CN216387375U - 一种电子设备的目标状态检测装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及光电检测技术领域，提供了一种电子设备的目标状态检测装置和电子设备。该装置包括：光电传感器、存储器和处理器，光电传感器包括：光发射单元，在包括至少一个发射周期的预设时长内按照预设频率发射红外光信号；光检测单元，接收预设时长内对应光发射单元关闭状态下的第一光信号和对应光发射单元开启状态下的第二光信号，并分别转换为第一电信号和第二电信号；处理器包括：信号处理单元，对每个发射周期内得到的第二电信号与第一光信号进行时域信号对齐相减处理得到检测信号；信号判定单元，若检测信号的幅值位于预设信号幅值范围，则确认设置有光电传感器的电子设备当前处于目标状态。本公开提高了光电传感器的抗环境光干扰能力。

Description

一种电子设备的目标状态检测装置和电子设备

技术领域

本公开涉及光电检测技术领域，尤其涉及一种电子设备的目标状态检测装置和电子设备。

背景技术

光电传感器可以发射光信号，并能够根据反射光信号的强弱变化来确定与周围障碍物的距离，因此这类光电传感器常被应用于各种电子设备中，用于检测电子设备当前所处的环境。在实际使用中发现，由于光电传感器所处环境周围存在有光信号，尤其是环境中的光信号较强的情况下，一些光电传感器也会响应周围的光信号，并输出相应的电信号，从而给光电传感器的检测信号造成信号干扰，导致结果误判或检测混乱等现象。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供了一种电子设备的目标状态检测装置和电子设备，以解决现有技术中光电传感器容易受到环境光干扰，造成检测错误的问题。

本公开实施例的第一方面，提供了一种电子设备的目标状态检测装置，包括光电传感器、存储器和处理器，该光电传感器包括：光发射单元，用于在预设时长内按照预设频率发射红外光信号，预设时长包括至少一个发射周期；光检测单元，用于接收预设时长内的第一光信号和第二光信号，并分别将第一光信号和第二光信号对应转换为第一电信号和第二电信号，第一光信号对应光发射单元关闭状态下的环境光信号，第二光信号对应光发射单元开启状态下的光信号；该存储器用于记录第一电信号和第二电信号；该处理器包括：信号处理单元，用于对每个发射周期内得到的第二电信号与第一光信号进行时域信号对齐相减处理，得到检测信号；信号判定单元，用于若检测信号满足预设条件，则确认设置有光电传感器的电子设备当前处于目标状态，预设条件至少包括检测信号的幅值位于预设信号幅值范围。

在一些实施例中，光电传感器为红外传感器。

在一些实施例中，光检测单元为光敏芯片。

在一些实施例中，光敏芯片包括至少一个光电三极管。

在一些实施例中，光敏芯片包括至少一个光电二极管。

在一些实施例中，该电子设备的目标状态检测装置还包括：信号放大器单元，信号放大器单元设置于处理器或光电传感器中，信号放大器单元分别与光电二极管和信号处理单元连接。

在一些实施例中，发射周期的时长为0.03-300ms。

在一些实施例中，在发射周期内光发射单元处于关闭状态的时间与光发射单元处于开启状态的时间相等。

本公开实施例的第二方面，提供了一种电子设备，包括上述电子设备的目标状态检测装置。

在一些实施例中，电子设备包括以下任一种设备：扫地机器人、自动导向车或无线耳机。

本公开实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过光电传感器、存储器和处理器，光电传感器包括光发射单元和光检测单元，光发射单元用于在预设时长内按照预设频率发射红外光信号，预设时长包括至少一个发射周期；光检测单元用于接收预设时长内的第一光信号和第二光信号，并分别将第一光信号和第二光信号对应转换为第一电信号和第二电信号，第一光信号对应光发射单元关闭状态下的环境光信号，第二光信号对应光发射单元开启状态下的光信号；存储器用于记录第一电信号和第二电信号；处理器包括信号处理单元和信号判定单元，信号处理单元用于对每个发射周期内得到的第二电信号与第一光信号进行时域信号对齐相减处理，得到检测信号；信号判定单元用于若检测信号满足预设条件，则确认设置有光电传感器的电子设备当前处于目标状态，预设条件至少包括检测信号的幅值位于预设信号幅值范围，以此来抵消环境光信号对光电传感器检测造成的信号干扰，使光电传感器具有较好的抗环境光干扰能力，提高了检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，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公开的一些实施例，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获得其它的附图。

图1是本公开实施例提供的一种电子设备的目标状态检测装置的示意图；

图2是本公开实施例提供的另一种电子设备的目标状态检测装置的示意图；

图3是本公开实施例提供的又一种电子设备的目标状态检测装置的示意图；

图4是本公开实施例提供的一种电子设备的示意图；

图5是本公开实施例提供的一种无线耳机入耳状态检测原理的信号示意图。

附图标记：1、光电传感器；2、存储器；3、处理器；4、电子设备；11、光发射单元；12、光检测单元；31、信号处理单元；32、信号判定单元；33、信号放大器单元；111、红外光发射单元；121、光电三极管；122、光电二极管。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本公开实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本公开。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本公开的描述。

下面将结合附图详细说明根据本公开实施例的一种电子设备的目标状态检测装置和电子设备。

请参见图1，示出了本公开实施例提供的一种电子设备的目标状态检测装置的示意图。如图1所示，该电子设备的目标状态检测装置包括：光电传感器1、存储器2和处理器3，光电传感器1包括光发射单元11和光检测单元12，处理器3包括信号处理单元31和信号判定单元32。其中，光电传感器1的光发射单元11用于在预设时长内按照预设频率发射红外光信号，预设时长包括至少一个发射周期；光电传感器1的光检测单元12用于接收预设时长内的第一光信号和第二光信号，并分别将第一光信号和第二光信号对应转换为第一电信号和第二电信号，第一光信号对应光发射单元11关闭状态下的环境光信号，第二光信号对应光发射单元11开启状态下的光信号；存储器2用于记录第一电信号和第二电信号；处理器3的信号处理单元31用于对每个发射周期内得到的第二电信号与第一光信号进行时域信号对齐相减处理，得到检测信号；处理器3的信号判定单元32用于若检测信号满足预设条件，则确认设置有光电传感器1的电子设备当前处于目标状态，预设条件至少包括检测信号的幅值位于预设信号幅值范围。

本公开实施例提供的电子设备的目标状态检测装置的工作原理在于：光电传感器1的按照预设频率来发射红外光信号，使得光电传感器1的光检测信号在每个发射周期内分别接收到光发射单元11在关闭状态与开启状态下的光信号，即光发射单元11关闭状态下的第一光信号和光发射单元11开启状态下第二光信号，并将该第一光信号和第二光信号对应转换为第一电信号和第二电信号后存储在存储器2中，之后利用处理器3对每个发射周内的第二电信号与第一电信号进行时域信号对齐相减处理，得到在每个发射周期下所得到的检测信号，相当于将光电传感器1在每个发射周期内基于光发射单元11开启与关闭状态下所得到的电信号进行抵消处理来得到在该发射周期的检测信号，最后通过将该检测信号与预定的预设信号幅值范围进行比较来确定该光电传感器1所在电子设备是否处于目标状态。可见，本公开实施例通过光电传感器1对发射周期内不同光信号条件所转换输出的第一电信号和第二电信号进行抵消处理，来得到最终用于电子设备目标状态检测的检测信号，消除了环境光信号对光电传感器1的信号干扰，提高了检测的精度。

具体地，该预先信号幅值范围可以是用户根据实验数据来设置的范围阈值，也可以是根据电子设备的目标状态的变化对已经设置好的预设信号幅值范围重新修改后得到的范围阈值，本公开实施例对此不作限制。例如，在黑暗条件下，相当于没有环境光信号的干扰，获取红外传感器对电子设备在目标状态下的目标检测信号，该目标检测信号为光发射单元11发射红外光信号，并由光检测单元12接收经由周围环境反射的红外光信号所转换输出的电信号，相当于该目标检测信号是无环境光干扰下的理想检测信号，然后可以根据该目标检测信号的幅值来设置预设信号幅值范围，用于有环境光条件下的电子设备是否处于目标状态的检测信号判断。进一步地，该预设信号幅值范围可以是基于该目标检测信号的最大幅值和最小幅值所设置的一个幅值范围，也可以是基于该目标检测信号的最大幅值所设置的一个幅值范围。

需要说明的是，预设信号幅值范围的设置并非本公开实施例对于现有技术的贡献，实际中预设信号幅值范围的设置方式并不仅限于上所给出的示例，也可以是其他的实现方式，本公开实施例对此不作限制。

进一步地，信号处理单元可以为硬件结构，也可以为软件结构。当信号处理单元为硬件结构时，可以采用电路结构单元，例如，采用运算电路。当信号处理单元为软件结构时，可以采用数字信号处理算法模块的计算机程序，或者数字信号处理器，例如，信号处理单元可以采用对第二电信号与第一电信号进行相减处理的DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)模块等。本公开实施例对此不作限制。

具体地，信号判定单元与信号处理单元一样，可以实现为硬件结构和软件结构，当信号判断单元为硬件结构时，可以采用运算电路；当信号判断单元为软件结构时，可以采用数字信号处理器来实现相应的功能，本公开实施例对此不再赘述。

在一些实施例中，光电传感器1为红外传感器。

具体地，光电传感器1是一种以光信号为对象并将光信号转换为电信号的器件，因此，按照光源的类型，可以将光电传感器1分为：红外光光电传感器、紫外光光电传感器和可见光光电传感器。在本公开实施例中，光电传感器为红外光光电传感器，也简称为红外传感器。

具体地，光电传感器1的光发射单元11为红外光发射单元111，能够向外发射红外光信号，红外光信号的波长范围为700-2000纳米。在本公开实施例中，光发射单元11发射红外光信号的预设时长可以是用户根据经验来设置的时长，也可以是用户根据实际应用的反馈来对已经设置的预设时长进行调整后所得到的时长，本公开实施例对此不作限制。

另外，预设时长可以包括一个发射周期，也可以包括两个或者两个以上的发射周期，也就是说，预设时长应当为发射周期的整数倍。例如，预设时长包括1、2、3…或N个发射周期，N为整数，且N≥1。

具体地，光电传感器1的光检测单元12能够接收反射后的红外光信号，例如，光检测单元12能够接收被周围障碍物对光发射单元11所发射的红外光信号反射后的红外光信号，并根据反射红外光信号的强度变化转换为对应的电信号。在一些情况下，光检测单元12也可能会接收除反射的红外光信号之外的其它光信号，例如环境中的可见光信号，并将该可见光信号转换为对应的电信号，此时环境光信号将会对光电传感器1造成信号干扰。因此，在本公开实施例中，并不直接将光检测单元12接收到的光信号转换得到的电信号作为检测信号，而是对应每个发射周期，光检测单元12会因为光发射单元11在该发射周期内处于开启状态或关闭状态而接收到不同的光信号，从而将该发射周期内转换得到的电信号区分为第一电信号第二电信号，之后由第一电信号和第二电信号来确定检测信号。在本公开实施例中，光电传感器1输出的电信号会被记录在存储器2中，例如，每个发射周期内得到的第一电信号和第二电信号将存储在存储器2中。

在一些实施例中，光检测单元12为光敏芯片。

具体地，光敏芯片可以为一个集成电路单元，用于响应红外传感器经由周围环境反射的红外光信号，当然有时也可能会受到环境光信号的干扰，对环境中的其它光信号进行响应。具体地，光检测单元12采用集成化的芯片模块能够将红外传感器做得更为小型化，并且可以在一定程度上提高光电传感器1的抗信号干扰能力。

在一些实施例中，请参见图2，示出了本公开实施例提供的另一种电子设备的目标状态检测装置的示意图。如图2所示，光敏芯片可以包括至少一个光电三极管121。与图1所示实施例不同的是：光发射单元11为红外光发射单元111。

具体地，光电三极管121是一种半导体光电器件，它的电流受外部光照控制，光电三极管121可以根据光的强度控制集电极电流的大小。由于三极管具有电流放大作用，因此在集电极可以输出较大的光电流，灵敏度较高。

在一些实施例中，请参见图3，示出了本公开实施例提供的又一种电子设备的目标状态检测装置的示意图。如图3所示，光敏芯片还可以包括至少一个光电二极管122。

具体地，光电二极管122是一种半导体光电器件，它能够将光信号转换成电信号，例如电流信号或电压信号。相比光电三极管121，光电二极管122输出的光电流较小。

进一步地，再结合图3，为了提高光电二极管122检测的灵敏度，还可以在处理器3中设置信号放大器单元33，该信号放大器单元33分别连接于光电二极管122和信号处理单元31，用于对光电二极管122输出的光电流信号进行放大并输出。

具体地，信号放大器单元33可以为电流信号放大电路单元，也可以为电压信号放大电路单元。另外，信号放大器单元33可以为常用的集成电路单元，也可以为实现光电二极管122的光电路信号放大所设计的特定电路功能单元，本公开实施例对此不作限制。

另外，该信号放大器单元33还可以设置在光电传感器1中，或者也可以独立设置于处理器3和光电传感器1之外。在实际应用中，基于集成电路技术和产品小型化的考虑，可以将该信号放大器单元33集成在处理器3中，可以保证信号处理的效率和稳定。

在一些实施例中，光发射单元11发射红外光信号的发射周期为0.03-300ms。

具体地，发射周期可以为毫秒级，例如，发射周期为10、30、50、70、90、110、130、150、170、190、210、230、250、270或300毫秒，或者为20、40、60、80、100、120、140、160、180、200、220、240、260或280毫秒；发射周期也可以为微秒级，例如，发射周期为30、40、50、60、70、80、90或100微秒，或者为200、300、400、500、600、700、800、900或1000微秒等，在实际应用中可以自行设置发射周期的时长，本公开实施例对此不作限制。

根据本公开实施例提供的技术方案，由于发射周期的时间非常短，环境光在这么短时间内发生变化的可能性非常低，因此，可以有效降低环境光信号突然变化对检测造成信号混乱或干扰。

请参见图4，示出了本公开实施例提供的电子设备的示意图。如图4所示，本公开实施例的电子设备4包括该电子设备的目标状态检测装置，具体地，电子设备4中至少包括光电传感器1、存储器2和处理器3。

在一些实施例中，电子设备4可以是无线耳机、扫地机器人、自动导向车中的任一设备。

例如，当电子设备为扫地机器人和自动导向车时，可以利用该电子设备的目标状态检测装置来检测电子设备当前是否处于周围存在障碍物的目标状态。

又例如，当电子设备为无线耳机时，可以利用该电子设备的目标状态检测装置来检测电子设备当前是否处于耳内的目标状态。

请参见图5，示出了本公开实施例提供的一种无线耳机入耳状态检测原理的信号示意图。如图5所示，电子设备为无线耳机时，电子设备的使用状态分为入耳状态和耳外状态，这里将入耳状态确定为电子设备的目标使用状态。电子设备上设有光电传感器100，光电传感器100的光发射单元以脉冲信号为发射周期进行红外光信号的发射，例如，在一个发射周期P2-P1内，光发射单元在脉冲信号为高电平时处于开启状态，而光发射单元在脉冲信号为低电平时处于关闭状态。具体地，无线耳机在黑暗条件下，光电传感器得到的检测信号为E，假设预设信号幅值范围为[A，B]，那么无线耳机在入耳状态下，检测信号应该满足：A≤E≤B；而无线耳机在有环境光条件下，光发射单元为开启状态下光电传感器得到的检测信号为D(即第二电信号)，光发射单元为关闭状态下光电传感器得到的检测信号为C(即第一电信号)，结合图5可知，在有环境光条件下，由于环境光信号的干扰导致无线耳机在入耳状态下检测信号D是不在预设信号幅值范围[A，B]内，或者无线耳机处于耳外状态下达到预设信号幅值范围[A，B]，因此对检测信号D与检测信号C进行对齐相减处理，得到检测信号D-C，如图5所示，经过信号处理后的检测信号D-C满足预设信号幅值范围，即无线耳机处于耳内时A≤D-C≤B。

需要说明的是，当无线耳机处于耳外状态时，视为周围没有障碍物，因此光发射单元所发射的红外光信号不会被反射回来，此时默认光检测单元没有接受到反射的红外光信号。

具体地，电子设备4可以包括但不仅限于处理器3、存储器2和光电传感器1。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是电子设备4的示例，并不构成对电子设备4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如，电子设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

处理器3可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，也可以是其它通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器2可以是电子设备4的内部存储单元，例如，电子设备4的硬盘或内存。存储器2也可以是电子设备4的外部存储设备，例如，电子设备4上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器2还可以既包括电子设备4的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器2用于存储计算机程序以及电子设备所需的其它程序和数据。存储器2还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据，例如，存储器可以用于存储光电传感器1输出的第一电信号和第二电信号，以及仅由处理器进行信号处理后得到检测信号等。

另外，在本公开各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现，如果是采用软件功能的单元，则该软件功能单元为现有的软件功能单元或本领域常用的软件功能单元。

以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子设备的目标状态检测装置，包括光电传感器、存储器和处理器，其特征在于：

所述光电传感器包括：

光发射单元，用于在预设时长内按照预设频率发射红外光信号，所述预设时长包括至少一个发射周期；

光检测单元，用于接收所述预设时长内的第一光信号和第二光信号，并分别将所述第一光信号和所述第二光信号对应转换为第一电信号和第二电信号，所述第一光信号对应所述光发射单元关闭状态下的环境光信号，所述第二光信号对应所述光发射单元开启状态下的光信号；

所述存储器用于记录所述第一电信号和所述第二电信号；

所述处理器包括：

信号处理单元，用于对每个发射周期内得到的第二电信号与第一光信号进行时域信号对齐相减处理，得到检测信号；

信号判定单元，用于若所述检测信号满足预设条件，则确认设置有所述光电传感器的电子设备当前处于目标状态，所述预设条件至少包括所述检测信号的幅值位于预设信号幅值范围。

2.根据权利要求1所述的电子设备的目标状态检测装置，其特征在于，所述光电传感器为红外传感器。

3.根据权利要求1所述的电子设备的目标状态检测装置，其特征在于，所述光检测单元为光敏芯片。

4.根据权利要求3所述的电子设备的目标状态检测装置，其特征在于，所述光敏芯片包括至少一个光电三极管。

5.根据权利要求3所述的电子设备的目标状态检测装置，其特征在于，所述光敏芯片包括至少一个光电二极管。

6.根据权利要求5所述的电子设备的目标状态检测装置，其特征在于，还包括：

信号放大器单元，所述信号放大器单元设置于所述处理器或所述光电传感器中，所述信号放大器单元分别与所述光电二极管和所述信号处理单元连接。

7.根据权利要求1所述的电子设备的目标状态检测装置，其特征在于，所述发射周期的时长为0.03-300ms。

8.根据权利要求1-7任一项所述的电子设备的目标状态检测装置，其特征在于，在所述发射周期内所述光发射单元处于关闭状态的时间与所述光发射单元处于开启状态的时间相等。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求1-8任一项所述的电子设备的目标状态检测装置。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括以下任一种设备：扫地机器人、自动导向车或无线耳机。

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