汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器和方法以及汽車的制作方法
【專利摘要】一種汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器和方法以及汽車，包括設置在汽車相對應的門框下部或后保險桿上的電容檢測器和與所述電容檢測器連接的智能控制電路，所述智能控制電路包括電源或電源插口、激勵信號發生器、信號處理電路、模數轉換控制單元和微控制器；所述電容檢測器包括主電容檢測器和輔助電容檢測器；所述主電容檢測器的探測區域與所述輔助電容檢測器的探測區域重疊。按照本發明提供的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器與現有技術相比具有如下優點：結構簡單、部件少、裝配方便、生產成本低、抗干擾性強、能耗低、零誤開啟率。
【專利說明】汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器和方法以及汽車
【技術領域】
[0001]本發明涉及汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器，還涉及到使用該控制器的汽車，以及汽車車門或后備箱非接觸式啟閉方法。
【背景技術】
[0002]隨著汽車行業的快速發展以及汽車的普及，越來越多的智能技術被應運在汽車上，為人們提供更加舒適的服務，其中汽車后備箱的非接觸式開啟功能為人提供了很大的幫助，尤其在雨雪天氣人們手中持傘或雙手持物時，該功能的人性化設計尤為顯著，現有的汽車后備箱的非接觸式開啟技術可為歸納為以下三類:
[0003]第一類:光學傳感器探測技術
[0004]該種技術開啟后備箱的原理大致為，在汽車的后保險杠下方設置一光學傳感器(攝像頭)和與其連接的控制電路，當人攜帶車鑰匙，并且距離汽車后備箱一定距離時，將腳置于光學傳感器的光感范圍使光學傳感器的光感指數受到影響，光學傳感器將光感指數變化信號傳送至將控制電路，控制電路將開啟后備箱的信號傳送至后備箱的開啟機構，但是該種汽車后備箱非接觸式開啟裝置成本高、光學傳感器功耗高、感應范圍小，有時需要人腳多次動作才能將觸發，尤其易受雨、雪、風等惡劣天氣的影響，雨雪天氣的雨滴或雪花在下落過程中極易影響光學傳感器的光感指數，或風刮到光學傳感器下方雜物，或汽車行徑過程中濺到光學傳感器上的泥或水也會影響光學傳感器的光感指數，或小動物或其他物體從光學傳感器下方穿過時也會影響光學傳感器的光感指數，從而導致后備箱的誤開啟。
[0005]第二類:超生波傳感器探測技術
[0006]該種技術開啟后備箱的原理大致為，在汽車的后保險杠下方設置超聲波傳感器和與其連接的控制電路，當人攜帶車鑰匙，并且距離汽車后備箱一定距離時，將腳置于超聲波傳感器的超聲波探測范圍，超聲波傳感器通過超聲波探測人腳與超聲波傳感器之間的距離，當探測到人腳到的超聲波傳感器之間的距離在其設定距離范圍內時，控制電路將開啟后備箱的信號傳送至后備箱的開啟機構，但是該種汽車后備箱的非接觸式開啟裝置與上述光學傳感器開啟裝置同樣存在成本高、功耗高，尤其易受雨雪等惡劣天氣的影響，雨雪天氣的雨滴或雪花在下落過程中極易被超聲波傳感器發出的超聲波探測，或風刮到光學傳感器下方雜物，或小動物或其他物體從超聲波傳感器下方穿過時，均會被超聲波傳感器發出的超聲波探測，導致后備箱的誤開啟。
[0007]第三類:電容傳感器探測技術
[0008]在汽車后保險桿上安裝兩個探測不同方向區域的電容檢測器，如專利專利號為200980153202.7的發明專利，公告日為2011年12月07日，公開的用于非接觸地致動汽車活動部分的裝置，所述活動部分特別是后備箱蓋、側門等，所述裝置包括用于探測第一探測區域中的目標的第一探測裝置和用于探測第二探測區域中的目標的第二探測裝置，使得能通過所述探測裝置來啟動所述活動部分的致動，所述第一探測裝置被配置成第一電容傳感器且所述第二探測裝置被配置成第二電容傳感器，并且其中，提供能在各自獨立的區域內規定所述探測區域的裝置。上述技術方案中雖然能消除小動物或其他物體從超聲波傳感器下方穿過時導致的誤開啟，但仍然存在如下弊端，1、在雨、雪、大風等惡劣天氣時，汽車附近的雨水、雪花、沙塵會進入第一探測區域而被第一探測裝置探測，而此時沿車身流至車底的雨水、或風吹至車底的沙塵會進入第二探測區域而被第二探測裝置探測，導致誤開啟；2若車后方為第一探測區域，當汽車停在后方有物或人站在后方時第一電容傳感器中的檢測電容持續將電容變化信號發送至檢測電路，此時若有動物或物體從第二探測區域穿過時，汽車后備箱將會開啟，即使沒有動物或物體從第二探測區域穿過，第一電容傳感器的檢測電容持續將電容變化信號發送至檢測電路將極度消耗電量，而該類裝置大多由汽車蓄電池供電，該裝置的設計在特定環境下會導致蓄電池電量耗盡，影響汽車工作；3、該技術方案中要求的第一探測裝置和第二探測裝置的探測區域方向不同，這將增加探測裝置的安裝及調試時間，裝配效率低；4、該技術方案中的第一電容傳感器和第二電容傳感器無法進行差分運算來消除外界環境的干擾。
[0009]根據人們使用汽車后備箱的非接觸式開啟功能的規律，汽車后備箱的非接觸式開啟功能要在汽車熄火的狀態仍然具備，因此汽車后備箱的非接觸式開啟裝置要根據自身的探測區域與開啟條件長期探測是否有開啟后背箱或車門的人體，因此該類技術要求功耗必須維持在很低的水平，否則有可能將電池的電能耗光，而上述三種汽車后備箱的非接觸式開啟裝置中的控制單元始終處于工作狀態，而控制電源中的微控制器的工作電流較大一般為5mA，這將使安裝上述三種汽車后備箱的非接觸式開啟裝置的汽車，在特定環境下存在蓄電池電量被耗盡的隱患。
[0010]現在還沒有一種汽車后備箱的非接觸式關閉技術，如身高較矮的人在汽車后方將汽車后備箱打開后，可能會夠不到后備箱蓋，而需要站在汽車側面才能將后備箱關閉。
【發明內容】
[0011]本發明所要解決的技術問題在于克服上述現有技術之不足，提供一種結構簡單、裝配方便、成本低廉、抗干擾性強、能耗低、零誤開啟率的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器。
[0012]本發明所要解決的技術問題在于克服上述現有技術之不足，提供一種車門或后備箱具有非接觸式啟閉功能的汽車。
[0013]本發明所要解決的技術問題在于克服上述現有技術之不足，提供一種抗干擾性強、零誤開啟率的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉方法。
[0014]按照本發明提供的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器采用的主要技術方案為:包括設置在汽車相對應的門框下部或后保險桿上的電容檢測器和與所述電容檢測器連接的智能控制電路，所述智能控制電路包括電源或電源插口、激勵信號發生器、信號處理電路、模數轉換控制單元和微控制器；
[0015]所述電容檢測器包括主電容檢測器和輔助電容檢測器；所述主電容檢測器的探測區域與所述輔助電容檢測器的探測區域重疊；所述電容檢測器與所述信號處理電路連接；
[0016]所述激勵信號發生器、所述電容檢測器、所述模數轉換控制單元和所述微控制器依次順序連接，所述激勵信號發生器向所述電容檢測器輸出激勵信號，所述模數轉換控制單元將所述電容檢測器電容量的變化信號轉換成數字信號傳輸并喚醒所述微控制器，所述微控制器產生控制汽車后備箱或車門啟閉的信號并通過輸出端輸出，所述微控制器上設有速度信號輸入端口。
[0017]本發明提供的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器還采用如下附屬技術方案:
[0018]當所述激勵信號發生器為一個時，所述激勵信號發生器上設有分時控制器，所述激勵信號發生器通過所述分時控制器交替向所述主電容檢測器和所述輔助電容檢測器輸出激勵信號；當所述激勵信號發生器為兩個時，一個激勵信號發生器與所述主電容檢測器連接并分時向所述主電容檢測器輸出激勵信號，另一個激勵信號發生器與所述輔助電容檢測器連接并分時向所述輔助電容檢測器輸出激勵信號。兩個激勵信號發生器交替向與之連接的電容檢測器輸出激勵信號。
[0019]當所述模數轉換控制單元為一個時，所述模數轉換控制單元將所述主電容檢測器和所述輔助電容檢測器電容量的變化信號分別轉換成數字信號傳輸并喚醒所述微控制器；當所述模數轉換控制單元為兩個時，一個模數轉換控制單元將所述主電容檢測器電容量的變化信號轉換成數字信號傳輸并喚醒所述微控制器，另一個模數轉換控制單元將所述輔助電容檢測器電容量的變化信號轉換成數字信號傳輸給所述微控制器。
[0020]人作腳踢動作時，所述主電容檢測器和所述輔助電容檢測器的電容量變化的幅度和時間不同。
[0021]所述主電容檢測器一側設有所述輔助電容檢測器。
[0022]所述主電容檢測器與所述輔助電容檢測器位于同一平面，所述主電容檢測器垂直方向的感應距離大于所述輔助電容檢測器垂直方向的感應距離。
[0023]在所述汽車后保險桿上平行設置三個長條形的電極，所述電極兩兩組合分別構成所述主電容檢測器和所述輔助電容檢測器。
[0024]在所述汽車后保險桿上平行設置四個長條形的電極，其中兩個所述電極構成所述主電容檢測器，剩余兩根所述電極組合構成輔助電容檢測器。
[0025]所述激勵信號發生器分時為所述主電容檢測器和所述輔助電容檢測器提供激勵信號，其分時時間為l_50ms。
[0026]所述電容檢測器為金屬箔片、非金屬導電箔膜、導線、扁平電纜、導電電鍍和噴涂層中的任意一種或多種。
[0027]所述電極的長度為10cm-150cm,所述電極的寬度為0.所述主電容檢測器的兩個電極之間的間距為Imm-lOOmm，所述輔助電容檢測器的兩個電極之間的間距為Imm-1OOmm0
[0028]按照本發明提供的汽車采用的主要技術方案為:包括安裝在后備箱處或門框處的鎖控制單元、與所述鎖控制單元互動的鑰匙位置信號和與所述啟閉機構連接的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器，所述汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器包括設置在汽車相對應的門框下部或后保險桿上的電容檢測器和與所述電容檢測器連接的智能控制電路，所述智能控制電路包括電源或電源插口、激勵信號發生器、信號處理電路、模數轉換控制單兀和微控制器；
[0029]所述電容檢測器包括主電容檢測器和輔助電容檢測器；所述主電容檢測器的探測區域與所述輔助電容檢測器的探測區域重疊；所述電容檢測器與所述信號處理電路連接；
[0030]所述激勵信號發生器、所述電容檢測器、所述模數轉換控制單元和所述微控制器依次順序連接，所述激勵信號發生器向所述電容檢測器輸出激勵信號，所述模數轉換控制單元將所述電容檢測器電容量的變化信號轉換成數字信號傳輸并喚醒所述微控制器，所述微控制器產生控制汽車后備箱或車門啟閉的信號并通過輸出端輸出，所述微控制器上設有速度信號輸入端口。
[0031]本發明提供的汽車還采用如下附屬技術方案:
[0032]所述汽車后保險杠底面或門框底面至所述主電容檢測器垂直方向有效探測區域邊緣的距離大于所述汽車后保險杠底面或門框底面至所述輔助電容檢測器垂直方向有效探測區域邊緣的距離。
[0033]所述電容檢測器的電極水平方向的外沿沿水平方向距后背箱或車門垂直方向的距離不小于10mm。
[0034]所述汽車位于水平地面時，構成所述電容檢測器的兩電極的所在平面與所述地面之間的夾角不大于30度。
[0035]所述電容檢測器粘結、卡結、螺栓固定、注塑包裹、電鍍或噴涂在所述汽車后保險桿上或門框底面。
[0036]按照本發明提供的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉方法采用的主要技術方案為:在汽車后保險桿上或門框下部設置主電容檢測器和輔助電容檢測器；基于，若有人腳在汽車后保險杠下作腳踢動作時，主電容檢測器的電容量和輔助電容檢測器的電容量的變化幅度和時間不同，作為人腳在汽車后保險杠下作腳踢動作的判斷條件；微控制器接收主電容檢測器和輔助電容檢測器的電容量變化信號和汽車的速度信號，依據上述判斷條件進行判斷，產生控制信號。
[0037]本發明提供的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉方法還采用如下附屬技術方案:
[0038]人作腳踢動作即人腳在汽車后保險杠或門框下方，向上抬起并放下時，腳抬起時，腳先進入所述主電容檢測器的探測區域后進入輔助電容檢測器的探測區域，腳放下時，腳先退出所述輔助電容檢測的探測區域后退出所述主電容檢測器的探測區域。
[0039]激勵信號發生器分時向所述主電容檢測器和所述輔助電容檢測器輸出激勵信號，激勵信號經過所述主電容檢測器和所述輔助電容檢測器產生變化后，輸入與其相連接的信號處理電路，每路激勵信號經信號處理電路后傳輸到模數轉換控制單元，模數轉換控制單元將電容量的變化信號轉換成數字信號后傳輸至微控制器中，微控制器根據轉換后的每路數字信號進行差分運算，同時將汽車傳來的速度信號與預設值進行比對，產生控制信號。
[0040]按照本發明提供的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器與現有技術相比具有如下優點:首先，本發明中的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器與現有技術相比結構簡單、部件少、裝配方便、生產成本低、抗干擾性強、能耗低、零誤開啟率；其次，激勵信號發生器分時向主電容檢測器和輔助電容檢測器輸出激勵信號，以使得模數轉換控制單元能夠分時將主電容檢測器和輔助電容檢測器電容量的變化信號分別轉換成數字信號，以避免主電容檢測器和輔助電容檢測器相互干擾，影響測量精度；再次，本發明中的微控制器在電容檢測器電容量無變化時進入休眠狀態，當電容檢測器電容量的發生變化時，模數轉換控制單元將電容檢測器電容量的變化信號轉換成數字信號傳輸并喚醒所述微控制器，使其進入工作狀態，作為智能控制電路中耗電量最大的微控制器在不工作狀態時能夠進入休眠狀態，大大減少了本發明的耗電量，以保證汽車停放數月本發明中的啟閉控制器都不會將汽車蓄電池的電量耗盡；最后，本發明中的微控制器上設有汽車速度信號輸入端口，具體使用時能夠將汽車速度為零時作為微控制器發出控制汽車后備箱或車門啟閉的信號的必要條件，直接排除了汽車在行進過程中由于外界干擾信號導致的汽車車門或后備箱的誤開啟，使用時更加安全可靠。
[0041]按照本發明提供的汽車與現有技術相比具有如下優點:本發明中的汽車能夠采用非接觸式操作手段實現汽車車門或后備箱的開啟或關閉，人們在雨雪天氣手中持傘或雙手持物，尤為方便，同時本發明中汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器結構簡單、部件少、裝配方便、生產成本低、抗干擾性強、能耗低、零誤開啟率。
[0042]按照本發明提供的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉方法與現有技術相比具有如下優點:抗干擾性強、操作舒適簡單、零誤開啟率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0043]圖1是本發明中安裝有汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器的汽車結構圖。
[0044]圖2是本發明中的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器中電極為四個時的電極分布圖一。
[0045]圖3是本發明中的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器中電極為四個時的電極分布圖二。
[0046]圖4是本發明中的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器中電極為四個時的電極分布圖三。
[0047]圖5是本發明中的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器中電極為三個時的電極分布圖一。
[0048]圖6是本發明中的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器中電極為三個時的電極分布圖二。
[0049]圖7是本發明中的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器中電極為四個時的電極分布圖四。
[0050]圖8是本發明中的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器中電極為四個時的電極分布圖五。
[0051]圖9是本發明中的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器中電極為三個時的電極分布圖三。
[0052]圖10是本發明中的電容檢測器采用扁平電纜時電纜線的連接方式一。
[0053]圖11是本發明中的電容檢測器采用扁平電纜時電纜線的連接方式二。
[0054]圖12是本發明中的電容檢測器采用扁平電纜時電纜線的連接方式三。
[0055]圖13是本發明中的電容檢測器采用扁平電纜時電纜線的連接方式四。
[0056]圖14是本發明中的電容檢測器采用扁平電纜時電纜線的連接方式五。
[0057]圖15是本發明中的電容檢測器采用扁平電纜時電纜線的連接方式六。
[0058]圖16是本發明中汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器的電路原理框圖一。
[0059]圖17是本發明中汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器的電路原理框圖二。
[0060]圖18是本發明中激勵信號發生分時向主電容檢測器和輔助電容檢測器傳輸激勵信號方波圖。
[0061]圖19是是本發明中電容檢測器在人腳做腳踢動作其電容量隨時間變化的曲線圖。
【具體實施方式】
[0062]本發明的測量原理如下:
[0063]電容的基本原理是:如不考慮電容的邊緣效應均勻介質電容的電容量為
[0064]C= ε.S/d
[0065]式中，ε為極板間介質的介電常數，ε = ε 0.ε r, ε O為真空中的介電常數，ε0=8.854.10-12F/m, ε r是介質相對真空的介電常數，空氣的相對介電常數er ^ 1，其它介質ε r>l ；S為極板的面積；d為極板的間距。
[0066]由于被測量的變化引起電容式傳感器有關參數ε、S、d的變化，使電容量C隨之變化。
[0067]本發明的測量原理參見圖1-圖2以及圖16-圖19所示，電極I和電極2組成了主電容檢測器5，電極3和電極4組成了輔助電容檢測器6，從電場線分布可以看出，主電容檢測器5和輔助電容檢測器6之間的介質由兩部分組成:一部分是電容檢測器一側的汽車保險杠，另一部分是電容檢測器附近的空氣，因此主電容檢測器5和輔助電容檢測器6的介電常數是所述兩部分介質的平均介電常數。空氣的介電常數約為1、保險杠(塑料)的介電常數約為4,水的節點常數約為80,而人體的含水量高達70%,人體的介電常數約為60,若有人腳在汽車保險杠下方作腳踢動作即人腳在汽車后保險杠或門框下方，向上抬起并放下時，該動作可以分為兩個階段，第一階段當腳向上抬起時，主電容檢測器5和輔助電容檢測器6的平均介電常數將顯著增大，但由于腳先進入主電容檢測器5的探測區域，后進入輔助電容檢測器6的探測區域，該階段中主電容檢測器5與輔助電容檢測器6的電容量變化比例是由大到小，并且是主電容檢測器5的電容量先變化，輔助電容檢測器6的電容量后變化；第二階段當腳放下時，腳先退出入輔助電容檢測器6的探測區域，后退出主電容檢測器5的探測區域，該階段中主電容檢測器5與輔助電容檢測器6的電容量變化比例是由小到大，并且是輔助電容檢測器6的電容量先恢復，主電容檢測器5的電容量后恢復。基于上述討論可以看出通過主電容檢測器5和輔助電容檢測器6的電容量變化的大小以及電容量變化的先后時間可以判斷是否有人腳在汽車保險杠下作踢腳動作。上述探測區域是指，電容檢測器的介電常數發生變化后能夠導致電容量的變化大于預定閥值以上的區域稱為本發明中電容檢測器的探測區域。正常情況下人做踢腳動作從腳抬起到落下應在0.5s-5s內完成，依據上述人踢腳的動作特征產生的電容檢測器的電容值的變化幅度和時間關系可以準確的判斷出人踢腳的動作并排除動物或其他活動物體的干擾造成的誤動作。
[0068]圖19中的X軸為人做腳踢動作的時間，Y軸為人做腳踢動作過程中的電容檢測器的電容量變化幅度，線13為主電容檢測器在人做腳踢動作過程中電容量變化幅度時間變化的曲線，線14為輔助電容檢測器在人做腳踢動作過程中電容量變化幅度時間變化的曲線。
[0069]另外，由溫度變化或由汽車保險杠外延流到電容檢測器探測區域的雨水、霧水、雪水等環境因素引起的主電容檢測器5和輔助電容檢測器6的電容量變化大小或時間基本是相等的，據此，可以消除上述環境變化因素引起的影響。
[0070]在闡述了本發明的發明原理后，下面給出利用本原理對汽車后備箱非接觸式啟閉控制器的結構進行闡述。
[0071]參見圖1至圖19，按照本發明提供的一種汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器，包括設置在汽車相對應的門框下部或后保險桿上的電容檢測器和與所述電容檢測器連接的智能控制電路，所述智能控制電路包括電源或電源插口、激勵信號發生器7、信號處理電路8、模數轉換控制單元9和微控制器10 ；
[0072]所述電容檢測器包括主電容檢測器5和輔助電容檢測器6 ;所述主電容檢測器5的探測區域與所述輔助電容檢測器6的探測區域重疊；所述電容檢測器與所述信號處理電路8連接；
[0073]所述激勵信號發生器7、所述電容檢測器、所述模數轉換控制單元9和所述微控制器10依次順序連接，所述激勵信號發生器7向所述電容檢測器輸出激勵信號，所述模數轉換控制單元9將所述電容檢測器電容量的變化信號轉換成數字信號傳輸并喚醒所述微控制器10，所述微控制器10產生控制汽車后備箱或車門啟閉的信號并通過輸出端輸出，所述微控制器10上設有速度信號輸入端口 11 ；
[0074]當所述激勵信號發生器7為一個時，所述激勵信號發生器7上設有分時控制器15，所述激勵信號發生器7通過所述分時控制器15交替向所述主電容檢測器5和所述輔助電容檢測器6輸出激勵信號；當所述激勵信號發生器7為兩個時，一個激勵信號發生器7與所述主電容檢測器5連接并分時向所述主電容檢測器5輸出激勵信號，另一個激勵信號發生器7與所述輔助電容檢測器6連接并分時向所述輔助電容檢測器6輸出激勵信號。兩個激勵信號發生器交替向與之連接的電容檢測器輸出激勵信號。分時提供激勵信號可以有效消除主電容檢測器5和輔助電容檢測器6之間可能產生的相互干擾。
[0075]當所述模數轉換控制單元9為一個時，所述模數轉換控制單元9將所述主電容檢測器5和所述輔助電容檢測器6電容量的變化信號分別轉換成數字信號傳輸并喚醒所述微控制器10 ;當所述模數轉換控制單元9為兩個時，一個模數轉換控制單元9將所述主電容檢測器5電容量的變化信號轉換成數字信號傳輸并喚醒所述微控制器10，另一個模數轉換控制單元9將所述輔助電容檢測器6電容量的變化信號轉換成數字信號傳輸給所述微控制器10。微控制器10產生的控制信號可以直接傳輸到汽車車門或后備箱的鎖控制單元，也可以傳輸至車載電腦中，由車載電腦控制。
[0076]人作腳踢動作時，所述主電容檢測器5和所述輔助電容檢測器6的電容量變化的幅度和時間不同。依據該特征產生的電容檢測器的電容值的變化幅度和時間關系可以準確的判斷出人踢腳的動作并排除動物或其他活動物體的干擾造成的誤動作。
[0077]參見圖16-圖18，本發明中的激勵信號發生器7能夠產生激勵信號，該激勵信號可以為正弦波、方波等。本實施例優選采用方波。
[0078]首先，本發明中的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器與現有技術相比結構簡單、部件少、裝配方便、生產成本低、抗干擾性強、能耗低、零誤開啟率；其次，激勵信號發生器7分時向主電容檢測器5和輔助電容檢測器6輸出激勵信號，以使得模數轉換控制單元9能夠分時將主電容檢測器5和輔助電容檢測器6電容量的變化信號分別轉換成數字信號，以避免主電容檢測器5和輔助電容檢測器6相互干擾，影響測量精度；再次，本發明中的微控制器10在電容檢測器電容量無變化時進入休眠狀態，當電容檢測器電容量的發生變化時，模數轉換控制單元9將電容檢測器電容量的變化信號轉換成數字信號傳輸并喚醒所述微控制器10，使其進入工作狀態，作為智能控制電路中耗電量最大的微控制器10在不工作狀態時能夠進入休眠狀態，大大減少了本發明的耗電量，以保證汽車停放數月本發明中的啟閉控制器都不會將汽車蓄電池的電量耗盡；最后，本發明中的微控制器10上設有汽車速度信號輸入端口，具體使用時能夠將汽車速度為零時作為微控制器10發出控制汽車后備箱或車門啟閉的信號的必要條件，直接排除了汽車在行進過程中由于外界干擾信號導致的汽車車門或后備箱的誤開啟，使用時更加安全可靠。
[0079]參見圖3-圖9，在本發明給出的上述實施例中，所述主電容檢測器5 —側設有所述輔助電容檢測器6。是指構成輔助電容檢測器6的兩個電極3、4位于構成主電容檢測器5的兩個電極1、2的任何一側。
[0080]參見圖2-圖6，在本發明給出的上述實施例中，所述主電容檢測器5與所述輔助電容檢測器6位于同一平面，所述主電容檢測器5垂直方向的感應距離大于所述輔助電容檢測器6垂直方向的感應距離。是指構成主電容檢測器5的兩個電極1、2和構成輔助電容檢測器6的兩個電極3、4的位于同一平面。
[0081 ] 參見圖5、圖6和圖9，在本發明給出的上述實施例中，在所述汽車后保險桿上平行設置三個長條形的電極1、2、3，所述電極兩兩組合分別構成所述主電容檢測器5和所述輔助電容檢測器6。
[0082]參見圖2-圖4及圖7和圖8，在本發明給出的上述實施例中，在所述汽車后保險桿上平行設置四個長條形的電極1、2、3、4，其中兩個所述電極構成所述主電容檢測器5，剩余兩根所述電極組合構成輔助電容檢測器6。
[0083]參見圖16-圖18，在本發明給出的上述實施例中，所述激勵信號發生器7分時為所述主電容檢測器5和所述輔助電容檢測器6提供激勵信號,其分時時間為l-50ms。本實施例優選分時時間為5ms。激勵信號發生器7分時向主電容檢測器5和輔助電容檢測器6輸出激勵信號，以使得模數轉換控制單元9能夠分時將主電容檢測器5和輔助電容檢測器6電容量的變化信號分別轉換成數字信號，以避免主電容檢測器5和輔助電容檢測器6相互干擾，影響測量精度。
[0084]參見圖10-圖15，在本發明給出的上述實施例中，所述電容檢測器為金屬箔片、非金屬導電箔膜、導線、扁平電纜、導電電鍍和噴涂層中的任意一種或多種。采用上述材料作為電容檢測器的電極，安裝方便，成本低。本發明優選采用扁平電纜作為電容檢測器的電極。具體使用時可以將扁平電纜中的任何一根或多根導線作為電容檢測器的電極，使用方便，能夠根據不同車型后保險杠或門框的離地間隙、寬度、厚度做出適應的調整，適用范圍基本達到了現有汽車車型的全覆蓋。
[0085]具體使用時可以采用多種電極分布方式構成主電容檢測器5和輔助電容檢測器
6。參見圖10，采用扁平電纜上的線I和線3作為輔助電容檢測器6的兩個電極，線4和線8作為主電容檢測器5的兩個電極。
[0086]參見圖11，采用扁平電纜上的線3和線6作為輔助電容檢測器6的兩個電極，線I和線8作為主電容檢測器5的兩個電極。
[0087]參見圖12，采用扁平電纜上的線3作為公共電極，線I作為輔助電容檢測器6的一個電極，線8作為主電容檢測器5的一個電極，線I和線3構成輔助電容檢測器6，線3和線8構成主電容檢測器5。
[0088]參見圖13，采用扁平電纜上的線I作為公共電極，線4作為輔助電容檢測器6的一個電極，線8作為主電容檢測器5的一個電極，線I和線4構成輔助電容檢測器6，線I和線8構成主電容檢測器5。
[0089]參見圖14，采用扁平電纜上的線I和線3作為輔助電容檢測器6的兩個電極，線4和線5作為主電容檢測器5的一個電極，線7和線8作為主電容檢測器5的另一個電極構成主電容檢測器5。
[0090]參見圖15，也可將扁平電纜彎折，采用扁平電纜上的線I作為公共電極，線4作為輔助電容檢測器6的一個電極，線8作為主電容檢測器5的一個電極，線I和線4構成輔助電容檢測器6，線I和線8構成主電容檢測器5 ；
[0091]在本發明給出的上述實施例中，所述電極的長度為10cm-150cm，優選方案為80cm ;所述電極的寬度為0.所述主電容檢測器兩個電極的寬度優選為5mm,所述輔助電容檢測器兩個電極的寬度優選為2mm ;所述主電容檢測器的兩個電極之間的間距為Imm-lOOmm,優選方案為40mm,所述輔助電容檢測器的兩個電極之間的間距為Imm-lOOmm,優選方案為20mm。上述優選尺寸范圍對于現有轎車車型能夠更好能夠滿足本發明的測量需要。
[0092]參見圖1-圖17，按照本發明提供的一種汽車，包括安裝在后備箱處或門框處的鎖控制單元12、與所述鎖控制單元12互動的鑰匙位置信號和與所述啟閉機構連接的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器，其中鎖控制單元12和與所述鎖控制單元信號互動的鑰匙為現有技術中較為成熟的技術，此處不在贅述，本實施例中所述的非接觸式啟閉控制器為上述實施例中所述的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器。本發明中的汽車能夠采用非接觸式操作手段實現汽車車門或后備箱的開啟或關閉，人們在雨雪天氣手中持傘或雙手持物，尤為方便，同時本發明中汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器結構簡單、部件少、裝配方便、生產成本低、抗干擾性強、能耗低、零誤開啟率。
[0093]參見圖1，在本發明給出的上述實施例中，所述汽車后保險杠底面或門框底面至所述主電容檢測器5垂直方向有效探測區域邊緣的距離大于所述汽車后保險杠底面或門框底面至所述輔助電容檢測器6垂直方向有效探測區域邊緣的距離。
[0094]具體實施時，在汽車后保險桿上或車門框下方平行設置兩對長條形電極1、2、3、4和智能控制電路，其中，電極1、2構成主電容檢測器5，電極3、4構成輔助電容檢測器6，所述主電容檢測器5和所述輔助電容檢測器6作為敏感元件以檢測人作腳踢動作動作，所述主電容檢測器5和所述輔助電容檢測器6由于人腳在汽車后保險杠或車門下方做踢腳動作產生的電容量變化信號傳輸至智能控制電路，所述智能控制電路依據收到的所述主電容檢測器5和所述輔助電容檢測器6的電容量變化信號發出控制汽車后備箱或車門啟閉的信號。汽車后保險杠底面或門框底面至所述主電容檢測器5垂直方向有效探測區域邊緣的距離大于所述汽車后保險杠底面或門框底面至所述輔助電容檢測器6垂直方向有效探測區域邊緣的距離。其中，輔助電容檢測器6不僅與主電容檢測器5配合檢測人的踢腳動作，同時還作為電容補償器，消除干擾信號的功能。當依據主電容檢測器5和輔助電容檢測器6的變化信號判斷出有腳在汽車后保險杠下作踢腳動作時，智能控制電路即可發出控制啟閉機構動作的信號，以實現汽車后備箱開啟或關閉的目的。本發明中所稱的汽車后保險杠或車門下方指的是人站在汽車后方或車門外側時，將腳伸入車下方的位置。
[0095]參見圖1，在本發明給出的上述實施例中，所述電容檢測器的電極水平方向的外沿沿水平方向距后背箱或車門垂直方向的距離不小于10mm。以保證沿水平方向接近的人體(例如腿)或墻壁等物不會進入電容檢測器的探測區域，避免微控制器被誤喚醒，減少耗電量。
[0096]參見圖1，在本發明給出的上述實施例中，所述汽車位于水平地面時，構成所述電容檢測器的兩電極的所在平面與所述地面之間的夾角不大于30度。防止沿水平方向接近的人體(例如腿)或墻壁等物進入電容檢測器的探測區域，導致微控制器被誤喚醒，增加耗電量。
[0097]參見圖1，在本發明給出的上述實施例中，所述電容檢測器粘結、卡結、螺栓固定、注塑包裹、電鍍或噴涂在所述汽車后保險桿上或門框底面。本發明中的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器具體裝配在汽車上時，可根據不同車型采用上述任何一種或多種固定方式裝配在汽車上，適用范圍廣，裝配效率高。
[0098]按照本發明提供的一種汽車車門或后備箱非接觸式啟閉方法，在汽車后保險桿上或門框下部設置主電容檢測器和輔助電容檢測器；基于，若有人腳在汽車后保險杠下作腳踢動作時，主電容檢測器的電容量和輔助電容檢測器的電容量的變化幅度和時間不同，作為人腳在汽車后保險杠下作腳踢動作的判斷條件；微控制器接收主電容檢測器和輔助電容檢測器的電容量變化信號和汽車的速度信號，依據上述判斷條件進行判斷，產生控制信號。其中，輔助電容檢測器不僅與主電容檢測器配合檢測人的踢腳動作，同時還作為電容補償器，消除干擾信號的功能。人作腳踢動作即人腳在汽車后保險杠或門框下方，向上抬起并放下時，腳抬起時，腳先進入所述主電容檢測器的探測區域后進入輔助電容檢測器的探測區域，腳放下時，腳先退出所述輔助電容檢測的探測區域后退出所述主電容檢測器的探測區域。該方法能夠消除現有汽車車門或后備箱非接觸式開啟技術中的任何導致誤開啟的技術缺陷。
[0099]基于，下雨時，通常雨水是順著汽車后保險杠的外側或車門門框的外側流到電容檢測器下方(后保險杠一般有一定的向下傾斜的弧度)，因此雨水是從水平方向幾乎同時進入主電容檢測器和輔助電容檢測器的探測區域，由此主電容檢測器和輔助電容檢測器的電容量是同時變化的，作為消除上述外界環境因素引起的影響的判斷條件。
[0100]基于，動物或其他活動物體從車下穿過的情形，如果其高度低于輔助電容檢測器的垂直探測區域，則在其穿過電容檢測器下方時，輔助電容檢測器的電容量無變化，作為消除上述動物或其他活動物體從車下穿過的判斷條件；如果其高度高于輔助電容檢測器的垂直探測區域，則主電容檢測器的電容量和輔助電容檢測器的電容量是同時變化，作為消除上述動物或其他活動物體從車下穿過的判斷條件。
[0101]激勵信號發生器分時向所述主電容檢測器和所述輔助電容檢測器輸出激勵信號，激勵信號經過所述主電容檢測器和所述輔助電容檢測器產生變化后，輸入與其相連接的信號處理電路，每路激勵信號經信號處理電路后傳輸到模數轉換控制單元，模數轉換控制單元將電容量的變化信號轉換成數字信號后傳輸至微控制器中，微控制器根據轉換后的每路數字信號進行差分運算，同時將汽車傳來的速度信號與預設值進行比對，產生控制信號。其組成和工作原理可以參加控制器的實施例。
[0102]盡管已經示出和描述了本發明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行變化，本發明的范圍由所附權利要求及其等同物限定。
【權利要求】
1.一種汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器，其特征在于:包括設置在汽車相對應的門框下部或后保險桿上的電容檢測器和與所述電容檢測器連接的智能控制電路，所述智能控制電路包括電源或電源插口、激勵信號發生器、信號處理電路、模數轉換控制單元和微控制器； 所述電容檢測器包括主電容檢測器和輔助電容檢測器；所述主電容檢測器的探測區域與所述輔助電容檢測器的探測區域重疊；所述電容檢測器與所述信號處理電路連接； 所述激勵信號發生器、所述電容檢測器、所述模數轉換控制單元和所述微控制器依次順序連接，所述激勵信號發生器向所述電容檢測器輸出激勵信號，所述模數轉換控制單元將所述電容檢測器電容量的變化信號轉換成數字信號傳輸并喚醒所述微控制器，所述微控制器產生控制汽車后備箱或車門啟閉的信號并通過輸出端輸出，所述微控制器上設有速度信號輸入端口。
2.根據權利要求1所述的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器，其特征在于:當所述激勵信號發生器為一個時，所述激勵信號發生器上設有分時控制器，所述激勵信號發生器通過所述分時控制器交替向所述主電容檢測器和所述輔助電容檢測器輸出激勵信號；當所述激勵信號發生器為兩個時，一個激勵信號發生器與所述主電容檢測器連接并分時向所述主電容檢測器輸出激勵信號，另一個激勵信號發生器與所述輔助電容檢測器連接并分時向所述輔助電容檢測器輸出激勵信號。
3.根據權利要求1所述的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器，其特征在于:當所述模數轉換控制單元為一個時，所述模數轉換控制單元將所述主電容檢測器和所述輔助電容檢測器電容量的變化信號分別轉換成數字信號傳輸并喚醒所述微控制器；當所述模數轉換控制單元為兩個時，一個模數轉換控制單元將所述主電容檢測器電容量的變化信號轉換成數字信號傳輸并喚醒所述微控制器，另一個模數轉換控制單元將所述輔助電容檢測器電容量的變化信號轉換成數字信號傳輸給所述微控制器。
4.根據權利要求1所述的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器，其特征在于:人作腳踢動作時，所述主電容檢測器和所述輔助電容檢測器的電容量變化的幅度和時間不同。
5.根據權利要求1所述的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器，其特征在于:所述主電容檢測器一側設有所述輔助電容檢測器。
6.根據權利要求1所述的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器，其特征在于:所述主電容檢測器與所述輔助電容檢測器位于同一平面，所述主電容檢測器垂直方向的感應距離大于所述輔助電容檢測器垂直方向的感應距離。
7.根據權利要求1-6任意一項所述的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器，其特征在于:在所述汽車后保險桿上平行設置三個長條形的電極，所述電極兩兩組合分別構成所述主電容檢測器和所述輔助電容檢測器。
8.根據權利要求1-6任意一項所述的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器，其特征在于:在所述汽車后保險桿上平行設置四個長條形的電極，其中兩個所述電極構成所述主電容檢測器，剩余兩根所述電極組合構成輔助電容檢測器。
9.根據權利要求1-6任意一項所述的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器，其特征在于:所述激勵信號發生器分時為所述主電容檢測器和所述輔助電容檢測器提供激勵信號，其分時時間為l-50ms。
10.根據權利要求1所述的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器，其特征在于:所述電容檢測器為金屬箔片、非金屬導電箔膜、導線、扁平電纜、導電電鍍和噴涂層中的任意一種或多種。
11.根據權利要求1-6任意一項所述的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器，其特征在于:所述電極的長度為10cm-150cm,所述電極的寬度為0.所述主電容檢測器的兩個電極之間的間距為Imm-lOOmm，所述輔助電容檢測器的兩個電極之間的間距為Imm-1OOmm0
12.—種汽車，包括安裝在后備箱處或門框處的鎖控制單元、與所述鎖控制單元互動的鑰匙位置信號和與所述啟閉機構連接的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器，其特征在于:所述汽車車門或后備箱非接觸式啟閉控制器為上述權利要求1-11任意一項所述的汽車后備箱非接觸式啟閉控制器。
13.根據權利要求12所述的汽車，其特征在于:所述汽車后保險杠底面或門框底面至所述主電容檢測器垂直方向有效探測區域邊緣的距離大于所述汽車后保險杠底面或門框底面至所述輔助電容檢測器垂直方向有效探測區域邊緣的距離。
14.根據權利要求12所述的汽車，其特征在于:所述電容檢測器的電極水平方向的外沿沿水平方向距后背箱或車門垂直方向的距離不小于10mm。
15.根據權利要求12所述的汽車，其特征在于:所述汽車位于水平地面時，構成所述電容檢測器的兩電極的所在平面與所述地面之間的夾角不大于30度。
16.根據權利要求12所述的汽車，其特征在于:所述電容檢測器粘結、卡結、螺栓固定、注塑包裹、電鍍或噴涂在所述汽車后保險桿上或門框底面。
17.一種汽車車門或后備箱非接觸式啟閉方法，其特征在于:在汽車后保險桿上或門框下部設置主電容檢測器和輔助電容檢測器；基于，若有人腳在汽車后保險杠下作腳踢動作時，主電容檢測器的電容量和輔助電容檢測器的電容量的變化幅度和時間不同，作為人腳在汽車后保險杠下作腳踢動作的判斷條件；微控制器接收主電容檢測器和輔助電容檢測器的電容量變化信號和汽車的速度信號，依據上述判斷條件進行判斷，產生控制信號。
18.根據權利要求17所述的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉方法，其特征在于:人作腳踢動作時，腳先進入所述主電容檢測器的探測區域后進入輔助電容檢測器的探測區域，腳放下時，腳先退出所述輔助電容檢測的探測區域后退出所述主電容檢測器的探測區域。
19.如權利要求17所述的汽車車門或后備箱非接觸式啟閉方法，其特征在于:激勵信號發生器分時向所述主電容檢測器和所述輔助電容檢測器輸出激勵信號，激勵信號經過所述主電容檢測器和所述輔助電容檢測器產生變化后，輸入與其相連接的信號處理電路，每路激勵信號經信號處理電路后傳輸到模數轉換控制單元，模數轉換控制單元將電容量的變化信號轉換成數字信號后傳輸至微控制器中，微控制器根據轉換后的每路數字信號進行差分運算，同時將汽車傳來的速度信號與預設值進行比對，產生控制信號。
【文檔編號】G05B19/04GK104181823SQ201410313119
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月2日 優先權日:2014年7月2日
【發明者】孫滕諶 申請人:北京奧特易電子科技有限責任公司