CN108734137B - 一种指纹识别装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种指纹识别装置，包括电路板，设置在电路板上的指纹识别器，以及一端与电路板连接的柔性电路连接带；所述指纹识别器包括固设在电路板上的护架，从上到下依次设置在护架与电路板之间的传感面、指纹识别芯片和电粘结层，以及圆周均布设置在电粘结层外围且位于指纹识别芯片和电路板之间的第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器，所述电路板上设置有连接第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器与指纹识别芯片的压力采集电路。本发明能有效避免误触造成的电量损耗、隐私泄露和安全隐患，拆装方便，识别精度高。

Description

一种指纹识别装置

技术领域

本发明涉及指纹识别领域，具体涉及一种指纹识别装置。

背景技术

指纹识别技术，是通过指纹识别器采集到人体的指纹图像，然后与系统里的已有指纹成像信息进行比对，来判断正确与否，进而实现身份识别的技术。目前随着移动互联网发展迅猛，指纹识别技术以其优异的耐破解性能被广泛应用于手机等智能终端以及门禁等身份识别等领域。

在现有技术中指纹识别器进行组装时，通常是将指纹识别器安装在相应设备的主板上，而且通常是锡焊方式，这种方式成本高且后期拆装麻烦，安装相对麻烦，指纹识别器的电路连接带通常较短，安装时会出现长度不够安装困难的情况发生。指纹识别装置在使用时常常出现误触的情况，此时指纹识别装置会自动工作，点亮屏幕或直接解锁的情况发生，这既造成电量的损耗，也容易造成无意的解锁成功后，带来隐私的泄漏或者安全风险。

因此，如何设计一种能有效解决现有技术存在的问题的指纹识别装置，便成为本领域的技术人员急需解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种指纹识别装置，旨在解决现有的指纹识别装置容易误触解锁和拆装麻烦的缺点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种指纹识别装置，包括电路板，设置在电路板上的指纹识别器，以及一端与电路板连接的柔性电路连接带；所述指纹识别器包括固设在电路板上的护架，从上到下依次设置在护架与电路板之间的传感面、指纹识别芯片和电粘结层，以及圆周均布设置在电粘结层外围且位于指纹识别芯片和电路板之间的第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器，所述护架上表面开设有便于手指接触指纹识别芯片的识别区域的通孔，所述电路板上设置有连接第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器与指纹识别芯片的压力采集电路，所述压力采集电路包括Y2口与指纹识别芯片连接的三输入与门A，输出端依次与三输入与门A的B1端口、B2端口、B3端口连接的比较器A1、比较器A2和比较器A3，一端分别与比较器A1、比较器A2和比较器A3输入负极连接并且另一端用于连接外接电源的限流电阻R1，一端分别与比较器A1、比较器A2和比较器A3输入负极连接并且另一端接地的分压电阻R2，一端与比较器A1输入正极连接的第一滤波电路，与第一滤波电路另一端连接、并用于连接第一压力传感器的端口T1，一端与比较器A2输入正极连接的第二滤波电路，与第二滤波电路另一端连接、并用于连接第二压力传感器中的端口T2，一端与比较器A3输入正极连接的第三滤波电路，以及与第三滤波电路另一端连接、并用于连接第三压力传感器中的端口T3；所述第一滤波电路包括一端与比较器A1输入正极连接并且另一端与端口T1连接的电容C1，一端与电容C1另一端连接并且另一端接地的电感L1，所述第二滤波电路包括一端与比较器A2输入正极连接并且另一端与端口T2连接的电容C2，一端与电容C2另一端连接并且另一端接地的电感L2，所述第三滤波电路包括一端与比较器A3输入正极连接并且另一端与端口T3连接的电容C3，一端与电容C3另一端连接并且另一端接地的电感L3。

进一步的，所述指纹识别芯片包括与电粘结层电连接的处理器，与处理器连接的减容电路，与减容电路连接且与传感面下部接触的指纹传感器，以及与处理器连接并用于存储数据且仅供处理器访问和调取存储于其中的数据的储存器，所述减容电路包括第一输入端与指纹传感器连接的减法器，与减法器第二输入端连接的电流镜，所述减法器输出端与处理器连接，所述处理器与三输入与门A的Y2口连接。

更进一步的，所述处理器和减容电路之间还设置有信号增强电路，所述信号增强电路包括呈串联的第一信号增强器、第二信号增强器、第三信号增强器，所述第一信号增强器、第二信号增强器、第三信号增强器的输入端均与减法器输出端连接、且所述第一信号增强器、第二信号增强器、第三信号增强器的输出端均与处理器连接。

再进一步的，所述指纹传感器为电容指纹传感器。

再进一步的，所述柔性电路连接带设置有第一弯折部和第二弯折部且在远离电路板的一端设置有连接部。

再进一步的，所述连接部为插接头。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过设置第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器配合压力采集电路，只有在三个压力传感器都检测到压力且压力值均大于阈值时，指纹识别芯片才工作，有效避免了误触造成的电量损耗、隐私泄露和安全隐患；本发明的柔性电路连接带设置有第一弯折部和第二弯折部，第一弯折部和第二弯折部增加了柔性电路连接带的变形余量，避免了安装时柔性电路连接带安装时长度不够情况发生，使得安装便捷，降低了安装难度；柔性电路连接带设置连接部且连接部为插接头，连接方式为插接安装使得安装和后期拆装也较便捷，满足了电子元件的易更换性；通过在处理器与指纹传感器之间设置减容电路，有效减少了手指与指纹传感器之间间距对信号动态范围的影响，通过设置三个信号增强器逐级增强信号，提高指纹识别精度。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明的指纹识别器结构示意图。

图3为本发明的指纹识别芯片电路结构框图。

图4为本发明的压力采集电路的电路结构图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-电路板、2-指纹识别器、3-柔性电路连接带、4-护架、5-传感面、6-指纹识别芯片、7-电粘结层、8-第一压力传感器、9-第二压力传感器、10-通孔、11-第一弯折部、12-第二弯折部、13-连接部。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

如图1～4所示，

一种指纹识别装置，包括电路板1，设置在电路板1上的指纹识别器2，以及一端与电路板1连接的柔性电路连接带3；指纹识别器2包括固设在电路板1上的护架4，护架4对指纹识别芯片6起到固定和保护作用，从上到下依次设置在护架4与电路板1之间的传感面5、指纹识别芯片6和电粘结层7，电粘结层7和传感面5为常规材料，电粘结层7和传感面5的介电常数大于10，保证触点信号的强度，以及圆周均布设置在电粘结层7外围且位于指纹识别芯片6和电路板1之间的第一压力传感器8、第二压力传感器9、第三压力传感器，为控制装置的大小，压力传感器选用小型压力传感器，护架4上表面开设有便于手指接触指纹识别芯片6的识别区域的通孔10，电路板1上设置有连接三个压力传感器与指纹识别芯片6的压力采集电路，压力采集电路包括Y2口与指纹识别芯片6连接的三输入与门A，输出端依次与三输入与门A的B1端口、B2端口、B3端口连接的比较器A1、比较器A2和比较器A3，一端分别与比较器A1、比较器A2和比较器A3输入负极连接并且另一端用于连接外接电源的限流电阻R1，具体为连接电路板1中的外接电源线路，一端分别与比较器A1、比较器A2和比较器A3输入负极连接并且另一端接地的分压电阻R2，通过设置电阻R1与R2值来设置压力阈值，一端与比较器A1输入正极连接的第一滤波电路，与第一滤波电路另一端连接、并用于连接第一压力传感器的端口T1，一端与比较器A2输入正极连接的第二滤波电路，与第二滤波电路另一端连接、并用于连接第二压力传感器中的端口T2，一端与比较器A3输入正极连接的第三滤波电路，以及与第三滤波电路另一端连接、并用于连接第三压力传感器中的端口T3；第一滤波电路包括一端与比较器A1输入正极连接并且另一端与端口T1连接的电容C1，一端与电容C1另一端连接并且另一端接地的电感L1，第二滤波电路包括一端与比较器A2输入正极连接并且另一端与端口T2连接的电容C2，一端与电容C2另一端连接并且另一端接地的电感L2，第三滤波电路包括一端与比较器A3输入正极连接并且另一端与端口T3连接的电容C3，一端与电容C3另一端连接并且另一端接地的电感L3。

为减少了手指与指纹传感器之间间距对信号动态范围的影响，提高指纹识别精度，曾设减容电路，具体的，指纹识别芯片6包括与电粘结层7电连接的处理器，与处理器连接的减容电路，与减容电路连接且与传感面下部接触的指纹传感器，指纹传感器为电容指纹传感器，处理器和储存器采用常规处理器和储存器，这里不再赘述，以及与处理器连接并用于存储数据且仅供处理器访问和调取存储于其中的数据的储存器，减容电路包括第一输入端与指纹传感器连接的减法器，与减法器第二输入端连接的电流镜，减法器输出端与处理器连接，处理器与三输入与门A的Y2口连接。

为进一步提高指纹识别精度，在处理器和减容电路之间还设置有信号增强电路，信号增强电路包括呈串联的第一信号增强器、第二信号增强器、第三信号增强器，第一信号增强器、第二信号增强器、第三信号增强器的输入端均与减法器输出端连接、且第一信号增强器、第二信号增强器、第三信号增强器的输出端均与处理器连接。

为了增加柔性电路连接带3的变形余量，避免了安装时柔性电路连接带3安装时长度不够情况发生，使得安装便捷，降低了安装难度，因此柔性电路连接3带设置有第一弯折部11和第二弯折部12且在远离电路板的一端设置有连接部13，连接部为插接头，连接方式为插接安装使得安装和后期拆装也较便捷，满足了电子元件的易更换性，为电子元器件的更换和后期回收带来便利。

其中，信号增强器包括：缓冲器、与门、与非门、第一开关、第二开关、第三开关和电容；缓冲器的输入端为信号增强器的第一控制端，缓冲器的输出端同时与与门、与非门的一输入端连接，与门、与非门的另一输入端同时为信号增强器的第二控制端，与门、与非门的输出端分别与第二开关、第三开关的控制端连接，与门的输出端还与第一开关的控制端连接，第一开关、第三开关的一端同时连接系统电源，第二开关的一端为信号增强器的输入端连接系统地，第三开关的另一端与第二开关的另一端连接，第一开关的另一端与电容的一端连接，电容的另一端为信号增强器的输出端与第二开关的另一端连接。第一信号增强器、第二信号增强器、第三信号增强器之间的具体连接方式为常规技术，因此不再一一赘述。

压力采集电路的工作原理：端口T1、端口T2、端口T3连接第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器，采集的压力信号通过各自的滤波电路滤除模拟信号中干扰波信号，并分别与电阻R1与R2之间的分压电压进行对比。初始阶段，比较器的输入正极电压U+为0，比较器的输入负极电压U-大于输入正极电压U+，比较器输出低电平，当比较器的输入正极电压U+大于输入负极电压U-时，比较器输出高电平。当三个比较器同时输入高电平时，三输入与门才输出高电平，驱动连接在该三输入与门上的处理器，实现三模拟同时触发的判定。压力采集电路采用比较器的方式，可有效排除检测干扰，由三输入与门进行比较，其控制可靠。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种指纹识别装置，其特征在于：包括电路板(1)，设置在电路板上的指纹识别器(2)，以及一端与电路板连接的柔性电路连接带(3)；所述指纹识别器包括固设在电路板上的护架(4)，从上到下依次设置在护架与电路板之间的传感面(5)、指纹识别芯片(6)和电粘结层(7)，以及圆周均布设置在电粘结层外围且位于指纹识别芯片和电路板之间的第一压力传感器(8)、第二压力传感器(9)、第三压力传感器，所述护架上表面开设有便于手指接触指纹识别芯片的识别区域的通孔(10)，所述电路板上设置有连接第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器与指纹识别芯片的压力采集电路，所述压力采集电路包括Y2口与指纹识别芯片连接的三输入与门A，输出端依次与三输入与门A的B1端口、B2端口、B3端口连接的比较器A1、比较器A2和比较器A3，一端分别与比较器A1、比较器A2和比较器A3输入负极连接并且另一端用于连接外接电源的限流电阻R1，一端分别与比较器A1、比较器A2和比较器A3输入负极连接并且另一端接地的分压电阻R2，一端与比较器A1输入正极连接的第一滤波电路，与第一滤波电路另一端连接、并用于连接第一压力传感器的端口T1，一端与比较器A2输入正极连接的第二滤波电路，与第二滤波电路另一端连接、并用于连接第二压力传感器中的端口T2，一端与比较器A3输入正极连接的第三滤波电路，以及与第三滤波电路另一端连接、并用于连接第三压力传感器中的端口T3；所述第一滤波电路包括一端与比较器A1输入正极连接并且另一端与端口T1连接的电容C1，一端与电容C1另一端连接并且另一端接地的电感L1，所述第二滤波电路包括一端与比较器A2输入正极连接并且另一端与端口T2连接的电容C2，一端与电容C2另一端连接并且另一端接地的电感L2，所述第三滤波电路包括一端与比较器A3输入正极连接并且另一端与端口T3连接的电容C3，一端与电容C3另一端连接并且另一端接地的电感L3。

2.根据权利要求1所述的一种指纹识别装置，其特征在于：所述指纹识别芯片包括与电粘结层电连接的处理器，与处理器连接的减容电路，与减容电路连接且与传感面下部接触的指纹传感器，以及与处理器连接并用于存储数据且仅供处理器访问和调取存储于其中的数据的储存器，所述减容电路包括第一输入端与指纹传感器连接的减法器，与减法器第二输入端连接的电流镜，所述减法器输出端与处理器连接，所述处理器与三输入与门A的Y2口连接。

3.根据权利要求2所述的一种指纹识别装置，其特征在于：所述处理器和减容电路之间还设置有信号增强电路，所述信号增强电路包括呈串联的第一信号增强器、第二信号增强器、第三信号增强器，所述第一信号增强器、第二信号增强器、第三信号增强器的输入端均与减法器输出端连接、且所述第一信号增强器、第二信号增强器、第三信号增强器的输出端均与处理器连接。

4.根据权利要求2～3任一项所述的一种指纹识别装置，其特征在于：所述指纹传感器为电容指纹传感器。

5.根据权利要求1～3任一项所述的一种指纹识别装置，其特征在于：所述柔性电路连接带设置有第一弯折部(11)和第二弯折部(12)且在远离电路板的一端设置有连接部(13)。

6.根据权利要求5所述的一种指纹识别装置，其特征在于：所述连接部为插接头。

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