JP2010230438A - 静電容量センサ及び静電容量検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本静電容量センサ5は、一方の面に人体が近接する検出用電極7と、前記検出用電極と接地19との間の静電容量の変化により前記人体の近接を判定する制御部8と、前記検出用電極の他方の面と対向し且つ間隙を空けて配設された電子回路基板9と、を備え、前記電子回路基板に搭載された電子回路9aの基準電位となる導体17は、コイル18を介して前記接地と接続されており、前記制御部は、さらに前記導体と前記接地との電位差を検出する電位差検出部22を備え、前記人体の近接を判定するための基準を前記電位差により変更する。
【選択図】図4
Description
しかし、静電容量センサにおいて誤検知を生じる大きな原因に、外部からの電磁妨害波の影響がある。また、静電容量センサの制御動作によって高周波ノイズが放射され、外部の電子機器の動作に影響を及ぼすという問題がある。
一般に、外来の高周波ノイズの影響を低減するとともに、外部に放出される高周波ノイズを低減するために、当該装置を金属製のケースによって密閉するように収納する方法がある。しかし、装置の全体を覆う金属ケースを採用すると、コスト高となったり、大型で重量が重くなったりする。しかも、静電容量センサの場合、人体が近接する検出用電極を外部に開放させる必要があるため、静電容量センサの全体を金属製ケースに収容する方策を採用することができない。
1.一方の面に人体が近接する検出用電極と、前記検出用電極と接地との間の静電容量の変化により前記人体の近接を判定する制御部と、前記検出用電極の他方の面と対向し且つ間隙を空けて配設された電子回路基板と、を備え、前記電子回路基板に搭載された電子回路の基準電位となる導体は、コイルを介して前記接地と接続されており、前記制御部は、さらに前記導体と前記接地との電位差を検出する電位差検出部を備え、前記人体の近接を判定するための基準を前記電位差により変更することを特徴とする静電容量センサ。
2.前記電子回路は、前記検出用電極を照光する発光素子を備え、前記発光素子の一方の端子は前記制御部に備えられた駆動部に接続されており、他方の端子は前記導体に接続されている前記1.記載の静電容量センサ。
3.前記検出用電極は複数設けられており、前記発光素子は複数の該検出用電極に対応して複数設けられている前記2.記載の静電容量センサ。
4.前記電位差が所定の範囲内であるときは前記人体の近接を判定する前記1.乃至3.のいずれかに記載の静電容量センサ。
5.前記1.乃至3.のいずれかに記載の静電容量センサを用いる静電容量検出方法であって、前記静電容量の変化を検出する静電容量検出工程と、前記電位差を検出する電位差検出工程と、前記静電容量検出工程によって検出された静電容量の変化により前記人体の近接を判定する判定工程と、を備え、前記判定工程は、前記電位差検出工程によって検出された電位差により前記判定の基準を変更することを特徴とする静電容量検出方法。
6.前記判定工程は、前記電位差が所定の範囲内であるときは前記人体の近接を判定する前記5.記載の静電容量検出方法。
また、前記電子回路が、前記検出用電極を照光する発光素子を備え、前記発光素子の一方の端子は前記制御部に備えられた駆動部に接続されており、その他方の端子は前記導体に接続されていれば、人体の近接の判定又はその判定による動作を使用者に知らせるために、発光素子で検出用電極部を照光することができる。また、発光素子が発生する熱を、電子回路基板上の前記導体を介して放熱させることができる。
さらに、前記検出用電極が複数設けられており、前記発光素子が複数の該検出用電極に対応して複数設けられていれば、多チャンネルの静電容量センサとすることができる。
また、前記電位差が所定の範囲内であるときは人体の近接を判定し、外部からの妨害電波が強いときには人体の近接又は非近接を判定しないようにすることができるため、誤判定を防止することができる。
また、前記電位差が所定の範囲内であるときは人体の近接を判定し、外部からの妨害電波が強いときには人体の近接又は非近接を判定しないようにすることができるため、誤判定を防止することができる。
本静電容量センサの概念的な構成を、図4に示す。
本静電容量センサ5は、検出用電極7、制御部8及び電子回路基板9を備え、電子回路基板9に搭載された電子回路9aの基準電位となる導体17は、コイル(インダクタ)18を介して接地19に接続されている。
また、大地への接続(接地)は、車両においては車体への電気的な接続とすることができる。
制御部8の制御処理は、ハードウェア、ソフトウェアのいずれによって実現されてもよく、好適には、図示しないCPU、メモリ(ROM、RAM等)、入出力回路等を備えるマイクロコントローラ(マイクロコンピュータ)を中心に、入出力インターフェース等周辺回路を備えることにより構成することができる。デジタル信号プロセッサ、プログラム可能な論理回路、ゲートアレーその他の論理回路が用いられて構成されてもよい。
また、制御部8は、各種機器27(例えば、ルームライト、自動開閉式窓、ラジオ、エアコンディショナ等)と電気的に接続することができる。
電子回路基板9には、電子回路9aが搭載される。その電子回路9aの基準電位となる導体17は、本発明によらない場合には、通常は制御部8の接地19と共通にされ、電子回路9aにおける接地電位となる導体である。導体17は、プリント配線板に形成された導体パターンに限らず、別の金属板を備えて構成されてもよい。
前記導体17は、制御部8等と外部環境との相互間の電磁妨害波による干渉(EMI)を低減するための遮蔽として作用させることができる。このためには、導体17は、電子回路基板9において広い面積を占めることが好ましい。
この場合、例えば、複数の検出用電極の一方の面を覆い且つ底方が開放された箱状のカバー部材を更に備え、このカバー部材と電子回路基板との間の空間は隔壁により複数の区画室に区画されており、これら複数の区画室のそれぞれに、少なくとも1つの検出用電極と少なくとも1つの発光素子とが配設されるようにすることができる(例えば、図3参照)。これにより、発光した発光素子に対応した検出用電極部のみを効果的に照光することができる。
前記検出用電極7への人体の近接によって、検出用電極7と前記接地19との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化による人体の近接の有無の判断には、公知の技術を用いることができる。例えば、検出用電極7と接地19との間の静電容量を計測してもよいし、静電容量の変化によって生じる発振回路の周波数変化を計測してもよく、その計測値を一定の閾値と比較することによって人体の近接を判定することができる。しかし、外部からの妨害電波(高周波ノイズ)によって前記静電容量の検出に誤差を生じるため、高周波ノイズが強い環境においては検出精度が低下する。
また、制御部8は、人体が近接した検出用電極7の機能に対応する機器27を制御するための信号を送ることができる。
また、導体17によって、電子回路基板9に搭載され導体17に接続された発光素子等の放熱を効率的にすることができる。
本発明に係る静電容量検出方法は、前記静電容量センサを用いる静電容量検出方法であって、前記静電容量の変化を検出する静電容量検出工程と、前記電位差を検出する電位差検出工程と、前記静電容量検出工程によって検出された静電容量の変化により前記人体の近接を判定する判定工程と、を備え、前記判定工程は、前記電位差検出工程によって検出された電位差により前記判定の基準を変更することを特徴とする。
電位差検出工程は、前記導体17が高周波ノイズを受けたときにコイル(インダクタ)18に発生する電位差を計測する工程である。コイル18は、導体17と接地19との間に介装されている。
判定工程は、前記静電容量検出工程によって検出された静電容量の変化により、人体の近接の有無の判断を行う工程である。この判断に際しては、前記電位差検出工程によって検出された電位差が参照される。すなわち、計測された電位差のレベルによって、人体の近接を判定するための基準を変更することができる。この変更の方法は、ソフトウェアによって種々工夫することができる。例えば、前記電位差のレベルや変動の状態に応じて、前記静電容量検出工程を実行するタイミングや、近接の判定のための閾値等パラメータを調整するようにすることができる。また、前記電位差が所定の範囲を超える場合には近接の判定をしないようにしてもよいし、電位差が所定の範囲内であるときは前記静電容量検出工程の検出値に基づいて人体の近接を判定するようにしてもよい。その場合、電位差についての所定の範囲は、予め定めておくことができる(例えば、2〜2500mV)。また、電位差の変動の状態等によって、前記所定の範囲をソフトウェアにより変更するようにすることができる。
本実施例に係る加飾パネル1は、図1に示すように、ドアトリム2のアームレスト3の上側に取り付けられている。この加飾パネル1は、図2〜4に示すように、カバー部材4と、このカバー部材4に装着される静電容量センサ5とを備えている。このカバー部材4は、透明樹脂製であり、底方が開放された長尺箱状に形成されている。
なお、カバー部材4の裏面側には、複数の検出用電極7のそれぞれと対応する操作用図柄12が印刷された印刷層13が設けられている。
前記電位差検出部22は、電子回路9aの導体17と電気的に接続されており、導体17と接地19との電位差を検出する。この電位差検出部22は、例えば、図5に示すように、ダイオード25、コンデンサ30、A/Dコンバータ29を備えて構成することができる。高周波ノイズによってコイル18に発生した高周波信号は、ダイオード25によって整流され、コンデンサ30によって平滑化される。CPUは、この平滑化された直流信号の電圧値をA/Dコンバータ29によって読み取ることができる。人体の近接の判定に用いる電位差のレベル等は、ソフトウェアによって任意に設定・調整することができ、外部回路を簡単にし、部品数を低減することができる。
制御部8は、前述のとおり、電位差検出部22によって検出された電位差をモニタしつつ、静電容量検出部21により検出された静電容量の変化により人体の近接・非近接を判定するようにすることができる。
また、前記制御部8は、各種機器27(例えば、ルームライト、自動開閉式窓、ラジオ、エアコンディショナ等)と接続され、人体の近接の判定に応じて、対応する各種機器27に制御信号を送ることができる。
Claims (6)
- 一方の面に人体が近接する検出用電極と、
前記検出用電極と接地との間の静電容量の変化により前記人体の近接を判定する制御部と、
前記検出用電極の他方の面と対向し且つ間隙を空けて配設された電子回路基板と、
を備え、
前記電子回路基板に搭載された電子回路の基準電位となる導体は、コイルを介して前記接地と接続されており、
前記制御部は、さらに前記導体と前記接地との電位差を検出する電位差検出部を備え、前記人体の近接を判定するための基準を前記電位差により変更することを特徴とする静電容量センサ。 - 前記電子回路は、前記検出用電極を照光する発光素子を備え、
前記発光素子の一方の端子は前記制御部に備えられた駆動部に接続されており、他方の端子は前記導体に接続されている請求項1記載の静電容量センサ。 - 前記検出用電極は複数設けられており、前記発光素子は複数の該検出用電極に対応して複数設けられている請求項2記載の静電容量センサ。
- 前記電位差が所定の範囲内であるときは前記人体の近接を判定する請求項1乃至3のいずれかに記載の静電容量センサ。
- 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の静電容量センサを用いる静電容量検出方法であって、
前記静電容量の変化を検出する静電容量検出工程と、
前記電位差を検出する電位差検出工程と、
前記静電容量検出工程によって検出された静電容量の変化により前記人体の近接を判定する判定工程と、
を備え、
前記判定工程は、前記電位差検出工程によって検出された電位差により前記判定の基準を変更することを特徴とする静電容量検出方法。 - 前記判定工程は、前記電位差が所定の範囲内であるときは前記人体の近接を判定する請求項5記載の静電容量検出方法。
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