一种具备检测人体接近的加热器制造技术

一种具备检测人体接近的加热器，用于与汽车电源相连的方向盘/座椅，包括：电源，电加热模块，电容数字转换电路，控制模块；电容数字转换电路包括电容激励信号电路；电容激励信号电路产生大于1MHz的高频方波激励信号；电加热模块至少由一根通过电能而发热的第一电阻体构成，第一电阻体通过开关连接电源；还具有另外一根相邻上述第一电阻体的位置并且在第一电阻体附近设置但相互电绝缘的第二电阻体；第一电阻体中心有一个连接接头，在第二电阻体上也具有另外一个连接接头；在其中一个连接接头位置接入所述电容激励信号电路，在另外一个连接接头位置再接电容数字转换电路；电容数字转换电路与控制模块连接，控制模块输出检测人体与方向盘或者座椅接近的逻辑信号。

【技术实现步骤摘要】
一种具备检测人体接近的加热器
本技术涉及配设于操舵方向盘的方向盘加热器装置和座椅加热装置，特别是还具备人体接近检测功能。
技术介绍
现如今，带有加热功能的方向盘和汽车座椅已经成为汽车中的基本配备。方向盘和座椅加热技术也趋于成熟。通常情况下，乘坐者可以通过控制开关来启动方向盘和座椅的加热。但有时乘坐者会忘记关闭开关，造成不必要的能源浪费。为此，本领域的技术人员开始研究具有检测人体接近功能的加热器。其中，日本特开2002-340712号公报专利公开了利用振荡电路的频率根据静电电容的变化而变化的特性来实现方向盘上的手的接触探测的检测装置。日本特开2008-24087号公报专利公开了利用座椅加热器来检测有无乘员落座的车辆用座椅装置。专利文献CN201480010578.3公开了在加热用的电热丝回路上加装一个或者二个电感器，再利用加的交流信号来测量电容，达到检测人体与方向盘的接近状况的目的。然而，以上几种技术方案存在检测灵敏度低需要额外增加大功率电子元件或检测电路比较复杂的问题，潜在地增加了整体的制造成本。专利文献CN201480010578.3采用正玄波电压信号作为被测电容的激励信号，测量被测电容上的正玄波电压分压信号，通过平滑滤波、AD转换间接测量被测电容量的方法，测量灵敏度较低，无法测量小于PF级的电容变化，由于大功率电热丝的电阻很小(一般小于5欧姆)以及半导体电子开关的寄生电容较大导致测量回路对地阻抗太小，即便在开关断开的情况下，该正玄波电压信号也会被旁路到地，从而导致几乎无法在电热丝上测到有用的信号，因此必须在供电回路中增加额外的大功率高感抗的电感和提高激励信号频率以提高测量回路的交流阻抗(该文献建议采用5M频率，10uH的大功率电感)，才能测到较大的电压变化信号，虽然该文献指出可以仅在电热丝的一端增加大功率电感，但实际上，测量激励正玄波信号会从另一端对地旁路，由于其采用的测量电路灵敏度不高的缺陷，也无法满足测量灵敏度的要求，必须在另一端也串接另一个大功率电感才能满足系统对灵敏度的要求。大功率高感抗电感一般需要采用线圈在磁芯上缠绕制作，一方面增加的成本高；另一方面其体积也很大，在方向盘内部几乎无法布置。本专利技术创造采用的电容数字转换电路(CDC)，例如DAI7142、ADI7147，采用Δ-Σ调制方式通过多次对被测电容进行充放电并于参考电容比较的方法(参见：USPatentNumber:5,134,401)直接将被测电容值转换成数字值，可以将对电容的测量灵敏度提高到fF极，因此可以利用迂回布置的电热丝本身在高频条件下形成的相对较小的感抗(nH级)小幅提高测量回路的阻抗，即可满足测量系统对电容测量灵敏度的要求，因此不需要增加任何额外的大功率电子器件，从而有效降低成本和安装难度。在检测人体接近方面，电容检测技术具有电路结构简单，成本低廉等特点，但也存在着电容变化不大而对检测分辨率的高要求，同时，电容检测极容易受到环境的影响。
技术实现思路
本专利技术创造的目的在于克服现有技术的不足，创造一种具有简洁电路结构，充分利用产品本身加热需要的电阻丝，再发挥电容检测人体接近方面的成本优势，克服电容检测容易受到环境影响的不足，并且充分考虑汽车产品在量产上一致性难以低成本下保证的特点，开发出对不同车型无需逐一进行标定的极具通用性的人体接近的传感器的车用方向盘或者座椅加热器。本专利技术创造公开了一种具备加热功能并具有检测人体接近的传感器适用于汽车方向盘或者座椅的加热器，用于与汽车电源相连的方向盘/座椅，包括：电源，电加热模块，电容数字转换电路，控制模块；所述电容数字转换电路包括电容激励信号电路；所述电容激励信号电路产生大于1MHz的高频方波激励信号；所述电加热模块至少由一根通过电能而发热的第一电阻体构成，所述第一电阻体通过开关连接电源；还具有另外一根相邻上述第一电阻体的并且在第一电阻体附近设置但相互电绝缘的第二电阻体；所述第一电阻体中心有一个连接接头，在第二电阻体上也具有另外一个连接接头；在其中一个连接接头位置接入所述电容激励信号电路，在另外一个连接接头位置再接电容数字转换电路；所述电容数字转换电路与所述控制模块连接，所述控制模块输出检测人体与方向盘或者座椅接近的逻辑信号。加热方向盘或者座椅的电热电阻丝有多种选择，包括金属电加热丝、金属丝印电路或碳纤维。一般而言，方向盘和座椅上都采用分区设置加热电阻丝的方案，每个区域都有其电热电阻体，对于方向盘而言，一般分左右区，甚至还分前后区，对于座椅，椅座上及椅背上都有可能分成多个区；分区越多，为分区检测人体的接近提供更好的基础条件。有时候，就在一个加热区，加热用的电阻体不止一根，而是多根并联接到汽车电池上；一般而言，电阻体的长度有数米，在方向盘或者座椅上的布置采用迂回布置的方式，这种布置方式，为其电感的存在打下了基础，当然，也带来产业上难以保证每个产品一致性的特点。本专利技术的要旨之一就是要利用方向盘或者座椅电加热所必须的电阻体，把一根电阻体作为电容的一个电极(第一电极)，在其中心进行抽头，接上电容检测电路；本专利技术的要旨之二是设法构建另外一个电极(第二电极)，这个电极有二种选择，要么是本身就具备的另外一根加热电阻丝，要么是在第一电极附近加装的一个不用于加热的电线；本专利技术的要旨之三是充分利用目前技术比较成熟的电容数字转换电路(CDC电路)，搭建一个抗干扰能力强，结构简单，适合一般金属骨架上难有多余空间的方向盘等产品的电路，本专利技术采用的是在作为第一电极的第一电阻体进行中心抽头，接入电容数字转换电路，如果第二电极也是加热的电阻体，同样采用中心抽头，接入电容数字转换电路；如果第二电极是加装的非用于加热的电线电极，则接电容数字转换电路在该电线上就可以,此时，电线实际上就是一条悬空设置的电极线。上述电容数字转换电路包括电容激励信号电路；本专利技术选择电容激励信号电路产生大于1Mhz的高频方波激励信号，更优方案是选择大于6MHz。通过上述的技术方案，即使绕制产品的一致性差异比较大，安装结构也难以保证一致，导致电阻体本身的分布杂散电容也出现一致性问题，本专利技术的方案利用了二根电极线的设置，消除了环境和制造、组装、安装难以保证一致性所造成的影响，充分利用了CDC电路对杂散分布电容免疫的特长，本专利技术还充分利用了加热电阻体的结构特点，依靠中心抽头和选择的高频方波信号，为接入汽车电池的电阻体作为电容电极提供非常好的电容信号检测基础，最后的产品结构简单，成本极低，可靠性高而且对量产一致性要求低，通用化程度高，容易成为业内接受的技术升级改造方案。电阻丝上进行中心抽头，连接CDC电路，由于电阻体一般有数米长度，绝对的中心是非常困难的，按照本设计，中心抽头最好是电阻体的中心，为了安装上的方便，中心在长度方向上偏差5％以内也是不太会影响检测分辨率的，即中心抽头位于总长度的45％-55％位置区间内，能够保证优异的检测性能；为了更好地实现对人体接近的检测，降低加热器回路中作为电源的汽车电池对人体接近所带来的电容微小变化的影响，进一步在上述方案基础上，加构分时检测的办法，即在进行电阻体工作加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具备检测人体接近的加热器，用于与汽车电源相连的方向盘/座椅，包括：电源，电加热模块，电容数字转换电路，控制模块；所述电容数字转换电路包括电容激励信号电路；所述电容激励信号电路产生大于1MHz的高频方波激励信号；所述电加热模块至少由一根通过电能而发热的第一电阻体构成，所述第一电阻体通过开关连接电源；还具有另外一根相邻上述第一电阻体的并且在第一电阻体附近设置但相互电绝缘的第二电阻体；所述第一电阻体中心有一个连接接头，在第二电阻体上也具有另外一个连接接头；在其中一个连接接头位置接入所述电容激励信号电路，在另外一个连接接头位置再接电容数字转换电路；所述电容数字转换电路与所述控制模块连接，所述控制模块输出检测人体与方向盘或者座椅接近的逻辑信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种具备检测人体接近的加热器，用于与汽车电源相连的方向盘/座椅，包括：电源，电加热模块，电容数字转换电路，控制模块；所述电容数字转换电路包括电容激励信号电路；所述电容激励信号电路产生大于1MHz的高频方波激励信号；所述电加热模块至少由一根通过电能而发热的第一电阻体构成，所述第一电阻体通过开关连接电源；还具有另外一根相邻上述第一电阻体的并且在第一电阻体附近设置但相互电绝缘的第二电阻体；所述第一电阻体中心有一个连接接头，在第二电阻体上也具有另外一个连接接头；在其中一个连接接头位置接入所述电容激励信号电路，在另外一个连接接头位置再接电容数字转换电路；所述电容数字转换电路与所述控制模块连接，所述控制模块输出检测人体与方向盘或者座椅接近的逻辑信号。


2.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述电阻体包括金属电加热丝、金属丝印电路或碳纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙滕谌，庄玮，曾凡佑，
申请(专利权)人：北京他山科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11