生产感测基板的设备和方法与流程

生产感测基板的设备和方法


背景技术：

1.电容感测技术的当前实现方式通常被配置用于放置在汽车方向盘周围或可能地用于定位在车辆座椅内，使得导电物体(比如人体)可在感测系统中引发对乘员检测有用的电响应。在早前实施方案中，用于利用电容感测技术的系统可包括在其上具有电路的传感器垫，该电路检测在该传感器垫附近的人体或其他物体的一个或多个部分的存在。在这些装置中，传感器垫通常设置在方向盘的外区段与方向盘框架的边沿之间。方向盘框架典型地由金属(诸如镁合金或钢)制成，并且可能是使传感器垫中的电信号失真的干扰源(例如，但不限于，寄生电容和/或不期望的电磁响应)。在其他装置中，车辆座椅可包括电容感测系统，该电容感测系统在可能干扰对乘员检测系统有用的电容感测操作的类似金属基础结构附近。
2.传统的电容传感器及其相关联的屏蔽系统通常是分层组件，其包括共同地允许对乘员的身体、乘员在车辆中的位置或物体在车辆中的放置进行物理检测的传感器垫、屏蔽层和/或加热垫。一般来讲，在先前实施方案中，电源向屏蔽垫提供电压信号来为传感器垫提供电屏蔽。由于传感器垫接近金属物体(诸如方向盘或座椅框架)，可能发生对传感器垫承载的电信号的干扰，并且向屏蔽垫提供屏蔽电压信号可防止这种干扰。此外，该系统还可包括加热器垫。加热器垫可与屏蔽垫分开，或者它可用作组合式加热器和屏蔽垫。为了将加热器垫用作屏蔽垫，电源产生加热电流来加热方向盘或产生屏蔽电压信号来将加热器垫用作屏蔽垫。加热电流大于屏蔽电流。
3.然而，当分层组件对于与车辆的各种部件结合安装来说太厚或太笨重，或者层中使用的材料不适合形成用于给定应用的期望形状时，就会出现问题。因此，本领域中需要用于制造电容传感器系统的改善的系统和方法，该电容传感器系统包括相关联的屏蔽设备，使得传感器和屏蔽件可放置在车辆车身的更多的不同区域中。当然，对电容感测系统的结构的所有改善仍然必须可靠地提供可用于众多乘员检测和乘员安全目的的电输出的变化。


技术实现要素：

4.本文公开了对车辆中的传感器系统进行屏蔽的系统和方法。
5.在一个实施方案中，一种基板包括非导电片材，所述非导电片材具有第一面和第二面，其中相应的导电迹线粘附到所述第一面和所述第二面。所述片材和所述迹线各自包括具有相互弹性以彼此结合地拉伸和收缩的柔性组合物。在所述片材上存在变形力的情况下，所述弹性维持所述导电迹线的结构连续性。
6.在不同的实施方案中，一种基板包括基体材料，所述基体材料具有第一面和第二面，其中相应的导电迹线粘附到所述第一面和所述第二面上。所述基体材料和所述迹线各自具有带有允许所述基体材料和所述导电迹线彼此结合地拉伸和收缩的相互弹性的柔性组合物，并且在所述基板上存在变形力的情况下维持所述导电迹线的电连续性。该实施方案还可包括：第一碳聚合物层，所述第一碳聚合物层连接到所述基板的所述第一面；和第二碳聚合物层，所述第二碳聚合物层连接到所述基板的所述第二面。
7.在另一个实施方案中，所述碳聚合物层在所述导电迹线上方和之间延伸以获得导电性的附加冗余。
8.以下还公开了一种在基板上印刷导电迹线的方法。
附图说明
9.附图中的部件不一定相对于彼此按比例绘制。在若干视图中，相似的附图标记指示对应的部分。
10.图1示出了根据一个实现方式的传感器垫中的层的分解图。
11.图2示出了根据图1中的实现方式的组装好的传感器垫层的前视平面图。
12.图3示出了根据一个实现方式的印刷到传感器垫上的第一示例电路图案的透视图。
13.图4示出了根据一个实现方式的印刷到传感器垫上的第二示例电路图案的透视图。
14.图5示出了根据本文的实施方案的利用在其上具有印刷电路的传感器垫的方向盘系统的示意图。
15.图6示出了将根据本文的实施方案的传感器垫与根据另一个实现方式的加热器垫一起使用的方向盘系统的示意图。
16.图7示出了如本文所公开的传感器垫的顶视图，示出了感测区和来自与每个区相关联的每个环路的选定传感器返回线的示意性区域。
17.图8示出了如本文所公开的传感器垫的顶视图，示出了感测区和来自与每个区相关联的每个环路的一组不同的选定传感器返回线的示意性区域。
18.图9示出了如本文所公开的传感器垫的顶视图，示出了感测区和来自与每个区相关联的选定电路的一组不同的选定传感器返回线的示意性区域。
19.图10示出了如本文所公开的传感器垫的顶视图，示出了感测区和来自与每个区相关联的选定电路的一组不同的选定传感器返回线的示意性区域。
20.图11示出了如本文所公开的传感器垫的顶视图，示出了感测区和来自与每个区相关联的选定电路的一组不同的选定传感器返回线的示意性区域。
21.图12示出了在其中实现本公开的实施方案的计算机环境的示意图。
具体实施方式
22.本文公开了电子地感测车辆内的乘员和其他物体的设备、系统和方法，以及用于解决电干扰的适当屏蔽机构。在对方向盘应用特别地有用的手放置检测系统的上下文中解释了电容感测设备的某些示例，但是这种描述并不是对本公开的限制。本文描述的构思同样适用于可放置在任何车辆部件内或接近任何车辆部件放置的乘员和物体感测技术，该乘员和物体感测技术将受益于电子感测、相关联的屏蔽功能以及向车辆数据管理系统提供控制数据的计算机化分析技术。因此，本公开中使用的术语旨在暗示其最广泛的含义。例如，对“车辆”的引用包括乘员从一个目的地移动到另一个目的地的所有形式的运输设备。事实上，感测系统的某些物理实现方式可用于多种电子感测环境中，并且术语“电容”感测并非旨在成为可利用下述结构的唯一技术领域。
23.电容感测技术的一种非限制性实现方式是包括基板190的传感器系统，该传感器系统被配置用于放置在车辆内部的多个结构中或上。如图1所示，基板190可包括基体材料、层或片材100，其上允许以最少数量的层构建传感器电路124a、124b、124c和屏蔽电路122。事实上，通过利用印刷操作和导电油墨产品，传感器电路124a、124b、124c和屏蔽电路122两者可形成在单个层(即，单个垫)100的相对两侧110、120上。在该实施方案中，用于放置在车辆内的感测系统中的基板190包括具有第一面110和第二面120的非导电片材100。相应的导电迹线122、124a至124c印刷到片材的第一面和第二面上并粘附到该第一面和第二面。在下面描述的一个实施方案中，导电迹线可用银聚合物油墨丝网印刷到基板的相对两面110、120上，如图1所示。
24.所描述的实施方案的一个非限制性目标是提供感测和屏蔽结构，该感测和屏蔽结构可定位在车辆内部的众多形状、轮廓和大小的难以装配的车辆部件内。为了实现该目标，片材100和迹线122、124a至124c各自包括具有允许基板和迹线彼此结合地拉伸和收缩的相互弹性的柔性组合物。术语相互弹性旨在仅用于描述目的，但是一般来讲，非导电片材100和导电迹线122、124a至124c的弹性进行协调以在片材上存在变形力的情况下维持导电迹线的结构连续性。片材100和导电迹线122、124a至124c被设计有拉伸参数，所述拉伸参数重叠，使得变形力不能以打破片材100和其上的导电迹线122、124a至124c中的任一者或两者的拉伸极限的方式拉伸或收缩整个基板190。换句话说，片材可被模制、成形、折叠，并且最重要的是被拉伸，以符合设计考虑而不破坏由导电迹线形成的电路。片材和导电迹线被配置为承受将片材的尺寸在任何方向上拉伸2％与10％之间的量的变形力。图3和图4示出了片材100的相对两侧上的导电迹线122、124a至124c以及片材本身可具有沿轴线a-a和b-b的长度和宽度尺寸。因此，在非导电片材100与片材的相对两侧110、120上的相应迹线122、124a至124c之间的相互弹性向基板190赋予形状记忆效应，从而允许整个基板190经受拉伸、收缩或沿轴线的其他变形力，而不破坏导电迹线和所得的屏蔽和感测电路。
25.图3和图4示出了导电迹线122、124a至124c限定非导电片材100的第一面110上的第一图案71和片材100的第二面120上的第二图案81。在其他实施方案中，第一图案71和第二图案81可类似或甚至相同。在一个非限制性示例中，在片材的相对两面上的导电迹线的操作类似于多层电容感测装置的单独的传感器垫和屏蔽垫，但是在设计上更灵活性并且具有要求现有技术装置中从未有过的空间节省效率的更多可能的用途。
26.在一个非限制性实施方案中，图3示出了印刷金属网格层的一个实现方式，其中金属迹线122以类似于纬编图案的方式一起印刷并且印刷在上述非导电片材的第一侧上以形成网格状屏蔽电路7。图4示出了非导电片材100的第二侧120上的不同图案可如何形成网格层，其中金属迹线124a至124c印刷到第二图案81。图3和图4所示的图案允许相应的图案中的网格状屏蔽电路路径和传感器电路路径以在拉伸时维持接触，这在基板190固定到方向盘边沿之后通过网格印刷维持导电性。这些图案是示例性的，并且在其他实现方式中可使用其他合适的编织状图案。根据某些实现方式，印刷网格可在不干扰迹线的导电性质的情况下沿轴线a-a或轴b-b拉伸约2％至约10％。
27.在方向盘边沿上安装印刷网格状屏蔽电路7、122期间，整个基板190沿a-a轴线和b-b轴线拉伸。网格层的这种布置改善了相邻迹线之间的接触以承受基板上的这种变形力。
28.在某些实现方式中，印刷网格状屏蔽电路7、122可包括一个网格层区域，该网格层
区域提供与基体层100相邻的一个导电区。然而，在其他实现方式(未示出)中，网格状屏蔽电路7、122可包括多个单独的网格层区域，所述网格层区域在非导电片材100上彼此间隔开并分开但电联接在一起以提供与多个网格层区域中的每一者相邻的一个导电区。这样的实现方式为方向盘的特定区域提供有针对性的屏蔽并且减少用于网格状屏蔽电路122的网格层的量。在另一个实现方式(未示出)中，多个单独的网格层区域可不电联接，而是单独地联接到电源以提供可单独地激活的单独导电区。相同的并行构造可用于感测电路124a、124b、124c中的区。
29.如所指出，根据本公开的基板190的一个方面是基板190可容易拉伸以模制成用于给定应用的特定形状。在这点上，非导电片材100可被描述为弹性记忆片材，该弹性记忆片材具有沿图3和图4所示的相应轴线a-a和b-b的片材宽度尺寸和片材长度尺寸。类似地，第一图案71和第二图案81中的每一者具有沿相应轴线的对应的相应图案宽度尺寸和相应图案长度尺寸。在不作为本公开的限制的一个示例中，在存在沿对应轴线a-a或b-b的变形力的情况下，片材宽度尺寸和相应的图案宽度尺寸同时地拉伸和收缩2％至10％的量。类似地，在存在沿另一个轴线a-a或b-b的变形力的情况下，片材长度尺寸和所述相应的图案长度尺寸同时地拉伸和收缩2％至10％的量。片材上的变形力可包括张力、压缩力、剪切力以及它们的组合中的至少一者，诸如用于安装或模制基板190以放置在对应的车辆部件上或内(例如，围绕方向盘、沿a柱或b柱、在座椅中或甚至在车辆的附件(诸如驻车制动器、遮阳板、头枕或仪表板附件)上的力。
30.基板190的导电迹线122、124a至124c在单个基体片材100(图5)上形成相应的感测电路8和屏蔽电路7。片材100的非导电性质防止穿过片材短路并且在感测操作中控制感测电容和寄生电容水平两者。在一个实施方案中，通过印刷、优选地但不排他地丝网印刷导电迹线并然后在预定义温度下使导电迹线固化或在使用之前让片材的每一侧上的导电迹线干燥来形成导电迹线122、124a至124c。在这点上，片材的相对两侧上的所有导电迹线形成流体且可印刷组合物(诸如导电油墨)的固化衍生结构。在一个实施方案中，固化衍生结构是可拉伸导电油墨，诸如图1所示的银聚合物油墨。
31.如所指出，基板190用于车辆中的电感测系统并且可结合呈非导电片材的形式的基体层100，该非导电片材也是柔性的、有利于形成多种形状并且可被拉伸以放置在车辆部件上或内。非导电片材100可以是支撑导电迹线122、124a至124c而不允许穿过片材的任何短路的膜。该片材可以是塑料膜并且可选自众多聚合物材料，包括选自pet、pen、pi以及它们的组合的膜。其他片材可更有利于如上所述的拉伸并且由塑料膜(包括热塑性聚氨酯膜)形成。塑料膜对用于形成导电迹线的导电油墨是不可渗透的。在其他实施方案中，非导电片材可以是织物，包括织造织物、非织造织物以及它们的组合中的至少一者。对于一般会吸收导电油墨并导致透背问题(以及在相对两面110、120之间的短路)的织物，该织物可包括使得能够进行丝网印刷并能抵抗织物吸收用于形成相应轨迹的导电油墨的表面光洁度。为了在基板上实现双面电路，织物或膜具有足够的表面能以促进导电迹线的粘附。
32.在另一个实施方案中，用于对车辆中的乘员和其他物体进行电感测的基板具有在同一片材100的相对两面110、120上的感测电路8、124a、124b、124c和屏蔽电路7、122。该片材是具有第一面110和第二面120以及粘附在第一面和第二面上的相应导电迹线的非导电基体材料。基体材料和迹线两者由具有允许基体材料和导电迹线彼此结合地拉伸和收缩的
相互弹性的柔性组合物形成，并且在基板上存在变形力的情况下维持导电迹线的电连续性。在该实施方案中，基板还可包括连接到片材100的第一面110的第一碳聚合物层140a和连接到片材100的第二面120的第二碳聚合物层140b。在图1的示例中，相应的导电迹线包括第一面上的第一银聚合物导电迹线和第二面上的第二银聚合物导电迹线。图1以及本公开中的许多其他图示出了一组导电迹线124a、124b、124c(即，第二银聚合物导电迹线)形成为导电迹线的多个区。以下进一步讨论用于感测电路的不同区的使用。
33.如本文中所讨论的用于感测电路8、124a至124c和屏蔽电路7、122的基板190可被配置为用在其上形成导电迹线的印刷过程制造。在形成电路的方法中，第一步骤包括将相应的基准点施加到柔性织物、片材或膜层(基体材料100)的第一面110和第二面120以引导印刷过程。接下来，以恒定张力将片材保持在适当位置并维持稳定尺寸，以在柔性基体材料的第一面110上印刷第一图案71的第一导电迹线122。该方法还包括在柔性基体材料的第二面120上印刷第二图案81的第二导电迹线124，其中根据基准点的放置来完成印刷。第一图案和第二图案可彼此完全地不同，如图3和图4所示，或者就总体图案而言，这些图案可类似或甚至相同。在一种方法中，基准点是丝网印刷基准点，并且印刷是用导电油墨的丝网印刷。在印刷第二导电迹线之前，制造方法包括将相应的基准点中的至少一者施加到第二面并且丝网印刷第二导电迹线。在施加相应的基准点中的至少一者之前，步骤包括对第一导电迹线进行干燥并且翻转柔性织物以在第二面上进行印刷。相应的基准点将第二导电迹线限定为用于在沿基板的不同区域处感测车辆乘员的位置或身体部分的不同方面的多个区。在一个任选的步骤中，该方法还包括将碳聚合物施加到柔性织物的至少一侧。
34.在又一个实施方案中，用于车辆内的电容感测技术中的基板190包括具有第一面110和第二面120的非导电基体材料100。相应的导电迹线122、124a至124c限定粘附到第一面和第二面上的相应图案71、81，其中所述图案限定跨图案的区域的多个冗余导电通路。基体材料和迹线两者由具有允许基体材料和导电迹线彼此结合地拉伸和收缩的相互弹性的柔性组合物制成，并且在基板上存在变形力的情况下维持导电迹线的电连续性。第一碳聚合物层140a连接到基体材料100的第一面110，并且第二碳聚合物层140b连接到片材的第二面120。碳聚合物层在导电迹线上方和之间延伸以获得导电性的附加冗余。碳聚合物层140a、140b被配置为相应的保护涂层，但是碳聚合物层还用作基体材料或非导电片材或织物的相对两侧上的电容板。碳聚合物材料沉积在相应的迹线上方并沉积到形成在迹线122、124a至124c之间的阱c1、c2、c3和w1、w2中。定位在感测电路上方的所得的碳聚合物板提供一致的电板以作为形成在基板190上的感测电路124a至124c与人体部分或接近由碳聚合物140b稍后形成的导电电容器板的其他导电物体之间的电容电路部件的部分。在相对两侧110上，相应的碳聚合物140a是电容器板，其控制相对于相对定位的金属部分(诸如方向盘框架或座椅构造)的寄生电容或不期望的电磁力的存在。
35.如上文所指出，基板的相对两侧上的导电迹线可连接到电路，并且用于车辆中的电容感测和屏蔽功能，以作为车辆中的乘员监测、安全系统或附件控制系统的部分。在一些非限制性实施方案中并且仅对于本文的示例，在其上具有感测电路和屏蔽电路的基板190可以类似于图2和图5的构造缠绕在方向盘上。图5示出了可包括如图1所示的基板190的方向盘边沿的横截面。方向盘实施方案包括框架12、围绕框架12的包覆成型层14和围绕包覆成型层14的任选的加热器垫层6。本文描述的基板190提供了屏蔽电路7，该屏蔽电路由在基
板190的非导电片材、织物或膜100的第一侧110上的相应导电迹线122形成。屏蔽电路7可由将面向方向盘框架12的印刷导电油墨图案形成。传感器电路8定位在同一非导电片材100的与屏蔽电路7相对的第二侧120上。方向盘可在将表皮层20包住传感器电路8时完成。框架12典型地是镁合金、铝合金、钢或它们的组合，但是它可由另一种合适的刚性材料制成。例如，包覆成型层14由聚氨酯泡沫或热塑性弹性泡沫形成。外表皮层20典型地由皮革或乙烯树脂制成，但是也可包括木材、碳纤维、塑料、聚氨酯泡沫、织物或任何其他合适的材料。通过使屏蔽电路7与传感器电路8直接地相邻，两个电路之间的距离波动由已知的板厚度控制，该板厚度的变化不大，因为热膨胀和收缩的机会被最小化。此外，通过外表皮层20的将基板与方向盘组件的其他部件挤压在一起的张力，这些层之间的距离进一步最小化。
36.图6示出了被描述为支撑传感器电路8、屏蔽电路7还有加热器垫6的基板190的透视图。显然，在本技术中，基体材料或片材100必须由在面对提供给方向盘的热量时维持结构完整性的织物或塑料(例如，对于基体材料100是织物而不是膜)制成。传感器电路8可包括一个或多个感测区，诸如感测区124a、124b、124c，该一个或多个感测区被指示为例如区1至3，并且是不同的且彼此间隔开。此外，屏蔽电路7和加热器垫6可包括一个或多个导电区，诸如分别对应于传感器垫上的感测区并允许选择性区屏蔽和加热的导电区54a、54b、54c和52a、52b、52c。
37.图7示出的电子控制单元(ecu)30与加热器垫6、传感器电路8、屏蔽电路7和一个或多个其他车辆系统(未示出)进行电子通信。特别地，传感器返回线34a至34c分别在ecu 30与每个感测电路124a至124c之间延伸，并且导电馈线56a至56c和58a至58c分别在ecu 30与加热器垫6和屏蔽电路7的每个导电环路52a至52c和54a至54c之间延伸。ecu 30包括处理器31和电源32。
38.处理器31被配置用于检测来自邻近每个感测环路124a至124c的驾驶员的输入，诸如手的存在。在一个实现方式中，来自一个或多个感测环路124a至124c的电信号被传达到处理器31，并且处理器31确定该信号是否指示来自驾驶员的输入。例如，信号可通过电容型感测产生，并且处理器31可将产生的信号与指示驾驶员的手或驾驶员身体的其他部分的存在的信号范围进行比较。
39.除了被配置为检测手或驾驶员身体的其他部分的存在之外，感测电路124a、124b、124c和处理器31还可被配置为从接收自传感器垫的信号检测每个相应的感测区中的各种类型的用户输入，诸如抓握、滑动运动、敲击运动等。例如，通过使用具有设置在特定区域的感测环路的多区传感器垫，传感器垫可被配置用于检测方向盘上何时没有手、有一只手或有两只手和/或膝盖何时触碰方向盘。实施方案不限于仅感测人类、其他动物或给定身体部分，而是基板190具有适当的电路来感测任何导电物体，无论是在基板的电路中引起电响应的静态无生命物体还是有生命的动态动物或人类。
40.返回参考图7的不作为本公开的限制的示例，电源32被配置用于选择性地产生通过加热器垫6的一个或多个导电环路52a至52c以用于加热外表皮层20的至少一部分的电流和通过一个或多个导电环路54a至54c(即，屏蔽电路7、122)以用于使传感器电路8、124a至124c的至少一部分屏蔽来自方向盘框架12的干扰的电压信号。加热电流大于屏蔽电流。根据一些实现方式，例如，加热电流为约4安培至约8安培，这足以产生热量来加热方向盘的表皮层20，并且屏蔽电流小于约200微安培，这足以使传感器垫8屏蔽方向盘框架12。在某些实
现方式中，例如，屏蔽电流可在约9微安培到约11微安培之间。在一个特定实现方式中，加热电流可以是约7安培，并且屏蔽电流可以是约10微安培。根据某些实现方式，这些电流值可以是每一区或每一通道的，并且被输入到ecu 30中。
41.在一个实现方式(未示出)中，ecu 30可至少包括分别在电源32与导电环路52a至52c和54a至54c之间的第一电路和第二电路。第一电路接收加热电流，该加热电流是简单的电阻电压电流，以加热邻近导电环路52a至52c的区域。第二电路接收屏蔽电流，该屏蔽电流可以是特定频率的信号，例如，以屏蔽邻近导电环路54a至54c的区域。第二电路的特定频率的信号被配置用于尽可能接近地匹配为感测垫产生的电容电压信号。
42.根据一个实现方式，将由电源32产生的加热电流电平、感测电压电平或屏蔽电压信号由处理器31控制。例如，在各种实现方式中，处理器31可被配置为响应于接收到来自按钮、开关或设置在方向盘上或车辆的其他地方的其他合适的输入机构的输入而指示电源32在一个或多个导电环路52a至52c中产生加热电流。在另一个实现方式中，处理器31可被配置用于响应于接收到来自一个或多个感测环路124a至124c的输入而产生加热电流。例如，在特定实现方式中，处理器31还可被配置为指示电源32产生用于与感测到驾驶员的手的存在的特定感测环路124a至124c相邻的特定导电环路52a至52c的加热电流。该配置允许系统通过仅加热方向盘边沿的感测到驾驶员的手的存在的那些部分来节省能量。例如，如果处理器31在感测电路124a附近感测到驾驶员的手的存在，则处理器31可产生通过与感测环路124a相邻的导电环路52a的加热电流以加热方向盘在驾驶员的手下方的部分。
43.在另一个实现方式中，或者除了上述实现方式之外，处理器31可被配置用于指示电源32产生加热电流，直到发生以下状况中的较早状况：方向盘达到预设温度或从另一个车辆系统接收到指示在一个或多个区中的感测优先于加热的覆写信号。具体地，处理器31可从方向盘中的一个或多个温度传感器接收温度信号，并且根据温度信号确定是否达到预设温度。例如，典型的加热器调节范围可以是约30℃到约42℃的任何点。根据到某些实现方式，典型地使用一个或多个热敏电阻来检测温度，诸如负温度系数(ntc)型热敏电阻。热敏电阻向处理器31提供反馈，并且处理器31使用温度反馈来调节方向盘上的目标温度。
44.此外，覆写信号可向处理器31指示另一个系统应当接收本来将分配给加热器垫6以用于加热器功能的电资源或来自传感器垫8的输入优先于加热。
45.在另一个实现方式中，或者除了上述实现方式之外，处理器31可被配置为指示电源32周期性地交替产生加热电流和屏蔽电压信号，诸如每隔约10毫秒至约50毫秒进行交替。在其他实现方式中，该周期可在约10毫秒至约100毫秒之间。例如，可基于处理器31的速度、外部或内部温度或驾驶员的偏好来设置交替周期。另外，板载温度监测可能影响时序，诸如以防止控制器本身过热。或者，如果检测到特定的故障状况并且ecu 30需要优先管理该故障状况，则时序可能被影响。
46.在图8所示的替代实现方式中，第一电源62a被提供用于产生加热器垫6的加热电流，并且第二电源62b被提供用于产生屏蔽电路7的屏蔽电压信号。第一电源62a和第二电源62b在图8中被示出为分别在两个单独的ecu 60a、60b内，但是替代地，这些可被包括在一个ecu 60中，如图9所示。例如，这些实现方式允许系统在期望时提供连续的屏蔽和加热。此外，ecu 60a或60可包括用于从电源62a接收加热电流的第一电路，该加热电流是简单的电阻电压电流，以加热邻近加热器垫6的导电环路的区域。另外，ecu 60b或60可包括用于从电
源62b接收屏蔽电压信号的第二电路，该屏蔽电压信号可以是特定频率的信号，例如以屏蔽邻近屏蔽垫7的导电环路的区域。
47.此外，在具有多个区的传感器电路中，当线彼此太靠近时，由与每个感测区相关联的传感器返回线承载的信号可在与相邻区相关联的感测环路或传感器返回线中产生噪声。该噪声降低了传感器垫检测邻近一个或多个感测区的手的存在的能力。此外，从来自一个区的传感器返回线的跨越另一个区的串扰可能导致来自另一个区的意外检测。因此，本文描述的各种实现方式提供围绕传感器返回线的可邻近另一个感测区或传感器返回线设置的至少一部分的屏蔽，以隔离由传感器返回线承载的信号。
48.此外，生物识别型传感器可设置在车辆中以与通过使用非生物识别型传感器的方向盘的手感测结合地工作。这些生物识别传感器可设置在方向盘上或车辆的其他地方。这些生物识别型传感器的示例包括视网膜检测、心率监测、唤醒状态监测和驾驶员检测(例如，在车辆座椅中)。
49.如图10所示，ecu 30与加热器垫16、传感器电路18和一个或多个其他车辆系统(未示出)进行电子通信。特别地，传感器返回线34a至34c在ecu 30与每个感测区之间延伸，并且来自加热器垫16的导电馈线36a至36c在ecu 30与同本公开的基板一起使用的加热器垫的每个部分之间延伸。
50.图11示出了传感器电路18的示意性顶视图，示出了从它们相应的感测电路区124a、124b、124c延伸的三个传感器返回线34a、34b、34c中的每一者的路径。如图所示，传感器返回线34a在感测环路124b的一部分上延伸，这可能是感测环路124b的干扰源。为了将传感器返回线承载的信号彼此隔离，同时允许线沿传感器垫18的有效布线，在ecu 30与感测环路124a至124c之间延伸的传感器返回线34a至34c中的一者或多者可包括围绕传感器返回线34a至34c的至少一部分的屏蔽。
51.除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有如本领域普通技术人员通常理解的相同含义。类似或等同于本文描述的那些的方法和材料可用于实践或测试本公开。除非上下文另外清楚地指出，否则如说明书中和所附权利要求中所使用，单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数指示对象。如本文所使用的术语“包括”及其变形与术语“包含”及其变形同义地使用，并且是开放的、非限制性术语。尽管将描述方向盘手检测系统的实现方式，但是对本领域技术人员将变得明显的是，实现方式不限于此。
52.如本文所使用，术语“近似地”、“约”、“基本上”以及类似的术语旨在具有与本公开的主题所涉及的领域的普通技术人员常见且公认的用法相一致的广泛含义。审阅本公开的本领域技术人员应当理解，这些术语旨在允许描述所描述且要求保护的某些特征，而不是将这些特征的范围限制于所提供的精确数值范围。因此，这些术语应当被解释为指示所描述且要求保护的主题的非实质或不重要的修改或变更被认为是在如所附权利要求中陈述的本发明的范围内。
53.应当注意，如本文所使用的描述各种实施方案的术语“示例性”旨在指示此类实施方案是可能的实施方案的可能示例、代表和/或说明(并且这种术语并非旨在暗示此类实施方案一定是不寻常或最高级的示例)。
54.如本文所使用的术语“联接”、“连接”等意味着将两个构件彼此直接地或间接地联结。这种联结可以是静态的(例如，持久的)或可移动的(例如，可移除或可释放的)。这种联
结可用彼此一体地形成单个整体的两个构件或两个构件与任何附加中间构件或用彼此附接的两个构件或两个构件与任何附加中间构件来实现。
55.本文引用元件的位置(例如，“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等)仅用来描述附图中各种元件的取向。应当注意，各种元件的取向可根据其他示例性实施方案而不同，并且这种变化旨在被本公开涵盖。
56.重要的是，应注意，如各种示例性实施方案所示出的用于方向盘的感测系统的构造和布置仅是说明性的。尽管本公开中仅详细地描述了几个实施方案，但是审阅本公开的本领域技术人员将容易地理解，在不实质上脱离本文描述的主题的新颖性教导和优点的情况下，许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装或分层布置、材料使用、颜色、取向等的变化)。例如，被示出为一体地形成的元件可由多个零件或元件构造成，元件的位置可颠倒或以其他方式变化，并且离散元件或位置的性质或数量也可变更或变化。任何过程或方法步骤的次序或顺序可根据替代实施方案来变化或重新排序。在不脱离本实施方案的范围的情况下，还可对各种示例性实施方案的设计、操作状况和布置进行其他替换、修改、改变和省略。
57.附图利用其中可实现示例实施方案和方面的示例性计算环境。计算装置环境仅是合适的计算环境的一个示例，并且并不旨在暗示有关使用或功能的范围的任何限制。
58.可使用众多其他通用或专用计算装置环境或配置。可适于使用的所熟知的计算装置、环境和/或配置的示例包括但不限于：个人计算机、服务器计算机、手持或膝上型计算机装置、多处理器系统、基于微处理器的系统、网络个人计算机(pc)、小型计算机、大型计算机、嵌入式系统、包括上述系统或装置中的任一者的分布式计算环境等。
59.可使用由计算机执行的计算机可执行指令，诸如程序模块。一般来讲，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等。可使用分布式计算环境，其中任务由通过通信网络或其他数据传输介质链接的远程处理装置执行。在分布式计算环境中，程序模块和其他数据可位于包括存储器存储装置的本地和远程计算机存储介质两者中。
60.在其最基本配置中，计算装置典型地包括至少一个处理单元和存储器。根据计算装置的确切配置和类型，存储器可以是易失性的(诸如随机存取存储器(ram))、非易失性的(诸如只读存储器(rom)、闪存存储器等)或者这两者的某一组合。
61.计算装置可具有附加特征/功能。例如，计算装置可包括附加存储设备(可移除和/或不可移除)，包括但不限于磁盘或光盘或者磁带或光带。这种附加存储设备在图2中通过可移除存储设备和不可移除存储设备示出。
62.计算装置典型地包括多种计算机可读介质。计算机可读介质可以是可由装置访问的任何可用的介质，并且包括易失性和非易失性介质、可移除和不可移除介质两者。
63.计算机存储介质包括在任何方法或技术中实现的易失性和非易失性介质与可移除和不可移除介质，以用于存储信息，诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。存储器、可移除存储设备和不可移除存储设备都是计算机存储介质的示例。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、电可擦除编程只读存储器(eeprom)、闪存存储器或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光学存储设备、盒式磁带、磁带、磁盘存储设备或其他磁存储装置或者可用于存储期望的信息且可由计算装置访问的任何其他介质。任何这
种计算机存储介质都可以是计算装置的部分。
64.计算装置200可包含允许装置与其他装置进行通信的通信连接。计算装置还可具有输入装置，诸如键盘、鼠标、笔、语音输入装置、触摸输入装置等。还可包括输出装置，诸如显示器、扬声器、打印机等。所有这些装置是本领域中所熟知的，并且无需在此详细地论述。
65.应当理解，本文描述的各种技术可结合硬件部件或软件部件或者在适当时结合这两者的组合来实现。可使用的硬件部件的说明性类型包括现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、片上系统(soc)、复杂可编程逻辑器件(cpld)等。当前公开的主题的方法和设备或其某些方面或部分可采取体现在有形介质中的程序代码(即，指令)的形式，所述有形介质诸如cd-rom、硬盘驱动器或任何其他机器可读存储介质，其中当将程序代码加载到机器(诸如计算机)中并且由该机器执行时，该机器变为用于实践当前公开的主题的设备。
66.图12示出了上述电子控制单元在其中操作的计算机环境的示例。一般来讲，被指示为控制如上所述的感测和屏蔽操作的ecu 30处理从屏蔽电路7、传感器电路8和加热器垫6接收和/或向该屏蔽电路、传感器电路和加热器垫提供的信号(无论是功率信号还是数据信号)。通过适当的处理器202和存储器204，ecu 30可被配置有计算机实现的软件，以确保本公开的整个屏蔽、感测和加热系统中的电路操作用于上述目的。在一种意义上，ecu 30可以是本公开的基板190本地的，并且在某些非限制性实施方案中，可包括适合仅控制基板装置中的感测、屏蔽和加热电路的一定程度上基本的配置206。该本地ecu 30还可连接到大体指示为计算机化车辆数据管理系统200的更全局车辆控制系统，该车辆控制系统用更强力的硬件配置实现多个车辆系统和附件。值得注意的是，车辆用数据管理系统200将很可能包括系统存储器和处理器，但是也将结合更复杂种类的存储器装置208、210、多个i/o连接212、214和网络接口控制器216以用于整个车辆的不同数据通信。在这点上，根据适合手头使用的各种实现方式，选择用于本文的感测技术的计算机化系统的各种部件以在源装置与接收装置之间传输数据或甚至功率信号。特别地，本公开的实施方案可利用能够进行网络连接的任何种类的计算机操作，包括附件，诸如人机界面系统(例如，触摸板、显示器上的触敏区域和/或用于与数据通信网络上的处理乘员感测和对应的用户通信的一个或多个部件介接的开关)。
67.尽管示例性实现方式可指在一个或多个独立计算机系统的上下文中利用当前公开的主题的各方面，但是该主题不限于此，而是可结合任何计算环境(诸如网络或分布式计算环境)来实现。更进一步，当前公开的主题的各方面可在多个处理芯片或装置中或跨多个处理芯片或装置实现，并且存储可类似地跨多个装置实现。
68.尽管已经用特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了本主题，但是应当理解，所附权利要求中限定的主题不一定限于上文描述的特定特征或动作。相反，上文描述的特定特征和动作是作为实现权利要求的示例性形式公开的。