JP2021048448A - Operation detection device - Google Patents

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Abstract

To suppress erroneous detection.SOLUTION: In an operation detection device 10, a sensor electrode 16 facing a shield electrode 18 is connected to a control unit 20 via a wiring 30. Further, the control unit 20 side of the wiring 30 is connected to the shield electrode 18 via a buffer unit 32, and the shield electrode 18 side of the buffer unit 32 can be grounded via a switch unit 24. The operation detection device 10 detects the presence or absence of disconnection of the wiring 30 by setting the shield electrode 18 to a ground state by the switch unit 24. As a result, it is possible to detect an operation on the sensor electrode 16 and detect the presence or absence of disconnection of the wiring 30, and thus, it is possible to suppress erroneous detection caused by disconnection of the wiring 30.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、静電容量式の操作検出装置に関する。 The present invention relates to a capacitance type operation detection device.

特許文献1の入力装置には、スイッチ部にセンサ電極、及びセンサ電極と基準点との間における寄生容量を減少させるためのキャンセル電極が設けられており、センサ電極に対する操作が検出部により検出される。また、入力装置では、制御部がセンサ電極に駆動信号を印加すると共に、キャンセル電極に対して駆動信号と同一波形の信号を印加し、検出部がセンサ電極の静電容量の変化から入力操作が行われたか否かを検出する。 The input device of Patent Document 1 is provided with a sensor electrode in the switch unit and a cancel electrode for reducing the parasitic capacitance between the sensor electrode and the reference point, and the operation on the sensor electrode is detected by the detection unit. To. Further, in the input device, the control unit applies a drive signal to the sensor electrode and a signal having the same waveform as the drive signal is applied to the cancel electrode, and the detection unit performs an input operation from the change in the capacitance of the sensor electrode. Detects whether or not it has been done.

特開2018−037348号公報JP-A-2018-037348

ところで、センサ電極と検出部及び制御部とは、電気配線によって接続されている。このため、電気配線に断線等の通電不良(接触不良)が生じることで誤検出が生じる。 By the way, the sensor electrode, the detection unit, and the control unit are connected by electrical wiring. For this reason, erroneous detection occurs due to poor energization (contact failure) such as disconnection in the electrical wiring.

本発明は、上記事実を鑑みて成されたものであり、誤検出を抑制できる操作検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above facts, and an object of the present invention is to provide an operation detection device capable of suppressing erroneous detection.

本発明の第1の態様の操作検出装置は、操作者が近接されることで該操作者との間で静電容量が変化するセンサ電極、及び前記センサ電極の操作者の近接側とは反対側に対向された対向電極を備える電極部と、前記センサ電極に接続され、静電容量を検出することで前記センサ電極への操作者の近接及び前記センサ電極との接続状態を検出する検出部と、前記検出部が前記センサ電極への前記操作者の近接を検出する際、前記対向電極を電位が前記センサ電極と同様の電位となるように前記検出部に接続し、前記検出部が前記センサ電極との接続状態を検出する際、前記対向電極を接地状態とする接続部と、を含む。 The operation detection device of the first aspect of the present invention is opposite to the sensor electrode whose capacitance changes with the operator when the operator is brought close to the operator and the proximity side of the sensor electrode to the operator. An electrode unit having a counter electrode facing the side and a detection unit connected to the sensor electrode and detecting the proximity of the operator to the sensor electrode and the connection state with the sensor electrode by detecting the capacitance. When the detection unit detects the proximity of the operator to the sensor electrode, the counter electrode is connected to the detection unit so that the potential becomes the same as that of the sensor electrode, and the detection unit is connected to the detection unit. When detecting the connection state with the sensor electrode, the connection portion with the counter electrode in the ground state is included.

第2の態様の操作検出装置は、第1の態様において、前記接続部は、制御されることで前記対向電極を前記センサ電極と同様の電位とする第1の状態と前記対向電極を接地する第2の状態とに切換える切換手段を備え、前記検出部は、前記切換手段を制御する制御手段を備える。 In the operation detection device of the second aspect, in the first aspect, the connection portion is controlled so that the counter electrode has a potential similar to that of the sensor electrode, and the counter electrode is grounded in the first state. A switching means for switching to the second state is provided, and the detection unit includes a control means for controlling the switching means.

第1の態様の操作検出装置では、電極部に操作者が近接されることで該操作者との間で静電容量が変化するセンサ電極、及びセンサ電極の操作者の近接側とは反対側に対向された対向電極が設けられている。検出部は、センサ電極に接続され、検出部は、静電容量を検出する。 In the operation detection device of the first aspect, the sensor electrode whose capacitance changes with the operator when the operator is brought close to the electrode portion, and the side of the sensor electrode opposite to the close side of the operator. A counter electrode is provided so as to face the surface. The detection unit is connected to the sensor electrode, and the detection unit detects the capacitance.

ここで、接続部は、検出部によりセンサ電極への操作者の近接を検出する際、対向電極を電位がセンサ電極と同様の電位となるように検出部に接続する。また、接続部は、検出部により検出部とセンサ電極との接続状態を検出する際、対向電極を接地状態とする。 Here, when the detection unit detects the proximity of the operator to the sensor electrode, the connection unit connects the counter electrode to the detection unit so that the potential becomes the same as that of the sensor electrode. Further, when the detection unit detects the connection state between the detection unit and the sensor electrode, the connection unit puts the counter electrode in the grounded state.

検出部がセンサ電極への操作者の近接を検出する際、センサ電極と対向電極とが同様の電位とされると、センサ電極と対向電極との間の静電容量が減少する。また、検出部が検出部とセンサ電極との接続状態を検出する際、対向電極を接地状態とすることで、センサ電極と対向電極との間の静電容量が増加する。 When the detection unit detects the proximity of the operator to the sensor electrode, if the sensor electrode and the counter electrode have the same potential, the capacitance between the sensor electrode and the counter electrode decreases. Further, when the detection unit detects the connection state between the detection unit and the sensor electrode, the capacitance between the sensor electrode and the counter electrode is increased by putting the counter electrode in the grounded state.

このため、検出部とセンサ電極との接続状態を検出する際、検出部とセンサ電極とを接続する電気配線に断線等が生じている場合と、断線が生じていない場合とで、検出部で検出される静電容量が大きく異なる。これにより、センサ電極への操作者の近接、及びセンサ電極との接続状態を各々的確に検出できて、検出部による誤検出を抑制できる。 Therefore, when detecting the connection state between the detection unit and the sensor electrode, the detection unit may have a disconnection or the like in the electrical wiring connecting the detection unit and the sensor electrode, or may not have a disconnection. The detected capacitance is very different. As a result, the proximity of the operator to the sensor electrode and the connection state with the sensor electrode can be accurately detected, and erroneous detection by the detection unit can be suppressed.

第2の態様の操作検出装置では、接続部に切換手段を設けており、切換手段が対向電極をセンサ電極と同様の電位とする第1の状態と、対向電極を接地する第2の状態とに切換る。また、検出部には、切換手段を制御する制御手段が設けられている。 In the operation detection device of the second aspect, a switching means is provided in the connection portion, and the switching means has a first state in which the counter electrode has the same potential as the sensor electrode and a second state in which the counter electrode is grounded. Switch to. Further, the detection unit is provided with a control means for controlling the switching means.

これにより、制御手段が切換手段を制御することで、検出部は、センサ電極への操作者の近接、及びセンサ電極との接続状態の検出を適切に行うことができる。 As a result, the control means controls the switching means, so that the detection unit can appropriately detect the proximity of the operator to the sensor electrode and the connection state with the sensor electrode.

本実施形態に係る操作検出装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the operation detection apparatus which concerns on this embodiment. 電極部におけるセンサ電極周りの静電容量を示す概略図である。It is the schematic which shows the capacitance around a sensor electrode in an electrode part. 操作検出時におけるセンサ電極周りの静電容量を示す概略図であり、(A)は近接状態を示し、(B)は非近接状態を示している。It is a schematic diagram which shows the capacitance around a sensor electrode at the time of operation detection, (A) shows the proximity state, and (B) shows the non-proximity state. 断線検出時の非断線状態におけるセンサ電極周りの静電容量を示す概略図であり、(A)は近接状態を示し、(B)は非近接状態を示している。It is a schematic diagram which shows the capacitance around a sensor electrode in a non-disconnection state at the time of disconnection detection, (A) shows a proximity state, and (B) shows a non-proximity state. 断線検出時の断線状態におけるセンサ電極周りの静電容量を示す概略図であり、(A)は近接状態を示し、(B)は非近接状態を示している。It is a schematic diagram which shows the capacitance around a sensor electrode in the disconnection state at the time of disconnection detection, (A) shows the proximity state, and (B) shows the non-proximity state.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図1には、本実施形態に係る操作検出装置10が概略構成図にて示されている。
図1に示すように、操作検出装置10は、電極部12及びコントローラ14を備えている。操作検出装置10は、静電容量式(自己容量方式)とされており、電極部12には、センサ電極16及び対向電極としてのシールド電極18が用いられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of the operation detection device 10 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the operation detection device 10 includes an electrode unit 12 and a controller 14. The operation detection device 10 is of a capacitance type (self-capacitance type), and a sensor electrode 16 and a shield electrode 18 as a counter electrode are used for the electrode portion 12.

センサ電極16及びシールド電極18は、各々シート状とされており、センサ電極16とシールド電極18とは、絶縁性シート状のフィルム(誘電体、図示省略)を介して重ねられている。これにより、電極部12は、センサ電極16とシールド電極18とが層状に配置されたシート状に形成されている。 The sensor electrode 16 and the shield electrode 18 are each in the form of a sheet, and the sensor electrode 16 and the shield electrode 18 are overlapped with each other via an insulating sheet-like film (dielectric, not shown). As a result, the electrode portion 12 is formed in a sheet shape in which the sensor electrode 16 and the shield electrode 18 are arranged in layers.

また、センサ電極16とシールド電極18とは、互いに対向する面の面積が同様にされているか、センサ電極16よりシールド電極18が広く(大きく)されている。これにより、電極部12では、センサ電極16のシールド電極18側がシールド電極18によって覆われている。このため、電極部12では、センサ電極16のシールド電極18とは反対側の面に人(人体の一部、例えば手や指など)が近接することで、センサ電極16に生じる静電容量が変化する(増加する)。 Further, the sensor electrode 16 and the shield electrode 18 have the same area of surfaces facing each other, or the shield electrode 18 is wider (larger) than the sensor electrode 16. As a result, in the electrode portion 12, the shield electrode 18 side of the sensor electrode 16 is covered with the shield electrode 18. Therefore, in the electrode portion 12, the capacitance generated in the sensor electrode 16 is increased when a person (a part of the human body, for example, a hand or a finger) approaches the surface of the sensor electrode 16 opposite to the shield electrode 18. Change (increase).

コントローラ14には、検出部及び制御手段としての制御部20、及びスイッチ部22、24が形成されており、コントローラ14は、図示しない電源から電力が供給されて動作する。スイッチ部22には、一次側に2つの端子(接点)22A、22Bが形成され、二次側に一つの端子(接点)22Cが形成されており、スイッチ部22は、端子22Cの接続先が端子22A、22Bの間で切換えられる。 The controller 14 is formed with a detection unit, a control unit 20 as a control means, and switch units 22 and 24, and the controller 14 operates by being supplied with electric power from a power source (not shown). Two terminals (contacts) 22A and 22B are formed on the primary side of the switch unit 22, and one terminal (contact) 22C is formed on the secondary side. It is switched between terminals 22A and 22B.

スイッチ部22は端子22Aが給電側とされ、端子22Aには定電流源(定電流回路)26が接続されて、定電流源26から所定電流が供給される。また、スイッチ部22は端子22Bが検出側とされ、端子22Bには、ADC(Analog-Digital Converter:AD変換器)28の入力側に接続されている。また、ADC28の出力側は制御部20に接続されている。 The terminal 22A of the switch unit 22 is on the power feeding side, a constant current source (constant current circuit) 26 is connected to the terminal 22A, and a predetermined current is supplied from the constant current source 26. Further, the switch unit 22 has a terminal 22B as a detection side, and is connected to the terminal 22B on the input side of an ADC (Analog-Digital Converter: AD converter) 28. Further, the output side of the ADC 28 is connected to the control unit 20.

スイッチ部22の端子22Cには、配線(電気配線)30の一端が接続されている。配線30の他端は、電極部12のセンサ電極16に接続されている。このため、端子22Cが給電側の端子22Aと接続されることで、定電流源26がセンサ電極16に接続されてセンサ電極16に給電される。センサ電極16では、給電されることで静電容量に応じた電圧が発生する。 One end of the wiring (electrical wiring) 30 is connected to the terminal 22C of the switch unit 22. The other end of the wiring 30 is connected to the sensor electrode 16 of the electrode portion 12. Therefore, when the terminal 22C is connected to the terminal 22A on the power feeding side, the constant current source 26 is connected to the sensor electrode 16 and the power is supplied to the sensor electrode 16. At the sensor electrode 16, a voltage corresponding to the capacitance is generated by supplying power.

また、端子22Cが検出側の端子22Bに接続されることで、センサ電極16がADC28に接続され、センサ電極16に発生した電圧(静電容量)に応じた検出信号(電圧信号)が制御部20に入力される。制御部20に入力される検出信号は、センサ電極16に蓄積された電荷(静電容量)に応じた大きさ(電圧レベル)となっている。制御部20は、入力された検出信号(検出信号から得られる静電容量でもよい)と予め設定しているしきい値とを比較し、センサ電極16に操作者(操作者の手や指)が近接しているか否かを検出する。 Further, by connecting the terminal 22C to the terminal 22B on the detection side, the sensor electrode 16 is connected to the ADC 28, and the detection signal (voltage signal) corresponding to the voltage (capacitance) generated in the sensor electrode 16 is output to the control unit. It is input to 20. The detection signal input to the control unit 20 has a magnitude (voltage level) corresponding to the electric charge (capacitance) accumulated in the sensor electrode 16. The control unit 20 compares the input detection signal (which may be the capacitance obtained from the detection signal) with a preset threshold value, and attaches the sensor electrode 16 to the operator (operator's hand or finger). Detects whether or not they are in close proximity.

一方、操作検出装置10には、バッファ部32が設けられており、バッファ部32及びスイッチ部24が接続手段としての接続部34を構成している。バッファ部32には、オペアンプOPが用いられており、オペアンプOPは、シャットダウン機能付きでボルテージフォロワが構成されてコントローラ14の制御部20から供給される電力によって動作される。バッファ部32(オペアンプOP)は、出力側がハイインピーダンスとされている。バッファ部32の入力側は配線30のスイッチ部22(端子22C)側に接続され、バッファ部32の出力側は電極部12のシールド電極18に接続されている。これにより、バッファ部32は、電極部12のシールド電極18をセンサ電極16と同様の電位とするように動作可能になっている。 On the other hand, the operation detection device 10 is provided with a buffer unit 32, and the buffer unit 32 and the switch unit 24 form a connection unit 34 as a connection means. An operational amplifier OP is used in the buffer unit 32, and the operational amplifier OP is operated by electric power supplied from the control unit 20 of the controller 14 in which a voltage follower is configured with a shutdown function. The output side of the buffer unit 32 (op amp OP) has high impedance. The input side of the buffer unit 32 is connected to the switch unit 22 (terminal 22C) side of the wiring 30, and the output side of the buffer unit 32 is connected to the shield electrode 18 of the electrode unit 12. As a result, the buffer unit 32 can operate so that the shield electrode 18 of the electrode unit 12 has the same potential as the sensor electrode 16.

スイッチ部24には、一対の端子(接点)24A、24Bが形成されており、スイッチ部24は、一対の端子24A、24Bの接続(オン)と非接続(オフ)とを切換える。スイッチ部24の一方の端子24Aは接地(接地GNDに接続)され、他方の端子24Bはバッファ部32の出力側に接続されている。これにより、スイッチ部24は、バッファ部32のシールド電極18側を、第2の状態としての接地GNDに対してローインピーダンスとなる接地状態と、第1の状態としての接地GNDに対してハイインピーダンスとなる非接地状態とに切換える。シールド電極18は、端子24Aと端子24Bとが接続されたスイッチ部24のオン状態では接地状態にされる。 A pair of terminals (contacts) 24A and 24B are formed in the switch unit 24, and the switch unit 24 switches between connection (on) and non-connection (off) of the pair of terminals 24A and 24B. One terminal 24A of the switch unit 24 is grounded (connected to ground GND), and the other terminal 24B is connected to the output side of the buffer unit 32. As a result, the switch unit 24 sets the shield electrode 18 side of the buffer unit 32 to have a low impedance with respect to the ground GND as the second state and a high impedance with respect to the ground GND as the first state. Switch to the non-grounded state. The shield electrode 18 is grounded when the switch unit 24 to which the terminal 24A and the terminal 24B are connected is on.

制御部20には、マイクロコンピュータが用いられており、制御部20は、CPUが、RAMをワークメモリとし、ROMやストレージなどに記憶されたプログラムを読出して実行することで、電極部12を用いた操作検出部及び配線30の接続状態(断線の有無)を検出する断線検出部として機能する。 A microcomputer is used for the control unit 20, and the control unit 20 uses the electrode unit 12 by the CPU using the RAM as a work memory and reading and executing a program stored in a ROM, a storage, or the like. It functions as a disconnection detection unit that detects the connection state (presence or absence of disconnection) of the operation detection unit and the wiring 30.

制御部20には、スイッチ部22、24及びバッファ部32が接続されており(バッファ部32との接続の図示は省略)、制御部20は、スイッチ部22、24及びバッファ部32の動作を制御する。 The switch units 22 and 24 and the buffer unit 32 are connected to the control unit 20 (the connection with the buffer unit 32 is not shown), and the control unit 20 operates the switch units 22 and 24 and the buffer unit 32. Control.

ここで、制御部20では、スイッチ部22を給電側とした後、検出側に切換えることで、センサ電極16の静電容量(電圧信号)の検出を行う。制御部20は、センサ電極16に対する操作者の近接を検出(以下、操作検出という)する際、スイッチ部24をオフすると共にバッファ部32を動作させた状態でスイッチ部22を操作する。また、制御部20は、配線30の断線の有無を検出(以下、断線検出という)する際、スイッチ部24をオンすると共に、バッファ部32を非動作させた状態でスイッチ部22を操作する。 Here, the control unit 20 detects the capacitance (voltage signal) of the sensor electrode 16 by switching the switch unit 22 to the detection side after setting the switch unit 22 to the power supply side. When the control unit 20 detects the proximity of the operator to the sensor electrode 16 (hereinafter referred to as operation detection), the control unit 20 operates the switch unit 22 with the switch unit 24 turned off and the buffer unit 32 operated. Further, when detecting the presence or absence of disconnection of the wiring 30 (hereinafter referred to as disconnection detection), the control unit 20 turns on the switch unit 24 and operates the switch unit 22 with the buffer unit 32 inactive.

これにより、操作検出装置10では、制御部20が操作検出を行いながら、予め設定された時間間隔で断線検出を行う。 As a result, in the operation detection device 10, the control unit 20 detects the disconnection at preset time intervals while detecting the operation.

以下に、操作検出装置10を用いた操作検出及び断線検出を説明する。
操作検出装置10は、例えば、図示しない車両に設けられる。電極部12は、車両操舵において操作者としての乗員(運転者)が把持するステアリングホイールのリム部(操作体、図示省略)に設けられる。電極部12は、シールド電極18がリム部の中心部に配置される導電性を有する金属製のリム芯金側とされて、リム部の外周に配設されステアリングホイール周方向に延設され皮革などの加飾材によって被覆されて用いられる。これにより、乗員がステアリングホイール(リム部)を把持するか指を接触させる操作を行うことで、電極部12のセンサ電極16に乗員の手(又は指)が近接される。
The operation detection and disconnection detection using the operation detection device 10 will be described below.
The operation detection device 10 is provided, for example, in a vehicle (not shown). The electrode portion 12 is provided on the rim portion (operator body, not shown) of the steering wheel held by the occupant (driver) as the operator in vehicle steering. The electrode portion 12 is made of a conductive metal rim core metal side in which the shield electrode 18 is arranged in the center of the rim portion, is arranged on the outer periphery of the rim portion, and extends in the circumferential direction of the steering wheel. It is used by being covered with a decorative material such as. As a result, the occupant's hand (or finger) is brought close to the sensor electrode 16 of the electrode portion 12 by the occupant grasping the steering wheel (rim portion) or touching the finger.

操作検出装置10の制御部20は、センサ電極16に発生する電圧又は電圧変化(静電容量又は静電容量の変化)を検出することで、乗員がステアリングホイールを把持しているか否かの操作検出を行う。また、操作検出装置10の操作検出は、ステアリングホイールにおいてセンサ電極16の部分に乗員がタッチ操作をしたか否かを検出するものでもよい。 The control unit 20 of the operation detection device 10 detects the voltage or voltage change (capacitance or change in capacitance) generated in the sensor electrode 16 to operate whether or not the occupant is gripping the steering wheel. Perform detection. Further, the operation detection of the operation detection device 10 may detect whether or not the occupant has touched the portion of the sensor electrode 16 on the steering wheel.

ここで、図2には、操作検出装置10におけるセンサ電極16周りに生じる静電容量の概略が示されている。また、図3(A)及び図3(B)には、操作検出時の概略が示され、図4(A)及び図4(B)には、配線30の非断線状態における断線検出時の概略が示され、図5(A)及び図5(B)には、配線30に断線状態における断線検出時の概略が示されている。なお、図3(A)、図4(A)及び図5(A)は、操作者(操作者の指)が近接された状態が示され、図3(B)、図4(B)及び図5(B)は、操作者の非近接状態が示されている。 Here, FIG. 2 shows an outline of the capacitance generated around the sensor electrode 16 in the operation detection device 10. Further, FIGS. 3 (A) and 3 (B) show an outline at the time of operation detection, and FIGS. 4 (A) and 4 (B) show the wiring 30 at the time of detection of disconnection in the non-disconnection state. The outline is shown, and in FIGS. 5A and 5B, the outline at the time of detecting the disconnection in the disconnection state is shown in the wiring 30. Note that FIGS. 3 (A), 4 (A) and 5 (A) show a state in which the operator (operator's finger) is in close proximity, and FIGS. 3 (B), 4 (B) and FIG. FIG. 5B shows the non-proximity state of the operator.

図2に示すように、電極部12では、配線30に寄生容量Cp1が生じると共に、センサ電極16には、接地GNDとの間に寄生容量Cp2が生じ、シールド電極18には、接地GNDとの間に寄生容量Cp3が生じる。 As shown in FIG. 2, in the electrode portion 12, a parasitic capacitance Cp1 is generated in the wiring 30, a parasitic capacitance Cp2 is generated between the sensor electrode 16 and the ground GND, and the shield electrode 18 is connected to the ground GND. A parasitic capacitance Cp3 is generated between them.

また、センサ電極16では、操作者が近接されることで、操作者との間に静電容量Ctが生じる。さらに、センサ電極16には、シールド電極18との間に静電容量Cccが生じる。この静電容量Cccは、センサ電極16の全面にシールド電極18が対向されていることで、寄生容量Cp1、Cp2に比して大きな静電容量となり得るシールド機能を有する。 Further, in the sensor electrode 16, the capacitance Ct is generated between the sensor electrode 16 and the operator when the operator is brought close to the sensor electrode 16. Further, the sensor electrode 16 has a capacitance Ccc between the sensor electrode 16 and the shield electrode 18. This capacitance Ccc has a shielding function in which the shield electrode 18 faces the entire surface of the sensor electrode 16 so that the capacitance can be larger than the parasitic capacitances Cp1 and Cp2.

制御部20は、操作検出を行う際、スイッチ部24をオフすると共に、バッファ部32を動作させる。これにより、図3(A)及び図3(B)に示すように、コントローラ14のスイッチ部22(端子22C)がバッファ部32を介してシールド電極18に接続される。 When the operation detection is performed, the control unit 20 turns off the switch unit 24 and operates the buffer unit 32. As a result, as shown in FIGS. 3A and 3B, the switch portion 22 (terminal 22C) of the controller 14 is connected to the shield electrode 18 via the buffer portion 32.

ここで、制御部20がスイッチ部22を給電側としてコントローラ14からセンサ電極16に給電すると、バッファ部32がセンサ電極16とシールド電極18とを同様の電位(略同電位)にする。このため、センサ電極16とシールド電極18との間の静電容量Cccが略ゼロとみなせる。また、センサ電極16の寄生容量Cp2がシールド電極18により抑制される。 Here, when the control unit 20 supplies power to the sensor electrode 16 from the controller 14 with the switch unit 22 as the power supply side, the buffer unit 32 sets the sensor electrode 16 and the shield electrode 18 to the same potential (substantially the same potential). Therefore, the capacitance Ccc between the sensor electrode 16 and the shield electrode 18 can be regarded as substantially zero. Further, the parasitic capacitance Cp2 of the sensor electrode 16 is suppressed by the shield electrode 18.

これにより、図3(B)に示すように、操作者がセンサ電極16への非近接状態では、センサ電極16側に生じる静電容量Cは、寄生容量Cp1と寄生容量Cp2との合成容量よりも少なくなる。また、図3(A)に示すように、操作者のセンサ電極16への近接状態では、センサ電極16側に生じる静電容量Cは、非近接状態(図3(B)参照)の静電容量にセンサ電極16と操作者との間に生じる静電容量Ctを合成した容量となる。これにより、近接時のセンサ電極16の静電容量Cは、非近接時のセンサ電極16の静電容量Cよりも大きく増加し、センサ電極16には多くの電荷が蓄積される。 As a result, as shown in FIG. 3B, when the operator is not close to the sensor electrode 16, the capacitance C generated on the sensor electrode 16 side is larger than the combined capacitance of the parasitic capacitance Cp1 and the parasitic capacitance Cp2. Will also decrease. Further, as shown in FIG. 3A, the capacitance C generated on the sensor electrode 16 side in the state of being close to the sensor electrode 16 of the operator is the capacitance in the non-proximity state (see FIG. 3B). The capacitance is the sum of the capacitance Ct generated between the sensor electrode 16 and the operator. As a result, the capacitance C of the sensor electrode 16 at the time of proximity increases more than the capacitance C of the sensor electrode 16 at the time of non-proximity, and a large amount of electric charge is accumulated in the sensor electrode 16.

制御部20は、スイッチ部22を給電側から検出側に切換えて、静電容量Cに応じて蓄積された電荷によって生じる検出信号(電圧信号)を検出する。この際、バッファ部32の出力側がハイインピーダンスとなっていることで、シールド電極18に蓄積された電荷が、制御部20で検出される電圧信号に影響するのが抑制される。 The control unit 20 switches the switch unit 22 from the power feeding side to the detection side, and detects a detection signal (voltage signal) generated by the accumulated charge according to the capacitance C. At this time, since the output side of the buffer unit 32 has a high impedance, it is possible to prevent the electric charge accumulated in the shield electrode 18 from affecting the voltage signal detected by the control unit 20.

制御部20は、検出信号(又は検出信号に応じた静電容量)を予め設定したしきい値と比較する。これにより、操作検出装置10では、センサ電極16に対する操作者の操作(操作者がセンサ電極16に近接しているか否か)を高精度で検出できる。 The control unit 20 compares the detection signal (or the capacitance corresponding to the detection signal) with a preset threshold value. As a result, the operation detection device 10 can detect the operation of the operator on the sensor electrode 16 (whether or not the operator is close to the sensor electrode 16) with high accuracy.

一方、制御部20は、断線検出を実行する際、スイッチ部24をオンすると共に、バッファ部32の動作を停止させる。これにより、図4(A)、図4(B)、図5(A)及び図5(B)に示すように、シールド電極18は、センサ電極16と電気的に切離されて接地状態とされる。シールド電極18が接地状態とされることで、センサ電極16には、寄生容量Cp2、Cp3に比して大きな静電容量Cccが生じる。 On the other hand, when the disconnection detection is executed, the control unit 20 turns on the switch unit 24 and stops the operation of the buffer unit 32. As a result, as shown in FIGS. 4 (A), 4 (B), 5 (A) and 5 (B), the shield electrode 18 is electrically separated from the sensor electrode 16 and is in a grounded state. Will be done. When the shield electrode 18 is brought into the ground state, the sensor electrode 16 has a large capacitance Ccc as compared with the parasitic capacitances Cp2 and Cp3.

配線30が非断線状態かつ操作者の非近接状態において、スイッチ部22が給電側に切換えられた後に検出側に切換えられると、制御部20には、寄生容量Cp1〜Cp3に静電容量Cccを加えた静電容量Cに応じた検出信号が入力される(図4(B)参照)。また、配線30が非断線状態かつ操作者の近接状態において、制御部20には、配線30が非断線状態かつ操作者の非近接状態の静電容量に静電容量Ctが加えられた検出信号が入力される(図4(A)参照)。 When the wiring 30 is in a non-disconnected state and in a non-proximity state of the operator, when the switch unit 22 is switched to the power feeding side and then to the detection side, the control unit 20 is provided with a capacitance Ccc in the parasitic capacitances Cp1 to Cp3. A detection signal corresponding to the added capacitance C is input (see FIG. 4B). Further, when the wiring 30 is in the non-disconnected state and the operator is in a close state, the control unit 20 receives a detection signal in which the capacitance Ct is added to the capacitance in the non-disconnected state of the wiring 30 and the operator in the non-proximity state. Is input (see FIG. 4 (A)).

これに対し、図5(A)及び図5(B)に示すように、配線30に断線が生じると、コントローラ14とセンサ電極16とが電気的に切り離される。これにより、制御部20には、操作者の近接及び非近接にかかわらず、配線30の寄生容量Cp1に応じた検出信号が入力される。これにより、制御部20は、検出信号から配線30の断線を判断できる。 On the other hand, as shown in FIGS. 5A and 5B, when the wiring 30 is disconnected, the controller 14 and the sensor electrode 16 are electrically disconnected. As a result, a detection signal corresponding to the parasitic capacitance Cp1 of the wiring 30 is input to the control unit 20 regardless of the proximity or non-proximity of the operator. As a result, the control unit 20 can determine the disconnection of the wiring 30 from the detection signal.

このように操作検出装置10は、センサ電極16への操作者の近接を検出する際、接続部34がセンサ電極16とシールド電極18とを同様の電位にする。これにより、センサ電極16に生じる寄生容量Cp2や静電容量Cccを抑制できて、操作者の近接の有無を精度よく検出できる。しかも、接続部34は、スイッチ部24のオフ/オフとバッファ部32の作動/作動停止により、シールド電極18の電位をセンサ電極16の電位と同様になる非接地状態と、接地状態とに切換えられるので、操作検出の合間に断線検出を行うのを容易にできる。 In this way, when the operation detection device 10 detects the proximity of the operator to the sensor electrode 16, the connecting portion 34 sets the sensor electrode 16 and the shield electrode 18 to the same potential. As a result, the parasitic capacitance Cp2 and the capacitance Ccc generated in the sensor electrode 16 can be suppressed, and the presence or absence of proximity of the operator can be detected with high accuracy. Moreover, the connection unit 34 switches between a non-grounded state in which the potential of the shield electrode 18 becomes the same as the potential of the sensor electrode 16 and a grounded state by turning off / off the switch unit 24 and operating / stopping the operation of the buffer unit 32. Therefore, it is possible to easily detect the disconnection between the operation detections.

また、操作検出装置10では、配線30の断線検出時に接続部34がシールド電極18を接地状態とする。これにより、操作者の近接、非近接にかかわらずセンサ電極16側に生じる静電容量を大きくでき、配線30の断線状態と非断線状態との間の静電容量の差を大きくできて、配線30の断線検出を精度よく検出できる。 Further, in the operation detection device 10, the connection portion 34 brings the shield electrode 18 to the ground state when the disconnection of the wiring 30 is detected. As a result, the capacitance generated on the sensor electrode 16 side can be increased regardless of the proximity or non-proximity of the operator, and the difference in capacitance between the disconnected state and the non-disconnected state of the wiring 30 can be increased, and the wiring can be made. The disconnection detection of 30 can be detected with high accuracy.

また、操作検出装置10では、操作検出を行いながら、操作検出の合間に断線検出を行う。これにより、操作検出装置10は、操作者がセンサ電極16に近接しているにもかかわらず配線30に断線が生じたために、静電容量(電圧信号)が小さくなっていることで、操作者が近接していないと誤判定してしまうのを防止できる。したがって、操作検出装置10は、操作者の操作検出を高精度で検出できる。 Further, the operation detection device 10 detects the disconnection between the operation detections while performing the operation detection. As a result, the operation detection device 10 has a small capacitance (voltage signal) because the wiring 30 is disconnected even though the operator is close to the sensor electrode 16. It is possible to prevent erroneous determination that the devices are not close to each other. Therefore, the operation detection device 10 can detect the operation of the operator with high accuracy.

さらに、操作検出装置10では、接続部34にスイッチ部24及びバッファ部32を設け、センサ電極16の静電容量(電圧信号)を検出する制御部20が、スイッチ部24及びバッファ部32を制御して、操作検出及び断線検出を行う。これにより、操作検出装置10では、操作検出と断線検出を的確に切換えて、操作検出及び断線検出を行うことができる。 Further, in the operation detection device 10, the switch unit 24 and the buffer unit 32 are provided in the connection unit 34, and the control unit 20 that detects the capacitance (voltage signal) of the sensor electrode 16 controls the switch unit 24 and the buffer unit 32. Then, operation detection and disconnection detection are performed. As a result, the operation detection device 10 can accurately switch between operation detection and disconnection detection to perform operation detection and disconnection detection.

なお、以上説明した本実施形態では、電極部12をステアリングホイールに設けて、乗員がステアリングホイールを把持しているか否か、又はセンサ電極16の部分へのタッチ操作がなされたか否かを検出するように説明した。しかしながら、電極部が設けられる操作体は、シフトレバーなどであってもよく、車両において乗員が触れて操作する各種の操作体を適用できる。また、操作検出装置は、操作体への乗員の接触を検出してもよく、センサ電極に対するタッチ操作を検出してもよい。 In the present embodiment described above, the electrode portion 12 is provided on the steering wheel to detect whether or not the occupant is gripping the steering wheel or whether or not the sensor electrode 16 is touched. I explained as follows. However, the operating body provided with the electrode portion may be a shift lever or the like, and various operating bodies that the occupant touches and operates in the vehicle can be applied. Further, the operation detection device may detect the contact of the occupant with the operating body, or may detect the touch operation on the sensor electrode.

また、操作検出装置は、車両のみでなく、各種の装置において操作者が触れて操作する操作体に設けてもよく、操作検出装置は、各種の装置においてセンサ電極の部分にタッチ操作がなされたか否かを検出してもよい。 Further, the operation detection device may be provided not only on the vehicle but also on the operating body that the operator touches and operates in various devices, and the operation detection device may be touch-operated on the sensor electrode portion in the various devices. You may detect whether or not.

10・・・操作検出装置、12・・・電極部、16・・・センサ電極、18・・・シールド電極(対向電極)、20・・・制御部(検出部、制御手段)、24・・・スイッチ部(接続手段、切換手段)、30・・・配線、32・・・バッファ部(接続手段、切換手段)、34・・・接続部(接続手段)。 10 ... Operation detection device, 12 ... Electrode unit, 16 ... Sensor electrode, 18 ... Shield electrode (opposite electrode), 20 ... Control unit (detection unit, control means), 24 ... -Switch unit (connecting means, switching means), 30 ... wiring, 32 ... buffer unit (connecting means, switching means), 34 ... connecting unit (connecting means).

Claims (2)

操作者が近接されることで該操作者との間で静電容量が変化するセンサ電極、及び前記センサ電極の操作者の近接側とは反対側に対向された対向電極を備える電極部と、
前記センサ電極に接続され、静電容量を検出することで前記センサ電極への操作者の近接及び前記センサ電極との接続状態を検出する検出部と、
前記検出部が前記センサ電極への前記操作者の近接を検出する際、前記対向電極を電位が前記センサ電極と同様の電位となるように前記検出部に接続し、前記検出部が前記センサ電極との接続状態を検出する際、前記対向電極を接地状態とする接続部と、
を含む操作検出装置。
A sensor electrode whose capacitance changes with the operator when the operator is brought close to the operator, and an electrode portion having a counter electrode opposed to the side opposite to the operator's proximity side of the sensor electrode.
A detection unit that is connected to the sensor electrode and detects the proximity of the operator to the sensor electrode and the connection state with the sensor electrode by detecting the capacitance.
When the detection unit detects the proximity of the operator to the sensor electrode, the counter electrode is connected to the detection unit so that the potential is the same as that of the sensor electrode, and the detection unit connects the sensor electrode. When detecting the connection state with, the connection portion in which the counter electrode is in the ground state and
Operation detector including.
前記接続部は、制御されることで前記対向電極を前記センサ電極と同様の電位とする第1の状態と前記対向電極を接地する第2の状態とに切換える切換手段を備え、
前記検出部は、前記切換手段を制御する制御手段を備える請求項1に記載の操作検出装置。
The connection portion includes a switching means for switching between a first state in which the counter electrode has a potential similar to that of the sensor electrode and a second state in which the counter electrode is grounded by being controlled.
The operation detection device according to claim 1, wherein the detection unit includes a control means for controlling the switching means.
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