CN218525022U - 一种基于笔记本背光键盘发光检测的电路控制*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于笔记本背光键盘发光检测的电路控制***，包括有用于采集背光按键其亮度信息的采样模块，所述采样模块与通道切换模块数据互通，所述通道切换模块用于控制采样模块动作；所述采样模块包括有若干成矩阵排布的D光感二极管，所述通道切换模块包括有U2切换芯片和U3切换芯片，所有所述D光感二极管的一端与U2切换芯片连接，另一端与U3切换芯片连接，所述U2切换芯片和U3切换芯片共同控制若干D光感二极管一次导通，以依次采集若干背光按键亮度信息。本实用新型能够准确高效的对单个背光键盘或屏幕的光源强度进行非接触式检测。

Description

一种基于笔记本背光键盘发光检测的电路控制***

技术领域

本实用新型涉及背光键盘光强检测技术领域，具体涉及一种基于笔记本背光键盘发光检测的电路控制***。

背景技术

背光键盘起源于普通键盘，背光键盘主要体现在键盘按键或者面板发光，可以在夜晚不开灯的情况下也能清楚的看到按键字母。为提高笔记本电脑模组的测试自动化程度，键盘内配备有用于检测每个接盘的光强检测设备。目前大多方式都是采用摄像头模组进行图像采集，通过图像处理技术进行测量，但是该方法对于镜头、处理器性能、***配合装置所提出的要求更高，对于特定的键盘背光测量(如彩色键盘)，这种测量方法是无法准确的检测出接盘内的光照强度，由于摄像头优视场角的原因，无法解决多个光源强度的同时测量问题。

应此为了提高笔记本电脑模组的测试的自动化程度，越来越多的自动化测试装备被设计出，特别是对于非接触式的屏幕或键盘的背光测量来说，由于是非接触式测量，光源是发射式发光，并非直线发光，导致单个光源的强度更难以被测量。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的问题是提供一种基于笔记本背光键盘发光检测的电路控制***，能够准确高效的对单个背光键盘或屏幕的光源强度进行非接触式检测。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种基于笔记本背光键盘发光检测的电路控制***，包括有用于采集背光按键其亮度信息的采样模块，所述采样模块与通道切换模块数据互通，所述通道切换模块用于控制采样模块动作；

所述采样模块包括有若干成矩阵排布的D光感二极管，所述通道切换模块包括有U2切换芯片和U3切换芯片，所有所述D光感二极管的一端与U2 切换芯片连接，另一端与U3切换芯片连接，所述U2切换芯片和U3切换芯片共同控制若干D光感二极管一次导通，以依次采集若干背光按键亮度信息

进一步的，所述采样模块包括有4x4形式排布和8x8形式排布的D光感二极管。

进一步的，所述通道切换模块的输出端连接有I-V转换模块，用于将通道切换模块接收的亮度信息放大处理；

所述I-V转换模块包括有U4运放芯片，所述U4运放芯片的-INA端口与U3切换芯片的D端口连接，所述U4运放芯片的-INA端口与VOA端口之间分别并接有C8电容和R5电阻，所述U4运放芯片的VOA端口与-INB 端口之间串接有R6电阻，所述-INB端口与VOB端口之间分别串接有R7 电阻和C20电容。

进一步的，所述I-V转换模块的输出端连接有关断效应抑制模块，所述关断效应抑制模块和通道切换模块均通过通信接口与采样控制模块数据互通，用于使关断效应抑制模块和通道切换模块同频率动作，以抑制通道切换模块关断效应。

进一步的，所述关断效应抑制模块包括有U5导通芯片，所述通信接口包括有JP1接口、JP2接口和JP3接口，所述JP2接口和JP3接口分别与U2 切换芯片和U3切换芯片数据互通；

所述U5导通芯片的S1端口与I-V转换模块连接，所述U5导通芯片的 S2端口接地设置，所述U5导通芯片的D端口与JP1接口连接。

进一步的，所述U2切换芯片、U3切换芯片和U5导通芯片的型号均为 TMUX的开关芯片。

进一步的，所述控制模块为FPGA控制器。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

通过在每个背光按键对应设置一个D光感二极管，用于一对一采集背光按键的亮度信息，若干D光感二极管的输入输出端分别与U2切换芯片和 U3切换芯片连接，以控制若干D光感二极管快速的依次导通，能够准确高效的对单个背光键盘或屏幕的光源强度进行非接触式检测。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的一种基于笔记本背光键盘发光检测的电路控制***的整体结构图；

图2是本实用新型的一种基于笔记本背光键盘发光检测的电路控制***的整体电路图；

图3是本实用新型的一种基于笔记本背光键盘发光检测的电路控制***的采样模块电路图；

图4是本实用新型的一种基于笔记本背光键盘发光检测的电路控制***的JP2接口和JP3接口电路图；

图5是本实用新型的一种基于笔记本背光键盘发光检测的电路控制***的JP1接口电路图。

具体实施方式

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，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型提供一种基于笔记本背光键盘发光检测的电路控制***，如图1所示，包括有控制模块，控制模块通过通信接口分别与通道切换模块和关断效应抑制模块数据互通，用于控制通道切换模块和关断效应抑制模块同频率动作，关断效应抑制模块降低通道切换模块动作时，关断效应引起的信号突变，提高通道切换模块采集的数据的准确性。

通道切换模块连接有数据连接有采样模块，如图3所示，采样模块由若干D光感二极管构成，每个D光感二极管对应一个背光按键，通道切换模块依次控制不同的D光感二极管导通，采集对应按键的光照强度，流通D 光感二极管的电流正比与光照强度，在由通道切换模块接收流通电流(亮度信息)。通道切换模块在依次连接有I-V转换模块和关断效应抑制模块，亮度信息依次经过I-V转换模块和关断效应抑制模块处理后传输给控制模块，控制模块给出亮度检测结果。

控制模块为FPGA控制器，通过FPGA控制器发出控制命令，同时接收经过处理后的亮度信息，依据亮度信息给出亮度反馈。如图4和5所示，与控制模块连接的通信接口包括有JP1接口、JP2接口和JP3接口，如图2所示，通道切换模块包括有U2切换芯片和U3切换芯片，U2切换芯片通过JP2 接口与FPGA控制器数据互通，U3切换芯片通过JP3接口与FPGA控制器数据互通，以便FPGA控制器同时控制U2切换芯片和U3切换芯片动作。

采样模块包括有若干成矩阵排布的D光感二极管，成矩阵排布的D光感二极管成X行Y列排布，所有D光感二极管的一端与U2切换芯片连接，另一端与U3切换芯片连接，以便由U2切换芯片和U3切换芯片共同控制D 光感二极管通电，以获取每个背光按键对应的亮度信息。优选的，D光感二极管以4x4形式排布，也可为8x8形式排布，针对于大多笔记本键盘的背光模组的LED数量来说，经过调研，大多数笔记本键盘数量在64到66颗，为尽可能的降低了设计的冗余，采用4个子阵即可实现大多的键盘测量布局。

不同背光键盘的驱动方式不同，其发光的方式与测量也不相同，有的采用稳定恒流源驱动，有的采用PWM调光驱动(脉冲驱动)。特别是PWM调光驱动，其光谱中带有不同频率的交流成分(脉冲频率)，当采样的速度与信号混叠时，采集的光强误差大。为降低光强的采集误差，针对PWM发光模组采用4x4为基础的子阵，4x4包含的D光感二极管数量少，采样频率高，有效的降低了频谱混叠带来的影响，有效的降低采样误差。直流恒流源驱动模组可使用8x8为基础的子阵。

扫描的方式为先行后列的方式，在原理上尽管这种方式与相反的控制无异，但是由于实际的电路测试过程中，若频繁的切换开关电源接触负载，会引入过多的开关噪声，同时使得电源端输出不是很稳定，所以这种方式能够尽量地减少电源之间的切换，而减小因本***引入的电气噪声。

D光感二极管以4x4形式排布为例：U2切换芯片的SW1-S1端口与第一行D光感二极管的正极连接，对应的，U2切换芯片的SW1-S2端口与第二行的连接，U2切换芯片的SW1-S3端口与第三行的连接，U2切换芯片的 SW1-S4端口与第四行的连接。U3切换芯片的SW2-S1端口与第一列的D光感二极管负极连接，相同的，U3切换芯片的SW2-S2端口与第二列的D光感二极管负极连接，U3切换芯片的SW2-S3端口与第三列的D光感二极管负极连接，U3切换芯片的SW2-S4端口与第四列的D光感二极管负极连接， U2切换芯片的SW1-S1端口和U3切换芯片的SW2-S1端口同时导通时，位于一行一列的D光感二极管动作，以将对应背光按键的亮度信息转换成电流信号。

通道切换模块接收亮度信息(电流值大小)并传输给I-V转换模块，I-V 转换模块用于将电信号转换成电压信号并放大后输出。I-V转换模块包括有 U4运放芯片，U4运放芯片的-INA端口与U3切换芯片的D端口连接，用于接收亮度信息，U4运放芯片的-INA端口与VOA端口之间分别并接有C8电容和R5电阻，且+INA端口接地设置，用于将亮度信息(电流信号)转换成电压信号，同时C8电容可以抑制电噪声与防止电流信号震荡和改善关断效应带来的不必要的脉冲。但是由于电流的流向，输出的电压为负，同时信号也比较小，在几mv级别，所以通过一路反向放大电路将信号放大便于后续处理。

及将VOA端口与-INB端口之间串接有R6电阻，-INB端口与VOB端口之间分别串接有R7电阻和C20电容，+INB端口接地设置，形成反向放大电路，将VOA端口输出的(为负的)电压信号反向并放大处理，在通过 VOB端口输出最终电压信号。

由于U2切换芯片和U3切换芯片在进行通道切换过程会引入电压信号的突变，导致路切换的间隙都会出现如图5所示的第一条波形，切换的时 SW3-S1端口的电压突变并增大，过一段时间信号平稳恢复到实际的信号水平V1，影响采样的准确性，应此在U4运放芯片的输出端接关断效应抑制模块，用于去除通道切换过程产生的电压突变。

关断效应抑制模块包括有U5导通芯片，通信接口包括有JP1接口，U5 导通芯片的S1端口与I-V转换模块连接，U5导通芯片的S2端口接地设置，所述U5导通芯片的D端口与JP1接口连接。FPGA控制器通过JP1接口控制U5导通芯片接地或与FPGA控制器连接，使U2切换芯片和U3切换芯片与U5导通芯片同频率动作，当U2切换芯片和U3切换芯片控制D光感二极管通断时，U5导通芯片实现接地动作，将SW3-S1端口接收的第一条波形转换成如图5所示的第三波形，有效的抑制关断效产生的电压跳变，提高***的采样性能。U2切换芯片和U3切换芯片不跳变时，U5导通芯片与 FPGA控制器连通，将最终电压信号通过JP1接口传输给FPGA控制器，FPGA 控制器依据接收的电压信号给出结果反馈。

本实用新型的工作原理和工作过程如下：

以PWM调光驱动的背光键盘为例，使用4x4子阵列排布的采样模块，采样时：FPGA控制器通过JP2接口和JP3接口控制U2切换芯片和U3切换芯片动作，使采样模块内的D光感二极管依次导通，采集一组背光按键的亮度信息(由于采样模块的工作频率高于PWM频率，降低了频谱混叠带来的影响)， U2切换芯片和U3切换芯片接收的亮度信息传输至I-V转换模块(U4运放芯片)，进行双重运放处理，以将电流信号转换成电压信号并放大处理后输出。

U4运放芯片的输出端与U5导通芯片连接，由于脉冲的大小与延迟时间对于每个通道都相同，将FPGA控制器通过JP1接口与U5导通芯片连接，使U5导通芯片与U2切换芯片和U3切换芯片同频率动作，当U2切换芯片和U3切换芯片切换时，U5导通芯片接地，去除关断效产生的跳变电压， U5导通芯片在将接收的亮度信息通过JP1接口传输至FPGA控制器，FPGA 控制器依据接收的亮度信息分出反馈，完成背光键盘的亮度检测过程。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种基于笔记本背光键盘发光检测的电路控制***，其特征在于，包括有用于采集背光按键其亮度信息的采样模块，所述采样模块与通道切换模块数据互通，所述通道切换模块用于控制采样模块动作；

所述采样模块包括有若干成矩阵排布的D光感二极管，所述通道切换模块包括有U2切换芯片和U3切换芯片，所有所述D光感二极管的一端与U2切换芯片连接，另一端与U3切换芯片连接，所述U2切换芯片和U3切换芯片共同控制若干D光感二极管一次导通，以依次采集若干背光按键亮度信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于笔记本背光键盘发光检测的电路控制***，其特征在于，所述采样模块包括有4x4形式排布和8x8形式排布的D光感二极管。

3.根据权利要求1所述的一种基于笔记本背光键盘发光检测的电路控制***，其特征在于，所述通道切换模块的输出端连接有I-V转换模块，用于将通道切换模块接收的亮度信息放大处理；

所述I-V转换模块包括有U4运放芯片，所述U4运放芯片的-INA端口与U3切换芯片的D端口连接，所述U4运放芯片的-INA端口与VOA端口之间分别并接有C8电容和R5电阻，所述U4运放芯片的VOA端口与-INB端口之间串接有R6电阻，所述-INB端口与VOB端口之间分别串接有R7电阻和C20电容。

4.根据权利要求3所述的一种基于笔记本背光键盘发光检测的电路控制***，其特征在于，所述I-V转换模块的输出端连接有关断效应抑制模块，所述关断效应抑制模块和通道切换模块均通过通信接口与采样控制模块数据互通，用于使关断效应抑制模块和通道切换模块同频率动作，以抑制通道切换模块关断效应。

5.根据权利要求4所述的一种基于笔记本背光键盘发光检测的电路控制***，其特征在于，所述关断效应抑制模块包括有U5导通芯片，所述通信接口包括有JP1接口、JP2接口和JP3接口，所述JP2接口和JP3接口分别与U2切换芯片和U3切换芯片数据互通；

所述U5导通芯片的S1端口与I-V转换模块连接，所述U5导通芯片的S2端口接地设置，所述U5导通芯片的D端口与JP1接口连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于笔记本背光键盘发光检测的电路控制***，其特征在于，所述U2切换芯片、U3切换芯片和U5导通芯片的型号均为TMUX的开关芯片。

7.根据权利要求4所述的一种基于笔记本背光键盘发光检测的电路控制***，其特征在于，所述采样控制模块为FPGA控制器。

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