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公開番号2024052066
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-11
出願番号2022158513
出願日2022-09-30
発明の名称接触検知装置
出願人住友理工株式会社
代理人弁理士法人あいち国際特許事務所
主分類G01L 1/14 20060101AFI20240404BHJP(測定;試験)
要約【課題】ノイズの影響が低減された接触検知装置を提供する。
【解決手段】交流電源11は、周波数の異なる第一交流電圧と第二交流電圧とを切り替えて第一電極層22および第二電極層23に印加し、導体が静電型センサ7に接触した状態に対応する代替直交位相成分QAを格納する記憶部34と、第二電極層23に第一交流電圧が印加された時に抽出された第一直交位相成分Q1と、第二電極層23に第二交流電圧が印加された時に抽出された第二直交位相成分Q2とを比較する直交位相成分比較部31と、第一直交位相成分Q1と第二直交位相成分Q2とが第一直交位相誤差ΔQE1の範囲内である場合は、第一直交位相成分Q1に基づいて導体の接触を検知し、第一直交位相成分Q1と第二直交位相成分Q2とが第一直交位相誤差ΔQE1の範囲外である場合は、代替直交位相成分QAに基づいて導体の接触を検知する接触判定部33と、を備える接触検知装置10。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
検知電極を備え、導体の接触を検知する静電型センサと、
前記検知電極に交流電圧を印加する交流電源と、
前記交流電圧が前記検知電極に印加された場合に前記検知電極から出力される信号を用いて、前記静電型センサのインピーダンスを同相位相成分および直交位相成分にて表した場合において少なくとも前記直交位相成分を抽出する直交復調器と、
前記直交復調器によって抽出された前記直交位相成分に基づいて、前記導体が前記静電型センサに接触したか否かを検出する計測器と、
を備える接触検知装置であって、
前記交流電源は、第一周波数の第一交流電圧と、第一周波数と異なる第二周波数の第二交流電圧と、を切り替えて前記検知電極に印加し、
前記計測器は、
前記導体が前記静電型センサに接触した状態に対応する代替直交位相成分を格納する記憶部と、
前記検知電極に前記第一交流電圧が印加された時に前記直交復調器によって抽出された第一直交位相成分と、前記検知電極に前記第二交流電圧が印加された時に前記直交復調器によって抽出された第二直交位相成分とを比較する直交位相成分比較部と、
前記第一直交位相成分と前記第二直交位相成分とが所定の第一直交位相誤差の範囲内である場合は、前記第一直交位相成分に基づいて、前記静電型センサへの前記導体の接触を検知し、前記第一直交位相成分と前記第二直交位相成分とが前記第一直交位相誤差の範囲外である場合は、前記記憶部に格納されている前記代替直交位相成分に基づいて、前記静電型センサへの前記導体の接触を検知する接触判定部と、
を備える、接触検知装置。
続きを表示（約 2,600 文字）【請求項２】
前記交流電源は、前記第一交流電圧と前記第二交流電圧と、を所定の周期で切り替えて前記検知電極に印加する、請求項１に記載の接触検知装置。
【請求項３】
前記代替直交位相成分は、予め前記記憶部に格納された初期値であって、前記計測器による接触検知中に更新されることのない値である、請求項１または２に記載の接触検知装置。
【請求項４】
前記計測器は、
前記第一直交位相成分と前記第二直交位相成分とが前記第一直交位相誤差の範囲内である場合は、前記接触判定部に用いる前記第一直交位相成分を、前記記憶部に格納されている前記代替直交位相成分として更新する直交位相成分更新部を備え、
前記接触判定部は、前記第一直交位相成分と前記第二直交位相成分とが前記第一直交位相誤差の範囲外である場合は、前記記憶部にて更新された前記代替直交位相成分であって前回の判定に用いた前記代替直交位相成分に基づいて、前記静電型センサへの前記導体の接触を検知する、請求項１または２に記載の接触検知装置。
【請求項５】
前記直交復調器は、前記同相位相成分および前記直交位相成分を抽出し、
前記計測器は、前記直交復調器によって抽出された前記同相位相成分および前記直交位相成分に基づいて、前記導体が前記静電型センサに接触したか否かを検出し、
前記記憶部は、前記導体が前記静電型センサに接触した状態に対応する代替同相位相成分および前記代替直交位相成分を格納し、
前記計測器は、
前記検知電極に前記第一交流電圧が印加された時に前記直交復調器によって抽出された第一同相位相成分と、前記検知電極に前記第二交流電圧が印加された時に前記直交復調器によって抽出された第二同相位相成分と、を比較する同相位相成分比較部を備え、
前記接触判定部は、
前記第一直交位相成分と前記第二直交位相成分とが前記第一直交位相誤差の範囲内であり、且つ、前記第一同相位相成分と前記第二同相位相成分とが所定の第一同相位相誤差の範囲内である場合は、前記第一直交位相成分および前記第一同相位相成分に基づいて、前記静電型センサへの前記導体の接触を検知し、
前記第一直交位相成分と前記第二直交位相成分とが前記第一直交位相誤差の範囲外であり、且つ、前記第一同相位相成分と前記第二同相位相成分とが前記第一同相位相誤差の範囲外である場合は、前記記憶部に格納されている前記代替直交位相成分および前記代替同相位相成分に基づいて、前記静電型センサへの前記導体の接触を検知する、請求項１または２に記載の接触検知装置。
【請求項６】
前記代替直交位相成分は、予め前記記憶部に格納された初期値であって、前記計測器による接触検知中に更新されることない値であり、
前記代替同相位相成分は、予め前記記憶部に格納された初期値であって、前記計測器による接触検知中に更新されることのない値である、請求項５に記載の接触検知装置。
【請求項７】
前記計測器は、
前記第一直交位相成分と前記第二直交位相成分とが前記第一直交位相誤差の範囲内である場合は、前記接触判定部に用いる前記第一直交位相成分を、前記記憶部に格納されている前記代替直交位相成分として更新する直交位相成分更新部と、
前記第一同相位相成分と前記第二同相位相成分とが前記第一同相位相誤差の範囲内である場合は、前記接触判定部に用いる前記第一同相位相成分を、前記記憶部に格納されている前記代替同相位相成分として更新する同相位相成分更新部と、を備え、
前記接触判定部は、
前記第一直交位相成分と前記第二直交位相成分とが前記第一直交位相誤差の範囲外であり、且つ、前記第一同相位相成分と前記第二同相位相成分とが前記第一同相位相誤差の範囲外である場合は、前記記憶部にて更新された前記代替直交位相成分および前記代替同相位相成分であって、前回の判定に用いた前記代替直交位相成分および前記代替同相位相成分に基づいて、前記静電型センサへの前記導体の接触を検知する、請求項５に記載の接触検知装置。
【請求項８】
前記第一周波数は前記第二周波数よりも大きい、請求項１または２に記載の接触検知装置。
【請求項９】
前記交流電源は、前記第一交流電圧と、前記第二交流電圧と、前記第一周波数および前記第二周波数と異なる第三周波数の第三交流電圧を、切り替えて前記検知電極に印加し、
前記直交位相成分比較部は、
前記第一直交位相成分と、前記第二直交位相成分と、前記検知電極に前記第三交流電圧が印加された時に前記直交復調器によって抽出された第三直交位相成分と、を比較し、
前記接触判定部は、
前記第一直交位相成分と前記第二直交位相成分とが前記第一直交位相誤差の範囲内である場合は、前記第一直交位相成分に基づいて、前記静電型センサへの前記導体の接触を検知し、前記第一直交位相成分と前記第二直交位相成分とが前記第一直交位相誤差の範囲外である場合は、前記第一直交位相成分と前記第三直交位相成分とを比較し、前記第一直交位相成分と前記第三直交位相成分とが所定の第二直交位相誤差の範囲内である場合は、前記第一直交位相成分に基づいて、前記静電型センサへの前記導体の接触を検知し、前記第一直交位相成分と前記第三直交位相成分とが前記第二直交位相誤差の範囲外である場合は、前記第二直交位相成分と前記第三直交位相成分とを比較し、前記第二直交位相成分と前記第三直交位相成分とが所定の第三直交位相誤差の範囲内である場合は、前記第二直交位相成分に基づいて、前記静電型センサへの前記導体の接触を検知し、前記第二直交位相成分と前記第三直交位相成分とが前記第三直交位相誤差の範囲外である場合は、前記記憶部に格納されている前記代替直交位相成分に基づいて、前記静電型センサへの導体の接触を検知する、請求項１に記載の接触検知装置。
【請求項１０】
前記交流電源は、前記第一交流電圧と、前記第二交流電圧と、前記第三交流電圧と、を所定の周期で切り替えて前記検知電極に印加する、請求項９に記載の接触検知装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触検知装置に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば自動車のステアリングホイール内に静電容量式のセンサを組み込むことで、人がステアリングホイールに触れているか否かを検出する、接触検知装置が知られている。接触検知装置において、静電容量を計測する際に、センサ電極に一定周期の電圧波形を印加し、印加波形した元波形とセンサを通した計測波形を比較することで、容量成分を算出するインピーダンス測定が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－１９０９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術に係るインピーダンス測定においては、対象物に電圧を印加した際に、センサ電極の容量成分により電流の位相が遅れ、計測電圧波形と印加電圧波形に位相差が発生することを利用している。このため、インピーダンス測定の際に、印加している電圧の周波数付近の周波数ノイズがセンサ等に入力されたとき、印加波形が歪み、正確な静電容量計測ができないという課題があった。
【０００５】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、ノイズの影響が低減された接触検知装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、
検知電極を備え、導体の接触を検知する静電型センサと、
前記検知電極に交流電圧を印加する交流電源と、
前記交流電圧が前記検知電極に印加された場合に前記検知電極から出力される信号を用いて、前記静電型センサのインピーダンスを同相位相成分および直交位相成分にて表した場合において少なくとも前記直交位相成分を抽出する直交復調器と、
前記直交復調器によって抽出された前記直交位相成分に基づいて、前記導体が前記静電型センサに接触したか否かを検出する計測器と、
を備える接触検知装置であって、
前記交流電源は、第一周波数の第一交流電圧と、第一周波数と異なる第二周波数の第二交流電圧と、を切り替えて前記検知電極に印加し、
前記計測器は、
前記導体が前記静電型センサに接触した状態に対応する代替直交位相成分を格納する記憶部と、
前記検知電極に前記第一交流電圧が印加された時に前記直交復調器によって抽出された第一直交位相成分と、前記検知電極に前記第二交流電圧が印加された時に前記直交復調器によって抽出された第二直交位相成分とを比較する直交位相成分比較部と、
前記第一直交位相成分と前記第二直交位相成分とが所定の第一直交位相誤差の範囲内である場合は、前記第一直交位相成分に基づいて、前記静電型センサへの前記導体の接触を検知し、前記第一直交位相成分と前記第二直交位相成分とが前記第一直交位相誤差の範囲外である場合は、前記記憶部に格納されている前記代替直交位相成分に基づいて、前記静電型センサへの前記導体の接触を検知する接触判定部と、
を備える、接触検知装置にある。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、第一周波数の近傍の周波数のノイズが混入した場合でも、第二交流電圧の第二直交位相成分に基づいて、検知電極への導体の接触を検知することができる。また、第二周波数の近傍の周波数のノイズが混入した場合には、記憶部に格納された代替直交位相成分に基づいて、検知電極への導体の接触を検知することができる。これにより、接触検知装置についてノイズの影響を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態１の接触検知装置が適用されるステアリングホイールを示す正面図。
図１のＩＩ－ＩＩ線断面図。
実施形態１の静電型センサを示す断面図。
実施形態１の接触検知装置の構成を示すブロック図
実施形態１の静電型センサにおいて、ノイズの影響がなく、且つ、導体が非接触の状態の出力インピーダンスを、直交位相成分および同相位相成分にて表した状態を示す模式図。
実施形態１の静電型センサにおいて、導体が接触した状態の出力インピーダンスと、導体が非接触の状態の出力インピーダンスと、を直交位相成分および同相位相成分にて表した状態を示す模式図。
実施形態１の接触検知装置の動作を示すメインフローを示すフローチャート。
実施形態１のノイズ判定処理を示すフローチャート。
実施形態１の直交位相成分比較処理を示すフローチャート。
実施形態１の同相位相成分比較処理を示すフローチャート。
実施形態２の接触検知装置の構成を示すブロック図。
実施形態２のノイズ判定処理を示すフローチャート。
実施形態２の直交位相成分比較処理を示すフローチャート。
実施形態２の同相位相成分比較処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施形態１）
１．ステアリングホイール１の構成
本発明に係る接触検知装置１０を車両（図示せず）のステアリングホイール１に適用した実施形態１について説明する。まず、ステアリングホイール１の構造について図１～図２を参照して説明する。ステアリングホイール１は、図１に示すように、円形リング状に形成されたリング部２と、リング部２よりも小さく形成されてリング部２の径方向の内側に配置されるコア部３と、コア部３とリング部２とを接続する複数（本形態では３つ）の接続部４とを備える。ただし、接続部４の個数は特に限定されず、１～２つ、又は４つ以上でもよい。
【００１０】
以下の説明では、車両（図示せず）に搭乗した運転者（図示せず）から見て右方を矢線Ｘで示す方向とし、運転者から見て上方を矢線Ｚで示す方向とし、運転者の正面に接近する方向を矢線Ｙで示す方向とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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