本發(fā)明涉及移動傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種薄膜壓力電容式傳感器及工作方法。

背景技術(shù)：

目前現(xiàn)有技術(shù)中的座位傳感器，只要有一定的壓力就判斷有人入座，判斷方式單一，在座位上放有一定重量的物體，就會產(chǎn)生誤判，沒有重量和人體感應(yīng)的雙重判斷，很難對于需要精準(zhǔn)判斷是否有人入座，用于現(xiàn)在座椅的應(yīng)用是缺乏相應(yīng)精確檢測技術(shù)。

隨著國家法規(guī)的不斷完善，對汽車安全性能的要求在不斷提高，座椅傳感器會越來越多地應(yīng)用在不同的車型上，只有更加可靠的座椅傳感器，才能保證與座椅的安裝配合，使傳感器發(fā)揮其最優(yōu)性能。

因此，有必要開發(fā)出一種薄膜壓力電容式傳感器及工作方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種薄膜壓力電容式傳感器及工作方法，提高了檢測識別座椅人入座的準(zhǔn)確性，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明薄膜壓力電容式傳感器及工作方法，主要包括薄膜壓力傳感器、MCU、電容、導(dǎo)電薄片和接插件，所述的MCU通過接插件與導(dǎo)電薄片和薄膜壓力傳感器電路控制連接，所述的電容包括有動極板、定極板和電容介質(zhì)，所述的MCU作為數(shù)據(jù)處理的微控制單元；

所述的薄膜壓力電容式傳感器工作流程如下：

a.薄膜壓力電容式傳感器上電后，MCU處于低功耗模式；

b.當(dāng)有人入座時，會擠壓到薄膜型壓力傳感器，則壓力傳感器的兩個輸出引腳導(dǎo)通，從而喚醒MCU進入工作狀態(tài)；

c.接著MCU對矩形導(dǎo)電片的定極板發(fā)送脈沖信號；

d.同時MCU計算出給定極板脈沖充電所需要的時間，和定極板放電的時間；

e.MCU通過計算出充電時間加放電時間之和作為充放電時間，從而與沒人就座時的充放電時間對比，當(dāng)此時充放電時間大于沒人就座時的充放電時間，判斷為有人入座，否則判斷為無人入座；

f.有人入座MCU就向外輸出一個高電平信號，否則向外輸出一個低電平信號；

g.判斷完成重新進入低功耗模式；

h.當(dāng)人從座位離開時，松開薄膜型壓力傳感器，則壓力傳感器的兩個輸出引腳斷開，同樣喚醒MCU進入工作狀態(tài)；

i.接著MCU對矩形導(dǎo)電片的定極板發(fā)送脈沖信號；

j.同時MCU計算出給定極板脈沖充電所需要的時間，和定極板放電的時間；

k.MCU通過計算出充電時間加放電時間之和作為充放電時間，從而與沒人就座時的充放電時間對比，當(dāng)此時充放電時間大于沒人就座時的充放電時間，判斷為有人入座，否則判斷人已經(jīng)離開座位；

l.有人離開MCU就向外輸出一個低電平信號；

m.判斷完成再進入低功耗模式；

n.工作步驟b到步驟m循環(huán)。

進一步方案為：所述的薄膜壓力傳感器是一種敏感壓力開關(guān)，輸出通斷信號。

進一步方案為：所述的薄膜壓力傳感器與電容式傳感器組合成“干”字型。

進一步方案為：所述的導(dǎo)電薄片位于為薄膜壓力電容式傳感器的中間矩形部分，四周分布圓點為薄膜壓力傳感器的敏感壓力觸點。

進一步方案為：所述的薄膜壓力傳感器與導(dǎo)電薄片組合的上表面和下表面緊貼設(shè)有透明PET膜和底膠構(gòu)成。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：使用薄膜壓力結(jié)合電容式為一體的傳感器原理，就座的人必須達(dá)到一定的重量，并且要滿足一定接觸面積的人體組織靠近。實現(xiàn)了雙重判斷，大大提高了識別人入座的準(zhǔn)確性，減少物體放置或者擠壓的誤判，從而解決了傳統(tǒng)方式的單一性，提高了識別是人入座的準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明薄膜壓力電容式傳感器及工作方法的工作流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例的組合結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例的電容式傳感器原理示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例的波形示意圖。

附圖標(biāo)記

(1)、薄膜壓力傳感器；(2)、導(dǎo)電薄片；(3)、接插件；(4)、MCU；(5)、定極板；(6)、動極板。

具體實施方式

為了更充分理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進一步介紹和說明，但不局限于此。

如圖1-4所示，本發(fā)明薄膜壓力電容式傳感器及工作方法，主要包括薄膜壓力傳感器(1)、MCU(4)、電容、導(dǎo)電薄片(2)和接插件(3)，MCU(4)通過接插件(3)與導(dǎo)電薄片(2)和薄膜壓力傳感器(1)電路控制連接，電容包括有動極板(6)、定極板(5)和電容介質(zhì)，MCU(4)作為數(shù)據(jù)處理的微控制單元；

薄膜壓力電容式傳感器工作流程如下：

a.薄膜壓力電容式傳感器上電后，MCU(4)處于低功耗模式；

b.當(dāng)有人入座時，會擠壓到薄膜型壓力傳感器，則壓力傳感器的兩個輸出引腳導(dǎo)通，從而喚醒MCU(4)進入工作狀態(tài)；

c.接著MCU(4)對矩形導(dǎo)電片的定極板(5)發(fā)送脈沖信號；

d.同時MCU(4)計算出給定極板(5)脈沖充電所需要的時間，和定極板(5)放電的時間；

e.MCU(4)通過計算出充電時間加放電時間之和作為充放電時間，從而與沒人就座時的充放電時間對比，當(dāng)此時充放電時間大于沒人就座時的充放電時間，判斷為有人入座，否則判斷為無人入座；

f.有人入座MCU(4)就向外輸出一個高電平信號，否則向外輸出一個低電平信號；

g.判斷完成重新進入低功耗模式；

h.當(dāng)人從座位離開時，松開薄膜型壓力傳感器，則壓力傳感器的兩個輸出引腳斷開，同樣喚醒MCU(4)進入工作狀態(tài)；

i.接著MCU(4)對矩形導(dǎo)電片的定極板(5)發(fā)送脈沖信號；

j.同時MCU(4)計算出給定極板(5)脈沖充電所需要的時間，和定極板(5)放電的時間；

k.MCU(4)通過計算出充電時間加放電時間之和作為充放電時間，從而與沒人就座時的充放電時間對比，當(dāng)此時充放電時間大于沒人就座時的充放電時間，判斷為有人入座，否則判斷人已經(jīng)離開座位；

l.有人離開MCU(4)就向外輸出一個低電平信號；

m.判斷完成再進入低功耗模式；

n.工作步驟b到步驟m循環(huán)。

薄膜壓力傳感器(1)是一種敏感壓力開關(guān)，輸出通斷信號。

薄膜壓力傳感器(1)與電容式傳感器組合成“干”字型，導(dǎo)電薄片(2)位于為薄膜壓力電容式傳感器的中間矩形部分，四周分布圓點為薄膜壓力傳感器(1)的敏感壓力觸點。

如圖3所示，其中電容主要包括動極板(6)、定極板(5)、電容介質(zhì)，所述的動極板(6)與定板板之間距離為極距，所述的動極板(6)與定板板之間平面面積為極板面積，所述的電容介質(zhì)、極距與極板面積，改變其中任意一個量，均可使電容量C改變。也就是說，如果被檢測參數(shù)的極距(當(dāng)極板面積、介質(zhì)固定時)變化會引起電容量C發(fā)生變化，就可利用相應(yīng)的電容量的改變實現(xiàn)參數(shù)測量。

動極板(6)為感應(yīng)的人體，作為電容的負(fù)極，定極板(5)為導(dǎo)電薄片，作為電容的正極，電容介質(zhì)為動極板(6)與定極板(5)之間的衣物、坐墊或空氣。

又由電容充電時間計算公式：

充電時間＝R*C*ln((E-V)/E)

R--歐姆；

C--法拉；

E--RC串聯(lián)電路的外加電壓伏特；

V--電容上要達(dá)到的電壓；

ln是自然對數(shù)。

電容達(dá)到充滿的充電時間，與電容的大小有關(guān)，電容越大，充電時間越長，成正比；與電阻大小有關(guān)，電阻越大，充電電流越小，所以充電時間延長，成正比；與外加電壓大小有關(guān)，電壓越大，時間越短。

如圖4所示，方形波形為MCU(4)發(fā)射出來的脈沖波形，曲線波形為經(jīng)過定極板(5)充放電的波形，T1為充電時間，T2為放電時間。

薄膜壓力傳感器(1)與導(dǎo)電薄片(2)組合的上表面和下表面緊貼設(shè)有透明PET膜和底膠構(gòu)成，保護組合傳感器并且與接插件(3)和MCU(4)連接。

以上結(jié)論可知，使用一定面積的薄片導(dǎo)電材質(zhì)作為定極板(5)，導(dǎo)電薄片(2)為銅皮薄片、碳膠薄片或銀膠薄片等，電阻、電流、外加電壓固定不變，把感應(yīng)的人體組織看作為動極板(6)，當(dāng)動極板(6)靠近定極板(5)的過程中，此時在定極板(5)上形成的電容C會增大，當(dāng)電容大小發(fā)生變化，充電的時間會隨著變化，通過此關(guān)系，只要計算出電容的充放電時間，就可以得到電容的變化量，從而就可以判斷是否有人入座。

可運用于汽車座椅乘員感知系統(tǒng)，如安全帶報警傳感器，出租車自動計費器，氣囊感應(yīng)和駕駛員離座。有了這個裝置，它可以更準(zhǔn)確的感知座位上有沒有人。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：使用薄膜壓力結(jié)合電容式為一體的傳感器原理，就座的人必須達(dá)到一定的重量，并且要滿足一定接觸面積的人體組織靠近；實現(xiàn)了雙重判斷，大大提高了識別人入座的準(zhǔn)確性，減少物體放置或者擠壓的誤判，從而解決了傳統(tǒng)方式的單一性，提高了識別是人入座的準(zhǔn)確性，實現(xiàn)座椅使用狀態(tài)監(jiān)測功能。

上述僅以實施例來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以便于讀者更容易理解，但不代表本發(fā)明的實施方式僅限于此，任何依本發(fā)明所做的技術(shù)延伸或再創(chuàng)造，均受本發(fā)明的保護。本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。