專利名稱：具有靈敏度控制的接近開關及其方法
技術領域：
本發明總體上涉及開關，更具體地，涉及具有增強的靈敏度控制的接近開關。
背景技術：
機動車輛通常配備有各種由使用者驅動的開關，例如用于操作裝置的開關，這些裝置包括電動車窗、前燈、風檔刮水器、車頂或天窗、車內照明、無線電廣播和娛樂裝置、以及多種其它裝置。通常，為了激活或停用裝置或發揮某些類型的控制功能，這些類型的開關需要由使用者驅動。諸如電容式開關的接近開關利用ー個或多個接近傳感器產生感應激活場，并且感應表示通常由使用者的手指近距離或接觸傳感器引起的使用者對開關的驅動的激活場的變化。接近開關通常配置為基于感應激活場和閾值的對比從而探測使用者對開關的激活。不幸的是，不同的使用者常常具有不同大小的手指、不同長度的手指甲、不同的驅動手法，并且可能戴著呈現出不同介電性能的手套，所有這一切都可能影響激活場 和閾值之間的對比結果，該結果可以導致不同的驅動探測級別。需要提供ー種允許這種使用中的變化的增強的接近開關。
發明內容
根據本發明的ー個方面，提供ー種具有靈敏度控制的接近開關。該接近開關包括提供感應激活場的接近傳感器。該接近開關還包括控制電路，其用于處理感應激活場以通過對比感應激活場和閾值來感應使用者對開關的激活。該接近開關還包括用于接收使用選擇的靈敏度輸入的使用者靈敏度輸入。該控制電路基于使用者選擇的靈敏度輸入控制對比的靈敏度。根據本發明的另一方面，提供ー種具有靈敏度控制的車輛電容式開關。該電容式開關具有安裝在車輛中并且提供感應激活場的電容式傳感器。該電容式開關還具有用于處理感應激活場以通過對比感應激活場和閾值來感應使用者對開關的激活的控制電路。該電容式開關還包括用于接收使用者選擇的靈敏度輸入的使用者靈敏度輸入。該控制電路基于使用者選擇的靈敏度輸入控制對比的靈敏度。根據本發明的另一方面，提供ー種用可調整的靈敏度控制感應使用者接近的方法。該方法包括用接近傳感器提供感應激活場的步驟。該方法還包括處理感應激活場以通過對比感應激活場和閾值來感應使用者對接近傳感器的激活的步驟。該方法還包括探測使用者靈敏度輸入并且基于使用者靈敏度輸入調節對比的靈敏度的步驟。本領域技術人員通過研究本說明書、權利要求以及附圖將會更好地理解和認識本發明的這些和其他方面、目的、以及特征。
在附圖中圖I是具有頭頂控制臺的機動車輛的乘客室的透視圖，該頭頂控制臺采用根據ー個實施例的具有靈敏度控制的接近開關；圖2是頂篷中的頭頂控制臺的分解圖，其進ー步說明圖I表示的接近開關；圖3是沿圖I中的線III-III的橫截面視圖，其相對于戴手套的手指進ー步說明接近傳感器，例如靈敏度傳感器的輸入；圖4是根據一個實施例沿著具有多個重疊的感應激活場的接近傳感器的橫截面視圖；圖5是根據另ー實施例沿著具有単一感應激活場的接近開關的橫截面視圖；圖6是表示根據ー個實施例的具有靈敏度控制的接近開關的框圖；圖7是表示根據ー個實施例的基于使用者的輸入控制接近開關靈敏度的程序的流程圖；以及 圖8是表示感應激活場和可調整的靈敏度閾值對比的曲線圖。
具體實施例方式按照要求，此處公開了本發明詳細的實施例；然而，應當理解，所公開的實施例僅僅是本發明的示例，這些示例可以以各種不同的和選擇性的方式實現。附圖不一定是詳細設計的；一些圖表可能被放大或縮小以顯示總體的功能。因此，此處公開的具體結構性和功能性的細節不應視為對本發明的限制，而僅僅是為了教導本領域技術人員從多方面使用本發明而作為具有代表性的基礎。參照圖I和圖2，其總體上表示機動車輛10的內部，根據ー個實施例，其具有乘客室18和開關總成20，開關總成20采用多個具有使用者輸入靈敏度控制的接近開關22。車輛10總體上包括組裝在乘客室18頂部的車頂或天花板下側的頂篷32上的頭頂控制臺12，該頭頂控制臺12總體上在前排乘客座位區的上方。根據ー個實施例，將含有具有靈敏度控制的接近開關22的開關總成20設置在頭頂控制臺12。多種接近開關22可以控制大量車輛裝置和功能中的任何裝置和功能，例如控制天窗或車頂16的運動、激活例如車內地圖/閱讀燈和頂燈14這樣的ー個或多個照明裝置以及多種其它裝置和功能。然而，應該認識到的是，接近開關22和靈敏度控制使用者輸入可以位于車輛10的其它位置，例如在儀表板中、在例如中心控制臺這樣的其它控制臺上、與無線電廣播的觸摸屏顯示器或例如導航和音頻顯示器這樣的娛樂系統整合、或者位于車輛10上的其它位置。根據ー個實施例，這里的接近開關22表示和描述為電容式開關。每個接近開關22包括至少ー個接近傳感器，其提供感應激活場以感應使用者相對于ー個或多個接近傳感器的接觸或近距離接近，例如使用者手指的碰擦動作。因此，在示例性實施例中，每個接近開關22的感應激活場是電容電場，并且使用者的手指具有引起感應激活場變化或干擾的導電性和介電性，這對那些本領域的技術人員來說是很顯然的。然而，本領域技術人員還應該認識到的是，可以使用其他的或可選擇的類型的接近開關，例如但不限于電感式傳感器、光學傳感器、溫度傳感器、電阻式傳感器等等或它們的結合。2009年4月9日愛特梅爾公司(ATMEL.i)的 10620D-AT42-04/09 觸摸式傳感器設計指南(Touch Sensors DesignGuide)中描述了示例性的接近傳感器，該文獻在這里以參考引用的方式結合于此。圖I所示的接近開關22中的每個接近開關22都提供對車輛組件或裝置的控制或提供指定的控制功能。ー個或多個接近開關22可以專門用于控制天窗或車頂16的運動從而引起車頂在打開或關閉的方向上移動、使車頂傾斜或基于控制法則使車頂停止運動。其它接近開關22可以專門用于控制其它裝置，例如打開車內地圖/閱讀燈、關閉地圖/閱讀燈、打開或關閉頂燈、打開汽車尾部的行李箱、打開后艙ロ或者使門燈開關無效。通過接近開關進行的其它控制可以包括驅動門的電動車窗上升和下降。通過這里所描述的接近開關22可以控制多種其它的車輛控制。另外，提供靈敏度傳感器輸入22S以允許使用者選擇各種不同的接近開關22的靈敏度。在一個實施例中，靈敏度傳感器輸入22S是實施為接近開關的電容式傳感器，例如根據ー個實施例的電容式開關，其允許使用者對于多個接近開關22選擇性地切換到需要的靈敏度。根據ー個實施例，通過驅動在此描述的靈敏度傳感器輸入22S，每個不同的接近開關22的靈敏度在低、中、高靈敏度設置中依次變化。因此，手和手指上戴手套的使用者可以改變接近開關22的靈敏度，從而增加靈敏度以適應手或手指戴上手套或者在不戴手套時減少靈敏度。使用者還可以利用靈敏度控制改變靈敏度以適應使用者的手指、手指甲尺寸以及碰擦手法中的差異，碰擦手法例如在碰擦輸入動作過程中從手指到接近開關22的距離。使用者手指的導電性可能在使用者間不同，這導致了對感應激活場的不同改變或干擾。使用者靈敏度控制有利地允許使用者對于這些使用中的變量進行調整。
在電容式傳感器的實施例中，接近開關22和靈敏度傳感器輸入22S各自包括電容板或電極墊，它們形成電容器和電子電路24的一部分。將電信號施加于每個電容式開關22和靈敏度傳感器輸入22S。根據ー個實施例，電子電路24提供具有脈沖長度(burstlength)的電信號以使電容式傳感器帶電荷。電荷脈沖長度決定感應激活場的基礎振幅和相對應的接近開關22的靈敏度。根據ー個實施例，通過改變施加的電信號的電荷脈沖長度，可以改變各個接近開關22的靈敏度。根據另ー實施例，可以改變對比閾值從而改變各個接近開關22的靈敏度。如圖2所示，開關總成20具有電容器和電子電路24，該開關總成20包括電容板/墊26和在電路板25上形成的導線28。電路板25被組裝在頭頂控制臺12中。頭頂控制臺12夾在頂部30和頂篷32中間以致頭頂控制臺12從頂篷32伸出。圖3至圖5表示電容式接近開關傳感器的示例。根據ー個實施例，在圖3中表示戴手套52的使用者手指50，其用戴手套的手指驅動接近開關22。接近開關22的驅動可以通過使用者手指的碰擦動作實現，該碰擦動作可以接觸傳感器殼體的外表面或可以充分接近開關22以便手指穿過感應激活場。在一個實施例中，任何接近開關22的激活都可以引起裝置執行指定的功能。例如，接近開關的激活可以引起車頂基于控制程序在打開或關閉方向上移動、或停止運動。根據另ー實施例，多個傳感器或傳感器陣列中每ー個傳感器都可以被激活從而提供各個控制功能，以便ー個傳感器陣列可以打開車頂、另ー個傳感器陣列可以關閉車頂、以及另外ー個傳感器陣列可以使車頂傾斜。另外，接近開關可以包括ー個或多個光源35，該光源從背后照亮電路板34或在電路板34和控制臺表面之間發光，以便發出的光穿過開關的控制臺表面被看見。圖4所示的接近開關22具有電路板基板34和多個產生激活場的傳感器36。在本實施例中，多個電容式傳感器36產生多個交疊的感應激活場40。應該認識到的是，整體激活場40可以具有由各拱形場40形成的矩形形狀。根據另ー實施例，如圖5所示，可以采用単獨的電容式傳感器設置36以產生単獨的激活場40。該單獨的激活場可以在總體上呈矩形或圓形的區域具有總體上拱形的場。應該認識到的是，形成任何數量激活場的任何數量的電容式傳感器都可以用于感應接近開關22的激活。參照圖6，其表示根據ー個實施例的接近開關總成20。所示ー個或多個接近開關22為控制器42提供輸入。另外，靈敏度傳感器輸入22S為控制器42提供輸入。控制器42可以包括控制電路，例如微處理器44和存儲器46。應認識到的是，可以采用其它模擬和/或數字控制電路來提供靈敏度控制調節。控制器42處理ー個或多個存儲在存儲器46中的程序100，微處理器44可以基于ー個或多個接近開關22和靈敏度傳感器輸入22S的輸入執行程序100。應該認識到的是，控制器42可以基于使用者選擇的靈敏度傳感器輸入22S調節接近開關22的靈敏度。因而每個接近開關22的靈敏度基于使用者選擇的靈敏度進行調節并且用于探測ー個或多個使用者的驅動。控制器42還向ー個或多個裝置16提供控制輸出從而基于使用者對ー個或多個接 近開關22的激活來控制這些裝置。例如，可以基于開關22的激活控制車頂打開或關閉。在這種情況下，當開關22的感應激活場超過閾值時可以產生輸出。在所示實施例中，表示和描述了用于接收使用者輸入以改變接近開關22的靈敏度的単獨并且分立的靈敏度傳感器輸入22S。根據ー個實施例，靈敏度輸入22S可以包括專門的接近開關，例如電容式開關。根據另ー實施例，靈敏度輸入可以是共用開關，其執行ー個或多個控制功能并且還按照預先確定的協議接收靈敏度輸入。例如，執行ー個功能，例如打開或關閉車頂的接近開關22，還可以作為靈敏度傳感器輸入，據此使用者提供一個或多個依照手法的輸入，例如在接近開關22上輕擊預先確定的次數或將手指保持在接近開關22上最小的時間段，從而導致開關22進入靈敏度輸入模式。參照圖7，其表示基于使用者對靈敏度傳感器輸入22S的驅動來控制接近開關靈敏度的靈敏度控制程序100。程序100從步驟102開始，然后進入步驟104，處理感應激活場。接下來，程序100在判斷框106確定感應激活場是否超過閾值，如果超過了閾值，則在步驟108輸出信號。如果感應激活場沒有超過閾值，則程序100進入判斷框110，確定是否已收到表示使用者激活靈敏度輸入以改變接近開關靈敏度的使用者靈敏度傳感器輸入。如果沒收到靈敏度輸入，則程序100回到步驟104，繼續以當前的靈敏度設置處理感應激活信號。如果已收到使用者靈敏度輸入，則程序100進入步驟112，按照選擇的靈敏度輸入調節接近開關的靈敏度。根據ー個實施例，靈敏度的調節在選擇數量的設置中可以包括靈敏度的遞增變化，例如三個等級的靈敏度(例如低級、中級和高級)并且在靈敏度傳感器輸入22S的每個連續驅動后，依次遞增通過每個等級。應該認識到的是，根據其它實施例，可以基于兩個或多個設置中的任何數量的設置調節接近開關的靈敏度。通過改變施加在每個接近開關上的電信號的電荷脈沖長度可以調節接近開關22的靈敏度。根據另ー實施例，可以調節用于對比的閾值以改變接近開關22的靈敏度。參照圖8，其表示感應激活場60與閾值70的對比。當感應激活場60超過閾值70時，探測到接近開關的驅動。根據一個實施例，使用者可以改變接近開關的靈敏度從而將閾值70改變為較低的閾值以増加靈敏度，或可以增加閾值70以減少靈敏度。可選擇地，可以改變激活信號60的數量級從而通過改變電荷脈沖長度増加或減少信號60以便調節接近開關的靈敏度。
因此，接近開關設置有利地為使用者提供了對車輛10上提供的接近開關22的調節。通過使用者選擇的靈敏度輸入22S來調節接近開關22的靈敏度，使用者可以改變對激活手指探測的靈敏度以便適應戴手套的使用者的使用者手指。另外，靈敏度的改變可以適應在使用者激活中的其它變量，例如可以導致手指與傳感器距離更遠的不同長度的手指、不同的使用者手指甲長度、或使用者使用的特定的碰擦動作 手法。應當理解，在不背離本發明概念的情況下，上述結構可以做出變化和改進，還應當理解，這些概念應由權利要求覆蓋，除非這些權利要求通過它們的語言清楚地另外指明。
權利要求
1.一種具有靈敏度控制的接近開關，其特征在于，包含 接近傳感器，其提供感應激活場； 控制電路，其處理感應激活場以通過對比感應激活場和閾值來感應使用者對開關的激活；以及 使用者靈敏度輸入，其用于接收使用者選擇的靈敏度輸入，其中所述控制電路基于使用者選擇的靈敏度輸入控制對比的靈敏度。
2.根據權利要求I所述的接近開關，其特征在于，所述接近開關安裝于車輛中，用于由車輛中乘客使用。
3.根據權利要求I所述的接近開關，其特征在于，所述接近傳感器包含電容式傳感器。
4.根據權利要求3所述的接近開關，其特征在于，通過控制對電容式傳感器施加的電信號的脈沖長度調節所述靈敏度。
5.根據權利要求3所述的接近開關，其特征在于，通過改變閾值調節所述靈敏度。
6.根據權利要求I所述的接近開關，其特征在于，所述使用者靈敏度輸入包含電容式開關。
7.根據權利要求I所述的接近開關，其特征在于，還包含用于對接觸裝置提供輸出信號的輸出。
8.根據權利要求I所述的接近開關，其特征在于，所述使用者靈敏度輸入包含專用的使用者驅動的開關。
9.根據權利要求I所述的接近開關，其特征在于，所述使用者靈敏度輸入包含一個或多個共用開關。
10.根據權利要求I所述的接近開關，其特征在于，所述使用者靈敏度輸入用于控制多個接近開關的靈敏度。
11.一種具有靈敏度控制的車輛電容式開關，其特征在于，包含 電容式傳感器，其安裝在車輛中并且提供感應激活場； 控制電路，其處理感應激活場以通過對比感應激活場和閾值來感應使用者對開關的激活；以及 使用者靈敏度輸入，其用于接收使用者選擇的靈敏度輸入，其中所述控制電路基于使用者選擇的靈敏度輸入控制對比的靈敏度。
12.根據權利要求11所述的電容式開關，其特征在于，還包含用于對接觸裝置提供輸出信號的輸出。
13.一種用可調整的靈敏度控制感應使用者接近的方法，其特征在于，所述方法包含 用接近傳感器提供感應激活場； 處理感應激活場以通過對比感應激活場和閾值來感應使用者對接近傳感器的激活； 探測使用者靈敏度輸入；以及 基于使用者靈敏度輸入調節對比的靈敏度。
14.根據權利要求13所述的方法，其特征在于，所述接近傳感器安裝于車輛中，用于由車輛中乘客使用。
15.根據權利要求13所述的方法，其特征在于，所述接近傳感器包含電容式傳感器。
16.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，通過控制對電容式傳感器施加的電信號的脈沖長度調節所述靈敏度。
17.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，通過改變閾值調節所述靈敏度。
18.根據權利要求13所述的方法，其特征在于，所述探測使用者靈敏度輸入的步驟包含用專用的靈敏度輸入感應使用者輸入。
19.根據權利要求13所述的方法，其特征在于，所述探測使用者靈敏度輸入的步驟包含用共用輸入感應使用者輸入。
20.根據權利要求13所述的方法，其特征在于，還包含基于對比輸出控制信號從而控制裝置的步驟。
全文摘要
本發明提供一種具有靈敏度控制的車輛接近開關及方法，其中該靈敏度控制基于使用者選擇的靈敏度輸入。該開關包括例如電容式傳感器的接近傳感器，其安裝在車輛中并且提供感應激活場。該接近開關還包括控制電路，其用于處理感應激活場以通過對比感應激活場和閾值來感應使用者對開關的激活。該接近開關還包括用于接收使用者選擇的靈敏度輸入的使用者靈敏度輸入。該控制電路基于使用者選擇的靈敏度輸入控制對比的靈敏度。
文檔編號H03K17/955GK102820875SQ20121015468
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月17日 優先權日2011年6月9日
發明者斯圖爾特·C·薩爾特, 康奈爾·路易斯·加德納, 杰弗里·辛格, 邁克爾·詹姆斯·惠滕 申請人:福特全球技術公司