers beispielsweise auf dem Sitz eines Fahrzeugs zu bestimmen. In dem Fall, dass Störrauschen erzeugt wird, gibt der kapazitive Sensor manchmal ein Signal mit einer Intensität aus, die größer oder gleich derjenigen der Sitz-Erfassung ist, das heißt, führt eine Fehl-Erfassung aus. In dem kapazitiven Sensor von PTL 1 wird zur Vermeidung einer Fehl-Erfassung ein Unterträgersignal moduliert übertragen, und das Unterträgersignal wird aus einem Antwortsignal demoduliert. Der kapazitive Sensor erkennt ein dem Antwortsignal überlagertes Rauschen, indem bestimmt wird, ob das Unterträgersignal normal demoduliert wird.
Liste der Anführungen
Patentliteratur
PTL 1: US-Patent Nr. 8988080
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft einen kapazitiven Sensor, der Rauschen mit einem einfachen Aufbau und einem Griffsensor in angemessener Weise messen kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein kapazitiver Sensor eine Sensorschaltung, ein erstes Impedanzelement, eine Rauscherfassungsschaltung und eine Steuerschaltung. Die Sensorschaltung ist mit der Sensorelektrode elektrisch verbunden und misst die Kapazität der Sensorelektrode. Die Rauscherfassungsschaltung ist mit der Sensorelektrode über das erste Impedanzelement elektrisch verbunden und misst das Rauschen in Bezug auf die Kapazität. Die Steuerschaltung schaltet zwischen Ein und Aus von jeder der Sensorschaltung und der Rauscherfassungsschaltung um, die Steuerschaltung veranlasst die Sensorschaltung, die Kapazität der Sensorelektrode zu messen, indem sie die Sensorschaltung einschaltet und die Rauscherfassungsschaltung ausschaltet, und die Steuerschaltung veranlasst die Rauscherfassungsschaltung, das Rauschen zu messen, indem sie die Sensorschaltung ausschaltet und die Rauscherfassungsschaltung einschaltet.
Folglich werden die Messung der Kapazität und die Messung des Rauschens durch die Steuerung der Sensorschaltung und der Rauscherfassungsschaltung umgeschaltet, und das Rauschen kann mit der Empfindlichkeit gemäß dem Frequenzgang des ersten Impedanzelements gemessen werden. Zu diesem Zeitpunkt enthält das Frequenzband des Rauschens, das zur Störung des kapazitiven Sensors wird, das heißt das elektromagnetische Rauschen, das Frequenzband f1, das die Ansteuerfrequenz enthält, mit der die Sensorschaltung die Kapazität misst, das Frequenzband f1x der Oberwellen der Ansteuerfrequenz, das Frequenzband f2, das tendenziell die Störung in Bezug auf das gesamte Messsystem des kapazitiven Sensors ist, und das Frequenzband f2y der Oberwellen des Frequenzbands f2. In dem kapazitiven Sensor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Rauschen mit dem einfachen Aufbau mit Hilfe des ersten Impedanzelements, das einen hochempfindlichen Frequenzgang in Bezug auf das Rauschen von jedem der Frequenzbänder f1, f1x, f2 und f2y erhält, in angemessener Weise gemessen werden.
Der kapazitive Sensor enthält weiterhin ein zweites Impedanzelement, das zwei Anschlüsse, bestehend aus einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss, enthält, wobei die Sensorelektrode und der erste Anschluss elektrisch miteinander verbunden sind und die Rauscherfassungsschaltung und der zweite Anschluss elektrisch miteinander verbunden sind. Die Rauscherfassungsschaltung schaltet zwischen Masseverbindung und Trennung des zweiten Anschlusses um, und wenn die Steuerschaltung die Rauscherfassungsschaltung veranlasst, das Rauschen zu messen, kann die Steuerschaltung die Rauscherfassungsschaltung veranlassen, das Rauschen mit einer Empfindlichkeit gemäß einem ersten Frequenzgang zu messen, indem sie die Rauscherfassungsschaltung veranlasst, den Anschluss des zweiten Impedanzelements zu trennen, und die Rauscherfassungsschaltung veranlassen, das Rauschen mit einer Empfindlichkeit gemäß einem zweiten Frequenzgang, der sich von dem ersten Frequenzgang unterscheidet, zu messen, indem sie die Rauscherfassungsschaltung veranlasst, den Anschluss des zweiten Impedanzelements mit Masse zu verbinden.
Folglich wird das Rauschen mit der Empfindlichkeit gemäß den voneinander verschiedenen Frequenzgängen gemessen, sodass das Rauschen auch dann mit der Empfindlichkeit gemäß einem der Frequenzgänge gemessen werden kann, wenn das Rauschen nicht mit der Empfindlichkeit gemäß dem anderen Frequenzgang gemessen wird. Infolgedessen kann das Rauschen mit dem einfachen Aufbau besser gemessen werden.
Die Steuerschaltung kann die Sensorschaltung und die Rauscherfassungsschaltung veranlassen, abwechselnd und wiederholt die Kapazität und das Rauschen zu messen. Die Steuerschaltung kann die Sensorschaltung veranlassen, die Kapazität der Sensorelektrode zu messen, bestimmen, ob die gemessene Kapazität größer als ein Schwellenwert ist, und die Rauscherfassungsschaltung nur dann veranlassen, das Rauschen zu messen, wenn die gemessene Kapazität als größer als der Schwellenwert bestimmt wird.
Folglich können die Kapazität und das Rauschen in angemessener Weise gemessen werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Griffsensor den kapazitiven Sensor, wobei ein Ergreifen eines Objekts, an dem die Sensorelektrode angebracht ist, anhand der von der Sensorschaltung gemessenen Kapazität erfasst wird.
Folglich kann das Ergreifen des Objekts in angemessener Weise erfasst werden, ohne eine Fehl-Erfassung aufgrund des Rauschens durchzuführen.
Diese umfassenden oder spezifischen Aspekte können durch eine beliebige Kombination eines Systems, eines Verfahrens und einer integrierten Schaltung verwirklicht sein.
Der kapazitive Sensor der vorliegenden Erfindung kann das Rauschen mit dem einfachen Aufbau in angemessener Weise messen.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Innenraums eines Fahrzeugs darstellt, in dem ein kapazitiver Sensor gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform angeordnet ist.
2A ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines äußeren Erscheinungsbilds des kapazitiven Sensors in der ersten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
2B ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel des äußeren Erscheinungsbilds des kapazitiven Sensors in der ersten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
3 ist eine Ansicht, die ein Aufbaubeispiel des kapazitiven Sensors in der ersten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
4A ist eine Ansicht, die ein Aufbaubeispiel einer Rauscherfassungsschaltung und einer Sensorschaltung in der ersten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
4B ist eine Ansicht, die ein Aufbaubeispiel eines ersten Impedanzelements in der ersten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
5 ist eine Ansicht, die einen Zustand darstellt, in welchem der kapazitive Sensor der ersten beispielhaften Ausführungsform die Kapazität misst.
6 ist eine Ansicht, die einen Zustand darstellt, in welchem der kapazitive Sensor der ersten beispielhaften Ausführungsform das Rauschen misst.
7A ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Gesamtverarbeitungsvorgangs des kapazitiven Sensors in der ersten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
7B ist ein Ablaufdiagramm, das ein anderes Beispiel des Gesamtverarbeitungsvorgangs des kapazitiven Sensors in der ersten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
8 ist ein Ablaufdiagramm, das die detaillierte Griffbestimmungsverarbeitung des kapazitiven Sensors in der ersten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
9 ist ein Ablaufdiagramm, das die detaillierte Rauschbestimmungsverarbeitung des kapazitiven Sensors in der ersten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
10 ist eine Ansicht, die ein Aufbaubeispiel eines kapazitiven Sensors gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
11A ist eine Ansicht, die ein Aufbaubeispiel einer Rauscherfassungsschaltung und einer Sensorschaltung in der zweiten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
11B ist eine Ansicht, die ein Aufbaubeispiel eines zweiten Impedanzelements in der zweiten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
12 ist eine Ansicht, die einen Zustand darstellt, in welchem der kapazitive Sensor der zweiten beispielhaften Ausführungsform die Kapazität misst.
13 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Zustands darstellt, in welchem der kapazitive Sensor der zweiten beispielhaften Ausführungsform das Rauschen misst.
14 ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel des Zustands darstellt, in welchem der kapazitive Sensor der zweiten beispielhaften Ausführungsform das Rauschen misst.
15 ist ein Ablaufdiagramm, das die detaillierte Griffbestimmungsverarbeitung des kapazitiven Sensors in der zweiten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
16 ist ein Ablaufdiagramm, das die detaillierte Rauschbestimmungsverarbeitung des kapazitiven Sensors in der zweiten beispielhaften Ausführungsform darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Vor der Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind kurz Probleme beschrieben, die in einer herkömmlichen Vorrichtung auftreten. In einem Aufbau der herkömmlichen Vorrichtung ist es notwendig, eine Modulation gemäß jeder Frequenz in einem Frequenzband durchzuführen, um das Rauschen für Frequenzen verschiedener Bänder zu erfassen, was insofern zu einem Problem führt, als ein Schaltungsaufbau kompliziert wird.
Nachstehend sind die beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung genau beschrieben.
Die folgenden beispielhaften Ausführungsformen sehen umfassende oder spezielle Beispiele der vorliegenden Erfindung vor. Zahlenwerte, Formen, Materialien, Bestandteile, Anordnungspositionen und Verbindungsarten der Bestandteile, Schritte und Reihenfolge der Schritte, die beispielsweise in den folgenden beispielhaften Ausführungsformen dargestellt sind, sind Beispiele und sollen daher die vorliegende Erfindung nicht einschränken. Unter den Bestandteilen in den folgenden beispielhaften Ausführungsformen sind diejenigen Bestandteile, die in den unabhängigen Ansprüchen, die das breiteste Konzept angeben, nicht erwähnt sind, als optionale Bestandteile beschrieben.
Die Figuren sind schematische Darstellungen und nicht unbedingt streng genau gezeichnet. In jeder Figur sind dieselben Bestandteile durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet.
(Erste beispielhafte Ausführungsform)
1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Innenraums eines Fahrzeugs darstellt, in dem ein kapazitiver Sensor gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform angeordnet ist.
Das Fahrzeug 1 enthält ein Lenkrad 200, einen Lautsprecher 301 und eine Anzeigevorrichtung 302 wie etwa eine Flüssigkristallanzeige. Beispielsweise sind der Lautsprecher 301 und die Anzeigevorrichtung 302 als eine aufmerksam machende Vorrichtung ausgelegt.
Das Lenkrad 200 wird zum Steuern des Fahrzeugs 1 verwendet. Das Lenkrad 200 enthält einen Kranz 210 mit einer Ringform, eine im Wesentlichen T-förmige Speiche 202, die einstückig an einer inneren umlaufenden Fläche des Kranzes 210 ausgebildet ist, und eine Hupenschalterabdeckung 203, die einen Hupenschalter (nicht dargestellt) abdeckt, der in einer Mitte der Speiche 202 angeordnet ist.
In der ersten beispielhaften Ausführungsform ist der kapazitive Sensor 100 als ein Griffsensor ausgelegt, der ein Ergreifen des Lenkrads 200 durch eine Hand erfasst, und in dem Lenkrad 200 des Fahrzeugs 1 enthalten, wie in 1 dargestellt. Genauer enthält der kapazitive Sensor 100 eine Sensoreinheit 110, die in den Kranz 210 des Lenkrads 200 eingebettet ist, einen Prozessor 120, der das Ergreifen auf Grundlage eines Signals von der Sensoreinheit 110 erfasst, und einen Kabelbaum 130, der die Sensoreinheit 110 und den Prozessor 120 elektrisch verbindet. Der Prozessor 120 ist beispielsweise in die Speiche 202 eingebettet. Der kapazitive Sensor 100 erfasst das Ergreifen des Kranzes 210 des Lenkrads 200 durch Messen der Kapazität der Sensoreinheit 110.
In der Sensoreinheit 110 ändert sich die gemessene Kapazität in Abhängigkeit davon, ob ein Fahrer des Fahrzeugs 1 den Kranz 210 des Lenkrads 200 ergreift. Der Prozessor 120 misst die Kapazität der Sensoreinheit 110 oder einen Wert (einen Änderungsbetrag), welcher der Kapazität entspricht, und erfasst das Ergreifen des Kranzes 210 durch die Hand des Fahrers auf Grundlage des Werts. Die aufmerksam machende Vorrichtung macht den Fahrer aufmerksam, falls der Prozessor 120 erfasst, dass der Kranz 210 nicht ergriffen ist, obwohl das Fahrzeug 1 gefahren wird. Beispielsweise macht der Lautsprecher 301, der als die aufmerksam machende Vorrichtung dient, den Fahrer durch einen Warnton oder eine Sprachausgabe aufmerksam. Die Anzeigevorrichtung 302 zeigt eine aufmerksam machende Meldung an, die den Fahrer auffordert, das Lenkrad 200 fest zu halten. Folglich kann das Vorkommen eines Verkehrsunfalls reduziert werden.
2A ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines äußeren Erscheinungsbilds des kapazitiven Sensors 100 in der ersten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
Wie oben beschrieben, enthält der kapazitive Sensor 100 die Sensoreinheit 110, den Prozessor 120 und den Kabelbaum 130. Wie in 2A dargestellt, enthält die Sensoreinheit 110 ein Grundmaterial 112 und eine Sensorelektrode 111, die durch das Grundmaterial 112 gehalten wird.
Beispielsweise besteht das Grundmaterial 112 aus einem nicht gewebten Stoff und ist in eine lange Form geformt. In der ersten beispielhaften Ausführungsform ist eine Längsrichtung des Grundmaterials 112 als eine X-Achsenrichtung bezeichnet, und eine Richtung senkrecht zur X-Achsenrichtung auf einer Fläche parallel zum Grundmaterial 112 ist als eine Y-Achsenrichtung bezeichnet. Eine Endseite (eine untere Endseite in 2A) des Grundmaterials 112 in der Y-Achsenrichtung ist als eine negative Seite bezeichnet, und die andere Endseite (eine obere Endseite in 2A) des Grundmaterials 112 in der Y-Achsenrichtung ist als eine positive Seite bezeichnet. Ähnlich ist eine Endseite (eine linke Endseite in 2A) des Grundmaterials 112 in der X-Achsenrichtung als eine negative Seite bezeichnet, und die andere Endseite (eine rechte Endseite in 2A) des Grundmaterials 112 in der X-Achsenrichtung ist als eine positive Seite bezeichnet.
Die Sensorelektrode 111 ist ein Metalldraht (beispielsweise ein Kupferdraht) und ist so auf das Grundmaterial 112 genäht, dass er ein Zickzackmuster bildet. Beide Enden der Sensorelektrode 111 sind mit dem Prozessor 120 elektrisch verbunden.
Die Sensorelektrode 111 ist in der Längsrichtung des Grundmaterials 112 auf das Grundmaterial 112 genäht. Genauer sind in der Sensorelektrode 111 eine Vielzahl linearer Abschnitte in der X-Achsenrichtung in im Wesentlichen gleichen Intervallen angeordnet, während sie in der Y-Achsenrichtung voneinander getrennt sind, und die benachbarten linearen Abschnitte sind in Reihe miteinander verbunden. Das Zickzackmuster wird durch die Anordnung und Verbindung der Vielzahl linearer Abschnitte gebildet.
In der ersten beispielhaften Ausführungsform ist die Sensorelektrode 111 auf das Grundmaterial 112 genäht. Alternativ kann die Sensorelektrode 111 durch Thermokompressionsbonden an dem Grundmaterial 112 befestigt sein.
2B ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel des äußeren Erscheinungsbilds des kapazitiven Sensors 100 in der ersten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
Das Muster der Sensorelektrode 111 ist nicht auf das Beispiel in 2A eingeschränkt, sondern es kann ein beliebiges Muster verwendet werden. Wie in 2B dargestellt, können in der Sensorelektrode 111 beispielsweise die Vielzahl linearer Abschnitte in der Y-Achsenrichtung in im Wesentlichen gleichen Intervallen angeordnet sein, während sie in der X-Achsenrichtung voneinander getrennt sind, und die benachbarten linearen Abschnitte können in Reihe miteinander verbunden sein. Die Sensorelektrode 111 kann einen planaren Aufbau aufweisen, der aus einem Leiter oder einem Widerstand besteht.
3 ist eine Ansicht, die ein Aufbaubeispiel des kapazitiven Sensors 100 in der ersten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
Wie in 3 dargestellt, enthält der kapazitive Sensor 100 eine Spannungsquelle 121, eine Sensorelektrode 111, eine Drosselspule L1, ein erstes Impedanzelement z1, einen Kondensator C1, eine Rauscherfassungsschaltung 122, eine Sensorschaltung 123 und eine Steuerschaltung 124.
Von den oben angegebenen Bestandteilen sind die Spannungsquelle 121, die Drosselspule L1, das erste Impedanzelement z1, der Kondensator C1, die Rauscherfassungsschaltung 122, die Sensorschaltung 123 und die Steuerschaltung 124 in dem Prozessor 120 enthalten, sodass nur die Sensorelektrode 111 ausgenommen ist.
Die Spannungsquelle 121 ist über den Schalter Sw mit einem Ende der Sensorelektrode 111 verbunden. Die Spannungsquelle 121 stellt der Sensorelektrode 111 Gleichspannung bereit, wenn der Schalter Sw eingeschaltet ist. Folglich dient die Sensorelektrode 111 auch als ein Wärmer, der eine Hand wärmt.
Ein Ende der Drosselspule L1 ist mit einem Ende der Sensorelektrode 111, das heißt einem Ende auf einer dem Schalter Sw entgegengesetzten Seite der Sensorelektrode 111, verbunden, und das andere Ende der Drosselspule L1 ist mit einer Masse verbunden.
Die Sensorschaltung 123 ist mit der Steuerschaltung 124 verbunden, während sie über den Kondensator C1 mit dem Verbindungspunkt a1 der Sensorelektrode 111 und der Drosselspule L1 verbunden ist. Die Sensorschaltung 123 ist über den Kondensator C1 mit der Sensorelektrode 111 elektrisch verbunden und misst die Kapazität der Sensorelektrode 111. Beispielsweise legt die Sensorschaltung 123 über den Kondensator C1 einen Wechselstrom an die Sensorelektrode 111 an und misst die Kapazität auf Grundlage eines Werts des Wechselstroms. Eine Frequenz des Wechselstroms ist auch als eine Ansteuerfrequenz der Sensorschaltung 123 bezeichnet.
Nachfolgend wird unter dem Begriff „Messung der Kapazität“ sowohl die Messung der Kapazität selbst als auch die Messung eines Änderungsbetrags der Kapazität verstanden.
Die Rauscherfassungsschaltung 122 ist mit der Steuerschaltung 124 verbunden, während sie über das erste Impedanzelement z1 mit dem Verbindungspunkt a1 verbunden ist. Die Rauscherfassungsschaltung 122 ist über das erste Impedanzelement z1 mit der Sensorelektrode 111 elektrisch verbunden und misst das Rauschen in Bezug auf die Kapazität.
Die Steuerschaltung 124 schaltet zwischen Ein und Aus von jeder der Rauscherfassungsschaltung 122 und der Sensorschaltung 123 um und schaltet zwischen Ein und Aus des Schalters Sw um. Die Steuerschaltung 124 wird durch elektrischen Strom von der Spannungsquelle 121 betrieben.
Genauer schaltet die Steuerschaltung 124 den Schalter Sw ein, um einen Gleichstrom von der Spannungsquelle 121 an die Sensorelektrode 111 und die Drosselspule L1 anzulegen. Die Sensorelektrode 111 wird durch den Gleichstrom erwärmt, um den Kranz 210 des Lenkrads 200 zu erwärmen.
Die Steuerschaltung 124 schaltet den Schalter Sw aus, um die Erwärmung der Sensorelektrode 111 zu stoppen, und veranlasst die Sensorschaltung 123 und die Rauscherfassungsschaltung 122, die Kapazität und das Rauschen der Sensorelektrode 111 zu messen. Die Messung der Kapazität und die Messung des Rauschens der Sensorelektrode 111 sind nicht nur auf den Fall beschränkt, in welchem der Schalter Sw ausgeschaltet ist, sondern können auch durchgeführt werden, wenn der Schalter Sw eingeschaltet ist oder wenn der Schalter Sw ein- und ausgeschaltet ist. Wenn der Schalter Sw von Ein nach Aus oder von Aus nach Ein umgeschaltet wird, werden die Kapazität und das Rauschen der Sensorelektrode 111 jedoch bevorzugt nicht gemessen, da eine Fluktuation in dem Gleichstrom erzeugt wird.
Beispielsweise veranlasst die Steuerschaltung 124 zu diesem Zeitpunkt die Sensorschaltung 123 und die Rauscherfassungsschaltung 122, abwechselnd und wiederholt die Kapazität und das Rauschen zu messen. Alternativ veranlasst die Steuerschaltung 124 die Sensorschaltung 123, die Kapazität der Sensorelektrode 111 zu messen, und bestimmt, ob die gemessene Kapazität größer als ein Schwellenwert ist. Die Steuerschaltung 124 veranlasst die Rauscherfassungsschaltung 122 nur dann zum Messen des Rauschens, wenn die gemessene Kapazität größer als der Schwellenwert ist.
Die Steuerschaltung 124 kommuniziert mit der fahrzeugseitigen Steuerschaltung 303, die in dem Fahrzeug 1 montiert ist. Genauer erfasst die Steuerschaltung 124 das Ergreifen des Kranzes 210 des Lenkrads 200 durch den Fahrer, wenn die von der Sensorschaltung 123 gemessene Kapazität größer als der Schwellenwert ist. Die Steuerschaltung 124 gibt ein Grifferfassungssignal, das anzeigt, dass der Kranz 210 ergriffen wird, an die fahrzeugseitige Steuerschaltung 303 aus. Die Steuerschaltung 124 erfasst die Erzeugung des einen Schwellenwert überschreitenden Rauschens, wenn das von der Rauscherfassungsschaltung 122 gemessene Rauschen größer als der Schwellenwert ist. Das heißt, die Steuerschaltung 124 bestimmt in diesem Fall, dass ein hoher Betrag von Rauschen in der von der Sensorschaltung 123 gemessenen Kapazität enthalten ist und die Kapazität unzuverlässig ist. Die Steuerschaltung 124 gibt ein Rauscherfassungssignal an die fahrzeugseitige Steuerschaltung 303 aus, wenn die Erzeugung des den Schwellenwert überschreitenden Rauschens erfasst wird.
Die fahrzeugseitige Steuerschaltung 303 ist beispielsweise eine elektronische Steuereinheit (Electronic Control Unit, ECU). Die fahrzeugseitige Steuerschaltung 303 empfängt mindestens eines aus dem Grifferfassungssignal und dem Rauscherfassungssignal, die von der Steuerschaltung 124 übermittelt werden. Die fahrzeugseitige Steuerschaltung 303 steuert den Lautsprecher 301 und die Anzeigevorrichtung 302 auf Grundlage des empfangenen Signals. Das heißt, die fahrzeugseitige Steuerschaltung 303 veranlasst die aufmerksam machenden Vorrichtungen, den Fahrer aufmerksam zu machen, wenn das Grifferfassungssignal nicht empfangen wird, obwohl das Fahrzeug 1 gefahren wird. Wenn das Rauscherfassungssignal empfangen wird, obwohl das Grifferfassungssignal empfangen wird, bestimmt die fahrzeugseitige Steuerschaltung 303, dass eine Möglichkeit besteht, dass das Grifferfassungssignal aufgrund des Rauschens von der Steuerschaltung 124 übermittelt wird und annulliert das Grifferfassungssignal beispielsweise. Daher veranlasst die fahrzeugseitige Steuerschaltung 303 in solchen Fällen die aufmerksam machenden Vorrichtungen nicht, den Fahrer aufmerksam zu machen.
4A ist eine Ansicht, die ein Aufbaubeispiel der Rauscherfassungsschaltung 122 und der Sensorschaltung 123 in der ersten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
Die Sensorschaltung 123 enthält einen Schalter Sw1 und eine Kapazitätserfassungsschaltung 131, die über den Schalter Sw1 mit dem Kondensator C1 verbunden ist. Die Kapazitätserfassungsschaltung 131 ist eine Hauptschaltung in der Sensorschaltung 123 und misst die Kapazität der Sensorelektrode 111. Der Sensorschaltung 123 wird es durch Ein- und Ausschalten des Schalters Sw1 erlaubt bzw. nicht erlaubt, die Kapazität zu messen. In der folgenden Beschreibung ist ein Zustand, in welchem es der Sensorschaltung 123 erlaubt ist, die Kapazität zu messen, als ein Zustand bezeichnet, in welchem „die Sensorschaltung 123 eingeschaltet“ ist, und ein Zustand, in welchem es der Sensorschaltung 123 nicht erlaubt ist, die Kapazität zu messen, ist als ein Zustand bezeichnet, in welchem „die Sensorschaltung 123 ausgeschaltet“ ist.
Die Rauscherfassungsschaltung 122 enthält einen Schalter Sw2 und einen ADU 132, der über den Schalter Sw2 mit dem ersten Impedanzelement z1 verbunden ist. Der ADU 132 ist ein Analog-Digital-Umsetzer. Der ADU 132 ist eine Hauptschaltung in der Rauscherfassungsschaltung 122 und misst das Rauschen in Bezug auf die Sensorelektrode 111. Das heißt, der Rauscherfassungsschaltung 122 wird es durch Ein- und Ausschalten des Schalters Sw2 erlaubt bzw. nicht erlaubt, das Rauschen zu messen. In der folgenden Beschreibung ist ein Zustand, in welchem es der Rauscherfassungsschaltung 122 erlaubt ist, das Rauschen zu messen, als ein Zustand bezeichnet, in welchem „die Rauscherfassungsschaltung 122 eingeschaltet“ ist, und ein Zustand, in welchem es der Rauscherfassungsschaltung 122 nicht erlaubt ist, das Rauschen zu messen, ist als ein Zustand bezeichnet, in welchem „die Rauscherfassungsschaltung 122 ausgeschaltet“ ist.
Die Steuerschaltung 124 schaltet zwischen Ein und Aus der Schalter Sw1 und Sw2 um.
4B ist eine Ansicht, die ein Aufbaubeispiel des ersten Impedanzelements z1 in der ersten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
Das erste Impedanzelement z1 enthält die Widerstände R1 bis R3 und den Kondensator C11.
Der Widerstand R1 und der Kondensator C11 sind in Reihe geschaltet. Die Sensorelektrode 111 ist mit einem Anschluss des Widerstands R1 auf der dem Kondensator C11 entgegengesetzten Seite verbunden, und der Schalter Sw2 ist mit einem Anschluss des Kondensators C11 auf der dem Widerstand R1 entgegengesetzten Seite verbunden.
Der Widerstand R2 und der Widerstand R3 sind in Reihe zwischen eine Spannungsquelle und die Masse geschaltet. Ein Verbindungspunkt des Widerstands R2 und des Widerstands R3 ist mit einem Anschluss des Kondensators C11 auf der dem Widerstand R1 entgegengesetzten Seite verbunden. Die Widerstände R2 und R3 legen eine Vorspannung an den Eingang des ADU 132 der Rauscherfassungsschaltung 122 an.
In der ersten beispielhaften Ausführungsform ist das erste Impedanzelement z1 ein Element, das die Eingangsimpedanz des ADU 132 einstellt. Genauer ist das erste Impedanzelement z1 ein Element, bei dem ein Rauscherfassungs-Frequenzband in den Frequenzbändern f1 und fix enthalten ist. Hier ist das Frequenzband f1 ein Frequenzband, das die Ansteuerfrequenz enthält, mit der die Sensorschaltung 123 die Kapazität misst. Das Frequenzband fix ist ein Frequenzband von Oberwellen der Ansteuerfrequenz. Beispielsweise ist das erste Impedanzelement z1 ein Element, bei dem das Rauscherfassungs-Frequenzband in den Frequenzbändern f2 und f2y enthalten ist. Hier ist das Frequenzband f2 ein Frequenzband, das tendenziell eine Störung in Bezug auf ein gesamtes Messsystem des kapazitiven Sensors 100 ist, und das Frequenzband f2y ist ein Frequenzband von Oberwellen des Frequenzbands f2. Ein Impedanzelement, das einen hochempfindlichen Frequenzgang in Bezug auf das Rauschen von jedem der Frequenzbänder f1, fix, f2 und f2y erhält, kann als das erste Impedanzelement z1 der ersten beispielhaften Ausführungsform verwendet werden.
5 ist eine Ansicht, die einen Zustand darstellt, in welchem der kapazitive Sensor 100 der ersten beispielhaften Ausführungsform die Kapazität misst.
Wenn die Kapazität gemessen wird, wie in 5 dargestellt, schaltet die Steuerschaltung 124 den Schalter Sw1 der Sensorschaltung 123 ein und schaltet den Schalter Sw2 der Rauscherfassungsschaltung 122 aus. Das heißt, die Steuerschaltung 124 veranlasst die Sensorschaltung 123, die Kapazität der Sensorelektrode 111 zu messen, indem sie die Sensorschaltung 123 einschaltet und die Rauscherfassungsschaltung 122 ausschaltet.
6 ist eine Ansicht, die einen Zustand darstellt, in welchem der kapazitive Sensor 100 der ersten beispielhaften Ausführungsform das Rauschen misst.
Wenn das Rauschen gemessen wird, wie in 6 dargestellt, schaltet die Steuerschaltung 124 den Schalter Sw1 der Sensorschaltung 123 aus und schaltet den Schalter Sw2 der Rauscherfassungsschaltung 122 ein. Das heißt, die Steuerschaltung 124 schaltet die Sensorschaltung 123 auf Aus und schaltet die Rauscherfassungsschaltung 122 auf Ein, wodurch die Rauscherfassungsschaltung 122 veranlasst wird, das Rauschen zu messen.
Zu diesem Zeitpunkt kann das Rauschen mit der Empfindlichkeit gemäß dem Frequenzgang des ersten Impedanzelements z1 gemessen werden. Das heißt, dass Rauschen bei jedem der Frequenzbänder f1, f1x, f2 und f2y kann in angemessener Weise gemessen werden.
7A ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel eines Gesamtverarbeitungsvorgangs des kapazitiven Sensors 100 in der ersten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
Als Erstes führt der kapazitive Sensor 100 die Griffbestimmungsverarbeitung durch Messung der Kapazität zum Bestimmen, ob der Fahrer den Kranz 210 des Lenkrads 200 ergriffen hat, durch (Schritt S110).
Anschließend führt der kapazitive Sensor 100 eine Rauschbestimmungsverarbeitung durch Messung des Rauschens zum Bestimmen, ob das den Schwellenwert überschreitende Rauschen erzeugt wird, durch (Schritt S120).
Anschließend bestimmt der kapazitive Sensor 100, ob eine Beendigungsbedingung des Verarbeitungsvorgangs erfüllt ist (Schritt S130). Die Beendigungsbedingung ist beispielsweise das Verstreichen einer vorgegebenen Zeit oder der Empfang eines Signals, das eine Beendigung des Verarbeitungsvorgangs anzeigt. Wenn bestimmt wird, dass die Beendigungsbedingung nicht erfüllt ist (Nein in Schritt S130), führt der kapazitive Sensor 100 wiederholt die Teile der Verarbeitung ab Schritt S110 durch. Wenn andererseits bestimmt wird, dass die Beendigungsbedingung erfüllt ist (Ja in Schritt S130), beendet der kapazitive Sensor 100 den Verarbeitungsvorgang.
Wenn der Verarbeitungsvorgang in 7A beendet ist, werden ein Griffbestimmungsergebnis und ein Rauschbestimmungsergebnis erhalten. Die fahrzeugseitige Steuerschaltung 303 empfängt diese Ergebnisse von der Steuerschaltung 124 des kapazitiven Sensors 100 als das Grifferfassungssignal und das Rauscherfassungssignal.
Die Teile der Verarbeitung in den Schritten S110 bis S130 können in einem vorgegebenen Zeitraum ausgeführt werden. Das heißt, der kapazitive Sensor 100 kann die Teile der Verarbeitung in den Schritten S110 bis S130 periodisch wiederholen.
7B ist ein Ablaufdiagramm, das ein anderes Beispiel des Gesamtverarbeitungsvorgangs des kapazitiven Sensors 100 in der ersten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
Als Erstes führt der kapazitive Sensor 100 die Griffbestimmungsverarbeitung durch Messung der Kapazität zum Bestimmen, ob der Fahrer den Kranz 210 des Lenkrads 200 ergriffen hat, durch (Schritt S110).
Anschließend bestimmt der kapazitive Sensor 100, ob in der Griffbestimmungsverarbeitung bestimmt wird, dass der Fahrer den Kranz 210 ergriffen hat, das heißt, ob das Ergreifen erfasst wird (Schritt S140). Wenn bestimmt wird, dass das Ergreifen erfasst wird (Ja in Schritt S140), führt der kapazitive Sensor 100 die Rauschbestimmungsverarbeitung durch Messen des Rauschens zum Bestimmen, ob das den Schwellenwert überschreitende Rauschen erzeugt wird, durch (Schritt S120).
Wenn der kapazitive Sensor 100 demgegenüber bestimmt, dass das Ergreifen nicht erfasst wird (Nein in Schritt S140), oder wenn die Rauschbestimmungsverarbeitung in Schritt S120 beendet ist, bestimmt der kapazitive Sensor 100, ob die Beendigungsbedingung des Verarbeitungsvorgangs erfüllt ist (S130). Wenn bestimmt wird, dass die Beendigungsbedingung nicht erfüllt ist (Nein in Schritt S130), führt der kapazitive Sensor 100 wiederholt die Teile der Verarbeitung ab Schritt S110 durch. Wenn andererseits bestimmt wird, dass die Beendigungsbedingung erfüllt ist (Ja in Schritt S130), beendet der kapazitive Sensor 100 den Verarbeitungsvorgang.
Wenn der Verarbeitungsvorgang in 7B beendet ist, werden das Griffbestimmungsergebnis und das Rauschbestimmungsergebnis erhalten. Die fahrzeugseitige Steuerschaltung 303 empfängt diese Ergebnisse von der Steuerschaltung 124 des kapazitiven Sensors 100 als das Grifferfassungssignal und das Rauscherfassungssignal.
8 ist ein Ablaufdiagramm, das die detaillierte Griffbestimmungsverarbeitung des kapazitiven Sensors 100 in der ersten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
Die Steuerschaltung 124 schaltet den Schalter Sw1 ein und schaltet den Schalter Sw2 aus, wodurch die Kapazitätserfassungsschaltung 131 der Sensorschaltung 123 veranlasst wird, die Kapazität zu messen (Schritt S111).
Die Steuerschaltung 124 bestimmt, ob die gemessene Kapazität größer als der Schwellenwert ist (Schritt S112). Wenn bestimmt wird, dass die Kapazität größer als der Schwellenwert ist (Ja in Schritt S112), erfasst die Steuerschaltung 124, dass der Fahrer den Kranz 210 des Lenkrads 200 ergriffen hat oder dass der kapazitive Sensor 100 das den Schwellenwert überschreitenden Rauschen erfährt. Daher lässt sich kaum nur anhand des Ablaufdiagramms in 8 bestimmen, ob die Grifferfassung durch das Rauschen verursacht wird. Wenn demgegenüber bestimmt wird, dass die Kapazität kleiner oder gleich dem Schwellenwert ist (Nein in Schritt S112), beendet die Steuerschaltung 124 die Griffbestimmungsverarbeitung.
9 ist ein Ablaufdiagramm, das die detaillierte Rauschbestimmungsverarbeitung des kapazitiven Sensors 100 in der ersten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
Die Steuerschaltung 124 schaltet den Schalter Sw1 aus und schaltet den Schalter Sw2 ein, wodurch der ADU 132 der Rauscherfassungsschaltung 122 veranlasst wird, das Rauschen zu messen (Schritt S121).
Die Steuerschaltung 124 bestimmt, ob das gemessene Rauschen größer als der Schwellenwert ist (Schritt S122). Wenn bestimmt wird, dass das Rauschen größer als der Schwellenwert ist (Ja in Schritt S112), erfasst die Steuerschaltung 124 das den Schwellenwert überschreitende Rauschen, das heißt die Erzeugung des starken Rauschens. Infolgedessen gibt die Steuerschaltung 124 das Rauscherfassungssignal an die fahrzeugseitige Steuerschaltung 303 aus. Wenn demgegenüber bestimmt wird, dass das Rauschen kleiner oder gleich dem Schwellenwert ist (Nein in Schritt S122), beendet die Steuerschaltung 124 die Rauschbestimmungsverarbeitung.
(Zusammenfassung der ersten beispielhaften Ausführungsform)
Wie oben beschrieben, enthält der kapazitive Sensor 100 der ersten beispielhaften Ausführungsform die Sensorelektrode 111, die Sensorschaltung 123, die mit der Sensorelektrode 111 elektrisch verbunden ist und die Kapazität der Sensorelektrode 111 misst, das erste Impedanzelement z1, die Rauscherfassungsschaltung 122, die über das erste Impedanzelement z1 mit der Sensorelektrode 111 elektrisch verbunden ist und das Rauschen in Bezug auf die Kapazität misst, und die Steuerschaltung 124, die zwischen Ein und Aus von jeder der Sensorschaltung 123 und der Rauscherfassungsschaltung 122 umschaltet. Die Steuerschaltung 124 veranlasst die Sensorschaltung 123, die Kapazität der Sensorelektrode 111 zu messen, indem sie die Sensorschaltung 123 einschaltet und die Rauscherfassungsschaltung 122 ausschaltet. Die Steuerschaltung 124 veranlasst die Rauscherfassungsschaltung 122, das Rauschen zu messen, indem sie die Sensorschaltung 123 ausschaltet und die Rauscherfassungsschaltung 122 einschaltet.
Folglich werden die Messung der Kapazität und die Messung des Rauschens durch die Steuerung der Sensorschaltung 123 und der Rauscherfassungsschaltung 122 umgeschaltet, und das Rauschen kann mit der Empfindlichkeit gemäß dem Frequenzgang des ersten Impedanzelements z1 gemessen werden. Zu diesem Zeitpunkt enthält das Frequenzband des Rauschens, das zur Störung des kapazitiven Sensors 100 wird, das heißt das elektromagnetische Rauschen, das Frequenzband f1, das die Ansteuerfrequenz enthält, mit der die Sensorschaltung 123 die Kapazität misst, das Frequenzband f1x von Oberwellen der Ansteuerfrequenz, das Frequenzband f2, das tendenziell die Störung in Bezug auf das gesamte Messsystem des kapazitiven Sensors 100 ist, und das Frequenzband f2y der Oberwellen des Frequenzbands f2. In dem kapazitiven Sensor 100 der ersten beispielhaften Ausführungsform kann das Rauschen mit dem einfachen Aufbau mit Hilfe des ersten Impedanzelements z1, das den hochempfindlichen Frequenzgang in Bezug auf das Rauschen von jedem der Frequenzbänder f1, f1x, f2 und f2y erhält, in angemessener Weise gemessen werden.
(Zweite beispielhafte Ausführungsform)
In der ersten beispielhaften Ausführungsform wird das Rauschen mit der Empfindlichkeit gemäß einem Frequenzgang des ersten Impedanzelements z1 gemessen. In einer zweiten beispielhaften Ausführungsform wird das Rauschen mit der Empfindlichkeit gemäß zwei unterschiedlichen Frequenzgängen gemessen.
10 ist eine Ansicht, die ein Aufbaubeispiel des kapazitiven Sensors 100a in der zweiten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
Wie in 10 dargestellt, enthält der kapazitive Sensor 100a der zweiten beispielhaften Ausführungsform eine Spannungsquelle 121, eine Sensorelektrode 111, eine Drosselspule L1, ein erstes Impedanzelement z1, ein zweites Impedanzelement z2, einen Kondensator C1, eine Rauscherfassungsschaltung 122a, eine Sensorschaltung 123a und eine Steuerschaltung 124. Das heißt, der kapazitive Sensor 100a der zweiten beispielhaften Ausführungsform enthält die Rauscherfassungsschaltung 122a und die Sensorschaltung 123a anstelle der Rauscherfassungsschaltung 122 und der Sensorschaltung 123 in dem kapazitiven Sensor 100 der ersten beispielhaften Ausführungsform. Der kapazitive Sensor 100a der zweiten beispielhaften Ausführungsform enthält das zweite Impedanzelement z2, das nicht in dem kapazitiven Sensor 100 der ersten beispielhaften Ausführungsform enthalten ist.
Die Rauscherfassungsschaltung 122 der zweiten beispielhaften Ausführungsform ist über das erste Impedanzelement z1 mit dem Verbindungspunkt a1 der Sensorelektrode 111 und der Drosselspule L1 verbunden und außerdem über das zweite Impedanzelement z2 mit dem Verbindungspunkt a1 verbunden.
11A ist eine Ansicht, die eine Aufbaubeispiel der Rauscherfassungsschaltung 122a und der Sensorschaltung 123a in der zweiten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
Ähnlich wie die Sensorschaltung 123 der ersten beispielhaften Ausführungsform enthält die Sensorschaltung 123a einen Schalter Sw1 und eine Kapazitätserfassungsschaltung 131, die über den Schalter Sw1 mit dem Kondensator C1 verbunden ist.
Ähnlich wie die Rauscherfassungsschaltung 122 der ersten beispielhaften Ausführungsform enthält die Rauscherfassungsschaltung 122a einen Schalter Sw2 und einen ADU 132, der über den Schalter Sw2 mit dem ersten Impedanzelement z1 verbunden ist. Die Rauscherfassungsschaltung 122a der zweiten beispielhaften Ausführungsform enthält weiterhin einen Schalter Sw22. Der Schalter Sw22 ist zwischen das zweite Impedanzelement z2 und die Masse geschaltet und schaltet durch Ein- und Ausschalten zwischen Masseverbindung und Trennung des Anschlusses des zweiten Impedanzelements z2 um.
11B ist eine Ansicht, die ein Aufbaubeispiel des zweiten Impedanzelements z2 in der zweiten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
Das zweite Impedanzelement z2 enthält einen Widerstand R4 und einen Kondensator C12, der mit dem Widerstand R1 in Reihe geschaltet ist. Die Sensorelektrode 111 ist mit dem Anschluss des Widerstands R4 auf der dem Kondensator C12 entgegengesetzten Seite verbunden, und der Schalter Sw22 ist mit dem Anschluss des Kondensators C12 auf der dem Widerstand R4 entgegengesetzten Seite verbunden.
Das zweite Impedanzelement z2 der zweiten beispielhaften Ausführungsform ist ein Element, das den Frequenzgang der Empfindlichkeit des gemessenen Rauschens ändern kann.
12 ist eine Ansicht, die einen Zustand darstellt, in welchem der kapazitive Sensor 100a der zweiten beispielhaften Ausführungsform die Kapazität misst.
Wie in 12 dargestellt, schaltet die Steuerschaltung 124 den Schalter Sw1 der Sensorschaltung 123a ein, wenn die Kapazität gemessen wird. Die Steuerschaltung 124 schaltet den Schalter Sw2 der Rauscherfassungsschaltung 122a aus und schaltet den Schalter Sw22 aus. Das heißt, die Steuerschaltung 124 veranlasst die Sensorschaltung 123a, die Kapazität der Sensorelektrode 111 zu messen, indem sie die Sensorschaltung 123a einschaltet und die Rauscherfassungsschaltung 122a ausschaltet. In diesem Fall wird der Schalter Sw22 ausgeschaltet, um die Kapazität der Sensorelektrode 111 zu messen. Alternativ kann die Kapazität der Sensorelektrode 111 gemessen werden, während der Schalter Sw22 eingeschaltet ist.
13 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Zustands darstellt, in welchem der kapazitive Sensor 100a der zweiten beispielhaften Ausführungsform das Rauschen misst.
Wie in 13 dargestellt, schaltet die Steuerschaltung 124 den Schalter Sw1 der Sensorschaltung 123a aus, wenn das Rauschen gemessen wird. Die Steuerschaltung 124 schaltet den Schalter Sw2 der Rauscherfassungsschaltung 122a ein und schaltet den Schalter Sw22 aus.
Das heißt, die Steuerschaltung 124 schaltet die Sensorschaltung 123a auf Aus und schaltet die Rauscherfassungsschaltung 122a auf Ein, wodurch die Rauscherfassungsschaltung 122a veranlasst wird, das Rauschen zu messen. Wenn die Rauscherfassungsschaltung 122a veranlasst wird, das Rauschen zu messen, veranlasst die Steuerschaltung 124 die Rauscherfassungsschaltung 122a, den Anschluss des zweiten Impedanzelements z2 zu trennen, wodurch die Rauscherfassungsschaltung 122a veranlasst wird, das Rauschen mit der Empfindlichkeit gemäß einem ersten Frequenzgang zu messen. Zu diesem Zeitpunkt kann ähnlich wie bei der ersten beispielhaften Ausführungsform das Rauschen von jedem der Frequenzbänder f1, f1x, f2 und f2y in angemessener Weise gemessen werden.
14 ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel des Zustands darstellt, in welchem der kapazitive Sensor 100a der zweiten beispielhaften Ausführungsform das Rauschen misst.
Wie in 14 dargestellt, schaltet die Steuerschaltung 124 den Schalter Sw1 der Sensorschaltung 123a aus, wenn das Rauschen gemessen wird. Die Steuerschaltung 124 schaltet die Schalter Sw2 und Sw22 der Rauscherfassungsschaltung 122a ein.
Das heißt, die Steuerschaltung 124 schaltet die Sensorschaltung 123a auf Aus und schaltet die Rauscherfassungsschaltung 122a auf Ein, wodurch die Rauscherfassungsschaltung 122a veranlasst wird, das Rauschen zu messen. Wenn die Rauscherfassungsschaltung 122a veranlasst wird, das Rauschen zu messen, veranlasst die Steuerschaltung 124 die Rauscherfassungsschaltung 122a, den Anschluss des zweiten Impedanzelements z2 mit Masse zu verbinden, wodurch die Rauscherfassungsschaltung 122a veranlasst wird, das Rauschen mit der Empfindlichkeit gemäß einem zweiten Frequenzgang, der sich von dem ersten Frequenzgang unterscheidet, zu messen. Zu diesem Zeitpunkt kann das Rauschen eines Frequenzbands, das sich von den Frequenzbändern f1, f1x, f2 und f2y unterscheidet, in angemessener Weise gemessen werden.
Wie oben beschrieben, kann das Rauschen in der zweiten beispielhaften Ausführungsform gemessen werden, während das Frequenzband mit der hohen Empfindlichkeit verschoben ist.
Der kapazitive Sensor 100a der zweiten beispielhaften Ausführungsform führt einen Gesamtverarbeitungsvorgang durch, der ähnlich demjenigen des kapazitiven Sensors 100 der ersten beispielhaften Ausführungsform ist, das heißt den Verarbeitungsvorgang, der durch das Ablaufdiagramm in 7A oder 7B dargestellt ist. Die Teile der genauen Verarbeitung der Griffbestimmungsverarbeitung (Schritt S110) und der Rauschbestimmungsverarbeitung (Schritt S120), die von dem kapazitiven Sensor 100a der zweiten beispielhaften Ausführungsform ausgeführt werden, unterscheiden sich jedoch von denjenigen der ersten beispielhaften Ausführungsform.
15 ist ein Ablaufdiagramm, das die detaillierte Griffbestimmungsverarbeitung (Schritt S110) des kapazitiven Sensors 100a in der zweiten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
Die Steuerschaltung 124 stellt die Schalter Sw1, Sw2 und Sw22 der Sensorschaltung 123a und der Rauscherfassungsschaltung 122a wie in 12 dargestellt ein, wodurch die Kapazitätserfassungsschaltung 131 der Sensorschaltung 123a veranlasst wird, die Kapazität zu messen Schritt S111a).
Die Steuerschaltung 124 bestimmt, ob die gemessene Kapazität größer als der Schwellenwert ist (Schritt S112). Wenn bestimmt wird, dass die Kapazität größer als der Schwellenwert ist (Ja in Schritt S112), erfasst die Steuerschaltung 124, dass der Fahrer den Kranz 210 des Lenkrads 200 ergriffen hat oder dass der kapazitive Sensor 100 das den Schwellenwert überschreitenden Rauschen erfährt. Daher lässt sich kaum nur anhand des Ablaufdiagramms in 15 bestimmen, ob die Grifferfassung durch das Rauschen verursacht wird. Wenn demgegenüber bestimmt wird, dass die Kapazität kleiner oder gleich dem Schwellenwert ist (Nein in Schritt S112), beendet die Steuerschaltung 124 die Griffbestimmungsverarbeitung.
16 ist ein Ablaufdiagramm, das die detaillierte Rauschbestimmungsverarbeitung (Schritt S120) des kapazitiven Sensors 100a in der zweiten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
Die Steuerschaltung 124 stellt die Schalter Sw1, Sw2 und Sw22 der Sensorschaltung 123a und der Rauscherfassungsschaltung 122a wie in 13 dargestellt ein, wodurch der ADU 132 der Rauscherfassungsschaltung 122a veranlasst wird, das Rauschen N1 zu messen (Schritt S121a)
Anschließend stellt die Steuerschaltung 124 die Schalter Sw1, Sw2 und Sw22 der Sensorschaltung 123a und der Rauscherfassungsschaltung 122a wie in 14 dargestellt ein, wodurch der ADU 132 der Rauscherfassungsschaltung 122a veranlasst wird, das Rauschen N2 zu messen
(Schritt S121b)
Das Rauschen N1 und das Rauschen N2 stellen jeweils elektromagnetisches Rauschen dar, das mit einer Empfindlichkeit gemäß den voneinander verschiedenen Frequenzgängen gemessen wird.
Anschließend bestimmt die Steuerschaltung 124, ob mindestens eines aus dem Rauschen N1 und dem Rauschen N2, die auf diese Weise gemessen werden, größer als der Schwellenwert ist (Schritt S122a). Wenn bestimmt wird, dass mindestens eines aus dem Rauschen N1 und dem Rauschen N2 größer als der Schwellenwert ist (Ja in Schritt S122a), erfasst die Steuerschaltung 124 das den Schwellenwert überschreitende Rauschen, das heißt die Erzeugung des starken Rauschens. Infolgedessen gibt die Steuerschaltung 124 das Rauscherfassungssignal an die fahrzeugseitige Steuerschaltung 303 aus. Wird andererseits bestimmt, dass das Rauschen N1 und das Rauschen N2 kleiner oder gleich dem Schwellenwert (Nein in Schritt S122a) sind, beendet die Steuerschaltung 124 die Rauschbestimmungsverarbeitung.
(Zusammenfassung der zweiten beispielhaften Ausführungsform)
Wie oben beschrieben, enthält der kapazitive Sensor 100a in der zweiten beispielhaften Ausführungsform weiterhin das zweite Impedanzelement z2. Die Rauscherfassungsschaltung 122a ist über das zweite Impedanzelement z2 mit der Sensorelektrode 111 elektrisch verbunden und schaltet zwischen Masseverbindung und Trennung des Anschlusses des zweiten Impedanzelements z2 auf der der Sensorelektrode 111 entgegengesetzten Seite um. Wenn die Rauscherfassungsschaltung 122a veranlasst wird, das Rauschen zu messen, veranlasst die Steuerschaltung 124 die Rauscherfassungsschaltung 122a, den Anschluss des zweiten Impedanzelements z2 zu trennen, wodurch die Rauscherfassungsschaltung 122a veranlasst wird, das Rauschen mit der Empfindlichkeit gemäß dem ersten Frequenzgang zu messen. Die Steuerschaltung 124 veranlasst die Rauscherfassungsschaltung 122a, den Anschluss des zweiten Impedanzelements z2 mit Masse zu verbinden, wodurch die Rauscherfassungsschaltung 122a veranlasst wird, das Rauschen mit der Empfindlichkeit gemäß dem zweiten Frequenzgang, der sich von dem ersten Frequenzgang unterscheidet, zu messen.
Folglich wird das Rauschen mit der Empfindlichkeit gemäß den voneinander verschiedenen Frequenzgängen gemessen, sodass das Rauschen auch dann mit der Empfindlichkeit gemäß einem der Frequenzgänge gemessen werden kann, wenn das Rauschen nicht mit der Empfindlichkeit gemäß dem anderen Frequenzgang gemessen wird. Infolgedessen kann das Rauschen mit dem einfachen Aufbau besser gemessen werden.
(Andere beispielhafte Ausführungsformen)
Der kapazitive Sensor gemäß einem oder mehreren Aspekten ist oben auf Grundlage der beispielhaften Ausführungsformen beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die beispielhaften Ausführungsformen beschränkt. Verschiedene Modifikationen durch Fachleute können in die vorliegende Erfindung aufgenommen werden, ohne vom Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise ist der kapazitive Sensor 100 oder 100a in den oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen als der Griffsensor ausgelegt. Mit anderen Worten enthält der Griffsensor von jeder der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen den kapazitiven Sensor 100 oder 100a und erfasst das Ergreifen eines Objekts, an dem die Sensorelektrode 111 befestigt ist, anhand der von der Sensorschaltung 123 oder 123a gemessenen Kapazität. Der kapazitive Sensor der vorliegenden Erfindung kann jedoch nicht nur als der Griffsensor, sondern auch als ein anderer Sensor wie z. B. ein Sitzsensor, der das Sitzen erfasst, ausgelegt sein.
In den oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen enthält der kapazitive Sensor 100 oder 100a die Spannungsquelle 121 und den Schalter Sw und weist die Funktion des Erwärmers auf, der den Kranz 210 des Lenkrads 200 erwärmt. Alternativ kann der kapazitive Sensor 100 oder 100a die Spannungsquelle 121 und den Schalter Sw nicht enthalten. Auch wenn der kapazitive Sensor 100 oder 100a die Spannungsquelle 121 und den Schalter Sw nicht enthält, kann ein ähnlicher Effekt wie derjenige der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen erzielt werden. In diesem Fall braucht der kapazitive Sensor 100 oder 100a die Drosselspule L1 nicht zu enthalten. Die Seite des Schalters Sw der Sensorelektrode 111 ist dann offen.
In der zweiten beispielhaften Ausführungsform enthält der kapazitive Sensor 100a ein zweites Impedanzelement z2. Alternativ kann der kapazitive Sensor 100a eine Vielzahl von zweiten Impedanzelementen z2 und eine Vielzahl von Schaltern Sw22, welche die zweiten Impedanzelemente z2 mit Masse verbinden, enthalten. In dem Fall zum Beispiel, in welchem der kapazitive Sensor 100a n (n ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr) zweite Impedanzelemente z2 enthält, kann das Rauschen mit einer Empfindlichkeit gemäß jedem des ersten Frequenzgangs bis (n+1)ten Frequenzgangs gemessen werden. Folglich kann das Rauschen eines beliebigen Frequenzbands in angemessener Weise gemessen werden. In der zweiten beispielhaften Ausführungsform ist die Impedanz des zweiten Impedanzelements z2 fest. Alternativ kann die Impedanz des zweiten Impedanzelements z2 variabel sein. In diesem Fall ändert die Steuerschaltung 124 die Impedanz des zweiten Impedanzelements z2, wodurch der Frequenzgang der Empfindlichkeit des Rauschens kontinuierlich geändert wird.
Obwohl in den oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen die Kapazität gemessen wird, kann die Kapazität ein Absolutwert oder ein zu einem Bezugswert relativer Wert sein. Die Kapazität kann ein Stromwert oder ein Spannungswert sein, der die Kapazität angibt.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Der kapazitive Sensor der vorliegenden Erfindung hat die Wirkung, dass das Rauschen mit dem einfachen Aufbau in angemessener Weise erfasst werden kann, und kann für den Griffsensor, der das Ergreifen des Lenkrads des Fahrzeugs erfasst, und den Sitzsensor, der das Sitzen erfasst, angewendet werden.
Bezugszeichenliste

1:: Fahrzeug
100, 100a:: kapazitiver Sensor
110:: Sensoreinheit
111:: Sensorelektrode
112:: Grundmaterial
120:: Prozessor
121:: Spannungsquelle
122, 122a:: Rauscherfassungsschaltung
123, 123a:: Sensorschaltung
124:: Steuerschaltung
130:: Kabelbaum
131:: Kapazitätserfassungsschaltung
132:: ADU
200:: Lenkrad
202:: Speiche
203:: Hupenschalterabdeckung
210:: Kranz
301:: Lautsprecher
302:: Anzeigevorrichtung
303:: fahrzeugseitige Steuerschaltung
a1:: Verbindungspunkt
C1, C11, C12:: Kondensator
L1:: Drosselspule
R1 bis R4:: Widerstand
Sw, Sw1, Sw11, Sw2, Sw22:: Schalter
z1:: erstes Impedanzelement
z2:: zweites Impedanzelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8988080 [0003]

Claims

Kapazitiver Sensor, umfassend: eine Sensorelektrode; eine Sensorschaltung; ein erstes Impedanzelement; eine Rauscherfassungsschaltung; und eine Steuerschaltung, wobei die Sensorschaltung mit der Sensorelektrode elektrisch verbunden ist und die Kapazität der Sensorelektrode misst, die Rauscherfassungsschaltung über das erste Impedanzelement mit der Sensorelektrode elektrisch verbunden ist das Rauschen in Bezug auf die Kapazität misst, die Steuerschaltung zwischen Ein und Aus von jeder der Sensorschaltung und der Rauscherfassungsschaltung umschaltet, die Steuerschaltung die Sensorschaltung veranlasst, die Kapazität der Sensorelektrode zu messen, indem sie die Sensorschaltung einschaltet und die Rauscherfassungsschaltung ausschaltet, und die Steuerschaltung die Rauscherfassungsschaltung veranlasst, das Rauschen zu messen, indem sie die Sensorschaltung ausschaltet und die Rauscherfassungsschaltung einschaltet.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 1, weiter umfassend ein zweites Impedanzelement, das zwei Anschlüsse, bestehend aus einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss, enthält, wobei die erste Sensorelektrode und der erste Anschluss elektrisch miteinander verbunden sind, die Rauscherfassungsschaltung und der zweite Anschluss elektrisch miteinander verbunden sind, die Rauscherfassungsschaltung zwischen Masseverbindung und Trennung des zweiten Anschlusses umschaltet, und, wenn die Steuerschaltung die Rauscherfassungsschaltung veranlasst, das Rauschen zu messen, die Steuerschaltung die Rauscherfassungsschaltung veranlasst, das Rauschen mit einer Empfindlichkeit gemäß einem ersten Frequenzgang zu messen, indem sie die Rauscherfassungsschaltung veranlasst, den Anschluss des zweiten Impedanzelements zu trennen, und die Rauscherfassungsschaltung veranlasst, das Rauschen mit einer Empfindlichkeit gemäß einem zweiten Frequenzgang, der sich von dem ersten Frequenzgang unterscheidet, zu messen, indem sie die Rauscherfassungsschaltung veranlasst, den Anschluss des zweiten Impedanzelements mit Masse zu verbinden.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerschaltung die Sensorschaltung und die Rauscherfassungsschaltung veranlasst, abwechselnd und wiederholt die Kapazität und das Rauschen zu messen.
Kapazitiver Sensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerschaltung die Sensorschaltung veranlasst, die Kapazität der Sensorelektrode zu messen, bestimmt, ob die gemessene Kapazität größer als ein Schwellenwert ist, und die Rauscherfassungsschaltung nur dann veranlasst, das Rauschen zu messen, wenn die gemessene Kapazität als größer als der Schwellenwert bestimmt wird.
Griffsensor, umfassend den kapazitiven Sensor nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Ergreifen eines Objekts, an dem die Sensorelektrode angebracht ist, anhand der von der Sensorschaltung gemessenen Kapazität erfasst wird.