CN109728804A - 电磁按键及具有该电磁按键的电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电磁按键,该电磁按键包括依序连接的电磁接收模块、增益放大模块、检波模块、储能模块及反向电平转换模块。电磁接收模块通过感应与所述电磁按键相配合的电磁发射线圈的磁通量的变化,并根据所感应到的磁通量的变化产生感应电流。增益放大模块用于将感应电流所对应的正向感应电动势进行放大。检波模块用于对感应电流进行正向检波。储能模块用于在检波模块判断出放大后的正向感应电动势大于预设的第一电压时存储经过检波模块的电能。反向电平转换模块用于判断存储在储能模块中的电能的电压大于预设的第二电压时电磁按键的输出端输出低电平信号,并根据低电平信号向设置有电磁按键电路的系统上报电磁按键被按下的指令。
Description
技术领域
本发明实施例涉及设备触控技术领域,尤其涉及一种电磁按键及具有该电磁按键的电子装置。
背景技术
在当前的电子设备例如智能手机市场上,屏幕的屏占比的高低越来越成为吸引消费者和增强产品竞争力的重要因素。为了提高电子产品的竞争优势,现有电子设备的屏幕尺寸几乎达到了屏幕整体正面90%以上。如此,导致手机的正面留给设置实体按键的空间不足,故而,改为在电子设备的侧边上设置电源按键、音量按键等实体按键,在屏幕正面则采用触摸虚拟按键来替代实体按键。
电子设备按键的上述设置方式使用户在某些使用模式下例如在游戏模式下需要通过按键操作输入信息时往往只能由屏幕中虚拟的按键区域实现,即用户通过触摸此区域实现按键信息的输入。然而,在手机屏幕中选取一定区域实现虚拟触摸按键,其会缩小屏幕的显示区域,也会影响用户对屏幕视频的感观效果,体验效果较差。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种按键,该按键在使用时而不影响屏幕的显示区域,即该按键的使用和屏幕显示区域的使用互不影响,以解决上述问题。
为实现上述目的,本发明提供的一种电磁按键。所述电磁按键包括依序连接的电磁接收模块、增益放大模块、检波模块、储能模块、以及反向电平转换模块。其中,所述电磁接收模块,设置为通过感应与所述电磁按键相配合的电磁发射线圈的磁通量的变化,并将所感应到的磁通量的变化产生感应电流;所述增益放大模块,设置为将所述感应电流所对应的正向感应电动势进行放大;所述检波模块,设置为判断放大后的所述正向感应电动势是否大于预设的第一电压,其中,预设的所述第一电压用于对所述感应电流进行正向检波;所述储能模块,设置为在所述检波模块判断出放大后的所述正向感应电动势大于预设的第一电压时存储经过所述检波模块的电能;以及所述反向电平转换模块,设置为判断存储在所述储能模块中的电能的电压大于预设的第二电压时电磁按键的输出端输出低电平信号,并根据所述低电平信号向设置有所述电磁按键电路的系统上报所述电磁按键被按下的指令,其中,所述预设的第二电压用于判断经所述检波模块正向检波的感应电流的电压是否可将所述电磁按键电路导通;当正向检波的感应电流的电压大于所述第二电压时,所述电磁按键电路导通,所述电磁按键的输出端输出低电平。
在本发明的一具体的实现方式中,在所述存能模块中所存储的电能的电压小于预设的第二电压时所述电磁按键的输出接口输出高电平信号,并根据所述高电平信号向设置有所述电磁按键的系统上报所述电磁按键未被按下的指令。
在本发明的一具体的实现方式中,所述增益放大模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和运算放大器,所述第一电阻与所述运算放大器的正向输入端和所述电磁接收模块的第一输出端相连,所述电磁接收模块的第二输出端接地,所述第二电阻与所述运算放大器的负向输入端相连,所述第二电阻的远离所述运算放大器的负向输入端的一端接地,所述第三电阻与所述运算放大器的输出端及所述第二电阻与所述负向输入端相连的一端相连。
在本发明的一具体的实现方式中,所述检波模块包括二极管,所述二极管的阳极与所述运算放大器的输出端相连;所述二极管的阴极与所述储能模块相连。
在本发明的一具体的实现方式中,所述检波模块还包括与所述二极管相连用于稳压的第四电阻。
在本发明的一具体的实现方式中,所述储能模块包括充放电电容以及第五电阻所述充放电电容的一端与所述二极管的阴极或所述第四电阻相连,所述充放电电容的另一端接地;所述第五电阻的第一端与所述二极管的阴极或所述第四电阻相连,所述第五电阻的第二端接地。
在本发明的一具体的实现方式中,所述反向电平转换模块包括MOS管以及第六电阻,所述MOS管的栅极与所述第五电阻的第一端相连,所述MOS管的源极极接地,所述MOS管的漏极与所述第六电阻的第一端相连,所述第六电阻的另一端与系统电源相连接,所述电磁按键的输出端的第一端与所述第六电阻的第一端和所述MOS管的漏极相连接,所述电磁按键的输出端的另一端与所述系统的处理器相连。
在本发明的一具体的实现方式中,所述MOS管为N型MOS管。
在本发明的一具体的实现方式中,所述MOS管为P型MOS管。
此外,为了实现上述目的,本发明还提供了一种电子装置。所述电子装置包括壳体,所述壳体内置有多个电磁按键,其中,每一所述电磁按键包括如上所述的电磁按键电路。
本发明所提供的电磁按键及电子装置,在电磁按键被使用时,可通过接受电磁发射线圈的磁通量的变化来触发该按键导通并向系统上报按键被按下的操作,其中,当电磁发射线圈距离电磁按键越近时,电磁按键的电磁接收模块所感应到的磁通量的变化越大,促使该电磁按键导通的可能性越大。故此,为了触发电磁按键产生被按下的操作指令,只需将设置有电磁发射线圈的装置距离该电磁按键的距离控制在预设的范围内而非直接接触即可。如此,实现在操作电磁按键的同时可不影响影响屏幕的显示区域的大小调整,从而可进一步满足用户对屏幕显示区域的要求。
附图说明
图1为本发明一实施中的电磁按键的功能模块的示意图;
图2为本发明一实施方式中的电磁按键的具体电路结构的示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
在后续的描述中,使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明,其本身没有特定的意义。因此,“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
请参见图1,所示为本发明一实施中的电磁按键的功能模块的示意图。所述电磁按键100应用于一电子装置200上,例如,设置在电子状体200的壳体内。该电磁按键100在电路上包括依序连接的电磁接收模块10、增益放大模块20、检波模块30、储能模块40、以及反向电平转换模块50。下面将具体介绍模块10-50的详细内容。需要说明的是,所述电子装置200可以以各种形式来实施。例如,本发明中描述的电子设备200可以包括诸如手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、个人数字助理(PersonalDigitalAssistant,PDA)、便捷式媒体播放器(Portable MediaPlayer,PMP)、导航装置、可穿戴设备、智能手环、计步器等通信终端,以及诸如数字TV、台式计算机等设备。
所述电磁接收模块10设置为通过感应与所述电磁按键100相配合的电磁发射线圈(图未示)的磁通量的变化,并根据所感应到的磁通量的变化产生感应电流。所述电磁发射线圈可设置在所述电子装置200的壳体除显示屏所在区域之外的外表面上可供用户触摸或接触到的位置,或设置在所述电子装置200相配合的保户壳或其它配件上。所述电磁接收模块10设置在所述电子装置200内。具体的,所述电子装置200内可设置一个或多个所述电磁接收模块10。如此,当用户在所述电磁发射线圈所在的位置施加按压操作时(此时并未触碰电磁接收模块10所在的位置),所述电磁接收模块10与所述电磁发射线圈之间的相对距离发生变化例如变小,与所述电磁发射线圈对应的电磁接收模块10能感应到磁通量发生变化,并产生与所述磁通量的变化量相对于的感应电流。当在所述电磁发射线圈所在的位置处施加的按压操作被撤回时,所述电磁接收模块10与所述电磁发射线圈之间的相对距离恢复到最初的位置,此时,电磁接收模块10所感应到的磁通量不发生改变,也即不产生感应电流。所述增益放大模块20,设置为将所述电磁接收模块10产生的所述感应电流所对应的正向感应电动势进行放大。所述检波模块30,设置为对经所述增益放大模块20放到后的正向感应电动势所对应的感应电流进行正向检波。具体的,所述检波模块30判断经所述增益放大模块20放大后的所述正向感应电动势是否大于预设的第一电压。其中,当放大后的正向感应电动势大于预设的第一电压时,表明所述检波模块30对所述感应电流进行的正向检波成功;反之,当放大后的正向感应电动势小于预设的第一电压时,表明所述检波模块30对所述感应电流进行的正向检波失败。
所述储能模块40,设置为在所述检波模块30在对所述感应电流进行的正向检波成功时也即所述检波模块30判断出放大后的所述正向感应电动势大于预设的第一电压时存储经过所述检波模块30的电能。在另一实施方式中,所述储能模块40还设置为在所述检波模块30在对所述感应电流进行的正向检波失败时释放所述储能模块40已存储的电能。可以理解的,当所述电磁接收模块10未感应到与所述电磁按键100相配合的电磁发射线圈的磁通量的变化也即所述电磁接收模块10未接收到感应信号时,所述储能模块40还释放所述储能模块40已存储的电能。
所述反向电平转换模块50设置为判断存储在所述储能模块40中的电能的电压大于预设的第二电压时控制所述电磁按键100的输出端输出低电平信号,并根据所述低电平信号向设置有所述电磁按键电路的电子装置200的系统210上报所述电磁按键100被按下的指令。在一具体的实施例中,所述反向电平转换模块50比较存储在所述储能模块40中的电能的电压是否大于预设的第二电压。当存储在所述储能模块40中的电能的电压是否大于预设的第二电压时,所述反向电平转换模块50控制所述电磁按键100的输出端输出低电平信号,并根据输出端输出低电平信号向所述系统210上报所述电磁按键100被按下的指令,以便所述电子装置200执行该所述电磁按键100所触发的操作。其中,所述预设的第二电压用于判断经所述检波模块30正向检波的感应电流的电压是否可将所述电磁按键100的电路导通。具体的,当正向检波的感应电流的电压大于所述第二电压时,所述电磁按键100的电路导通时,所述电磁按键100的输出端输出低电平。
此外,在所述储能模块中所存储的电能的电压小于预设的第二电压时,所述反向电平转换模块50控制所述电磁按键100的输出接口输出高电平信号,并根据所述高电平信号向所述系统210上报所述电磁按键100未被按下的指令。如此,所述电子装置100变不响应所述电磁按键100所触发的操作。
本发明所提供的电磁按键,通过感应电磁发射线圈的磁通量的变化来触发该按键导通并向系统上报按键被按下的操作。当电磁发射线圈距离电磁按键越近时,电磁按键的电磁接收模块所感应到的磁通量的变化越大,促使该电磁按键导通的可能性越大。故此,为了触发电磁按键产生被按下的操作指令,只需将设置有电磁发射线圈的装置距离该电磁按键的距离控制在预设的范围内而无需直接接触该电磁按键。由于在触发电磁按键产生被按下的操作指令时而无需直接接触该电磁按键,如此,电磁按键的使用可不影响屏幕显示区域的使用,也即电磁按键和屏幕显示区域的使用相互独立互不影响,从而可进一步满足用户对屏幕显示区域的要求。
请参见图2,所述为本发明一实施方式中所述电磁按键100的具体电路结构的示意图。
所述电磁接收模块10包括具有第一输出端和第二输出端的电磁接收线圈11。也即,电磁接收线圈11所产生的感应电流可通过第一输出端与所述第二输出端输出给所述增益放大模块20。在本实施方式中,所述电磁接收线圈11的第一输出端或第二输出端其中之一接地。如此,电磁接收线圈11所产生的感应电流可通过第一输出端与第二输出端中未接地的之一输出给所述增益放大模块20。此外,由于电磁接收线圈11所产生的感应电流为交流电,当第一输出端或第二输出端其中之一接地,该电磁接收线圈11所产生的感应电流仅单向能传输给所述增益放大模块20。
所述增益放大模块20包括第一电阻21、第二电阻22、第三电阻23和运算放大器24。其中,所述第一电阻21与所述运算放大器24的正向输入端和所述电磁接收线圈11的第一输出端相连。所述电磁接收线圈11的第二输出端接地,所述第二电阻22与所述运算放大器24的负向输入端相连,所述第二电阻24的远离所述运算放大器24的负向输入端的一端接地。所述第三电阻23与所述运算放大器24的输出端及所述第二电阻22与所述运算放大器24的负向输入端相连的一端相连。其中,第三电阻23可为阻值可调的滑动变阻器。
所述检波模块30包括一二极管31。在本实施方式中,所述二极管31的阳极与所述运算放大器24的输出端相连;所述二极管31的阴极与所述储能模块40相连。所述二极管31用于对经所述运算放大器24放大后输出的电流进行单向滤波处理。在另一实施方式中,所述检波模块30还包括与所述二极管相连用于稳压的第四电阻32。
所述储能模块40包括一充放电电容41以及第五电阻42。其中,所述充放电电容41的一端与所述二极管31的阴极或所述第四电阻32相连,所述充放电电容41的另一端接地。所述第五电阻42的第一端与所述二极管31的阴极或所述第四电阻32相连,所述第五电阻42的第二端接地。
所述反向电平转换模块50包括一MOS管51以及一第六电阻52。其中,所述MOS管的栅极G与所述第五电阻42的第一端相连,所述MOS管的源极S接地,所述MOS管的漏极D与所述第六电阻52的第一端相连。所述第六电阻52的另一端与系统电源Vdd相连接,所述电磁按键的输出端53的第一端与所述第六电阻52的第一端和所述MOS管51的漏极D相连接,所述电磁按键100的输出端53的另一端与所述系统210相连。其中,所述系统210为电子装置200上具有程序运算能力的元器件例如处理器。优选的,所述MOS管为N型MOS管。在其他实施方式中,所述MOS管为P型MOS管。
请再次参见图2,当需要使用所述电磁按键100时,用户通过特定的方式改变电磁发生线圈与电磁接收线圈11之间的距离,从而使电磁接收线圈11感应到所述电磁发射线圈所产生的磁通量的变化,并产生感应电流。由于电磁接收线圈11的一输出端接地,故此,电磁接收线圈11所产生的感应电流只能通过第一电阻21传输给运算放大器24的正向输入端,也即电磁接收线圈11所产生的感应电流的正向电流输出给运算放大器24。运算放大器24将该正向电流所对应的正向电压进行放大,并输出给二极管31。当该放大后的正向电压大于该二极管31的导通电压如0.7V时,该二极管31导通。在一实施方式中,当检波模块30仅包括二极管31,在二极管31导通之后,经过二极管31的正向电流所对应的电能存储于存能模块40的充放电电容41中。在另一实施方式中,当检波模块30包括二极管31和第四电阻32时,经过二极管31和第四电阻32的正向电流所对应的电能存储于储能模块40的充放电电容41中。
该储能模块40还包括第五电阻42。当所述电磁接收线圈11未产生感应电流或所产生的感应电流不够使二极管31导通时,存储在充放电电容41中的电能可通过第五电阻42进行释放。当存储于充放电电容41中的电能的电压大于所述MOS管51的导通电压时,所述电磁按键100的整个电路导通,此时,MOS管51的栅极G端的电压大于源极S端的电压,故此,正向电流通过所述MOS管51后从所述输出口53输出一低电平信号。当存储于充放电电容41中的电能的电压小于所述MOS管51的导通电压时,所述电磁按键100的整个电路不导通;由于MOS管的源极S通过第六电阻52连接至系统电源端,此时,MOS管51栅极G端电压小于源极S端电压,所述输出端53输出一高电平信号。
与所述电磁按键100相连接的系统可通过输出口53所输出信号的电平高低判断所述电磁按键100是否被按下。具体的,当输出口53输出低电平信号时,系统根据该低电平信号判断所述电磁按键100被按下,并执行所述电磁按键100被按下所触发的操作。反之,当输出口53输出高电平信号时,系统根据该高电平信号判断所述电磁按键100未被按下,并停止执行所述电磁按键100被按下所触发的操作。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种电磁按键,其特征在于,所述电磁按键电路包括依序连接的:
电磁接收模块,设置为通过感应与所述电磁按键相配合的电磁发射线圈的磁通量的变化,并根据所感应到的磁通量的变化产生感应电流;
增益放大模块,设置为将所述感应电流所对应的正向感应电动势进行放大;
检波模块,设置为判断放大后的所述正向感应电动势是否大于预设的第一电压,其中,预设的所述第一电压用于对所述感应电流进行正向检波;
储能模块,设置为在所述检波模块判断出放大后的所述正向感应电动势大于预设的第一电压时存储经过所述检波模块的电能;以及
反向电平转换模块,设置为判断存储在所述储能模块中的电能的电压大于预设的第二电压时电磁按键的输出端输出低电平信号,并根据所述低电平信号向设置有所述电磁按键电路的系统上报所述电磁按键被按下的指令,其中,所述预设的第二电压用于判断经所述检波模块正向检波的感应电流的电压是否可将所述电磁按键电路导通;当正向检波的感应电流的电压大于所述第二电压时,所述电磁按键电路导通,所述电磁按键的输出端输出低电平。
2.如权利要求1所述的电磁按键,其特征在于,在所述存能模块中所存储的电能的电压小于预设的第二电压时所述电磁按键的输出接口输出高电平信号,并根据所述高电平信号向设置有所述电磁按键的系统上报所述电磁按键未被按下的指令。
3.如权利要求1所述的电磁按键,其特征在于,所述增益放大模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和运算放大器,所述第一电阻与所述运算放大器的正向输入端和所述电磁接收模块的第一输出端相连,所述电磁接收模块的第二输出端接地,所述第二电阻与所述运算放大器的负向输入端相连,所述第二电阻的远离所述运算放大器的负向输入端的一端接地,所述第三电阻与所述运算放大器的输出端及所述第二电阻与所述负向输入端相连的一端相连。
4.如权利要求3所述的电磁按键,其特征在于,所述检波模块包括二极管,所述二极管的阳极与所述运算放大器的输出端相连;所述二极管的阴极与所述储能模块相连。
5.如权利要求4所述的电磁按键,其特征在于,所述检波模块还包括与所述二极管相连用于稳压的第四电阻。
6.如权利要求4或5所述的电磁按键,其特征在于,所述储能模块包括充放电电容以及第五电阻所述充放电电容的一端与所述二极管的阴极或所述第四电阻相连,所述充放电电容的另一端接地;所述第五电阻的第一端与所述二极管的阴极或所述第四电阻相连,所述第五电阻的第二端接地。
7.如权利要求6所述的电磁按键,其特征在于,所述反向电平转换模块包括MOS管以及第六电阻,所述MOS管的栅极与所述第五电阻的第一端相连,所述MOS管的源极接地,所述MOS管的漏极与所述第六电阻的第一端相连,所述第六电阻的另一端与系统电源相连接,所述电磁按键的输出端的第一端与所述第六电阻的第一端和所述MOS管的漏极相连接,所述电磁按键的输出端的另一端与所述系统的处理器相连。
8.如权利要求7所述的电磁按键,其特征在于,所述MOS管为N型MOS管。
9.如权利要求7所述的电磁按键,其特征在于,所述MOS管为P型MOS管。
10.一种电子装置,包括壳体,所述壳体内置有多个电磁按键,其特征在于,每一所述电磁按键包括如权利要求1至9任意一项所述的电磁按键。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112389685A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-02-23 | 中国人民解放军国防科技大学 | 基于u形电磁螺线管的微型自主电磁对接装置及控制方法 |
CN112389685B (zh) * | 2020-11-24 | 2022-02-22 | 中国人民解放军国防科技大学 | 基于u形电磁螺线管的微型自主电磁对接装置及控制方法 |
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