專利名稱：接觸式傳感器裝置以及接觸式傳感器用的程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種接觸式傳感器裝置和接觸式傳感器用的程序，特別涉及一種有效 應(yīng)用于車載用接觸式傳感器裝置的接觸式傳感器裝置和接觸式傳感器用的程序。
背景技術(shù)：
接觸式傳感器裝置作為輸入裝置被廣泛應(yīng)用于各產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，所述輸入裝置是各種 設(shè)備的界面。所述接觸式傳感器裝置由于操作者僅對接觸式傳感器中的任意檢測電極(接 觸式開關(guān))進行觸摸就可以進行設(shè)備操作這一點，而具有可以容易地進行規(guī)定的操作這一 優(yōu)點。但其反面，即使在操作者無意地接觸到檢測電極的情況下，設(shè)備也進行動作。因此， 存在容易導(dǎo)致錯誤動作的問題。另外，通過如尋找檢測電極的位置這樣所謂的盲觸也會導(dǎo) 致意外的動作。在車輛運行中操作車載用的設(shè)備的情況下，尤其成為顯著的問題。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，提出了下述方案等，即，對推測為接觸檢測電極的來自接觸 式傳感器的輸出電壓位于大于或等于規(guī)定閾值的期間，利用計時器進行計數(shù)，在該期間大 于或等于規(guī)定時間的情況下，進行接觸判定(參照專利文獻1)，或者使檢測電極形狀存在 凹凸以易于進行盲操作(參照專利文獻2)。專利文獻1 日本特開平08-005659號公報專利文獻2 日本特開2005-078104號公報

發(fā)明內(nèi)容
然而，在使用計時器進行計數(shù)的情況下，如果為了提高誤操作防止性能，則設(shè)備的 響應(yīng)時間的延遲成為問題。另外，在對具有較大接觸面積的檢測電極慢慢地進行用手尋找 操作的情況下或清掃等接觸操作中，容易成為大于或等于用于接觸判定的閾值而導(dǎo)致錯誤 動作。另一方面，在使檢測電極的形狀存在凹凸的情況下，在對凹凸面進行用手尋找操作以 尋找所需的檢測電極的情況下，如果不以小于或等于一定的按壓力進行操作，則同樣地由 于用手尋找操作而導(dǎo)致錯誤動作，因此，需要對操作熟練，這一點在實用性上產(chǎn)生問題。本發(fā)明就是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)而提出的，其目的在于提供一種接觸式傳感器裝置 以及接觸式傳感器用的程序，其可以減少錯誤動作，即使進行用手尋找操作也可以可靠地 進行與操作相對應(yīng)的接觸判定。實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的第1方式是一種接觸式傳感器裝置，其特征在于，具有接觸式傳感器，其將操作的有無變換為電壓值，并發(fā)送表示所述電壓值的輸出電 壓信號；操作有無判斷單元，其在所述輸出電壓信號大于或等于規(guī)定的閾值的情況下，判 斷為所述接觸式傳感器為操作狀態(tài)；穩(wěn)定判斷單元，其檢測表示對所述輸出電壓信號進行微分而得到的微分值的微分 信號是否收斂于規(guī)定的范圍內(nèi)；以及加和計時器單元，其將所述輸出電壓信號大于或等于所述閾值作為前提條件，檢測所述微分信號收斂在規(guī)定的范圍內(nèi)的期間，在所述期間大于或等于規(guī)定時間時，發(fā)送接 觸判定信號而使外部的設(shè)備進行動作。根據(jù)本方式，由于將輸出電壓信號大于或等于規(guī)定的閾值這一情況作為前提條 件，在檢測出在大于或等于預(yù)先確定的設(shè)定時間中基于所述輸出電壓信號的微分信號收斂 在規(guī)定的范圍內(nèi)的情況下，進行接觸判定，因此，可以突破性地減少該接觸式傳感器裝置的 錯誤動作。本發(fā)明的第2方式是一種接觸式傳感器裝置，其特征在于，在上述第1方式所述的接觸式傳感器裝置中，所述閾值被設(shè)定為具有第1閾值>第2閾值的關(guān)系的2種閾值，所述操作有無判 斷單元構(gòu)成為，在所述輸出電壓信號增加中，在所述輸出電壓信號成為大于或等于所述第1 閾值時，判斷為處于所述操作狀態(tài)，并且，在所述輸出電壓信號減少中，在所述輸出電壓信 號成為低于所述第2閾值時，判斷為所述操作狀態(tài)被解除。
根據(jù)本方式，由于設(shè)定了 2種不同的第1及第2閾值，以使得在輸出電壓信號增加 時，接觸式傳感器的操作狀態(tài)的判定條件較嚴格，在所述輸出電壓信號減少時，所述接觸式 傳感器的操作狀態(tài)的判定條件較寬松，因此，不僅可以有效防止由于輸出電壓信號跨越第1 閾值進行變動而導(dǎo)致的振蕩(chattering)，還可以為了防止錯誤動作而形成最適當?shù)慕佑| 判定信號。本發(fā)明的第3方式是一種接觸式傳感器裝置，其特征在于，在上述第1或第2方式所述的接觸式傳感器裝置中，構(gòu)成為所述穩(wěn)定判斷單元中的所述規(guī)定的范圍可以與所述輸出電壓信號的變化 量相對應(yīng)而進行調(diào)整。根據(jù)本方式，因為可以對增加了在操作接觸式傳感器的情況下的接觸面積的差異 而構(gòu)成的所述規(guī)定范圍進行調(diào)整，所以可以設(shè)定對應(yīng)于所述接觸面積的最適當?shù)囊?guī)定范 圍，可以進行相應(yīng)的準確的接觸判定。這是因為存在如果所述接觸面積變化則發(fā)生輸出電 壓信號的變化或偏差較大地變化的情況。本發(fā)明的第4方式是一種接觸式傳感器裝置，其特征在于，在上述第1至第3方式中任一個所述的接觸式傳感器裝置中，所述接觸式傳感器為電容式。根據(jù)本方式，即使在以空手對接觸式傳感器進行操作的情況下、和戴著手套對接 觸式傳感器進行操作等情況下等輸出電壓信號有較大的差異，也可以通過如上所述的本發(fā) 明的特有的顯著作用而有效地防止錯誤動作。本發(fā)明的第5方式是一種接觸式傳感器裝置，其特征在于，在上述第1至第4方式中任一個所述的接觸式傳感器裝置中，所述接觸判定信號使車載用的設(shè)備進行動作。根據(jù)本方式，因為形成用手尋找操作的可能性較高的車載用的接觸式傳感器裝 置，所以使如上所述的本發(fā)明的特有效果顯著地發(fā)揮。本發(fā)明的第6方式是一種接觸式傳感器裝置用的程序，其特征在于，利用計算機 實現(xiàn)下述功能在表示對接觸式傳感器有無操作的輸出電壓信號大于或等于規(guī)定的閾值的情況下，判斷為所述接觸式傳感器處于操作狀態(tài)的功能；檢測表示對所述輸出電壓信號進行微分而得到的微分值的微分信號是否收斂于 規(guī)定的范圍內(nèi)的功能；以及將所述輸出電壓信號大于或等于所述閾值作為前提條件，檢測所述微分信號收斂 于規(guī)定的范圍內(nèi)的期間，在所述期間大于或等于規(guī)定時間時，發(fā)送接觸判定信號而使外部 的設(shè)備進行動作的功能。根據(jù)本方式，可以通過計算機程序來實現(xiàn)如上所述的本發(fā)明的特有的顯著效果。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，由于將表示接觸式傳感器的輸出電壓的輸出電壓信號大于或等于規(guī) 定的閾值這一情況作為前提條件，在檢測出在大于或等于預(yù)先確定的設(shè)定時間中表示所述 輸出電壓信號的微分值的微分信號收斂于規(guī)定的范圍內(nèi)的情況下，進行接觸判定，在所述 輸出電壓信號僅成為大于或等于用于接觸判定的閾值時，不進行接觸判定，因此，可以突破 性地減少該接觸式傳感器裝置的錯誤動作。特別地，在操作者用手尋找接觸式傳感器的檢 測電極的表面的情況下，所述輸出電壓信號隨時間變化，從而所述微分信號落在規(guī)定的范 圍外，其結(jié)果，不進行接觸判定。因此，可以進行反映了操作者的意圖的可靠的接觸判定。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的接觸式傳感器裝置的框圖。圖2是表示圖1所示的接觸式傳感器裝置的各個部分中的信號波形的波形圖。圖3是表示圖1所示的接觸式傳感器裝置中的信號處理的順序的流程圖。標號說明1接觸式傳感器2操作有無判斷部3微分電路4加和計時器5穩(wěn)定判斷部6接觸判定部7外部設(shè)備Sl輸出電壓信號S3微分信號S5接觸判定信號
具體實施例方式下面，根據(jù)附圖詳細地說明本發(fā)明的實施方式。圖1是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的接觸式傳感器裝置的框圖。圖2是表示該 接觸式傳感器裝置的各個部分中的信號波形的波形圖。如圖1所示，本方式中的接觸式傳 感器1為電容式傳感器，具有為了規(guī)定的操作而使操作者用手指進行接觸的檢測電極1A、 和變換輸出部1B。在此，檢測電極IA將在操作者用手指進行接觸的情況下的電容的變化向 變換輸出部IB輸出。變換輸出部IB將電容的變化變換為電壓值，并且將表示該電壓值的輸出電壓信號Sl向操作有無判斷部2及微分電路3發(fā)送。圖2(a)示出該情況下的輸出電壓信號Sl的一個例子。在該圖所示的兩種輸出電 壓信號Si中，以實線表示的波形示出以空手進行操作的情況，以虛線表示的波形示出戴上 手套進行操作的情況(關(guān)于該點，在后面進行詳細敘述)。操作有無判斷部2將輸出電壓信號Sl與規(guī)定的閾值Vth-on、Vth-off進行比較，在輸出電壓信號Sl增加時，檢測大于或等于規(guī)定的閾值vth-on的情況，并且在減少時，檢 測小于或等于閾值Vth-off的情況，將表示該情況的輸出信號S2向加和計時器4發(fā)送。在 此，設(shè)定為Vth-on > Vth-off。因此，如圖2(b)所示，輸出信號S2成為脈沖信號，其在成 為閾值[hl]Vth-on時上升，在成為低于閾值Vth-off時下降。雖然在本方式中設(shè)定了閾值 Vth-on和閾值Vth-off這兩個閾值，但是這樣的設(shè)定并不是必須的。但是，通過如本方式這 樣設(shè)定兩個閾值Vth-oruVth-off，可以防止由于輸出電壓信號Sl跨越閾值Vth-on進行變 動而引起的振蕩。微分電路3對輸出電壓信號Sl進行微分，并發(fā)送表示此時的微分值的微分信號 S3。圖2(b[h2])示出該情況下的微分信號S3的一個例子。穩(wěn)定判斷部5檢測微分信號S3的變化是否收斂于規(guī)定的范圍內(nèi)，在收斂的情況 下，判斷為操作者存在操作意識而接觸檢測電極1A，并將表示該情況的輸出信號S4向加和 計時器4發(fā)送。更詳細地說，構(gòu)成為預(yù)先設(shè)定等級不同的兩種閾值UL-DSV、LL-DSV(UL-DSV > LL-Dsv)，在UL-Dsv ^ S3 ^ LL-Dsv時，發(fā)送作為形成H狀態(tài)的脈沖信號的輸出信號S4。 這通過將UL-Dsv、LL-Dsv作為閾值的窗口比較器功能可以容易地實現(xiàn)。加和計時器4將在輸出電壓信號Sl增加時大于或等于閾值Vth-on、或者在減少時 大于或等于Vth-off這一情況，即輸出信號S2處于H狀態(tài)作為前提條件，在檢測出在大于 或等于規(guī)定時間T的期間內(nèi)微分信號S3收斂于所述規(guī)定的范圍內(nèi)的情況下，發(fā)送表示該情 況的接觸判定信號S5。在此，加和計時器4可以通過例如下述的結(jié)構(gòu)而實現(xiàn)。S卩，可以構(gòu)成 為將輸出信號S2處于H狀態(tài)作為條件，利用可加和的計時器對輸出信號S4處于H狀態(tài)的 期間進行計時，在該計時值成為規(guī)定的計時值時，發(fā)送如圖2(e)所示的接觸判定信號S5。接觸判定部6根據(jù)接觸判定信號S5判斷操作者進行接觸操作的意識，發(fā)送用于使 規(guī)定的外部設(shè)備7進行動作的動作信號S6，通過該動作信號S6使外部設(shè)備7進行動作。這樣，根據(jù)本方式，將在輸出電壓信號Sl增加時大于或等于閾值Vth-on或者在減 少時大于或等于Vth-off的情況作為前提條件，在檢測出表示輸出電壓信號Sl的微分值的 微分信號S3以大于或等于一定時間收斂于規(guī)定的范圍(UL-Dsv ^ S3 ^ LL-Dsv)內(nèi)的情況 下，進行接觸判定。在此，如圖2 (a)中虛線所示，在戴上手套操作接觸式傳感器1的情況下， 與以空手進行操作的情況相比，輸出電壓信號Sl變小。所述現(xiàn)象，對于在使用由于各種情 況使介電常數(shù)不同所導(dǎo)致的影響較大的電容式的接觸式傳感器1的情況下明顯成為問題。 這是因為，如果也要對戴著手套時的操作進行檢測，則不得不減小閾值，但其反面，在如上 所述使閾值減小的情況下，以空手進行操作的情況下的檢測靈敏度變得太高，有可能很容 易就導(dǎo)致錯誤動作。關(guān)于這點，根據(jù)本方式，由于在輸出電壓信號Sl僅成為大于或等于用 于接觸判定的閥值Vth-on時，并不進行接觸判定，因此可以與戴著手套進行操作的情況對 應(yīng)而將閥值Vth-on設(shè)定為較小的值，在其反面，在設(shè)定為上述較小值的閾值Vth-on下，即 使以空手進行操作，也不會導(dǎo)致錯誤動作。即，在本方式中，可以實現(xiàn)與以空手進行操作的情況及戴著手套進行操作的情況這兩者良好的對應(yīng)而防止錯誤動作。而且，在通過將接觸式傳感器1的靈敏度設(shè)定得較高，即將閾值Vth-on設(shè)定得較小，使操作者的指尖在接觸到檢測電極IA之前輸出電壓信號Sl就成為大于或等于閾值 Vth-on的情況下，在操作者的指尖在空間中移動的情況下，其位置不穩(wěn)定。因此，在該狀態(tài) 下，微分信號S3沒有收斂于規(guī)定的范圍內(nèi)，在指尖接觸檢測電極IA且其位置已穩(wěn)定的狀態(tài) 下，才能夠進行接觸判定，其結(jié)果，可以相應(yīng)地可靠地防止錯誤動作。以上述說明為基礎(chǔ)的圖2(a)至圖2(e)是通常的操作方式、即操作者存在操作意 識而操作檢測電極IA的情況下的波形圖。與此相對，圖2(f)和圖2(g)是表示在用手尋找 狀態(tài)等操作者不存在操作意識而偶然接觸到檢測電極IA的情況下的輸出電壓信號Sl (圖 2(f))，以及表示基于該輸出電壓信號Sl的微分電壓信號S3(圖2(g))的波形圖。如兩圖 所示，在該情況下，輸出電壓信號Sl隨時間大幅變動，其結(jié)果，其微分信號S3在超過所述規(guī) 定的范圍(UL-Dsv彡S3彡LL-Dsv)的較寬的范圍內(nèi)進行變動。其結(jié)果，因為加和計時器4 的計時器不進行加和，所以不發(fā)送接觸判定信號S5。圖3是表示本方式所涉及的接觸式傳感器裝置中的信號處理的順序的流程圖。如 該圖所示，在該信號處理系統(tǒng)中，首先輸入由接觸式傳感器1 (參照圖1)發(fā)送的輸出電壓信 號Si (參照步驟STl)。然后，判定是否輸出電壓信號Sl彡閾值Vth-on (參照步驟ST2)，并且判定是否輸 出電壓信號Sl彡閾值Vth-Off (參照步驟ST3)。同時，進行輸出電壓信號Sl的微分處理 (參照步驟ST4)。在步驟ST2中的判定結(jié)果為輸出電壓信號Sl彡閾值Vth-on的情況下，使加和計 時器4(參照圖1)處于待機狀態(tài)。另一方面，在輸出電壓信號Sl <閾值Vth-on的情況下， 則返回到最初，重復(fù)步驟ST2至步驟ST4的處理。然后，接收輸出電壓信號Sl的微分處理(參照步驟ST4)的結(jié)果，判定微分信號S3 是否收斂于規(guī)定的范圍內(nèi)，即是否閾值LL-Dsv ( S3彡閾值UL-Dsv (參照步驟ST5)。然后，將加和計時器4成為待機狀態(tài)作為條件，對根據(jù)步驟ST5的判定結(jié)果而處于 閾值LL-Dsv ^ S3 ^閾值UL-Dsv的期間進行計數(shù)(參照步驟ST6)。即，加和計時器4僅在 可計數(shù)的待機狀態(tài)下對處于閾值LL-Dsv ( S3彡閾值UL-Dsv的期間t進行計數(shù)。然后，判定加和后的期間t是否大于或等于預(yù)先設(shè)定的設(shè)定期間T(參照步驟 ST7)。在步驟ST7的處理中檢測出t ^ T的情況下，進行接觸判定(參照步驟ST8)，使規(guī)定 的外部設(shè)備7(參照圖1)進行動作。另一方面，在t< T的情況下，返回到最初，重復(fù)步驟 ST2至步驟ST4的處理。在判定為步驟ST3的處理結(jié)果為輸出電壓信號Sl彡閾值Vth-off [h3]的情況下， 返回到最初，重復(fù)步驟ST2至步驟ST4的處理。另一方面，在判定為步驟ST3的處理結(jié)果為 輸出電壓信號Sl <閾值Vth-off的情況下，將加和計時器4歸零(參照步驟ST6)。在步驟ST5的處理結(jié)果為微分信號S3 <閾值LL-Dsv或者微分信號S3 >閾值 UL-Dsv的情況下，也將加和計時器4歸零(參照步驟ST9)，并返回到最初，重復(fù)步驟ST2至 步驟ST4的處理。此外，將上述實施方式的穩(wěn)定判斷部5中所設(shè)定的閾值UL-Dsv、LL-Dsv作為固定 值進行了考慮，但是也可以構(gòu)成為可以與輸出電壓信號Sl的變化量對應(yīng)而進行調(diào)整。在該情況下，可以設(shè)定在增加了操作接觸式傳感器1的情況下的接觸面積的差異后的最適當?shù)?規(guī)定范圍(UL-Dsv ^ S3 ^ LL-Dsv)。另外，如果在以手指肚接觸檢測電極1A(參照圖1)的 情況下等手指與檢測電極IA之間的接觸面積變大，則與此成正比，輸出電壓信號Sl和其偏 差也大幅變化，其結(jié)果，在固定了所述規(guī)定范圍(UL-Dsv彡S3彡LL-Dsv)的情況下，產(chǎn)生無 論是否與檢測電極IA接觸都不進行接觸判定，成為錯誤檢測的情況。另外，雖然將上述實施方式中的接觸式傳感器1作為電容式的傳感器進行了說 明，但不必限定于此。只要是用于將操作者的意識經(jīng)由開關(guān)進行傳遞的接觸式傳感器即可， 可以是按壓式、壓電式等，并不特別限制其種類。但是，在電容式的情況下，可以產(chǎn)生如上述 所示特別顯著的作用·效果。另外，上述實施方式所涉及的傳感器裝置的功能也可以作為用于由計算機實現(xiàn)的 程序而實現(xiàn)。工業(yè)實用性
本發(fā)明可以應(yīng)用于在各種產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中使用的接觸式開關(guān)及對利用該開關(guān)的裝置 進行制造銷售的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中。
權(quán)利要求
一種接觸式傳感器裝置，其特征在于，具有接觸式傳感器，其將操作的有無變換為電壓值，并發(fā)送表示所述電壓值的輸出電壓信號；操作有無判斷單元，其在所述輸出電壓信號大于或等于規(guī)定的閾值的情況下，判斷為所述接觸式傳感器處于操作狀態(tài)；穩(wěn)定判斷單元，其檢測表示對所述輸出電壓信號進行微分而得到的微分值的微分信號是否收斂于規(guī)定的范圍內(nèi)；以及加和計時器單元，其將所述輸出電壓信號大于或等于所述閾值作為前提條件，檢測所述微分信號收斂于規(guī)定的范圍內(nèi)的期間，在所述期間大于或等于規(guī)定時間時，發(fā)送接觸判定信號而使外部的設(shè)備進行動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸式傳感器裝置，其特征在于，所述閾值被設(shè)定為具有第1閾值>第2閾值的關(guān)系的兩種閾值，所述操作有無判斷單 元構(gòu)成為，在所述輸出電壓信號增加中，在所述輸出電壓信號成為大于或等于所述第1閾 值時，判斷為處于所述操作狀態(tài)，并且在所述輸出電壓信號減少中，在所述輸出電壓信號成 為低于所述第2閾值時，判斷為所述操作狀態(tài)被解除。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的接觸式傳感器裝置，其特征在于，構(gòu)成為所述穩(wěn)定判斷單元中的所述規(guī)定的范圍可以與所述輸出電壓信號的變化量對 應(yīng)而進行調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的接觸式傳感器裝置，其特征在于， 所述接觸式傳感器為電容式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的接觸式傳感器裝置，其特征在于， 所述接觸判定信號使車載用的設(shè)備進行動作。
6.一種接觸式傳感器裝置用的程序， 其特征在于，利用計算機實現(xiàn)下述功能在表示對于接觸式傳感器有無操作的輸出電壓信號大于或等于規(guī)定的閾值的情況下， 判斷為所述接觸式傳感器處于操作狀態(tài)的功能；檢測表示對所述輸出電壓信號進行微分而得到的微分值的微分信號是否收斂于規(guī)定 的范圍內(nèi)的功能；以及將所述輸出電壓信號大于或等于所述閾值作為前提條件，檢測所述微分信號收斂于規(guī) 定的范圍內(nèi)的期間，在所述期間大于或等于規(guī)定時間時，發(fā)送接觸判定信號而使外部的設(shè) 備進行動作的功能。
全文摘要
具有接觸式傳感器(1)，其發(fā)送表示有無操作的輸出電壓信號(S1)；操作有無判斷部(2)，其在輸出電壓信號(S1)大于或等于規(guī)定的閾值的情況下，判斷為有操作；穩(wěn)定判斷部(5)，其檢測表示對輸出電壓信號(S1)進行微分而得到的微分值的微分信號(S3)是否收斂于規(guī)定的范圍內(nèi)；以及加和計時器(4)，其將輸出電壓信號(S1)大于或等于所述閾值這一情況作為前提條件，在微分信號(S3)收斂于規(guī)定的范圍內(nèi)的期間大于或等于規(guī)定時間時，發(fā)送接觸判定信號(S5)而使外部設(shè)備(7)進行動作。
文檔編號H03K17/96GK101889394SQ20088011973
公開日2010年11月17日 申請日期2008年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者山內(nèi)一人, 山野上耕一, 岸上健二, 村山靖典, 瀧澤敬太郎, 田中貞彥, 磯村有宏 申請人:三菱自動車工業(yè)株式會社;偉世通日本有限公司