CN104597795A - 一种非接触式音量调节装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种非接触式音量调节装置及方法，该装置包括：第一印制电路板，其上集成有能发收高频电磁波的集成电路以及音量调节器，集成电路的输出端连接音量调节器的输入端；印有发射电极和接收电极的第二印制电路板，其发射电极与集成电路发射引脚相连，其接收电极与集成电路接收引脚相连；以及用于隔离用户和第二印制电路板的非金属隔板。集成电路在发射电极和接收电极附近空间内形成稳定电场，用户手指在空间电场内滑动时，电场被改变，集成电路将检测到的发射电极和接收电极之间电位差的变化转换为数字信号，音量调节器根据该信号实现对音量的调节。本发明设计简单，成本低廉，能以电场空间内任意特定动作作为音量调节方式，操作灵活方便。

Description

一种非接触式音量调节装置及方法

技术领域

本发明属于电子电器技术领域，具体涉及一种非接触式音量调节装置及方法。

背景技术

对于电子电器产品而言，尤其是需要调节音量的音频设备来说，音量的调节大多以旋钮或按键形式存在。在用旋钮调节音量的方式中，旋钮自身就是一个可调电阻，用户通过手动调节可调电阻，实现输入信号的衰减，达到控制音量大小的目的。在按键方式中，音量的增加和减少通过两个轻触按键来实现，每个按键会连接到后端用来触发相应的控制电路，当某一按键按下时，电路检测到按键的动作，将音量按照按键定义进行调节。而以上这些操作无一例外都需要用户直接接触操作对象，难以实现更为灵活的操作。现阶段也有实现非接触式音量调节的，但其***设计复杂、成本较高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种非接触式音量调节装置及方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种非接触式音量调节装置，该装置包括：

第一印制电路板，其上集成有能发射和接收高频电磁波的集成电路以及音量调节器，所述集成电路的输出端连接音量调节器的输入端；

印有发射电极和接收电极的第二印制电路板，其发射电极与所述集成电路的发射引脚相连，其接收电极与所述集成电路的接收引脚相连。

进一步的，该装置还包括用于隔离用户和第二印制电路板的非金属隔板；所述发射电极和接收电极分别位于第二印制电路板的同侧或是异侧；所述接收电极均匀分布于发射电极的四周。

更进一步的，所述集成电路还包括：包含信号产生电路和发射天线的信号发射器，用于产生高频电磁波信号并发射；包含接收天线的信号接收器，用于接收信号发射器发出的电磁波信号；检测电路，用于检测发射电极和接收电极之间的电位差变化；模数转换电路，用于将检测到的电位差变化转换为数字信号，并以该数字信号作为集成电路的输出。

更进一步的，发射电极与集成电路的发射引脚之间串接有电阻。

更进一步的，接收电极与集成电路的接收引脚之间串接有电阻。

更进一步的，集成电路的***电路包含有多个电容，用于对集成电路的供电引脚滤波。

为解决技术问题，本发明还提供基于上述装置的一种非接触式音量调节方法，包括以下步骤：

S1、信号发射器发射高频电磁波，信号接收器接收发射的高频电磁波，以在发射电极与接收电极附近空间内形成稳定电场；

S2、检测电路检测发射电极和接收电极之间的电位差，若该电位差改变，则进入下一步，若该电位差未改变，则继续检测发射电极与接收电极之间的电位差；

S3、模数转换电路将检测到的电位差的变化转换为数字信号，并将该信号发送给音量调节器；

S4、音量调节器根据该数字信号还原用户手势特征，并根据预定义的手势特征与音量调节方向的对应关系来调节音量。

采用本技术方案的有益效果：

集成电路在发射电极和接收电极附近的空间内形成稳定电场，当用户手指在空间电场内滑动时，电场内电力线特性被改变，发射电极和接收电极间的电位差发生变化，接收引脚与发射引脚间的电位差也随之改变，导致信号接收器接收到的电磁波信息也同时发生变化，集成电路将检测到的发射电极和接收电极间的电位差变化转换为数字信号，并将该信号输出给音量调节器，音量调节器根据该信号还原用户手势特征，并根据预定义的手势特征与音量调节方向、大小的对应关系来调节音量。本发明设计简单，成本低廉，能以电场空间内任意特定动作作为音量调节方式，操作灵活方便。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是本发明装置的原理框图；

图3是本发明中集成电路的电路原理图；

图4是本发明中第二印制电路板第一实施例的结构示意图；

图5是图4中发射电极与接收电极间形成的电场等电势线分布图；

图6是本发明中第二印制电路板第二实施例的结构示意图；

图7是图6中发射电极与接收电极间形成的电场等电势线分布图；

图8是本发明方法流程图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合附图对本发明作进一步阐述。

如图1所示，一种非接触式音量调节装置，包括：第一印制电路板1，其上集成有能发射和接收高频电磁波的集成电路以及音量调节器，所述集成电路的输出端连接音量调节器的输入端；印有发射电极和接收电极的第二印制电路板3，其发射电极与集成电路的发射引脚相连，其接收电极与集成电路的接收引脚相连；以及，用于隔离用户和第二印制电路板3的非金属隔板2。

其中，集成电路还包括：包含信号产生电路和发射天线的信号发射器，用于产生高频电磁波信号并发射；包含接收天线的信号接收器，用于接收信号发射器发出的电磁波信号；检测电路，用于检测发射电极和接收电极之间电位差变化；模数转换电路，用于将检测到的电位差变化转换为数字信号，并以该数字信号作为集成电路的输出。如图2是本发明装置的原理框图。

优选的，集成电路的发射引脚与发射电极之间串接有电阻，接收引脚与接收电极之间串接有电阻，都是为了用来提高收发信号的质量，减少外部干扰信号的摄入，而集成电路的***电路包含有多个电容，则是用于对集成电路的供电引脚进行滤波。集成电路中各电路模块的具体电路设计采用成熟的设计方案，在此不作赘述，图3给出了集成电路的其中一种设计。

图4是本发明中第二印制电路板3第一实施例的结构示意图，第二印制电路板3包括：基板307；位于基板307顶层中间位置的发射电极303，发射电极303采用耐腐蚀金属材料，并通过导线与连接插座306相连，进而与集成电路的发射引脚TXD相连；均匀分布于发射电极303四周的接收电极301、302、304、305，接收电极采用耐腐蚀金属材料，并通过导线与连接插座306相连，进而与集成电路接收引脚RX0-RX4中的四个引脚分别相连。本实施例中，发射电极与接收电极位于第二印制电路板的同一侧。

工作时，信号发射器发射高频电磁波，信号接收器接收发射的高频电磁波，在发射电极303与接收电极301、302、304、305的附近空间内形成稳定的三维电场，发射的高频电磁波的频率范围在44kHz-115kHz，以发射的电磁波频率为80kHz为例，形成的三维电场如图5所示，图中给出了电场稳定状态下的等电势线；当用户在电场分布的空间范围内做出滑动动作时，原稳定电场发生变化，发射电极和接收电极间的电位差发生变化，接收引脚与发射引脚间的电位差也随之改变，导致信号接收器接收到的电磁波信息也同时发生变化，集成电路的检测电路检测到发射电极和接收电极间的电位差变化后，模数转换电路将该电位差变化转换为数字信号，音量调节器根据该数字信号还原用户手势特征，手势特征即指手的滑动方向，并根据预定义的手势特征与音量调节方向的对应关系来调节音量。

举例来说，当用户的手在电场空间内滑动时，电场内的等电势线会受到滑动过程的影响，而等电势线的位置信息是具有空间属性的，其变化方向与手的滑动方向相同，即根据等电势线的变化方向即可知道手势特征，而根据发射电极与接收电极间的电位差变化就可得知等电势线的变化方向，预先定义手势特征为“向右”则音量调大，则用户在电场空间内向右滑动时，检测电路检测到发射电极与接收电极之间的电位差变化，模数转换电路将该电位差变化转换为数字信号，音量调节器根据该数字信号(即电位差变化)即可知用户手势特征为“向右”，又根据预定义的手势特征与音量调节的对应关系为手势特征为“向右”则音量调大，故音量调节器调节音量增大，同理，用户在电场空间内向左滑动时，音量调节器调节音量减小，也就实现了音量增加或减小的调节，而调节的大小则可以根据用户实际需求在应用层面进行设置。

图6是本发明中第二印制电路板3第二实施例的结构示意图，第二印制电路板3包括：基板307；位于基板307底层中间位置的发射电极303，发射电极303采用耐腐蚀金属材料，并通过导线与连接插座306相连，进而与集成电路的发射引脚TXD相连；位于基板307顶层的接收电极301、302、304、305，接收电极采用耐腐蚀金属材料，并通过导线与连接插座306相连，进而与集成电路接收引脚RX0-RX4中的四个引脚分别相连。本实施例中，发射电极与接收电极分别位于第二印制电路板的两侧。

工作时，信号发射器发射高频电磁波，信号接收器接收发射的高频电磁波，在发射电极303与接收电极301、302、304、305的附近空间内形成稳定的三维电场，发射的高频电磁波的频率范围在44kHz-115kHz，以发射的电磁波频率为80kHz为例，形成的三维电场如图7所示，图中给出了电场稳定状态下的等电势线；当用户在电场分布的空间范围内做出滑动动作时，原稳定电场发生变化，发射电极和接收电极间的电位差发生变化，接收引脚与发射引脚间的电位差也随之改变，导致信号接收器接收到的电磁波信息也同时发生变化，集成电路的检测电路检测到发射电极和接收电极间的电位差变化后，模数转换电路将该电位差变化转换为数字信号，音量调节器根据该数字信号还原用户手势特征，手势特征即指手的滑动方向，并根据预定义的手势特征与音量调节方向的对应关系来调节音量。

举例来说，当用户的手在电场空间内滑动时，电场内的等电势线会受到滑动过程的影响，而等电势线的位置信息是具有空间属性的，其变化方向与手的滑动方向相同，即根据等电势线的变化方向即可知道手势特征，而根据发射电极与接收电极间的电位差变化就可得知等电势线的变化方向，预先定义手势特征为“向右”则音量调大，则用户在电场空间内向右滑动时，检测电路检测到发射电极与接收电极之间的电位差变化，模数转换电路将该电位差变化转换为数字信号，音量调节器根据该数字信号(即电位差变化)即可知用户手势特征为“向右”，又根据预定义的手势特征与音量调节的对应关系为手势特征为“向右”则音量调大，故音量调节器调节音量增大，同理，用户在电场空间内向左滑动时，音量调节器调节音量减小，也就实现了音量增加或减小的调节，而调节的大小则可以根据用户实际需求在应用层面进行设置。

非金属隔板2用于隔离用户和第二印制电路板3,对音量的调节可以在非金属隔板2上空分布有电场的三维空间内进行。以非金属隔板2上空建立的XYZ坐标系为基础，可以在XY平面实现音量调节、也可以在XZ平面实现音量调节、还可以在YZ平面实现音量调节，同样的，也可以设置为有电场分布的空间内任意特定动作作为音量调节的方式。

本发明还提供基于上述装置的一种非接触式音量调节方法，包括以下步骤：

S1、信号发射器发射高频电磁波，信号接收器接收发射的高频电磁波，以在发射电极与接收电极附近空间内形成稳定电场；

S2、检测电路检测发射电极与接收电极之间的电位差，若电位差改变，则进入下一步，若电位差未改变，则继续检测发射电极与接收电极之间的电位差；

S3、模数转换电路将检测到的电位差变化转换为数字信号，并将该信号发送给音量调节器；

S4、音量调节器根据该数字信号还原用户手势特征，并根据预定义的手势特征与音量调节方向的对应关系来调节音量。

本发明中，集成电路在发射电极和接收电极附近的空间内形成稳定电场，当用户手指在空间电场内滑动时，电场内电力线特性被改变，发射电极和接收电极间的电位差发生变化，接收引脚与发射引脚间的电位差也随之改变，导致信号接收器接收到的电磁波信息也同时发生变化，集成电路将检测到发射电极和接收电极间的电位差变化转换为数字信号，并将该信号输出给音量调节器，音量调节器根据该信号还原用户手势特征，并根据预定义的手势特征与音量调节方向的对应关系来调节音量,而调节的大小则可以根据用户实际需求在应用层面进行设置。本发明设计简单，成本低廉，能以电场空间内任意特定动作作为音量调节方式，操作灵活方便。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种非接触式音量调节装置，其特征在于包括：

第一印制电路板，其上集成有能发射和接收高频电磁波的集成电路以及音量调节器，所述集成电路的输出端连接音量调节器的输入端；

印有发射电极和接收电极的第二印制电路板，其发射电极与所述集成电路的发射引脚相连，其接收电极与所述集成电路的接收引脚相连。

2.根据权利要求1所述的一种非接触式音量调节装置，其特征在于：该装置还包括用于隔离用户和第二印制电路板的非金属隔板。

3.根据权利要求1所述的一种非接触式音量调节装置，其特征在于：所述发射电极和接收电极分别位于第二印制电路板的同侧或是异侧。

4.根据权利要求3所述的一种非接触式音量调节装置，其特征在于：所述接收电极均匀分布于发射电极的四周。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种非接触式音量调节装置，其特征在于：所述集成电路还包括：包含信号产生电路和发射天线的信号发射器，用于产生高频电磁波信号并发射；包含接收天线的信号接收器，用于接收信号发射器发出的电磁波信号；检测电路，用于检测发射电极和接收电极之间电位差的变化；模数转换电路，用于将检测到的电位差变化转换为数字信号，并以该数字信号作为集成电路的输出。

6.根据权利要求5所述的一种非接触式音量调节装置，其特征在于：发射电极与集成电路的发射引脚之间串接有电阻。

7.根据权利要求5所述的一种非接触式音量调节装置，其特征在于：接收电极与集成电路的接收引脚之间串接有电阻。

8.根据权利要求5所述的一种非接触式音量调节装置，其特征在于：集成电路的***电路包含有多个电容，用于对集成电路的供电引脚滤波。

9.一种非接触式音量调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、信号发射器发射高频电磁波，信号接收器接收发射的高频电磁波，以在发射电极与接收电极附近空间内形成稳定电场；

S2、检测电路检测发射电极与接收电极之间的电位差，若该电位差改变，则进入下一步，若该电位差未改变，则继续检测发射电极与接收电极之间的电位差；

S3、模数转换电路将检测到的电位差的变化转换为数字信号，并将该信号发送给音量调节器；

S4、音量调节器根据该数字信号还原用户手势特征，并根据预定义的手势特征与音量调节方向的对应关系来调节音量。