CN211979219U - 自回路薄膜电极及接近探测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了自回路薄膜电极，包括基板、探测电极、保护电极和回路电极，探测电极、保护电极和回路电极均设于基板正面并且相互绝缘，探测电极呈蜂巢的正六边形网状，保护电极为围绕探测电极在网眼处形成的多个正六边形环，回路电极为多个位于保护电极的正六边形环内部的平面导电单元。本实用新型还公开了用于配合上述自回路薄膜电极使用的接近探测电路。本实用新型的自回路薄膜电极通过设置接地电极替代虚拟接地，形成自回路接地方式，当人体接近或其他物品接触到传感电极时就近获得接地连通，接近探测电路将产生接近探测信号。本实用新型可适用于人体接近报警以及可疑物体附着报警等应用场合。

Description

自回路薄膜电极及接近探测电路

技术领域

本实用新型涉及安防探测技术领域，特别涉及一种自回路薄膜电极及接近探测电路。

背景技术

接近探测设备在安防领域有着重要作用。例如，在博物馆、展览馆中的展品周围需要布设接近探测设备，以便对人体接近发出警报，达到保护展品的效果。又如，在ATM自动取款机的外表面需要布设接近探测设备，以便对可ATM自动取款机外表面的可疑附着物发出警报，防止ATM自动取款机外部被粘贴诈骗非法信息或可疑监视设备等。

现有的典型触摸探测设备结构如图1所示，包括依次连接的感应电极、触摸传感器电路，触摸传感器电路接地，感应电极通过电容接地，触摸传感器电路包括可输出探测信号的触摸传感器芯片。参见图2，当人体贴近触摸到感应电极时，由于触摸探测电路、人体处于一个自由空间，这个空间内的周边环境如墙壁、地面等提供了一个虚拟的接地通路，触摸传感器电路与周边环境形成等效电容CX1，人体与感应电极形成等效电容CX2，人体与周边环境形成等效电容CX3，因而人体、触摸传感器电路及周边环境可形成基尔霍夫电流回路，人体是作为一段“导体”完成了回路的连通。触摸传感器电路中的触摸传感器芯片通过感应电流回路的电荷移动而输出探测信号。

现有的感应电极一般为电路板上的一块敷铜区域。当人体接近但尚未接触到感应电极时，由于人体与感应电极间的等效电容介质较小，无法建立有效的电流回路，触摸传感器芯片不会输出探测信号。而当使用纸片、木块或其他物品代替人体去贴近感应电极的情况也是如此，物品在虚拟接地环境中所充当的电容介质较小，无法建立有效的电流回路，触摸传感器芯片不会输出探测信号。

因此，现有的感应电极和触摸探测电路对于人体的接近或者其他物品的接触还不能有效探测，无法适用于人体接近报警以及可疑物体附着报警等应用场合。

实用新型内容

为了解决现有感应电极和触摸探测电路对于人体的接近或者其他物品的接触尚不能有效探测的技术问题，本实用新型提出自回路薄膜电极及接近探测电路，通过设置接地电极替代虚拟接地，形成自回路接地方式，当人体接近或其他物品接触到传感电极时就近获得接地连通，并产生接近探测信号，可适用于人体接近报警以及可疑物体附着报警等应用场合。

具体地，本实用新型提出自回路薄膜电极，包括基板、探测电极、保护电极和回路电极，所述探测电极、保护电极和回路电极均设于所述基板正面并且相互绝缘，所述探测电极呈蜂巢的正六边形网状，所述保护电极为围绕所述探测电极并在网眼处形成的多个正六边形环，所述回路电极为多个位于所述保护电极的正六边形环内部的平面导电单元。

作为一种改进，所述保护电极通过第一导电通孔与设于所述基板背面的保护电极导电单元电连接，所述回路电极通过第二导电通孔与设于所述基板背面的回路电极导电单元电连接，所述回路电极导电单元之间通过碳膜电连接。

作为一种改进，所述回路电极的表面为裸露的铜箔或表面镀金的铜箔。

作为一种改进，所述基板为柔性板。

作为一种改进，所述回路电极的形状为正六边形。

作为一种改进，所述探测电极的线宽为3mm，所述探测电极的每一正六边形网格单元中两条对边的间距为25.4mm，所述保护电极的线宽为0.8mm，所述探测电极与所述保护电极的间隙为0.8mm，所述保护电极与所述回路电极的间隙为1.5mm，所述保护电极导电单元的宽度为7mm，所述基板的厚度为0.4mm。

本实用新型还提出接近探测电路，用于配合上述自回路薄膜电极使用，包括触摸传感器芯片、运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、电容、第一端子、第二端子和第三端子，所述触摸传感器芯片的第一引脚输出接近探测信号，所述触摸传感器芯片的第二引脚连接接地端，所述触摸传感器芯片的第三引脚连接所述第一电阻的第一端和所述电容的第一端，所述触摸传感器芯片的第四引脚连接所述电容的第二端，所述触摸传感器芯片的第五引脚连接+5V直流电源端，所述触摸传感器芯片的第六引脚连接 +5V直流电源端；所述运算放大器的正输入端连接所述第一电阻的第二端，所述运算放大器的负输入端连接所述第二电阻的第一端和所述第三电阻的第一端，所述运算放大器的输出端连接第三电阻的第二端，所述第二电阻的第二端连接接地端；所述第一端子连接于所述第一电阻的第一端，所述第一端子用于连接所述自回路薄膜电极的探测电极；所述第二端子连接于所述运算放大器的输出端，所述第二端子用于连接所述自回路薄膜电极的保护电极；所述第三端子连接于接地端，所述第三端子用于连接所述自回路薄膜电极的回路电极。

作为一种改进，接近探测电路还包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、 PNP三级管、电压调整芯片、第四端子、第五端子和第六端子，所述触摸传感器芯片的第一引脚连接所述第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端连接所述第四电阻的第一端和所述PNP三级管的基极，所述第四电阻的第二端连接所述第六电阻的第一端和所述电压调整芯片的输出端，所述第六电阻的第二端连接所述PNP三级管的发射极；所述电压调整芯片的输出端连接+5V直流电源端，所述电压调整芯片的地端连接接地端；所述第四端子连接所述电压调整芯片的输入端，所述第四端子用于连接外部的+8V直流电源；所述第五端子连接接地端，所述第五端子用于连接外部接地端；所述第六端子连接所述PNP三级管的集电极，所述第六端子用于向外部输出接近探测信号。

作为一种改进，所述触摸传感器芯片型号为QT100。

本实用新型的有益效果在于：

(1)有别于现有感应电极的简单设计，特别设置了一组接地电极替代虚拟接地，形成自回路接地方式，当人体接近或其他物品接触到自回路薄膜电极时能够就近获得接地连通，并产生接近探测信号，可适用于人体接近报警以及可疑物体附着报警等应用场合。

(2)自回路薄膜电极可设置为柔性电路板，大小可裁剪以适合不同的应用场景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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介绍，显而易见地，而描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是现有的触摸探测设备结构示意图。

图2是现有的触摸探测设备原理示意图。

图3是本实用新型的自回路薄膜电极正面结构示意图。

图4是本实用新型的自回路薄膜电极A-A剖视图。

图5是本实用新型的自回路薄膜电极B-B剖视图。

图6本实用新型的接近探测电路原理图。

下面结合实施例，并参照附图，对本实用新型目的的实现、功能特点及优点作进一步说明。

具体实施方式

为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：

参见图3，本实用新型提出自回路薄膜电极实施例，包括基板1、探测电极2、保护电极3和回路电极4，探测电极2、保护电极3和回路电极4 均设于基板1正面并且相互绝缘，探测电极2呈蜂巢的正六边形网状，保护电极3为围绕探测电极2并在网眼处形成的多个正六边形环，回路电极4 为多个位于保护电极3正六边形环内部的平面导电单元。回路电极4的形状可为正六边形、圆形或其他多边形。图3所示的回路电极4的形状为正六边形。

参见图3至图5，作为一种改进实施例，保护电极3通过第一导电通孔 5与设于基板1背面的保护电极导电单元6电连接，回路电极4通过第二导电通孔7与设于基板1背面的回路电极导电单元8电连接，回路电极导电单元8之间通过碳膜9电连接。

参见图3至图5，作为一种改进实施例，回路电极4的表面为裸露的铜箔或表面镀金的铜箔。

参见图3至图5，作为一种改进实施例，基板1为柔性板。自回路薄膜电极可设置为柔性电路板，大小可裁剪以适合不同的应用场景。

参见图3至图5，作为一种改进实施例，探测电极2的线宽为3mm，探测电极2的每一正六边形网格单元中两条对边的间距为25.4mm，保护电极3的线宽为0.8mm，探测电极2与保护电极3的间隙为0.8mm，保护电极3 与回路电极4的间隙为1.5mm，保护电极导电单元6的宽度为7mm，基板1 的厚度为0.4mm。经实际测试，以上述尺寸设置的自回路薄膜电极连接接近探测电路，当手掌接近到离电极70-100mm时接近探测电路可输出探测信号。

本实用新型提出的自回路薄膜电极实施例有别于现有感应电极的简单设计，特别设置了一组接地电极替代虚拟接地，形成自回路接地方式，当人体接近或其他物品接触到自回路薄膜电极时能够就近获得接地连通，并产生接近探测信号，可适用于人体接近报警以及可疑物体附着报警等应用场合。

实施例二：

参见图6，本实用新型提出接近探测电路实施例，用于配合实施例一的自回路薄膜电极使用，包括触摸传感器芯片IC1、运算放大器U1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、端子T1、端子T2和端子T3，触摸传感器芯片 IC1的第一引脚输出接近探测信号，触摸传感器芯片IC1的第二引脚连接接地端，触摸传感器芯片IC1的第三引脚连接电阻R1的第一端和电容C1的第一端，触摸传感器芯片IC1的第四引脚连接电容C1的第二端，触摸传感器芯片IC1的第五引脚连接+5V直流电源端，触摸传感器芯片IC1的第六引脚连接+5V直流电源端；运算放大器U1的正输入端连接电阻R1的第二端，运算放大器U1的负输入端连接电阻R2的第一端和电阻R3的第一端，运算放大器U1的输出端连接电阻R3的第二端，电阻R2的第二端连接接地端；端子T1连接于电阻R1的第一端，端子T1用于连接自回路薄膜电极的探测电极；端子T2连接于运算放大器U1的输出端，端子T2用于连接自回路薄膜电极的保护电极；端子T3连接于接地端，端子T3用于连接自回路薄膜电极的回路电极。

参见图6，作为一种改进实施例，接近探测电路还包括电阻R4、电阻 R5、电阻R6、PNP三级管Q1、电压调整芯片IC2、端子T4、端子T5和端子T6，触摸传感器芯片IC1的第一引脚连接电阻R5的第一端，电阻R5的第二端连接电阻R4的第一端和PNP三级管Q1的基极，电阻R4的第二端连接电阻R6的第一端和电压调整芯片IC2的输出端，电阻R6的第二端连接PNP 三级管Q1的发射极；电压调整芯片IC2的输出端连接+5V直流电源端，电压调整芯片IC2的地端连接接地端；端子T4连接电压调整芯片IC2的输入端，端子T4用于连接外部的+8V直流电源；端子T5连接接地端，端子T5 用于连接外部接地端；端子T6连接PNP三级管的集电极，端子T6用于向外部输出接近探测信号。运算放大器U1的电源也可通过端子T4由外部的 +8V直流电源提供。

参见图6，作为一种改进实施例，触摸传感器芯片IC1型号为QT100。

本实用新型提出接近探测电路实施例用于配合本实用新型的自回路薄膜电极实施例使用，自回路薄膜电极的探测电极、保护电极和回路电极分别通过端子T1、端子T2、端子T3连接到接近探测电路，当人体或其他物品接近自回路薄膜电极时，触摸传感器芯片IC1的第一引脚将输出探测信号。进一步地，电阻R4、电阻R5、电阻R6和PNP三级管Q1用于对触摸传感器芯片IC1输出的探测信号进行调理，电压调整芯片IC2用于将外部的 +8V直流电源转换为+5V直流电源，以对触摸传感器芯片IC1和外围电路供电。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.自回路薄膜电极，其特征在于，包括基板、探测电极、保护电极和回路电极，所述探测电极、保护电极和回路电极均设于所述基板正面并且相互绝缘，所述探测电极呈蜂巢的正六边形网状，所述保护电极为围绕所述探测电极并在网眼处形成的多个正六边形环，所述回路电极为多个位于所述保护电极的正六边形环内部的平面导电单元。

2.如权利要求1所述的自回路薄膜电极，其特征在于，所述保护电极通过第一导电通孔与设于所述基板背面的保护电极导电单元电连接，所述回路电极通过第二导电通孔与设于所述基板背面的回路电极导电单元电连接，所述回路电极导电单元之间通过碳膜电连接。

3.如权利要求1或2中任一项所述的自回路薄膜电极，其特征在于，所述回路电极的表面为裸露的铜箔或表面镀金的铜箔。

4.如权利要求1或2中任一项所述的自回路薄膜电极，其特征在于，所述基板为柔性板。

5.如权利要求1或2中任一项所述的自回路薄膜电极，其特征在于，所述回路电极的形状为正六边形。

6.如权利要求5所述的自回路薄膜电极，其特征在于，所述探测电极的线宽为3mm，所述探测电极的每一正六边形网格单元中两条对边的间距为25.4mm，所述保护电极的线宽为0.8mm，所述探测电极与所述保护电极的间隙为0.8mm，所述保护电极与所述回路电极的间隙为1.5mm，所述保护电极导电单元的宽度为7mm，所述基板的厚度为0.4mm。

7.接近探测电路，用于配合如权利要求1-6中任一项所述的自回路薄膜电极使用，其特征在于，包括触摸传感器芯片、运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、电容、第一端子、第二端子和第三端子，所述触摸传感器芯片的第一引脚输出接近探测信号，所述触摸传感器芯片的第二引脚连接接地端，所述触摸传感器芯片的第三引脚连接所述第一电阻的第一端和所述电容的第一端，所述触摸传感器芯片的第四引脚连接所述电容的第二端，所述触摸传感器芯片的第五引脚连接+5V直流电源端，所述触摸传感器芯片的第六引脚连接+5V直流电源端；所述运算放大器的正输入端连接所述第一电阻的第二端，所述运算放大器的负输入端连接所述第二电阻的第一端和所述第三电阻的第一端，所述运算放大器的输出端连接第三电阻的第二端，所述第二电阻的第二端连接接地端；所述第一端子连接于所述第一电阻的第一端，所述第一端子用于连接所述自回路薄膜电极的探测电极；所述第二端子连接于所述运算放大器的输出端，所述第二端子用于连接所述自回路薄膜电极的保护电极；所述第三端子连接于接地端，所述第三端子用于连接所述自回路薄膜电极的回路电极。

8.如权利要求7所述的接近探测电路，其特征在于，还包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、PNP三级管、电压调整芯片、第四端子、第五端子和第六端子，所述触摸传感器芯片的第一引脚连接所述第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端连接所述第四电阻的第一端和所述PNP三级管的基极，所述第四电阻的第二端连接所述第六电阻的第一端和所述电压调整芯片的输出端，所述第六电阻的第二端连接所述PNP三级管的发射极；所述电压调整芯片的输出端连接+5V直流电源端，所述电压调整芯片的地端连接接地端；所述第四端子连接所述电压调整芯片的输入端，所述第四端子用于连接外部的+8V直流电源；所述第五端子连接接地端，所述第五端子用于连接外部接地端；所述第六端子连接所述PNP三级管的集电极，所述第六端子用于向外部输出接近探测信号。

9.如权利要求8所述的接近探测电路，其特征在于，所述触摸传感器芯片型号为QT100。

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