CN109557190A - 模拟信号驱动电磁铁模拟手指敲击键盘按键的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟信号驱动电磁铁模拟手指敲击键盘按键的方法和装置，该装置包括嵌板，嵌板上安装有电磁铁，电磁铁包括套筒和沿套筒内部上下运动的金属杆，电磁铁通过导线与控制器连接，控制器控制电磁铁通电，发出半正弦波的模拟信号驱动金属杆撞击键盘，在键盘检测区域放置有声音接收装置，声音接收装置接收键盘发出的声音信号并传送到数据分析系统，数据分析系统根据声音信号的分贝值是否超出标准声压范围来判断键盘是否合格。本发明的模拟信号驱动电磁铁模拟手指敲击键盘按键的装置为键盘按键的异音检测提供了必要条件，同时，本发明易于制作，在键盘按键的异音检测中有很强的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及模拟信号驱动电磁铁模拟手指敲击键盘按键的方法和装置，属于音频检测领域。
背景技术
目前，在键盘按键的异音分析技术中，需要采集键盘按键被按压下去的声信号和按键回弹的声信号，最终通过分析采集到的声信号的分贝值来判断键盘按键是否合格。传统的键盘按键异音检测是使用静音马达敲击键盘按键，使用此种方式检测键盘按键异音有如下缺点：1、它是一种恒定的力和恒定的速度的敲击方式，这种敲击方式不是在模拟信号的驱动下实现的，并没有模拟手指敲击；2、使用这种方式敲击键盘会带来很大的撞击音(恒力驱动下的静音马达突然接触键盘按键会撞击键盘按键)，这样采集到的信号里除了键盘按键的声音还会夹杂着撞击音，采集到的信号就不全是键盘按键的声音；3、静音马达造价高，不适合工业大批量使用。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种模拟信号驱动电磁铁模拟手指敲击键盘按键的方法和装置，根据手指敲击键盘按键的特点，使用模拟曲线经过功率放大器驱动电磁铁模拟手指敲击键盘按键，然后通过声音接收装置采集的声信号判断键盘的好坏，具有很强的实用性，检测效果好。
技术方案：为实现上述目的，本发明的模拟信号驱动电磁铁模拟手指敲击键盘按键的装置，包括嵌板，嵌板上安装有电磁铁，所述电磁铁包括套筒和沿套筒内部上下运动的金属杆，电磁铁通过导线与控制器连接，控制器控制电磁铁通电，发出半正弦波的模拟信号驱动金属杆敲击键盘按键，在键盘检测区域放置有声音接收装置，声音接收装置接收键盘按键发出的声音信号并传送到数据分析系统，数据分析系统根据声音信号的分贝值是否超出标准声压范围来判断键盘按键是否合格。
本发明的模拟信号驱动电磁铁模拟手指敲击键盘按键的装置在使用时，采用模拟信号经过功率放大来驱动电磁铁敲击键盘按键，例如使用半正弦波作为模拟信号经过功率放大来驱动电磁铁敲击键盘按键。由于使用的模拟信号为半正弦波，在电磁铁敲击键盘按键的过程中，电磁铁与按键缓慢接触，这个过程不会产生撞击音，整个敲击过程产生的声音是按键被按下和回弹时发出的声音。
作为优选，所述金属杆端部安装有橡胶头。
作为优选，所述声音接收装置为传声器。
本发明不同于现有技术之处还在于：电磁铁上端省略弹簧，以减小电磁铁回弹时受到的回复力，使电磁铁只受模拟信号控制。
模拟信号驱动电磁铁模拟手指敲击键盘按键的装置的检测方法，包括以下步骤：
(1)将各个装置安装完毕，待检测的键盘放置在金属杆的橡胶头下方，将声音接收装置放置在检测区域；
(2)控制器控制电磁铁通电，发出模拟信号经过功率放大驱动电磁铁的金属杆带动橡胶头敲击键盘按键，通过声音接收装置接收键盘发出的响声；
(3)声音接收装置将接收到的声音信号传送到数据分析系统，数据分析系统通过声音信号的分贝值判断键盘是否合格。
如果采集到的声压分贝值超出标准声压范围，则键盘按键不合格；如果采集到的声压分贝值未超出标准声压范围，则键盘按键合格。
作为优选，所述步骤(2)中，控制器驱动电磁铁的信号为半正弦模拟信号。如图3所示，使用压力传感器测得手指在敲击键盘按键时，手指力的变化趋势，从示意图可以看出，力的波形类似于半正弦波，这说明使用半正弦波作为模拟信号模拟手指驱动电磁铁敲击键盘的合理性。
本发明采用半正弦波的模拟信号经过功率放大器放大来驱动电磁铁模拟手指敲击键盘。考虑到手指的特点，本发明中的电磁铁底部与键盘按键接触的部分采用椭圆形橡胶头。为达到最大限度地模拟手指敲击键盘，电磁铁应只受半正弦波的模拟信号控制，其余的力应尽量降低。一般的电磁铁上端会有一个弹簧，来提供回复力，使电磁铁在受外界力的时候，还受到弹簧的回复力，使其有回到初始状态的趋势。而在本发明中使用电磁铁时，应将电磁铁上端的弹簧去掉，使电磁铁只受到模拟信号的驱动，最大限度地模拟手指敲击键盘按键。
有益效果：本发明的模拟信号驱动电磁铁模拟手指敲击键盘按键的方法和装置，为键盘按键的异音检测的提了必要条件，同时，本发明易于制作，有很强的实用性。与方波驱动电磁铁相比，半正弦波驱动电磁铁有如下优点：半正弦波驱动下的电磁铁在接触键盘时，力度从零缓慢增至最大，然后从最大减小到零，整个过程没有发生力的突变，所以在这整个的敲击过程中不会有电磁铁撞击键盘按键而产生的撞击音，使得整个敲击过程中产生的声音只是键盘按键本身被按压下去和回弹的声音。这种使用半正弦波模拟手指敲击键盘做异音检测的方式增加了实验的可靠性。
本发明使用模拟功率信号驱动电磁铁敲击键盘做异音检测的方法与传统方法相比有如下优点：1、对键盘按键做异音检测的目的是在日常生活中使用键盘过程中，用手指敲击键盘按键不会有异响，所以在做键盘检测时，应当使用模拟手指敲击键盘按键的信号来作为检测信号；本发明采用半正弦波的模拟功率信号可以很好地模拟手指敲击键盘按键；2、之所以使用这种模拟信号敲击键盘，是因为这个信号是缓慢增大的，就极大降低了电磁铁撞击键盘的声音，采集到的信号就是键盘按键被按压下去和回弹上来本身发出的声音；3、电磁铁较静音马达价格低，更实用。
附图说明
图1为模拟信号驱动电磁铁的过程的示意图。
图2为本发明中使用的电磁铁示意图。
图3为使用压力传感器采集的手指敲击键盘过程中力的示意图。
图4为本发明的结构示意图。
图5为本发明中使用的电磁铁内部结构示意图。
具体实施方式
如图1至图4所示，本发明的模拟信号驱动电磁铁模拟手指敲击键盘按键的装置，包括嵌板1，嵌板1上安装有电磁铁，电磁铁包括套筒2、金属帽3和沿套筒2内部上下运动的金属杆4，套筒2的下部设有螺纹，通过螺母5安装在嵌板1上，在套筒2中安装有金属杆4，金属杆4的下端部安装有橡胶头。在键盘检测区域放置有声音接收装置6，声音接收装置6与信号分析系统连接，数据分析系统对声音接收装置的声信号进行分析。
如图5所示，本实施例中的套筒2包括金属套筒21和金属套筒21内部的塑料套筒22，塑料套筒22上绕有螺线圈，塑料套筒22内部是金属杆4，当螺线圈通电时，由楞次定律知金属杆上下运动。
本实施例中，模拟信号驱动电磁铁模拟手指敲击键盘按键的装置的检测方法包括以下步骤：
(1)将各个装置安装完毕，待检测的键盘放置在金属杆的橡胶头下方，将声音接收装置放置在检测区域；
(2)控制器控制电磁铁通电，控制器驱动电磁铁的信号为半正弦模拟信号，电磁铁通电，驱动金属杆4撞击键盘，通过声音接收装置接收键盘发出的响声；
(3)声音接收装置将接收到的声音信号传到数据分析系统，数据分析系统通过声音信号的分贝值判断键盘按键是否合格。
如图1为模拟信号驱动电磁铁的过程的示意图。图中，“模拟信号”为DA输出的模拟信号，模拟信号的幅值和周期都可以通过DA来改变，DA输出的模拟信号基本上没有驱动能力，所以要驱动电磁铁需要通过功率放大器来对模拟信号进行功率放大，使其具有驱动能力，其驱动能力的大小可以通过调节功率放大器的增益旋钮来改变。图中“功率信号”是经过功率放大后的信号，此信号与DA输出的模拟信号轮廓一致，但是具有驱动能力，可以驱动电磁铁。在本实验中，所采用的模拟手指敲击键盘的模拟信号为半正弦波，但在其他应用中可以是其他满足需求的模拟信号。
如图3为使用压力传感器测得手指在敲击键盘按键时，手指力度的变化趋势示意图，其波形大致为半正弦波形。与我们此次发明中采用的模拟信号几乎一致，说明采用半正弦波信号模拟手指敲击键盘的可靠性。
Claims (6)
1.一种模拟信号驱动电磁铁模拟手指敲击键盘按键的装置，其特征在于：包括嵌板，嵌板上安装有电磁铁，所述电磁铁包括套筒和沿套筒内部上下运动的金属杆，电磁铁通过导线与控制器连接，控制器控制电磁铁通电，发出半正弦波的模拟信号驱动金属杆撞击键盘，在键盘检测区域放置有声音接收装置，声音接收装置接收键盘发出的声音信号并传送到数据分析系统，数据分析系统根据声音信号的分贝值是否超出标准声压范围来判断键盘是否合格。
2.根据权利要求1所述的模拟信号驱动电磁铁模拟手指敲击键盘按键的装置，其特征在于：所述金属杆端部安装有橡胶头。
3.根据权利要求1所述的模拟信号驱动电磁铁模拟手指敲击键盘按键的装置，其特征在于：所述声音接收装置为传声器。
4.根据权利要求1所述的模拟信号驱动电磁铁模拟手指敲击键盘按键的装置，其特征在于：所述套筒包括金属套筒和金属套筒内部的塑料套筒，所述塑料套筒上绕有螺线圈，塑料套筒内部是金属杆，当线圈通电时，金属杆上下运动。
5.根据权利要求1至4任一项所述的模拟信号驱动电磁铁模拟手指敲击键盘按键的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将各个装置安装完毕，待检测的键盘放置在金属杆的橡胶头下方，将声音接收装置放置在检测区域；
（2）控制器控制电磁铁通电，发出模拟信号驱动电磁铁的金属杆带动橡胶头敲击键盘，通过声音接收装置接收键盘发出的声音；
（3）声音接收装置将接收到的声音信号传送到数据分析系统，数据分析系统通过声音信号的分贝值判断键盘是否合格。
6.根据权利要求4所述的模拟信号驱动电磁铁模拟手指敲击键盘按键的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，模拟信号为半正弦模拟信号。
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