接近开关总成及其调谐方法
【专利说明】
[0001] 相关申请交叉引用
[0002] 本申请是2013年1月23日提交的美国专利申请号13/747, 578的名称为"接近开 关总成和其校准方法（PROXIMITYSWITCHASSEMBLYANDCALIBRATIONMETHODTHEREFOR) " 的部分延续，其是2012年12月20日提交的美国专利申请号13/721,886的名称为"接 近开关总成和使用速度监控的激活方法（PROXMITYSWITCHASSEMBLYANDACTIVATION METHODUSINGRATEMONITORING)"的部分延续，其是2012年4月11日提交的美国专利申 请号13/444, 374的名称为"接近开关总成及激活方法（PROXIMITYSWITCHASSEMBLYAND ACTIVATIONMETHOD)"的部分延续。上述相关申请通过引用的方式合并于此。
技术领域
[0003] 本发明总体上涉及开关，以及更具体地涉及具有增强的开关激活判定的接近开 关。
【背景技术】
[0004] 机动车辆通常配备有各种用户可促动的开关，比如用于操作包括电动车窗、前照 灯、挡风玻璃雨刮器、玻璃天窗或天窗、车内灯、无线电广播和娱乐信息装置、以及各种其他 装置的装置的开关。通常，需要由使用者促动这些类型的开关，以便激活或禁用装置或执行 某些类型的控制功能。比如电容开关这样的接近开关采用一个或多个接近传感器以生成感 测激活场并且感测指示通常由使用者的手指非常接近或接触传感器引起的开关的使用者 促动的激活场的变化。电容开关通常配置成基于感测激活场与阈值的比较来检测开关的使 用者促动。
[0005] 开关总成经常采用彼此非常接近的多个电容开关并且通常需要使用者选择单个 所需的电容开关以执行预期操作。在比如在汽车中使用这样的某些应用中，由于驾驶员注 意力分散，车辆的驾驶员查看开关的能力受限。在这样的应用中，允许使用者探索用于特定 按钮的开关总成同时避免开关激活的过早判定是可取的。因此，辨别使用者是打算激活开 关、或在专注于比如驾驶这样的较高优先级任务的同时仅探索特定的开关按钮、或没有打 算激活开关是可取的。
[0006] 可以使用薄膜技术制造电容开关，在薄膜技术中，印刷并且固化与溶剂混合的导 电油墨以实现电路布局。电容开关可以不利地受到凝结液滴的影响。例如，当湿度变化时， 凝结液滴的变化可以改变电容信号。凝结液滴的变化可足以触发错误的激活。
[0007] 因此，提供提高通过比如车辆的驾驶员这样的个人的接近开关的使用的接近开关 布置是可取的。提供减少或阻止由归因于凝结液滴事件的错误激活的接近开关布置是更可 取的。
【发明内容】
[0008] 根据本发明的一个方面，提供一种调谐接近传感器的方法。方法包括用接近传感 器生成激活场和响应于激活场生成信号的步骤。方法也包括检测与信号有关的噪声和基于 检测到的噪声调节参数的步骤，其中参数用于检测接近状态。
[0009] 根据本发明的另一方面，提供一种接近传感器总成。接近传感器总成包括提供激 活场并且生成信号的接近传感器。接近传感器总成还包括响应于激活场生成信号、检测与 信号有关的噪声和基于检测到的噪声调节参数的控制电路，其中参数用于检测接近状态。
[0010] 通过研宄下述说明书、权利要求和附图，本发明的这些和其它方面、目的和特征将 被本领域技术人员所理解和领会。
【附图说明】
[0011] 在附图中：
[0012] 图1是采用根据一个实施例的接近开关总成的具有顶置控制台的机动车辆的乘 客舱的透视图；
[0013] 图2是图1中所示的顶置控制台和接近开关总成的放大视图；
[0014] 图3是通过图2中的线III-III取得的放大截面图，其表明相对于使用者的手指 的接近开关的阵列；
[0015] 图4是图3中所示的每个电容开关中采用的电容传感器的示意图；
[0016] 图5是说明根据一个实施例的接近开关总成的方框图；
[0017] 图6是说明关于与电容传感器有关的一个通道的信号计数的曲线图，其表明激活 运动曲线；
[0018] 图7是说明关于与电容传感器有关的两个通道的信号计数的曲线图，其表明滑动 探索/搜索运动曲线；
[0019] 图8是说明关于与电容传感器有关的信号通道的信号计数的曲线图，其表明缓慢 激活运动曲线；
[0020] 图9是说明关于与电容传感器有关的两个通道的信号计数的曲线图，其表明快速 滑动探索/搜索运动曲线；
[0021] 图10是说明根据一个实施例的关于与在探索/搜索模式下的电容传感器有关的 三个通道的信号计数的曲线图，其说明在峰值时的稳定按压激活；
[0022] 图11是说明根据另一个实施例的关于与在探索/搜索模式下的电容传感器有关 的三个通道的信号计数的曲线图，其说明在信号下降到低于峰值时的稳定按压激活；
[0023] 图12是说明根据另一实施例的关于与在探索/搜索模式下的电容传感器有关的 三个通道的信号计数的曲线图，其说明在小键盘上的增加的稳定压力以激活开关；
[0024] 图13是说明根据另一实施例的关于与在探索模式下的电容传感器以及基于增加 的稳定压力的小键盘的选择有关的三个通道的信号计数的曲线图；
[0025] 图14是说明根据一个实施例的用状态机实施的电容开关总成的五种状态的状态 图；
[0026] 图15是说明根据一个实施例的用于执行激活开关总成的开关的方法的程序的流 程图；
[0027] 图16是说明开关激活和开关释放的进程的流程图；
[0028] 图17是说明用于在无开关和开关活动状态之间切换的逻辑的流程图；
[0029] 图18是说明用于从开关活动状态切换至无开关或开关阈值状态的逻辑的流程 图；
[0030] 图19是说明用于在开关阈值和开关搜索状态之间切换的程序的流程图；
[0031] 图20是说明实施开关搜索状态的虚拟按钮方法的流程图；
[0032]图21是说明关于与经历凝结液滴影响的电容传感器有关的信号通道的信号计数 的曲线图；
[0033]图22是说明根据一个实施例的关于与采用基于阈值的速率监控的电容传感器有 关的信号通道的信号计数的曲线图；
[0034] 图23是说明根据一个实施例的用于执行用于启用接近开关的激活的速率监控的 程序的流程图；
[0035] 图24是说明根据一个实施例的用于快速再校准信号计数的即时再校准程序的流 程图；
[0036]图25是说明根据一个实施例的用于向信号计数提供持续的漂移补偿的实时校准 程序的流程图；
[0037]图26A和26B是说明关于多个信号通道的信号计数的一个示例的曲线图，其表明 利用即时再校准程序的即时正再校准；
[0038] 图27A和27B是说明关于多个通道的另一示例的曲线图，其说明利用即时再校准 程序的负再校准；
[0039] 图28是说明根据一个实施例的具有不同水平的噪声和调节或调谐的阈值水平的 信号通道的曲线图；
[0040] 图29是说明根据一个实施例的具有噪声和在多个区域内确定的噪声的局部区域 估计值的信号的曲线图；
[0041] 图30是说明根据一个实施例的基于噪声估计值来调谐接近传感器的方法的流程 图；
[0042] 图31是说明确定用于调谐接近传感器的局部噪声区域估计值的方法的流程图；
[0043] 图32是说明基于供调谐接近传感器使用的局部噪声区域估计值来估计噪声的方 法的流程图。
【具体实施方式】
[0044] 按照规定，在此公开本发明的具体实施例；然而，应当理解，公开的实施例仅为本 发明的示例性实施例，其可以以各种和替代的形式体现。附图不一定是详细设计；某些示意 图可以放大或缩小以显示功能概述。因此，本发明公开的具体结构和功能细节不应被解释 为限制，而仅仅是作为教导本领域技术人员不同地使用本发明的典型基础。
[0045]参考图1和2,总体上说明根据一个实施例的具有乘客舱和采用多个接近开关22 的开关总成20的机动车辆10的内部，接近开关22具有开关激活监控和判定以及开关校 准。车辆10通常包括装配在车辆乘客舱顶部的车顶或天花板下侧的顶棚上的顶置控制台 12,其通常在前排乘客座位区上方。根据一个实施例，开关总成20具有在顶置控制台12上 彼此接近设置的多个接近开关22。各种接近开关22可以控制若干车辆装置和功能中的任 何一个，比如控制天窗或玻璃天窗16的运动、控制天窗遮阳板18的运动、控制比如内部地 图/阅读灯和顶灯30这样的一个或多个照明装置的激活，以及控制各种其他装置和功能。 然而，应该领会的是，接近开关22可以位于车辆10的其他位置，比如位于仪表板中、位于集 成到用于例如导航和/或音频显示器这样的无线电广播或信息娱乐系统的触屏显示器14 中的比如中央控制台这样的其他控制台上、或根据不同的车辆应用位于车辆10内的其他 位置。
[0046] 根据一个实施例，接近开关22在此表示和描述为电容开关。每个接近开关22包 括至少一个接近传感器，接近传感器提供感测激活场以感测相对于一个或多个接近传感 器的使用者的接触或紧密接近（例如在1毫米之内），比如通过使用者的手指的滑动动 作。因此，在示例性实施例中的每个接近开关22的感测激活场是电容电场，并且，对本领域 技术人员应该显而易见的是，使用者的手指具有导电性和介电性能，其引起感测激活场中 的变化或扰动。然而，本领域技术人员应该领会的是，也可以使用另外或替代类型的接近 传感器，例如但不限于，感应传感器、光学传感器、温度传感器、电阻式传感器等等、或其组 合。2009年4月9日的ATMEI/触摸传感器设计指南（TouchSensorsDesignGuide)， 10620D-AT42-04/09,中描述了示例性接近传感器，该参考文献的全部内容通过引用并入于 此。
[0047] 图1和2中所示的接近开关22各自提供对车辆组件或装置的控制，或者提供指定 的控制功能。一个或多个接近开关22可以专用于控制天窗或玻璃天窗16的运动，以便基于 控制算法促使玻璃天窗16在打开或关闭的方向上移动、使玻璃天窗倾斜或停止玻璃天窗 的移动。一个或多个其他接近开关22可以专用于控制玻璃天窗遮阳板18在打开和关闭位 置之间的运动。玻璃天窗16和遮阳板18每个可以响应于相应的接近开关22的促动而由 电动机促动。其他接近开关22可以专用于控制其他装置，例如打开内部地图/阅读灯30、 关闭内部地图/阅读灯30、打开或关闭顶灯、解锁行李箱、打开后车门、或者消除门灯开关。 通过接近开关22的其他控制可以包括促动车门电动窗上升和下降。通过本发明所描述的 接近传感器22可以控制各种其他车辆控制装置。
[0048] 参考图3,说明具有在开关总成20的使用期间相对于使用者的手指34的彼此紧密 相关的三个串联设置的接近开关22的阵列的接近开关总成20的一部分。每个接近开关22 包括一个或多个用于生成感测激活场的接近传感器24。根据一个实施例，可以通过将导电 油墨印刷在聚合物顶置控制台12的上表面来形成每个接近传感器24。图4中示出了总体 上具有驱动电极26和接收电极28的印刷油墨接近传感器24的一个示例，驱动电极26和 接收电极28各自具有用于生成电容电场32的交叉指状部。应该领会的是，可以以其他方 式制成每个接近传感器24,比如，根据另外的实施例，通过将预制的导电电路跟踪装配到基 板上制成每个接近传感器24。驱动电极26接收以电压 '施加的方波驱动脉冲。接收电极 28具有用于生成输出电压V。的输出。应该领会的是，可以将电极26和28设置为各种其他 结构，以生成如激活场32的电容电场。
[0049] 在此处示出和描述的实施例中，向每个接近传感器24的驱动电极26施加作为方 波脉冲的电压输入％，方波脉冲具有足以将接收电极28充电为所需电压的充电脉冲周期。 因此接收电极28用作测