CN107678606B - 用于远程操控电器设备的控制装置和方法 - Google Patents

用于远程操控电器设备的控制装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于远程操控电器设备的控制装置，包括输入设备和控制面板，控制面板包括：操作板，用户利用输入设备在操作板上绘制所需操控的电器设备的特征要素；位于操作板上方或下方的捕获设备，捕获设备用于捕获输入设备在操作板上某个位置的存在；连接至捕获设备的识别电路，识别电路通过捕获设备识别用户在操作板上绘制的特征要素，并且组合特征要素生成图像；和连接至识别电路的处理电路，处理电路基于生成的图像来判断所需操控的电器设备及其控制方式，并且用户能够通过控制方式来控制所需操控的电器设备。该控制装置能够远程操控家居中的不同电器设备、并且操作步骤较为简单。

Description

用于远程操控电器设备的控制装置和方法
技术领域
本发明总体上涉及家居电器设备的远程操控领域。更具体地说，本发明涉及一种远程操控家居电器设备的控制装置。
背景技术
现有技术中，需要使用各种不同的开关或遥控器来远程操控家居中的不同电器设备，例如使用墙壁开关来操控灯和窗帘等的开闭，使用遥控器来选择电视节目、调节电视机音量/亮度或室内空调机的温度。随着科学技术的发展，已经可以使用移动通信设备来远程操控不同的电器设备。然而，这需要移动通信设备支持远程操控功能并安装相应的固件，另外操作移动通信设备的步骤也较为繁琐，包括点亮屏幕、打开操控程序、选择操控按钮等，这对于老人或者小孩等来说需要较高的学习成本。
因此，期望出现一种能够远程操控家居中的不同电器设备、并且操作步骤较为简单的控制装置。
发明内容
本发明中，用户可以通过绘制图像来操控家居中的不同电器设备。可在面板结构上输入图像，面板结构嵌入便于用户操作的任何位置，例如桌子/操作台、墙壁、装饰材料、地板等。
本发明的一个方面公开了一种用于远程操控电器设备的控制装置，所述控制装置包括输入设备和控制面板，所述控制面板包括：操作板，用户利用输入设备在操作板上绘制所需操控的电器设备的特征要素；位于操作板上方或下方的捕获设备，所述捕获设备用于捕获输入设备在操作板上某个位置的存在；连接至捕获设备的识别电路，所述识别电路通过捕获设备识别用户在操作板上绘制的特征要素，并且组合特征要素生成图像；和连接至识别电路的处理电路，所述处理电路基于生成的图像来判断所需操控的电器设备及其控制方式，并且用户能够通过所述控制方式来控制所需操控的电器设备。
优选地，捕获设备包括围绕操作板布置的多个电极对，所述多个电极对中的一些用于在操作板中产生交变的第一电场，并且所述多个电极对中的另一些用于在交变电场中标定基准位置并且用于测量基准位置的电势差。
优选地，识别电路通过检测所述多个电极对中的所述另一些在第一电场中的电势差的变化，来确定输入设备在操作板上所处的位置。
优选地，捕获设备包括布置在操作板的表面或下方的传感器层。
优选地，传感器层由检测第一电场的场强变化的电容式传感元件组成。
优选地，传感器层由透明材料或不透明材料制成。
优选地，识别电路检测电容式传感元件的电容变化量和所述变化量所处的位置，来确定输入设备在操作板上所处的位置。
优选地，输入设备是触控笔。
优选地，触控笔包括电极对以及电连接至电极对的电极产生组件，从而触控笔能够产生第二电场。
优选地，触控笔具有油墨组件，用于在操作板上驻留油墨以显示输入轨迹。
优选地，触控笔具有设置在其顶端处的触点，所述触点由便于擦除油墨的材料制成。
优选地，输入设备是用户的手指。
优选地，操作板由金属导电元件制成，从而交流电流能够在操作板内产生交变电场。
优选地，在金属导电元件周围包覆金属环。
优选地，操作板的表面电阻介于400Ω/m2至450Ω/m2之间。
优选地，控制面板具有内置或外接显示设备，从而输入设备输入的内容能够通过内置或外接显示设备显示出来。
优选地，操作板嵌在控制面板的顶部。
优选地，控制面板的顶部具有平整表面构造或曲面构造，并且被设计成融合周围建筑面的外饰。
优选地，操作板的顶表面与控制面板的顶部的边缘部分齐平，或者可以略微低于控制面板的顶部的边缘部分。
本发明的另一方面公开了一种利用上述控制装置远程操控电器设备的方法，所述方法包括以下步骤：利用输入设备接触操作板并从第一位置滑动到第二位置，以输入直线或曲线的滑行轨迹作为第一输入路径；捕获设备捕获输入设备在操作板上某个位置的存在；识别电路利用捕获设备识别输入设备输入的第一输入路径L1；利用输入设备在操作板继续输入第二到第n个输入路径，识别电路识别第二到第n个输入路径、并且生成第一到第n个输入路径L1-Ln所构成的一个或多个图像；基于识别电路生成的一个或多个图像，处理电路通过与存储器中存储的设备识别符和设备订阅内容比对，判断需要操控的特定电器设备和控制方式；和利用所述控制方式对电器设备进行远程操控。
利用本发明的优势是显著的，用户可通过绘制的方式来启动对所需电器设备或场景的操控，由此简化了操作步骤，降低了学习成本。
附图说明
在以下参照附图的描述中，相同或相似数字符号标记是指称相同元件或要素，本发明的技术细节将通过参照附图说明的方式加以详述。
其中：
图1示意性示出根据本发明一个实施例的控制面板的结构；
图2A示意性示出利用根据本发明一个实施例的控制面板和输入设备绘制图像的操作过程；
图2B示意性示出根据本发明一个实施例的操作板上的交变电场的网格化布置；
图3示意性示出根据本发明一个实施例的输入设备的结构，其较佳地为笔形状；
图4示意性示出利用根据本发明一个实施例的控制面板和输入设备远程操控电器设备的流程图；
图5示意性示出根据本发明一个实施例的控制装置的应用场景。
具体实施方式
以下将参照附图描述本发明，其中的附图示出了本发明的若干实施例。然而，应当了解的是，本发明可以以多种不同的方式呈现出来，并不局限于下文所描述和示出的实施例。事实上，这些实施例旨在使本公开更为完整，并向本领域技术人员充分说明本发明的保护范围。还应当了解的是，本文公开的各实施例能够以各种方式进行组合，从而提供更多额外的实施例。
如图1和3所示，根据本发明的一个实施例，用于远程操控电器设备的控制装置包括控制面板1和输入设备。用户可以利用输入设备在控制面板1上绘制所需操控的电器设备的若干特征要素，控制面板1通过识别上述特征要素的组合来确定相应的电器设备和控制方式，从而远程操控该电器设备。
控制面板1包括外壳和包封在外壳内的电路组件。如图1所示，外壳包括上方的顶板110、下方的底板120、以及连接顶板110和底板120的侧板(未示出)。
顶板110用于防护下方的电路组件。顶板110可以具有大致平整的表面构造；在另一些实施例中，根据周围建筑面的需要，顶板110也可以具有曲面的构造(例如装饰弧面)。顶板110可以由玻璃或其他有机/无机材料(例如塑料或金属等)制成；在另一个实施例中，也可以由多种有机/无机材料单独制备成片并以层压结构黏合在一起。顶板110可以由上述材料制成的单块板整体形成；在另一个实施例中，顶板110也可以由上述材料制成的多块板拼接而成。顶板110可以是透明、半透明或不透明的，并且可以被设计成融合周围建筑面的外饰，例如玻璃幕墙、木质纹理等。
顶板110内嵌有操作板111，以用于输入设备的输入。操作板111的顶表面可以与顶板110的边缘部分110a齐平，或者可以略微低于顶板110的边缘部分110a。操作板111可以由金属导电元件(例如氧化铝薄膜)制成，从而可以利用较小交流电流在操作板111上产生交变电场。在一个优选实施例中，可以在金属导电元件周围包覆金属环，该金属环具有电容隔离或接地隔离效果以屏蔽电磁效应。
如图1所示，包封在外壳内的电路组件包括彼此层叠的识别电路层130和处理电路层140；在一个优选实施例中，电路组件还包括传感器层150。电路组件通过电源接口连接至外部电源，并且通过通信接口以有线或无线方式(例如Wi-Fi、蓝牙或NFC近场通信等)连接至家居中需远程操控的电器设备。在一个实施例中，电路组件还可以包括扬声器和麦克风等其他部件以与用户进行人机交互。
如图2A所示，在操作板111的下方并围绕操作板111的侧边布置有多个电极对131-138。电极对131-138用于捕获输入设备在操作板111上某个位置的存在。电极对131-138包括位于操作板111四个侧边上的电极对131和132、133和134、135和136、以及137和138。电极对131和132用于在操作板111上产生交变电场，而电极对133和134、135和136、以及137和138用于在交变电场中标定基准位置并且用于测量基准位置的电势差。在一些实施例中，如图2B所述，产生交变电场的电极对可以多于一个，并且多个电极对产生彼此叠加的交变电场。在一些实施例中，标定基准位置的电极对可以少于或多于三个。
如上所述，在一个优选实施例中，电路组件还包括传感器层150。传感器层150布置在操作板111的表面或下方，此时电极对131-138可以布置在传感器层150的侧边上。和电极对131-138一样，传感器层150也用于捕获输入设备在操作板111上某个位置的存在，从而帮助提高识别精度。在一个实施例中，传感器层150还可以用于检测输入设备在操作板111上施加的压力。传感器层150可以由透明材料或不透明材料制成；例如，传感器层150在布置于操作板111表面的情况下可以是透明的，在布置于操作板111下方的情况下可以是不透明的。传感器层150可以由电容式传感元件组成；在一个优选实施例中，电容式传感元件由诸如氧化铟锡等金属氧化物的光学透明导体制成。
识别电路层130布置在电极对131-138和传感器层150下方，或者布置在外壳内的任何合适位置并连接至电极对131-138和传感器层150。识别电路层130利用电极对131-138和传感器层150来识别输入设备在操作板111上行进的轨迹，并生成图像。在一个实施例中，可以在操作板111以外设置供用户输入的区域(例如，操作板111的边缘或表面/底面位置)，并且识别电路层130可以识别用户在该区域实施的操作(例如触敏反馈)。
处理电路层140布置在识别电路层130下方，或者布置在外壳内的任何合适位置并连接至识别电路层130。处理电路层140根据识别电路层130生成的图像，判断需要操控的特定电器设备和特定控制方式，从而对该电器设备进行远程操控。处理电路层140包括存储器，用于存储家居中所有需要操控的电气设备的信息，包括设备识别符和设备订阅内容等。设备识别符指明每种电器设备的设备名称，例如“灯”、“冰箱”等；设备订阅内容存储每个设备识别符在家居中对应的所有具体电器设备(例如客厅的顶灯、主卧的顶灯、次卧的顶灯等)、以及每个电气设备的所有控制方式(例如灯的开关、灯的亮度调节、灯的色温调节、灯的运行时间等)。
输入设备用于绘制所需操控的电器设备的图像。在一个实施例中，输入设备可以是触控笔2，用户可以在控制面板1的操作板111上滑动触控笔2的笔尖来绘制电器设备的图像。在另一个实施例中，输入设备可以是用户的手指。
如图3所示，触控笔2包括位于下方的第一本体21和位于上方的第二本体22，第一本体21和第二本体22通过螺纹等连接方式紧固在一起。触控笔2内腔的中间部分设有若干个电极对23。第一本体21和第二本体22分别容纳电极对23的第一部分231和第二部分232，并且第一部分231和第二部分232通过金属卡片结构电连接。电极对23的第一部分231电连接至第一本体21尖端处的电极产生组件212，从而在尖端位置处产生电场。电极对23的第二部分232电连接至第二本体22内的电源组件222。通信组件223(例如蓝牙组件、红外组件、NFC组件或射频组件中的一个或多个)也布置在第二本体22内并电连接至电源组件222。
在一些实施例中，控制面板1具有内置或外接的显示设备来显示输入设备的输入内容；或者，控制面板1不具有显示设备，并且输入设备的输入内容不被显示。在一些实施例中，触控笔2可以具有油墨组件213，以用于在控制面板1的操作板111上驻留油墨来显示输入轨迹。油墨组件213设置在第一本体21内，并且油墨组件213的下端213a卡入第一本体21尖端最下方的第一触点214内以与第一触点214的外表面齐平。第二触点224设置在第二本体22的顶端处，并且由便于擦除油墨的材料制成。在另一个实施例中，第二触点224也可以具有与第一触点214类似的构造以产生与第一触点处的电场方向相反的电场。
以下描述输入设备在控制面板1上的输入原理。如图2A所示，通过较小交流电流驱动电极对131-132在操作板111上产生交变的第一电场，并且触控笔2的电源组件222驱动电极对23和电极产生组件212在第一触点214处产生范围相对较小的第二电场。当触控笔2接触控制面板1的操作板111时，第一电场和第二电场在操作板111上的交叉导致第一电场的场强发生变化，从而识别电路层130检测到电极对133-138的电势差发生变化。通过电极对133-138所处的基准位置，识别电路层130计算出触控笔2所处的位置。在一个替代实施例中，输入设备可以是用户的手指。当用户手指接触控制面板1的操作板111时，手指作为接地元件分流操作板111上的部分电流(例如吸收某一位置的部分电荷)，第一电场的场强发生变化，从而识别电路层130检测到电极对133-138的电势差发生变化。通过电极对133-138所处的基准位置，识别电路层130计算出用户手指所处的位置。
需要注意的是，操作板111应当具有合适的电阻，电阻过大可能导致所形成的交变电场强度过低而难以检测出电势差变化信号，而电阻过小可能导致对手指接触较为敏感而使得检测结果不准确。在一些实现中，操作板111的表面电阻介于400至450Ω/m2之间(以平整表面为例)。
如上所述，在一个优选实施例中，电路组件还具有传感器层150。在触控笔2或用户手指接触控制面板1的操作板111时，电极对131-132在操作板111上产生的第一电场的场强发生变化，从而影响传感器层150的电容式传感元件的电容。识别电路层130检测到电容式传感元件的电容变化量和这些变化量所处的位置，来确定触控笔2或用户手指的位置。
接下来参照图4并结合图2A说明利用控制面板1和输入设备远程操控电器设备的方法。
在步骤S100中，利用触控笔2或者手指接触操作板111并从初始位置P1滑动到位置P2，以输入直线或曲线的行进轨迹作为第一输入路径L1。
在步骤S200中，电极对133-138或者传感器层150捕获触控笔2或者手指在操作板上的存在。
在步骤S300中，识别电路层130通过电极对133-138或者传感器层150识别触控笔2或者手指输入的第一输入路径L1。识别电路层130基于对第一输入路径L1的识别而启动识别引擎。在一个实施例中，该识别引擎在获得第一输入路径L1的识别信息后会持续检测触控笔2或手指的滑行轨迹。
在步骤S400中，利用触控笔2或者手指在操作板111继续输入第二到第n个输入路径L2-Ln。识别电路层130识别第二到第n个输入路径，并且生成第一到第n个输入路径L1-Ln所构成的图像。
需要注意的是，用户在绘制所需操控的电气设备的图像时，需要确定该图像是否足够表示出该电器设备的特征要素。特征要素可以是电器设备的外轮廓、重点部件、文字等。例如，如图2A所示，用户期望控制插座，由此绘制彼此承接的第一至第三输入路径L1-L3，从而形成大致方形的闭合滑行轨迹，并绘制独立的第四至第六输入路径L4-L6。第一至第六输入路径L1-L6的组合形象地表示了一个“插座”。
控制面板1可以在用户输入操作的同时或不同时执行识别操作。在一个实施例中，控制面板1对图像的识别操作可以与用户的输入操作同时执行，或者可以在每次用户输入路径结束时定时执行，或者可以基于用户的特定操作模式(诸如手势操作)来启动执行。
在步骤S500中，基于识别电路层130生成的图像，处理电路层140通过与存储器中存储的设备识别符和设备订阅内容比对，判断需要操控的特定电器设备和特定控制方式，从而用户可以对电器设备远程操控。例如，如图1所示，用户期望控制灯的亮度，由此用户绘制“灯”的图像LMP、并绘制表示亮度调节趋势的上下箭头UP和DWN。识别电路层130生成“灯”的图像和亮度控制方式的图像。通过比对所生成的图像和存储器中存储的设备识别符和设备订阅内容，处理电路层140判断出家居中需要操控的特定灯、并且判断出需要控制灯的亮度。由此，用户可以通过点击操作板111上显示的上下箭头UP和DWN，来对特定灯进行亮度调节操作。
本发明的控制装置可以在多种家居场景中使用，例如桌子/操作台、墙壁、装饰材料或地板中，或者设置在任何开关面板装置中。图5示出了控制装置的一种使用场景。控制面板1作为整体模块布置在桌900上，其中，控制面板1的布线铺设在桌板背侧的合适位置以通过引线电连接至插座600。控制面板1可翻转地隐藏在槽800中。在一些实施例中，可通过通信组件223通讯耦合膝上型电脑700从而耦合至显示器。
应当理解的是，在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元件。在附图中，为清楚起见，某些特征的尺寸可以进行变形。
应当理解的是，说明书中的用辞仅用于描述特定的实施例，并不旨在限定本发明。说明书使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)除非另外定义，均具有本领域技术人员通常理解的含义。为简明和/或清楚起见，公知的功能或结构可以不再详细说明。
说明书使用的单数形式“一”、“所述”和“该”除非清楚指明，均包含复数形式。说明书使用的用辞“包括”、“包含”和“含有”表示存在所声称的特征，但并不排斥存在一个或多个其它特征。说明书使用的用辞“和/或”包括相关列出项中的一个或多个的任意和全部组合。说明书使用的用辞“在X和Y之间”和“在大约X和Y之间”应当解释为包括X和Y。本说明书使用的用辞“在大约X和Y之间”的意思是“在大约X和大约Y之间”，并且本说明书使用的用辞“从大约X至Y”的意思是“从大约X至大约Y”。
在说明书中，称一个元件位于另一元件“上”、“附接”至另一元件、“连接”至另一元件、“耦合”至另一元件、或“接触”另一元件等时，该元件可以直接位于另一元件上、附接至另一元件、连接至另一元件、联接至另一元件或接触另一元件，或者可以存在中间元件。相对照的是，称一个元件“直接”位于另一元件“上”、“直接附接”至另一元件、“直接连接”至另一元件、“直接耦合”至另一元件或、或“直接接触”另一元件时，将不存在中间元件。在说明书中，一个特征布置成与另一特征“相邻”，可以指一个特征具有与相邻特征重叠的部分或者位于相邻特征上方或下方的部分。
在说明书中，诸如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“高”、“低”等的空间关系用辞可以说明一个特征与另一特征在附图中的关系。应当理解的是，空间关系用辞除了包含附图所示的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，在附图中的装置倒转时，原先描述为在其它特征“下方”的特征，此时可以描述为在其它特征的“上方”。装置还可以以其它方式定向(旋转90度或在其它方位)，此时将相应地解释相对空间关系。
虽然已经描述了本发明的示范实施例，但是本领域技术人员应当理解的是，在本质上不脱离本发明的精神和范围的情况下能够对本发明的示范实施例进行多种变化和改变。因此，所有变化和改变均包含在权利要求所限定的本发明的保护范围内。本发明由附加的权利要求限定，并且这些权利要求的等同物也包含在内。

Claims (19)

1.一种用于远程操控电器设备的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括输入设备和控制面板，所述控制面板包括：
操作板，用户利用输入设备在操作板上绘制所需操控的电器设备及其控制方式的图像的特征要素；
位于操作板上方或下方的捕获设备，所述捕获设备用于捕获输入设备在操作板上某个位置的存在；
连接至捕获设备的识别电路，所述识别电路通过捕获设备识别用户在操作板上绘制的电器设备及其控制方式的图像的特征要素，并且组合特征要素生成电器设备及其控制方式的图像；和
连接至识别电路的处理电路，所述处理电路基于生成的电器设备及其控制方式的图像来判断所需操控的电器设备及其控制方式，并且用户能够通过所述控制方式来控制所需操控的电器设备；
其中，捕获设备包括围绕操作板布置的多个电极对，所述多个电极对中的一些用于在操作板中产生交变的第一电场，并且所述多个电极对中的另一些用于在交变电场中标定基准位置并且用于测量基准位置的电势差。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，识别电路通过检测所述多个电极对中的所述另一些在第一电场中的电势差的变化，来确定输入设备在操作板上所处的位置。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，捕获设备包括布置在操作板的表面或下方的传感器层。
4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，传感器层由检测第一电场的场强变化的电容式传感元件组成。
5.根据权利要求3或4所述的控制装置，其特征在于，传感器层由透明材料或不透明材料制成。
6.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，识别电路检测电容式传感元件的电容变化量和所述变化量所处的位置，来确定输入设备在操作板上所处的位置。
7.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，输入设备是触控笔。
8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，触控笔包括电极对以及电连接至电极对的电极产生组件，从而触控笔能够产生第二电场。
9.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，触控笔具有油墨组件，用于在操作板上驻留油墨以显示输入轨迹。
10.根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于，触控笔具有设置在其顶端处的触点，所述触点由便于擦除油墨的材料制成。
11.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，输入设备是用户的手指。
12.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，操作板由金属导电元件制成，从而交流电流能够在操作板内产生交变电场。
13.根据权利要求12所述的控制装置，其特征在于，在金属导电元件周围包覆金属环。
14.根据权利要求12所述的控制装置，其特征在于，操作板的表面电阻介于400Ω/m2至450Ω/m2之间。
15.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，控制面板具有内置或外接显示设备，从而输入设备输入的内容能够通过内置或外接显示设备显示出来。
16.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，操作板嵌在控制面板的顶部。
17.根据权利要求16所述的控制装置，其特征在于，控制面板的顶部具有平整表面构造或曲面构造，并且被设计成融合周围建筑面的外饰。
18.根据权利要求16所述的控制装置，其特征在于，操作板的顶表面与控制面板的顶部的边缘部分齐平，或者低于控制面板的顶部的边缘部分。
19.一种利用根据权利要求1-18中的任一项所述的控制装置远程操控电器设备的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
利用输入设备接触操作板并从第一位置滑动到第二位置，以输入直线或曲线的滑行轨迹作为第一输入路径；
捕获设备捕获输入设备在操作板上某个位置的存在；
识别电路利用捕获设备识别输入设备输入的第一输入路径L1；
利用输入设备在操作板继续输入第二到第n个输入路径，识别电路识别第二到第n个输入路径、并且生成第一到第n个输入路径L1-Ln所构成的一个或多个图像；
基于识别电路生成的一个或多个图像，处理电路通过与存储器中存储的设备识别符和设备订阅内容比对，判断需要操控的电器设备和控制方式；和
利用所述控制方式对电器设备进行远程操控。
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