触控开关系统及其控制方法与流程

本发明涉及到开关领域，特别是涉及到一种触控开关系统及其控制方法。

背景技术：

电容性或电感性传感器包括压电薄膜、压电陶瓷、静电传感器、动圈传感器、电容震动传感器等，其作为开关的感测源时，由于其静态特性表现为零输出，导致其长时间的按压与短时间的触碰具有完全不不同的输出特性，长期静态的按压一般会在一定时间后无明显的信号输出，如同没有按压一样，使其对维持开关状态的触摸控制敏感性降低。

另外，现有的电容式触摸传感器依靠手指接近或接触使传感器电容发生持续的变容式触摸传感器依靠手指接近或接触使传感器电容发生持续的变化，比如其电容在平时4PF，手指接触时增加到5PF以上，电容容量作为判断开关的依据，但是实际使用时由于水、油、污物通过手指转印到开关上，导致手指离开开关的面板后检测电容依然大大高于洁净时，导致这样的电容触摸式传感器失效。另外，此类传感器也无法象机械开关那样可以由伞柄、钥匙、手套隔离的手指可靠触动。

技术实现要素：

本发明的主要目的为提供一种触摸效果稳定的触控开关系统及其控制方法。

为了实现上述发明目的，本发明提出一种触控开关系统，包括：控制单元、微动传感单元和开关单元；

所述微动传感单元获取触摸所述触控开关的微动信号并发送给所述控制单元；

所述控制单元根据所述微动信号生成对应的控制命令，并将所述控制命令发送至所述开关单元；

所述开关单元根据所述控制命令进行开启/关闭。

进一步地，所述微动传感单元的外部设置电磁干扰屏蔽装置。

进一步地，所述微动传感单元的外部设置防震装置。

进一步地，所述微动传感单元包括第一微动传感器和第二微动传感器；

所述第一微动传感器设置于所述触控开关的触摸处，采集触摸动作；所述第二微动传感器设置于所述触控开关上，或者用于设置在所述触控开关的触摸处所安装位置的一侧，与第一微动传感器共同采集所述触控开关所处环境的震动信号。

进一步地，所述第一微动传感器和控制单元通过密封或灌胶的方式固定安装在同一安装空间。

进一步地，所述第一微动传感器包括压电薄膜传感器、压电陶瓷传感器、静电薄膜传感器、感生线圈传感器中的一种。

本发明还提供一种触控开关系统的控制方法，所述触控开关系统如上述任一项所述触控开关系统，所述控制方法包括：

控制单元通过微动传感单元获取外部触摸触控开关的微动信号；

将所述微动信号与预设的标准信号进行比较；

根据比较结果生成对应的控制命令，控制开关单元进行开启/关闭。

进一步地，当所述微动传感单元包括第一微动传感器和第二微动传感器时，所述控制单元通过微动传感单元获取外部触摸触控开关的微动信号的步骤，包括：

通过第一微动传感器获取第一微动信号，通过第二微动传感器获取第二微动信号；

利用第二微动信号对第一微动信号进行降噪处理，得到所述微动信号。

进一步地，所述将所述微动信号与预设的标准信号进行比较的步骤，包括：

获取微动信号在一定时间内的峰值或平均值作为参量与预设的标准信号进行比较。

进一步地，所述将所述微动信号与预设的标准信号进行比较的步骤之前，包括：

判断所述微动信号是否为人为触动信号，若是，则判定所述微动信号为可用信号。

本发明的触控开关系统及其控制方法，因为采集外物触摸触控开关的微动信号，所以在实际使用中不必担心常见的污物干扰；使用者的手指或通过手持外物(伞柄、钥匙、手套等)触摸触控开关的时候，其实并不是真正的“静态”，哪怕使用者竭力保持不动手指也会随着脉搏、呼吸、体动等产生微动，分析微动传感单元采集的微动信号强度或频率等，不仅可以准确实现开关的控制，控制信号稳定，还可以产生维持开关状态的触摸信号。

附图说明

图1为本发明一实施例的触控开关系统的结构示意框图；

图2为本发明另一实施例的触控开关系统的结构示意框图；

图3为本发明一实施例的触控开关系统的控制方法的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，本发实施例提供一种触控开关系统，包括：控制单元10、微动传感单元20和开关单元30；微动传感单元20获取触摸所述触控开关的微动信号并发送给述控制单元10；控制单元10根据述微动信号生成对应的控制命令，并将控制命令发送至开关单元30；开关单元30根据控制命令进行开启/关闭。

上述控制单元10，一般为单片机或运算电路，能对输入的信号进行放大、运算、比较等相应的处理，，然后生成控制命令。

上述微动传感单元20，一般为微动传感器，比如压电薄膜传感器、压电陶瓷传感器、静电薄膜传感器、感生线圈传感器等只对一定频率以上的波动信号敏感的传感器。上述微动传感单元20在采集微动信号时，会对信号进行放大、滤波等处理，以提高控制单元10对数据处理的准确性。

上述开关单元30，是实现开关功能的基本单元其可以根据控制单元10生成的控制命令，通过继电器、发光、声音、无线射频等形式输出使用状态，并最终实现开关的基本功能等。

上述微动传感单元20获取触摸所述触控开关的微动信号并发送给述控制单元10中，“触摸所述触控开关”是指人体或其它物体触摸在触控开关系统的触摸面板等指定的触摸区域，即只有触摸在指定区域才会控制上述触控开关的开启/关闭。触摸区域一般对应上述微动传感单元20的采集端设置。

本实施例的触控开关系统，使用者的手指或通过手持外物触摸触控开关的时候，其实并不是真正的“静态”，哪怕使用者竭力保持不动手指也会随着脉搏、呼吸、体动等产生微动，分析微动传感单元20采集的微动信号强度或频率等，不仅可以准确实现开关的控制，控制信号稳定，还可以产生维持开关状态的触摸信号。因为采集外物触摸触控开关的微动信号，所以在实际使用中不必担心常见的污物干扰，也无需一定与人体接触，获取人体的电信号，使用环境的要求更低，比如，使用者可以带着绝缘手套触摸触控开关，而无需将绝缘手套移除，还可以将触控开关设置在水下使用，以实现开关控制等。

本实施例中，上述微动传感单元20的外部设置电磁干扰屏蔽装置。因为微动传感单元20中包含电子元器件，而且微动信号比较弱小，容易被其它电场、磁场等干扰，所以在其外部设置电磁干扰屏蔽装置可以提高微动传感单元20采集微动信号的稳定性和准确定。上述电磁干扰屏蔽装置可以是金属网形成的屏蔽罩等，结构简单，成本低廉。

本实施例中，上述微动传感单元20的外部设置防震装置。因为电源开关等一般会固定安装在墙壁、平台、电子设备的壁体等承载体上，承载体本身也会受到环境因素的影响而产生震动，所以在微动传感单元20的外部设置防震装置可以有效地提高微动传感单元20采集微动信号的稳定性和准确定。上述防震装置一般为海绵、柔性橡胶等柔性减震体，又或者通过弹簧等减震装置设置在微动传感单元20的外侧等，结构同样简单，成本低廉。

参照图2，本实施例中，上述微动传感单元20包括第一微动传感器21和第二微动传感器22；第一微动传感器21设置于所述触控开关的触摸处，采集触摸动作；所述第二微动传感器22设置于所述触控开关上，或者用于设置在所述触控开关的触摸处所安装位置的一侧，与第一微动传感器21共同采集所述触控开关所处环境的震动信号。

上述第一微动传感器21和第二微动传感器22的种类和规格一般相同，第一微动传感器21和第二微动传感器22会同时采集触控开关所处的环境的微动信号。当使用者触摸触控开关时，第一微动传感器21会采集使用者本体产生的微动信号和环境的微动信号形成一个总的微动信号，而第二微动传感器22只采集环境的微动信号，控制单元10将第一微动传感器21采集的总的微动信号中与第二微动传感器22只采集环境的微动信号相同的信号消除后，即会得到使用者本体产生的微动信号，然后根据使用者本体产生的微动信号生成指定的控制命令，控制开关单元30的工作状态，降低环境震动对上述触控开关系统的干扰，提高控制的准确性和稳定性。上述第二微动传感器22用于设置在所述触控开关的触摸处所安装位置的一侧，即第二微动传感器22与触控开关的本体(承载第一微动传感器21的主体)分体设置，在安装时，设置在触控开关的一侧，比如安装触控开关的墙体上等。

在一实施例中，上述第一微动传感器21和控制单元10通过密封或灌胶的方式固定安装在同一安装空间。上述触控开关系统一般会包括一个壳体，壳体内设置容纳空间，容纳空间内设置第一微动传感器21和控制单元10，然后向内填充硅胶等填充物，填充物会将容纳空间挤满，因此第一微动传感器21和控制单元10被固定在容纳空间内，不仅可以减少环境震动的干扰，也增加触控开关的抗盐雾、抗潮湿的性能。

在一具体实施例中，上述触控开关系统包括壳体，壳体内设置容纳空间，容纳空间内设置第一微动传感器21和控制单元10，然后向内填充硅胶等填充物，填充物会将容纳空间挤满，其中容纳空间的一端设置有开口，第一微动传感器21对应所述开口设置，使其可以开口处接收外物的触摸。容纳空间内还可以设置第二微动传感器22和开关单元30，开关单元30的引脚或引线延伸至壳体的外壁，以便于与受控的设备连接；在其它实施例中，第二震动传感器还可以通过导线连接控制单元10后，脱离所述壳体设置，在安装时，靠近壳体安装在同一物体上。在壳体的开口处还可以设置一个盖板，盖板适配盖合于开口，并与第一微动传感器21紧靠连接，当使用者触摸在盖板上时，盖板可以将使用者的传动信号传递给第一微动传感器21。在本实施例中，在容纳空间内还会设置有金属网等电磁干扰屏蔽装置，屏蔽外部电磁场对第一微动传感器21的干扰，当然，也可以根据需要对第二微动传感器22进行相应的设置电磁干扰屏蔽装置和防震装置等。

在另一具体实施例中，上述第一微动传感器21和第二微动传感器22分别作为触控开关的可触摸传感器，如果触摸第一微动传感器21，则以第二微动传感器22的微动信号作为环境的微动信号，对第一微动传感器21采集的信号进行降噪处理；如果触摸第二微动传感器22，则以第一微动传感器21的微动信号作为环境的微动信号，对第二微动传感器22采集的信号进行降噪处理。也就是，当一个微动传感器的微动信号与前一时间的微动信号发明显的变化，而另一微动传感器的微动信号与前一时间的未定信号未发生明显的变化，则判定微动信号发明显的变化微动传感器被触摸，而另一微动传感器采集的微动信号作为环境的微动信号。

本发明的触控开关系统，因为采集外物触摸触控开关的微动信号，所以在实际使用中不必担心常见的污物干扰；使用者的手指或通过手持外物触摸触控开关的时候，其实并不是真正的“静态”，哪怕使用者竭力保持不动手指也会随着脉搏、呼吸、体动等产生微动，分析微动传感单元20采集的微动信号强度或频率等，不仅可以准确实现开关的控制，控制信号稳定，还可以产生维持开关状态的触摸信号。

参照图3，本发明实施例还提供一种上述任一实施例中的触控开关系统的控制方法，包括步骤：

S1、控制单元10通过微动传感单元20获取外部触摸触控开关的微动信号；

S2、将所述微动信号与预设的标准信号进行比较；

S3、根据比较结果生成对应的控制命令，控制开关单元30进行开启/关闭。

如上述步骤S1所述，上述外部触摸触控开关的微动信号，一般为使用者的手指或使用者手持物体触摸触控开关时产生的微动信号。上述触摸触控开关是指触摸触控开关的指定触摸区域，即触摸触控开关的采集微动信号的区域。

如上述步骤S2所述，上述标准信号是一个预设的信号，其可以是一种信号，也可以是多种信号的组合，比如，标准信号是一个震动频率信号，或者是一个震动强度信号；也可以为一个震动频率信号和震动强度信号的组合信号等。

如上述步骤S3所述，比较结果的不同会生成不同的控制命令，比如，标准信号为一个震动强度信号，如果比较结果为微动信号的强度大于标准信号，则生成控制开关单元30进行开启的命令，如果小于则生成控制开关单元30进行关闭的命令。也可以根据开关单元30的当前状态生成控制命令，同样，标准信号为一个震动强度信号，如果比较结果为微动信号的强度大于标准信号，如果开关单元30处于开启状态，则生成控制开关单元30进行关闭的命令，如果开关单元30处于关闭状态，则生成控制开关单元30进行开启的命令等。在其它实施例中，还可以加入时间元素，比如，当微动信号的持续时间大于指定时间，且大于标准信号时，生成控制开关单元30进行开启的命令等。上述生成的控制命令可以根据不同的使用环境或使用要求进行适当的定义。

本发明实施例中，当微动传感单元20包括第一微动传感器21和第二微动传感器22时，所述控制单元10通过微动传感单元20获取外部触摸触控开关的微动信号的步骤S1，包括：

S11、通过第一微动传感器21获取第一微动信号，通过第二微动传感器22获取第二微动信号；

S12、利用第二微动信号对第一微动信号进行降噪处理，得到所述微动信号。

如上述步骤S11和S12所述，上述第一微动传感器21和第二微动传感器22的种类和规格一般相同，第一微动传感器21和第二微动传感器22会同时采集触控开关所处的环境的微动信号。当使用者触摸触控开关时，第一微动传感器21会采集使用者本体产生的微动信号和环境的微动信号形成一个总的微动信号，而第二微动传感器22只采集环境的微动信号，控制单元10将第一微动传感器21采集的总的微动信号中与第二微动传感器22只采集环境的微动信号相同的信号消除后，即会得到使用者本体产生的微动信号，然后根据使用者本体产生的微动信号生成指定的控制命令，控制开关单元30的工作状态，降低环境震动对上述触控开关系统的干扰，提高控制的准确性和稳定性。在一具体实施例中，上述第一微动传感器21和第二微动传感器22分别作为触控开关的可触摸传感器，如果触摸第一微动传感器21，则以第二微动传感器22的微动信号作为环境的微动信号，对第一微动传感器21采集的信号进行降噪处理；如果触摸第二微动传感器22，则以第一微动传感器21的微动信号作为环境的微动信号，对第二微动传感器22采集的信号进行降噪处理。也就是，当一个微动传感器的微动信号与前一时间的微动信号发明显的变化，而另一微动传感器的微动信号与前一时间的未定信号未发生明显的变化，则判定微动信号发明显的变化微动传感器被触摸，而另一微动传感器采集的微动信号作为环境的微动信号。

本实施例中，上述将所述微动信号与预设的标准信号进行比较的步骤S2，包括：

S21、获取微动信号在一定时间内的峰值和/或平均值作为参量与预设的标准信号进行比较。

如上述步骤S21所述，使用峰值和/或平均值作为参量，可以准确地通过微动信号评估手指的按压动作；上述参量可以是通过带通滤波获得的、去除了干扰信号的连续信号；上述参量即可以模数转换后通过数字电路计算来获取，也可以通过模拟电路直接计算获取。

本实施例中，上述将所述微动信号与预设的标准信号进行比较的步骤S2之前，包括：

S21、判断所述微动信号是否为人为触动信号，若是，则判定所述微动信号为可用信号。

如上述步骤S21所述，上述人为触动信号即为人体因为其自身呼吸、心跳、血液流动等产生的微动信号，因为上述触控开关系统是通过采集微动信号进行控制的，所以其他物体触摸时也会产生对应的震动，因此会产生误触控的情况发生，而在将所述微动信号与预设的标准信号进行比较之前，先判断触摸信号是否为人体产生的人为触动信号，则可以减少上述的误触控的情况发生。即只有判定微动信号为人为触动信号，才会进行后面的比较过程。

在另一实施例中，上述判断所述微动信号是否为人为触动信号，若是，则判定所述微动信号为可用信号的步骤S21，还包括：

S211、判断所述微动信号是否为人为触动信号；

S212、若是，则判断所述微动信号与预设的人为触动信号是否匹配；

S213、若匹配，则判定所述微动信号为可用信号。

如上述步骤S211、S212和S213所述，即在处理单元录入指定用户的人为触动信号，当使用上述触控开关系统时，只有使用者的人为触动信号与处理单元录入指定用户的人为触动信号相同，才会被判定微动信号为可用信号，否者，无需进行后续的比较过程等步骤。也就是，上述触控开关系统具有根据微动信号识别使用者的功能，其根据不同的人会产生像似却又有差别的生理微动信号来实现的，其可以通过心跳、呼吸等多重参数进行加权运算等，提供准确的识别结果。

在一具体实施例中，使用者通过手指或手持外物(支杆、佩戴的手套等)触摸触控开关系统的微动传感器单元的第一微动传感器21，第一微动传感器21采集手指或手持外物的震动信号和环境的震动信号，微动传感器单元的第二微动传感器22同样采集环境的震动信号；第一微动传感器21和第二微动传感器22分别将采集的微动信号发送给控制单元10，控制单元10对微动信号进行降噪处理；然后判断降噪处理后的微动信号是否为人为触动信号；如果是，则判断所述微动信号与预设的人为触动信号是否匹配；若匹配，则判定所述微动信号为可用信号。当微动信号为可用信号，则获取微动信号在一定时间内的峰值和/或平均值作为参量与预设的标准信号进行比较，根据比较结果生成对应的控制命令，控制开关单元30进行开启/关闭。在比较结果生成后，控制命令可以根据预设的程序进行生成，比如考虑触摸时间、开关单元30通断情况等。

本发明实施例的触控开关系统的控制方法，因为采集外物触摸触控开关时的微动信号，所以在实际使用中不必担心常见的污物干扰；使用者的手指或通过手持外物触摸触控开关的时候，其实并不是真正的“静态”，哪怕使用者竭力保持不动手指也会随着脉搏、呼吸、体动等产生微动，分析微动传感单元20采集的微动信号强度或频率等，不仅可以准确实现开关的控制，控制信号稳定，还可以产生维持开关状态的触摸信号。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。