CN113300696A - 一种非接触按键及按键装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非接触按键及按键装置，包括电路板、光敏器件单元及多个第一受光子单元；其中，光敏器件单元和多个第一受光子单元电性连接在电路板上，多个第一受光子单元围绕光敏器件单元设置，光敏器件单元包括发光子单元和第二受光子单元，发光子单元用于发射光线，第一受光子单元和第二受光子单元均用于接收发光子单元发出并被反射回的光线，以转换为电信号。本发明提供的非接触按键及按键装置，通过围绕光敏器件单元设置的多个第一受光子单元，可以用于解决基于光敏器件的非接触按键存在的误触发问题，提高非接触按键的稳定性，提升用户的体验。

Description

一种非接触按键及按键装置

技术领域

本发明涉及按键开关技术领域，尤其涉及一种非接触按键及按键装置。

背景技术

随着社会的发展及人们生活需求的提高，基于光学感应的非接触按键的普及程度越来越高，相较于传统的机械式、薄膜式等传统的按键，基于光学感应的非接触按键可以很好的解决传统按键的诸多不足，例如防水工艺复杂、使用寿命有限、容易老化等。

虽然，基于光学感应的非接触按键可以很多的解决传统按键的不足，并且由于其的非接触特性，还能杜绝日常生活中病毒的交叉感染。但是，现有的非接触按键仍然存在许多不足，例如稳定性不高，存在误触发的问题。例如在电梯中使用基于光学感应的非接触按键，人体靠近电梯按键时会出现误触发，还有一些反光的材料也会导致误触发，用户体验较差。

针对上述存在的问题，目前尚未提出有效且能广泛普及的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种非接触按键及按键装置，通过围绕光敏器件单元设置的多个第一受光子单元，可以用于解决基于光敏器件的非接触按键存在的误触发问题，提高非接触按键的稳定性，提升用户的体验。

为实现上述目的，本发明实施例一方面提供一种非接触按键，作为其中一种实施方式，该非接触按键包括电路板、光敏器件单元及多个第一受光子单元；其中，所述光敏器件单元和所述多个第一受光子单元电性连接在所述电路板上，所述多个第一受光子单元围绕所述光敏器件单元设置，所述光敏器件单元包括发光子单元和第二受光子单元，所述发光子单元用于发射光线，所述第一受光子单元和所述第二受光子单元均用于接收所述发光子单元发出并被反射回的光线，以转换为电信号。

作为其中一种实施方式，所述非接触按键还包括壳体，所述电路板设置于所述壳体内；其中，

所述壳体包括透光部，所述透光部用于透过所述发光子单元发射的光线。

作为其中一种实施方式，所述多个第一受光子单元围绕所述光敏器件单元设置的形状与所述透光部的形状相同。

作为其中一种实施方式，所述多个第一受光子单元围绕所述光敏器件单元呈圆形设置。

为实现上述目的，本发明实施例另一方面提供一种按键装置，作为其中一种实施方式，该按键装置包括处理模块和上述任一实施方式所述的非接触按键，所述处理模块与所述多个第一受光子单元以及所述第二受光子单元连接，以用于获取所述多个第一受光子单元以及所述第二受光子单元转换的电信号，并根据所述多个第一受光子单元和所述第二受光子单元转换的电信号输出控制信号。

作为其中一种实施方式，所述处理模块还用于获取转换的电信号小于第一预设值的所述第一受光子单元的个数，并在所述个数大于预设个数值，且所述第二受光子单元转换的电信号大于第二预设值时，输出控制信号，所述第二预设值大于或等于所述第一预设值。

作为其中一种实施方式，所述按键装置还包括第一开关元件，所述处理模块通过所述第一开关元件与所述发光子单元连接，以用于通过控制所述开关元件控制所述发光子单元。

作为其中一种实施方式，所述按键装置还包括第一电阻，所述第一电阻与所述发光子单元和所述第一开关元件串联连接后连接于电源端和地之间。

作为其中一种实施方式，所述按键装置还包括第二开关元件，所述处理模块通过所述第二开关元件分别与所述第二受光子单元和所述多个第一受光子单元连接，以用于通过控制所述第二开关元件控制所述第二受光子单元和所述多个第一受光子单元。

作为其中一种实施方式，所述按键装置还包括多个三极管，每个所述三极管对应连接在每个受光子单元和所述第二开关元件之间，用于对每个受光子单元转换的电信号进行放大。

综上，本发明实施例中提供的非接触按键及按键装置，包括电路板、光敏器件单元及多个第一受光子单元；其中，光敏器件单元和多个第一受光子单元电性连接在电路板上，多个第一受光子单元围绕光敏器件单元设置，光敏器件单元包括发光子单元和第二受光子单元，发光子单元用于发射光线，第一受光子单元和第二受光子单元均用于接收发光子单元发出并被反射回的光线，以转换为电信号。从而本发明提供的非接触按键及按键装置，通过围绕光敏器件单元设置的多个第一受光子单元，可以用于解决基于光敏器件的非接触按键存在的误触发问题，提高非接触按键的稳定性，提升用户的体验。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一实施例的非接触按键的部分结构示意图。

图2为本发明另一实施例的非接触按键的部分结构示意图。

图3为本发明一实施例的按键装置的电路示意图。

图4为本发明另一实施例的按键装置的部分电路示意图。

图5为本发明又一实施例的按键装置的部分电路示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员基于本发明的实施例，在没有创造性劳动前提下获得的所有其它实施例，都应当属于本发明的保护范围。

需要说明的是，本发明的说明书、权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，但不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包括了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可以包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

请参考图1，图1为本发明一实施例的非接触按键的部分结构示意图。如图1所示，该非接触按键包括电路板10、光敏器件单元11及多个第一受光子单元12；其中，光敏器件单元11和多个第一受光子单元12电性连接在电路板10上，多个第一受光子单元12围绕光敏器件单元11设置，光敏器件单元11包括发光子单元110和第二受光子单元111，发光子单元110用于发射光线，第一受光子单元12和第二受光子单元111均用于接收发光子单元110发出并被反射回的光线，以转换为电信号。

具体地，光敏器件单元11可以用于实现遮挡物检测，例如手指、人体或其他反光物体，而使用单组光敏器件单元11进行遮挡物检测以实现按键功能时，存在不稳定，误触发的情形。因此本实施例通过设置多个第一受光子单元12，多个第一受光子单元12围绕光敏器件单元11设置，用于区别误触发情形，即正常使用按键功能时，光敏器件单元11中的发光子单元110发射出的光线，只会被光敏器件单元11中的第二受光子单元111接收，或者被多个第一受光子单元12中的个别接收，并且接收的反射光强度也存在区别。而在误触发情形下，例如人体靠近按键时，会全部遮挡住按键，此时所有的受光子单元，或者超过一定数目的受光子单元都会接收到人体反射的发光子单元110发射的光，进而通过多个第一受光子单元12围绕光敏器件单设置，可以用于区别误触发的使用情形。

其中，发光子单元110可以发出恒定强度的光线，其可以是发光二极管，发光二极管通过施加稳定的电压，发出恒定强度的光线。受光子单元可以将遮挡物反射的光的光强度信号转换为电信号，第一受光子单元12和/或第二受光子单元111可以是光敏二极管、光敏三极管或者光敏电阻等。

需要说明的是，本实施例中，电路板10的形状不作限制，并且所有器件可以集成在一块电路板10上，也可以分布在多块电路板10上，此处本领域技术人员可以根据实际需求进行相应的选择。

在一实施方式种，非接触按键还包括壳体，电路板10设置于壳体内；其中，

壳体包括透光部，透光部用于透过发光子单元110发射的光线。

具体地，光敏器件单元11和多个第一受光子单元12可以集成在电路板10上，电路板10整体设置在壳体(图中未示出)内，其中，壳体包括透光部，透光部用于透过发光子单元110发射的光线，即发光子单元110发射的光线透过壳体的透光部后，经遮挡物(例如，手指、人体、反光衣等)反射后，反射至第一受光子单元12和第二受光子单元111上产生变化的电信号(若全面遮挡按键，也可以说是全面遮挡透光部则所有受光子单元都会产生电信号变化)。其中透光部可以是可透光的亚克力板，当然也可以是透光胶等。

值得一提的是，依照上述描述可容易的知道，发光子单元110和受光子单元都是正对透光部设置。

在一实施方式中，多个第一受光子单元12围绕光敏器件单元11设置的形状与透光部的形状相同。

具体地，由于按键具有不同的形状，即具有不同的壳体，而壳体形状不影响本发明功能的实现，只有壳体的透光部会影响反射光线的接收，因此为了使多个第二受光子单元111更准确的接收反射的光线，本实施例中多个第一受光子单元12围绕光敏器件单元11设置的形状与透光部的形状相同，例如，按键壳体的透光部为方形，则多个第一受光子单元12围绕光敏器件单元11呈方形设置。

在一实施方式中，多个第一受光子单元12围绕光敏器件单元11呈圆形设置。

具体地，多个第一受光子单元12围绕光敏器件单元11呈圆形设置，本实施中，不考虑壳体透光部的具体形状，直接将多个第一受光子单元12围绕光敏器件单元11呈圆形设置，以便各个第一受光子单元12接收反射光的强度比较均等，以便在判断是否误触发时，更好的进行数据处理和分析。

需要说明的是，本实施例中具体的电路结构，在下文描述按键装置时将具体进行说明。

综上，本发明实施例中提供的非接触按键，包括电路板10、光敏器件单元11及多个第一受光子单元12，光敏器件单元11和多个第一受光子单元12电性连接在电路板10上，多个第一受光子单元12围绕光敏器件单元11设置，光敏器件单元11包括发光子单元110和第二受光子单元111，发光子单元110用于发射光线，第一受光子单元12和第二受光子单元111均用于接收发光子单元110发出并被反射回的光线，以转换为电信号。从而本发明提供的非接触按键，通过围绕光敏器件单元11设置的多个第一受光子单元12，可以用于解决基于光敏器件的非接触按键存在的误触发问题，提高非接触按键的稳定性，提升用户的体验。

本发明实施例另一方面提供一种按键装置，该按键装置包括处理模块13和上述任一实施方式的非接触按键，处理模块13与多个第一受光子单元12以及第二受光子单元111连接，以用于获取多个第一受光子单元12以及第二受光子单元111转换的电信号，并根据多个第一受光子单元12和第二受光子单元111转换的电信号输出控制信号。

具体地，请参考图3，图3为本发明一实施例的按键装置的电路示意图。图3中以发光子单元110为发光二极管IR1，受光子单元均为光敏二极管(PT1至PTn，其中PT1为第二受光子单元111，PT2-PTn为多个第一受光子单元12)为例对相关电路进行说明。如图3所示，发光二极管IR1和各光敏二极管(PT1至PTn)的正极均连接电源端VCC，发光二极管IR1的负极接地，各光敏二极管的负极均通过一电阻(图中未进行标记的电阻符号)接地，处理模块13连接在光敏二极管的负极与电阻之间，以获取变化的电信号。本实施例中当光敏二极管接收到反射的光线，光照强度变大，光敏二极管的电阻变小，电流变大，即流过电阻的电流变大，则电阻两端的电压变大，处理模块13采集到的电压为电阻两端的电压，所以在光强变大时，电压变大，即采集到的电信号变大，也就可以表示光敏二极管转换的电信号变大。当然，电阻也可以设置于电源端VCC与光敏二极管之间，则此时处理模块13采集的电信号则为光敏二极管两端的电压。但是无论是何种采集方式，转换的电信号的幅值都是变大的，即信号变化的绝对值(在未接收到反射光时和接收到反射光时，信号的变化幅度即为受光子单元转换的电信号)，不影响后续的逻辑判断。上述电信号的采集为本领域的常规技术，此处不再进行赘述。本实施例的发明点在于获取受光子单元转换的电信号的基础上，根据多个第一受光子单元12和第二受光子单元111转换的电信号输出控制信号，以用于更加稳定的控制相应的模块，例如控制电器的开启或关闭、电梯的控制等。

在一实施方式中，处理模块13用于获取转换的电信号小于第一预设值的第一受光子单元12的个数，并在个数大于或等于预设个数值，且第二受光子单元111转换的电信号大于第二预设值时，输出控制信号，第二预设值大于或等于第一预设值。

具体地，以电梯按键为例，当处理模块13(例如MCU或CPU)获取的按键中第二受光子单元111转换的电信号大于第二预设值时，则说明按键前有遮挡物，例如手指、人体或者其他反光物(一些反光材料可以在一定的距离内让受光子单元的转换信号达到最大，进而影响按键的使用)，此时再通过获取转换的电信号小于第一预设值的第一受光子单元12的个数，当个数大于或等于预设个数值时，说明此时按键并非完全被遮挡，可以很好的判定是正常的使用该按键，进而处理模块13输出相应的控制信号，控制按键对应的楼层。

需要说明的是，本实施方式中第一预设值、预设个数值以及第二预设值可以根据实际的使用情况进行设置，实际的使用情况可以包括实际的触发按键和误触发按键时的区别、包括单个按键场景和多个按键场景时的触发动作的区别，由于预设值的灵活性，进而可以根据不同的实际情况进行设置。因此，本实施例可以排除按键全部被遮挡导致的误触发现象。

请参考图4，图4为本发明另一实施例的按键装置的部分电路示意图。如图4所示，按键装置还包括第一开关元件T1，处理模块13通过第一开关元件T1与发光二极管IR1(发光子单元110)连接，以用于通过控制开关元件T1控制发光二极管IR1。

具体地，发光二极管IR1的正极连接在电源端VCC，发光二极管IR1的负极连接第一开关元件T1的第一通路端，第一开关元件T1的第二通路端接地，第一开关元件T1的控制端连接处理模块13，处理模块13通过发送脉冲信号可以控制第一开关元件T1的导通，进而控制发光二极管IR1发光。该第一开关元件T1可以是MOS管、三极管等开关元件，图4中为NMOS管。

在一实施方式中，按键装置还包括第一电阻R1，第一电阻R1与发光二极管IR1和第一开关元件T1串联连接后连接于电源端VCC和地之间。

具体地，请参考图4，第一电阻R1连接于发光二极管IR1的负极和第一开关元件T1的第一通路端之间，当然，第一电阻R1也可以连接于电源端VCC和发光二极管IR1的正极，以用于通过改变第一电阻R1的阻值调整发光二极管IR1的功率。

在一实施方式中，按键装置还包括第二开关元件T2，处理模块13通过第二开关元件T2分别与第二受光子单元111(也就是图4中的光敏二极管PT1)和多个第一受光子单元12(也就是图4中的光敏二极管PT2和PT3,图4仅仅示出两个第二受光子单元用于示意)连接，以用于通过控制第二开关元件T2控制光敏二极管PT1-PT3相应电路的导通。

具体地，请参考图4，处理模块13连接第二开关元件T2的控制端G，受光子单元(光敏二极管PT1-PT3)的负极均通过一电阻(分压电阻)连接第二开关元件T2的第一通路端，第二开关元件T2的第二通路端接地，其中，该分压电阻也可以连接至电源端VCC与受光子单元的正极之间。该第二开关元件T2可以是MOS管、三极管等开关元件，图4中为NMOS管。本实施例通过设置第二开关元件T2，间隔的导通对应电路，可以节省功耗。

在一实施方式中，按键装置还包括多个三极管(K1-K3)，每个三极管对应连接在每个受光子单元(光敏二极管PT1-PT3)和第二开关元件T2之间，用于对每个受光子单元转换的电信号进行放大。

具体地，请参考图5，图5为本发明又一实施例的按键装置的部分电路示意图。如图5所示，每个三级管的基极B连接对应受光子单元(光敏二极管)的负极，每个三极管的集电极C连接电源端VCC，每个三极管的发射极E通过一电阻(分压电阻)连接第二开关元件T2的第一通路端，第二开关元件T2的第二通路端接地，第二开关元件T2的控制端连接处理模块13。其中三极管可为高速三极管，用于对每个受光子单元转换的电信号进行放大，可以减少对应受光子单元所在电路的导通时间，进一步的节省功耗。

值得一提的是，处理模块13与多个第一受光子单元12以及第二受光子单元111可以共同集成在一电路板10上，并且本申请实施例的发明点主要在于多个第一受光子单元12和光敏器件单元11，并且多个第一受光子单元12围绕光敏器件单元11设置，以及处理模块13通过获取多个第一受光子单元12和光敏器件单元11中的第二受光子单元111转换的电信号，经过分析判断输出控制信号。而具体的电路可以在现有技术的基础上结合说明书中的描述进行理解，便不再进行赘述。

因此，本发明实施例中提供的按键装置，包括处理模块、电路板、光敏器件单元及多个第一受光子单元，光敏器件单元和多个第一受光子单元电性连接在电路板上，多个第一受光子单元围绕光敏器件单元设置，光敏器件单元包括发光子单元和第二受光子单元，发光子单元用于发射光线，第一受光子单元和第二受光子单元均用于接收发光子单元发出并被反射回的光线，以转换为电信号，处理模块与多个第一受光子单元以及第二受光子单元连接，以用于获取多个第一受光子单元以及第二受光子单元转换的电信号，并根据多个第一受光子单元和第二受光子单元转换的电信号输出控制信号。从而本发明提供的按键装置，通过围绕光敏器件单元设置的多个第一受光子单元，并根据多个第一受光子单元和第二受光子单元转换的电信号输出控制信号，可以解决基于光敏器件的非接触按键存在的误触发问题，提高非接触按键的稳定性，提升用户的体验。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (10)

1.一种非接触按键，其特征在于，包括电路板、光敏器件单元及多个第一受光子单元；其中，

所述光敏器件单元和所述多个第一受光子单元电性连接在所述电路板上，所述多个第一受光子单元围绕所述光敏器件单元设置，所述光敏器件单元包括发光子单元和第二受光子单元，所述发光子单元用于发射光线，所述第一受光子单元和所述第二受光子单元均用于接收所述发光子单元发出并被反射回的光线，以转换为电信号。

2.根据权利要求1所述的非接触按键，其特征在于，所述非接触按键还包括壳体，所述电路板设置于所述壳体内；其中，

所述壳体包括透光部，所述透光部用于透过所述发光子单元发射的光线。

3.根据权利要求2所述的非接触按键，其特征在于，所述多个第一受光子单元围绕所述光敏器件单元设置的形状与所述透光部的形状相同。

4.根据权利要求2所述的非接触按键，其特征在于，所述多个第一受光子单元围绕所述光敏器件单元呈圆形设置。

5.一种按键装置，其特征在于，包括处理模块和如权利要求1-4任一项所述的非接触按键，所述处理模块与所述多个第一受光子单元以及所述第二受光子单元连接，以用于获取所述多个第一受光子单元以及所述第二受光子单元转换的电信号，并根据所述多个第一受光子单元和所述第二受光子单元转换的电信号输出控制信号。

6.根据权利要求5所述的按键装置，其特征在于，所述处理模块还用于获取转换的电信号小于第一预设值的所述第一受光子单元的个数，并在所述个数大于或等于预设个数值，且所述第二受光子单元转换的电信号大于第二预设值时，输出控制信号，所述第二预设值大于或等于所述第一预设值。

7.根据权利要求5所述的按键装置，其特征在于，所述按键装置还包括第一开关元件，所述处理模块通过所述第一开关元件与所述发光子单元连接，以用于通过控制所述开关元件控制所述发光子单元。

8.根据权利要求7所述的按键装置，其特征在于，所述按键装置还包括第一电阻，所述第一电阻与所述发光子单元和所述第一开关元件串联连接后连接于电源端和地之间。

9.根据权利要求5或8所述的按键装置，其特征在于，所述按键装置还包括第二开关元件，所述处理模块通过所述第二开关元件分别与所述第二受光子单元和所述多个第一受光子单元连接，以用于通过控制所述第二开关元件控制所述第二受光子单元和所述多个第一受光子单元。

10.根据权利要求9所述的按键装置，其特征在于，所述按键装置还包括多个三极管，每个所述三极管对应连接在每个受光子单元和所述第二开关元件之间，用于对每个受光子单元转换的电信号进行放大。

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