[發明專利]電容式感測設備

有效

• 申請號: 201580061016.6
• 申請日: 2015-10-12
• 公開（公告）號: CN107148752B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: L·拉梅施
• 申請（專利權）人: IEE國際電子工程股份公司
• 主分類號: H03K17/955
• 分類號: H03K17/955
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;王英

一種電容式感測設備包括天線電極(12)，以用于響應于天線電極中引起的交變電壓而發出交變電場，以及控制和評估電路(18)，所述控制和評估電路(18)被配置為通過向所述天線電極(12)注入電流來將天線電極中引起的交變電壓維持為等于交變參考電壓節點(22)上的交變參考電壓，并且測量電流。控制和評估電路(18)包括微控制器(30)，微控制器(30)具有用于提供數字信號的數字輸出端(28)，并且可以包括可操作地連接到數字輸出端(28)的低通濾波器(26)，以用于通過對數字信號進行低通濾波來產生交變參考電壓。控制和評估電路(18)還包括第一多路復用器(48)和第二多路復用器(200)。

技術領域

本發明總體上涉及一種電容式感測設備，例如用于檢測存在或不存在坐在車輛座椅上的乘員。

背景技術

被稱為某種電場傳感器或接近傳感器的電容式傳感器或電容式感測設備指的是響應于在電場上感測到的事物(人、人體的一部分、寵物、物體等)的影響而生成信號的傳感器。電容式傳感器通常包括至少一個天線電極，在傳感器進行操作的同時對天線電極施加振蕩電信號，并且天線電極隨后將電場發射到靠近天線電極的空間的區域中。傳感器包括至少一個感測電極，在該感測電極處檢測物體或生物對電場的影響。在一些(所謂的“加載模式”)電容式占用傳感器中，一個或多個天線電極與感測電極同時進行操作。在這種情況下，測量電路確定響應于施加到天線電極的振蕩電壓而流入一個或多個天線電極的電流。電壓與電流的關系在一個或多個天線電極與地之間產生復阻抗。在電容式傳感器的替代形式(“耦合模式”電容式傳感器)中，(多個)發射天線電極與(多個)感測電極彼此分隔開。在這種情況下，測量電路確定當發射天線電極進行操作時在感測電極中感應的電流或電壓。

在J.R.Smith的題為“Electric Field Sensing for Graphical Interfaces”的技術文獻(Computer Graphics I/O Devices出版，1998年5月/6月號，第54-60頁)中解釋了不同的電容感測機制。該文獻描述了用于進行非接觸三維位置測量的電場感測的概念，并且更具體地，用于出于向計算機提供三維位置輸入的目的來感測人手的位置。在電容式感測的一般概念中，作者對他稱為“加載模式”、“分流模式”和“發射模式”的對應于各種可能的電流通路的不同機制加以區分。在“加載模式”中，將振蕩的電壓信號施加到發射電極，這將建立到地的振蕩電場。要感測的物體修改了發射電極與地之間的電容。在“分流模式”中，將振蕩的電壓信號施加到發射電極，建立到接收電極的電場，并且測量在接收電極處所感應的位移電流，由此可以由被感測的身體來修改位移電流。在“發射模式”中，發射電極通過直接電連接或經由電容式耦合與用戶的身體進行接觸，用戶的身體繼而成為相對于接收器的發射器。“分流模式”被替代地稱為上述“耦合模式”。

已經提出了多種多樣的電容式乘員感測系統，例如，用于控制一個或多個安全氣囊的展開，例如，駕駛員安全氣囊、乘客安全氣囊和/或側面安全氣囊。Jinno等人的美國專利6,161,070涉及一種乘客檢測系統，其包括安裝在汽車中的乘客座椅的表面上的單個天線電極。振蕩器將振蕩電壓信號施加到天線電極，由此在天線電極周圍產生微小的電場。Jinno提出基于流向天線電極的電流的幅度和相位來檢測座椅中存在或不存在乘客。

授予Stanley的美國專利6,392,542教導了一種電場傳感器，其包括可安裝在座椅內并可操作地耦合到感測電路的電極，感測電路向電極施加振蕩或脈沖信號，該信號的頻率對座椅的濕度“至多有微弱響應”。Stanley提出測量流向電極的電流的相位和幅度，以檢測被占用的或空的座椅并補償座椅濕度。

其他人的想法是使用座椅加熱器的加熱元件作為電容式占用感測系統的天線電極。WO 92/17344 A1公開了一種具有導體的電加熱車輛座椅，其可以通過位于座椅表面的電流通過而被加熱，其中，導體還形成了雙電極座椅占用傳感器的一個電極。