CN102809420A - 电子秤电容键盘及其抗干扰检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子秤电容键盘及其抗干扰检测方法，包括绝缘底板、密封固定在绝缘底板上的耐腐罩壳以及固定在耐腐罩壳顶面的面板，绝缘底板与耐腐罩壳之间固定有防水保护套，绝缘底板位于防水保护套内设有屏蔽电极板，屏蔽电极板上间隔设置有两个以上的安装孔，至少两个电容感应实心盘设置在屏蔽电极板的安装孔内并与绝缘底板固定。本发明具有良好的机械强度和防水性能，能可靠的分辨能力和较强的抗干扰能力。

Description

电子秤电容键盘及其抗干扰检测方法

技术领域

本发明涉及一种电子秤电容键盘及其抗干扰检测方法，属于电子秤技术领域。

背景技术

电子秤在食品加工业中已经应用地非常广泛了，但由于大多数食品加工秤是使用在高温高湿以及具有腐蚀性的盐碱溶液环境中，同时食品加工大多为计件制，按键的使用频率很高，而传统电子秤的键盘采用机械式按键，而机械式按键在这种条件很容易发生腐蚀破坏而产生失效，同时机械按键需要在上盖外壳上添加按键孔，进而破坏了外观的连续性，使得潮气湿气和盐碱溶液更易进入秤体，使电子秤内部器件的抗腐更加困难。目前的电容键盘虽然能在高温高湿以及腐蚀性的盐碱溶液环境中作用，但电容键盘的防水性能和抗干扰能力都不能满足食品加工的实际使用要求，当有水滴、水流或电磁波辐射作用于电容键盘时，会出现关机、去皮、清零等误触发，或电容键盘会出现整体失效，使得电子秤不能正常工作。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种具有良好的机械强度，可靠的抗干扰能力的电子秤电容键盘及其抗干扰检测方法。

本发明为达到上述目的的技术方案是：一种电子秤电容键盘，其特征在于：包括绝缘底板、密封固定在绝缘底板上的耐腐罩壳以及固定在耐腐罩壳顶面的面板，绝缘底板与耐腐罩壳之间固定有防水保护套，绝缘底板位于防水保护套内设有屏蔽电极板，屏蔽电极板上间隔设置有两个以上的安装孔，至少两个电容感应实心盘设置在屏蔽电极板的安装孔内并与绝缘底板固定。

本发明的电子秤电容键盘的抗干扰检测方法，其特征在于：

⑴、在未用手触摸电容键盘时，分别采集介质作用于面板时各区域的感应电容值，各电容感应实心盘区域对应各自的感应电容值Cws、屏蔽电极板区域对应的屏蔽电极感应电容值Cwd、防水保护套区域对应的防水感应电容值Cwg以及绝缘底板对地端对应的绝缘底板对地感应电容值Cst，对所采集的各感应电容值进行计算判断，具体按以下公式判断：

ⅰ、Cwg＋Cst－Cwd＜Cwst，为公式1；

ⅱ、Cwsi＜Ccomt，        为公式2；

当上述两个公式同时满足时，电容键盘处于按键操作有效状态；上述任何一个公式不满足则屏蔽电容键盘，操作任何一个按键都无效；

其中：Cwsi为未用手触摸电容键盘时，其中任意一个电容感应实心盘的感应电容值；

Cwg为防水感应电容值；

Cwd为屏蔽电极感应电容值；

Cst为绝缘底板对地感应电容值；

Cwst为设定的按键外界干扰下限电容阀值；

Ccomt为设定的组合判断干扰电容阀值；

⑵、在电容键盘处于按键操作有效状态时，再分别采集用手按下电容键盘时的各电容感应实心盘区域对应各自的触发感应电容值Cwf，屏蔽电极板区域对应的屏蔽电极感应电容值Cwdf、防水保护套的区域对应的防水感应电容值Cwgf以及绝缘底板对地感应电容值Cstf，对各感应电容值再进行计算判断，具体按以下公式判断：

ⅰ、Cest＞Cwfi＋Cstf－Cwdf＞Ct，为公式3；

ⅱ、Cwgf＋Cstf－Cwdf＜Cwst，为公式4；

ⅲ、Cwsi＜Ccomt，为公式5；

其中：Cwfi为用手指按下其中任意一个电容感应实心盘时的触发感应电容值；

Cwdf为屏蔽电极感应电容值；

Cwgf为防水感应电容值；

Cstf为绝缘底板对地感应电容值；

Cest为设定的按键外界干扰上限电容阀值；

Ct为设定的按键触发电容阀值；

当上述三个公式同时满足时，判断电容键盘按键操作有效并输出正确的操作信号；上述任何一个公式不满足时，则判断有干扰操作无效。

本发明的电子秤电容键盘采用绝缘底板、耐腐罩壳和面板，而绝缘底板与耐腐罩壳之间安装有防水保护套，故而使得电容键盘具有卓越的防水性能。本发明在在防水保护套内设有具有屏蔽电极层，而各电容感应实心盘设置在屏蔽电极板的安装孔内并与绝缘底板固定，不仅使得电容键盘具有良好的机械强度，同时电容感应实心圆盘周围设置了一个屏蔽电极层，使各能准确测得各电容感应实心盘的感应区域对应各自的感应电容值Cws，具有可靠的分辨能力。本发明在未触摸电容键盘前，分别采集介质通过面板时，各电容感应实心盘感应区域对应各自的感应电容值Cws、屏蔽电极板区域对应的屏蔽电极感应电容值Cwd、防水保护套的区域对应的防水感应电容值Cwg、以及绝缘底板对地端对应的绝缘底板对地感应电容值Cst，通过对所采集的任意一个感应电容值Cws、绝缘底板对地感应电容值Cst以及防水感应电容值Cwg和屏蔽电极感应电容值Cwd与设定的按键外界干扰下限电容阀值Cwst及与组合判断干扰电容阀值Ccomt进行比较和判定，以确定在电容键盘按键操作是否有效，当所有的条件符合要求，电容键盘按键处于操作有效状态；上述任何一个条件不成立，则屏蔽电容键盘，操作任何一个按键无效；而在电容键盘按键处于操作有效状态的前提下，再采集用手按下电容键盘面板时的各电容感应实心盘感应区域对应各自的触发感应电容值Cwf以及触发按键后的屏蔽电极感应电容值Cwdf、防水感应电容值Cwgf和绝缘底板对地感应电容值Cstf，再与所设定的按键触发电容阀值Ct、设定的按键外界干扰上限电容阀值Cest以及设定的按键外界干扰下限电容阀值Cwst进行比较和判定，并用电容键盘上任意一个电容键盘上无手指按下电容感应实心盘时的感应电容值Cwsi与组合判断干扰电容阀值Ccomt再进行比较判断，大幅度提高了判断精度，使电容键盘按键操作能有效输出正确的操作信号，能精确排除水滴、水流以及电磁波辐射对电容键盘的干扰，故使电容键盘具有较强的抗干扰能力，因此在对电容键盘进行操作时不会出现误操作现象，能确保电子秤正常工作。

本发明将其中一个电容感应实心盘作为电源控制按键，可以直接使用电容键盘进行电源开关机，使得电子秤的机壳连续密封，无需再增设机械式开关来控制电子秤总电源的通断，更便于内部器件的抗腐与外部机壳的清洁。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述。

图1为本发明电子秤电容键盘的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视结构示意图。

其中：1—绝缘底板，2—耐腐罩壳，3—防水保护套，4—屏蔽电极板，41—安装孔，5—电容感应实心盘，6—面板。

具体实施方式

见图1、2所示，本发明的电子秤电容键盘，包括绝缘底板1、密封固定在绝缘底板1上的耐腐罩壳2以及固定在耐腐罩壳2顶面的面板6，而面板6由下部的ABS塑料层和上部的PC塑料层叠置而成，耐腐罩壳2可采用较高的强度、耐热性和耐寒性，具有优异尺寸稳定性及耐化学腐蚀性，较高的强度、耐热性和耐寒性，还具有自熄、阻燃、无毒等优点，使得电容键盘具有良好的机械强度。本发明的绝缘底板1可采用复陶瓷金属基板，见图1、2所示，本发明的绝缘底板1与耐腐罩壳2之间固定有防水保护套3，起到防水作用，使得电容键盘具有卓越的防水性能，绝缘底板1位于防水保护套3内设有屏蔽电极板4，屏蔽电极板4上间隔设置有两个以上的安装孔41，至少两个电容感应实心盘5设置在屏蔽电极板4的安装孔41内并与绝缘底板1固定，电容感应实心盘5可采用2～6个，如图1所示，可采用4个电容感应实心盘5，通过屏蔽电极板4对各电容感应实心盘5的感应区域对应各自的感应电容值Cws进行隔离，减少相互影响，而具有可靠的分辨能力。

见图1、2所示，本发明电容感应实心盘5与屏蔽电极板4的安装孔41之间设有0.8～2.5mm的间距，防水保护板与屏蔽电极板4之间设有0.8～2.5mm的间距，在按下各明电容感应实心盘5时，不会影响操作。

本发明的电子秤电容键盘的检测方法，按以下步骤进行，

⑴、在未用手触摸电容键盘时，分别采集介质作用于面板时各区域的感应电容值，各电容感应实心盘区域对应各自的感应电容值Cws、屏蔽电极板区域对应的屏蔽电极感应电容值Cwd、防水保护套区域对应的防水感应电容值Cwg以及绝缘底板对地端对应的绝缘底板对地感应电容值Cst，本发明的介质可为水滴、持续水流或电磁波辐射，本发明的感应电容值Cws为水滴滴在电容键盘的面板时，或持续水流流过电容键盘面板时，或电磁波辐射作用在面板时对应的感应电容值。同样，屏蔽电极板区域对应的屏蔽电极感应电容值Cwd为水滴滴在电容键盘的面板时，或持续水流流过电容键盘面板时，或电磁波辐射作用在面板时对应的感应电容值，对所采集的各感应电容值进行计算判断，具体按以下公式判断：

ⅰ、Cwg＋Cst－Cwd＜Cwst，为公式1；

ⅱ、Cwsi＜Ccomt，为公式2；

当上述两个公式同时满足时，电容键盘处于按键操作有效状态；上述任何一个公式不满足则屏蔽电容键盘，操作任何一个按键都无效；

其中：Cwsi为未用手触摸电容键盘时，其中任意一个电容感应实心盘的感应电容值；

Cwg为防水感应电容值；

Cwd为屏蔽电极感应电容值；

Cst为绝缘底板对地感应电容值；

Cwst为设定的按键外界干扰下限电容阀值；

Ccomt为设定的组合判断干扰电容阀值。

上述公式1和公式2中的各感应电容值和电容阀值的单位均为pf，并通过屏蔽电容值Cwd可对感应电容值Cws和绝缘底板对地感应电容值Cst能进行削弱，减少相互影响，达到可靠的分辨能力。

当经上述步骤判断后，在电容键盘处于按键操作有效状态，再分别采集用手按下电容键盘时的各电容感应实心盘区域对应各自的触发感应电容值Cwf，屏蔽电极板区域对应的屏蔽电极感应电容值Cwdf、防水保护套的区域对应的防水感应电容值Cwgf以及绝缘底板对地感应电容值Cstf，由于按在电容键盘上的其中一个电容感应实心盘后，其屏蔽电极感应电容值、防水感应电容值以及绝缘底板对地感应电容值均发生变化，故而重新采集。

对各感应电容值再进行计算判断，具体按以下公式判断：

ⅰ、Cest＞Cwfi＋Cstf－Cwdf＞Ct，为公式3；

ⅱ、Cwgf＋Cstf－Cwdf＜Cwst，    为公式4；

ⅲ、Cwsi＜Ccomt，               为公式5；

其中：Cwfi为用手指按下其中任意一个电容感应实心盘时的触发感应电容值；

Cwdf为屏蔽电极感应电容值；

Cwgf为防水感应电容值；

Cstf为绝缘底板对地感应电容值；

Cest为设定的按键外界干扰上限电容阀值；

Ct为设定的按键触发电容阀值；

当上述三个公式同时满足时，判断电容键盘按键操作有效并输出正确的操作信号；上述任何一个公式不满足时，则判断有干扰操作无效。

本发明针对电子秤的电容键盘，其设定的按键触发电容阀值Ct控制在196～258pf，如Ct控制在210～240pf，或Ct控制在220～230pf；设定的按键外界干扰上限电容阀值Cest控制在395～512pf，如Cest控制在420～490pf，或Cest控制在450～470pf，该；而按键外界干扰下限电容阀值Cwst控制在133～167pf，其Cwst可控制在140～160pf或Cwst控制在145～155pf之间；设定的组合判断干扰电容阀值Ccomt控制在63～96pf，或Ccomt控制在70～90pf，Ccomt控制在75～85pf，通过组合判断干扰电容阀值Ccomt排除外界干扰对各个按键的影响。

在公式1中，防水保护套的防水感应电容值Cwg与绝缘底板对地感应电容值Cst之和，再减出减去屏蔽电容值Cwd后大于设定的按键外界干扰下限电容阀值Cwst，即在于133～167pf。

在公式2中，未用手触摸电容键盘时，其中任意一个电容感应实心盘的感应电容值Cwsi小于设定的组合判断干扰电容阀值Ccomt，即小于63～96pf。本发明可通过公式1和公式2判断干扰后的电容键盘是否能进行操作。

在公式3中，在电容键盘处于按键操作有效状态，用手指按下面板其中任意一个电容感应实心盘时的触发感应电容值Cwfi与接地电容值Cstf之和，再减去屏蔽电容值Cwdf后，其感应电容值小于设定的按键外界干扰上限电容阀值Cest，即小于395～512pf，同时要大于设定的按键触发电容阀值Ct，即大于196～258pf。

在公式4中，其防水保护套的防水感应电容值Cwgf与接地电容值Cstf之和，再减出减去屏蔽电容值Cwdf后大于设定的按键外界干扰下限电容阀值Cwst，即在大于133～167pf，在用手进行按键操作时能再进行一次精确的判断。

在公式5中是除去用手指按下面板上其中任意一个电容感应实心盘时的触发感应电容值Cwfi外，对其它未用手触摸电容键盘时的任意一个电容感应实心盘的感应电容值Cwsi再进行一次判断，使除有效按键外的任意一个按键无手指按下时的感应电容值Cwsi小于组合判断干扰电容阀值Ccomt，即小于63～96pf，以达到精确的判断。

本发明可通过公式3、4和5，在电容键盘处于按键操作有效状态，对有按键操时的电容键盘是否能有效输出信号进行判断，当上述三个公式同时满足时，判断电容键盘按键操作有效并输出正确的操作信号；上述任何一个公式不满足时，则判断操作无效，故而再对按键操作过程中干扰信号进一步判断，大幅度提高了抗干扰的判断精度。

本发明对在未按下电容键盘以及按下电容键盘操作时各感应电容值均进行判断，因此能可靠排除水滴、水流或电磁波辐射对电容键盘的干扰，使电子秤能可靠工作。

Claims (9)

1.一种电子秤电容键盘，其特征在于：包括绝缘底板、密封固定在绝缘底板上的耐腐罩壳以及固定在耐腐罩壳顶面的面板，绝缘底板与耐腐罩壳之间固定有防水保护套，绝缘底板位于防水保护套内设有屏蔽电极板，屏蔽电极板上间隔设置有两个以上的安装孔，至少两个电容感应实心盘设置在屏蔽电极板的安装孔内并与绝缘底板固定。

2.根据权利要求1所述的电子秤电容键盘，其特征在于：所述的其中一个电容感应实心盘为电源控制按键。

3.根据权利要求1所述的电子秤电容键盘，其特征在于：所述的电容感应实心盘与屏蔽电极板的安装孔之间设有1～2.5mm的间距，防水保护板与屏蔽电极板之间设有0.8～2.5mm的间距。

4.根据权利要求1所述的电子秤电容键盘，其特征在于：所述的面板由下部的ABS塑料层和上部的PC塑料层叠置而成。

5.根据权利要求1所述的电子秤电容键盘的抗干扰检测方法，其特征在于：

⑴、在未用手触摸电容键盘时，分别采集介质作用于面板时各区域的感应电容值，各电容感应实心盘区域对应各自的感应电容值Cws、屏蔽电极板区域对应的屏蔽电极感应电容值Cwd、防水保护套区域对应的防水感应电容值Cwg以及绝缘底板对地端对应的绝缘底板对地感应电容值Cst，对所采集的各感应电容值进行计算判断，具体按以下公式判断：

ⅰ、Cwg＋Cst－Cwd＜Cwst，为公式1；

ⅱ、Cwsi＜Ccomt，为公式2；

当上述两个公式同时满足时，电容键盘处于按键操作有效状态；上述任何一个公式不满足则屏蔽电容键盘，操作任何一个按键都无效；

其中：Cwsi为未用手触摸电容键盘时，其中任意一个电容感应实心盘的感应电容值；

Cwg为防水感应电容值；

Cwd为屏蔽电极感应电容值；

Cst为绝缘底板对地感应电容值；

Cwst为设定的按键外界干扰下限电容阀值；

Ccomt为设定的组合判断干扰电容阀值；

⑵、在电容键盘处于按键操作有效状态时，再分别采集用手按下电容键盘时的各电容感应实心盘区域对应各自的触发感应电容值Cwf，屏蔽电极板区域对应的屏蔽电极感应电容值Cwdf、防水保护套的区域对应的防水感应电容值Cwgf以及绝缘底板对地感应电容值Cstf，对各感应电容值再进行计算判断，具体按以下公式判断：

ⅰ、Cest＞Cwfi＋Cstf－Cwdf＞Ct，为公式3；

ⅱ、Cwgf＋Cstf－Cwdf＜Cwst，    为公式4；

ⅲ、Cwsi＜Ccomt，               为公式5；

其中：Cwfi为用手指按下其中任意一个电容感应实心盘时的触发感应电容值；

Cwdf为屏蔽电极感应电容值；

Cwgf为防水感应电容值；

Cstf为绝缘底板对地感应电容值；

Cest为设定的按键外界干扰上限电容阀值；

Ct为设定的按键触发电容阀值；

当上述三个公式同时满足时，判断电容键盘按键操作有效并输出正确的操作信号；上述任何一个公式不满足时，则判断有干扰操作无效。

6.根据权利要求5所述的电子秤电容键盘的抗干扰检测方法，其特征在于：所述的设定的按键触发电容阀值Ct在196～258pf。

7.根据权利要求5所述的电子秤电容键盘的抗干扰检测方法，其特征在于：所述的设定的按键外界干扰上限电容阀值Cest在395～512pf。

8.根据权利要求5所述的电子秤电容键盘的抗干扰检测方法，其特征在于：所述的按键外界干扰下限电容阀值Cwst在133～167pf。

9.根据权利要求5所述的电子秤电容键盘的抗干扰检测方法，其特征在于：所述的设定的组合判断干扰电容阀值Ccomt在63～96pf。

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