[发明专利]电容式检测装置

说明书

一种用于车辆的电容式检测装置(20)包括：用于在检测空间中生成振荡电场的感测电极(26)以及被布置在感测电极的背向检测空间的一侧的屏蔽电极(28)。所述电容式检测装置包括电路接地以及用于连接所述电路接地和车辆的底盘接地的接地连接器。在电路接地和屏蔽电极之间连接至少一个旁路电容器。所述至少一个旁路电容器具有至少比所述屏蔽电极与车辆的底盘接地之间的电容大25倍的电容。

技术领域

本发明总体上涉及一种电容式检测装置，例如，用于检测车辆座位上是否有乘客，或者用于检测车辆驾驶员是否将他们的手放在方向盘上。

背景技术

电容传感器，有时被称为电场传感器或接近传感器，指定了响应于所感测到的(人，人体部位，宠物，物体等)对电场的影响而生成信号的传感器。电容传感器通常包括至少一个天线电极，在传感器工作期间，对所述天线电极施加交流电信号并且所述天线电极由此发射电场至接近天线电极的空间范围内。传感器包括至少一个感测电极，在所述感测电极处检测物体或生物对所述电场的影响。在一些(所谓的“加载模式(loading mode)”)电容乘客传感器中，一个或多个天线电极同时用作感测电极。在这种情况下，测量电路响应施加到一个或多个天线电极的振荡电压，确定流经一个或多个天线电极的电流。电压和电流的关系屈服于一个或多个天线电极的复数阻抗。在电容传感器的其他形式中(“耦合模式”电容传感器)，发射天线电极和感测电极彼此分开。在这种情况下，当发射天线电极工作时，测量电路确定在感测电极中诱发的电流或电压。

标题为“Electric Field Sensing for Graphical Interfaces”的技术论文解释了不同的电容感测机制，作者为J.R.Smith，发表在Computer Graphics I/O Devices上，出版时间为1998年5月/6月，第54-60页。该论文描述了电场感测作为用于进行非接触三维位置测量，并且尤其用于感测人手的位置以给计算机提供三维位置输入值的概念。在电容感测的通常概念中，作者对不同的机制进行区别，他称之为“加载模式”、“旁路模式”和“发射模式”，其与各种可能的电流路径相应。在“加载模式”中，交流电压信号被施加到发射电极，发射电极建立至地的交流电场。所感测到的对象改变了发射电极与地之间的电容。在“旁路模式”中，交流电压信号被施加到发射电极，建立至接收电极的电场，并且测量接收电极处感应的偏移电流，由此可以通过被感测的人体改变偏移电流。在“发射模式”中，发射电极被布置成通过直接电连接或经由电容耦合与使用者的人体接触，然后人体变成相对于接收器的发射器。“旁路模式”或者又被称作上述“耦合模式”。

已经提出了很多种类的电容式乘客感测系统，例如，用于控制一个或多个安全气囊的展开，所述安全气囊为驾驶员安全气囊，乘客安全气囊和/或侧面安全气囊。属于Jinno等人的美国专利6，161,070涉及一种乘客检测系统，其包括安装在汽车中的乘客座椅的表面上的单个天线电极。振荡器施加交流电压信号到天线电极，因此在天线电极周围产生微小电场。Jinno提出了基于流向天线电极的电流的幅值和相位，来检测在座椅上是否存在乘客。属于Stanley的美国专利6,392,542教导了一种电场传感器，其包括可安装在座椅中并且可操作地与感测电路耦合的电极，感测电路最多微弱地响应座椅的湿度向电极施加交流或脉冲信号。Stanley提出测量流向电极的电流的相位和幅值，以检测被占用的或者空的座椅并且补偿座椅的湿度。

US2005/0242965公开了一种用于机动车的方向盘，其包括用于手存在检测(hands-on detection)的电容式检测装置。术语“手存在检测”在下面被用于表明方向盘与驾驶员的至少一只手之间的接触的检测。“手离开检测(hands-off detection)”或者“自由手识别(free hand recognition)”表明不存在方向盘与驾驶员的至少一只手之间的接触的检测。手存在和手离开检测器可以使用相同的技术。

电容式检测装置必须能够稳健地抵抗一定水平的电磁干扰(EMI)。汽车制造商尤其规定布置在车辆内的电容式检测装置能够正常地工作，即使在电磁噪声的环境中。随着汽车内使用的电子设备的不断增加，电磁兼容的重要性成为越来越重要的问题。