CN110109183B - 一种检测物体接近的传感装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种检测物体接近的传感装置，包括：信号发射器与振荡器相连接；振荡器与信号发射器及振荡频率和幅度检测器相连接，振荡器产生震荡信号传送至信号发射器；振荡频率和幅度检测器与振荡器、振荡设定值存储器及振荡值比较处理器相连接，预设阶段震荡信号的振荡频率及振荡幅度发送至振荡设定值存储器；实时检测振荡器当前的振荡频率及振荡幅度；振荡值比较处理器，与振荡频率和幅度检测器及振荡设定值存储器相连接，振荡器当前与预设阶段震荡信号的振荡频率，和/或振荡幅度两者差值达到或超过预设的振荡值阈值时，判定有物体接近。本发明的传感装置实现了低功耗、强稳定性、高灵敏度的物体接近检测。
Description
技术领域
本申请涉及物体接近检测的技术领域，尤其涉及一种检测物体接近的传感装置。
背景技术
随着科技的发展，传感器在人们生活中的应用也越来越广泛，同时也为人们生活提供了许多的便利。物体接近传感器就是其中一例，物体接近传感器能够检测到物体接近，并转换成电信号传输至控制器进行处理。例如，在如今的智能手机上，接近传感器可以在接听电话的时候关掉触屏，这样我们就不会触到屏幕上的按键导致突然挂断电话或者点开其他功能了。再例如，在汽车门禁***中，检测人手靠近的接近传感器位于车门把手内。一旦检测到有物体靠近，主控单元通过低频天线发送一个唤醒信号；该信号激活汽车钥匙发送器。汽车钥匙发送器于是与RFID接收器交换信息；如果编码信息与主控单元匹配，汽车门锁就打开。
现阶段所使用的接近传感器主要是光电接近传感器，光电接近传感器是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换给光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。然而，光电接近传感器需要进行光信号和电信号之间的转换，所需要的功耗较高。光电接近传感器通过光线在物体上反射转换为电信号，对于一些不易反射光线的物体检测难度较大，还容易出现检测误差。光电接近传感器通过光线检测物体接近所受到的影响因素较多，不能实现精准远距离的物体接近检测。
因此，如何提供一种功耗低、稳定性强及接近检测距离远的物体接近检测方案是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种检测物体接近的传感装置，解决现有技术中物体接近传感器功耗高、稳定性差且检测距离近的技术问题。
为达到上述目的，本申请提供一种检测物体接近的传感装置，包括：振荡器、信号发射器、振荡频率和幅度检测器、振荡设定值存储器、振荡值比较处理器；其中，
所述信号发射器，与所述振荡器相连接，发射由振荡器产生的频率在预定范围内的震荡信号；
所述振荡器，与所述信号发射器及振荡频率和幅度检测器相连接，产生所述震荡信号发送至所述信号发射器，且保存所产生预设阶段震荡信号的振荡频率及振荡幅度；
所述振荡频率和幅度检测器，与所述振荡器、振荡设定值存储器及振荡值比较处理器相连接，从所述振荡器读取所述预设阶段震荡信号的振荡频率及振荡幅度发送至所述振荡设定值存储器；实时检测所述振荡器当前的振荡频率及振荡幅度，并发送至所述振荡值比较处理器；
所述振荡值比较处理器，与所述振荡频率和幅度检测器及振荡设定值存储器相连接，将所述振荡器当前的振荡频率及振荡幅度与所述预设阶段震荡信号的振荡频率及振荡幅度比较，当两者差值达到或超过预设的振荡值阈值时，判定有物体接近。
可选地，其中，该装置还包括：间歇开关，与所述振荡器相连接，根据预设的开关间歇频率控制所述振荡器的开启与关闭。
可选地，其中，所述间歇开关，为开关间歇频率在一秒钟内起振开关两次至一万次的间歇开关。
可选地，其中，所述振荡值比较处理器，包括：振荡值比较处理单元及物体接近判定单元；其中，
所述振荡值比较处理单元，与所述振荡频率和幅度检测器、振荡设定值存储器及物体接近判定单元相连接，将所述振荡器当前的振荡频率及振荡幅度与所述预设阶段震荡信号的振荡频率及振荡幅度比较，并计算两者的振荡值差值；
所述物体接近判定单元，与所述振荡值比较处理单元相连接，接收所述振荡值差值与预设的振荡值阈值比较，当在预设时间段内连续预定次数测试的所述振荡值差值均达到或超过预设的振荡值阈值时，判定有物体接近。
可选地，其中，该装置还包括：感应输出引脚，与所述振荡值比较处理器相连接，在判定有物体接近时，输出与默认状态不同的信号。
可选地，其中，所述所述信号发射器，包括：天线引脚及天线，其中，
所述天线引脚，与所述振荡器及天线连接，将所述振荡器产生的信号发送至所述天线；
所述天线，与所述天线引脚相连接，发射所述天线引脚传送的信号。
可选地，其中，所述振荡器，为产生频率范围在1HZ－1000MHZ之间的震荡信号的振荡器。
可选地，其中，所述振荡器，包括：物体类别检测器及震荡信号发生器；其中，
所述物体类别检测器，与所述震荡信号发生器相连接，接收待检测物体类别，与预存的待检测物体类别与震荡信号频率对照表对比得到待发生的震荡信号频率并发送至所述震荡信号发生器；
所述震荡信号发生器，与所述信号发射器、振荡频率和幅度检测器及物体类别检测器相连接，根据所述待发生的震荡信号频率产生震荡信号发送至所述信号发射器，且保存所产生预设阶段震荡信号的振荡频率及振荡幅度。
本申请的检测物体接近的传感装置，实现的有益效果如下：
(1)本申请的检测物体接近的传感装置，通过发射震荡信号，通过检测物体对发射震荡信号的振荡频率和幅度影响程度判定物体是否接近，不需要通过发射光线，降低了物体接近检测装置的功耗。
(2)本申请的检测物体接近的传感装置，通过发射震荡信号，通过检测物体对发射震荡信号的振荡频率和幅度影响程度判定物体是否接近，不需要通过发射光线，可稳定检测金属、非金属、尤其是透明物体的靠近，相对于光电传感器对不反光物体检测会产生误差，稳定性更强。
(3)本申请的检测物体接近的传感装置，通过发射震荡信号，通过检测物体对发射震荡信号的振荡频率和幅度影响程度判定物体是否接近，不需要磁铁成本低，不需要打孔，可感应透明物体，适用性更强。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种检测物体接近的传感装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中第二种检测物体接近的传感装置的结构示意图；
图3为本发明实施例中第三种检测物体接近的传感装置的结构示意图；
图4为本发明实施例中第四种检测物体接近的传感装置的结构示意图；
图5为本发明实施例中第五种检测物体接近的传感装置的结构示意图；
图6为本发明实施例中第六种检测物体接近的传感装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例
如图1所示，为本实施例中一种检测物体接近的传感装置100的结构示意图。该装置可应用于接近传感器芯片上，接近传感器芯片上包含至少4个引脚，分别为：电源，为芯片内包括检测物体接近的传感装置的所有模块供电、地线连接地是相对于电源来说的，也是为所有模块供电的、信号发射器连接、感应结果输出引脚。该检测物体接近的传感装置100，包括：振荡器101、信号发射器102、振荡频率和幅度检测器103、振荡设定值存储器104及振荡值比较处理器105；其中，
信号发射器102，与振荡器101相连接，用于发射由振荡器产生的频率在预定范围内的震荡信号。在实际应用中，天线引脚连接一个金属(或塑料天线，其表面或内部有导电涂层或导电体)天线，其形状可以是任意形状，面积大于1mm2而小于1m2面积越大感应越敏感，但也越容易误触发，所以实际使用中要调节大小。
振荡器101，与信号发射器102及振荡频率和幅度检测器103相连接，用于产生震荡信号发送至信号发射器，且保存所产生预设阶段震荡信号的振荡频率及振荡幅度。优选地，振荡器，为产生频率范围在1HZ-1000MHZ之间的震荡信号的振荡器。
振荡频率和幅度检测器103，与振荡器101、振荡设定值存储器104及振荡值比较处理器105相连接，用于***上电初始化之初，从振荡器读取预设阶段震荡信号的振荡频率及振荡幅度发送至振荡设定值存储器；实时检测振荡器当前的振荡频率及振荡幅度，并发送至振荡值比较处理器。
振荡设定值存储器104记录预设阶段的震荡信号的振荡频率及振荡幅度，当芯片启动时，内部振荡情况记录器，将从振荡频率和幅度的检测器，读取并记录预设阶段的芯片振荡频率及震荡幅度(后续和这个预设阶段的振荡频率、幅度进行比较，差值达到一定程度，就认为是有物体靠近)，优选地，存储该预设阶段的芯片振荡频率及震荡幅度的过程在1秒钟之内完成。预设阶段的震荡信号的振荡频率及振荡幅度，可以是在产生震荡信号的初始时刻，也可以是在根据用户预先设定的任何阶段内。
振荡值比较处理器105，与振荡频率和幅度检测器103及振荡设定值存储器104相连接，用于将振荡器当前的振荡频率及振荡幅度与预设阶段震荡信号的振荡频率及振荡幅度比较，当两者差值达到或超过预设的振荡值阈值时，判定有物体接近。当有待测物体靠近信号发射器时，其中的被检测分子(可能是水分子、金属原子、以及复杂成分的有机物如木头等)将会改变上述振荡器的参数，使得振荡器信号发生改变，该改变为或振荡幅度。信号发射器与被测物体之间的寄生的电参数发生变化会改变振荡器的振荡频率，而物体接近时使得射频信号偏离了谐振点，或被外部导体导走，导致振荡器的振荡幅度改变。由此，可以通过振荡器产生的实时振荡参数值与预设阶段的振荡参数值比较，在两者的差值达到一定程度，就可以判定是有物体靠近。
在一些可选的实施例中，如图2所示，为本实施例中第二种检测物体接近的传感装置200的结构示意图。与图1中不同的是，该检测物体接近的传感装置200还包括：间歇开关201，与振荡器101相连接，根据预设的开关间歇频率控制振荡器的开启与关闭。为了低功耗，一秒钟内，大部分时间都是关闭的，通过间歇开关控制振荡器进行间歇式工作，并不一直发射信号，在一秒钟内可起振/关停数次至数千次，可以实现该检测物体接近的传感装置低功耗的效果。可选地，该间歇开关，为开关间歇频率在一秒钟内起振开关两次至一万次的间歇开关。
在一些可选的实施例中，如图3所示，为本实施例中第三种检测物体接近的传感装置300的结构示意图。与图1中不同的是，该检测物体接近的传感装置300中，振荡值比较处理器105，包括：振荡值比较处理单元151及物体接近判定单元152。
其中，振荡值比较处理单元151，与振荡频率和幅度检测器103、振荡设定值存储器104及物体接近判定单元105相连接，将振荡器当前的振荡频率及振荡幅度与预设阶段震荡信号的振荡频率及振荡幅度比较，并计算两者的振荡值差值。
物体接近判定单元152，与振荡值比较处理单元151相连接，接收振荡值差值与预设的振荡值阈值比较，当在预设时间段内连续预定次数测试的振荡值差值均达到或超过预设的振荡值阈值时，判定有物体接近。
例如在启动1S之后，初始振荡情况记录完成，当振荡频率或幅度与芯片所记录的初始频率或幅度不一致，并可被稳定、明显测出时(实际操作中，可以连续进行测试20次，每次差距都达到5％就认为是稳定且明显)，芯片将输出感应信号至感应结果输出引脚。
在一些可选的实施例中，如图4所示，为本实施例中第四种检测物体接近的传感装置400的结构示意图。与图1中不同的是，该检测物体接近的传感装置400中，还包括：感应输出引脚401，与振荡值比较处理器105相连接，在判定有物体接近时，输出与默认状态不同的信号。该感应输出引脚，输出与默认状态不同的信号，如进行高-低、低-高电平转换或输出任意时间的高脉冲或低脉冲，以此通知外部电路进行响应动作。
在一些可选的实施例中，如图5所示，为本实施例中第五种检测物体接近的传感装置500的结构示意图。与图1中不同的是，该检测物体接近的传感装置500中，信号发射器102，包括：天线引脚121及天线122。
其中，天线引脚121，与振荡器101及天线122连接，将振荡器产生的信号发送至天线。天线122，与天线引脚121相连接，发射天线引脚传送的信号，且可选地，天线的表面积大于1mm2而小于1m2。天线的面积越大感应越敏感但也越容易误触发，所以实际使用中要调节大小。
在一些可选的实施例中，如图6所示，为本实施例中第六种检测物体接近的传感装置600的结构示意图。与图1中不同的是，该检测物体接近的传感装置600中，振荡器101，包括：物体类别检测器111及震荡信号发生器112；其中，
物体类别检测器111，与震荡信号发生器112相连接，接收待检测物体类别，与预存的待检测物体类别与震荡信号频率对照表对比得到待发生的震荡信号频率并发送至震荡信号发生器。
震荡信号发生器112，与信号发射器102、振荡频率和幅度检测器104及物体类别检测器111相连接，根据待发生的震荡信号频率产生震荡信号发送至信号发射器，且保存所产生预设阶段震荡信号的振荡频率及振荡幅度。
不同频率的震荡信号对不同类别的物体有不同的敏感度，预先根据对震荡信号的敏感度程度将不同的物体类型进行分类，并将物体类别与较佳敏感度震荡信号频率对应形成对照表，当预知待检测物体类型时，选择最合适频率的震荡信号更有利于提升该检测物体接近的传感装置检测物体接近的精确性。
本实施例中检测物体接近的传感装置，功耗极低，在3V电压时，电流可以低于10uA，可稳定检测金属、非金属、尤其是透明物体的靠近；其有效距离可达到5cm。用于门窗防盗、检测物体是否存在。该检测物体接近的传感装置比霍尔传感器具有的优势：成本低，不需要磁铁；比光学接近传感器具有的优势：不需要打孔，可感应透明物体。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (5)
1.一种检测物体接近的传感装置，其特征在于，包括：振荡器、信号发射器、振荡频率和幅度检测器、振荡设定值存储器及振荡值比较处理器；其中，
所述信号发射器，与所述振荡器相连接，发射由振荡器产生的频率在预定范围内的震荡信号；
所述振荡器，与所述信号发射器及振荡频率和幅度检测器相连接，产生所述震荡信号发送至所述信号发射器，且保存所产生预设阶段震荡信号的振荡频率及振荡幅度；
所述振荡频率和幅度检测器，与所述振荡器、振荡设定值存储器及振荡值比较处理器相连接，从所述振荡器读取所述预设阶段震荡信号的振荡频率及振荡幅度发送至所述振荡设定值存储器；实时检测所述振荡器当前的振荡频率及振荡幅度，并发送至所述振荡值比较处理器；
所述振荡值比较处理器，与所述振荡频率和幅度检测器及振荡设定值存储器相连接，将所述振荡器当前的振荡频率及振荡幅度与所述预设阶段震荡信号的振荡频率及振荡幅度比较，当两者差值达到或超过预设的振荡值阈值时，判定有物体接近；
所述振荡器，包括：物体类别检测器及震荡信号发生器；其中，
所述物体类别检测器，与所述震荡信号发生器相连接，接收待检测物体类别，与预存的待检测物体类别与震荡信号频率对照表对比得到待发生的震荡信号频率并发送至所述震荡信号发生器；
所述震荡信号发生器，与所述信号发射器、振荡频率和幅度检测器及物体类别检测器相连接，根据所述待发生的震荡信号频率产生震荡信号发送至所述信号发射器，且保存所产生初始震荡信号的振荡频率及振荡幅度；
所述振荡值比较处理器，包括：振荡值比较处理单元及物体接近判定单元；其中，
所述振荡值比较处理单元，与所述振荡频率和幅度检测器、振荡设定值存储器及物体接近判定单元相连接，将所述振荡器当前的振荡频率，振荡幅度与所述初始震荡信号的振荡频率，振荡幅度比较，并计算两者的振荡值差值；
所述物体接近判定单元，与所述振荡值比较处理单元相连接，接收所述振荡值差值与预设的振荡值阈值比较，当在预设时间段内连续预定次数测试的所述振荡值差值均达到或超过预设的振荡值阈值时，判定有物体接近；
所述检测物体接近的传感装置还包括：感应输出引脚，与所述振荡值比较处理器相连接，在判定有物体接近时，输出与默认状态不同的信号。
2.根据权利要求1所述的检测物体接近的传感装置，其特征在于，还包括：间歇开关，与所述振荡器相连接，根据预设的开关间歇频率控制所述振荡器的开启与关闭。
3.根据权利要求2所述的检测物体接近的传感装置，其特征在于，所述间歇开关，为开关间歇频率在一秒钟内起振开关两次至一万次的间歇开关。
4.根据权利要求1所述的检测物体接近的传感装置，其特征在于，所述信号发射器，包括：天线引脚及天线，其中，
所述天线引脚，与所述振荡器及天线连接，将所述振荡器产生的信号发送至所述天线；
所述天线，与所述天线引脚相连接，发射所述天线引脚传送的信号。
5.根据权利要求1所述的检测物体接近的传感装置，其特征在于，所述振荡器，为产生频率范围在1HZ-1000MHZ之间的震荡信号的振荡器。
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