JP2021018692A - Capacitive sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、静電容量センサに関する。 The present disclosure relates to a capacitance sensor.
従来、車両のステアリングホイールに人の手が触れているか否かを検知する静電容量式タッチパネルが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a capacitive touch panel that detects whether or not a human hand is touching the steering wheel of a vehicle has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
この静電容量式タッチパネルは、主面がタッチ面を構成する保護基板と、保護基板の主面とは反対側に配置され、物体の接触を検知可能な静電容量式タッチパネルセンサとを備える。 This capacitive touch panel includes a protective substrate whose main surface constitutes a touch surface, and a capacitive touch panel sensor which is arranged on the side opposite to the main surface of the protective substrate and can detect contact with an object.
しかし、上記特許文献1における静電容量式タッチパネルでは、ユーザの手が保護基板と接触した状態が続くことで、保護基板は、高温高湿の状態に置かれる。このため、保護基板の静電容量が変化することがある。これにより、静電容量式タッチパネルは、保護基板への物体の接触を精度よく検知することができなくなるという課題がある。 However, in the capacitive touch panel in Patent Document 1, the protective substrate is placed in a high temperature and high humidity state because the user's hand continues to be in contact with the protective substrate. Therefore, the capacitance of the protective substrate may change. As a result, the capacitive touch panel has a problem that it cannot accurately detect the contact of an object with the protective substrate.
そこで、本開示は、高温高湿の状態であっても、センサ電極の検出精度の低下を抑制することができる静電容量センサを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present disclosure is to provide a capacitance sensor capable of suppressing a decrease in detection accuracy of a sensor electrode even in a high temperature and high humidity state.
本開示の一態様に係る静電容量センサは、表面と裏面とを有する発泡性の発泡シートと、前記発泡シートの前記表面に配置されている静電容量式のセンサ電極と、前記センサ電極において前記発泡シートが配置されている側とは反対側の面に配置されている表層部とを備え、前記発泡シートには、前記表面及び前記裏面の少なくとも一方の面に沿って形成されている複数のクローズドポアから複数のオープンポアが形成される。 The capacitance sensor according to one aspect of the present disclosure includes a foamable foam sheet having a front surface and a back surface, a capacitance type sensor electrode arranged on the surface of the foam sheet, and the sensor electrode. A plurality of surface layer portions arranged on a surface opposite to the side on which the foam sheet is arranged are provided, and the foam sheet is formed along at least one surface of the front surface and the back surface. Multiple open pores are formed from the closed pores of.
なお、この包括的又は具体的な態様は、システム、方法又は集積回路などの任意な組み合わせで実現されてもよい。 It should be noted that this comprehensive or specific embodiment may be realized by any combination of systems, methods, integrated circuits, and the like.
本開示の静電容量センサは、高温高湿の状態であっても、センサ電極の検出精度の低下を抑制することができる。 The capacitance sensor of the present disclosure can suppress a decrease in detection accuracy of the sensor electrode even in a high temperature and high humidity state.
本開示の一態様に係る静電容量センサは、表面と裏面とを有する発泡性の発泡シートと、前記発泡シートの前記表面に配置されている静電容量式のセンサ電極と、前記センサ電極において前記発泡シートが配置されている側とは反対側の面に配置されている表層部とを備え、前記発泡シートには、前記表面及び前記裏面の少なくとも一方の面に沿って形成されている複数のクローズドポアから複数のオープンポアが形成される。 The capacitance sensor according to one aspect of the present disclosure includes a foamable foam sheet having a front surface and a back surface, a capacitance type sensor electrode arranged on the surface of the foam sheet, and the sensor electrode. A plurality of surface layer portions arranged on a surface opposite to the side on which the foam sheet is arranged are provided, and the foam sheet is formed along at least one surface of the front surface and the back surface. Multiple open pores are formed from the closed pores of.
例えば、ユーザの手が表層部に触れることで、ユーザの手に生じた汗等の水分(例えば、水蒸気)は、表層部及びセンサ電極を透過し、発泡シートに到達することがある。この場合、発泡シートは、クローズドポア(空隙)を多く含んだ構成であるため、水分がクローズドポア内に溜まったままの状態となる。これにより、発泡シートの誘電率が上昇することによって、発泡シートの静電容量が変化してしまう。これでは、静電容量センサは、保護基板への物体の接触を精度よく検知することができなくなる。 For example, when the user's hand touches the surface layer portion, moisture such as sweat generated in the user's hand (for example, water vapor) may pass through the surface layer portion and the sensor electrode and reach the foam sheet. In this case, since the foamed sheet has a structure containing a large amount of closed pores (voids), the moisture remains in the closed pores. As a result, the dielectric constant of the foamed sheet increases, and the capacitance of the foamed sheet changes. In this case, the capacitance sensor cannot accurately detect the contact of the object with the protective substrate.
しかしながら、本開示の静電容量センサでは、オープンポアは、発泡シートのその面に沿って形成されたクローズドポアの表皮が破れることで形成される。クローズドポアに水分が溜まっている場合に比べて、オープンポアでは、水分が逃げ易くなる。つまり、複数のクローズドポアから複数のオープンポアを形成する前の発泡シートに比べて、本開示の発泡シートでは、水分が発泡シートから逃げ易くなるため、発泡シートに水分が到達する前の状態に戻る時間が短縮される。これにより、発泡シートの誘電率が上昇し難くなることによって、発泡シートの静電容量が変化し難くなる。 However, in the capacitive sensors of the present disclosure, the open pores are formed by tearing the epidermis of the closed pores formed along that surface of the foam sheet. Compared to the case where water is accumulated in the closed pore, the water is more likely to escape in the open pore. That is, in the foamed sheet of the present disclosure, the moisture easily escapes from the foamed sheet as compared with the foamed sheet before forming the plurality of open pores from the plurality of closed pores, so that the state before the moisture reaches the foamed sheet. The time to return is shortened. As a result, the dielectric constant of the foamed sheet is less likely to increase, and thus the capacitance of the foamed sheet is less likely to change.
したがって、この静電容量センサでは、高温高湿の状態であっても、センサ電極の検出精度の低下を抑制することができる。特に、発泡シートの表面に複数のクローズドポアから複数のオープンポアを形成した方が、発泡シートの裏面にこのような複数のオープンポアを形成する場合よりも、水分が発泡シートから逃げ易くなる。このため、発泡シートの誘電率が上昇し難くなることによって、発泡シートの静電容量が、変化し難くなる。 Therefore, in this capacitance sensor, it is possible to suppress a decrease in the detection accuracy of the sensor electrode even in a high temperature and high humidity state. In particular, when a plurality of open pores are formed from a plurality of closed pores on the front surface of the foamed sheet, moisture can easily escape from the foamed sheet as compared with the case where such a plurality of open pores are formed on the back surface of the foamed sheet. Therefore, the dielectric constant of the foamed sheet is less likely to increase, so that the capacitance of the foamed sheet is less likely to change.
また、発泡シートの表面及び裏面にこのような複数のオープンポアを形成する方が、より水分が発泡シートから逃げ易なる。このため、発泡シートの誘電率が上昇し難くなることによって、発泡シートの静電容量が、より確実に変化し難くなる。 Further, it is easier for moisture to escape from the foamed sheet by forming a plurality of such open pores on the front surface and the back surface of the foamed sheet. Therefore, the dielectric constant of the foamed sheet is less likely to increase, so that the capacitance of the foamed sheet is less likely to change more reliably.
また、本開示の他の態様に係る静電容量センサにおいて、前記複数のオープンポアには、開口が形成され、前記複数のオープンポアの前記開口の平均径は、前記複数のオープンポア及び前記複数のクローズドポアの平均ポア径より小さい。 Further, in the capacitance sensor according to another aspect of the present disclosure, openings are formed in the plurality of open pores, and the average diameter of the openings of the plurality of open pores is the plurality of open pores and the plurality of open pores. Smaller than the average pore diameter of the closed pores.
これによれば、表面及び裏面の少なくとも一方の面に沿って形成されている複数のクローズドポアをオープンポアにする場合、例えば発泡シートの少なくとも一方の面を加工することでオープンポアを形成することがある。この場合、複数のオープンポアの開口の平均径が平均ポア径より大きくなる場合、加工する際の面を多く削らなければならず、複数のオープンポアが形成する上で、発泡シートの製造コストが高騰化することがある。 According to this, when a plurality of closed pores formed along at least one surface of the front surface and the back surface are made into open pores, for example, the open pores are formed by processing at least one surface of the foam sheet. There is. In this case, when the average diameter of the openings of the plurality of open pores is larger than the average pore diameter, it is necessary to scrape a lot of surfaces to be processed, and the manufacturing cost of the foam sheet is high in forming the plurality of open pores. It may be soaring.
しかしながら、本開示の静電容量センサでは、複数のオープンポアの開口の平均径が複数のクローズドポアの平均ポア径より小さいため、発泡シートを多く削る必要もない。このため、この静電容量センサでは、発泡シートの製造コストが高騰化し難い。 However, in the capacitance sensor of the present disclosure, since the average diameter of the openings of the plurality of open pores is smaller than the average diameter of the pores of the plurality of closed pores, it is not necessary to scrape a lot of foam sheets. Therefore, in this capacitance sensor, the manufacturing cost of the foamed sheet is unlikely to rise.
また、本開示の他の態様に係る静電容量センサにおいて、前記発泡シートの前記裏面には、接地電極が配置されている。 Further, in the capacitance sensor according to another aspect of the present disclosure, a ground electrode is arranged on the back surface of the foam sheet.
例えば、静電容量センサをステアリングのリムに巻く場合、例えばリムに含まれる導電性の芯金とセンサ電極との間の距離に比べて、本開示では、接地電極とセンサ電極との間の距離を小さくすることができる。このため、接地電極とセンサ電極との第1静電容量の方が、芯金とセンサ電極との間の第2静電容量よりも大きくなる。つまり、手からセンサ電極までの静電容量と、センサ電極から接地電極までの静電容量との和によって、表層部への手の接触を検知する。ここで、本開示の発泡シートは、水分による第1静電容量の変動を安定化させることができる。その結果、静電容量センサの検出精度の低下を、より抑制することができる。 For example, when the capacitance sensor is wound around the steering rim, in the present disclosure, the distance between the ground electrode and the sensor electrode is compared with the distance between the conductive core metal included in the rim and the sensor electrode. Can be made smaller. Therefore, the first capacitance between the ground electrode and the sensor electrode is larger than the second capacitance between the core metal and the sensor electrode. That is, the contact of the hand with the surface layer portion is detected by the sum of the capacitance from the hand to the sensor electrode and the capacitance from the sensor electrode to the ground electrode. Here, the foamed sheet of the present disclosure can stabilize the fluctuation of the first capacitance due to moisture. As a result, the decrease in the detection accuracy of the capacitance sensor can be further suppressed.
また、本開示の他の態様に係る静電容量センサにおいて、前記発泡シートは、前記表面及び前記裏面の少なくとも一方の面を粗面加工することで、前記複数のクローズドポアから前記複数のオープンポアが形成される。 Further, in the capacitance sensor according to another aspect of the present disclosure, the foamed sheet is formed from the plurality of closed pores to the plurality of open pores by roughening at least one surface of the front surface and the back surface. Is formed.
これによれば、表面及び裏面の少なくとも一方の面に沿って形成されている複数のクローズドポアから複数のオープンポアを形成することができる。つまり、粗面加工する前の面に比べて、加工後の面は、粗くなっているため、粗面加工された面に接着層を形成する場合、アンカー効果により、発泡シートに対する接着層の剥離強度が向上する。その結果、発泡シートに対する接着層の信頼性が向上する。 According to this, a plurality of open pores can be formed from a plurality of closed pores formed along at least one surface of the front surface and the back surface. That is, since the surface after processing is rougher than the surface before rough surface processing, when an adhesive layer is formed on the surface that has been roughened, the adhesive layer is peeled off from the foam sheet due to the anchor effect. Strength is improved. As a result, the reliability of the adhesive layer with respect to the foamed sheet is improved.
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments will be specifically described with reference to the drawings.
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 It should be noted that all of the embodiments described below show comprehensive or specific examples. Numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, steps, order of steps, etc. shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present disclosure. Further, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept are described as arbitrary components.
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。また、以下の実施の形態において、略T字などの表現を用いている。例えば、略T字状は、完全にT字状であることを意味するだけでなく、実質的にT字状である、すなわち、例えば数%程度の誤差を含むことも意味する。また、略T字状は、本開示による効果を奏し得る範囲においてT字状という意味である。他の「略」を用いた表現についても同様である。 Further, each figure is a schematic view and is not necessarily exactly illustrated. Further, in each figure, the same components are designated by the same reference numerals. Further, in the following embodiments, expressions such as an approximately T-shape are used. For example, a substantially T-shape not only means that it is completely T-shaped, but also means that it is substantially T-shaped, that is, it includes an error of, for example, about several percent. Further, the substantially T-shape means a T-shape within the range in which the effects of the present disclosure can be achieved. The same applies to expressions using other "abbreviations".
(実施の形態)
[構成:静電容量センサ100]
図1は、実施の形態における静電容量センサ100が配置された車両1の車室の一例を示す図である。
(Embodiment)
[Configuration: Capacitance sensor 100]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a passenger compartment of a vehicle 1 in which the
図1に示すように、車両1は、ステアリングホイール200、スピーカ、及び、液晶ディスプレイ等の表示装置を備えている。スピーカ及び表示装置は、例えば注意喚起装置として構成されている。
As shown in FIG. 1, the vehicle 1 includes a
ステアリングホイール200は、車両1の操舵輪に対して操舵角を与える。ステアリングホイール200は、リム210と、リム210の内周面に一体的に形成された略T字状のスポーク202と、スポーク202の中央部分に配置されたホーンスイッチ(図示せず)を覆うホーンスイッチカバーとを有している。
The
図2は、図1のA−A線におけるステアリングカバー110が巻き付けられたリム210とステアリングカバー110とを示す断面図である。図3は、実施の形態における静電容量センサ100を有するステアリングカバー110のリム210への巻き付け方の一例を示す図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the
図2及び図3に示すように、リム210は、ユーザ(人)の手で握るためのグリップ部分であり、リング形状をなしている。リム210は、金属製の円環状の芯である芯金201bと、その芯金201bを覆う樹脂層201aとを有している。リム210には、ステアリングカバー110が巻き付けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
静電容量センサ100は、ユーザの手によるステアリングカバー110の接触を検出する装置であって、車両1のリム210に設けられている。接触とは、ユーザの手がステアリングカバー110に直接的に接触するだけでなく、静電容量センサ100が人の手を検知可能であれば、ステアリングカバー110から離間している状態をも含む意味である。
The
静電容量センサ100は、例えば静電容量式の近接センサであって、ステアリングホイール200を有する車両1内のユーザ(人)の把持を検出するグリップセンサである。具体的には、静電容量センサ100は、ユーザの手と静電容量センサ100中のセンサ電極112との間の静電容量の変化を検知することによって、ユーザの手がステアリングホイール200に触れているか否かを検出する。ユーザの手がステアリングホイール200から離れている状態では、静電容量センサ100は、車両1とセンサ電極112との間の静電容量を検知する。また、ユーザの手がステアリングカバー110に近付く又は接触すると、静電容量センサ100と車体との間にユーザの手が介在するため、静電容量が変化する。検知された静電容量が規定値以上となれば、ユーザの手がステアリングホイール200に触れている、若しくは把持していると判断することができる。
The
図4は、実施の形態における静電容量センサ100の構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the
図2及び図4に示すように、静電容量センサ100は、表層部111と、センサ電極112と、発泡シート113と、接地電極114と、制御装置120とを備えている。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
表層部111は、手が触れる部分であり、静電容量センサ100の外周を構成している。つまり、表層部111は、ユーザがリム210を握る際に、ユーザの手と直接接触する部分である。また、表層部111は、革、木材、又は樹脂等からなり、本実施の形態では、革である。なお、発泡シート113上には、単一のセンサ電極112を有しても良いし、複数のセンサ電極112を有しても良い。また、センサ電極112と接地電極114の数は必ずしも一致しなくても良い。図4は、一対のセンサ電極112と一対の接地電極114を有する場合を図示しており、以下この図に基づいて説明を行う。
The surface layer portion 111 is a portion touched by a hand and constitutes the outer circumference of the
一対のセンサ電極112は、例えば、非金属繊維に対してメッキを施すことによって構成されている導電布である。具体的には、一対のセンサ電極112は、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の非金属繊維が織り込まれた布の表面に第1金属(第1金属メッキ)を形成し、さらに、第1金属の表面に第2金属(第2金属メッキ)を形成し構成される。若しくは、一対のセンサ電極112は、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の非金属繊維の表面に第1金属(第1金属メッキ)を形成し、さらに、第1金属の表面に第2金属(第2金属メッキ)を形成した導電繊維を織ることで形成される。例えば、第1金属は銅等であり、第2金属はニッケル等である。
The pair of
一対のセンサ電極112は、表層部111の裏面、かつ、発泡シート113の表面に配置されている。つまり、一対のセンサ電極112は、表層部111と発泡シート113とに挟まれている。センサ電極112は、表層部111の裏面と粘着剤(不図示)で接着され、発泡シート113の表面と粘着剤(不図示)で接着されている。発泡シート113の表面は、表層部111側に向けて配置される面である。
The pair of
一対のセンサ電極112のうちの、一方のセンサ電極112は、静電容量センサ100をリム210に巻き付けた際の一方側(例えばリム210と対向した状態で見た場合の右側)に配置され、他方のセンサ電極112は、静電容量センサ100をリム210に巻き付けた際の他方側(例えばリム210と対向した状態で見た場合の左側)に配置される。
Of the pair of
発泡シート113は、弾性、柔軟性及び延性を有する材質によって長尺のシート状に形成された発泡体である。例えば、発泡シート113は、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の合成樹脂によって構成されている。発泡シート113は、リム210の形状、及び、大きさに応じて形成されている。
The
また、発泡シート113は、センサ電極112の表層部111側とは反対側に配置され、かつ、接地電極114のセンサ電極112側の面に配置されている。つまり、発泡シート113は、センサ電極112と接地電極114とに挟まれている。
Further, the
発泡シート113は、表面と裏面とを有する発泡性のシートである。表面は、センサ電極112と対向する面である。また、裏面は、接地電極114と対向する面である。なお、発泡シート113は、多孔質性の多孔質シートであってもよい。
The foamed
図5は、実施の形態における静電容量センサ100の発泡シート113を示す断面図である。図5では、発泡シート113の断面だけを表示している。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a
図5に示すように、発泡シート113には、複数のクローズドポア113aと、表面及び裏面の少なくとも一方の面に沿って形成されている複数のクローズドポア113aから変化した複数のオープンポア113bとが形成される。
As shown in FIG. 5, the foamed
クローズドポア113aとは、空気を内包した、略球状の気泡である。クローズドポア113aは、発泡シート113を形成する膜を透過して、水分等が内部に侵入することが可能な空隙である。つまり、クローズドポア113aは、オープンポア113bよりも発泡シート113の外部への開放経路が非常に狭い。複数のクローズドポア113aは、発泡シート113内の至る所に形成されている。
The
オープンポア113bとは、発泡シート113の外部への開放経路、つまり開口113cを有する略球状の空隙(空孔)である。複数のオープンポア113bは、発泡シート113の表面及び裏面の少なくとも一方の面に形成されている。複数のオープンポア113bは、発泡シート113の表面及び裏面の少なくとも一方の面に粗面加工処理を施すことで形成される。
The
具体的には、発泡シート113に粗面加工処理を施すことで、表面及び裏面の少なくとも一方の面に沿って形成されている複数のクローズドポア113aの表皮が破れて開口113cが形成されることで、複数のオープンポア113bは形成される。つまり、発泡シート113の表面近傍及び裏面近傍に形成されている複数のクローズドポア113aが、粗面加工処理によって複数のオープンポア113bとなる。本実施の形態では、粗面加工処理が施されることで、表面及び裏面の少なくとも一方の面に沿って形成されている複数のクローズドポア113aのうちの数十%以上がオープンポア113bとなる。好ましくは、90%以上がオープンポア113bとなってもよい。
Specifically, by applying the rough surface processing treatment to the
発泡シート113の粗面加工後の面における、単位面積当たりのオープンポア113bの密度は、発泡シート113の粗面加工前の面における、単位面積当たりのオープンポア113bの密度よりも高い。
The density of the
粗面加工処理は、例えば、スクラッチ加工処理、ブラスト加工処理等である。なお、発泡シート113の材料を溶解させる薬剤をかけてエッチングすることで、粗面加工処理を施してもよい。
The rough surface processing is, for example, a scratch processing, a blast processing, or the like. The rough surface processing may be performed by etching with a chemical that dissolves the material of the
発泡シート113において、粗面加工処理が施された後の単位面積当たりの表面積(複数のオープンポア113bの内面の面積を含む)は、粗面加工処理が施される前の単位面積当たりの表面積(複数のオープンポア113bの内面の面積を含む)よりも大きい。
In the
図6は、実施の形態における静電容量センサ100の発泡シート113のオープンポア113bを示す部分拡大断面図である。図6では、発泡シート113の断面だけを表示している。
FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view showing the
図6に示すように、複数のオープンポア113bの開口113cの平均径A1は、複数のオープンポア113b及び複数のクローズドポア113aの平均ポア径A2(直径)より小さい。複数のオープンポア113bの開口113cの平均径A1は、複数のクローズドポア113aの平均ポア径A2の数十%程度である。本実施の形態では、この開口113cの平均径A1は、この平均ポア径A2の約30%である。
As shown in FIG. 6, the average diameter A1 of the
本実施の形態では、発泡シート113の表面には、複数のクローズドポア113aから複数のオープンポア113bが形成される。この場合、発泡シート113の表面は表層部111側の面であるため、発泡シート113の裏面に複数のクローズドポア113aから複数のオープンポア113bが形成される場合に比べて、表層部111側から到達した水分が発泡シート113から逃げ易くなる。
In the present embodiment, a plurality of
また、発泡シート113の表面及び裏面にも複数のクローズドポア113aから複数のオープンポア113bが形成されていてもよい。この場合、さらに、表層部111側から到達した水分が発泡シート113から逃げ易くなる。
Further, a plurality of
接地電極114は、例えば銅線等の金属線(導電線)である。接地電極114は、配線119bと119cを介して制御装置120に電気的に接続され、かつ接地されている。
The
なお、接地電極114は、導体又は抵抗体による面状構造のべた電極であってもよい。つまり、接地電極114は、線状であってもよく、板状であってもよい。また、接地電極114は、導電線からなるが、導電性を有する部材であれば、どのような形態であってもよい。
The
接地電極114は、発泡シート113のセンサ電極112とは反対側、つまり発泡シート113の裏面、かつ、リム210の表面に配置されている。言い換えれば、接地電極114は、リム210と発泡シート113とに挟まれている。例えば、接地電極114は、縫製糸によって発泡シート113に縫製されている。発泡シート113の裏面は、ステアリングホイール200のリム210側に向けて配置されている面である。
The
一対の接地電極114のうちの一方の接地電極114は、一方のセンサ電極112と対応し、静電容量センサ100をリム210に巻き付けた際の一方側(例えば右側)に配置されている。また、一対の接地電極114のうちの他方の接地電極114は、他方のセンサ電極112と対応し、静電容量センサ100をリム210に巻き付けた際の他方側(例えば左側)に配置されている。
One of the
制御装置120は、例えばスポーク202に埋設されている。制御装置120は、接地電極114及びセンサ電極112と電気的に接続され、センサ電極112から伝送される信号に基づいて、ユーザの手によるステアリングホイール200の接触を検出する。つまり、制御装置120は、ユーザの手が表層部111へ接触することを測定する。つまり、制御装置120は、ユーザの手がリム210に接触しているか否か、つまり、その手の接触の検出、及び、その手の接触位置等の検出をする。
The
制御装置120は、制御回路121と、電源回路124とを備えている。
The
制御回路121は、ステアリングホイール200への手の接触を検出するセンサ回路を有する。制御回路121は、配線119aによって一方のセンサ電極112と電気的に接続されている。また、制御回路121は、配線119aによって他方のセンサ電極112と電気的に接続されている。つまり、制御回路121は、配線119aを介して一方側のセンサ電極112に交流の電流を流す、つまり一方側のセンサ電極112に測定電位を印加する。また、制御回路121は、配線119aを介して他方側のセンサ電極112に交流の電流を流す、つまり他方側のセンサ電極112に測定電位を印加する。制御回路121は、配線119aによってセンサ電極112と電気的に接続されている。つまり、制御回路121は、配線119aを介してセンサ電極112に交流の電流を流す、つまりセンサ電極112に測定電位を印加する。リム210の表層部111に手が接触すると、接触部位に対応するセンサ電極112の静電容量が変化するため、制御回路121は、センサ電極112に流れる電流の電流値(測定電位)に基づいて、センサ電極112における静電容量の変化を測定する。こうして、制御回路121は、センサ電極112から出力される静電容量の変化を示す信号から、ステアリングホイール200に手が接触したか否かを検出できる。
The
また、制御回路121は、配線を介して電源回路124と電気的に接続されている。制御回路121は、電源回路124を制御することで、接地電極114に電力を供給する。
Further, the
なお、制御回路121は、車両1が運転されているにもかかわらず、接触を検出していない場合には、運転者への注意喚起を注意喚起装置に実行させてもよい。例えば、スピーカ等の注意喚起装置は、警告音又は音声によって、運転者に注意を喚起してもよい。また、表示装置は、運転者にステアリングホイール200をしっかり握るように促す注意喚起のメッセージを表示してもよい。
The
電源回路124は、配線を介して制御回路121と電気的に接続され、制御回路121により制御される。また、電源回路124は配線119bを介して接地電極114と電気的に接続される。電源回路124は、制御回路121により、接地電極114に直流電流が流れるように制御されている。したがって、接地電極114は、直流電流が流れることにより、ヒータとしての機能も備える。この場合、接地電極114には直流電流が流れるだけであるので、センサ電極112に流れる交流電流から見ると、接地されていることになる。なお、接地電極114はヒータ機能を備える構成に限定されるものではなく、直流電流を流さずに、単に接地されているだけの構成であってもよい。
The
[静電容量センサ100の製造方法]
図7は、静電容量センサ100の製造方法を示すフローチャートである。
[Manufacturing method of capacitance sensor 100]
FIG. 7 is a flowchart showing a manufacturing method of the
図7に示すように、まず、表層部111、センサ電極112、発泡シート113、接地電極114、及び、両面テープ、接着剤等の接着層(不図示)を準備する(S11:準備工程)。
As shown in FIG. 7, first, a surface layer portion 111, a
次に、発泡シート113の表面及び裏面の少なくとも一方の面に粗面加工処理を施す(S12:基材加工工程)。これにより、粗面加工処理が施された面には、複数のクローズドポア113aから複数のオープンポア113bが形成される。つまり、発泡シート113には、多数のオープンポア113bが形成される。
Next, at least one of the front surface and the back surface of the foamed
次に、ステップS12で得られた発泡シート113と、接地電極114とを、組付ける(S13:接地電極組付け工程)。このとき、発泡シート113の裏面と、接地電極114の表面とが重なるように、発泡シート113と接地電極114とを組付ける。具体的な組付け方法は、例えば、発泡シート113と接地電極114とを縫製糸で縫製してもよいし、発泡シート113と接地電極114とを接着層で接着しても良い。
Next, the
次に、ステップS13で得られた発泡シート113及び接地電極114の積層体と、センサ電極112とを、接着層によって接着する(S14:センサ電極組付け工程)。このとき、発泡シート113の表面と、センサ電極112の裏面とが重なるように、発泡シート113とセンサ電極112とが接着される。
Next, the laminate of the
次に、ステップS14で得られた発泡シート113、接地電極114及びセンサ電極112の積層体と、表層部111とを、接着層によって接着する(S15:表層部組付け工程)。このとき、表層部111の裏面と、センサ電極112の表面とが重なるように、表層部111とセンサ電極112とが接着される。
Next, the laminated body of the
最後に、ステップS15で得られた発泡シート113、接地電極114、センサ電極112及び表層部111の積層体よりなるステアリングカバー110と、ステアリングホイール200を接着層によって接着する。このとき、ステアリングホイール200の表面と、接地電極114(発泡シート113)の裏面とが重なるように、ステアリングホイール200と接地電極114(発泡シート113)とが接着される。また、接地電極114とセンサ電極112とを配線119a、119b、119cにより制御装置120と電気的に接続する(S16:ステアリングホイールへの組付け工程)。これにより、静電容量センサ100を得ることができる。
Finally, the
なお、表層部111は、S15で組付けられるが、これは、S16で組付けられても良い。S16で組付ける場合は、S15の工程は無く、代わりに、次のような工程となる。 The surface layer portion 111 is assembled in S15, but this may be assembled in S16. When assembling in S16, the process of S15 is not performed, and instead, the process is as follows.
まずS14で得られた、発泡シート113、接地電極114及びセンサ電極112の積層体とステアリングホイール200を接着層によって接着する。このとき、ステアリングホイール200の表面と、接地電極114(発泡シート113)の裏面とが重なるように、ステアリングホイール200と接地電極114(発泡シート113)とが接着される。
First, the laminated body of the
次に、表層部111を発泡シート113、接地電極114及びセンサ電極112の積層体とステアリングホイール200からなる構成体に接着層によって接着する。このとき、接着層は、センサ電極112の表面と、表層部111の裏面とが重なるように、センサ電極112と表層部111の裏面とが接着される。また、接地電極114とセンサ電極112とを配線119a、119b、119cにより制御装置120と電気的に接続する。これにより、静電容量センサ100を得ることができる。
Next, the surface layer portion 111 is adhered to the structure including the laminated body of the
[作用効果]
以上のように、本実施の形態における静電容量センサ100において、発泡シート113には、表面及び裏面の少なくとも一方の面に沿って形成されている複数のクローズドポア113aから複数のオープンポア113bが形成される。
[Action effect]
As described above, in the
つまり、本実施の形態の静電容量センサ100では、オープンポア113bは、発泡シート113のその面に沿って形成されたクローズドポア113aの表皮が破れることで形成される。クローズドポア113aに水分が溜まっている場合に比べて、オープンポア113bでは、水分が逃げ易くなる。つまり、複数のクローズドポア113aから複数のオープンポア113bを形成する前の発泡シートに比べて、本実施の形態の発泡シート113では、水分が逃げ易くなるため、発泡シート113に水分が到達する前の状態に戻る時間が短縮される。これにより、発泡シート113の誘電率が上昇し難くなることによって、発泡シート113の静電容量が変化し難くなる。
That is, in the
したがって、この静電容量センサ100では、高温高湿の状態であっても、センサ電極112の検出精度の低下を抑制することができる。特に、発泡シート113の表面に複数のクローズドポア113aから複数のオープンポア113bを形成した方が、発泡シート113の裏面にこのような複数のオープンポア113bを形成する場合よりも、水分が発泡シート113から逃げ易くなる。このため、発泡シート113の誘電率が上昇し難くなることによって、発泡シート113の静電容量が、変化し難くなる。
Therefore, in this
また、発泡シート113の表面及び裏面にこのような複数のオープンポア113bを形成する方が、より水分が発泡シート113から逃げ易くなる。このため、発泡シート113の誘電率が上昇し難くなることによって、発泡シート113の静電容量が、より確実に変化し難くなる。その結果、この静電容量センサ100では、高温高湿の状態であっても、センサ電極112の検出精度の低下を、より抑制することができる。
Further, when a plurality of such
なお、本実施の形態では、接地電極114をヒータとしても用いているため、発泡シート113を加熱することができる。それにより、さらに発泡シート113から水分を逃げ易くすることができる。
In this embodiment, since the
また、本実施の形態における静電容量センサ100では、複数のオープンポア113bの開口113cの平均径A1が複数のクローズドポア113aの平均ポア径A2より小さいため、発泡シート113を多く削る必要もない。このため、この静電容量センサ100では、発泡シート113の製造コストが高騰化し難い。
Further, in the
また、本実施の形態における静電容量センサ100では、例えば静電容量センサ100をステアリングのリム210に巻く場合、リム210に含まれる導電性の芯金201bとセンサ電極112との間の距離に比べて、接地電極114とセンサ電極112との間の距離を小さくすることができる。このため、接地電極114とセンサ電極112との第1静電容量の方が、芯金とセンサ電極112との間の第2静電容量よりも大きくなる。つまり、手からセンサ電極までの静電容量と、センサ電極から接地電極までの静電容量との和によって、表層部への手の接触を検知する。ここで、本開示の発泡シート113は、水分による第1静電容量の変動を安定化させることができる。その結果、この静電容量センサ100では、高温高湿の状態であっても、静電容量センサ100の検出精度の低下を、より抑制することができる。
Further, in the
また、本実施の形態における静電容量センサ100では、発泡シート113の表面及び裏面の少なくとも一方の面に沿って形成されている複数のクローズドポア113aから複数のオープンポア113bを形成することができる。つまり、粗面加工する前の面に比べて、加工後の面は、粗くなっているため、粗面加工された面に接着層を形成する場合、アンカー効果により、発泡シート113に対する接着層の剥離強度が向上する。その結果、発泡シート113に対する接着層の信頼性が向上する。
Further, in the
(その他の変形例)
以上、本開示に係る静電容量センサについて、上記各実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思い付く各種変形を実施の形態に施したものも、本開示の範囲内に含まれてもよい。
(Other variants)
The capacitance sensor according to the present disclosure has been described above based on each of the above embodiments, but the present disclosure is not limited to these embodiments. As long as it does not deviate from the gist of the present disclosure, various modifications that can be conceived by those skilled in the art may be included in the scope of the present disclosure.
例えば、上記各実施の形態における静電容量センサにおいて、ステアリングカバーは、2つのセンサ電極と、2つの接地電極とを有するが、3つ以上のセンサ電極と、3つ以上の接地電極を有していてもよい。この場合、制御装置は、センサ電極の数に応じたスイッチ部を有していてもよい。具体的には、例えば、1つの基材に、3つ、若しくは、4つのセンサ電極を有するようにして、ステアリングホイールの把持位置検出分解能を増やす一方で、同じ基材に接地電極を2つだけ有するようにして、接地電極の構成を簡略化するようにしてもよい。 For example, in the capacitance sensor according to each of the above embodiments, the steering cover has two sensor electrodes and two ground electrodes, but has three or more sensor electrodes and three or more ground electrodes. You may be. In this case, the control device may have a switch unit according to the number of sensor electrodes. Specifically, for example, one base material has three or four sensor electrodes to increase the gripping position detection resolution of the steering wheel, while only two ground electrodes are provided on the same base material. It may be provided to simplify the configuration of the ground electrode.
また、上記各実施の形態における静電容量センサにおいて、接地電極は、発泡シートに縫製によって縫製されることによって、その発泡シートに固定されているが、他の方法によって発泡シートに固定されていてもよい。 Further, in the capacitance sensor in each of the above embodiments, the ground electrode is fixed to the foam sheet by being sewn on the foam sheet by sewing, but is fixed to the foam sheet by another method. May be good.
なお、上記の各実施の形態に対して当業者が思い付く各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。 In addition, it is realized by arbitrarily combining the components and functions in each embodiment within the range obtained by applying various modifications that can be conceived by those skilled in the art to each of the above embodiments and the purpose of the present disclosure. The form to be used is also included in the present disclosure.
本開示の静電容量センサは、例えば、車両のステアリングホイール若しくはバイクのグリップ等に適用可能である。 The capacitance sensor of the present disclosure can be applied to, for example, a steering wheel of a vehicle, a grip of a motorcycle, or the like.
100 静電容量センサ
111 表層部
112 センサ電極
113 発泡シート
113a クローズドポア
113b オープンポア
113c 開口
114 接地電極
100 Capacitance sensor 111
Claims (4)
前記発泡シートの前記表面に配置されている静電容量式のセンサ電極と、
前記センサ電極において前記発泡シートが配置されている側とは反対側の面に配置されている表層部とを備え、
前記発泡シートには、前記表面及び前記裏面の少なくとも一方の面に沿って形成されている複数のクローズドポアから複数のオープンポアが形成される
静電容量センサ。 An effervescent foam sheet with a front surface and a back surface,
Capacitive sensor electrodes arranged on the surface of the foam sheet and
The sensor electrode includes a surface layer portion arranged on a surface opposite to the side on which the foam sheet is arranged.
A capacitance sensor in which a plurality of open pores are formed from a plurality of closed pores formed along at least one surface of the front surface and the back surface of the foam sheet.
前記複数のオープンポアの前記開口の平均径は、前記複数のオープンポア及び前記複数のクローズドポアの平均ポア径より小さい
請求項1に記載の静電容量センサ。 An opening is formed in the plurality of open pores.
The capacitance sensor according to claim 1, wherein the average diameter of the openings of the plurality of open pores is smaller than the average diameter of the plurality of open pores and the plurality of closed pores.
請求項1又は2に記載の静電容量センサ。 The capacitance sensor according to claim 1 or 2, wherein a ground electrode is arranged on the back surface of the foam sheet.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電容量センサ。 The foamed sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of open pores are formed from the plurality of closed pores by roughening at least one of the front surface and the back surface. Capacitance sensor.
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