JP2006524807A - 静電容量型存在検知センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 対象物、またはユーザの身体の一部が接近すると静電容量Cxが変化するようになっているキャパシタ5の一部をなす少なくとも1つの検知用電極3と、キャパシタ5の充電期に、キャパシタ5を充電する充電装置9とを備える存在検知センサ1において、キャパシタ5の充電電流の変化を反映して変化するパラメータを計測するパラメータ計測ユニット11と、パラメータ計測ユニット11と接続され、キャパシタ5の連続的な充電サイクルの中で、対象物、またはユーザの身体の一部の接近に伴うキャパシタ5の静電容量の変化を計測するため、前記パラメータを抽出するパラメータ抽出ユニット13とをさらに設ける。
Description
−前記パラメータ計測ユニットは、前記充電装置および前記キャパシタの間に位置する第1の巻線と、キャパシタの充電電流に比例する電圧を印加する第2の巻線とを有するパルス変換器を備える。
−前記パラメータ計測ユニットは、前記第2の巻線の出力側に、前記キャパシタの充電電流に比例する電圧を整流する整流回路を備える。
−前記パラメータ計測ユニットは、前記整流回路の出力側に接続された蓄積キャパシタを備える。
−前記整流回路は、充電期に、前記蓄積キャパシタが即座に放電するのを防止する少なくとも1つのダイオードを備える。
−前記充電装置は、矩形の電圧パルスを発振する。
−前記充電装置は、電圧パルスを発振するカウンタであり、この電圧パルスの持続時間と振幅は、この電圧パルスがキャパシタを充電しうるように定められ、かつ前記蓄積キャパシタを所定の電圧に充電するための充電期は、50〜500個のパルスを含む。
−前記蓄積キャパシタを充電するためのパルスの数は、500〜1500である。
−前記パラメータは、蓄積キャパシタの端子に印加される電圧が所定の値に到達するために必要な電圧パルスの数である。
−前記パラメータは、所定の個数の電圧パルスを印加した後に、蓄積キャパシタの端子において計測される電圧である。
−前記パラメータ抽出ユニットは、前記パラメータを参照値と比較する比較手段を備えており、この比較手段は、前記パラメータと参照値との差が閾値を超えると、対象物、またはユーザの身体の一部の接近を知らせる信号を発信する。
−前記参照値は、充電期におけるパルス回数である前記パラメータの移動平均である。
−前記パラメータ抽出ユニットは、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラとともに計数処理を行うモジュールを備えている。
−前記キャパシタの静電容量は、環境に依存する寄生容量の半分よりも小さくなるように選択される。
−自動車への接近を検知するハンズフリーシステムの一部をなし、前記センサは、ユーザの認証を開始させるため、対象物、またはユーザの身体の一部の接近を知らせる信号を発信する。
−自動車への接近を検知するハンズフリーシステムの一部をなし、前記センサは、自動車の開閉要素を、その初期位置から移動させて開放または閉鎖させるため、対象物、またはユーザの身体の一部の接近を知らせる信号を発信する。
−接触しなくても存在を検知する接近センサとして働く。
−接触式センサとして働く。
−対象物、またはユーザの身体の一部が接近すると静電容量が変化するようになっている第1および第2のキャパシタのそれぞれ一部をなす2つの検知用電極
−前記各キャパシタの充電期にそれぞれ作動する第1および第2の充電装置
−前記各キャパシタの充電期に対応して、前記第1および第2の充電装置のどちらか一方を選択するための第1の選択手段
−第1の回路構成と第2の回路構成との2つの回路構成を可能とする第1および第2の端子を具備する第1の巻線であって、前記第1の充電装置が選択されている第1の回路構成においては、前記第1の端子は第1の充電装置に接続され、かつ前記第2の端子は第1のキャパシタに接続され、前記第2の充電装置が選択されている第2の回路構成においては、前記第1の端子は第2のキャパシタに接続され、かつ前記第2の端子は第2の充電装置に接続されるようになっている第1の巻線
−前記第1の充電装置が選択されているときに、第1のキャパシタの充電電流に比例する電圧を印加し、前記第2の充電装置が選択されているときに、第2のキャパシタの充電電流に比例する電圧を印加する第2の巻線
−対象物、またはユーザの身体の一部が接近すると静電容量が変化するようになっている第1および第2のキャパシタのそれぞれ一部をなす2つの検知用電極
−前記2つのキャパシタの充電期にそれぞれ作動する第1および第2の充電装置
−前記2つのキャパシタの各充電期に対応して、前記第1および第2の充電装置のどちらか一方を選択するための第1の選択手段
−第1のキャパシタの充電電流に比例するパラメータを計測する第1の計測ユニット
−第2のキャパシタの充電電流に比例するパラメータを計測する第2の計測ユニット
−以下の要素を含むパルス変換器
第1の充電装置と第1のキャパシタとの間に位置する第1の巻線
第2の充電装置と第2のキャパシタとの間に位置する第2の巻線
−前記第1の充電装置が選択されたときに、前記第2の巻線が、第1のキャパシタの充電電流に比例する電圧を印加することを可能にする第2の選択手段
−前記第2の充電装置が選択されたときに、前記第1の巻線が、第2のキャパシタの充電電流に比例する電圧を印加することを可能にする第3の選択手段
−前記第1または第2の巻線の出力側における電圧の整流素子
−前記整流素子の出力側に接続された蓄積キャパシタ
−前記蓄積キャパシタを放電させる手段
−キャパシタCx1とCx2の充電期にそれぞれ作動する第1および第2の充電装置Gen1およびGen2
−キャパシタCx1とCx2の一方の充電期に対応して、第1および第2の充電装置Gen1およびGen2のどちらかを選択しうるよう、これらの充電装置Gen1およびGen2とそれぞれ直列に設置された切替スイッチSw3およびSw6のような第1の選択手段
−次の構成要素を有するパルス変換器Tx1
・第1の充電装置Gen1と第1のキャパシタCx1の間に位置する第1の巻線
・第2の充電装置Gen2と第2のキャパシタCx2の間に位置する第2の巻線
−第1のキャパシタCx1と並列に設置された切替スイッチSw4のような第2の選択手段
−第2のキャパシタCx2と並列に設置された切替スイッチSw5のような第3の選択手段
−第1の巻線の出力側電圧を整流するダイオードD2のような第1の整流素子
−第2の巻線の出力側電圧を整流するダイオードD1のような第2の整流素子
−第1の整流素子D1の出力部に接続され、かつ接地された第1の蓄積キャパシタCs1
−第2の整流素子D2の出力部に接続され、かつ接地された第2の蓄積キャパシタCs2
−第2の蓄積キャパシタCs2を放電させるために、第2の蓄積キャパシタCs2と並列に設置された切替スイッチSw1のような第1の切替手段
−第1の蓄積キャパシタCs1を放電させるために、第1の蓄積キャパシタCs1と並列に設置された切替スイッチSw7のような第2の切替手段
−第1の整流素子D2と定電圧電源Vccに接続された切替スイッチSw2のような第1の制御手段
−第2の整流素子D1と電圧Vccの電源に接続された切替スイッチSw8のような第1の制御手段
−キャパシタCx1'およびCx2'の充電期にそれぞれ用いられる第1および第2の充電装置Gen1'およびGen2'
−キャパシタCx1'およびCx2'の一方の充電期に対応して、第1および第2の充電装置Gen1'およびGen2'のどちらかを選択しうるよう、これらの充電装置Gen1'およびGen2'とそれぞれ直列に設置された切替スイッチSw1'およびSw2'のような第1の選択手段
−パルス変換器Tx1'
−2つの端子B1およびB2を含む第1の巻線
−第2の巻線
−第1の巻線の出力側電圧を整流するダイオードD’のような整流素子
−整流素子D’の出力部に接続され、かつ接地されている蓄積キャパシタCs
−蓄積キャパシタCs2'を放電させるために、蓄積キャパシタCs'と並列に設置された切替スイッチSw3'のような切替手段
3 検知用電極
5 キャパシタ
7 電極
9 充電装置
11 パラメータ計測ユニット
13 パラメータ抽出ユニット
15 パルス変換器
17 第1の巻線
19 第2の巻線
21 整流回路
23 蓄積キャパシタ
25 ダイオード
27 比較器
31 コントローラ
33 出力部
Claims (24)
- 対象物、またはユーザの身体の一部が接近すると静電容量(Cx)が変化するようになっているキャパシタ(5)の一部をなす少なくとも1つの検知用電極(3)と、前記キャパシタ(5)の充電期に、このキャパシタ(5)を充電する充電装置(9)とを備える存在検知センサ(1)であって、
キャパシタ(5)の充電電流の変化を反映して変化するパラメータを計測するパラメータ計測ユニット(11)と、このパラメータ計測ユニット(11)と接続され、キャパシタの連続的な充電サイクルの中で、対象物、またはユーザの身体の一部の接近に伴うキャパシタ(5)の静電容量の変化を計測するため、前記パラメータを抽出するパラメータ抽出ユニット(13)とをさらに備えていることを特徴とする存在検知センサ。 - 前記パラメータ計測ユニット(11)は、前記充電装置(9)および前記キャパシタ(5)の間に位置する第1の巻線(17)と、キャパシタ(5)の充電電流に比例する電圧を印加する第2の巻線(19)とを有するパルス変換器(15)を備えていることを特徴とする請求項1記載の存在検知センサ。
- 前記パラメータ計測ユニット(11)は、前記第2の巻線(19)の出力側に、前記キャパシタ(5)の充電電流に比例する電圧を整流する整流回路(21)を備えていることを特徴とする請求項2記載の存在検知センサ。
- 前記パラメータ計測ユニット(11)は、前記整流回路(21)の出力側に接続された蓄積キャパシタ(23)を備えていることを特徴とする請求項3記載の存在検知センサ。
- 前記整流回路(21)は、充電期に、前記蓄積キャパシタ(23)が即座に放電するのを防止する少なくとも1つのダイオードを備えていることを特徴とする請求項3または4記載の存在検知センサ。
- 前記充電装置(9)は、矩形の電圧パルスを発振することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の存在検知センサ。
- 前記充電装置(9)は、電圧パルスを発振するカウンタであり、この電圧パルスの持続時間と振幅は、この電圧パルスがキャパシタ(5)を充電しうるように定められ、かつ前記蓄積キャパシタ(23)を所定の電圧に充電するための充電期は、50〜500個のパルスを含むことを特徴とする、請求項4と6の組合せ、または請求項5と6の組合せによる存在検知センサ。
- 前記蓄積キャパシタ(23)を充電するためのパルスの数は、500〜1500であることを特徴とする請求項7記載の存在検知センサ。
- 前記パラメータは、蓄積キャパシタ(23)の端子に印加される電圧が所定の値に到達するために必要な電圧パルスの個数であることを特徴とする、請求項4または5と、請求項7または8との組合せによる存在検知センサ。
- 前記パラメータは、所定の個数の電圧パルスを印加した後に、蓄積キャパシタ(23)の端子において計測される電圧であることを特徴とする、請求項4または5と、請求項7または8との組合せによる存在検知センサ。
- 前記パラメータ抽出ユニット(13)は、前記パラメータを参照値と比較する比較手段(27)を備えており、この比較手段(27)は、前記パラメータと参照値との差が閾値を超えると、対象物、またはユーザの身体の一部の接近を知らせる信号を発信することを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の存在検知センサ。
- 前記参照値は、充電期におけるパルス回数である前記パラメータの移動平均であることを特徴とする請求項11記載の存在検知センサ。
- 前記パラメータ抽出ユニット(13)は、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラとともに計数処理を行うモジュールを備えていることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の存在検知センサ。
- 前記キャパシタ(5)の静電容量は、環境に依存する寄生容量(Cp)の半分よりも小さくなるように選択されていることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の存在検知センサ。
- 自動車への接近を検知するハンズフリーシステムの一部をなし、前記センサは、ユーザの認証を開始させるため、対象物、またはユーザの身体の一部の接近を知らせる信号を発信することを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の存在検知センサ。
- 自動車への接近を検知するハンズフリーシステムの一部をなし、前記センサは、自動車の開閉要素を、その初期位置から移動させて開放または閉鎖させるため、対象物、またはユーザの身体の一部の接近を知らせる信号を発信することを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の存在検知センサ。
- 接触しなくても存在を検知する接近センサとして働くことを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の存在検知センサ。
- 接触式センサとして働くことを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の存在検知センサ。
- 対象物、またはユーザの身体の一部が接近すると静電容量が変化するようになっている第1および第2のキャパシタ(Cx1')(Cx2')のそれぞれ一部をなす2つの検知用電極と、
前記キャパシタ(Cx1')と(Cx2')の充電期にそれぞれ作動する第1および第2の充電装置(Gen1')(Gen2')と、
キャパシタ(Cx1')と(Cx2')の各充電期に対応して、前記第1および第2の充電装置(Gen1')(Gen2')のどちらか一方を選択するための第1の選択手段 (Sw1')(Sw2')と、
前記第1または第2のキャパシタ(Cx1')(Cx2')の充電電流に比例するパラメータを計測するパラメータ計測ユニットであって、
第1の回路構成および第2の回路構成の2つの回路構成を可能とする第1および第2の端子を具備する第1の巻線であって、前記第1の充電装置(Gen1')が選択されている第1の回路構成においては、第1の端子は第1の充電装置(Gen1')に接続されるとともに、第2の端子は第1のキャパシタ(Cx1')に接続され、前記第2の充電装置(Gen2')が選択されている第2の回路構成においては、第1の端子は第2のキャパシタ(Cx2')に接続されるとともに、第2の端子は第2の充電装置(Gen2')に接続されるようになっている第1の巻線と、
前記第1の充電装置(Gen1')が選択されているときに、第1のキャパシタ(Cx1')の充電電流に比例する電圧を印加し、前記第2の充電装置(Gen2')が選択されているときに、第2のキャパシタ(Cx2')の充電電流に比例する電圧を印加する第2の巻線とを有するパルス変換器(Tx1')を含むパラメータ計測ユニットとを備えていることを特徴とする請求項1〜18のいずれかに記載の存在検知センサ。 - 前記第1および第2の充電装置(Gen1')(Gen2')は、電圧パルスを発振し、このパルス発振による電気エネルギーは、第1のキャパシタ(Cx1)の充電期においては、パルスの立ち上がり地点から、第2のキャパシタ(Cx2)の充電期においては、パルスの下降地点から、それぞれ、前記第1の巻線を経て第2の巻線へ送られることを特徴とする請求項1〜19のいずれかに記載の存在検知センサ。
- 対象物、またはユーザの身体の一部が接近すると静電容量が変化するようになっている第1および第2のキャパシタ(Cx1)(Cx2)のそれぞれ一部をなす2つの検知用電極と、
前記キャパシタ(Cx1)と(Cx2)の充電期にそれぞれ作動する第1および第2の充電装置(Gen1)および(Gen2)と、
キャパシタ(Cx1)と(Cx2)の各充電期に対応して、前記第1および第2の充電装置(Gen1)(Gen2)のどちらか一方を選択するための第1の選択手段 (Sw3)(Sw6)と、
前記第1のキャパシタ(Cx1)の充電電流に比例するパラメータを計測する第1の計測ユニット、および前記第2のキャパシタ(Cx2)の充電電流に比例するパラメータを計測する第2の計測ユニットを含むパラメータ計測手段と、
第1の充電装置(Gen1)と第1のキャパシタ(Cx1)との間に位置する第1の巻線、および第2の充電装置(Gen2)と第2のキャパシタ(Cx2)との間に位置する第2の巻線を含むパルス変換器(Tx1)と、
前記第1の充電装置(Gen1)が選択されたときに、前記第2の巻線が、第1のキャパシタ(Cx1)の充電電流に比例する電圧を印加することを可能にする第2の選択手段(Sw5)と、
前記第2の充電装置(Gen2)が選択されたときに、前記第1の巻線が、第2のキャパシタ(Cx2)の充電電流に比例する電圧を印加することを可能にする第3の選択手段(Sw4)とを備えることを特徴とする請求項1〜18のいずれかに記載の存在検知センサ。 - 前記パラメータ計測手段は、前記第1または第2の巻線の出力側における電圧の整流素子(D1)(D2)(D')と、この整流素子(D1)(D2)(D')の出力側に接続された蓄積キャパシタ(Cs1)(Cs2)(Cs')と、この蓄積キャパシタ(Cs1)(Cs2)(Cs')を放電させる手段(Sw7)(Sw1)(Sw3')とを具備することを特徴とする請求項19〜21のいずれかに記載の存在検知センサ。
- 前記整流素子(D1)(D2)は、前記蓄積キャパシタ(Cs1)(Cs2)が、充電期に即座に放電するのを防止するダイオード型の素子であり、前記第1および第2の計測ユニットは、前記整流素子(D1)(D2)を定電圧電源(Vcc)に接続させる制御手段(Sw2)(Sw8)を備えていることを特徴とする、請求項1〜20のいずれか、または請求項22と、請求項21との組合せによる存在検知センサ。
- 請求項1〜23のいずれかに記載の存在検知センサが組み込まれていることを特徴とする自動車の開閉要素の把手。
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