JP7246714B6 - 静電容量式近接センサ - Google Patents
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Description
また、特許文献1や特許文献2に記載されているような静電容量式センサは、静電容量式センサに意図されない物体が近接した場合に、誤検出をしやすい問題がある。
また、本発明は、誤検出を抑制し、人体の近接を高い信頼性をもって検出することができる共振方式の静電容量式近接センサの提供を目的とする。
高周波信号を出力する発振手段と、
センサ電極を含み、前記高周波信号が入力されるLCR共振回路と、
前記センサ電極の容量に応じた判定電圧信号を出力するセンサ回路と、
前記判定電圧信号に基づいて前記センサ電極への人体の近接を検出する制御部を備え、
物体が前記センサ電極に近接していないときの、前記LCR共振回路の共振周波数をf1a、前記判定電圧信号をV1aとし、
人体が前記センサ電極に近接したときの、前記LCR共振回路の共振周波数をf1b、前記判定電圧信号をV1bとし、
人体が前記センサ電極にさらに近接したときの、前記LCR共振回路の共振周波数をf1c、前記判定電圧信号をV1cとしたとき、
f1a>f1b>f1c
の関係を有する場合において、
前記制御部は、
V1a>V1b>V1c、の関係を満たすように前記高周波信号の周波数を制御するとともに、
V1a>Vth1a>V1b、を満足する第1閾値Vth1aと、
V1a>Vth2a>V1b、を満足する第2閾値Vth2aと、
V1b>Vth3a>V1c、を満足する第3閾値Vth3aが設定され、
前記判定電圧信号が、Vth1a以下かつVth3a以上のピーク電圧となった後、Vth2a以上となった場合、前記センサ電極への人体の近接を検出する、
ことを特徴とする。
高周波信号を出力する発振手段と、
センサ電極を含み、前記高周波信号が入力されるLCR共振回路と、
前記センサ電極の容量に応じた判定電圧信号を出力するセンサ回路と、
前記判定電圧信号に基づいて前記センサ電極への人体の近接を検出する制御部を備え、
物体が前記センサ電極に近接していないときの、前記LCR共振回路の共振周波数をf1a、前記判定電圧信号をV1eとし、
人体が前記センサ電極に近接したときの、前記LCR共振回路の共振周波数をf1b、前記判定電圧信号をV1fとし、
人体が前記センサ電極にさらに近接したときの、前記LCR共振回路の共振周波数をf1c、前記判定電圧信号をV1gとしたとき、
f1a>f1b>f1c
の関係を有する場合において、
前記制御部は、
V1g>V1f>V1e、の関係を満たすように前記高周波信号の周波数を制御するとともに、
V1f>Vth1b>V1e、を満足する第1閾値Vth1bと、
V1f>Vth2b>V1e、を満足する第2閾値Vth2bと、
V1g>Vth3b>V1f、を満足する第3閾値Vth3bが設定され、
前記判定電圧信号が、Vth1b以上かつVth3b以下のピーク電圧となった後、Vth2b以下となった場合、前記センサ電極への人体の近接を検出する、
ことを特徴とする。
本発明の第1の実施形態例に係る静電容量式近接センサ1を、図面を参照して説明する。
なお、本発明のキック動作とは、ユーザ40が足部41をリアバンパー101の下方に差し入れてから離れるまでの断続でない一連の往復動作を言う。
センサ電極11には、自動車100のユーザの足部を検出するために、高周波信号生成部33から所定の高周波信号S0が入力される。
本例のコイルLのインダクタンスは4.7mH、コンデンサCの静電容量は7pF、抵抗Rの抵抗は470Ωであるが、これらの値は適宜設定することができる。
このセンサ電極11とリアバンパー101の外周面とは約1cmの距離が設けられている。
このセンサ電極11の車幅方向の全長は、自動車の車幅方向の全長より若干短い。
センサ電極11は、自動車100の車幅方向に沿って配された直線状の上辺部11aと、上辺部11aと所定の間隔を空けて直線状に配された下辺部11bと、上辺部11aと下辺部11bをつなぐ連結部11cとからなる、連続した1個の電極である。
センサ電極11の材料は特に限定されるものではなく、絶縁電線、同軸ケーブル、銅板等の導電性金属板などを用いることができる。
そして、物体の検出が可能な状態で、下辺部11bにより、ユーザのキック動作が検出できる。
しかしながら、本例のセンサ電極は、1個の電極のため、意図された物体の動作(バックドア102の開閉をするための足のキック動作)か、意図されない物体の動作(例えば、物体が自動車100の車幅方向にリアバンパー101の下方近くを単に通過した場合)を判別しにくい場合がある。そこで、本例では、これらの場合をより確実に判別できるように、検出時間(後述の判定電圧信号S1の第一基準範囲、第二基準範囲)が設定されている。
また、上辺部11aと下辺部11bの垂直方向の間隔Hは、0cm以上12cm以下が好ましく、2cm以上10cm以下が特に好ましい。上辺部11aが下辺部11bよりも12cm超えて高い位置にあると、ユーザの脚部が検出されにくい。
このセンサ回路20は、LCR共振回路10から出力された電気信号に基づいて、センサ電極11の自己静電容量に応じた判定電圧信号S1を出力する。具体的には、センサ回路20は、コンデンサCの下流側で且つ抵抗Rの上流側の検出点P3における電気信号に基づいて判定電圧信号S1を出力する。ダイオード21はコンデンサCと検出点P3の間の整流点P2に接続されている。
なお、センサ回路20は、センサ電極11の自己静電容量に応じた判定電圧信号S1を出力するものであれば任意の回路構成が可能である。また、抵抗Rの抵抗値を低くすることにより、ノイズの影響を受けにくくすることができる。
図3において、S1aは物体がセンサ電極11に近接していないときのグラフであり、S1bはユーザの足部がセンサ電極11に近接(約10cm)したときのグラフであり、S1cはユーザの足部がセンサ電極11にさらに近接(約5cm)したときのグラフであり、S1dはユーザがリアバンパー101に接触したときのグラフである。
なお、S1cは、水がリアバンパーに接触したときのグラフでもあり、S1dは、水がセンサ電極11に接触したときのグラフでもある。
また、ユーザの足部がセンサ電極11にさらに近接したときの共振周波数f1cは、ユーザの足部がセンサ電極11に近接したときの共振周波数f1bよりも低い。これは、ユーザの足部がセンサ電極11にさらに近接すると、センサ電極11の自己静電容量が増えることによる。
また、ユーザがリアバンパー101に接触したときの共振周波数f1dは、ユーザの足部がセンサ電極11にさらに近接したときの共振周波数f1cよりも低い。これは、ユーザがリアバンパー101に接触すると、センサ電極11の自己静電容量が増えることによる。
f1a>f1b>f1c>f1d
の関係を有する。
つまり、判定周波数f1xと物体がセンサ電極11に近接していないときの共振周波数f 1a は、
f1x>f1a
の関係を有する。
また、図3において、V1aは、物体がセンサ電極に近接していないときの判定周波数f1xにおける判定電圧信号であり、V1bは、人体がセンサ電極に近接したとき判定周波数f1xにおける判定電圧信号であり、V1cは、人体がセンサ電極にさらに近接したときの判定周波数f1xにおける判定電圧信号であり、V1dは、人体がバンパーに接触したときの判定周波数f1xにおける判定電圧信号である。
なお、本例では、V1aは2V、V1bは1.5V、V1cは1V、V1dは0.5Vとなっている。
V1a>V1b>V1c>V1d
の関係を有する。
まず、制御部32は、V 1a >V 1b >V 1c 、の関係を満たすように高周波信号S 0 の周波数、すなわち判定周波数f 1x を制御する。具体的に本例では、物体がセンサ電極11に近接していないときの共振周波数f1aよりも5kHz高い周波数を判定周波数f1xに設定している。
V1a>Vth1a>V1b、を満足する第1閾値Vth1aと、
V1a>Vth2a>V1b、を満足する第2閾値Vth2aと、
V1b>Vth3a>V1c、を満足する第3閾値Vth3aと、
が設定される。
また、本例では、V th2a ≧V th1a に設定している。
なお、本例では、V th1aをV1a-0.2V、V th2aをV1a-0.1V、V th3aをV1a-0.7Vに設定している。
まず、電子キーを携帯したユーザが自動車100に近づくと、車載の認証システムと電子キーとの間で無線通信が行われ、当該自動車の正規の電子キーであることの認証が行われる。なお、この認証は、スマートエントリーシステムにおける公知の認証方法で行うことができる。
正規の電子キーであることの認証が行われると、近接センサ1が駆動する。
制御部32はセンサーシステムの初期化を実行し、内部レジスタやメモリのクリアを実行するとともに、通常フラグをOFFにし、較正フラグをONにし、検出ステップを0とする。
なお、通常フラグがONの場合は、通常時の制御として較正ステップと検出ステップを交互に実行するステップ制御が行われ、通常フラグがOFFの場合は、特別時の制御として較正ステップだけを連続して行う制御が行われる。
制御部32は、高周波信号生成部33から出力する高周波信号S0の周波数を所定のデューティ比で発振させる。また、センサ回路20から入力された最新の判定電圧信号S1をADコンバータ31がA/D変換すると、ADコンバータ31から最新の判定信号S2が制御部32に出力される。
通常フラグがONの場合はステップS5に進み、通常フラグがOFFの場合はステップS6に進む。なお、近接センサ1の駆動初期は、ステップS1にて通常フラグがOFFになっているため常にステップS6に進む。
最新の判定電圧信号S1が所定の範囲内にない場合は、通常時ではないと判断してステップS6に進む。一方、最新の判定電圧信号S1が所定の範囲内にある場合は、ステップS8に進む。本例では、最新の判定電圧信号S1が所定の範囲として第3閾値Vth3aを超えているのか判定する。
通常時でないときは、特別時の較正を行う。
まず、制御部32は、高周波信号生成部33からLCR共振回路10に入力する高周波信号S0の周波数掃引を行うように制御する。本例では、この周波数掃引はスタート周波数200kHzからストップ周波数600kHzまで指定された掃引速度で行われる。
上記の周波数掃引を行うことで、図3に示したグラフS1aが得られ、物体がセンサ電極11に近接していないときのLCR共振回路10の共振周波数f1aと、共振周波数f1aの高周波信号をLCR共振回路10に入力した際の電圧信号Vra(点P1aの電圧)が検出される。なお、本例の近接センサ1では、ある一定の環境下において共振周波数f1aは450kHzである。
本例では、判定周波数f1xは、共振周波数f1aよりも5kHz高く設定している。
特別時の較正を行った後は、通常フラグをONにし、ステップS2に戻る。
較正フラグを参照し、この較正フラグがONの場合はステップS200に進み、較正フラグがOFFの場合はステップS100に進む。なお、近接センサ1の駆動初期は、ステップS1にて較正フラグがONになっているため、常にステップS200に進む。
この通常時の較正ステップは、物体がセンサ電極11に近接していないときのグラフS1a(図3参照)が周囲の環境等によって変化しても、人体の近接を正しく検出できるようにするために行われるものである。
共振周波数の更新がある場合はステップS202に進み、共振周波数の更新がない場合はステップS210に進む。
LCR共振回路の現在の共振周波数をf1pとし、LCR共振回路の現在より一つ前の共振周波数をf1qとした場合、
|f1q-f1p|が所定値frを超える場合は、ステップS203に進む。これは、例えば、ユーザがリアバンパー101に僅かに離れて立ったことを検出している。
|f1q-f1p|が所定値fr未満の場合は、ステップS204に進む。
なお、本例ではfr を4kHzとしている。
制御部32は、ユーザがリアバンパー101に僅かに離れて立っていることを検出すると、検出不可として一時的に人体の検出を行わないようにする。そして、制御部32は、検出不可タイマを設定して、ステップS210に進む。本例の検出不可タイマは3秒としている。
検出不可タイマがタイムアップである場合、ステップS205に進み、検出不可タイマがタイムアップでない場合、ステップS210に進む。
制御部32は、検出不可を解除して、ステップS210に進む。
通常時の較正ステップを図7のフローチャートに沿って実行した後、較正フラグをOFFにする。
次に、ステップ8において較正フラグがOFFであれば、検出ステップを実行し、ユーザの足部の検出判定を行う。
検出ステップを、図8と図9のフローチャートに沿って実行する。この検出ステップは、物体がセンサ電極11に近接した際に、判定電圧信号レベルの時間的変化を見ることにより、意図された物体の動作(バックドア102の開閉をするための足のキック動作)か、意図されない物体の動作(例えば、物体が自動車100の車幅方向にリアバンパー101の下方近くを単に通過した場合)を判別するため行われるものである。
検出不可ではない場合はステップS102aに進み、検出不可である場合はステップS130aに進む。
現在の判定電圧信号S1≧第3閾値Vth3aの場合はステップS104aに進み、現在の判定電圧信号S1<第3閾値Vth3aの場合はステップS103aに進む。
判定電圧信号S1<Vth3aの場合、ユーザの足部がセンサ電極11にさらに近接した状態(または水がセンサ電極11に近接した状態)(図5(b)参照)、または、ユーザがリアバンパーに接触したときの状態(または水がセンサ電極11に接触した状態)(図5(c)参照)であり、一時的に検出を行わないように検出不可タイマが設定される。
これは、検出不可の場合、所定の時間が設定されて、検出可能になるまで繰り返される。そしてステップS130aに進む。
検出ステップが0の場合はステップS105aに進む。検出ステップが0以外の場合はステップS108aに進む。
なお、ステップS104aからステップS107aでは、現在の判定電圧信号S1が一定のレベルから下がり始めてから、Vth1a以下になるまでの時間が、予め設定された第一基準範囲の上限値t1long未満になることを検出している。
タイマ1<t1longの場合、ステップS106aに進む。
タイマ1≧t1longの場合、ステップS130aに進む。
なお、本例では、t1long=0.6sとしている。
また、タイマ1は一定時間毎に加算される。
現在の判定電圧信号S1<第1閾値Vth1aの場合、ステップS107aに進み、現在の判定電圧信号S1≧第1閾値Vth1aの場合、ステップS130aに進む。
検出ステップには1が入力されて、ステップS130aに進む。
検出ステップが1の場合、ステップS109aに進む。検出ステップが1以外の場合、ステップS116aに進む。
なお、ステップS108aからステップS115aでは、現在の判定電圧信号S1が一定のレベルから下がり始めてから、Vth1a以下で最小電圧V 1b に達するまでの時間(t 1 )が、予め設定された第一基準範囲の上限値t1longと下限値t1shortの間に入ることを検出している。
タイマ1<t1longの場合、ステップS110aに進む。
タイマ1≧t1longの場合、ステップS130aに進む。
本例では、t1long=0.6sとしている。
現在の判定電圧信号S1<最小電圧の場合、ステップS111aに進む。現在の判定電圧信号S1≧最小電圧の場合、ステップS113aに進む。
ここでは、現在の判定電圧信号S1のレベルが下がり続けているかを確認している。
現在の判定電圧信号S1が最小電圧に入力される。
タイマ2に0が入力される。
現在の判定電圧信号S1>最小電圧+αの場合、ステップS114aに進む。現在の判定電圧信号S1≦最小電圧+αの場合、ステップS130aに進む。
ここでは、現在の判定電圧信号が最小電圧になったのか、なっていないのかを判定している。つまり、下がり続ける判定電圧信号のレベルが上がる場合、判定電圧信号が最小電圧になったと判定している。なお、αは所定の値である。
タイマ1>t1shortの場合、ステップS115aに進む。
タイマ1≦t1shortの場合、ステップS130aに進む。
本例では、t1short=0.4sとしている。
検出ステップには2が入力されて、ステップS130aに進む。
検出ステップが2の場合はステップS117aに進む。検出ステップが2以外の場合はステップS130aに進む。
なお、ステップS116aからステップS119aでは、現在の判定電圧信号S1が、Vth1a以下の最小電圧V 1b から、Vth2a以上の電圧に達するまでの時間(t 2 )が、予め設定された第二基準範囲の上限値t2longと下限値t2shortの間に入ることを検出している。
タイマ2<t2longの場合、ステップS118aに進む。
タイマ2≧t2longの場合、ステップS130aに進む。
本例では、t2long=0.6sとしている。
現在の判定電圧信号S1≧第2閾値Vth2aの場合、ステップS119aに進み、現在の判定電圧信号S1<第2閾値Vth2aの場合、ステップS130aに進む。
タイマ2>t2shortの場合、ステップS120aに進む。
タイマ2≦t2shortの場合、ステップS130aに進む。
本例では、t2short=0.4sとしている。
制御部32は、ユーザの足部のキック動作を判定して、ステップS11に進む。
ユーザの足部の検出判定を行った後、較正フラグをONにする。
このように、判定電圧信号S1が、一定のレベルから下がり始めてから、最小電圧に達するまでの時間が予め設定された第一基準範囲内であるとともに、判定電圧信号が、最小電圧に達してからVth2a以上になるまでの時間が予め設定された第二基準範囲内である場合、制御部32は、センサ電極11への人体の近接を検出する。
また、本例の静電容量式近接センサ1では、
物体がセンサ電極11に近接していないときの、LCR共振回路10の共振周波数をf1a、判定電圧信号をV1aとし、
人体がセンサ電極11に近接したときの、LCR共振回路10の共振周波数をf1b、判定電圧信号をV1bとし、
人体がセンサ電極11にさらに近接したときの、LCR共振回路10の共振周波数をf1c、判定電圧信号をV1cとし、
f1a>f1b>f1c
の関係を有する場合において、
制御部32は、
V1a>V1b>V1c、の関係を満たすように高周波信号の周波数を制御する。
さらに、本例の静電容量式近接センサ1では、
V1a>Vth1a>V1b、を満足する第1閾値Vth1aと、
V1a>Vth2a>V1b、を満足する第2閾値Vth2aと、
V1b>Vth3a>V1c、を満足する第3閾値Vth3aが設定されている。
そして、本例の静電容量式近接センサ1は、判定電圧信号が、Vth1a以下かつVth3a以上の最小電圧となった後、Vth2a以上となった場合、センサ電極11への人体の近接を検出する。
このため、1個のセンサ電極だけでも人体(足部のキック動作)を確実に検知できるため、コストダウンを可能にした静電容量式近接センサが得られる。
つまり、判定電圧信号S1 が一定のレベルから下がり始めてから最小電圧に達するまでの時間が、予め設定された第一基準範囲外、または、判定電圧信号S 1 が最小電圧に達してからVth2a以上になるまでの時間が、予め設定された第二基準範囲外である場合、意図されない物体の動作を検出する。
このため、意図された物体の動作(バックドア102の開閉をするための足のキック動作)か、意図されない物体の動作(例えば、物体が自動車100の車幅方向にリアバンパー101の下方近くを単に通過した場合)を検知できるため、誤検出を抑制した静電容量式近接センサが得られる。
このため、不要な検出をしない静電容量式近接センサが得られる。
このため、制御部はユーザがリアバンパー101に僅かに離れて立ったことを検出して、ユーザがキック動作をしてもリアバンパーが開かないため、ユーザの安全性を高められる。
本発明の第2の実施形態例に係る静電容量式近接センサおける周波数特性を図10に示し、図10において第1の実施形態例と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
f1a>f1b>f1c>f1d
f1c=f1y、
の関係を有する。
なお、本例では、V1eは1.5V、V1fは2V、V1gは2.5V、V1hは1Vとなっている。
よって、第2の実施形態例の判定電圧信号は、
V1g>V1f>V1e>V1h
の関係を有する。
V1f>Vth1b>V1e、を満足する第1閾値Vth1bと、
V1f>Vth2b>V1e、を満足する第2閾値Vth2bと、
V1g>Vth3b>V1f、を満足する第3閾値Vth3bと、
V1e>Vth4b>V1h、を満足する第4閾値Vth4bが設定されている。
また、本例では、第2閾値Vth2b≦第1閾値Vth1bとして設定されている。
なお、本例では、第1閾値Vth1bをV1e+0.2V、第2閾値Vth2bをV1e+0.1V、第3閾値Vth3bをV1e+0.7V、第4閾値Vth4bをV1e-0.2Vに設定している。
まず、物体がセンサ電極11に近接していないときの共振周波数f1aよりも10kHz低い周波数を判定周波数f1yに設定する。
まず、電子キーを携帯したユーザが自動車100に近づくと、車載の認証システムと電子キーとの間で無線通信が行われ、当該自動車の正規の電子キーであることの認証が行われる。なお、この認証は、スマートエントリーシステムにおける公知の認証方法で行うことができる。
正規の電子キーであることの認証が行われると、近接センサ1が駆動する。
制御部32はセンサーシステムの初期化を実行し、内部レジスタやメモリのクリアを実行するとともに、通常フラグをOFFにし、較正フラグをONにし、検出ステップを0とする。
なお、通常フラグがONの場合は、通常時の制御として較正ステップと検出ステップを交互に実行するステップ制御が行われ、通常フラグがOFFの場合は、特別時の制御として較正ステップだけを連続して行う制御が行われる。
制御部32は、高周波信号生成部33から出力する高周波信号S0の周波数を所定のデューティ比で発振させる。また、センサ回路20から入力された最新の判定電圧信号S1をADコンバータ31がA/D変換すると、ADコンバータ31から最新の判定信号S2が制御部32に出力される。
通常フラグがONの場合はステップS5に進み、通常フラグがOFFの場合はステップS6に進む。なお、近接センサ1の駆動初期は、ステップS1にて通常フラグがOFFになっているため常にステップS6に進む。
最新の判定電圧信号S1が所定の範囲内にない場合は、通常時ではないと判断してステップS6に進む。一方、最新の判定電圧信号S1が所定の範囲内にある場合は、ステップS8に進む。本例では、最新の判定電圧信号S1が第3閾値Vth3b以下かつ第4閾値Vth4b以上であるか判定する。
通常時でないときは、特別時の較正を行う。
まず、制御部32は、高周波信号生成部33からLCR共振回路10に入力する高周波信号S0の周波数掃引を行うように制御する。本例では、この周波数掃引はスタート周波数200kHzからストップ周波数600kHzまで指定された掃引速度で行われる。
上記の周波数掃引を行うことで、図10に示したグラフS1aが得られ、物体がセンサ電極11に近接していないときのLCR共振回路10の共振周波数f1aと、共振周波数f1aの高周波信号をLCR共振回路10に入力した際の電圧信号Vra(点P1aの電圧)が検出される。なお、本例の近接センサ1では、ある一定の環境下において共振周波数f1aは450kHzであった。
本例では、判定周波数f1yは、共振周波数f1aよりも10kHz低く設定している。
特別時の較正を行った後は、通常フラグをONにし、ステップS2に戻る。
較正フラグを参照し、この較正フラグがONの場合はステップS200に進み、較正フラグがOFFの場合はステップS100に進む。なお、近接センサ1の駆動初期は、ステップS1にて較正フラグがONになっているため、常にステップS200に進む。
この通常時の較正ステップは、物体がセンサ電極11に近接していないときのグラフS1a(図10参照)が周囲の環境等によって変化しても、人体の近接を正しく検出できるようにするために行われるものである。
共振周波数の更新がある場合はステップS202に進み、共振周波数の更新がない場合はステップS210に進む。
LCR共振回路の現在の共振周波数をf1pとし、LCR共振回路の現在より一つ前の共振周波数をf1qとした場合、
|f1q-f1p|が所定値frを超える場合は、ステップS203に進む。これは、例えば、ユーザがリアバンパー101に僅かに離れて立ったことを検出している。
|f1q-f1p|が所定値fr未満の場合は、ステップS204に進む。
なお、本例ではfr を4kHzとしている。
制御部32は、ユーザがリアバンパー101に僅かに離れて立っていることを検出すると、検出不可として一時的に人体の検出を行わないようにする。そして、制御部32は、検出不可タイマを設定して、ステップS210に進む。本例の検出不可タイマは3秒としている。
検出不可タイマがタイムアップである場合、ステップS205に進み、検出不可タイマがタイムアップでない場合、ステップS210に進む。
制御部32は、検出不可を解除して、ステップS210に進む。
通常時の較正ステップを図7のフローチャートに沿って実行した後、較正フラグをOFFにする。
次に、ステップ8において較正フラグがOFFであれば、検出ステップを実行し、ユーザの足部の検出判定を行う。
検出ステップを、図12と図13のフローチャートに沿って実行する。この検出ステップは、物体がセンサ電極11に近接した際に、物体の時間的変化を見ることにより、意図された物体の動作(バックドア102の開閉をするための足のキック動作)か、意図されない物体の動作(例えば、物体が自動車100の車幅方向にリアバンパー101の下方近くを単に通過した場合)を判別するため行われるものである。
検出不可ではない場合はステップS102bに進み、検出不可である場合はステップS130bに進む。
第4閾値Vth4b≦現在の判定電圧信号S1≦第3閾値Vth3bの場合、ステップS104bに進み、それ以外の場合はステップS103bに進む。
S1>Vth3bの場合、ユーザの足部がセンサ電極11にさらに近接したときの状態であり(または水がセンサ電極11に近接した状態)(図11(b)参照)、S1<Vth4bの場合、ユーザがリアバンパー101に接触したときの状態であり(または水がセンサ電極11に接触した状態)(図11(c)参照)、一時的に検出を行わないように検出不可タイマが設定される。
これは、検出不可の場合、所定の時間が設定されて、検出可能になるまで繰り返される。そしてステップS130bに進む。
検出ステップが0の場合はステップS105bに進む。検出ステップが0以外の場合はステップS108bに進む。
なお、以下のステップS104bからステップS107bでは、現在の判定電圧信号S1が一定のレベルから上がり始めてから、Vth3b以下になるまでの時間が、予め設定された第一基準範囲の上限値t1long以下になることを検出している。
なお、ここの検出ステップの初期動作は、ステップS1にて検出ステップが0になっているため常にステップS105bに進む。
タイマ1<t1longの場合、ステップS106bに進む。
タイマ1≧t1longの場合、ステップS130bに進む。
なお、本例では、t1long=0.6sとしている。
また、タイマ1は一定時間毎に加算される。
現在の判定電圧信号S1>第2閾値Vth2bの場合、ステップS107aに進み、現在の判定電圧信号S1≦第2閾値Vth2bの場合、ステップS130bに進む。
検出ステップには1が入力されて、ステップS130bに進む。
検出ステップが1の場合はステップS109bに進む。検出ステップが1以外の場合はステップS116bに進む。
なお、ステップS108bからステップS115bでは、現在の判定電圧信号S1が一定のレベルから上がり始めてから、V th1b 以上で最大電圧V 1f (ピーク電圧)に達するまでの時間(t 1 )が、予め設定された第一基準範囲の上限値t1longと下限値t1shortの間に入ることを検出している。
タイマ1<予め設定された第一基準範囲の上限値t1longの場合、ステップS110bに進む。本例では、t1long=0.6sとしている。
タイマ1≧予め設定された第一基準範囲の上限値t1longの場合、ステップS130bに進む。
現在の判定電圧信号S1>最大電圧の場合、ステップS111bに進む。現在の判定電圧信号S1≦最大電圧の場合、ステップS113bに進む。
ここでは、現在の判定電圧信号S1のレベルが上がり続けているかを確認している。
現在の判定電圧信号S1が最大電圧に入力される。
タイマ2に0が入力される。
現在の判定電圧信号S1<最大電圧-αの場合、ステップS114bに進む。現在の判定電圧信号S1≧最大電圧-αの場合、ステップS130bに進む。
ここでは、現在の判定電圧信号が最大電圧になったのか、なっていないのかを判定している。つまり、上がり続ける判定電圧信号のレベルが下がる場合、判定電圧信号が最大電圧になったと判定している。なお、αは所定の値である。
タイマ1>t1shortの場合、ステップS115bに進む。
タイマ1≦t1shortの場合、ステップS130bに進む。
なお、本例では、t1short=0.4sとしている。
検出ステップには2が入力されて、ステップS130bに進む。
検出ステップが2の場合はステップS117bに進む。検出ステップが2以外の場合はステップS130bに進む。
なお、ステップS116bからステップS119bでは、現在の判定電圧信号S1が、V th1b 以上の最大電圧V 1f から、Vth2b以下の電圧に達するまでの時間(t 2 )が、予め設定された第二基準範囲の上限値t2longと下限値t2shortの間に入ることを検出している。
タイマ2<t2longの場合、ステップS118bに進む。
タイマ2≧t2longの場合、ステップS130bに進む。
なお、本例では、t2long=0.6sとしている。
現在の判定電圧信号S1<第3閾値Vth3bの場合、ステップS119bに進み、現在の判定電圧信号S1≧第3閾値Vth3bの場合、ステップS130bに進む。
タイマ2>t2shortの場合、ステップS120bに進む。
タイマ2≦t2shortの場合、ステップS130bに進む。
本例では、t2short=0.4sとしている。
制御部32は、ユーザの足部のキック動作を判定して、ステップS11に進む。
ユーザの足部の検出判定を行った後、較正フラグをONにする。
このように、判定電圧信号が、一定のレベルから上がり始めてから、最大電圧に達するまでの時間が予め設定された第一基準範囲内であるとともに、判定電圧信号が、最大電圧に達してからVth2b以下になるまでの時間が予め設定された第二基準範囲内である場合、センサ電極への人体の近接を検出する。
また、本例の静電容量式近接センサ1では、
物体がセンサ電極11に近接していないときの、LCR共振回路の共振周波数をf1a、判定電圧信号をV1eとし、
人体がセンサ電極11に近接したときの、LCR共振回路の共振周波数をf1b、判定電圧信号をV1fとし、
人体がセンサ電極11にさらに近接したときの、LCR共振回路の共振周波数をf1c、判定電圧信号をV1gとし、
f1a>f1b>f1c
の関係を有する場合において、
制御部32は、
V1g>V1f>V1e、の関係を満たすように高周波信号の周波数を制御する。
さらに、本例の静電容量式近接センサ1では、
V1f>Vth1b>V1e、を満足する第1閾値Vth1bと、
V1f>Vth2b>V1e、を満足する第2閾値Vth2bと、
V1g>Vth3b>V1f、を満足する第3閾値Vth3bが設定され、
判定電圧信号が、Vth1b以上かつVth3b以下の最大電圧となった後、Vth2b以下となった場合、センサ電極への人体の近接を検出する。
このため、1個のセンサ電極だけでも人体(足部のキック動作)を確実に検知できるため、コストダウンを可能にした静電容量式近接センサが得られる。
つまり、判定電圧信号が一定のレベルから上がり始めてから最大電圧に達するまでの時間が、予め設定された第一基準範囲外、または、判定電圧信号が最大電圧に達してからVth2b以下になるまでの時間が、予め設定された第二基準範囲外の場合、意図されない物体の動作を検出する。
このため、意図された物体の動作(バックドア102の開閉をするための足のキック動作)か、意図されない物体の動作(例えば、物体が自動車100の車幅方向にリアバンパー101の下方近くを単に通過した場合)を検知できるため、誤検出を抑制した静電容量式近接センサが得られる。
このため、不要な検出をしない静電容量式近接センサが得られる。
このため、不要な検出をしない静電容量式近接センサが得られる。
例えば、第2閾値Vth2a<第1閾値Vth1aと設定してもよく、判定電圧信号が、Vth2a以下かつVth3a以上の最小電圧となった後、Vth1a以上となった場合、センサ電極への人体の近接を検出する。
また、第2の実施形態例では、第2閾値Vth2b≦第1閾値Vth1bとしており、判定電圧信号が、Vth1b以上かつVth3b以下の最大電圧となった後、Vth2b以下となった場合、センサ電極への人体の近接を検出するが、これに限られない。
例えば、第2閾値Vth2b>第1閾値Vth1bと設定してもよく、判定電圧信号が、Vth2b以上かつVth3b以下の最大電圧となった後、Vth1b以下となった場合、センサ電極への人体の近接を検出する。
例えば、センサ電極の車幅方向の全長が、自動車の車幅方向の全長半分より若干短く形成されており、このセンサ電極が、リアバンパー101の内側に車幅方向に沿って1列に2個配置されてもよい。
例えば、センサ電極の車幅方向の全長が、自動車の車幅方向の全長の1/3長より若干短く形成されており、このセンサ電極が、リアバンパー101の内側に車幅方向に沿って1列に3個配置されてもよい。
10 LCR共振回路
11 センサ電極
L コイル
C コンデンサ
R 抵抗
20 センサ回路
21 ダイオード
22 固定抵抗
23 コンデンサ
24 増幅器(バッファ回路)
30 マイコン(マイクロコンピュータ)
31 ADコンバータ
32 制御部
33 高周波信号生成部(発振手段)
40 ユーザ
41 足部
100 自動車
101 リアバンパー
102 バックドア
P1 センサ電極接続点
P2 整流点
P3 検出点
Claims (9)
- 高周波信号を出力する発振手段と、
センサ電極を含み、前記高周波信号が入力されるLCR共振回路と、
前記センサ電極の容量に応じた判定電圧信号を出力するセンサ回路と、
前記判定電圧信号に基づいて前記センサ電極への人体の近接を検出する制御部を備え、
物体が前記センサ電極に近接していないときの、前記LCR共振回路の共振周波数をf1a、前記判定電圧信号をV1aとし、
人体が前記センサ電極に近接したときの、前記LCR共振回路の共振周波数をf1b、前記判定電圧信号をV1bとし、
人体が前記センサ電極にさらに近接したときの、前記LCR共振回路の共振周波数をf1c、前記判定電圧信号をV1cとしたとき、
f1a>f1b>f1c
の関係を有する場合において、
前記制御部は、
V1a>V1b>V1c、の関係を満たすように前記高周波信号の周波数を制御するとともに、
V1a>Vth1a>V1b、を満足する第1閾値Vth1aと、
V1a>Vth2a>V1b、を満足する第2閾値Vth2aと、
V1b>Vth3a>V1c、を満足する第3閾値Vth3aが設定され、
前記判定電圧信号が、Vth1a以下かつVth3a以上の最小電圧となった後、Vth2a以上となった場合、前記センサ電極への人体の近接を検出する、
ことを特徴とする静電容量式近接センサ。 - Vth2a≧Vth1a
であることを特徴とする請求項1に記載の静電容量式近接センサ。 - 前記判定電圧信号が一定のレベルから下がり始めてから前記最小電圧に達するまでの時間が、予め設定された第一基準範囲内であるとともに、
前記判定電圧信号が前記最小電圧に達してからV th2a 以上になるまでの時間が、予め設定された第二基準範囲内である場合、前記センサ電極への人体の近接を検出する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の静電容量式近接センサ。 - 前記判定電圧信号が、Vth3aよりも低くなった場合、前記制御部は、一時的に検出を行わないことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の静電容量式近接センサ。
- 高周波信号を出力する発振手段と、
センサ電極を含み、前記高周波信号が入力されるLCR共振回路と、
前記センサ電極の容量に応じた判定電圧信号を出力するセンサ回路と、
前記判定電圧信号に基づいて前記センサ電極への人体の近接を検出する制御部を備え、
物体が前記センサ電極に近接していないときの、前記LCR共振回路の共振周波数をf1a、前記判定電圧信号をV1eとし、
人体が前記センサ電極に近接したときの、前記LCR共振回路の共振周波数をf1b、前記判定電圧信号をV1fとし、
人体が前記センサ電極にさらに近接したときの、前記LCR共振回路の共振周波数をf1c、前記判定電圧信号をV1gとしたとき、
f1a>f1b>f1c
の関係を有する場合において、
前記制御部は、
V1g>V1f>V1e、の関係を満たすように前記高周波信号の周波数を制御するとともに、
V1f>Vth1b>V1e、を満足する第1閾値Vth1bと、
V1f>Vth2b>V1e、を満足する第2閾値Vth2bと、
V1g>Vth3b>V1f、を満足する第3閾値Vth3bが設定され、
前記判定電圧信号が、Vth1b以上かつVth3b以下の最大電圧となった後、Vth2b以下となった場合、前記センサ電極への人体の近接を検出する、
ことを特徴とする静電容量式近接センサ。 - Vth2b≦Vth1b
であることを特徴とする請求項5に記載の静電容量式近接センサ。 - 前記判定電圧信号が一定のレベルから上がり始めてから前記最大電圧に達するまでの時間が、予め設定された第一基準範囲内であるとともに、
前記判定電圧信号が前記最大電圧に達してからVth2b以下になるまでの時間が、予め設定された第二基準範囲内である場合、前記センサ電極への人体の近接を検出する、
ことを特徴とする請求項5または6に記載の静電容量式近接センサ。 - 前記判定電圧信号が、Vth3bよりも高くなった場合、前記制御部は、一時的に検出を行わないことを特徴とする請求項5から7のいずれか1項に記載の静電容量式近接センサ。
- 前記LCR共振回路の現在の共振周波数をf1pとし、前記LCR共振回路の現在より一つ前の共振周波数をf1qとした場合、
|f1q-f1p|が所定値を超えるときは、前記制御部は、一時的に検出を行わないことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の静電容量式近接センサ。
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