CN114111851A - 一种将电容检测和光电检测相结合的接近检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种将电容检测和光电检测相结合的接近检测系统及方法，其系统包括光电检测机构、电容检测机构和微控制器；光电检测机构包括发光激光管、光电二极管和信号放大电路，电容检测机构为电容式接触传感器电路；所述发光激光管和电容式接触传感器电路分别与微控制器相连接；所述光电二极管与信号放大电路输入端相连接，信号放大电路输出端与微控制器相连接；电容式接触传感器电路包括电容式接触传感器和检测电路；电容式接触传感器与检测电路输入端相连接，检测电路输出端与微控制器相连接。本发明结合光电信号检测和接近电容检测，可以提高人体接近检测的成功率和识别率。
Description
技术领域
本发明涉及光电传感器领域，尤其涉及一种将电容检测和光电检测相结合的接近检测系统及方法。
背景技术
新一代的年轻消费者改变了他们数十年的视听使用习惯，以前耳机只是在需要的时候才佩戴，而如今真无线（TWS）耳塞的推出改变了这种习惯：现在，用户即使不听也会一直戴耳塞，就像人们一直戴手表一样，而且TWS耳塞非常舒适，方便且不引人注目。
行业分析师预计，到2023年，市场将以27％的复合年增长率增长，届时，TWS有望在销量上超过所有其他类型的无线和有线耳机。
面对如此快速的增长，耳塞制造商必将面临激烈的竞争，消费类产品的选择将受到音频质量，舒适度和可靠性等重要参数的影响。
另外一个至关重要的因素将是电池寿命，以维持更长的使用时间。减少耗电量的一种方法是确保耳塞从耳中取出后自动停止播放，并在插入耳中时再次开启。
这需要短距离接近感测，接近传感器也被称为距离传感器，是一种无需接触而能侦测附近存在物体的传感器，被众多领域所采用。在TWS耳塞中，通常将接近传感器配置为在物体（在这种情况下，用户的耳朵张开）在3毫米以内时触发检测信号，而在最近的物体在10毫米以外的距离内时释放信号。
目前市场上的绝大多数佩戴检测传感器产品，电路式接近传感器大多采用电容式原理，在有导体接近时改变电容参数，从而进行佩戴检测。同样，一些产品采用光电式接近传感器，通过感应收光量的强弱来判断位置关系。但现有佩戴检测传感器产品存在单一的电容式电路或光电式传感器进行佩戴检测存在误检的问题。
光电式传感器在检测非导体接近过程中，若接近距离过近，会产生较强噪声，导致检测准确性降低，对此现有技术中提出成熟方案进行改进，如专利抑制环境噪声的红外接近传感器（申请号为CN201110173838.7），公开了一种抑制环境噪声的红外接近传感器，主要解决现有技术抑制环境噪声差，在强背景光与高温条件下检错率高的问题。它包括：光电二极管电路、红外发光二极管、电流控制电路、模数转换电路、数模转换电路、时序控制电路和数据存储电路，其中，光电二极管电路将检测的光信号转换为电流信号经过电流控制电路输出到模数转换电路，数模转换电路将模数转换电路的输出转换为电流信号后反馈到模数转换电路的输入端，模数转换电路的输出通过数据存储电路送入到外部微处理器，时序控制电路为所有电路提供时序控制信号。本发明滤除环境噪声效果好，在强背景光与高温环境中能准确检测物体的接近程度，可应用于电子产品的智能控制。但非专利所公开方案较为繁琐，成本较高，集成性较低，不便于应用在如蓝牙耳机或运动手环等较小电子产品中。
发明内容
本发明的目的在于解决解决现有光电传感器领域活体检测难度高，复杂度大，成功率低等不足，提供了一种将电容检测和光电检测相结合的接近检测系统及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种将电容检测和光电检测相结合的接近检测系统，包括光电检测机构、电容检测机构和微控制器；光电检测机构包括发光激光管、光电二极管和信号放大电路，电容检测机构为电容式接触传感器电路；所述发光激光管和电容式接触传感器电路分别与微控制器相连接；所述光电二极管与信号放大电路输入端相连接，信号放大电路输出端与微控制器相连接。
所述电容式接触传感器电路包括电容式接触传感器和检测电路；电容式接触传感器与检测电路输入端相连接，检测电路输出端与微控制器相连接；电容式接触传感器中一个电极为金属板，另一个电极为导体接近物。
一种将电容检测和光电检测相结合的接近检测方法，包括具体以下步骤：
发光激光管发射特定波长的激光，激光接触到检测物体表面并发生反射；
光电二极管接收检测表面返回的反射信号；
反射信号经过信号放大电路处理，进入微控制器进行初步判别；
电容式接触传感器通过检测导体接近或远离时电容量，将电容量信号传输给信号检测电路；
电容量信号经信号检测电路处理后，传输给微控制器进行校正判别。
所述初步判别具体包括判断被检测物体相对结合检测系统为接近或远离。
所述校正判别具体包括：当光电检测机构初步判别为接近时，使用电容传感器的接收数据，进行一个补充判定。
所述校正判别还包括：当初步判别为接近，并且电容检测机构判断出被检测物体为非导体时，被检测物体反射的信号幅度交流量过强，导致接收的信号幅度过强，即光电检测机构判断出错，采用电容检测机构判断结果。
本发明的有益效果：
本发明结合光电信号检测和接近电容检测，可以提高人体接近检测的成功率和识别率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明的结构框图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种将电容检测和光电检测相结合的接近检测系统，包括光电检测机构、电容检测机构和微控制器；光电检测机构包括发光激光管、光电二极管和信号放大电路，电容检测机构为电容式接触传感器电路；所述发光激光管和电容式接触传感器电路分别与微控制器相连接；所述光电二极管与信号放大电路输入端相连接，信号放大电路输出端与微控制器相连接。
所述电容式接触传感器电路包括电容式接触传感器和检测电路；电容式接触传感器与检测电路输入端相连接，检测电路输出端与微控制器相连接；电容式接触传感器中一个电极为金属板，另一个电极为导体接近物。
一种将电容检测和光电检测相结合的接近检测方法，包括具体以下步骤：
发光激光管发射特定波长的激光，激光接触到检测物体表面并发生反射；
光电二极管接收检测表面返回的反射信号；
反射信号经过信号放大电路处理，进入微控制器进行初步判别；
电容式接触传感器通过检测导体接近或远离时电容量，将电容量信号传输给信号检测电路；
电容量信号经信号检测电路处理后，传输给微控制器进行校正判别。
所述初步判别具体包括判断被检测物体相对结合检测系统为接近或远离。
所述校正判别具体包括：当光电检测机构初步判别为接近时，使用电容传感器的接收数据，进行补充判定。
所述校正判别还包括：当初步判别为接近，并且电容检测机构判断出被检测物体为非导体时，被检测物体反射的信号幅度交流量过强，导致接收的信号幅度过强，即光电检测机构判断出错，采用电容检测机构判断结果。
本发明在一般情况下或者说在大多数情况下，使用光电二极管的数据进行接近和远离的判断。由于人体为导体，光电检测机构对于接近检测有着较高准确性。
但当光电检测机构靠近非导体表面，由于非导体表面过于粗糙或者存在相对位移等情况，会出现反射的信号幅度交流量过强，导致接收的信号幅度过强，出现相对于光电检测机构的错误判断。
本发明同时采用电容式接触传感器进行辅助判断，对非导体表面，电容式接触传感器的接近或远离不会改变其电容的检测值，故电容式接触传感器可以一较高精度判断检测表面是否为导体。
当光电检测部分靠近非导体表面时，电容式接触传感器可以帮助直接做出非佩戴状态（即接触表面为非人体）判断，纠正光电检测部分做出的判断。
如图1所示，本实施例包括激光管、光电二极管、光电信号放大电路、电容式接触传感器电极、电容检测电路和微控制器。
激光管直接与微控制器相连接；
光电二极管输出端与光电信号放大电路输入端相连接，光电信号放大电路输出端与微控制器相连接；
电容式接触传感器电机为一块金属板，电容式接传感器输出端与电容检测电路输入端相连接，电容检测电路输出端与微控制器相连接；
光电二极管及光电信号放大电路可接收反射表秒的信号，再将信号传递给微控制器，根据预设阈值进行第一步佩戴判别。
电容式接近传感器电极及电容检测电路，则可对接近的导体物质进行电容响应，若电容变化值超过阈值，则根据预设阈值进行第二步佩戴判别。两部分佩戴判别均为是，才发出最终佩戴成功信号。
本发明结合光电信号检测和接近电容检测，可以提高人体接近检测的成功率和识别率，防止非人体表面被识别为人体表面。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种将电容检测和光电检测相结合的接近检测系统，其特征在于，包括光电检测机构、电容检测机构和微控制器；光电检测机构包括发光激光管、光电二极管和信号放大电路，电容检测机构为电容式接触传感器电路；所述发光激光管和电容式接触传感器电路分别与微控制器相连接；所述光电二极管与信号放大电路输入端相连接，信号放大电路输出端与微控制器相连接。
2.根据权利要求1所述一种将电容检测和光电检测相结合的接近检测系统，其特征在于，所述电容式接触传感器电路包括电容式接触传感器和检测电路；电容式接触传感器与检测电路输入端相连接，检测电路输出端与微控制器相连接；电容式接触传感器中一个电极为金属板，另一个电极为导体接近物。
3.基于权利要求1-2任意一条所述系统的一种将电容检测和光电检测相结合的接近检测方法，其特征在于，包括具体以下步骤：
发光激光管发射特定波长的激光，激光接触到检测物体表面并发生反射；
光电二极管接收检测表面返回的反射信号；
反射信号经过信号放大电路处理，进入微控制器进行初步判别；
电容式接触传感器通过检测导体接近或远离时电容量，将电容量信号传输给信号检测电路；
电容量信号经信号检测电路处理后，传输给微控制器进行校正判别。
4.根据权利要求3所述的一种将电容检测和光电检测相结合的接近检测方法，其特征在于，所述初步判别具体包括判断被检测物体相对结合检测系统为接近或远离。
5.根据权利要求3所述的一种将电容检测和光电检测相结合的接近检测方法，其特征在于，所述校正判别具体包括：当光电检测机构初步判别为接近时，使用电容传感器的接收数据，进行补充判定。
6.根据根据权利要求5所述的一种将电容检测和光电检测相结合的接近检测方法，其特征在于，所述校正判别还包括：当初步判别为接近，并且电容检测机构判断出被检测物体为非导体时，被检测物体反射的信号幅度交流量过强，导致接收的信号幅度过强，即光电检测机构判断出错，采用电容检测机构判断结果。
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