TW201913349A - 非接觸式按鍵模組 - Google Patents

Abstract

一種能被一物體以非接觸方式操作的非接觸式按鍵模組包含一按鍵機構、一電路單元及一處理單元。按鍵機構包括一按鍵基座及一按鍵蓋體。電路單元包括一設於該按鍵蓋體的天線、一頻率差異偵測電路以及一電連接於天線及頻率差異偵測電路之間的振盪電路，振盪電路持續地產生一振盪信號並將其傳送至頻率差異偵測電路及天線，振盪信號的頻率相關於天線與物體之間的距離。頻率差異偵測電路判定振盪信號之頻率的一頻率變化量大於一閥值後產生並傳送一感應信號至處理單元，以使其根據接收到的該感應信號執行一預定程序。

Description

非接觸式按鍵模組

本發明是有關於一種按鍵模組，特別是指一種涉及無線信號偵測的非接觸式按鍵模組。

在現代社會中，許多公共場所常設置有升降梯，而升降梯外部的呼叫按鍵及內部的樓層按鍵每日皆會受到大量使用者的操作，然而，人的手部往往是散播細菌、病毒的常見媒介，以醫院而言，許多發生於醫院內的感染群突發事件往往與院內人員的手部有關，且恐影響將近10%的住院病人。根據感染控制雜誌報導，在美國每年約有9萬位住院病人因院內感染死亡，且額外增加了4.5兆的醫療花費，而醫院內的升降梯按鍵極易經由大量使用者的觸摸，而成為散播細菌、病毒的幫兇。因此，如何避免升降梯按鍵成為傳播細菌、病毒的媒介，是本發明的主要課題。

因此，本發明之目的，即在提供一種能克服先前技術之缺點的非接觸式按鍵模組。

於是，本發明非接觸式按鍵模組能被一物體以非接觸方式操作，並包含一按鍵機構、一電路單元及一處理單元。該按鍵機構，包括一按鍵基座，以及一設於該按鍵基座的按鍵蓋體。該電路單元包括一設於該按鍵蓋體的天線、一頻率差異偵測電路，以及一電連接於該天線及該頻率差異偵測電路之間的振盪電路，該振盪電路持續地產生一振盪信號，並將該振盪信號傳送至該頻率差異偵測電路及該天線，該振盪信號的頻率相關於該天線與該物體之間的距離。該處理單元電連接該頻率差異偵測電路。該頻率差異偵測電路判定該振盪信號符合一預定條件後，該頻率差異偵測電路產生並傳送一感應信號至該處理單元，該預定條件包含該振盪信號之頻率的一頻率變化量大於一閥值。該處理單元根據接收到的該感應信號執行一對應該感應信號的預定程序。

在一些實施態樣中，該按鍵蓋體具有一朝向該按鍵基座的內側面，以及一相反於該內側面的外側面，該天線是設於該內側面，且該天線朝該外側面發射該振盪信號。

在一些實施態樣中，該預定條件還包含該頻率變化量大於該閥值的持續時間大於或等於一預定時間長度。

在一些實施態樣中，該電路單元還包括一電連接於該振盪電路及該頻率差異偵測電路之間的緩衝電路，該振盪電路是將該振盪信號經由該緩衝電路傳送至該頻率差異偵測電路。

在一些實施態樣中，該按鍵基座及該按鍵蓋體共同配合界定出一容置空間，且該按鍵蓋體具有一由可透光材質製成的透光部，該非接觸式按鍵模組還包含一設置於該容置空間中的發光單元，該預定程序包含控制該發光單元發光。

在一些實施態樣中，該振盪電路為一電壓控制振盪器、一電流控制振盪器、一鎖相迴路或一週期性信號產生電路。

在一些實施態樣中，該振盪電路具有一電感器、一與該電感器並聯連接的電容器、二分別電連接該電容器之相反兩端的主動開關、一接地端，以及一電連接於該等主動開關及該接地端之間的定電流源。

在一些實施態樣中，每一主動開關具有一控制端、一第一端以及一第二端，該等主動開關的該等第一端分別電連接該電容器的相反兩端，且該等主動開關其中每一者的該控制端電連接其中另一者的該第一端，該定電流源電連接於該等主動開關的該等第二端，該天線及該頻率差異偵測電路分別電連接該電容器的相反兩端。

在一些實施態樣中，該天線概呈薄片狀且為圓形、矩形、三角形或不規則形。

在一些實施態樣中，該按鍵蓋體是由非電磁波吸收體的材質製成。

本發明之功效在於：該非接觸式按鍵模組的該頻率差異偵測電路能根據該振盪信號的頻率變化，而判定是否接受到該物體的非接觸式操作，因此能避免經由大量使用者的觸摸成為散播細菌、病毒的幫兇，而克服了先前技術的缺點。

同時參閱圖1與圖2，本發明非接觸式按鍵模組1之一實施例適於設置在一升降梯內的一控制面板（圖未示出）上，而作為供使用者指定所欲到達之樓層的樓層感應按鍵。然而，在其他實施例中，該非接觸式按鍵模組1亦可設置於例如一自動門，或者其他適合以非接觸式感應而作動的裝置上，而不以本實施例為限。

該非接觸式按鍵模組1能被一物體5以非接觸方式操作，該物體5可例如為人體的任一部位（例如手部），或者是其他具有實體的物品。

該非接觸式按鍵模組1包含一按鍵機構11、一電路單元12、一發光單元14，以及一電連接該電路單元12及該發光單元14的處理單元13。

該按鍵機構11包括一按鍵基座111，以及一設於該按鍵基座111的按鍵蓋體112。該按鍵基座111及該按鍵蓋體112共同配合界定出一容置空間116，該發光單元14例如是一設置於該容置空間116中的發光二極體。該按鍵蓋體112的材質例如為金屬，且具有一朝向該按鍵基座111的內側面113、一相反於該內側面113的外側面114，以及一由可透光材質製成的透光部115，當該發光單元14發光時，其光線可自該容置空間116經由該透光部115透出。在其他實施例中，該按鍵蓋體112的材質只要是屬於非電磁波吸收體的材質即可實施，例如塑膠或壓克力，而不以本實施例為限。

該電路單元12包括一天線121、一電連接該天線121的振盪電路122、一電連接該振盪電路122的緩衝電路123，以及一電連接於該緩衝電路123及該處理單元13之間的頻率差異偵測電路124。該天線121概呈一圓形薄片狀，且例如是以貼附的方式設置於該按鍵蓋體112的內側面113，而在其他實施例中，該天線121也可為矩形、三角形、不規則形或者其他任何形狀，而不以本實施例為限。

同時參閱圖1至圖3，在本實施例中，該振盪電路122例如是一電壓控制振盪器，並具有一電感器L_r 、一與該電感器L_r 並聯連接的電容器C_r 、二分別電連接該電容器C_r 之相反兩端的主動開關SW、一接地端GND，以及一電連接於該等主動開關SW及該接地端GND之間的定電流源I_S 。每一主動開關SW例如為一N通道的金氧半場效電晶體（英文簡稱為MOSFET），且具有一控制端G（閘極）、一第一端D（汲極）以及一第二端S（源極），該等主動開關SW的該等第一端D分別電連接該電容器C_r 的相反兩端，且該等主動開關SW其中每一者的該控制端G電連接其中另一者的該第一端D，該定電流源I_S 電連接於該等主動開關SW的該等第二端S，該天線121及該緩衝電路123分別電連接該電容器C_r 的相反兩端。然而，在其他實施例中，該振盪電路122也可例如為一電流控制振盪器、一鎖相迴路或一週期性信號產生電路等能夠產生週期性信號之電路，而不以本實施例為限。

該振盪電路122持續地產生一振盪信號V_r （示於圖4及圖5），並將該振盪信號V_r 經由該緩衝電路123傳送至該頻率差異偵測電路124，以及直接傳送至該天線121。在本實施例中，該振盪信號V_r 為一射頻信號，但並不以此為限。該緩衝電路123用於阻隔該振盪電路122與該頻率差異偵測電路124的直接電連接，以避免該頻率差異偵測電路124對該振盪電路122造成負載的影響。該頻率差異偵測電路124能持續地偵測該振盪信號V_r 的頻率，且該天線121持續地朝該按鍵蓋體112的該外側面114發射該振盪信號V_r 。

該振盪信號V_r 的頻率相關於該振盪電路122的一輸出阻抗Z_O （示於圖3），且該輸出阻抗Z_O 相關於該天線121與該物體5之間的距離。具體而言，當該物體5愈靠近該按鍵蓋體112的該外側面114（即愈靠近該天線121）時，該物體5會將愈多的該振盪信號V_r 反射回該天線121，而當反射回該天線121的該振盪信號V_r 愈多，則會使該振盪電路122的該輸出阻抗Z_O 產生變化，而進一步地使該振盪電路122產生之該振盪信號V_r 的頻率產生變化。

舉例來說，配合參閱圖4及圖5，當該物體5未靠近該按鍵蓋體112的該外側面114時，該振盪信號V_r 的頻率是如圖4所示的1.865kHz，而當該物體5靠近該按鍵蓋體112的該外側面114，而與該外側面114相距約一公分時，該振盪信號V_r 的頻率上升至如圖5所示的2.091kHz。

該頻率差異偵測電路124判定該振盪信號V_r 符合一預定條件後，該頻率差異偵測電路124產生並傳送一感應信號至該處理單元13。

在本實施例中，該預定條件包含該振盪信號V_r 之頻率的一頻率變化量大於一閥值，以及該頻率變化量大於該閥值的持續時間大於或等於一預定時間長度。該閥值可例如為0.1kHz，且該預定時間長度可例如為0.5秒，但不以此為限。也就是說，當該頻率變化量大於0.1kHz且維持0.5秒以上時，該頻率差異偵測電路124才會判定該振盪信號V_r 符合該預定條件。該頻率變化量可例如是該頻率差異偵測電路124以該振盪信號V_r 當前的頻率與該預定時間長度之前的頻率所計算出，或者是以該振盪信號V_r 當前的頻率與一預設的參考頻率所計算出，但不以此為限。補充說明的是，該閥值的大小相關於該物體5要多靠近該按鍵蓋體112的該外側面114，才能使該頻率變化量大於該閥值，換句話說，該閥值的大小相關於該非接觸式按鍵模組1感應的靈敏度。以本實施例而言，該物體5需與該按鍵蓋體112的該外側面114相距約1公分，該頻率變化量才會大於該閥值。如此一來，當該升降梯的控制面板上設置有多個彼此併排的非接觸式按鍵模組1，而分別代表不同的樓層時，本實施例的該預定條件能避免使用者欲對其中一非接觸式按鍵模組1進行操作時，造成其他非接觸式按鍵模組1的誤感應。

該處理單元13一旦接收到該感應信號，即根據該感應信號執行一對應該感應信號的預定程序。在本實施例中，該預定程序包含控制該發光單元14發光，以指示出該非接觸式按鍵模組1已感應到該物體5，此外，該預定程序還包含控制該升降梯移動至該非接觸式按鍵模組1所代表的樓層。然而，在其他實施例中，假設該非接觸式按鍵模組1是應用於一自動門，則該預定程序可例如是控制該自動門開啟，而不以本實施例為限。

綜上所述，本發明非接觸式按鍵模組1的該頻率差異偵測電路124能根據該振盪信號V_r 的頻率變化，而判定是否接受到該物體5的非接觸式操作。因此，將該非接觸式按鍵模組1應用於升降梯，或者其他適合以非接觸式感應而作動的裝置上，能避免經由大量使用者的觸摸，而成為散播細菌、病毒的幫兇，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧非接觸式按鍵模組

11‧‧‧按鍵機構

111‧‧‧按鍵基座

112‧‧‧按鍵蓋體

113‧‧‧內側面

114‧‧‧外側面

115‧‧‧透光部

116‧‧‧容置空間

12‧‧‧電路單元

121‧‧‧天線

122‧‧‧振盪電路

L_r‧‧‧電感器

C_r‧‧‧電容器

SW‧‧‧主動開關

G‧‧‧控制端

D‧‧‧第一端

S‧‧‧第二端

GND‧‧‧接地端

I_S‧‧‧定電流源

Z_O‧‧‧輸出阻抗

123‧‧‧緩衝電路

124‧‧‧頻率差異偵測電路

13‧‧‧處理單元

14‧‧‧發光單元

V_r‧‧‧振盪信號

5‧‧‧物體

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明非接觸式按鍵模組之一實施例的一方塊示意圖，但省略了該實施例的一按鍵機構； 圖2是一不完整的立體分解圖，繪示該實施例的該按鍵機構； 圖3是一電路圖，繪示該實施例之一電路單元的一振盪電路； 圖4是一波形圖，繪示該實施例未感測到物體時，該振盪電路所產生的一振盪信號；及 圖5是一波形圖，繪示該實施例感測到物體時，該振盪電路所產生的該振盪信號。

Claims (10)

1. 一種非接觸式按鍵模組，能被一物體以非接觸方式操作，並包含： 一按鍵機構，包括一按鍵基座，以及一設於該按鍵基座的按鍵蓋體； 一電路單元，包括一設於該按鍵蓋體的天線、一頻率差異偵測電路，以及一電連接於該天線及該頻率差異偵測電路之間的振盪電路，該振盪電路持續地產生一振盪信號，並將該振盪信號傳送至該頻率差異偵測電路及該天線，該振盪信號的頻率相關於該天線與該物體之間的距離；及 一處理單元，電連接該頻率差異偵測電路； 其中，該頻率差異偵測電路判定該振盪信號符合一預定條件後，該頻率差異偵測電路產生並傳送一感應信號至該處理單元，該預定條件包含該振盪信號之頻率的一頻率變化量大於一閥值； 且該處理單元根據接收到的該感應信號執行一對應該感應信號的預定程序。
2. 如請求項1所述的非接觸式按鍵模組，其中，該按鍵蓋體具有一朝向該按鍵基座的內側面，以及一相反於該內側面的外側面，該天線是設於該內側面，且該天線朝該外側面發射該振盪信號。
3. 如請求項1所述的非接觸式按鍵模組，其中，該預定條件還包含該頻率變化量大於該閥值的持續時間大於或等於一預定時間長度。
4. 如請求項1所述的非接觸式按鍵模組，其中，該電路單元還包括一電連接於該振盪電路及該頻率差異偵測電路之間的緩衝電路，該振盪電路是將該振盪信號經由該緩衝電路傳送至該頻率差異偵測電路。
5. 如請求項1所述的非接觸式按鍵模組，其中，該按鍵基座及該按鍵蓋體共同配合界定出一容置空間，且該按鍵蓋體具有一由可透光材質製成的透光部，該非接觸式按鍵模組還包含一設置於該容置空間中的發光單元，該預定程序包含控制該發光單元發光。
6. 如請求項1所述的非接觸式按鍵模組，其中，該振盪電路為一電壓控制振盪器、一電流控制振盪器、一鎖相迴路或一週期性信號產生電路。
7. 如請求項6所述的非接觸式按鍵模組，其中，該振盪電路具有一電感器、一與該電感器並聯連接的電容器、二分別電連接該電容器之相反兩端的主動開關、一接地端，以及一電連接於該等主動開關及該接地端之間的定電流源。
8. 如請求項7所述的非接觸式按鍵模組，其中，每一主動開關具有一控制端、一第一端以及一第二端，該等主動開關的該等第一端分別電連接該電容器的相反兩端，且該等主動開關其中每一者的該控制端電連接其中另一者的該第一端，該定電流源電連接於該等主動開關的該等第二端，該天線及該頻率差異偵測電路分別電連接該電容器的相反兩端。
9. 如請求項1所述的非接觸式按鍵模組，其中，該天線概呈薄片狀且為圓形、矩形、三角形或不規則形。
10. 如請求項1所述的非接觸式按鍵模組，其中，該按鍵蓋體是由非電磁波吸收體的材質製成。