CN103984028A - 检测装置及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种检测装置及移动终端。该检测装置包括听筒，还包括设置在所述听筒上的检测电容器；信号采集电路，与所述检测电容器连接，用于以第一频率采集所述检测电路输出的脉冲电压信号；转换电路，与所述信号采集电路连接，用于将采集到的脉冲电压信号转换为数字电压信号；处理电路，用于接收所述数字电压信号，并生成电容值，在所述电容值大于或等于预设阈值时，输出控制信号。本发明提供的检测装置，当导体接近时，经过检测电容器、信号采集电路、转化电路的一系列转化，最后由处理电路根据数字信号计算出电容值，并与预设值进行比较，根据比较结果控制显示屏进行相关操作。由此消除了现有技术中采用接近传感器产生的头发散射问题。

Description

检测装置及移动终端

技术领域

本发明涉及移动终端及其配件，尤其涉及一种检测装置及移动终端。

背景技术

耗电量是手机等移动终端的重要参数指标之一；因而，移动终端一般在待机状态或通话过程中等不需要观看显示屏时关闭其背光源，以节省电量。

现有技术中通过光学传感器判断移动终端是否足够接近人耳部，由此确定移动终端是否处于通话状态。具体地，将光学传感器设置于移动终端听筒旁，该光学传感器包括一个用于发射红外光线的红外光源和一个用于接收红外光线的感光阵列，当手机进入通话状态时，红外光源开始发射红外光线。当使用者将手机听筒靠近人耳接听(即进入通话状态)时，红外光源发射的红外光线将被人耳反射，并由感光阵列予以接收，当感光阵列接收到的反射光密度达到或超过光学传感器内部预设的阈值时，光学传感器触发手机处理器关闭显示屏光源。

但是，由于红外线遇到头发时会发生散射，不能有效反射，因此，对于耳部周围留存头发较多的人士，现有技术这种利用光学传感器触发显示屏关闭的方式经常无法完成其正常的触发功能，从而导致通话过程中显示屏依旧保持点亮状态，浪费了电量。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明提供一种检测装置及移动终端。以解决现有技术中采用接近传感器而引发的通话状态下显示屏仍处于点亮状态的问题，以保证通话状态下屏幕关闭，节约耗电量。

本发明提供的一种检测装置，包括听筒，还包括：

设置在所述听筒上的检测电容器；

信号采集电路，与所述检测电容器连接，用于以第一频率采集所述检测电容器输出的脉冲电压信号，并将采集到的脉冲电压信号输出；

转换电路，与所述信号采集电路连接，用于对所述采集到的脉冲电压信号进行转换处理，获取对应的数字电压信号；

处理电路，用于接收所述数字电压信号，并根据所述数字电压信号生成电容值，且在所述电容值大于或等于预设阈值时，输出控制信号，以关闭所控制移动终端的显示屏的背光源。

上述的检测装置，进一步的，还包括：

放大电路，连接在所述检测电容器与所述信号采集电路之间，用于对所述检测电容器输出的脉冲电压信号进行放大。

上述的检测装置，优选的，所述放大电路为积分放大电路；所述转换电路为A/D转换电路。

上述的检测装置，优选的，处理电路还包括脉冲生成电路，用于向所述检测电容器输出驱动脉冲电压信号。

上述的检测装置，优选的，所述处理电路还用于在接收呼叫或发起呼叫时触发所述脉冲生成电路输出所述驱动脉冲电压信号；以及

在通话结束时控制所述脉冲生成电路停止工作。

上述的检测装置，进一步的，检测电容器包括第一感应线圈和第二感应线圈，所述第一感应线圈用于接收所述驱动脉冲电压信号，所述第二感应线圈用于输出所述脉冲电压信号。

本发明还提供一种移动终端，包括外壳、显示屏，以及上述的检测装置。

本发明提供的检测装置用于移动终端上后，当拨打或接听电话、并将听筒移动至人耳接听时，由于人耳的接近，引起检测电容器输出的脉冲电压信号发生变化，信号采集电路采集当前时刻的电压值并输出，转换电路将该模拟形式的电压信号转化为数字形式后输出给处理电路，处理电路根据数字信号表示的电压值计算出检测电容器的电容值，并将该电容值与预设阈值进行比较，根据比较结果控制显示屏的背光源打开或关闭。

由此可见，本发明提供的检测装置，通过在听筒内设置检测电容器，在移动终端进入通话状态时，可以通过判断听筒是否足够接近人耳而控制移动终端显示屏背光源的打开或关闭，无需像现有技术那样依赖光学接近传感器，从而避免了因人耳附近头发散射引起通话状态判断失误的情况发生，保证了通过状态下移动终端迅速进入省电模式，节约了电能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明所述检测装置实施例中检测电容器的示意图；

图2为本发明所述检测装置实施例的结构示意图；

图3为本发明所述检测装置另一实施例的电路原理图；

图4为本发明所述检测装置另一实施例的结构示意图；

图5为本发明所述检测装置另一实施例中检测电容器输出信号的波形图；

图6为本发明所述检测装置另一实施例中放大电路输出信号的波形图；

图7为本发明实施例所述移动终端的主视图；

图8为本发明实施例所述移动终端剖视图。

具体实施方式

图1为本发明所述检测电容器一个实施例的原理图；图2为本发明所述检测装置一个实施例的电路框图；参见图1-2，本实施例提供的一种检测装置，包括听筒5，设置在听筒上的检测电容器1；与检测电容器1连接的信号采集电路2，用于以第一频率采集检测电容器1输出的脉冲电压信号，并将采集到的脉冲电压信号输出；与信号采集电路2连接的转换电路3，用于对采集到的脉冲电压信号进行转换处理，获取对应的数字电压信号；与转换电路3连接的处理电路4，用于接收数字电压信号，并根据数字电压信号生成电容值，且在电容值大于或等于预设阈值时，输出控制信号，以关闭所控制移动终端的显示屏的背光源。

具体地，如图1所示，检测电容器1可以为一平行板电容器，并包括相对设置的第一极板11和第二极板12；第一极板11用于接收输入的驱动脉冲电压信号，第二极板12与信号采集电路的输入端连接，以通过信号采集电路2采集检测电容器1输出的脉冲电压信号。其中，第一极板11可以与一脉冲信号发生电路连接，以接收该脉冲信号发生电路输出的方波形式的驱动脉冲电压信号。下面结合平行板电容器的两个物理公式对检测电容器的工作原理进行详细说明：

C＝εS/4πkd             式1；

C＝Q/U              式2；

式中，C为电容器的电容；S为极板正对面积；ε为电介质常数；K为静电力常量；π为圆周率；d为平行板电极的间距；Q为电容器的电量；U为电容器的电压。

当检测电容器1随听筒5一起逐渐接近人耳时，由于人体是导体，导体与第一极板11和第二极板12分别构成两个新的电容器，随着导体的接近，其与第一极板11和第二极板12的正对面积S持续变大，导体与第一极板11和第二极板12之间的距离d持续变小，其余因素不变，因此，根据式1，S变大，d变小，导体与第一极板11和第二极板12构成的电容器的电容将变大，第一极板11和第二极板12与导体之间的电容(图3中的C_{P_Tx}和C_{P_Rx})变大，检测电容器1由第一极板11和第二极板12构成，其电容C就同步变大。

与此同时，检测电容器1的第一极板11持续接收驱动脉冲电压信号，因此其电量Q恒定不变。因此，根据式2，Q不变，C变大，电压U将变小，检测电容器1的输出电压变小，其输出的脉冲电压信号的整体脉冲幅度就变小。综上，检测电容器1接收一个有效电压值固定、频率固定的脉冲电压信号的输入时，导体的接近会使检测电容器1输出的脉冲电压信号的整体脉冲幅度变小。

本实施例中可以选用采样保持电路作为信号采集电路2，采样保持电路的输入端与检测电容器的第二极板12电连接，用于采集第二极板12输出的脉冲电压信号在某一时刻的瞬时信号，并在下次采集前的这段时间内一直向转换电路3输出该瞬时电压信号不变。第一频率可以为采样保持电路的固有频率，由此可根据实际所需的第一频率的大小选择采样保持电路的具体结构，本实施例对此不作限定。其中，第一频率的值可根据检测电容器1的脉冲电压信号的周期确定，并保证第一频率的倒数，即采集间隔时间为脉冲电压信号周期的整数倍；另外，为了保证检测的灵敏度，采集间隔时间不能过小(第一频率不能过大)。另外，数字转换电路进行信号转换也需要一定的时间，为保证转换精度，需要保证转换期间内输入到转换电路3的电压不变，因而，信号采集电路2的采集间隔时间还应大于转换电路3的转换时间。优选地，采集间隔时间可为100ms，对应地，第一频率为10HZ。当然该参数可根据实际需求设定为其它值。

信号采集电路2的输出端经转换电路3连接至处理电路4。其中，处理电路4可以为具有逻辑运算功能的数字电路，也可以为可编程控制的处理芯片；转换电路3可以为A/D转换电路。转换电路3将信号采集电路2采集到的脉冲电压信号转化为对应的数字电压信号后，输出给处理电路4。处理电路4则根据预设的公式和该数字电压信号计算出检测电容器1的电容值，再将该电容值与预设阈值进行比较，当该电容值大于或等于该预设阈值时，处理电路4输出控制信号，以关闭所控制移动终端显示屏的背光源；若该电容值小于上述预设阈值时，处理电路4则通过移动终端的处理器控制显示屏的背光源始终处于点亮状态。

处理电路4则根据预设的公式和该数字电压信号计算出检测电容器1的电容值，具体可以为：

根据公式C＝Q/U；计算获得电容值C。

其中，针对特定的检测电容器1，其电量Q已知并预设进处理电路4，再根据处理电路4接收到的数字电压信号表示的有效电压值U和前述的公式C＝Q/U，即可计算出检测电容器1的电容值。处理电路4将计算出的该电容值与预设的阈值进行比较，当该电容值大于或等于预设阈值时，关闭所控制移动终端的显示屏的背光源，反之处理电路4则通过移动终端的处理器控制显示屏的背光源始终处于点亮状态。

需要说明的是，当脉冲电压信号为方波信号时，其电压有效值与方波信号的幅值呈简单的线性关系，处理电路4直接对接收到的电压值进行线性转换即可。而对于非方波信号的脉冲电压信号，其信号采集电路2采集的瞬时值与检测电容器1的有效电压值之间关系应根据具体的波形和采集点确定，此时，处理电路预设与该波形和采集点相对应的计算公式，交流电的有效电压值与波形各个采集点瞬时电压值的关系为本领域的公知常识，具体计算方式不赘述。

本实施例提供的检测装置用于移动终端上后，当拨打或接听电话、并将听筒移动至人耳接听时，由于人耳的接近，引起检测电容器输出的脉冲电压信号发生变化，信号采集电路采集当前时刻的电压值并输出，转换电路将该模拟形式的电压信号转化为数字形式后输出给处理电路，处理电路根据数字信号表示的电压值计算出检测电容器的电容值，并将该电容值与预设阈值进行比较，根据比较结果控制显示屏的背光源打开或关闭。

本实施例中，人耳作为导体接近检测电容器时会导致其电容发生变化，头发是电绝缘体，位于两个导体之间的电绝缘体对两个导体基于距离变化而产生的电容变化不会产生影响，因此，头发不会对本实施例提供的检测装置产生影响。

由此可见，本实施例提供的检测装置，通过在听筒内设置检测电容器，在移动终端进入通话状态时，可以通过判断听筒是否足够接近人耳而控制移动终端显示屏背光源的打开或关闭，无需像现有技术那样依赖光学接近传感器，从而避免了因人耳附近头发散射引起通话状态判断失误的情况发生，保证了通过状态下移动终端迅速进入省电模式，节约了电能。

图3为本发明所述检测装置另一实施例的电路原理图；图4为本发明所述检测装置另一实施例的电路框图；如图3和图4所示，进一步地，上述处理电路4可以包括脉冲生成电路7，其中该脉冲生成电路7可以为逆变电路；此时，处理电路4还用于在移动终端接收呼叫或发起呼叫时触发脉冲生成电路7输出驱动脉冲电压信号；以及在通话结束时控制该脉冲生成电路7停止工作。即处理电路4可以为移动终端的处理器或与处理器连接，当移动终端处理器检测到被呼叫或发起呼叫时，可向处理电路4输出一触发信号，处理电路4接收到该触发信号后控制该脉冲生成电路7向检测电容器1输出驱动脉冲电压信号。当检测装置接收到该脉冲电压信号后，其各个元件进入工作状态，当用户将手机靠近人耳接听电话时，人耳作为导体靠近检测电容器1，使检测电容器1的电容值变大，输出的脉冲电压信号7发生变化，经过信号采集电路2、转换电路3和处理电路4，最终由手机的处理器获取该变化并控制显示屏关闭与否。具体采样、转换、处理过程前已述及，在此不赘述。通话结束时，手机处理器关闭脉冲电压信号生成电路，检测装置退出工作状态。

一般的，在没有导体接近的情况下，检测电容器1的电容C在0pF～3pF左右，当人耳作为导体接近引起该值发生变化时，上述的阈值可设为50pF，此时手机靠近人耳，可以关闭显示屏；当人耳贴近手机时，电容C在200pF左右。

本实施例提供的检测装置，应用到手机上时，除检测电容器1外，转换电路3、信号采集电路2以及处理电路4优选集成于手机的主电路板上。

本实施例提供的检测装置，更进一步的，在上一实施例的基础上，在检测电容器1与信号采集电路2之间连接有放大电路6，由前述可知，导体的接近使检测电容器的输出电压变小，对较小的电压信号进行采集和转换时，精度较难得到保证。因此，放大电路6将检测电容器1输出的脉冲电压信号放大后传输给信号采集电路2，以提高后续采集和转换步骤的精度。

本实施例中选用运算放大器积分电路作为放大电路6，运算放大器积分电路由一个运算放大器和一个电容器构成，电容器的两个电极分别连接运算放大器的反相输入端和输出端，同时，检测电容器1的第二极板12连接运算放大器的反相输入端，运算放大器的正相输入端接地，运算放大器的输出端连接信号采集电路2的输入端。

图5为本发明所述检测装置另一实施例中检测电容器输出信号的波形图；图6为本发明所述检测装置另一实施例中放大电路输出信号的波形图；如图5和图6所示，图5中的信号图为运算放大器积分电路接收到的检测电容器1输出的方波形式的脉冲电压信号，图6中的信号图该方波形式的脉冲电压信号经运算放大器积分电路放大后输出的信号图，上述的运算放大器积分电路，其输出电压是输入电压对时间的积分。对输入电压进行积分不仅放大了电压值，提高了检测精度，同时运算放大器积分电路也能去除高频信号，减少干扰，提高检测的准确性。

本实施例中，由于放大电路对电压信号进行了放大，处理电路4进行电容值的计算时应进行相应的还原，运算放大器积分电路对信号的放大及其还原计算为电学领域的公知常识，在此不赘述。

图7为本发明实施例所述移动终端的主视图；图8为本发明实施例所述移动终端剖视图。如图7和图8所示，本发明还提供一种移动终端8，包括显示屏和检测装置，检测装置的听筒布置于移动终端8的上部。检测电容器1的第二极板紧贴于听筒外壳的内表面上，位于听筒扬声器的前方部位。

当内置有上述检测装置的移动终端进入通话模式时，移动终端的处理器控制一个脉冲电压信号的生成电路向上述的检测装置输入脉冲电压信号，开启检测装置，当使用者将移动终端靠近人耳引起检测电容器的电容值发生变化时，经过信号采集电路、转换电路等一系列转换，处理电路将该电容值与预设阈值进行比较，并根据比较结果确定灭屏与否。

本实施例提供的检测装置，通过在听筒内设置检测电容器，在移动终端进入通话状态时，可以通过判断听筒是否足够接近人耳而控制移动终端显示屏背光源的打开或关闭，无需像现有技术那样依赖光学接近传感器，从而避免了因人耳附近头发散射引起通话状态判断失误的情况发生，保证了通过状态下移动终端迅速进入省电模式，节约了电能。本实施例提供的手机等移动终端，使用的均为直流电，检测电容器的第一极板需要输入一个驱动脉冲电压信号，驱动脉冲电压信号为交流电信号。现有技术中，将直流电转化为交流电的技术手段较多，例如振荡器和DA转换器。本实施例对此不作限定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种检测装置，包括听筒，其特征在于，还包括：

设置在所述听筒上的检测电容器；

信号采集电路，与所述检测电容器连接，用于以第一频率采集所述检测电容器输出的脉冲电压信号，并将采集到的脉冲电压信号输出；

转换电路，与所述信号采集电路连接，用于对所述采集到的脉冲电压信号进行转换处理，获取对应的数字电压信号；

处理电路，与所述转换电路连接，用于接收所述数字电压信号，并根据所述数字电压信号生成电容值，且在所述电容值大于或等于预设阈值时，输出控制信号，以关闭移动终端的显示屏的背光源。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，还包括：

放大电路，连接在所述检测电容器与所述信号采集电路之间，用于对所述检测电容器输出的脉冲电压信号进行放大。

3.根据权利要求2所述的听筒，其特征在于，

所述放大电路为积分放大电路；所述转换电路为A/D转换电路。

4.根据权利要求1或2或3所述的检测装置，其特征在于，

处理电路包括脉冲生成电路，用于向所述检测电容器输出驱动脉冲电压信号。

5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，

所述处理电路还用于在移动终端接收呼叫或发起呼叫时触发所述脉冲生成电路输出所述驱动脉冲电压信号；以及

在通话结束时控制所述脉冲生成电路停止工作。

6.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，

检测电容器包括第一感应线圈和第二感应线圈，所述第一感应线圈用于接收所述驱动脉冲电压信号，所述第二感应线圈用于输出所述脉冲电压信号。

7.一种移动终端，其特征在于，包括外壳、显示屏，以及如权利要求1-6任一项所述的检测装置。