CN104424468A - 一种解决电容传感器式指纹仪受静电干扰的方案 - Google Patents

Abstract

电容传感器式指纹仪已经广泛应用于各个行业领域的人员身份的安全认证。但是目前电容传感器式指纹仪在使用过程中，都会遇到静电对电容传感器式指纹仪的干扰问题。这种干扰严重影响了电容传感器式指纹仪的正常使用。本发明对电容传感器式指纹仪壳体、产品硬件电路及软件程序三个方面采取措施解决静电干扰问题，使电容传感器式指纹仪在使用时能够很好的抗击静电干扰，保证其正常运行与工作。

Description

一种解决电容传感器式指纹仪受静电干扰的方案

技术领域

电容传感器式指纹仪，目前已经被银行等多个安全认证领域广泛使用。本方案旨在解决当电容传感器式指纹仪在使用时受到静电电击后产生死机或产品损坏的现象，使电容传感器式指纹仪能够更好地应用在银行柜员登陆系统、银行金库系统、公安部指纹采集系统、教育考试管理系统、驾校学员考试管理系统等各个系统和领域，确保其系统与产品的正常运行与工作。  

背景技术

目前，电容传感器式指纹仪，已经广泛应用于政府、金融机构等安全要求较高的企事业单等各个行业领域的人员身份的安全认证，但是，目前各个厂家的电容传感器式指纹仪，在使用过程中都会遇到非常棘手的静电对电容传感器式指纹仪的干扰问题。电容传感器指纹仪主要由壳体、电容式传感器、硬件电路板和软件程序组成。电容传感器主要是由半导体硅制成具有一定的导电性，其表面就是指纹采集区域，当采集人体指纹时手指必须按压电容传感器的指纹采集区，这时人体和外界所积累的静电电荷通过与电容传感器的接触直接或通过产品外壳的缝隙进入硬件电路板，从而导致电容传感器式指纹仪死机或损坏。尤其在天气干燥的环境中，这种现象产生时更容易造成电容传感器式指纹仪的损坏，进而严重影响电容传感器式指纹仪的正常使用和寿命。 

发明内容

一种解决电容传感器式指纹仪受静电干扰的方案，采取以下方法可以使电容传感器式指纹仪在使用时能够很好的抗击静电干扰，确保其系统正常运行，延长产品使用寿命。导致静电干扰问题的原因主要有以下几点：

1)      指纹仪壳体组件之间缝隙过大或电路板上的部分元器件因暴漏在产品表面，例如指示灯等元器件会构成一个外界静电进入电路板的一个通道，使得外界静电很容易通过缝隙进入电路板将其损坏。

2)        来自外界的电磁干扰。 

3)        来自信号线、电源线上的静电、高频噪声和尖峰干扰。 

4)        目前各个厂商设计的双层电路板其电源线和地线的电感量大，分布电容较小从而容易产生较大的电源噪声干扰。 

5)        电容传感器没有和主板之间建立起较好的共地通道，当电容传感器受到静电点击时，无法迅速释放静电电荷从而很容易将电容传感器损坏。 

6)        目前各个厂商选用的是无源晶振，容易受到外界干扰而无法为主控芯片提供稳定精密的晶振信号，严重影响主芯片的正常工作。 

7)        当主芯片受到外界干扰而无法正常工作时没有其他辅助芯片将其重新启动。 

8)        由于电容传感器是持续供电的，所以当电容传感器被静电击穿而发生短路时无法断电从而导致其损坏。 

具体解决方法：[0011]壳体方面：

产品设计时指纹仪壳体选用塑料材质并尽量的减小指纹仪壳体组件间的缝隙，并尽量减少暴露在指纹仪壳体表面的元器件。从而减少外界静电进入电路板的通道，使得产品的抗静电的能力提高。

硬件电路方面：

①　电容传感器式指纹仪与主机通信的数据线要有屏蔽层，且数据线上要加磁环，以增加抗干扰能力。

②　电源线和电路板的电源输入端之间要串联120欧姆的磁珠，传感器和电路板之间的每条数据线都     要串联75欧姆的磁珠以增强抗干扰能力，电源线和各芯片的电源输入端及传感器和电路板之间的每       条数据线都通过双向6.8V的TVS保护管接地，使得其受到静电点击时能迅速将静电电荷释放到地上，      从而消除了静电电荷对其产生的损坏。 

③　电路板应该采用至少四层板的设计结构，中间为电源层和地层，同时顶层和底层也要铺铜。且距       离电路板边缘5mm之内的每一层都不要走线和铺铜，以此来减小电源噪声的干扰。 

④　电容传感器的金属接地点要用导线和电路板的地相连。使得电容传感器和电路板地之间建立起较       好的放电通道，当电容传感器受到静电点击时，能够迅速将静电电荷释放到电路板的地下，大大的减   小了静电对其的不良影响。 

⑤　采用有源晶振从而提高了晶振的信号质量，且将有源晶振外壳接地以增加其抗干扰能力。 

⑥　增加一个外部看门狗芯片，当主芯片受到外界干扰而无法正常工作时，外部看门狗芯片会将其重      新启动，而使其恢复正常工作。 

软件程序方面：

采用定时断电法对电容式指纹传感器供电，可设置每1秒对传感器进行一次断电，其断电时间大概在100毫秒即可。当电容传感器被静电冲击时其设置的1毫秒一次的自动断电可将供电电源断开，同时也隔阻了静电的冲击，从而保证了电容传感器式指纹仪不受干扰使其正常工作。

   附图说明 附图1是解决方案原理示意图。 

具体实施方式:

按照如上三个方面的七条解决方法操作，即可实现电容传感器式指纹仪在使用时能够很好的抗击静电的干扰性，从而达到电容传感器式指纹仪可以正常使用的目的。 

Claims (8)

1.一种解决电容传感器式指纹仪受静电干扰的方案其特征是：对电容传感器的供电方式采用定时断电的方法。

2.一种解决电容传感器式指纹仪受静电干扰的方案其特征是：采用对主板上主要的芯片外加TVS保护管（限压型瞬态电压保护二极管）以实现快速消除静电的效果。

3.一种解决电容传感器式指纹仪受静电干扰的方案其特征是：电容传感器式指纹仪与主机通信的数据线要有屏蔽层，且数据线上加磁环以增加抗干扰能力。

4.一种解决电容传感器式指纹仪受静电干扰的方案其特征是：电源线和电路板的电源输入端之间要串联120欧姆的磁珠，传感器和电路板之间的每条数据线都要串联75欧姆的磁珠以增强抗干扰能力，电源线和各芯片的电源输入端及传感器和电路板之间的每条数据线都通过双向6.8V的TVS保护管接地，使得其受到静电点击时能迅速将静电电荷释放到地下，从而消除了静电电荷对其产生的损坏。

5.一种解决电容传感器式指纹仪受静电干扰的方案其特征是：电路板应该采用至少四层板的设计结构，中间为电源层和地层，同时顶层和底层也要铺铜，且距离电路板边缘5mm之内的每一层都不要走线和铺铜，以此来减小电源噪声的干扰。

6.一种解决电容传感器式指纹仪受静电干扰的方案其特征是：电容传感器的金属接地点要用导线和电路板的地相连，使得电容传感器和电路板地之间建立起较   好的放电通道，当电容传感器受到静电点击时，能够迅速将静电电荷释放到电路板的地上，有效地减小了静电对其产生的不良影响。

7.一种解决电容传感器式指纹仪受静电干扰的方案其特征是：采用有源晶振从而提高了晶振的信号质量，且将有源晶振外壳接地以增加其抗干扰能力。

8.一种解决电容传感器式指纹仪受静电干扰的方案其特征是：增加一个外部看门狗芯片，当主芯片受到外界干扰而无法正常工作时，外部看门狗芯片会将其重新启动而使其恢复正常工作。