JP2021018693A - Capacitive sensor - Google Patents
Capacitive sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021018693A JP2021018693A JP2019135029A JP2019135029A JP2021018693A JP 2021018693 A JP2021018693 A JP 2021018693A JP 2019135029 A JP2019135029 A JP 2019135029A JP 2019135029 A JP2019135029 A JP 2019135029A JP 2021018693 A JP2021018693 A JP 2021018693A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor electrode
- sensor
- electrode
- control circuit
- period
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Steering Controls (AREA)
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センサが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a capacitance sensor 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).
この静電容量センサは、ユーザの手と触れる革等から形成されるステアリングスキンと、ステアリングスキンの裏面側に配置される静電容量検出電極と、静電容量検出電極から検知信号を受信する制御部とを備える。このような静電容量検出電極は、センサ電極として用いられる。 This capacitance sensor is a control that receives a detection signal from a steering skin formed of leather or the like that comes into contact with the user's hand, a capacitance detection electrode arranged on the back surface side of the steering skin, and a capacitance detection electrode. It has a part. Such a capacitance detection electrode is used as a sensor electrode.
しかし、上記特許文献1における静電容量センサでは、ユーザの手がステアリングスキンと接触した状態が続くことで、ステアリングスキンは、高温高湿の状態に置かれる。通常、革で構成されたステアリングスキンは、鞣し工程の際に生じた酸性の残留物を有する。このため、ユーザの手によって与えられた水分は、この残留物を含んだ状態で、静電容量検出電極等に到達する場合がある。この場合、静電容量検出電極等が腐食したり、腐食による静電容量センサの不具合等が発生したりするという課題がある。 However, in the capacitance sensor in Patent Document 1, the steering skin is placed in a high temperature and high humidity state because the user's hand continues to be in contact with the steering skin. Steering skins, usually made of leather, have acidic residues generated during the tanning process. Therefore, the water given by the user's hand may reach the capacitance detection electrode or the like in a state containing this residue. In this case, there is a problem that the capacitance detection electrode or the like is corroded, or the capacitance sensor is defective due to the corrosion.
そこで、本開示は、電気防食によって、センサ電極の腐食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 corrosion of a sensor electrode by anticorrosion.
本開示の一態様に係る静電容量センサは、手が触れる表層部と、前記表層部の裏面に配置されるセンサ電極と、前記センサ電極の前記表層部側とは反対側に配置される基材と、前記基材の前記センサ電極とは反対側に配置される接地電極と、前記センサ電極と電気的に接続される制御回路とを備え、前記制御回路は、前記センサ電極によって手の接触を測定する際の測定電位と、前記接地電極に対する負電位とを、前記センサ電極に交互に印加する。 The capacitance sensor according to one aspect of the present disclosure includes a surface layer portion to be touched by a hand, a sensor electrode arranged on the back surface of the surface layer portion, and a group arranged on the side of the sensor electrode opposite to the surface layer portion side. A material, a ground electrode arranged on the opposite side of the base material from the sensor electrode, and a control circuit electrically connected to the sensor electrode are provided, and the control circuit is brought into contact with the hand by the sensor electrode. And the negative potential with respect to the ground electrode are alternately applied to the sensor electrode.
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、電気防食によって、センサ電極の腐食を抑制することができる。 The capacitance sensor of the present disclosure can suppress corrosion of the sensor electrode by anticorrosion.
本開示の一態様に係る静電容量センサは、手が触れる表層部と、前記表層部の裏面に配置されるセンサ電極と、前記センサ電極の前記表層部側とは反対側に配置される基材と、前記基材の前記センサ電極とは反対側に配置される接地電極と、前記センサ電極と電気的に接続される制御回路とを備え、前記制御回路は、前記センサ電極によって手の接触を測定する際の測定電位と、前記接地電極に対する負電位とを、前記センサ電極に交互に印加する。 The capacitance sensor according to one aspect of the present disclosure includes a surface layer portion to be touched by a hand, a sensor electrode arranged on the back surface of the surface layer portion, and a group arranged on the side of the sensor electrode opposite to the surface layer portion side. A material, a ground electrode arranged on the opposite side of the base material from the sensor electrode, and a control circuit electrically connected to the sensor electrode are provided, and the control circuit is brought into contact with the hand by the sensor electrode. And the negative potential with respect to the ground electrode are alternately applied to the sensor electrode.
例えば、ユーザの手が表層部に触れることで、ユーザの手によって発生した汗等の水分(例えば、水蒸気)は、表層部の材質に含まれている酸性の残留物が混ざり、酸性の腐食水となることがある。このような腐食水は、静電容量センサの内部に浸透し、センサ電極に到達することがある。この場合、腐食水によってセンサ電極の表面に局部電流が発生し、センサ電極を構成する金属材料がイオン化してしまう。その結果、金属材料が酸化するため、センサ電極は、腐食してしまう。 For example, when the user's hand touches the surface layer, the moisture such as sweat generated by the user's hand (for example, water vapor) is mixed with the acidic residue contained in the material of the surface layer, and the acidic corrosive water. May become. Such corrosive water may permeate the inside of the capacitance sensor and reach the sensor electrodes. In this case, the corrosive water generates a local current on the surface of the sensor electrode, and the metal material constituting the sensor electrode is ionized. As a result, the metal material is oxidized and the sensor electrode is corroded.
しかし、本開示によれば、制御回路は、測定電位と負電位とを交互にセンサ電極へ印加する。つまり、金属材料のpH電位図に基づき、金属材料に負電位を印加することで、金属材料がイオン化するよりも金属材料のままでいる方が安定するので、金属材料のイオン化が抑制される。 However, according to the present disclosure, the control circuit alternately applies the measurement potential and the negative potential to the sensor electrode. That is, by applying a negative potential to the metal material based on the pH potential diagram of the metal material, it is more stable that the metal material remains as it is than that it is ionized, so that the ionization of the metal material is suppressed.
したがって、この静電容量センサでは、電気防食によって、センサ電極の腐食を抑制することができる。その結果、この静電容量センサでは、信頼性を高めることができる。 Therefore, in this capacitance sensor, corrosion of the sensor electrode can be suppressed by anticorrosion. As a result, the reliability of this capacitance sensor can be improved.
特に、制御回路は、センサ電極によって手の接触を測定する際に、負電位をセンサ電極に印加しない。このため、静電容量センサでは、表層部に接触する手を確実に測定することができる。 In particular, the control circuit does not apply a negative potential to the sensor electrodes when measuring hand contact with the sensor electrodes. Therefore, the capacitance sensor can reliably measure the hand in contact with the surface layer portion.
また、本開示の他の態様に係る静電容量センサは、前記制御回路は、前記測定電位を前記センサ電極に印加する第1期間が、前記負電位を前記センサ電極に印加する第2期間より短くする。 Further, in the capacitance sensor according to another aspect of the present disclosure, in the control circuit, the first period in which the measurement potential is applied to the sensor electrode is longer than the second period in which the negative potential is applied to the sensor electrode. shorten.
これによれば、制御回路は、第1期間を第2期間より短くすることで、負電位をセンサ電極に印加する期間を十分に確保することができる。また、一方で、センサ電極によって手の接触を測定する期間も確保することができる。このため、表層部への手の接触を検知するとともに、より確実にセンサ電極の腐食を抑制することができる。 According to this, the control circuit can sufficiently secure the period for applying the negative potential to the sensor electrode by making the first period shorter than the second period. On the other hand, it is possible to secure a period for measuring the contact of the hand by the sensor electrode. Therefore, it is possible to detect the contact of the hand with the surface layer portion and more reliably suppress the corrosion of the sensor electrode.
また、本開示の他の態様に係る静電容量センサにおいて、前記制御回路は、前記測定電位を前記センサ電極に印加することにより前記基材の湿度を推定し、推定した前記湿度が高いほど、前記第1期間を短くするとともに、前記第2期間を長くする。 Further, in the capacitance sensor according to another aspect of the present disclosure, the control circuit estimates the humidity of the base material by applying the measurement potential to the sensor electrode, and the higher the estimated humidity, the higher the humidity. The first period is shortened and the second period is lengthened.
これによれば、基材の湿度(基材に含まれる水分量)の変化によって基材の静電容量が変化するため、その変化量に基づいて、基材の湿度を推定することができる。このため、基材の湿度に応じて第1期間及び第2期間を変更するため、負電位をセンサ電極に印加する第2期間を最適化することができる。つまり、基材の湿度が低ければ、基材中の腐食水が少なくなるため、センサ電極によって手の接触を積極的に測定することで、表層部に接触する手の接触を確実に測定するとともに、センサ電極の腐食を抑制することができる。また、基材の湿度が高ければ、基材中の腐食水が多くなるため、センサ電極への負電位の印加時間(第2期間)を、測定のための第1期間より相対的に長くすることで、手の接触測定を行いつつ、センサ電極の腐食抑制を強化できる。 According to this, since the capacitance of the base material changes according to the change in the humidity of the base material (the amount of water contained in the base material), the humidity of the base material can be estimated based on the change amount. Therefore, since the first period and the second period are changed according to the humidity of the base material, the second period in which the negative potential is applied to the sensor electrode can be optimized. That is, if the humidity of the base material is low, the amount of corrosive water in the base material is reduced. Therefore, by positively measuring the contact of the hand with the sensor electrode, the contact of the hand in contact with the surface layer portion can be reliably measured. , Corrosion of sensor electrodes can be suppressed. Further, if the humidity of the base material is high, the amount of corrosive water in the base material increases, so that the time for applying the negative potential to the sensor electrode (second period) is relatively longer than the first period for measurement. As a result, it is possible to strengthen the corrosion suppression of the sensor electrode while performing the contact measurement of the hand.
また、本開示の他の態様に係る静電容量センサにおいて、前記制御回路は、外部から湿度情報を取得し、取得した前記湿度情報に示される湿度が高いほど、前記第1期間を短くするとともに、前記第2期間を長くする。 Further, in the capacitance sensor according to another aspect of the present disclosure, the control circuit acquires humidity information from the outside, and the higher the humidity shown in the acquired humidity information, the shorter the first period. , The second period is lengthened.
これによれば、例えば、周辺の機器等から取得した湿度情報が示す周囲の湿度に基づいて、負電位をセンサ電極に印加することができる。このため、手が表層部に触れていないときでも、センサ電極の腐食を抑制することできる。 According to this, for example, a negative potential can be applied to the sensor electrode based on the ambient humidity indicated by the humidity information acquired from peripheral devices and the like. Therefore, corrosion of the sensor electrode can be suppressed even when the hand is not touching the surface layer portion.
また、本開示の他の態様に係る静電容量センサにおいて、前記センサ電極は、導電布である。 Further, in the capacitance sensor according to another aspect of the present disclosure, the sensor electrode is a conductive cloth.
例えば、導電布が縦糸及び横糸から構成される場合、縦糸又は横糸に沿って裁断された状態でセンサ電極が配置されれば、電流経路は、縦糸又は横糸に沿って導通するため、センサ電極は、表層部への手の接触を検知することができる。しかし、例えば、縦糸及び横糸に沿って導電布が裁断されていない場合、つまり、縦糸及び横糸と交差する方向に裁断された状態でセンサ電極が配置されている場合、縦糸と横糸との接点に頼った導通を行うため、縦糸及び横糸が腐食により、縦糸と横糸との接点で導通が行われ難くなると、センサ電極が表層部への手の接触を検知することができ難くなる。 For example, when the conductive cloth is composed of warp and weft, if the sensor electrode is arranged in a state of being cut along the warp or weft, the current path is conducted along the warp or weft, so that the sensor electrode is , The contact of the hand with the surface layer can be detected. However, for example, when the conductive cloth is not cut along the warp and the weft, that is, when the sensor electrode is arranged in a state of being cut in the direction intersecting the warp and the weft, the contact point between the warp and the weft Since the reliant conduction is performed, if the warp and the weft are corroded and it becomes difficult to conduct the conduction at the contact point between the warp and the weft, it becomes difficult for the sensor electrode to detect the contact of the hand with the surface layer portion.
しかしながら、本開示によれば、電気防食によって、センサ電極の腐食を抑制することができるため、導電布をどの方向に裁断し、どのように配置しても、センサ電極が表層部への手の接触を検知することができる。このため、静電容量センサは、センサ電極を用いてステアリングホイールを組み付け易くなる。 However, according to the present disclosure, since corrosion of the sensor electrode can be suppressed by anticorrosion, the sensor electrode can be placed on the surface layer regardless of the direction in which the conductive cloth is cut and the arrangement. Contact can be detected. Therefore, the capacitance sensor makes it easy to assemble the steering wheel using the sensor electrodes.
特に、樹脂を基材にした導電布である場合、センサ電極は伸縮性を有する。このため、例えば、車両のステアリングホイールに静電容量センサを巻き付ける際に、導電布を引き延ばすことができるため、静電容量センサをステアリングホイールに巻き付け易くなるとともに、引き延ばしてもセンサ電極が断線し難くなる。その結果、センサ電極が断線するかどうかを気にせずに、静電容量センサをステアリングホイールに巻き付けることができるため、巻き付け易くなる。 In particular, in the case of a conductive cloth made of a resin as a base material, the sensor electrode has elasticity. Therefore, for example, when the capacitance sensor is wound around the steering wheel of the vehicle, the conductive cloth can be stretched, so that the capacitance sensor can be easily wound around the steering wheel, and the sensor electrode is less likely to be broken even if the capacitance sensor is stretched. Become. As a result, the capacitance sensor can be wound around the steering wheel without worrying about whether or not the sensor electrode is broken, which facilitates winding.
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、基材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、基材113表面に単一のセンサ電極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
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、基材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と基材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、基材113の表面と粘着剤(不図示)で接着されている。基材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
基材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不織布である。例えば、基材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。基材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、基材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、基材113は、センサ電極112と接地電極114とに挟まれている。
Further, the
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、119c等を介して制御装置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、基材113のセンサ電極112とは反対側、つまり基材113の裏面、かつ、リム210の表面に配置されている。つまり、接地電極114は、リム210と基材113とに挟まれている。例えば、接地電極114は、縫製糸によって基材113に縫製されている。基材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
図5は、実施の形態における静電容量センサ100の制御装置120の構成を詳細に記載しブロック図である。なお、図5では、便宜上、一方のセンサ電極地112及び一方の接地電極114を図示し、他方のセンサ電極地112及び他方の接地電極114の図示を省略する。このため、他方のセンサ電極地112と制御回路121等と接続するスイッチ部125及び電力変換部123についても図示を省略する。
FIG. 5 is a block diagram illustrating in detail the configuration of the
図4及び図5に示すように、制御装置120は、制御回路121と、スイッチ部125と、電力変換部123と、電源回路124とを備えている。
As shown in FIGS. 4 and 5, 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、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、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、119d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、119d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、119d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、119d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。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、ステアリングホイール200への手の接触を測定する際の測定電位と、接地電極114に対する負電位とを交互に、センサ電極112に印加する。負電位を生成する電力変換部123の詳細は後述する。このとき、制御回路121は、測定電位をセンサ電極112に印加する第1期間が、負電位をセンサ電極112に印加する第2期間より短くする。制御回路121は、第1期間と第2期間とを交互に繰り返すように、スイッチ部125を切り替えることで、センサ電極112に印加する電位を変化させる。
Further, the
ここで、例えば、第1期間は100(ms)であり、第2期間は900(ms)である。これにより、第2期間は、第1期間の約十倍である。第1期間及び第2期間は一例であり、第1期間は数(ms)、数十(ms)等であってもよく、この場合も第2期間は、第1期間の約十倍となる。 Here, for example, the first period is 100 (ms) and the second period is 900 (ms). As a result, the second period is about ten times as large as the first period. The first period and the second period are examples, and the first period may be several (ms), several tens (ms), etc. In this case, the second period is also about ten times as large as the first period. ..
また、制御回路121は、測定電位をセンサ電極112に印加する際に、制御回路121とセンサ電極112とを電気的に接続するための第1スイッチ制御信号をスイッチ部125に送信する。これにより、制御回路121は、制御回路121とセンサ電極112とが、配線119a、119dを介して電気的に接続されるように、スイッチ部125を切り替える。また、制御回路121は、接地電極114に対する負電位をセンサ電極112に印加する際に、電源回路124が電力変換部123等を介してセンサ電極112と電気的に接続するための第2スイッチ制御信号をスイッチ部125に送信する。これにより、制御回路121は、電源回路124が電力変換部123等を介してセンサ電極112と電気的に接続されるように、スイッチ部125を切り替える。
Further, when the measurement potential is applied to the
また、制御回路121は、測定電位をセンサ電極112に印加することにより基材113の湿度を推定する。具体的には、測定電位をセンサ電極112に印加しているとき、静電容量の変化量が、手の接触を判断する規定値を超えていない場合、基材113の湿度が高いと、静電容量が変化する。制御回路121は、この変化に応じて基材113の湿度を推定する。
Further, the
また、制御回路121は、推定した湿度が高いほど、第1期間を短くするとともに、第2期間を長くするように、センサ電極112に印加する電位の期間を制御する。つまり、制御回路121は、基材113の湿度が高ければ、ステアリングホイール200に対して手の接触を検知できる程度に、センサ電極112に印加する測定電位の第1期間を最小限にするとともに、センサ電極112に印加する負電位の第2期間を最大限にする。基材113の湿度が低ければセンサ電極112の腐食は進み難くなるため、制御回路121は、第1期間と第2期間との差が小さくなるように、電位をセンサ電極112に印加する期間を制御する。
Further, the
また、制御回路121は、配線119hを介して電源回路124と電気的に接続され、かつ、配線119gを介して電力変換部123と電気的に接続され、かつ、配線119iを介して接地されている。制御回路121は、電源回路124を制御することで、電力変換部123に電力を供給する。また、制御回路121は、電力変換部123を制御することで、変換する電力の電圧を調節する。
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
スイッチ部125は、例えば、リレースイッチ、半導体スイッチ等である。スイッチ部125は、配線119aを介してセンサ電極112に接続され、配線119eを介して電力変換部123に接続され、配線119dを介して制御回路121に接続されている。スイッチ部125は、制御回路121から第1スイッチ制御信号を取得すると、配線119eと配線119aとの電気的な接続から、配線119aと配線119dとの電気的な接続に切り替えることで、制御回路121とセンサ電極112とを電気的に接続する。また、スイッチ部125は、制御回路121から第2スイッチ制御信号を取得すると、配線119dと配線119aとの電気的な接続から、配線119aと配線119eとの電気的な接続に切り替えることで、電力変換部123とセンサ電極112とを電気的に接続する。
The
電力変換部123は、スイッチ部125が配線119eと配線119aとを電気的に接続した際に、電源回路124から供給された直流電力の電圧を変換するDC−DCコンバータである。電力変換部123は、スイッチ部125の切り替えにより配線119eと配線119aとが電気的に接続される第2期間だけ、電源回路124から供給された直流電力の電圧を接地電位より低い負電位に変換し、センサ電極112に供給する。本実施の形態では、電力変換部123は、電源回路124から供給された12V、若しくは5Vの電圧を、例えば−1.5Vに変換し、センサ電極112に供給する。なお、負電位の値は、センサ電極112を構成する導電布の金属材料に応じて、腐食が抑制される負電位になるように設定すればよい。
The
電源回路124は、配線119hを介して制御回路121と、配線119fを介して電力変換部123とに電気的に接続されている。電源回路124は、制御回路121等を介して、センサ電極112に測定電位を印加する。また、電源回路124は、制御回路121によって制御されることで、電力変換部123に電力を供給する。
The
[動作]
図6は、実施の形態における静電容量センサ100の動作を示すフローチャートである。
[motion]
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the
まず、図6に示すように、制御装置120の制御回路121は、第2スイッチ制御信号をスイッチ部125に送信する。スイッチ部125は、第2スイッチ制御信号を取得すると、配線119aと配線119dとの電気的な接続から、配線119aと配線119eとの電気的な接続に切り替える。つまり、制御回路121は、スイッチ部125を制御することで、電源回路124が電力変換部123等を介してセンサ電極112と電気的に接続する。これにより、制御回路121は、接地電極114に対する負電位をセンサ電極112に印加する(S11)。これにより、センサ電極112は、酸性の腐食水が存在しても、負電位が印加されることで、イオン化が抑制され、腐食が抑制される。
First, as shown in FIG. 6, the
次に、制御回路121は、第2期間が経過したかどうかを判定する(S12)。
Next, the
制御回路121は、第2期間が経過していない場合(S12でNO)、処理をステップS12に戻し、ステップS12の判定を繰り返す。
When the second period has not elapsed (NO in S12), the
制御回路121は、第2期間が経過した場合(S12でYES)、第1スイッチ制御信号をスイッチ部125に送信する。スイッチ部125は、第1スイッチ制御信号を取得すると、配線119aと配線119eとの電気的な接続から、配線119aと配線119dとの電気的な接続に切り替える。つまり、制御回路121は、スイッチ部125を制御することで、センサ電極112と電気的に接続する。これにより、制御回路121は、センサ電極112への負電位の印加を停止させる(S13)とともに、センサ電極112に測定電位を印加する(S14)。
When the second period has elapsed (YES in S12), the
次に、制御回路121は、第1期間が経過したかどうかを判定する(S15)。
Next, the
制御回路121は、第1期間が経過していない場合(S15でNO)、処理をステップS14に戻し、ステップS12の判定を繰り返す。
When the first period has not elapsed (NO in S15), the
制御回路121は、第1期間が経過した場合(S15でYES)、第2スイッチ制御信号をスイッチ部125に送信する。スイッチ部125は、第2スイッチ制御信号を取得すると、配線119eと配線119aとの電気的な接続から、配線119dと配線119aとの電気的な接続に切り替える。つまり、制御回路121は、スイッチ部125を制御することで、センサ電極112と電気的に接続する。これにより、制御回路121は、センサ電極112への測定電位の印加を停止させる(S16)とともに、処理をステップS11に戻し、センサ電極112に負電位を印加する。
When the first period has elapsed (YES in S15), the
このように、制御装置120は、第2期間中負電位を印加した後に、第1期間中測定電位を印加するという制御を交互に繰り返す。なお、図6の説明では、負電位を印加した後に測定電位を印加しているが、逆であってもよい。つまり、ステップS14〜S16をした後に、ステップS11〜S13をしてもよく、図6の処理に限定されない。
In this way, 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では、制御回路121は、センサ電極112によって手の接触を測定する際の測定電位と、接地電極114に対する負電位とを、センサ電極112に交互に印加する。このため、センサ電極112は、負電位の印加時に、酸性の腐食水が存在しても、イオン化が抑制される。
[Action effect]
As described above, in the
したがって、この静電容量センサ100では、電気防食によって、センサ電極112の腐食を抑制することができる。その結果、この静電容量センサ100では、信頼性を高めることができる。
Therefore, in the
特に、制御回路121は、センサ電極112によって手の接触を測定する際に、負電位をセンサ電極112に印加しない。このため、静電容量センサ100では、表層部111に接触する手を確実に測定することができる。
In particular, the
また、本実施の形態における静電容量センサ100では、制御回路121が第1期間を第2期間より短くすることで、負電位をセンサ電極112に印加する期間を十分に確保することができる。また、一方で、センサ電極112によって手の接触を測定する期間も確保することができる。このため、表層部111への手の接触を検知するとともに、より確実にセンサ電極112の腐食を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、基材113の湿度(基材113に含まれる水分量)の変化によって基材113の静電容量が変化するため、その変化量に基づいて、基材113の湿度を推定することができる。また、制御回路121は、推定した湿度が高いほど、第1期間を短くするとともに、第2期間を長くする。つまり、基材113の湿度に応じて第1期間及び第2期間を変更するため、負電位をセンサ電極112に印加する第2期間を最適化することができる。つまり、基材113の湿度が低ければ、基材113中の腐食水が少なくなるため、センサ電極112によって手の接触を積極的に測定することで、表層部111に接触する手を確実に測定するとともに、センサ電極112の腐食を抑制することができる。また、基材113の湿度が高ければ、基材113中の腐食水が多くなるため、センサ電極112への負電位の印加時間(第2期間)を、測定のための第1期間より相対的に長くすることで、手の接触測定を行いつつ、センサ電極112の腐食抑制を強化できる。
Further, in the
図7Aは、実施の形態における静電容量センサ100のセンサ電極112において、電流経路が縦糸又は横糸に沿って導通する場合を示す模式図である。図7Bは、実施の形態における静電容量センサ100のセンサ電極112において、電流経路が縦糸と横糸との接点に頼って導通する場合を示す模式図である。
FIG. 7A is a schematic view showing a case where the current path is conducted along the warp or weft in the
また、例えば、導電布が縦糸及び横糸から構成される場合、図7Aに示すように縦糸又は横糸に沿って裁断された状態でセンサ電極が配置されれば、電流経路は、縦糸又は横糸に沿って導通するため、センサ電極は、表層部への手の接触を検知することができる。しかし、例えば、図7Bに示すように縦糸及び横糸に沿って導電布が裁断されていない場合、つまり、縦糸及び横糸と交差する方向に裁断された状態でセンサ電極が配置されている場合、縦糸と横糸との接点に頼った導通を行うため、縦糸及び横糸が腐食により、縦糸と横糸との接点で導通が行われ難くなると、センサ電極が表層部への手の接触を検知することができ難くなる。 Further, for example, when the conductive cloth is composed of warp threads and weft threads, if the sensor electrodes are arranged in a state of being cut along the warp threads or weft threads as shown in FIG. 7A, the current path is along the warp threads or weft threads. Therefore, the sensor electrode can detect the contact of the hand with the surface layer portion. However, for example, when the conductive cloth is not cut along the warp and weft as shown in FIG. 7B, that is, when the sensor electrode is arranged in a state of being cut in the direction intersecting the warp and weft, the warp Since conduction is performed depending on the contact point between the warp and the weft, if the warp and the weft become difficult to conduct at the contact point between the warp and the weft due to corrosion, the sensor electrode can detect the contact of the hand with the surface layer. It becomes difficult.
しかしながら、本実施の形態における静電容量センサ100では、電気防食によって、センサ電極112の腐食を抑制することができるため、導電布をどの方向に裁断し、どのように配置しても、センサ電極112が表層部111への手の接触を検知することができる。このため、静電容量センサ100では、センサ電極112を用いてステアリングホイール200を組み付け易くなる。
However, in the
特に、樹脂を基材にした導電布である場合、センサ電極112は伸縮性を有する。このため、例えば、車両1のステアリングホイール200に静電容量センサ100を巻き付ける際に、導電布を引き延ばすことができるため、静電容量センサ100をステアリングホイール200に巻き付け易くなるとともに、引き延ばしても電極が断線し難くなる。その結果、センサ電極112が断線するかどうかを気にせずに、静電容量センサ100をステアリングホイール200に巻き付けることができるため、巻き付け易くなる。
In particular, in the case of a conductive cloth based on a resin, the
(変形例)
上記実施の形態では、測定電位をセンサ電極112に印加することにより基材113の湿度を推定するが、本変形例では、外部装置150から湿度を示す湿度情報を取得する点で相違する。
(Modification example)
In the above embodiment, the humidity of the
本変形例の静電容量センサ100の構成は、特に明記しない場合、実施の形態と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。
Unless otherwise specified, the configuration of the
図8は、変形例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. 8 is a block diagram showing the configuration of the
図8に示すように、制御回路121は、外部から湿度情報を取得する。ここで、外部とは、湿度計等を備えるエアーコンディショナ等の外部装置150、ユーザによる湿度の入力等を含む。
As shown in FIG. 8, the
本実施の形態では、外部は外部装置150であり、制御回路121は、通信部126を介して外部装置150から車両1内の湿度を示す湿度情報を取得する。制御回路121は、取得した湿度情報に示される湿度が高いほど、第1期間を短くするとともに、第2期間を長くする。
In the present embodiment, the outside is an
通信部126は、外部装置150と有線又は無線通信することが可能な通信モジュールである。通信部126は、外部装置150から湿度情報を受信する。
The
また、本実施の形態における静電容量センサ100では、制御回路121は、外部から湿度情報を取得する。例えば、周辺の機器等から取得した湿度情報が示す周囲の湿度に基づいて、負電位をセンサ電極112に印加することができる。このため、手が表層部111に触れていないときでも、センサ電極112の腐食を抑制することできる。また、制御回路121は、湿度情報を取得するため、湿度を推定する場合に比べて、演算処理を行うこともない。このため、静電容量センサ100では、処理負担を軽減することができる。
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、1つ又は3つ以上のセンサ電極と、1つ又は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 in each of the above embodiments, the steering cover has two sensor electrodes and two ground electrodes, but has one or three or more sensor electrodes and one or three or more. It may have a ground electrode of. 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 基材
114 接地電極
121 制御回路
150 外部機器(外部)
100
Claims (5)
前記表層部の裏面に配置されるセンサ電極と、
前記センサ電極の前記表層部側とは反対側に配置される基材と、
前記基材の前記センサ電極とは反対側に配置される接地電極と、
前記センサ電極と電気的に接続される制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記センサ電極によって手の接触を測定する際の測定電位と、前記接地電極に対する負電位とを、前記センサ電極に交互に印加する
静電容量センサ。 The surface layer that you can touch and
The sensor electrodes arranged on the back surface of the surface layer portion and
A base material arranged on the side of the sensor electrode opposite to the surface layer side,
A ground electrode arranged on the side of the base material opposite to the sensor electrode,
A control circuit that is electrically connected to the sensor electrode is provided.
The control circuit is a capacitance sensor that alternately applies a measurement potential when measuring hand contact by the sensor electrode and a negative potential with respect to the ground electrode to the sensor electrode.
請求項1に記載の静電容量センサ。 The capacitance sensor according to claim 1, wherein the control circuit makes the first period in which the measurement potential is applied to the sensor electrode shorter than the second period in which the negative potential is applied to the sensor electrode.
前記測定電位を前記センサ電極に印加することにより前記基材の湿度を推定し、
推定した前記湿度が高いほど、前記第1期間を短くするとともに、前記第2期間を長くする
請求項2に記載の静電容量センサ。 The control circuit
The humidity of the base material is estimated by applying the measurement potential to the sensor electrode, and the humidity is estimated.
The capacitance sensor according to claim 2, wherein the higher the estimated humidity, the shorter the first period and the longer the second period.
外部から湿度情報を取得し、
取得した前記湿度情報に示される湿度が高いほど、前記第1期間を短くするとともに、前記第2期間を長くする
請求項2に記載の静電容量センサ。 The control circuit
Obtain humidity information from the outside and
The capacitance sensor according to claim 2, wherein the higher the humidity shown in the acquired humidity information, the shorter the first period and the longer the second period.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の静電容量センサ。 The capacitance sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the sensor electrode is a conductive cloth.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019135029A JP2021018693A (en) | 2019-07-23 | 2019-07-23 | Capacitive sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019135029A JP2021018693A (en) | 2019-07-23 | 2019-07-23 | Capacitive sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021018693A true JP2021018693A (en) | 2021-02-15 |
Family
ID=74563208
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019135029A Pending JP2021018693A (en) | 2019-07-23 | 2019-07-23 | Capacitive sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021018693A (en) |
-
2019
- 2019-07-23 JP JP2019135029A patent/JP2021018693A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10677950B2 (en) | Occupant information detection sensor for steering wheel | |
WO2019202977A1 (en) | Electrostatic detecting device | |
JP2019119295A (en) | Vehicular steering device | |
JP5360203B2 (en) | Operator state detection device and handle | |
US10895656B2 (en) | Capacitive sensor and grip sensor | |
JP6475791B2 (en) | Steering wheel unit | |
JP2017188458A (en) | Holding detection device | |
JP5549872B2 (en) | Heating system | |
US11220284B2 (en) | Steering wheel heater | |
US11482999B2 (en) | Capacitive sensor and method of manufacturing the same | |
US9132758B2 (en) | Heater and heating system | |
JP2019002712A (en) | Electrostatic sensor | |
JP2018155717A (en) | Grip sensor, steering wheel and vehicle | |
JP2013186036A (en) | Electrostatic passenger detection device | |
JP2017188457A (en) | Holding detection device | |
JP2021018693A (en) | Capacitive sensor | |
JP2018067423A (en) | Grip sensor | |
JP2020040436A (en) | Gripping detection device and steering wheel | |
JP2019220134A (en) | Electrostatic detection device | |
JP2019151954A (en) | Glove type detector | |
US20220388562A1 (en) | Electrode structure and grip sensor | |
JP6935048B2 (en) | Capacitance sensor and manufacturing method of capacitance sensor | |
JP2021018692A (en) | Capacitive sensor | |
JP6788857B2 (en) | Steering heater | |
JP6109659B2 (en) | Vehicle control device |