盛永祥 (中国广东省深圳市福田区彩田南路青年大厦309室, Guangdong 6, 518026, CN)
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| 权 利 要 求 1、 一种人体电磁感应开关装置， 用于启动电器设备， 其特征在于， 包括 用于检测人体电磁感应信号的检波电路； 连接于所述检波电路的驱动电路， 其基于所述检波电路的输出产生驱动信号， 用以接通电器设备电源或唤醒电 器设备电路板。 2、 根据权利要求 1所述的人体电磁感应开关装置， 其特征在于， 所述检 波电路在人体触摸或人体接近时输出电压或电流信号。 3、 根据权利要求 2所述的人体电磁感应开关装置， 其特征在于， 所述检 波电路包括二极管、 电容及导电接触片和 /或接触点； 其中， 所述二极管一端 与所述导电接触片和 /或接触点相连， 另一端与所述电容的一端相连， 所述电 容的另一端接地或 VCC。 4、 根据权利要求 3所述的人体电磁感应开关装置， 其特征在于， 所述 电容两端还并联有电阻。 5、 根据权利要求 3或 4所述的人体电磁感应开关装置， 其特征在于， 所 述驱动电路包括可控电平变换电路模块、 可控开关、 电子开关或模拟开关。 6、 根据权利要求 2所述的人体电磁感应开关装置， 其特征在于， 所述检 波电路包括场效应管及与其相连的电容、 第一电阻、 第二电阻及导电接触片 和 /或接触点， 所述驱动电路为可控电平变换电路模块。 7、 根据权利要求 6所述的人体电磁感应开关装置， 其特征在于， 所述场 效应管为 P沟道场效应管， 其源极通过所述电容接地并连接于所述可控电平 变换电路模块的使能端、 漏极接 VCC、 栅极接所述导电接触片和 /或接触点， 所述第一电阻连接在所述 P沟道场效应管的栅极与地之间， 所述第二电阻与 所述电容并联。 8、 根据权利要求 6所述的人体电磁感应开关装置， 其特征在于， 所述场 效应管为 N沟道场效应管， 其源极接 VCC、漏极通过所述电容接地并连接于所 述可控电平变换电路模块的使能端、 栅极接所述导电接触片和 /或接触点， 所 述第一电阻连接在所述 P沟道场效应管的栅极与 VCC之间， 所述第二电阻与 所述电容并联。 9、 一种启动电器设备的方法， 其特征在于， 包括： 检测人体电磁感应信号， 并输出所述感应信号； 基于所述感应信号生成驱动信号； 且 响应所述驱动信号接通电器设备电源或唤醒电器设备电路板。 10、 根据权利要求 9所述的启动电器设备的方法， 其特征在于， 所述感 应信号包括有人体触摸或接近时产生的电压或电流信号。 |
技术领域
本发明涉及电器设备， 更具体地说， 涉及一种用于启动电器设备的人体 电磁感应开关装置。 背景技术
现有人体感应开关例如红外、 声控开关中， 对其传感器电路及主电路的 供电通常为常通式供电或间隔式供电。 常通式供电方式由于一直供电， 电能 浪费较大。 间隔式供电由于在两次供电之间有一时间间隙 ， 当在该时间间隙 有需要接通开关时， 要等待一段时间后才能启动开关主电路工作， 因此有一 个较长时间的延迟。 而这一延迟会给人们带来不便。 例如， 对于在楼道中使 用的照明灯， 期望人体感应开关以最小的延迟来接通照明灯 的电源。 其它应 用场所， 诸如走廊、 仓库、 地下通道， 洗手间等自动开、 关灯场所也有类似 需求。
另外， 城市或者有人类活动的地方， 已经充满电磁波， 尤其是 50/60HZ 的工频波波动尤为巨大（峰峰值可达到大约 220V) ,也有其他电磁波比如 GSM 信号等。 在这样的环境中， 人体上都会产生电磁感应信号。 发明内容
本发明要解决的技术问题在于， 针对现有技术的上述耗电大及响应时间 延迟的缺陷， 提供一种仅当人体触摸或接近时才启动电器设 备的开关装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 构造一种人体电磁感应开 关装置， 用于启动电器设备， 包括用于检测人体电磁感应信号的检波电路； 连接于所述检波电路的驱动电路， 其基于所述检波电路的输出产生驱动信号， 用以接通电器设备电源或唤醒电器设备电路板 。
在本发明所述的人体电磁感应开关装置中， 所述检波电路在人体触摸或 人体接近时输出电压或电流信号。
在本发明所述的人体电磁感应开关装置中， 所述检波电路包括二极管、 电容及导电接触片和 /或接触点； 其中， 所述二极管一端与所述导电接触片和 /或接触点相连， 另一端与所述电容的一端相连， 所述电容的另一端接地或 在本发明所述的人体电磁感应开关装置中， 所述电容两端还并联有电 阻。
在本发明所述的人体电磁感应开关装置中， 所述驱动电路包括可控电平 变换电路模块、 模拟开关或 S3。
在本发明所述的人体电磁感应开关装置中， 所述检波电路包括场效应管 及与其相连的电容、 第一电阻、 第二电阻及导电接触片和 /或接触点， 所述驱 动电路为可控电平变换电路模块。
在本发明所述的人体电磁感应开关装置中， 所述场效应管为 P沟道场效 应管， 其源极通过所述电容接地并连接于所述可控电 平变换电路模块的使能 端、 漏极接 VCC、 栅极接所述导电接触片和 /或接触点， 所述第一电阻连接在 所述 P沟道场效应管的栅极与地之间， 所述第二电阻与所述电容并联。
在本发明所述的人体电磁感应开关装置中， 所述场效应管为 N沟道场效 应管， 其源极接 VCC、漏极通过所述电容接地并连接于所述可控 电平变换电路 模块的使能端、 栅极接所述导电接触片和 /或接触点， 所述第一电阻连接在所 述 P沟道场效应管的栅极与 VCC之间， 所述第二电阻与所述电容并联。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 提供一种启动电器设备的 方法， 包括：
检测人体电磁感应信号， 并输出所述感应信号；
基于所述感应信号生成驱动信号； 且
响应所述驱动信号接通电器设备电源或唤醒电 器设备电路板。
在本发明所述的启动电器设备的方法， 其特征在于， 所述感应信号包括 有人体触摸或接近时产生的电压或电流信号。
实施本发明， 具有以下有益效果： 由于人体电磁感应信号检波电路不耗 电即可以检测到人体电磁感应信号的所带来的 电压变化， 并将电压传送到驱 动电路， 因此可以节省电能， 并且无因间隔供电所造成的延迟。 另外， 采用 本发明人体电磁感应信号来启动电器设备的方 案， 由于能够检测用户是否紧 贴或者触碰传感器位置， 因此还能作为电子系统判断用户是否有违法操 作行 为的参考。 并且由于本方案需要借助人体产生的大电容效 应， 能够很好地克 服湿度如水滴、 雾气等干扰， 并能较好地克服外界电场突变情况。 同时， 由 于传感器可以是非暴露的， 能够避免磨损、 腐蚀， 提高使用寿命。 附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说 明， 附图中：
图 1是本发明人体电磁感应开关装置的结构示意 ；
图 2是本发明启动电器设备的方法的流程图；
图 3A是本发明人体电磁感应开关装置第一实施例 电路示意图； 图 3B是本发明人体电磁感应开关装置第二实施例 电路示意图； 图 3C是本发明人体电磁感应开关装置第三实施例 电路示意图； 图 3D是本发明人体电磁感应开关装置第四实施例 电路示意图； 图 3E是本发明人体电磁感应开关装置第五实施例 电路示意图； 图 3F是本发明人体电磁感应开关装置第六实施例 电路示意图； 图 4A为在周围有工频交流电的情况下， 人体相对大地的电压的示意图； 图 4B为根据本发明人体电磁感应开关装置一实施 ， 经过二极管电容检 波电路检测到人体电磁感应信号后所输出电压 的示意图；
图 4C为根据本发明人体电磁感应开关装置一实施 ， 驱动电路输出的电 信号的示意图。 具体实施方式
如图 1所示， 人体电磁感应开关装置 100包括检波电路 101和驱动电路 102。 检波电路 101不耗电即可以检测到人体因感应电磁波所带 来的电压变化 (即人体电磁感应信号），并将电压信号传送 驱动电路 102， 由驱动电路 102 产生驱动信号， 用以启动电器设备主电路 120， 例如， 接通电器设备主电路 120的电源或唤醒电器设备主电路 120的电路板。
在操作中， 启动电器设备的方法如图 2所示， 在步骤 210， 检波电路 101 检测人体电磁感应信号， 并输出感应信号； 在步骤 220， 驱动电路 102基于所 述感应信号生成驱动信号； 在步骤 230， 响应所述驱动信号接通电器设备电源 或唤醒电器设备电路板。
在本发明的多个实施例中， 使用二极管、 电容及导电接触片和 /或接触点 形成交流检波电路， 将交变电信号转变为波动的直流信号。 并且使用电阻， 用于加速人体离开后电容放电的速度， 以及保持无人体接近或者接触时候检 波电路输出电信号的稳定。 其中电阻的作用是为了加速电容放电以及稳定 电 平。 如图 3A—图 3D所示， 设计一套简单的二极管、 电容和导电的接触点 /片 构成的检波电路， 配合一个附带的大电阻以防止浮空电荷积聚， 导电的接触 点 /片 124 (直接裸露或者有覆盖物都行） 用于检测人体触摸或者接近时候带 来的电压变化。
其工作原理是： 当没有人触碰时候， 输出信号为稳定的电平； 当有人（用 手指 110代表） 触碰或者接近， 就会产生变化的电压。 当电压超过门限， 就 会使检波电路驱动后面的电源导通或者唤醒电 路板。 驱动电路可以是比如可 控开关、 模拟开关或者场效应管电路。
如图 3A所示， 检波电路包括二极管 Dl、 电容 C1及导电接触片和 /或接触 点 124， 其中， 所述二极管 D1负端与导电接触片和 /或接触点 124相连， 正端 与电容 C1的一端相连， 电容的另一端接 VCC。 电容 C1两端还并联有电阻 Rl。 驱动电路为可控开关或电子开关 S l。
如图 3B所示， 检波电路包括二极管 D2、 电容 C2及导电接触片和 /或接触 点 124， 其中， 所述二极管 D2正端与导电接触片和 /或接触点 124相连， 负端 与电容 C2的一端相连， 电容的另一端接地。 电容 C2两端还并联有电阻 R2。 驱动电路为可控开关或电子开关 S2。
如图 3C所示， 检波电路包括二极管 D3、 电容 C3及导电接触片和 /或接触 点 124， 其中， 所述二极管 D3正端与导电接触片和 /或接触点 124相连， 负端 与电容 C3的一端相连， 电容的另一端接地。 电容 C3两端还并联有电阻 R3。 驱动电路为可控电平变换电路模块 U1。
如图 3D所示， 检波电路包括二极管 D4、 电容 C4及导电接触片和 /或接触 点 124， 其中， 所述二极管 D4正端与导电接触片和 /或接触点 124相连， 负端 与电容 C4的一端相连， 电容的另一端接地。 电容 C4两端还并联有电阻 R4。 驱动电路为模拟开关 S3。
其中可控开关或电子开关 S l、 S2是一种电路。 模拟开关 S3是一种芯片。 在本发明的其它实施例中， 使用场效应管、 电容、 两个电阻及导电接触 片和 /或接触点构成检波电路。
如图 3E所示， 检波电路包括场效应管 Ml、 电容 C5、 第一电阻 R7、 第二 电阻 R6及导电接触片和 /或接触点 124，所述驱动电路为可控电平变换电路模 块 U2。 其中， 场效应管 Ml为 P沟道场效应管， 其源极通过电容 C5接地并连 接于可控电平变换电路模块 U2的使能端、 漏极接 VCC、 栅极接导电接触片和 /或接触点 124， 第一电阻 R7连接在 P沟道场效应管 Ml的栅极与地之间， 第 二电阻 R6与电容 C5并联。
如图 3F所示， 检波电路包括场效应管 M2、 电容 C6、 第一电阻 R9、 第二 电阻 R8及导电接触片和 /或接触点 124， 驱动电路为可控电平变换电路模块 U3 o 其中， 所述场效应管 M2为 N沟道场效应管， 其源极接 VCC、 漏极通过电 容 C6接地并连接于可控电平变换电路模块 U3的使能端、 栅极接导电接触片 和 /或接触点 124，第一电阻 R9连接在 P沟道场效应管 M2的栅极与 VCC之间， 第二电阻 R8与电容 C6并联。
其工作原理是： 通过人体电磁感应信号， 驱动场效应管导通与关断， 在 导通的时候给电容充电， 在关断的时候电容保持电荷， 输出稳定的高电平信 号。 第一电阻 R7、 R9的作用是使场效应管的栅极在无人体感应信 时候， 保 持固定的电平， 比如 GND或者 VCC。 第二电阻 R6、 R8的作用是使电容能够在 人体感应信号消失后， 快速给电容放电， 使其恢复到稳定的电平。
在图 3E和 3F的实施例中， 可控电平变换电路模块 U2、 U3设置为高电平 使能， 因此电容在未经过充电前， 为 GND 电平。 如果可控电平变换电路模块 U2、 U3需要用低电平使能， 可以参考前面的图 3A至 3D , 调换电容与其放电 电阻的位置， 连接 VCC , 形成放电电路输出。
本发明的人体电磁感应开关装置安装在用户使 用设备时候， 用户必然会 接近、 触碰的位置， 比如指紋采集传感器或者静脉采集传感器的周 围、 机电 设备的握把或按键。
图 4A—图 4C分别是人体相对大地的电压、检波电路输出 电压、 以及驱 动电路输出的电信号。
如图 4A所示， 在工频交流电环境中， 人体相对大地的电压随时间 T也呈 正弦波变化。 当人体接近或触碰时， 检波电路产生感应电压， 其波形如图 4B 所示。 如前所述， 当该感应电压超过门限， 驱动电路即产生驱动信号， 驱动 电源导通或者唤醒电路板， 如图 4C所示， TO时刻开始驱动电路输出高电平。
本发明的人体电磁感应开关装置与现有机械按 键或有源探测 （如红外） 的性能比较表如表一所示。
机械按键 有源探测 （红外） 人体电磁感应 速度 lOOus-lOms 0.5-2S 10ms 工作功耗 0 lOuA以上 0
体积 中 大 小 安装难易 中 难 容易
寿命 10000次 0.3-2年 10年以上 系统成本 0.1-0.8元 0.3-5元 0.05-0.07元 防非人为干扰 中 弱 强
防水 否 弱 是 温度影响 不受影响 有影响 不受影响 环保 否 否 是
本发明的人体电磁感应开关装置可应用于用户 识别设备如指紋门锁、 静 脉探测锁、 电脑和手机启动、 工厂设备启如数控车床和液压设备、 家用电器 如电灯、 空调启动等。
Next Patent: FLAME RETARDANT MULTI-LAYER LABEL