电容式邻近度感测制造技术

本申请公开了电容式邻近度感测。电容式邻近度传感器可包括邻近度感测电容器，用于基于电压输入提供电压输出，该电容器包括接地平面以及电容耦合至接地平面的电极回路。邻近度传感器可包括处理器，用于基于电压输出的改变来检测物体邻近度。此邻近度传感器提供对人的自动检测，从而减少车辆乘员或儿童看护者通过按下按钮来激活传感器的需要。基于电容的邻近度传感器的使用减少了与织物、衣物、或其他材料将邻近度传感器与人分隔开相关联的问题。

Capacitive proximity sensing

【技术实现步骤摘要】
电容式邻近度感测本申请是PCT国际申请号为PCT/US2017/043902、国际申请日为2017年7月26日、进入中国国家阶段的申请号为201780046899.2，题为“电容式邻近度感测”的专利技术专利申请的分案申请。优先权要求本专利申请要求2016年12月21日提交的美国专利申请序列号15/387,183的优先权权益，该申请要求2016年8月30日提交的美国临时专利申请序列号62/381,433的优先权权益，两者通过引用整体结合于此。
本文中所描述的实施例一般涉及电容式邻近度传感器。
技术介绍
存在对邻近度感测(例如，邻近度检测)的日益增加的需要。在各种示例中，邻近度感测被用于检测占用，诸如检测坐在车辆内的人或者坐在儿童车辆座椅内的儿童。然而，用于邻近度感测的许多现有解决方案基于视线(例如，相机图像)、不可靠的重量测量、或者与传感器的物理接触。期望提供改进的邻近度感测。附图说明图1是根据本专利技术的至少一个实施例的电容式邻近度传感器的透视图。图2是根据本专利技术的至少一个实施例的具有外壳的电容式邻近度传感器的透视图。图3是根据本专利技术的至少一个实施例的电容式邻近度传感器的框图。图4是根据本专利技术的至少一个实施例的示例电容充电波形的图。图5是根据示例实施例的以电子设备的示例形式例示出电容式邻近度传感器的框图。具体实施方式具有改进的邻近度检测范围的邻近度检测传感器为现有占用传感器所面临的技术问题提供各种技术解决方案。邻近度传感器的使用提供对人的自动检测，由此减少车辆乘员或儿童看护者通过按下按钮来激活传感器的需要。本文描述的邻近度传感器内的组件的几何形状实现改进的检测范围，并且此改进的检测范围允许邻近度传感器正常工作，即使在有织物、衣物、座椅材料或其他材料将邻近度传感器与人分隔开的情况下。可在儿童车辆座椅中使用邻近度检测来检测儿童的存在。本文描述的邻近度传感器可被用于检测汽车座椅中的儿童，并且可提供与父母或看护者的智能电话的自动通信。可在儿童安全带上的胸夹内制造邻近度检测传感器。替代地，邻近度检测传感器可被形成为可被放置在座椅内的便携式设备。本文描述的邻近度传感器内的材料实现改进的柔性同时维持改进的检测范围。这种改进的邻近度传感器柔性使得能够将邻近度传感器放置在弯曲区域内，诸如弯曲的儿童座椅内。邻近度传感器还可被用于改进婴儿床安全性、丢失儿童预防、保险费率监视、老年人家庭监视、家庭和建筑物监视、用于机器人和功能安全性的人体邻近度检测、高风险区域人体检测、工业座椅监视、机械调剂、宠物防丢、人行横道监视、或其他应用。以下描述和附图充分例示了具体实施例以使本领域技术人员能理解这些具体实施例。其他实施例可结合结构、逻辑、电气、过程、以及其他变化。各个实施例的多个部分和特征可被包括在其他实施例的多个部分和特征中，或者替换其他实施例的多个部分和特征。在权利要求中阐述的实施例涵盖了那些权利要求的所有可用等同。图1是根据本专利技术的至少一个实施例的电容式邻近度传感器100的透视图。邻近度传感器100包括接地平面110和电极回路120。电极回路120和接地平面110组合以形成双板电容器的两个板，其中两个板基本上处于同一平面中。电场线横越过两个板之间的空气，诸如图3所示。邻近度传感器100的电容基于板之间的主体与电场线的相互作用(例如，人的邻近度)而改变。例如，主体与电场线相交有效地增加了系统的总电容，而主体从电场线移开有效地降低了系统的总电容。电极回路120经由源极迹线130导电地连接至微控制器电路140。单独的或与其他组件组合的微控制器电路140可检测系统的相对有效电容。例如，由接地平面110和电极回路120形成的电容器可重复充电和放电，并且所测量的电容的统计分析可被用于来检测邻近度，诸如图4所示。接地平面110、微控制器电路140和其他组件可被连接至接口150。接口150可接收数据或提供原始邻近度检测测量、二进制邻近度指示或其他数据。邻近度传感器100的几何形状可被选择为提供特定特征，诸如提供针对特定邻近度检测应用的几何形状。邻近度传感器100的几何形状可被选择为提供增加的邻近度检测范围。在示例中，邻近度传感器100可以是大约0.1英寸厚、大约6英寸宽、并且大约4英寸高，但是可使用其他大小。在示例中，邻近度传感器100被选择为矩形并且针对给定应用而尽可能大，例如选择将适配于儿童座椅内的矩形传感器。与基于物理接触或非常紧密的邻近度(例如，小于0.1英寸)来检测邻近度的邻近度检测传感器相比，邻近度传感器100提供至少1-2英寸的邻近度检测。这种增加的范围允许传感器检测主体的存在而不需要物理触碰。接地平面110的几何形状和电极回路120的几何形状可被选择为提供特定特征。接地平面110提供用于邻近度传感器的接地导体以及用于微控制器电路140和其他电路组件的接地导体两者。接地平面110和电极回路120组合以形成双板电容式邻近度传感器100。接地平面110和电极回路120的几何形状可被选择为提供基本对称(例如，基本均匀)的电场线。例如，接地平面110和电极回路120可被选择为大致相同的尺寸，或者可被选择为包括大致相同的表面区域。使用大小相似的接地平面110和电极回路120生成跨越邻近度传感器100的整个表面的基本均匀的电场，诸如图3所示。所得电场的几何形状增加了范围并减小了邻近度检测的方向性。例如，这提供了超过接地平面被导电环周界围绕的显着改进的检测范围，后者的电场线将形成仅跨越接地平面与相邻导电环周界之间的间隙的环面(例如，环形)。接地平面110的几何形状和材料以及电极回路120的几何形状可被选择为提供特定特征。材料和几何形状可被选择为提供能够弯曲而不会断裂的设备。例如，可使用柔性印刷电路板(PCB)衬底来实现接地平面110或电极回路120。可使用嵌入壳体中的线来实现电极回路120，或者可将其实现为具有矩形横截面的基本平坦的导电迹线。基于电容的检测可包括双板电容器的重复充电和放电，并且电极回路120的材料和横截面几何形状可被选择为提供特定的电特征。在示例中，材料和几何形状被选择为提供期望电容器RC时间常数(例如，快速电容器充电)，该期望电容器RC时间常数被用于测量变化的电容并检测邻近度，诸如图4所示。在另一示例中，材料和几何形状被选择为提供期望电流容量，该期望电流容量降低了功率需求，同时提供跨越邻近度传感器100的整个表面的基本均匀的电场，诸如图3所示。在实施例中，使用大约0.0003173平方英寸的横截面积(诸如，使用24号线(24-gaugewire))来实现电极回路120，但是可使用其他几何形状。图2是根据本专利技术的至少一个实施例的具有外壳的电容式邻近度传感器200的透视图。具有外壳的邻近度传感器200包括包覆模制(overmold)顶部210、邻近度传感器220、以及包覆模制底部230。邻近度传感器220可包括图1所示的邻近度传感器。包覆模制顶部210、邻近度传感器220和包覆模制底部230内使用的材料可被选择为提供密封且柔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种邻近度感测装置，包括：/n控制器电路，所述控制器电路用于：/n接收来自邻近度感测电容器的输出信号，所述输出信号由所述邻近度感测电容器响应于输入信号而提供，所述电容器包括接地平面和电极，所述电极基本上与所述接地平面共面并电容耦合至所述接地平面，所述电极和所述接地平面用于响应于所述输入信号而形成电场；以及/n基于所述输出信号的改变来检测所述电场内的物体。/n

【技术特征摘要】
20160830 US 62/381,433;20161221 US 15/387,1831.一种邻近度感测装置，包括：
控制器电路，所述控制器电路用于：
接收来自邻近度感测电容器的输出信号，所述输出信号由所述邻近度感测电容器响应于输入信号而提供，所述电容器包括接地平面和电极，所述电极基本上与所述接地平面共面并电容耦合至所述接地平面，所述电极和所述接地平面用于响应于所述输入信号而形成电场；以及
基于所述输出信号的改变来检测所述电场内的物体。


2.如权利要求1所述的装置，其中，所述接地平面包括交叉线接地图案。


3.如权利要求1所述的装置，其中，所述电极包括矩形电极。


4.如权利要求1所述的装置，其中，所述电极包括正方形电极。


5.如权利要求1所述的装置，进一步包括支撑所述邻近度感测电容器和所述控制器电路的包覆模制物。


6.如权利要求1所述的装置，其中：
所述输入信号具有相关联的输入频率；
所述输出信号具有相关联的输出频率；并且
所述对象的检测基于检测到所述输入频率与所述输出频率之间的差异。


7.如权利要求1所述的装置，其中，所述输入包括参考时钟波形。


8.如权利要求1所述的装置，其中，所述输入信号包括周期性的时变电压信号。


9.如权利要求6所述的装置，其中：
所述邻近度感测电容器具有相关联的时间常数；并且
所述输出频率基于所述时间常数。


10.如权利要求1所述的装置，其中，所述输信号信号包括重复的非正弦信号。


11.一种邻近度感测装置，包括：
用于处理从邻近度感测电容器接收的输出信号的装置，所述输出信号由所述邻近度感测电容器响应于输入信号而提供，所述输出信号指示邻近所述邻近度感测电容器的物体，所述电容器包括：
接地平面；以及
电极，所述电极基本上与所述接地平面共面并电容耦合至所述接地平面，所述电极和所述接地平面用于响应于所述输入信号而形成电场；以及
用于基于所述输出信号的改变来检测所述电场内的物体的装置。


12.如权利要求11所述的装置，其中，所述接地平面包括交叉线接地图案。


13.如权利要求11所述的装置，其中，所述电极包括矩形电极。


14.如权利要求11所述的装置，其中，所述电极包括正方形电极。


15.如权利要求11所述的装置，其中，所述邻近度感测电容器和所述控制器电路由包覆模制物支撑。


16.如权利要求11所述的装置，其中：
所述输入信号具有相关联的输入频率；
所述输出信号具有相关联的输出频率；并且
所述对象的检测基于检测到所述输入频率与所述输出频率之间的差异。


17.如权利要求11所述的装置，其中，所述输入包括参考时钟波形。


18.如权利要求11所述的装置，其中，所述输入信号包括周期性的时变电压信号。


19.如权利要求16所述的装置，其中：
所述邻近度感测电容器具有相关联的时间常数；并且
所述输出频率基于所述时间常数。


20.如权利要求11所述的装置，其中，所述输信号信号包括重复的非正弦信号。


21.一种邻近度感测装置，包括：
邻近度感测电容器，用于基于输入信号来提供指示邻近所述感测装置的物体的输出信号，所述电容器包括：
接地平面；以及
电极，所述电极基本上与所述接地平面共面并电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·M·米勒，R·E·克朗斯什纳贝尔，M·J·施奈德，R·J·桑切斯，C·L·罗斯，R·R·卡纳吉，K·A·斯维西，K·爱德华兹，S·W·怀特霍恩，C·扬西，T·V·莫斯，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US