CN206294143U - 一种感应按键 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于电子技术领域，提供了一种感应按键，该感应按键包括：感应区、感应电路、单片机，感应电路分别与感应区、单片机电性连接，单片机还与受感应按键控制的受控元件电性连接。相较于现有技术，本实用新型中的按键能够通过感应人体电容，检测电压变化的方式，来确认用户是否需要使用该按键，且能做到用户不必须与按键有直接的接触，只将手指置于该按键感应区附近即可控制。此按键无任何机械运动部件和机械触点，大大提高了按键的使用寿命，除感应区外的全部元件都在设备内部，无需与人体有任何接触，因此可以做到完全防尘防水，提高了产品粘性。

Description

一种感应按键

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，尤其涉及一种感应按键。

背景技术

当前的很多工控设备、汽车电子设备上都会使用到开关元件，如常用的启动停止按钮、功能选择按钮等，此类开关通常是作为电信号触发，且常为机械开关，机械开关因自身的机械寿命的原因，会影响整个产品的寿命，且机械开关通常无法做到绝对的防尘防水。

随着工业社会的飞速发展，大量的工控电子设备进入到各个工厂。传统的工业制作加工设备上均会大量使用按钮开关作为机器操作之用。然而，工控环境通常都不是很好，在设备上会装配大量的机械开关，如启停、数字键盘等作为信号输入输出。然而随着按键使用次数的增加，按键自身的弹性、内部触点均会随着按键频繁的动作而变得越来越差。机械按键本身在按键按下和按键弹起时均会有一定的抖动，会对信号产生干扰。在生产车间，现场也可能会有大量的粉尘及水雾从按键安装孔进入电子设备内部。在这样恶劣的环境下，常规机械类按键难保证长时间正常工作。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种感应按键，旨在解决现有技术中按键无法在恶劣的环境下长时间正常工作的问题。

本实用新型实施例提供了一种感应按键，其特征在于，所述感应按键包括：

感应区、感应电路、单片机；

所述感应电路分别与所述感应区、所述单片机电性连接；

所述单片机还与受所述感应按键控制的受控元件电性连接。

进一步地，所述感应电路包括：

第一电源、第二电源、第一运算放大器、第一电容、第二电容、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关及第五开关；

所述第一电容的第一端通过所述第一开关与所述第一电源电性连接，并通过所述第二开关接地；所述第一电容的第二端与所述感应区电性连接，并通过所述第三开关接地，还通过所述第四开关与所述第一运算放大器的同向输入端电性连接；

所述第一运算放大器的正电源端与所述第一电源电性连接，负电源端与所述第二电源电性连接；

所述第二电容的第一端与所述第一运算放大器的反向输入端电性连接，所述第二电容的第二端通过所述第五开关接地，并分别与所述第一运算放大器的输出端及所述单片机电性连接；

所述单片机还分别与所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关及所述第五开关电性连接。

进一步地，所述感应电路还包括：

第二运算放大器；

所述第二电容的第二端与所述单片机电性连接，具体为：

所述第二电容的第二端与所述第二运算放大器的同向输入端电性连接，所述第二运算放大器的输出端分别与所述第二运算放大器的反向输入端及所述单片机电性连接。

进一步地，所述感应区为金属板。

进一步地，所述感应区还包括：

玻璃盖板；

所述玻璃盖板设置在所述金属板之上，用于避免所述金属板与外界接触。

进一步地，在电路板的预置位置开口，使该预置位置处的铜箔裸露于空气中，并将所述铜箔作为所述感应区。

进一步地，所述感应区还包括：

玻璃盖板；

所述玻璃盖板设置于所述铜箔之上，用于避免所述铜箔与外界接触。

从上述本实用新型实施例可知，相较于现有技术，本实用新型中的按键能够通过感应人体电容，检测电压变化的方式，来确认用户是否需要使用该按键，且能做到用户不必须与按键有直接的接触，只将手指置于该按键感应区附近即可控制。此按键无任何机械运动部件和机械触点，大大提高了按键的使用寿命，除感应区外的全部元件都在设备内部，无需与人体有任何接触，因此可以做到完全防尘防水，提高了产品粘性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型第一实施例提供的感应按键的结构示意图；

图2是本实用新型第一实施例提供的感应按键中的感应电路的一种电路图；

图3是本实用新型第一实施例提供的感应按键中的感应电路的另一种电路图。

具体实施方式

为使得本实用新型实施例的实用新型目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，图1是本实用新型第一实施例提供的感应按键的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。图1示例的感应按键1，主要包括：

感应区101、感应电路102及单片机103。

感应电路102分别与感应区101、单片机103电性连接，单片机103还与受该感应按键1控制的受控元件2电性连接。

感应电路102在单片机103的控制下，持续进行充放电的动作。单片机103周期性的采集感应电路102的电压输出值并进行检测。若用户未将手指置于感应区101附近，则检测到的电压输出值将总是一定值；当用户将手指置于感应区101附近或者接触该感应区101时，检测到的电压输出值小于该定值，此时单片机103向受控元件2发出控制指令，控制其执行对应的操作。

本实用新型实施例提供的感应按键，相较于现有技术，能够通过感应人体电容，检测电压变化的方式，来确认用户是否需要使用该按键，且能做到用户不必须与按键有直接的接触，只将手指置于该按键感应区附近即可控制。此按键无任何机械运动部件和机械触点，大大提高了按键的使用寿命，除感应区外的全部元件都在设备内部，无需与人体有任何接触，因此可以做到完全防尘防水，提高了产品粘性。

请参阅图2，图2是图1所示第一实施例提供的感应按键中感应电路102的电路图。其中，感应电路102主要包括：

第一电源VCC、第二电源VEE、第一运算放大器1021、第一电容C1、第二电容C2、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4和第五开关S5。

第一电容C1的第一端通过第一开关S1与第一电源VCC电性连接，并通过第二开关S2接地；第一电容C1的第二端与感应区101电性连接，并通过第三开关S3接地，还通过第四开关S4与第一运算放大器1021的同向输入端电性连接。

第一运算放大器1021的正电源端与第一电源VCC电性连接，负电源端与第二电源VEE电性连接。通常，此处使用的VCC与VEE的电压的绝对值是相同的。例如，VCC采用+15V电压时，VEE将采用-15V电压。

第二电容C2的第一端与第一运算放大器1021的反向输入端电性连接，第二电容C2的第二端通过第五开关S5接地，并分别与第一运算放大器1021的输出端及单片机103电性连接。

单片机103还分别与第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4及第五开关S5电性连接。

其中，第一电容C1的电容容量要远小于第二电容C2的电容容量。

单片机103控制感应电路102中各开关元件，配合单片机103，周期性地按顺序进行以下步骤：

1、闭合S2、S3、S4、S5，断开S1，让电容C1和C2充分放电；

2、断开S2、S4、S5，准备给C1充电；

3、闭合S1，给C1充电；

4、断开S1、S3，闭合S2、S4，根据电荷平衡原理，C1左端电荷对地释放，右端电荷向运算放大器正向积分，C1中的电荷累积到C2；

5、重复预置次数的1-4步骤后，单片机103检测感应电路102的电压输出值。其中，预置次数通常为80-100范围内的一固定次数。例如，当选择了90作为该预置次数时，每重复90次的1-4步骤后，单片机103将检测感应电路102的电压输出值，第二电容C2的第二端与单片机103电性连接，此处单片机103检测的电压输出值即为第二电容C2放电时的电压值。

若用户未将手指置于感应区101附近，则检测到的电压输出值将总是一定值；当用户将手指置于该感应区101附近或者接触该感应区101时，由于人体是电导体且接地，人体会通过感应区101对地释放部分电荷，使C1电容值变小，重复预置次数的1-4步骤后，检测到的电压输出值也会变小。当单片机103检测到的电压输出值与该定值的差的绝对值大于预置的最大差值范围时，单片机103向受控元件2发出控制指令，控制其执行对应的操作。

在本实施例中，感应区101可以由一块金属板和一层很薄的玻璃盖板组成；也可以是在电路板的预置位置开口，使该预置位置处的铜箔裸露于空气中，在铜箔上加盖一层玻璃盖板，则感应区101由该铜箔与玻璃盖板组成。其中金属板或铜箔与感应电路102中第一电容C1的第二端电性连接，玻璃盖板加盖在该金属板或铜箔上，用于保护金属板或铜箔，避免金属板或铜箔与外界接触，可以防尘防水以及防止用户直接接触金属板或铜箔。当用户将手指置于感应区101附近或者接触到该感应区101中加盖在金属板或铜箔上的玻璃盖板时，由于人体是电导体且可看做接地，因此人体会将带走C1中的部分电荷，使单片机103检测到的电压输出值变小。因此，用户在使用本实用新型中的感应按键时，可以不需要接触该按键，仅需将手指置于该按键感应区101附近，即可控制该按键对应的设备。

本实用新型实施例提供的感应按键，相较于现有技术，能够通过感应人体电容，检测电压变化的方式，来确认用户是否需要使用该按键，且能做到用户不必须与按键有直接的接触，只将手指置于该按键感应区附近即可控制。此按键无任何机械运动部件和机械触点，大大提高了按键的使用寿命，除感应区外的全部元件都在设备内部，无需与人体有任何接触，因此可以做到完全防尘防水，提高了产品粘性。

请参阅图3，图3是在图2实施例提供的感应电路102的电路图的基础上，增加了一个第二运算放大器1022，则第二电容C2的第二端与单片机103电性连接，具体为：

第二电容C2的第二端与第二运算放大器1022的同向输入端电性连接，第二运算放大器1022的输出端分别与第二运算放大器1022的反向输入端及单片机103电性连接。

该第二运算放大器1022，用于放大感应电路102的电压输出值，使上述步骤5中，单片机103采集到放大后的电压输出值，以使该电压输出值发生变化时，单片机103更加容易检测出。

本实用新型实施例提供的感应按键，相较于现有技术，能够通过感应人体电容，检测电压变化的方式，来确认用户是否需要使用该按键，且能做到用户不必须与按键有直接的接触，只将手指置于该按键感应区附近即可控制。此按键无任何机械运动部件和机械触点，大大提高了按键的使用寿命，除感应区外的全部元件都在设备内部，无需与人体有任何接触，因此可以做到完全防尘防水，提高了产品粘性。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本实用新型所提供的感应按键的描述，对于本领域的技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (7)

1.一种感应按键，其特征在于，所述感应按键包括：

感应区、感应电路、单片机；

所述感应电路分别与所述感应区、所述单片机电性连接；

所述单片机还与受所述感应按键控制的受控元件电性连接。

2.如权利要求1所述的感应按键，其特征在于，所述感应电路包括：

第一电源、第二电源、第一运算放大器、第一电容、第二电容、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关及第五开关；

所述第一电容的第一端通过所述第一开关与所述第一电源电性连接，并通过所述第二开关接地；所述第一电容的第二端与所述感应区电性连接，并通过所述第三开关接地，还通过所述第四开关与所述第一运算放大器的同向输入端电性连接；

所述第一运算放大器的正电源端与所述第一电源电性连接，负电源端与所述第二电源电性连接；

所述第二电容的第一端与所述第一运算放大器的反向输入端电性连接，所述第二电容的第二端通过所述第五开关接地，并分别与所述第一运算放大器的输出端及所述单片机电性连接；

所述单片机还分别与所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关及所述第五开关电性连接。

3.如权利要求2所述的感应按键，其特征在于，所述感应电路还包括：

第二运算放大器；

所述第二电容的第二端与所述单片机电性连接，具体为：

所述第二电容的第二端与所述第二运算放大器的同向输入端电性连接，所述第二运算放大器的输出端分别与所述第二运算放大器的反向输入端及所述单片机电性连接。

4.如权利要求2所述的感应按键，其特征在于，所述感应区为金属板。

5.如权利要求4所述的感应按键，其特征在于，所述感应区还包括：

玻璃盖板；

所述玻璃盖板设置在所述金属板之上，用于避免所述金属板与外界接触。

6.如权利要求2所述的感应按键，其特征在于，在电路板的预置位置开口，使该预置位置处的铜箔裸露于空气中，并将所述铜箔作为所述感应区。

7.如权利要求6所述的感应按键，其特征在于，所述感应区还包括：

玻璃盖板；

所述玻璃盖板设置于所述铜箔之上，用于避免所述铜箔与外界接触。