JP2008175772A - Capacitive proximity sensor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、検出領域内の静電容量(電界)の変化から物体の存在を非接触で検出する静電容量式近接センサ装置に関するもので、より具体的には、車両へ配置して車外の障害物の検出を行う際など、検出領域に物体を検出した際における判定動作の改良に関する。 The present invention relates to a capacitance-type proximity sensor device that detects the presence of an object in a non-contact manner from a change in capacitance (electric field) within a detection region. The present invention relates to an improvement in determination operation when an object is detected in a detection area, such as when an obstacle is detected.
よく知られるように、物体の接近および近傍の物体の有無を非接触で検出する近接センサとして静電容量式のものがある。この静電容量式の近接センサは、電極により検出領域に静電容量(電界)を発生し、その静電容量の変化をとらえて物体(誘電体)の存在を非接触で検出する原理のため、金属,非金属にかかわりなくほとんどの物体を検出可能であり好まれている。静電容量の変化の検出には、例えば特許文献1などに見られるように、発振回路を利用した構成が一般的であり、上記した電極に係る静電容量が、発振条件の一要素となるように発振回路を構成し、その発振状態を監視することにより静電容量の変化を検出するようにしている。 As is well known, there is a capacitance type proximity sensor that detects the proximity of an object and the presence or absence of a nearby object in a non-contact manner. This capacitive proximity sensor generates a capacitance (electric field) in the detection area by electrodes, and detects the presence of an object (dielectric material) in a non-contact manner by detecting the change in capacitance. Most objects can be detected regardless of whether they are metal or non-metal. For example, as shown in Patent Document 1 or the like, for example, a configuration using an oscillation circuit is generally used to detect a change in capacitance, and the capacitance related to the electrode described above is an element of oscillation conditions. Thus, the oscillation circuit is configured, and the change in capacitance is detected by monitoring the oscillation state.
ところが、静電容量式の近接センサを、例えば車両へ配置して車外の障害物の検出に利用することでは、特許文献1でも指摘があるように、誤検出の問題がある。つまり、車両へ接近してくる物や人など、あるいは車両の近傍に存在する物や人などの障害物を検出したいのではあるが、そうした障害物ではなく他の物体、例えば雨滴や降雪等が付着することがあり、それら他の物体によっても静電容量が変化してしまい、誤検出を起こす問題がある。 However, when a capacitive proximity sensor is arranged in a vehicle, for example, to detect an obstacle outside the vehicle, there is a problem of erroneous detection as pointed out in Patent Document 1. In other words, I want to detect an object or person approaching the vehicle, or an obstacle such as an object or person existing in the vicinity of the vehicle, but other objects such as raindrops or snowfall are not the obstacles. There is a problem that the electrostatic capacity may be changed by these other objects, causing false detection.
そこで特許文献1では、静電容量の変化に関連してその変化速度(変化率)も検出する構成とし、物や人などの障害物に係る変化率と、雨滴などの他の物体に係る変化率との差異を判別することにより誤検出を防ぐようにしている。しかしこの場合、静電容量の変化率(微分値)を求めて判別を行っているため、ゆっくりと流れて落ちていく雨滴にも反応してしまい障害物との区別がつかず、変化率が似ているときには誤検出してしまう欠点がある。 Therefore, in Patent Document 1, the rate of change (rate of change) is also detected in relation to the change in capacitance, the rate of change related to obstacles such as objects and people, and the change related to other objects such as raindrops. By detecting the difference from the rate, false detection is prevented. However, in this case, since the change rate (differential value) of the capacitance is determined and discriminated, it reacts to the raindrops that slowly flow down and cannot be distinguished from the obstacles. There is a fault that false detection occurs when they are similar.
なお、近接センサとしては静電容量式以外にも多々方式があり、超音波式,光電式,ドップラ式などの近接センサが知られている。しかし、超音波式や光電式では、雨滴,降雪が感知部位に付着してしまうと検出が不能になるか、あるいは検出領域が変化して縮小してしまう欠点がある。ドップラ式では、静電容量式と同様であり雨滴がアンテナ近辺を流れ落ちる際に誤検出を起こす欠点がある。 There are many types of proximity sensors other than the capacitance type, and proximity sensors such as ultrasonic type, photoelectric type, and Doppler type are known. However, the ultrasonic type and the photoelectric type have a drawback that the detection becomes impossible when the raindrop or the snowfall adheres to the sensing part, or the detection region is changed and reduced. The Doppler method is similar to the capacitance method, and has a drawback of causing false detection when raindrops flow around the antenna.
この発明は上記した課題を解決するもので、その目的は、雨滴や降雪などには反応しないで誤検出を起こさず、車両用の車外の障害物の検出に好ましく適用できる静電容量式近接センサ装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a capacitive proximity sensor that can be preferably applied to the detection of an obstacle outside a vehicle without reacting to raindrops, snowfall, etc. and causing no false detection. To provide an apparatus.
上記した目的を達成するために、本発明に係る静電容量式近接センサ装置は、前記電極と前記検出手段とは2つ組を備えるとともに、前記電極は2つを並べて配置し、前記検出手段の出力を取り込んで何れか一方のみが検出有りの場合と、何れか一方が検出有りの後に復帰して続いて他方が検出有りの後に復帰した場合に、外乱の検知であると判定する判定手段を備える。 In order to achieve the above-described object, the capacitive proximity sensor device according to the present invention includes a pair of the electrode and the detection means, and the electrodes are arranged side by side, and the detection means Determining means for determining that the detection is a disturbance when only one of the outputs is detected and when either one is detected and then returned after being detected and then the other is restored after being detected Is provided.
また、電極は上下に2つを並べて配置し、雨滴が順次に伝わり落ちるようにする。さらにまた、電極の2つの間には接地電極を設ける。 In addition, two electrodes are arranged side by side so that raindrops are transmitted sequentially. Furthermore, a ground electrode is provided between the two electrodes.
したがって本発明では、検出領域に静電容量を発生するための電極と、その静電容量の変化を検出する検出手段とは2つ組を備えて、電極は2つを並べて配置し、判定手段において判定動作を行う。判定動作は、検出手段の出力の何れか一方のみが検出有りの場合は外乱の検知であると判定し、また、何れか一方が検出有りの後に復帰して続いて他方が検出有りの後に復帰した場合は外乱の検知であると判定する。後者の場合は、一方が復帰してから他方が検出有りとなるまでの時間差が、予め設定した時間差(一定の幅を設定しても良い)の場合に外乱の検知とし、それ以外の場合には外乱でない(目的物の検知)と判定するようにしても良い。もちろん、両方から検出有りの信号が出力されている場合には、検出領域内に検出対象物が検出されたと判定できる。 Therefore, in the present invention, the electrode for generating the capacitance in the detection region and the detection means for detecting the change in the capacitance are provided in pairs, and the electrodes are arranged side by side, and the determination means The determination operation is performed at. In the determination operation, when only one of the outputs of the detection means is detected, it is determined that the disturbance is detected, and one of them returns after detection is detected, and then the other returns after detection is detected. If it is, it is determined that the disturbance is detected. In the latter case, a disturbance is detected when the time difference from the return of one to the detection of the other is a preset time difference (a certain width may be set), otherwise May be determined not to be a disturbance (detection of an object). Of course, when a signal with detection is output from both, it can be determined that the detection target is detected in the detection region.
本発明に係る静電容量式近接センサ装置では、検出領域に静電容量を発生するための電極を2つ並べて配置し、判定手段において判定動作を行うものであり、判定動作は、検出手段の出力の何れか一方のみが検出有りでは外乱の検知であると判定し、何れか一方が検出有り後に復帰して続いて他方が検出有り後に復帰した場合にも外乱の検知であると判定することから、雨滴や降雪などには反応しないで誤検出を起こさない。したがって、車両用の車外の障害物の検出に好ましく適用できる。 In the capacitive proximity sensor device according to the present invention, two electrodes for generating capacitance are arranged side by side in the detection region, and the determination unit performs the determination operation. The determination operation is performed by the detection unit. When only one of the outputs is detected, it is determined that disturbance is detected, and when either one returns after detection is detected and then the other returns after detection, it is determined that disturbance is detected. Therefore, it does not react to raindrops or snowfall and does not cause false detection. Therefore, it can be preferably applied to the detection of an obstacle outside the vehicle for a vehicle.
図1は本発明の好適な一実施の形態を示している。本実施形態において、静電容量式近接センサ装置は、検出領域に静電容量を発生するための電極1a,1bと、その電極1a,1bへ接続して静電容量の変化を検出する検出回路2a,2bとの2組を備えている。各検出回路2a,2bから検出信号を判定回路3へ送り込み、検出領域に物体を検出した際に判定回路3が判定動作を行う構成になっている。
FIG. 1 shows a preferred embodiment of the present invention. In this embodiment, the capacitive proximity sensor device includes electrodes 1a and 1b for generating capacitance in a detection region, and a detection circuit that detects changes in capacitance by connecting to the electrodes 1a and 1b. Two sets of 2a and 2b are provided. A detection signal is sent from each of the
2つの電極1a,1bは上下に2つを並べて配置し、雨滴が順次に伝わり落ちるようにする。また、両電極1a,1bの間には仕切りのための接地電極4を設け、接地電極4は接地させている。2つの電極1a,1bおよび接地電極4は、適度な間隔を隔てて配列し、その間隔は隣り合う2者に跨って雨滴が付着しないような距離に設定している。
Two electrodes 1a and 1b are arranged side by side so that raindrops can be transmitted sequentially. A
なお、電極1a,1bの配置は、必ずしも2つを上下に並べる配置には限らず、例えば降雪やホコリなど、流動的でない物体の誤検出を防ぐ必要性がある場合は、電極1a,1bは平面上に2つを並べる配置を採ってもよい。 The arrangement of the electrodes 1a and 1b is not necessarily limited to the arrangement in which the two are arranged one above the other. For example, when there is a need to prevent erroneous detection of a non-fluid object such as snowfall or dust, the electrodes 1a and 1b You may take the arrangement which arranges two on a plane.
検出回路2aは、共振・結合回路21a,発振回路22a,検波・増幅回路23aを順に直列接続してあり、電極1aにより発生した静電容量(電界)について、その静電容量の変化を出力するようになっている。同様に、検出回路2bは、共振・結合回路21b,発振回路22b,検波・増幅回路23bを順に直列接続してあり、電極1bにより発生した静電容量(電界)について、その静電容量の変化を出力するようになっている。すなわち、電極1a,1bにかかる静電容量は、共振・結合回路21a,21bにより発振回路22a,22bと接続してその発振条件を決定する要素となり、発振回路22a,22bの周波数レベルを検波・増幅回路23a,23bにより直流電圧に変換して出力する構成になっている。
The
2つの検出回路2a,2bでは、発振回路22a,22bにおける発振周波数を相違させており、これは互いの干渉を防止するようになっている。つまり、電極1a,1bを接近させて並べた配置では、発振回路22a,22bが干渉を起こすおそれがあるため、発振周波数を相違させる構成を採る。相互の干渉がない場合は同一周波数に設定することもよい。
In the two
発振回路22a,22bにあっては、静電容量の変化による発振条件の変化に応じて周波数レベルが変化し、これは検波・増幅回路23a,23bが検波および増幅し、静電容量の変化は検出回路2a,2bからは発振レベルVL1,VL2の変化となって出力する。なお、上記の検出回路2a,2bは、従来の一組の電極と接地電極を用いた静電容量近接センサ装置における検出回路と同様のものを用いることができる。
In the
判定回路3は、いわゆるコンピュータであって、2つの検出回路2a,2bの出力(発振レベルVL1,VL2)を取り込んで何れか一方のみが検出有りでは外乱の検知であると判定し、何れか一方が検出有り後に復帰して続いて他方が検出有り後に復帰した場合は時間差に応じて外乱の検知であると判定する判定動作を行う。
The
さて、降雨の際は雨滴d1が一方の電極1へ付着することがある。このとき、発振レベルVL1,VL2は、雨滴d1が付着した側のみが静電容量の変化を生じて当該側の発振レベルが変化する。したがって、判定回路3は外乱により発振レベルに変化が生じた状況であると判定が行える。
Now, when it rains, raindrops d1 may adhere to one electrode 1. At this time, the oscillation levels VL1 and VL2 change the capacitance only on the side where the raindrop d1 adheres, and the oscillation level on that side changes. Therefore, the
また、降雨の際は雨滴d2が上から下へ流れ落ちていくことがある。このとき、発振レベルVL1,VL2は、まず上側の発振レベルVL1が先に変化して復帰し、次に下側の発振レベルVL2が変化し復帰する。この発振レベルVL1,VL2の変化の時間差(予め設定した一定の時間以内)に応じて外乱により発振レベルに変化が生じた状況であると判定が行える。 In addition, when it rains, raindrops d2 may flow from top to bottom. At this time, the oscillation levels VL1 and VL2 are recovered by first changing the upper oscillation level VL1, and then returning by changing the lower oscillation level VL2. It can be determined that the oscillation level has changed due to a disturbance according to the time difference between the oscillation levels VL1 and VL2 (within a predetermined time).
この静電容量式近接センサ装置は、具体的には図2に示すように、本体10,その本体10から延びるケーブル11,ケーブル11の先端のコネクタ12からなり、上記した図1の構成各部は本体10へ内蔵し、コネクタ12は車両のセキュリティ装置に接続するようになっている。
Specifically, as shown in FIG. 2, this capacitive proximity sensor device includes a
本体10は樹脂材料によりモールドしてあって、内部には図3に示すように、電極1a,1bを平行に並べて配置し、両者の間に接地電極4を設けている。2つの電極1a,1bおよび接地電極4は回路基板13へ接続し、回路基板13には検出回路2a,2bおよび判定回路3を設けている。モールド部材は樹脂材料には限らず、例えばゴム,木,ガラスなど、非導電性の材料であればよい。
The
電極1a,1bおよび接地電極4は、所定長さの帯板に形成し、幅および長さは検出領域に応じて適宜に設定することになる。これら電極の間隔は例えば2mm程度に設定し、隣り合う2者に雨滴の付着が渡らない間隔に設定している。
The electrodes 1a and 1b and the
車両への設置は図4に示すように、車室内でドアパネルの上縁部位に本体10を組み付ける構成とし、両面テープやマジックテープ(登録商標)等により固着させることでよい。組み付けにおいては車両の外板とできるだけ距離が隔たる配置を採り、外板との間の静電容量をできるだけ小さくすることが好ましい。この場合、図5に示すように、検出領域Sはドア外側に所定に広がりを持つが、外板と隔てることで検出領域Sを大きく確保でき、検出領域Sの調整の自由度を大きく得ることができる。検出領域Sは、車両の形状および電極1a,1bの大きさ等に応じて変動してしまうので、車両毎に適宜に調整することになる。
As shown in FIG. 4, the vehicle body can be installed in a structure in which the
また、車両への設置は図6に示すように、車両外部でドアパネルの中央部位に本体10を組み付け、本体10は前後のドアについてそれぞれ設ける構成を採ることもできる。この場合、本体10をドアパネルに固着させるので、外板との間の静電容量が大きくなる不利があるが、本体10は前後のドアについて2つを連ねて設けるので、車両の側方をより広く検出領域とすることができる。
Moreover, as shown in FIG. 6, the installation to a vehicle can also take the structure which assemble | attaches the
ところで、他方式の近接センサとの比較を述べるが、本発明と同様に2つを並べて設置して判定動作を行うことでは、以下のような問題点があり、雨滴や降雪等の外乱に対して有効に機能できない。 By the way, the comparison with other types of proximity sensors will be described. However, in the same manner as in the present invention, when two are placed side by side and the determination operation is performed, there are the following problems, and it is against disturbances such as raindrops and snowfall. Cannot function effectively.
超音波式,光電式にあっては、探知のための超音波,光の送受部位が、検出対象の物体に対して露出する構成タイプとなるため、送受部位を遮ってしまうと検出動作が不可能になる。したがって、雨滴や降雪等が送受部位を覆ってしまうと、全く検出できないか、あるいは検出領域が変化してしまうので、2つ並びの構成では一方の送受部位が覆われると、他方でしか検出が行えなくなり、本発明に係る判定回路3の判定動作は行うことができない。
In the ultrasonic type and photoelectric type, the transmission / reception part of the ultrasonic and light for detection is a configuration type that is exposed to the object to be detected. It becomes possible. Therefore, if raindrops, snowfall, etc. cover the transmission / reception part, it cannot be detected at all, or the detection area changes, so if one transmission / reception part is covered in the two-line configuration, detection is only possible on the other side. The determination operation of the
その点、本発明に係る静電容量式は、雨滴等が電極1a,1bの全体を覆うことは考えにくく、また全体を覆った場合でも発振条件を補正することにより、検出動作は2つの電極1a,1bにより引き続き行うことができる。 In that respect, the capacitance type according to the present invention makes it difficult to think that raindrops or the like cover the entire electrodes 1a and 1b, and the detection operation can be performed by correcting the oscillation conditions even when the electrodes 1a and 1b are covered. It can continue by 1a, 1b.
ドップラ式にあっては、 探知のための電波等を直接に送信して物体からの反射波を受信する構成タイプとなるため、送受部位の直近においては検出領域が略全方位に向く広角開口となり、2つ並びの構成では送受部位の直近については検出領域の重なり合いが大きい。したがって、雨滴等に対しては両者共に反応してしまい、本発明に係る判定回路3の判定動作は行うことができない。
In the Doppler system, the detection type is a wide-angle aperture that faces almost all directions in the immediate vicinity of the transmission / reception part because it is a type that receives the reflected wave from the object by directly transmitting radio waves for detection. In the two-line configuration, the overlap of the detection areas is large in the immediate vicinity of the transmission / reception part. Therefore, both react to raindrops and the like, and the determination operation of the
その点、本発明に係る静電容量式は、2つの電極1a,1bの間に接地電極板4を設けて仕切りにしているので、2つの電極1a,1bが共に反応するときは、物体であると判定することができる。また、雨滴などでは静電容量の変化量が小さく、雨滴が電極1a,1bの端部に引っかかる程度では感知しない感度設定を採るので、1つの雨滴により2つの電極1a,1bが共に反応することはほぼ不可能である。
In that respect, since the electrostatic capacitance type according to the present invention is provided with a
以上から、本発明に係る静電容量式近接センサ装置にあっては、雨滴等の検出,判別が、他方式よりも有利であると言える。 From the above, in the capacitive proximity sensor device according to the present invention, it can be said that detection and discrimination of raindrops and the like are more advantageous than other methods.
このように本発明では、検出領域に静電容量を発生するための電極と、その静電容量の変化を検出する検出回路とは2つ組を備えて、電極1a,1bは2つを並べて配置し、判定回路3において判定動作を行うものであり、判定動作は、検出回路2a,2bの出力の何れか一方のみが検出有りでは外乱の検知であると判定し、何れか一方が検出有り後に復帰して続いて他方が検出有り後に復帰した場合は時間差に応じて外乱の検知であると判定することから、雨滴や降雪などには反応しないで誤検出を起こさない。したがって、車両用の車外の障害物の検出に好ましく適用できる。つまり、両方から検出有りの信号が出力されている場合には、検出領域内に検出対象物が検出されたと判定できる。
As described above, in the present invention, the electrode for generating the capacitance in the detection region and the detection circuit for detecting the change in the capacitance are provided in pairs, and the electrodes 1a and 1b are arranged side by side. The
1 電極
2 検出回路
3 判定回路
4 接地電極
10 本体
11 ケーブル
12 コネクタ
13 回路基板
21 共振・結合回路
22 発振回路
23 検波・増幅回路
S 検出領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrode 2
Claims (3)
前記電極と前記検出手段とは2つ組を備えるとともに、前記電極は2つを並べて配置し、前記検出手段の出力を取り込んで何れか一方のみが検出有りの場合と、何れか一方が検出有りの後に復帰して続いて他方が検出有りの後に復帰した場合に、外乱の検知であると判定する判定手段を備えることを特徴とする静電容量式近接センサ装置。 In a capacitive proximity sensor device comprising: an electrode for generating a capacitance in a detection region; and a detecting means connected to the electrode to detect a change in capacitance.
The electrode and the detection means are provided as a pair, and the electrodes are arranged side by side and the output of the detection means is taken in, and only one of them is detected, and either one is detected An electrostatic capacity proximity sensor device comprising: a determination unit that determines that a disturbance is detected when the other is detected and then returned after the other is detected.
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Applications Claiming Priority (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013174585A (en) * | 2012-01-23 | 2013-09-05 | Tokyo Parts Ind Co Ltd | Human body detection device and key confinement release device including the same |
JP2017150940A (en) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | アイシン精機株式会社 | Manipulation input detection device for vehicles |
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2007
- 2007-01-22 JP JP2007011493A patent/JP2008175772A/en not_active Withdrawn
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