一種壓電式門把手傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種壓電式門把手傳感器，其包括壓電元件，濾波器，放大器，正負(fù)脈沖分離器，微處理器。利用同一個壓電元件在不同動作下會產(chǎn)生不同波形信號的特點，采用濾波，放大等電路處理輸入信號，再通過正負(fù)脈沖分離器和微處理器對信號進(jìn)行分析，以不同的信號特征來識別開門及鎖門操作，實現(xiàn)了用一個傳感器識別多種操作的功能。該種實現(xiàn)方式無需設(shè)置鎖門開關(guān)或是鎖門傳感器，以單一傳感器輸出開門信號和鎖門信號。因而，本發(fā)明提供了一種成本更低廉、構(gòu)造更簡單、性能更可靠、用戶操作感受更好的門把手傳感器。
【專利說明】
一種壓電式門把手傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及汽車門把手傳感器，尤其涉及一種用于汽車無鑰匙進(jìn)入與啟動系統(tǒng)中的既可輸出開門信號，又可輸出鎖門信號的門把手傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車無鑰匙進(jìn)入與啟動系統(tǒng)(Passive Entry & Passive Start，縮寫為PEPS)由于其方便快捷用戶體驗佳的優(yōu)點而得到較為廣泛的應(yīng)用，對于裝備了 PEPS系統(tǒng)的汽車，門把手除了在有人拉門把手時產(chǎn)生喚醒PEPS用于開鎖的信號外，還必須給PEPS系統(tǒng)提供鎖門信號。
[0003]目前，提供鎖門信號的方法有兩種。其一是在門把手上安裝一個專用的鎖門開關(guān)。安裝專用的鎖門開關(guān)可以提供PEPS系統(tǒng)鎖門信號，但是卻會影響門把手的整體美觀，并且由于安裝鎖門開關(guān)和對開關(guān)進(jìn)行防水處理，將導(dǎo)致成本上升。故有第二種方法，即設(shè)置鎖門敏感元的方式提供鎖門信號。鎖門敏感元隱藏在門把手本體內(nèi)，既滿足防水要求又不會影響門把手的外觀。但是，門把手內(nèi)設(shè)置兩個完全獨立的敏感元(開鎖和解鎖各一個)，導(dǎo)致機構(gòu)復(fù)雜，電子元器件成本上升，且存在同時觸碰開門、鎖門敏感元的風(fēng)險，使門把手傳感器整體可靠性下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)需要兩個傳感器分別輸出開門及鎖門信號的問題，提供一種由單一傳感器輸出開門、鎖門及其他操作信號的壓電式門把手傳感器。
[0005]本發(fā)明所述的壓電式門把手傳感器，其特征在于，包括:
壓電元件:受使用者抓握或叩擊，門把手會產(chǎn)生不同的電信號，并將電信號發(fā)送至濾波器；
濾波器:接收壓電元件發(fā)送的電信號，濾除信號中的噪聲然后送至放大器；
放大器:接收濾波器發(fā)送的信號，對信號進(jìn)行幅度放大，將放大后的信號發(fā)送至正負(fù)脈沖分離器；
正負(fù)脈沖分離器:接收放大器輸出的超過預(yù)定閾值的信號，將不同極性的模擬信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的脈沖；
微處理器:依據(jù)接收到的脈沖信號的參數(shù)特征判斷門把手是受到抓握或是叩擊，并控制相應(yīng)輸出端，將開鎖、解鎖及其它信號脈沖發(fā)送至輸出接口；
輸出接口:使門把手傳感器的輸出電特性適應(yīng)不同后續(xù)系統(tǒng)輸入接口的要求。
[0006]本發(fā)明所述一種壓電式門把手傳感器，利用拉門把手和叩門把手時，傳感器產(chǎn)生的信號波形不同這一特點，采用濾波，放大等電路處理該輸入信號，再通過正負(fù)脈沖分離和微處理器對脈沖特征進(jìn)行分析，依據(jù)不同的特征來識別開門及鎖門操作，實現(xiàn)用一個敏感元識別多種操作的功能。該種實現(xiàn)方式無需設(shè)置鎖門開關(guān)或是鎖門敏感元，以單一敏感元輸出開門信號和鎖門信號。因而，本發(fā)明提供了一種成本更低廉、構(gòu)造更簡單、性能更可靠、用戶操作感受更好的門把手傳感器。
【附圖說明】
[0007]圖1為一種壓電式門把手傳感器的電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0008]圖2為抓握門把手時壓電元件輸出的信號波形。
[0009]圖3為叩擊門把手時壓電元件輸出的信號波形。
[0010]圖4為一個由運算放大器組成的正負(fù)脈沖分離器電路實例。
【具體實施方式】
[0011]如圖1所示，一種壓電式門把手傳感器，包括:
壓電元件:受使用者抓握或敲擊，門把手會產(chǎn)生不同的電信號，并將電信號發(fā)送至濾波器；
濾波器:接收壓電元件發(fā)送的電信號，濾除信號中的噪聲然后送至放大器；
放大器:接收濾波器發(fā)送的信號，對信號進(jìn)行幅度放大，將放大后的信號發(fā)送至正負(fù)脈沖分離器；
正負(fù)脈沖分離器:接收放大器輸出的超過預(yù)定閾值的信號，將不同極性的模擬信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的脈沖；
微處理器:依據(jù)接收到的脈沖信號的參數(shù)特征來判斷門把手是受到抓握或是叩擊，并控制相應(yīng)輸出端，將開鎖、解鎖及其它信號脈沖發(fā)送至輸出接口；
輸出接口:使門把手傳感器的輸出電特性適應(yīng)不同后續(xù)系統(tǒng)輸入接口的要求。
[0012]設(shè)置在門把手上的壓電元件在門把手受抓握和叩擊時會產(chǎn)生不同波形的信號:在抓握門把手時，壓電元件產(chǎn)生的信號波形如圖2所示，其周期大約為300 ms，頻率約為3.3Hz,信號首先出現(xiàn)正脈沖，上升段持續(xù)時間不少于10ms，負(fù)脈沖超過10ms后才出現(xiàn)，兩者出現(xiàn)的時間差大于150ms。在叩擊門把手時，其壓電元件產(chǎn)生的波形如圖3所示，其周期在10至20ms之間，頻率約50至100Hz，信號首先出現(xiàn)正脈沖，隨后是負(fù)脈沖，兩者出現(xiàn)的時間差不大于15ms。對比兩者波形，容易發(fā)現(xiàn)其波形信號具有不同特征:抓握產(chǎn)生的正極性信號持續(xù)時間遠(yuǎn)大于叩擊產(chǎn)生的正極性信號持續(xù)時間。故而，可通過電子電路，準(zhǔn)確地區(qū)分使用者是抓握門把手試圖開鎖還是叩擊門把手試圖鎖門。例如，通過檢測信號的持續(xù)時間，正極性信號持續(xù)時間大于20ms的即為抓握動作，正極性信號和緊隨其后的負(fù)極性信號持續(xù)時間之和小于20ms的即為叩擊動作，并且通過對不同動作產(chǎn)生的信號進(jìn)行定義，便可實現(xiàn)不同的功能。
[0013]本實施例將抓握門把手產(chǎn)生的信號定義為開鎖信號，叩擊門把手產(chǎn)生的信號定義為鎖門信號，以符合人們的使用習(xí)慣。用戶抓握或叩擊門把手時，壓電元件產(chǎn)生相應(yīng)信號并將該信號發(fā)送至濾波器，濾波器將接收到的信號濾去雜波后提取到波形清晰的信號，放大器對該信號進(jìn)行放大，使其能被正負(fù)脈沖分離器識別。正負(fù)脈沖分離器在信號電壓的正極性部分大于設(shè)定的閾值時，其正脈沖輸出端(圖1中與微處理器輸入端I相連的輸出端)，輸出高電平;在信號電壓的負(fù)極性部分小于設(shè)定的閾值時，其負(fù)脈沖輸出端(圖1中與微處理器輸入端2相連的輸出端)輸出高電平。微處理器分析輸入端I和2接收到的脈沖信息:輸入端I檢測到一個幅度超過閾值且寬度大于20ms的脈沖，則此脈沖為抓握動作產(chǎn)生的信號，微處理器抓握信號輸出端3輸出高電平，該信號即為開門信號，接口電路收到該信息則輸出開門信號；如果微處理器脈沖輸入端I檢測到正脈沖信息后，輸入端2隨即檢測到負(fù)脈沖信息并且從正脈沖開始到負(fù)脈沖結(jié)束的時間小于20ms，則此脈沖為叩擊動作產(chǎn)生的信號，微處理器叩擊信號輸出端4輸出高電平，該信號即為鎖門信號。
[0014]輸出接口的設(shè)置，是為了使門把手傳感器的輸出電平適應(yīng)不同PEPS控制器輸入接口電平的要求。
[0015]所述的正負(fù)脈沖分離器可由兩個運算放大器組成電壓比較器構(gòu)成，該正負(fù)脈沖分離器的一種【具體實施方式】如圖4所示，第一運算放大器OPl的正向輸入端與第二運算放大器0P2的反相輸入端相連作為正負(fù)脈沖分離器的輸入端，第一電阻Rl的一端與+5V電壓連接，另一端與第一運算放大器OPl的反相輸入端和第二電阻R2的一端連接，第二電阻R2的另一端與第二運算放大器0P2的正向輸入端和第三電阻R3的一端連接，第三電阻R3的另一端接地。設(shè)輸入端在靜態(tài)時，(信號電壓為O伏)直流電壓為電源電壓的二分之一即2.5伏;正極性信號在2.5至5伏之間變化;負(fù)極性信號在2.5伏至地電位之間變化。適當(dāng)選擇Rl，R2，R3，使第一運算放大器OPl的反相輸入端(輸入端)電壓為3.5伏，0P2的正向輸入端(“+”輸入端)電壓為1.5伏。這樣，當(dāng)輸入端電壓變?yōu)?.5伏以上時，輸出端I(正脈沖輸出端)會輸出高電平；當(dāng)輸入端電壓變?yōu)?.5伏以下時，輸出端2(負(fù)脈沖輸出端)會輸出高電平。正負(fù)脈沖分離器不限于這一種實施方式，事實上，任何一種輸入信號幅度超過設(shè)定閾值時，其輸出端邏輯電平發(fā)生變化的電路結(jié)構(gòu)都可在此使用，均為本發(fā)明所保護(hù)的范圍。
[0016]本發(fā)明所述壓電元件的表面附有柔性隔熱膜，由于人手本身具有一定的溫度，其接觸壓電元件產(chǎn)生的熱釋電效應(yīng)會對壓電元件的工作產(chǎn)生干擾，壓電式門把手傳感器在環(huán)境溫度較高時，傳感器的反應(yīng)明顯地會由于熱釋電干擾而變慢，開門時被卡滯的現(xiàn)象會頻繁發(fā)生。對此，設(shè)置柔性隔熱膜則可以避免人手溫度對壓電元件的影響，避免上述問題。
[0017]如圖2，圖3所示，本發(fā)明中壓電元件產(chǎn)生的兩種信號，其頻率均在3Hz-100Hz之間，故而本發(fā)明中采用的濾波器應(yīng)當(dāng)為帶通濾波器，最好選用通帶為3Hz至10Hz的帶通濾波器。
[0018]另外，由于本發(fā)明可以準(zhǔn)確地區(qū)分抓握動作和叩擊動作，并可定義不同動作為不同指令信號，因而其也可用不同組合的叩擊動作產(chǎn)生的信號定義為不同的指令，微處理器依據(jù)接收到的信號特征提取有用信號，確定指令內(nèi)容，并輸出相應(yīng)的指令信號。
[0019]例如，相鄰叩擊的時間間隔小于0.5s稱為連叩動作，叩擊過程中出現(xiàn)大于0.5s小于2s的間隔稱為停頓。連叩兩次后停頓設(shè)置為“密碼輸入開始”指令，其后輸入的內(nèi)容為密碼;超過2s未出現(xiàn)叩擊，或者密碼叩擊總次數(shù)已超過限定次數(shù)，設(shè)置為密碼輸入結(jié)束指令。
[0020]下面為一個通過密碼輸入，實現(xiàn)開車窗通風(fēng)的實例:
將連叩三次定義為“將車窗微微開啟以通風(fēng)”的密碼。用戶連叩兩次后停頓，再連叩三次后停止，則系統(tǒng)執(zhí)行“將車窗微微開啟以通風(fēng)”指令。
【主權(quán)項】
1.一種壓電式門把手傳感器，其特征在于，包括: 壓電元件:受使用者抓握或叩擊，門把手會產(chǎn)生不同的電信號，并將電信號發(fā)送至濾波器； 濾波器:接收壓電元件發(fā)送的電信號，濾除信號中的噪聲然后送至放大器； 放大器:接收濾波器發(fā)送的信號，對信號進(jìn)行幅度放大，將放大后的信號發(fā)送至正負(fù)脈沖分離器； 正負(fù)脈沖分離器:接收放大器輸出的超過預(yù)定閾值的信號，將不同極性的模擬信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的脈沖； 微處理器:依據(jù)接收到的脈沖信號的參數(shù)特征判斷門把手是受到抓握或是叩擊，并控制相應(yīng)輸出端，將開鎖、解鎖及其它信號脈沖發(fā)送至輸出接口； 輸出接口:使門把手傳感器的輸出電特性適應(yīng)不同后續(xù)系統(tǒng)輸入接口的要求。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓電式門把手傳感器，其特征在于:所述壓電元件的表面覆蓋有柔性隔熱膜。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓電式門把手傳感器，其特征在于:所述的正負(fù)脈沖分離器為輸入信號幅度超過設(shè)定閾值時，其輸出端邏輯電平發(fā)生變化的電路結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種壓電式門把手傳感器，其特征在于:所述的正負(fù)脈沖分離器包括運算放大器和電阻，第一運算放大器OPl的正向輸入端與第二運算放大器0P2的反相輸入端相連作為正負(fù)脈沖分離器的輸入端，第一電阻Rl的一端與+5V電壓連接，另一端與第一運算放大器OPl的反相輸入端和第二電阻R2的一端連接，第二電阻R2的另一端與第二運算放大器0P2的正向輸入端和第三電阻R3的一端連接，第三電阻R3的另一端接地。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓電式門把手傳感器傳感器，其特征在于:所述濾波器為帶通濾波器。6.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的任意一種壓電式門把手傳感器，其特征在于:將不同組合的叩擊動作產(chǎn)生的信號定義為不同的指令，微處理器依據(jù)接收到的信號特征提取有用信號，確定指令內(nèi)容，并輸出相應(yīng)的指令信號。
【文檔編號】G01D5/12GK105973273SQ201610440227
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月20日
【發(fā)明人】何岳山, 陳東東
【申請人】馬瑞利汽車電子(廣州)有限公司