Бесконтактный переключатель с управлением чувствительностью и способ управления чувствительностью

Бесконтактный переключатель с управлением чувствительностью и способ управления чувствительностью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение главным образом относится к переключателям, в частности к бесконтактным переключателям с улучшенным управлением чувствительностью.

Уровень техники

Транспортные средства, как правило, оборудованы различными переключателями, управляемыми пользователем, например выключателями устройств управления, в том числе для открывания окон, включения фар, стеклоочистителей, солнцезащитного или прозрачного люков, подсветки кабины, радио и информационно-развлекательных устройств и др. Обычно переключатели данного типа должны управляться пользователем для включения или выключения устройства или выполнения какой-либо функции управления. Бесконтактные переключатели, такие как емкостные переключатели, оснащены одним или более чувствительными датчиками, которые создают поле сенсорной активации и распознают его изменения, указывающие на активацию переключателя пользователем при приближении пальца пользователя к переключателю или при контакте с датчиком. Бесконтактные переключатели обычно настроены на детектирование активации пользователем переключателя на основе сравнения поля сенсорной активации с пороговым значением. К сожалению, у различных пользователей пальцы имеют разный размер, различную длину ногтей, различные методы активации, также они могут носить перчатки, имеющие различные диэлектрические свойства. Все это может повлиять на результаты сравнения поля активации и порогового значения, что приводит к различным уровням детекции активации. В связи с этим желательно создать усовершенствованный бесконтактный переключатель, позволяющий принимать во внимание все перечисленные варианты.

Раскрытие изобретения

Объектом настоящего изобретения является бесконтактный переключатель с управлением чувствительностью. Бесконтактный переключатель содержит бесконтактный датчик, создающий поле сенсорной активации. Бесконтактный переключатель дополнительно содержит схему управления для обработки значений поля сенсорной активации и обнаружения активации переключателя пользователем за счет сравнения поля сенсорной активации с пороговым значением. Также бесконтактный переключатель содержит устройство ввода пользователем уровня чувствительности для получения входного сигнала с заданной пользователем чувствительностью. Схема управления регулирует чувствительность сравнения на основании выбранного пользователем уровня чувствительности.

Другим объектом настоящего изобретения является емкостный переключатель транспортного средства с управлением чувствительностью. Емкостный переключатель содержит емкостный датчик, установленный в транспортном средстве, и создает поле сенсорной активации. Емкостный переключатель дополнительно содержит схему управления для обработки поля сенсорной активации и обнаружения активации переключателя пользователем за счет сравнения поля сенсорной активации с пороговым значением. Более того, емкостный переключатель содержит устройство ввода пользователем уровня чувствительности для получения входного сигнала с заданной пользователем чувствительностью. Схема управления регулирует чувствительность сравнения на основе выбранного пользователем уровня чувствительности.

Еще одним объектом настоящего изобретения является способ распознавания близости пользователя с возможностью управления чувствительностью. Способ включает в себя этапы создания поля сенсорной активации с помощью бесконтактного датчика. Способ дополнительно включает в себя этап обработки поля сенсорной активации и распознавания активации бесконтактного датчика пользователем с помощью сравнения значения поля сенсорной активации с пороговым значением. Способ дополнительно включает в себя этапы распознавания вводимого пользователем уровня чувствительности и управления чувствительностью сравнения на основании выбранного пользователем уровня чувствительности.

Эти и другие аспекты, объекты и свойства настоящего изобретения могут быть понятный специалистам в данной области техники после изучения следующего описания, формулы изобретения и сопроводительных чертежей.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 показан вид в перспективе отделения для размещения пассажиров автомобильного транспортного средства, на верхней консоли которого установлены бесконтактные переключатели с управлением чувствительностью согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

На Фиг.2 показан вид верхней консоли на потолке салона в разобранном виде, подробно иллюстрирующий бесконтактные переключатели, показанные на Фиг.1;

На Фиг.3 показано поперечное сечение по линии III-III на Фиг.1, подробно иллюстрирующее бесконтактный датчик, например устройство ввода чувствительности при активации с помощью пальца в перчатке;

На Фиг.4 показано поперечное сечение бесконтактного датчика, имеющего совокупность наложенных друг на друга полей сенсорной активации согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

На Фиг.5 показано поперечное сечение бесконтактного датчика, имеющего одно поле сенсорной активации согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

На Фиг.6 показана блок-схема, иллюстрирующая бесконтактный переключатель с управлением чувствительностью согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;

На Фиг.7 показана блок-схема, иллюстрирующая способ управления чувствительностью бесконтактных переключателей на основе входного сигнала пользователя согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения; и

На Фиг.8 показан график, иллюстрирующий сравнение обнаруженного поля активации и регулируемого порога чувствительности.

Осуществление изобретения

В настоящем документе приведено детальное описание вариантов осуществления настоящего изобретения; однако, следует понимать, что раскрытые варианты осуществления изобретения носят иллюстративный характер и могут быть реализованы в альтернативных вариантах осуществления. Приведенные чертежи необязательно являются детальными; некоторые схематичные изображения могут быть приведены в увеличенном или уменьшенном масштабе для общего предоставления о функциональном назначении. Таким образом, раскрытые в настоящем документе конкретные структурные и функциональные подробности не должны толковаться как ограничение, а просто восприниматься в качестве характерной основы для объяснения специалисту в данной области техники, как в различной степени использовать настоящее изобретение.

На Фиг.1 и 2 представлен салон автомобильного транспортного средства 10, содержащий отделение 18 для размещения пассажиров и блок 20 переключателей, включающий в себя совокупность бесконтактных переключателей 22, выполненных с возможностью управления входной чувствительностью, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Транспортное средство 10 обычно содержит верхнюю консоль 12, встроенную в обшивку 32 потолка салона на внутренней стороне крыши или потолка над отделением 18 для размещения пассажиров, обычно над передними пассажирскими сиденьями. Блок 20 переключателей, содержащий бесконтактные переключатели 22, выполненные с возможностью управления чувствительностью, расположен на верхней консоли 12, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Различные бесконтактные переключатели 22 могут осуществлять управление любым количеством устройств и функций транспортного средства, например управление перемещением солнцезащитного или прозрачного люков 16 на крыше транспортного средства, включение одного или более осветительных приборов, таких как внутренние лампочки 14 для чтения/чтения дорожной карты и лампочки верхнего света, и другими различными устройствами и функциями. Однако следует принять во внимание, что бесконтактные переключатели 22 и устройство ввода пользователем данных для управления чувствительностью могут быть расположены в любом месте транспортного средства 10, например на приборной панели, на другой консоли, например на центральной консоли, могут быть встроены в сенсорный дисплей радио или информационно-развлекательной системы, такой как навигационный или аудиодисплей, или быть расположены в любом другом месте внутри салона транспортного средства 10.

Бесконтактные переключатели 22 показаны и описаны в настоящем документе как емкостные переключатели в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Каждый бесконтактный переключатель 22 содержит по меньшей мере один бесконтактный датчик, который создает поле сенсорной активации для того, чтобы можно было определить касание или близкое приближение пользователя к одному или более бесконтактным датчикам, например касание пальцем пользователя. Следовательно, поле сенсорной активации каждого бесконтактного переключателя 22 является емкостным полем в представленном варианте осуществления настоящего изобретения и палец пользователя имеет электропроводимость и диэлектрические свойства, которые вызывают изменения или возмущение в поле сенсорной активации, что является очевидным для специалистов в данной области техники. Однако специалисты в данной области техники также должны понимать, что могут быть использованы дополнительные или альтернативные типы бесконтактных датчиков, такие как в частности индуктивные датчики, оптические датчики, температурные датчики, резистивные датчики или их комбинация. Примеры бесконтактных датчиков описаны в руководстве по проектированию тактильных датчиков ATMEL® от 9 апреля 2009 г., 10620 D-AT42-04/09, которое включено в настоящее описании в виде ссылки.

Каждый бесконтактный переключатель 22, показанный на Фиг.1, обеспечивает управление каким-либо компонентом или устройством транспортного средства или обеспечивает выполнение какой-либо определенной функции управления. Один или более бесконтактных переключателей 22 могут быть использованы для управления движением солнцезащитного или прозрачного люка 16 на крыше транспортного средства, что позволит открывать или закрывать люк, наклонять его или останавливать перемещение люка в соответствии с алгоритмом управления. Другие бесконтактные переключатели 22 могут быть использованы для осуществления управления другими устройствами, например включения внутренней лампочки для чтения/чтения дорожной карты, выключения внутренней лампочки для чтения/чтения дорожной карты, включения и выключения лампочки верхнего света, разблокировки багажника, открывания заднего люка или отключения дверного выключателя освещения. К дополнительным устройствам управления через бесконтактные переключатели могут быть отнесены механизм открывания/закрывания дверных окон. Управление различными другими органами управления транспортным средством могут быть осуществлено бесконтактными переключателями 22, описанными в настоящем описании.

Помимо этого, предусмотрено устройство 22S ввода значения чувствительности датчиков, которое позволяет пользователю выбрать уровень чувствительности различных бесконтактных датчиков 22. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство 22S ввода значения чувствительности датчиков представляет собой емкостный датчик, выполненный в виде бесконтактного переключателя, например емкостного переключателя в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, который позволяет пользователю выборочно переключаться на желаемый уровень чувствительности для совокупности бесконтактных переключателей 22. При использовании устройство 22S ввода значения чувствительности датчиков, как описано в настоящем документе, чувствительность каждого бесконтактного переключателя 22 последовательно изменяется от низкой до средней и высокой согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Следовательно, пользователь, который носит перчатки, может изменить чувствительность бесконтактных переключателей 22 таким образом, чтобы увеличить чувствительность до значения, подходящего для использования перчаток, или уменьшить чувствительность при отсутствии перчаток. Пользователь также может управлять чувствительностью переключателей с учетом размера пальцев, длины ногтей, способа нажатия, например расстояние от пальца до бесконтактного переключателя 22. Электропроводимость пальцев пользователей может также отличаться, что приводит к различным изменениям или возмущениям поля сенсорной активации. Управление чувствительностью преимущественно позволяет пользователю управлять чувствительностью при возникновении подобных условий.

При использовании емкостных датчиков бесконтактные переключатели 22 и устройство 22S ввода значения чувствительности датчиков включают в себя емкостные пластины или контактные площадки, выполненные в виде части конденсатора и электронной схемы 24. Электрические сигналы поступают на каждый бесконтактный переключатель 22 и устройство 22S ввода чувствительности датчиков. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения электронная схема 24 генерирует электрические сигналы, длительность импульса которых достаточна для заряда емкостных датчиков. Длительность зарядного импульса определяет базовую амплитуду поля сенсорной активации и уровень чувствительности соответствующих бесконтактных переключателей 22. При изменении длительности зарядного импульса поступающего электрического сигнала чувствительность каждого бесконтактного переключателя 22 может быть изменена согласно одному из вариантов осуществления изобретения. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения сравнение с пороговым значением может быть изменено с целью изменения чувствительности каждого бесконтактного переключателя 22

Блок 20 переключателей имеет конденсатор и электронную схему 24, показанную на Фиг.2, которая включает в себя емкостные пластины/площадки 26 и линейные выводы 28, выполненные на монтажной плате 25. Монтажная плата 25 встроена в верхнюю консоль 12. Верхняя консоль 12 находится между крышей 30 и обшивкой 32 потолка салона, таким образом, что верхняя консоль 12 выступает из обшивки 32 потолка салона.

Примеры емкостных датчиков бесконтактных переключателей представлены на Фиг.3-5. На Фиг.3 показан палец 50 пользователя в перчатке 52, активирующий бесконтактный переключатель 22 с помощью пальца в перчатке, согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Активация бесконтактного переключателя 22 может происходить за счет приближения пальца пользователя, который может коснуться внешней поверхности корпуса датчика или достаточно приблизиться к переключателю 22, чтобы палец вошел в зону поля сенсорной активации. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения активация любого бесконтактного переключателя 22 может привести к выполнению устройством назначенной функции. Например, активация бесконтактного переключателя может привести к тому, что прозрачный люк в крыше транспортного средства будет открываться или закрываться, или его движение остановится в соответствии с программой управления. Согласно другому варианту осуществления изобретения каждый из совокупности датчиков или группа датчиков могут быть активированы для выполнения конкретной функции управления, например одна группа датчиков может открывать прозрачный люк на крыше, другая группа может закрывать его, а следующая группа датчиков может изменять угол наклона люка. Кроме того, бесконтактные переключатели могут включать в себя один или несколько источников 35 света, которые осуществляют фоновую подсветку монтажной платы 34 или излучают свет между монтажной платой 34 и поверхностью консоли таким образом, что излучаемый свет виден сквозь поверхность корпуса переключателя.

Бесконтактный переключатель 22, показанный на Фиг.4, содержит подложку для монтажной платы 34 и совокупность датчиков 36, которые создают поле активации. В данном варианте осуществления изобретения совокупность перекрывающихся полей 40 сенсорной активации создана совокупностью емкостных датчиков 36. Следует отметить, что общее поле 40 активации может иметь прямоугольную форму, образуемую отдельными дугообразными полями 40 активации.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения может быть использован одиночный емкостный датчик 36 для создания одиночного поля 40 активации, как показано на Фиг.5. Одиночное поле активации может иметь, в основном, дугообразное поле в прямоугольной или круглой зоне. Следует отметить, что для обнаружения активации бесконтактного переключателя 22 может быть использовано любое количество емкостных датчиков, образующих любое количество полей.

На Фиг.6 представлен блок 20 бесконтактных переключателей согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Показаны один или более бесконтактных переключателей 22, отправляющих входной сигнал на контроллер 42. Кроме того, устройство 22S ввода значения чувствительности датчиков также направляет входной сигнал на контроллер 42. Контроллер 42 может содержать схему управления, например микропроцессор 44 и память 46. Следует отметить, что может быть использована другая аналоговая или цифровая схема управления для обеспечения управления чувствительностью. Контроллер выполняет одну или несколько программ 100, сохраненных в памяти 46 и выполняемых микропроцессором 44 на основании входных данных одного или нескольких бесконтактных переключателей 22 и устройства 22S ввода значения чувствительности датчиков. Следует отметить, что контроллер 42 может управлять чувствительностью бесконтактных переключателей 22 на основе данных, введенных пользователем с помощью устройства 22S ввода значения чувствительности датчиков. Чувствительность каждого бесконтактного переключателя 22 потом регулируется на основе выбранной пользователем чувствительности и используется для определения активации одним или несколькими пользователями.

Также контроллер 42 обеспечивает управление выходными сигналами для одного или нескольких устройств 16 таким образом, чтобы управлять устройствами на основании активации пользователем одного или нескольких бесконтактных переключателей 22. Например, прозрачный люк на крыше может открываться или закрываться на основании активации переключателя 22. При этом выходной сигнал может быть сгенерирован, когда поле сенсорной активации для переключателя 22 превышает пороговое значение.

В показанном варианте осуществления изобретения представлено отдельное и обособленное устройство 22S ввода чувствительности датчиков для получения вводимого пользователем сигнала с целью изменения чувствительности бесконтактных переключателей 22. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения устройство 22S ввода значения чувствительности датчиков может содержать специальный бесконтактный переключатель, например емкостный выключатель. Согласно другому варианту осуществления изобретения, устройство ввода датчика чувствительности может быть общим переключателем, который выполняет одну или несколько функций управления, а также получает соответствующий входной сигнал в соответствии с предварительно определенным протоколом. Например, бесконтактный переключатель 22, который выполняет определенную функцию, например открывания/закрывания прозрачного люка на крыше, может также служить как устройство ввода чувствительности датчиков, когда пользователь вводит один или несколько входных сигналов в соответствии с определенным методом, например легким постукиванием по бесконтактному переключателю 22 предварительно определенное количество раз или удерживанием пальца на бесконтактном переключателе в течение минимального периода времени для того, чтобы переключатель 22 перешел в режим ввода значения чувствительности.

На Фиг.7 показан способ 100 управления чувствительностью бесконтактных переключателей на основе активации пользователем устройства 22S ввода чувствительности датчиков. Выполнение способа 100 начинается на этапе 102 и переходит на этап 104 для обработки поля сенсорной активации. Далее на этапе 106 принятия решения способ 100 определяет, превышает ли поле сенсорной активации пороговое значение или нет, и в случае превышения посылает сигнал на этапе 108. Если значение поля сенсорной активации не превышает пороговое значение, способ 100 переходит на этап 110 и определяет, был ли получен сигнал от пользователя об изменении уровня чувствительности датчиков или нет. Если подобный сигнал не был получен, способ 100 возвращается на этап 104 и продолжает работу при текущих параметрах чувствительности. Если входной сигнал от пользователя был получен, способ переходит на этап 112 для управления чувствительностью бесконтактного переключателя соответственно выбранному уровню чувствительности. Управление чувствительностью может включать в себя пошаговые изменения уровня чувствительности между определенным количеством вариантов, например между тремя уровнями чувствительности (низкий, средний, высокий), и последовательный пошаговый переход от одного уровня к другому после каждой успешной активации устройства 22S ввода значения чувствительности датчиков, согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Следует отметить, что согласно одному из вариантов осуществления изобретения чувствительность бесконтактных переключателей может быть отрегулирована на основании любого количества настроек. Чувствительность бесконтактных переключателей 22 может быть отрегулирована за счет изменения длительности зарядного импульса электрических сигналов, поступающих к каждому бесконтактному переключателю согласно одному из вариантов осуществления изобретения. Согласно другому варианту осуществления изобретения пороговое значение, используемое при сравнении, может быть отрегулировано для изменения чувствительности бесконтактных переключателей 22.

На Фиг.8 представлено сравнение значения поля 60 сенсорной активации с пороговым значением 70. Когда значение поля 60 сенсорной активации превышает пороговое значение 70, бесконтактный переключатель срабатывает. Пользователь может изменить чувствительность бесконтактных переключателей таким образом, чтобы изменить пороговое значение 70 для уменьшения чувствительности согласно одному из вариантов осуществления изобретения. В альтернативном варианте осуществления изобретения порядок величины сигнала 60 активации может быть изменен для увеличения или уменьшения длины импульса таким образом, чтобы можно было управлять чувствительностью бесконтактных переключателей.

Соответственно, расположение бесконтактных переключателей обеспечивает возможность управления чувствительностью бесконтактных переключателей 22, установленных на транспортном средстве 10. При управлении чувствительностью бесконтактных переключателей 22 при помощи устройства 22S ввода значения чувствительности датчиков пользователь может изменить чувствительность детектирование пальца при наличии или отсутствии перчаток на руке пользователя. Кроме того, изменения чувствительности могут быть выполнены с учетом других параметров, например длины пальцев, длины ногтей, что может привести к тому, что палец пользователя будет находиться дальше от датчика, или способа нажатия, применяемого пользователем.

Следует понимать, что возможны различные модификации и изменения вышеописанной конструкции без выхода за рамки настоящего изобретения, определяемого формулой изобретения.

1. Бесконтактный переключатель, имеющий управление чувствительностью, содержащий:

бесконтактный датчик, выполненный с возможностью обеспечения поля сенсорной активации;

схему управления, выполненную с возможностью обработки поля сенсорной активации для распознавания активации переключателя пользователем за счет сравнения поля сенсорной активации с пороговым значением; и

устройство ввода пользователем чувствительности для получения вводимой выбранной пользователем чувствительности, при этом каждый из бесконтактного датчика и устройства ввода пользователем чувствительности включает в себя емкостные пластины или контактные площадки, которые сформированы как часть конденсатора и электронной схемы, причем электрические сигналы поступают на каждый из бесконтактного датчика и устройства ввода пользователем чувствительности, и при этом чувствительность бесконтактного переключателя может быть отрегулирована посредством изменения длительности зарядного импульса электрического сигнала, поступающего на бесконтактный датчик, на основе вводимой выбранной пользователем чувствительности.

2. Бесконтактный переключатель по п. 1, который установлен в транспортном средстве для использования его пассажиром транспортного средства.

3. Бесконтактный переключатель по п. 1, в котором бесконтактный датчик представляет собой емкостный датчик.

4. Бесконтактный переключатель по п. 1, в котором устройство ввода пользователем чувствительности содержит емкостный переключатель.

5. Бесконтактный переключатель по п. 1, дополнительно содержащий устройство вывода для обеспечения выходного сигнала, для управления устройством.

6. Бесконтактный переключатель по п. 1, в котором устройство ввода пользователем чувствительности содержит предназначенный переключатель, активируемый пользователем.

7. Бесконтактный переключатель по п. 1, в котором устройство ввода пользователем чувствительности содержит один или несколько общих переключателей.

8. Бесконтактный переключатель по п. 1, в котором устройство ввода пользователем чувствительности используется для управления чувствительностью множества бесконтактных переключателей.

9. Емкостный переключатель транспортного средства, имеющий управление чувствительностью, содержащий:

емкостный датчик, установленный в транспортном средстве и обеспечивающий поле сенсорной активации;

схему управления, выполненную с возможностью обработки поля сенсорной активации для распознавания активации переключателя пользователем за счет сравнения поля сенсорной активации с пороговым значением; и

устройство ввода пользователем чувствительности для получения вводимой выбранной пользователем чувствительности, при этом каждый из емкостного датчика и устройства ввода пользователем чувствительности включает в себя емкостные пластины или контактные площадки, которые сформированы как часть конденсатора и электронной схемы, причем электрические сигналы поступают на каждый из бесконтактного датчика и устройства ввода пользователем чувствительности, и при этом чувствительность емкостного датчика может быть отрегулирована посредством изменения длительности зарядного импульса электрического сигнала, поступающего на емкостный датчик, на основе вводимой выбранной пользователем чувствительности.

10. Емкостный переключатель по п. 9, дополнительно содержащий устройство вывода для обеспечения выходного сигнала для управления устройством.

11. Способ распознавания близости пользователя с регулируемым управлением чувствительностью, причем способ содержит следующие этапы:

обеспечение поля сенсорной активации с помощью бесконтактного датчика;

обработку поля сенсорной активации для распознавания активации пользователем бесконтактного датчика путем сравнения поля сенсорной активации с пороговым значением;

детектирование устройства ввода пользователем чувствительности, причем каждый из бесконтактного датчика и устройства ввода пользователем чувствительности включает в себя емкостные пластины или контактные площадки, которые сформированы как часть конденсатора и электронной схемы, и причем электрические сигналы поступают на каждый из бесконтактного датчика и устройства ввода пользователем чувствительности, и

регулировку чувствительности сравнения на основе вводимой пользователем чувствительности, при этом чувствительность бесконтактного датчика может быть отрегулирована посредством изменения длительности зарядного импульса электрического сигнала, поступающего на бесконтактный датчик.

12. Способ по п. 11, в котором бесконтактный датчик установлен в транспортном средстве для использования пассажиром транспортного средства.

13. Способ по п. 11, в котором бесконтактный датчик содержит емкостный датчик.

14. Способ по п. 11, в котором этап детектирования устройства ввода пользователем чувствительности содержит распознавание ввода пользователя, содержащего предназначенный ввод чувствительности.

15. Способ по п. 11, в котором этап детектирования устройства ввода пользователем чувствительности содержит распознавание ввода пользователя с помощью общего устройства ввода.

16. Способ по п. 11, дополнительно включающий в себя этап вывода сигнала управления, на основе сравнения для управления устройством.