專利名稱：汽車座椅、電容式人體檢測系統(tǒng)及電容式人體檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電容式傳感器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種汽車座椅、電容式人體檢測系統(tǒng)及電容式人體檢測裝置。
背景技術(shù)：
通常的電容式人體檢測判斷裝置諸如電容式觸摸開關(guān)，以作為生命物體的人體作為對地等電位體，一般采用一定面積的固定導(dǎo)電物作為感測人體的傳感電極。同時(shí)，為了消除周圍帶電干擾物等對傳感電極的影響，會在傳感電極的背面設(shè)置一個(gè)具有相對較大面積的接地導(dǎo)電體作為屏蔽電極，二者之間為一個(gè)具有相對介電常數(shù)及穩(wěn)定厚度的絕緣間隔物。此類電容式人體檢測判斷裝置將傳感電極與屏蔽電極之間在一定電壓下相對穩(wěn)定的感應(yīng)值，作為該裝置檢測裝置的系統(tǒng)誤差予以處理。此類產(chǎn)品已在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,亦可應(yīng)用在座椅的椅面內(nèi)部用來感測諸如人體的存在。當(dāng)人體的臀部接近或貼合座椅椅面時(shí)，雖然通常意義的具有相對固定間隔物的電容式人體檢測判斷裝置依然可以進(jìn)行機(jī)動(dòng)車座椅的人體占用與識別。但在實(shí)際應(yīng)用中，會由于周圍因素的干擾，如環(huán)境的潮濕度、人體衣著厚度、椅面裝飾物的厚度等影響，使得在系統(tǒng)中央控制單元中對信號閾值的難以準(zhǔn)確設(shè)定，也會導(dǎo)致對該檢測判斷裝置的靈敏度設(shè)定產(chǎn)生影響，甚至?xí)?dǎo)致出現(xiàn)誤判斷的情況。因此，如何可靠判斷車輛運(yùn)行過程中的座椅占用狀態(tài)，并且提高所屬狀態(tài)的指示輸出信號的正確度和精確度，減少乘員座椅占用及識別的誤判等問題，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型提供了 一種汽車座椅、電容式人體檢測系統(tǒng)及電容式人體檢測裝置，以可靠判斷車輛運(yùn)行過程中的座椅占用狀態(tài)，并且提高所屬狀態(tài)的指示輸出信號的正確度和精確度，減少乘員座椅占用及識別的誤判等問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案一種電容式人體檢測裝置，包括由具有導(dǎo)電特性的傳感電極和覆于所述傳感電極側(cè)的絕緣保護(hù)覆層構(gòu)成的上層；由具有導(dǎo)電特性的屏蔽電極和覆于所述屏蔽電極側(cè)的絕緣保護(hù)覆層構(gòu)成的下層；設(shè)置于所述上層和所述下層之間，具有彈性復(fù)位功能的中間隔層。優(yōu)選地，在上述電容式人體檢測裝置中，所述傳感電極為具有一定展開面積的導(dǎo)電體。優(yōu)選地，在上述電容式人體檢測裝置中，所述屏蔽電極為與所述傳感電極平行布置的導(dǎo)電體。[0013]優(yōu)選地，在上述電容式人體檢測裝置中，所述中間隔層為在施加O. 4kg/cm2壓強(qiáng)的作用力時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)30飛5%的厚度變形量的隔層。優(yōu)選地，在上述電容式人體檢測裝置中，所述中間隔層為海綿、發(fā)泡橡膠、彈性無紡材料或間隔織物。優(yōu)選地，在上述電容式人體檢測裝置中，所述屏蔽電極為與所述傳感電極的導(dǎo)體一側(cè)，各自覆蓋一層絕緣介質(zhì)作為絕緣保護(hù)覆層，如絕緣漆膜、絕緣膠膜等，會更好地改善和降低環(huán)境的溫濕度變化對電極的影響。一種電容式人體檢測系統(tǒng)，包括如上所述的電容式人體檢測裝置；與所述電容式人體檢測裝置的傳感電極通過引出線束相連的中央控制單元；與所述中央控制單元通過外部線束相連的連接器。一種汽車座椅，包括電容式人體檢測裝置，所述電容式人體檢測裝置為如上任一項(xiàng)所述的電容式人體檢測裝置。從上述的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型提供的電容式人體檢測裝置，采用了可彈性變形的介質(zhì)作為中間隔層，在人體承壓乘坐的情況下系統(tǒng)信號采樣端的有效采樣電容值參數(shù)變化產(chǎn)生了電容式人體檢測裝置10內(nèi)自身信號增強(qiáng)的作用。而這一點(diǎn)在諸如電容傳感類的弱信號檢測中是極為重要的，其可以實(shí)現(xiàn)充分提高系統(tǒng)的抗干擾性能的要求。本實(shí)用新型不同于傳統(tǒng)電容式人體探測傳感系統(tǒng)，利用機(jī)動(dòng)車座椅的人體占用與識別的特殊特性，成功解決了以往的電容式傳感裝置中由于外部因素干擾造成的電容的閾值界定困難的問題。本實(shí)用新型可靠判斷車輛運(yùn)行過程中的座椅占用狀態(tài)，并且提高所屬狀態(tài)的指示輸出信號的正確度和精確度，減少乘員座椅占用及識別的誤判等問題。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電容式人體檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的未受力時(shí)電容式人體檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的受力時(shí)電容式人體檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電容式人體檢測裝置的等效電路模型。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型公開了一種汽車座椅、電容式人體檢測系統(tǒng)及電容式人體檢測裝置，以可靠判斷車輛運(yùn)行過程中的座椅占用狀態(tài)，并且提高所屬狀態(tài)的指示輸出信號的正確度和精確度，減少乘員座椅占用及識別的誤判等問題。下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。請參閱圖1-圖4，圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電容式人體檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的未受力時(shí)電容式人體檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的受力時(shí)電容式人體檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電容式人體檢測裝置的等效電路模型。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電容式人體檢測裝置10，包括由具有導(dǎo)電特性的傳感電極32和覆于傳感電極32側(cè)的絕緣基層31及絕緣保護(hù)覆層32’構(gòu)成的上層11;由具有導(dǎo)電特性的屏蔽電極34和覆于屏蔽電極34側(cè)的絕緣基層35及絕緣保護(hù)覆層34’構(gòu)成的下層12 ；設(shè)置于上層11和下層12之間，具有彈性復(fù)位功能的中間隔層33。本實(shí)用新型提供的電容式人體檢測裝置，采用了可彈性變形的介質(zhì)作為中間隔層，在人體承壓乘坐的情況下系統(tǒng)信號采樣端的有效采樣電容值參數(shù)變化產(chǎn)生了電容式人體檢測裝置10內(nèi)自身信號增強(qiáng)的作用。而這一點(diǎn)在諸如電容傳感類的弱信號檢測中是極為重要的，其可以實(shí)現(xiàn)充分提高系統(tǒng)的抗干擾性能的要求。本實(shí)用新型不同于傳統(tǒng)電容式人體探測傳感系統(tǒng)，利用機(jī)動(dòng)車座椅的人體占用與識別的特殊特性，成功解決了以往的電容式傳感裝置中由于外部因素干擾造成的電容的閾值界定困難的問題。本實(shí)用新型可靠判斷車輛運(yùn)行過程中的座椅占用狀態(tài)，并且提高所屬狀態(tài)的指示輸出信號的正確度和精確度，減少乘員座椅占用及識別的誤判等問題。在圖2中，給出了未受外力作用時(shí)含有可彈性中間隔層33的電容式人體檢測裝置10的剖面圖。上層11由具有導(dǎo)電特性的傳感電極32和其絕緣基層31及絕緣保護(hù)覆層32’構(gòu)成；其下方為絕緣的可彈性變形中間隔層33 ;最下方的下層12亦由具有導(dǎo)電特性的屏蔽電極34和其絕緣基層35及絕緣保護(hù)覆層34’構(gòu)成。其中，傳感電極32為具有一定展開面積的導(dǎo)電體，其與中央控制單元20的信號采樣端(未示出)經(jīng)引出線束21相連接。當(dāng)外部人體(未示出)與其接近時(shí)，將會與其產(chǎn)生電容耦合。在電容式人體檢測裝置10的下方，即遠(yuǎn)離人體的一側(cè)為屏蔽電極34，其同樣為面積稍大的具有一定展開面積的導(dǎo)電體，且與傳感電極32相對相向平行布置，二者之間保持相對穩(wěn)定的相向面積S。中間的間隔物是具有一定厚度d，可彈性變形的中間隔層33，其材質(zhì)具有均勻的相對介電常數(shù)。在本實(shí)施例中，中間隔層33為在施加0.4kg/cm2壓強(qiáng)的作用力時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)3(Γ65%的厚度變形量的隔層。中間隔層33優(yōu)選為海綿、發(fā)泡橡膠、彈性無紡材料、間隔織物或其復(fù)合物。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電容式人體檢測系統(tǒng)00，包括如上實(shí)施例公開的電容式人體檢測裝置10 ；與電容式人體檢測裝置的傳感電極32通過引出線束21相連的中央控制單元20 ；與中央控制單元20通過外部線束22相連的連接器23。電容式人體檢測系統(tǒng)00包含安裝于座椅椅面(未示出)內(nèi)側(cè)的電容式人體檢測裝置10，將其與中央控制單元20相連接的引出線束21，以及外部線束22和連接器23。電容式人體檢測裝置10主要包括負(fù)責(zé)進(jìn)行人體探測的上層11,中間的可彈性中間隔層33，以及下方的下層12構(gòu)成 。電容式人體檢測裝置10的傳感電極32所測得的信號經(jīng)引出線束21傳輸給中央控制單元20，并根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先設(shè)計(jì)的閾值對信號強(qiáng)度進(jìn)行檢測和判斷。[0044]電容式人體檢測裝置10的傳感電極32、屏蔽電極34以相間隔呈正對應(yīng)的關(guān)系布置，采用可彈性變形的介質(zhì)作為中間隔層33。當(dāng)外部力量正向作用于電容式人體檢測裝置的10時(shí)，會將傳感電極32與屏蔽電極34擠壓靠近，從而可以改變兩電極之間的電容值。對于外形相對穩(wěn)定的電極之間，電容值取決于中間隔層33的介電性質(zhì)、兩電極之間的距離d。(平行板電容器的電容C跟介電常數(shù)ε成正比，跟正對面積成S正比，與極板間的間隔距離d成反比)計(jì)算公式如下C= ε S/d( ε = ε 其中ε ^是介質(zhì)的相對介電常數(shù)，ε ^是真空的介電常數(shù))。本實(shí)用新型中，電容式人體檢測裝置10內(nèi)部作為探測生命體的傳感電極32位于面向人體的一側(cè)，其下方間為一個(gè)在非載人承壓狀態(tài)下呈一定厚度的可彈性變形的絕緣間隔物后部，設(shè)置接地的屏蔽電極34。系統(tǒng)將以系統(tǒng)誤差的方式，在濾除非載人承壓狀態(tài)即座椅無人乘坐狀態(tài)時(shí)電容式人體檢測裝置10的傳感電極32與屏蔽電極34之間的固有電容值Ctl，并對此時(shí)來自傳感電極32的電容信號Cs進(jìn)行監(jiān)測。此時(shí)，檢測判斷裝置的信號采樣端24對來自電容式人體檢測裝置10的非載人固有電容值Ctl,和來自傳感電極32的電容信號Cs進(jìn)行合并判斷，即信號采樣端24感測到的電容值Cx=CfCst5由于非載人固有電容值C0被作為系統(tǒng)誤差予以濾除，此時(shí)系統(tǒng)信號采樣端24的有效信號Cxi=Cs。當(dāng)車輛座椅上無人，即處于非載人狀態(tài)時(shí)，傳感電極的電容信號Cs呈現(xiàn)為較小值的Cstl,即Cxi=CSQ。基于考慮到外部人體壓力的限定性基礎(chǔ)上實(shí)用新型的此項(xiàng)可彈性變形介質(zhì)的電容式人體檢測裝置10，其在外部作用力(如人體臀壓)的情況下，可使得傳感電極32與屏蔽電極34之間的可彈性變形間隔介質(zhì)(中間隔層33)的厚度在外來壓力作用下發(fā)生彈性壓縮，使傳感電極32與屏蔽電極34之間的距離d變小，從而改變了傳感電極32與屏蔽電極34之間的固有電容值Ctl變?yōu)镃tll,且CtllX^當(dāng)在外部作用力去除的情況下，可彈性變形間隔介質(zhì)的厚度發(fā)生彈性還原，使傳感電極32與屏蔽電極34之間的距離恢復(fù)原來狀態(tài)，從而傳感電極32與屏蔽電極34之間恢復(fù)固有電容值Q。在本實(shí)用新型中當(dāng)車輛座椅上有人體乘坐，即處于載人狀態(tài)時(shí)，傳感電極與屏蔽電極之間的電容值 由Ctl變大為Ctll，加之此時(shí)傳感電極與椅面人體相互耦合，此時(shí)，傳感電極的電容信號Cs呈現(xiàn)為較大值的CS1。系統(tǒng)的信號采樣端24此時(shí)感測到的電容值Cxl=CQ1+Csl。在系統(tǒng)內(nèi)濾除固有電容值CO后，系統(tǒng)的信號采樣端24的有效信號為Cxi=(CQ1 -C0)+CsiO由于因此,此時(shí)系統(tǒng)的信號米樣端24的有效信號為Cxi將大于傳感電極與椅面人體自身之間的相互稱合電容Csi,即Cxi>Csl。因此，專業(yè)人員可以理解，由于本實(shí)用新型的采用了可彈性變形的介質(zhì)作為間隔層，在人體承壓乘坐的情況下系統(tǒng)信號采樣端24的有效采樣電容值參數(shù)變化產(chǎn)生了電容式人體檢測裝置10內(nèi)自身信號增強(qiáng)的作用。而這一點(diǎn)在諸如電容傳感類的弱信號檢測中是極為重要的，其可以實(shí)現(xiàn)充分提高系統(tǒng)的抗干擾性能的要求。本實(shí)用新型借助可彈性變形間隔物，彼此間隔一定距離布置上層傳感電極(傳感單元可采用柔性金屬導(dǎo)電物和/或柔性非金屬導(dǎo)電物作為傳感檢測電極端)和下層屏蔽電極(傳感單元亦可采用柔性金屬導(dǎo)電物物和/或柔性非金屬導(dǎo)電物作為屏蔽電極端)。針對改變該間隔物的物理特性(如材質(zhì)自然厚度、材質(zhì)密度和彈性等)可幫助設(shè)定靈敏度的最佳范圍。源于外部壓力的大小來改變間隔層的彈性變化，致使上層電極和下層電極的距離d發(fā)生變化，同時(shí)改變傳感電極與屏蔽電極之間的電容值。[0051]本項(xiàng)實(shí)用新型通過人體檢測判斷裝置的系統(tǒng)內(nèi)部程序，信號采樣端24對來自電容式人體檢測裝置10傳感電極的有效信號Cxi的變化進(jìn)行信號監(jiān)測，通過判斷Cxi與設(shè)定的閾值Cth的比較和判斷，從而可以判斷出車輛座椅上是否有人體乘坐。由于系統(tǒng)設(shè)置一定的信號閾值Cth作為外來人體占用信號的判斷值，對于電容傳感器來說，閾值參數(shù)也必須加以優(yōu)化。不同的傳感器可能需要獨(dú)特的靈敏度，通過靈敏度控制菜單進(jìn)行設(shè)置可選擇不同的靈敏度水平。為了可靠地進(jìn)行座椅人體占用判斷，復(fù)雜環(huán)境干擾時(shí)(如人體衣著厚度、椅面裝飾物的厚度等影響)，信號采樣端24對來自電容式人體檢測裝置10傳感電極的有效信號Cxi必須大于/等于系統(tǒng)設(shè)定的信號閾值Cth，即須Cxi ^ Ctho而對于傳統(tǒng)電容式信號采樣，信號采樣端24的有效信號Cxi等于此復(fù)雜環(huán)境干擾時(shí)的傳感電極的電容信號Cz。而實(shí)際上，由于車輛承載應(yīng)用環(huán)境的巨大差異，使得復(fù)雜環(huán)境下的Cxi難以定值。因此，本實(shí)用新型中車輛座椅載人時(shí)，可彈性變形介質(zhì)引起的傳感電極與屏蔽電極之間的電容值由Ctl變大為Ctll產(chǎn)生的差值,相對于此復(fù)雜環(huán)境干擾時(shí)的傳感電極的電容信號Csx可起到重要的信號補(bǔ)償作用。并進(jìn)而確保信號采樣端24對來自電容式人體檢測裝置10傳感電極的有效信號Cxi在得到該補(bǔ)償后，實(shí)現(xiàn)Cxi ^ Ctho確保了復(fù)雜環(huán)境干擾時(shí)人體座椅占用的可靠偵測與識別。因此，不同于傳統(tǒng)電容式人體探測傳感系統(tǒng)，本項(xiàng)實(shí)用新型利用機(jī)動(dòng)車座椅的人體占用與識別的特殊特性，成功解決了以往的電容式傳感裝置中由于外部因素干擾造成的電容的閾值界定困難的問題。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的汽車座椅，包括電容式人體檢測裝置，其中，電容式人體檢測裝置為如上實(shí)施例公開的電容式人體檢測裝置。本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實(shí)施例 的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求1.一種電容式人體檢測裝置，其特征在于，包括 由具有導(dǎo)電特性的傳感電極(32)和覆于所述傳感電極(32)側(cè)的絕緣保護(hù)覆層(31)構(gòu)成的上層(11)； 由具有導(dǎo)電特性的屏蔽電極(34)和覆于所述屏蔽電極(34)側(cè)的絕緣保護(hù)覆層(35)構(gòu)成的下層(12)； 設(shè)置于所述上層(11)和所述下層(12)之間，具有彈性復(fù)位功能的中間隔層(33)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式人體檢測裝置，其特征在于，所述傳感電極(32)為具有一定展開面積的導(dǎo)電體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容式人體檢測裝置，其特征在于，所述屏蔽電極(34)為與所述傳感電極(32)平行布置的導(dǎo)電體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式人體檢測裝置，其特征在于，所述中間隔層(33)為在施加O. 4kg/cm2壓強(qiáng)的作用力時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)30 65%的厚度變形量的隔層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式人體檢測裝置，其特征在于，所述中間隔層(33)為海綿、發(fā)泡橡膠、彈性無紡材料或間隔織物。
6.—種電容式人體檢測系統(tǒng),其特征在于,包括 如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的電容式人體檢測裝置； 與所述電容式人體檢測裝置的傳感電極(32 )通過引出線束(21)相連的中央控制單元(20)； 與所述中央控制單元(20)通過外部線束(22)相連的連接器(23)。
7.一種汽車座椅，包括電容式人體檢測裝置，其特征在于，所述電容式人體檢測裝置為如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的電容式人體檢測裝置。
專利摘要本實(shí)用新型公開的是一種電容式人體檢測裝置，包括由具有導(dǎo)電特性的傳感電極和覆于所述傳感電極側(cè)的絕緣保護(hù)覆層構(gòu)成的上層；由具有導(dǎo)電特性的屏蔽電極和覆于所述屏蔽電極側(cè)的絕緣保護(hù)覆層構(gòu)成的下層；設(shè)置于所述上層和所述下層之間，具有彈性復(fù)位功能的中間隔層。本實(shí)用新型可靠判斷車輛運(yùn)行過程中的座椅占用狀態(tài)，并且提高所屬狀態(tài)的指示輸出信號的正確度和精確度，減少乘員座椅占用及識別的誤判等問題。本實(shí)用新型還公開了一種電容式人體檢測系統(tǒng)和汽車座椅。
文檔編號B60N2/00GK202903206SQ20122054224
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者張海濤 申請人:廊坊市金色時(shí)光科技發(fā)展有限公司