一种非接触式感应组件及终端设备的制作方法

1.本技术涉及终端设备技术领域，尤其涉及一种非接触式感应组件及终端设备。


背景技术：

2.随着物联网领域的快速发展，仓储、物流、快递等领域也随之迅速发展，由此导致终端设备，如扫描仪、读写器等的使用率明显上升。为长时间便利性使用终端设备，需要配合各种终端配件，如充电、扫描等各种终端触发配件。
3.目前，常规的终端配件与终端设备的信号连接大都使用接触式的金属触点进行信号连接。然而金属触点常因为长时间暴露在空气中被氧化而无法使用；另外，在医院等场景下，金属触点还会被酒精等液体腐蚀，导致外部触点无法使用，甚至导致触点端的短路，并致使终端设备内部元器件损坏。


技术实现要素：

4.本技术的目的旨在至少能解决上述的技术缺陷之一，特别是现有技术中终端配件与终端设备的信号连接大都使用接触式的金属触点进行信号连接，这样容易降低终端配件以及终端设备的使用寿命的技术缺陷。
5.本技术提供了一种非接触式感应组件，所述感应组件包括：传感器检测单元、信号转换单元、cpu控制单元和信号触发单元；
6.所述传感器检测单元包括电容式传感器，所述电容式传感器用于在外部触发组件靠近所述非接触式感应组件时，检测所述外部触发组件中安装的金属板与所述电容式传感器本体之间的距离信息，并将所述距离信息发送至所述信号转换单元；
7.所述信号转换单元用于将所述电容式传感器发送的距离信息转换为第一电压信号后发送至所述cpu控制单元；
8.所述cpu控制单元用于根据所述第一电压信号判断所述金属板与所述电容式传感器本体之间的距离是否达到预设距离阈值，并将判断结果发送至所述信号触发单元；
9.所述信号触发单元用于根据所述判断结果确定是否执行所述外部触发组件的触发操作。
10.可选地，所述传感器检测单元还包括温度传感器；
11.所述温度传感器通过所述信号转换单元与所述cpu控制单元连接，用于将检测到的实时温度通过所述信号转换单元转换为第二电压信号后发送至所述cpu控制单元。
12.可选地，所述cpu控制单元还用于接收所述信号转换单元发送的第二电压信号，并通过所述第二电压信号对所述电容式传感器进行温度补偿。
13.可选地，所述信号转换单元包括外部信号采集电路和adc转换电路；
14.其中，所述外部信号采集电路用于接收所述电容式传感器发送的距离信息和/或所述温度传感器发送的实时温度；
15.所述adc转换电路用于将所述电容式传感器发送的距离信息和/或所述温度传感
器发送的实时温度转换为对应的电压信号后发送至所述cpu控制单元。
16.可选地，所述距离信息为所述电容式传感器检测所述金属板靠近时的电容量与所述电容式传感器初始状态的电容量之间的电容量变化值。
17.可选地，所述电容式传感器初始状态的电容量为所述cpu控制单元利用所述电容式传感器的校准系数进行校正后得到的。
18.可选地，所述信号触发单元用于在所述判断结果为所述金属板与所述电容式传感器本体之间的距离达到所述预设距离阈值时，执行所述外部触发组件的触发操作；
19.以及，在所述判断结果为所述金属板与所述电容式传感器本体之间的距离未达到所述预设距离阈值时，不执行所述外部触发组件的触发操作。
20.本技术还提供了一种终端设备，所述终端设备中安装有如上述实施例中任一项所述的非接触式感应组件。
21.从以上技术方案可以看出，本技术实施例具有以下优点：
22.本技术提供的一种非接触式感应组件及终端设备，该非接触式感应组件包括传感器检测单元、信号转换单元、cpu控制单元和信号触发单元，传感器检测单元包括电容式传感器，该电容式传感器可以在外部触发组件靠近非接触式感应组件时，检测外部触发组件中安装的金属板与电容式传感器本体之间的距离信息，并将该距离信息发送至信号转换单元转换为第一电压信号后发送至cpu控制单元，cpu控制单元根据该第一电压信号来判断金属板与电容式传感器本体之间的距离是否达到预设距离阈值，并将判断结果发送给信号触发单元，信号触发单元根据该判断结果来确定是否执行外部触发组件的触发操作；可见，本技术提供的非接触式感应组件在执行外部触发组件的触发操作时，通过电容式传感器对外部触发组件中安装的金属板进行非接触检测，并配合cpu控制单元来判断检测距离是否达到预设距离阈值，继而确定是否执行外部触发组件的触发操作，这样不仅可以避免外部触发组件中安装的金属板因接触检测导致的腐蚀问题，还可以将金属板安装在外部触发组件内部，从而避免长时间暴露在空气中导致触点氧化老化问题。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
24.图1为本技术实施例提供的一种非接触式感应组件与外部触发组件的结构示意图；
25.图2为本技术实施例提供的另一种非接触式感应组件与外部触发组件的结构示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本技术保护的范围。
27.目前，常规的终端配件与终端设备的信号连接大都使用接触式的金属触点进行信号连接。然而金属触点常因为长时间暴露在空气中被氧化而无法使用；另外，在医院等场景下，金属触点还会被酒精等液体腐蚀，导致外部触点无法使用，甚至导致触点端的短路，并致使终端设备内部元器件损坏。
28.基于此，本技术提出了如下技术方案，具体参见下文：
29.在一个实施例中，如图1所示，图1为本技术实施例提供的一种非接触式感应组件与外部触发组件的结构示意图；本技术提供了一种非接触式感应组件，所述感应组件可以包括：传感器检测单元、信号转换单元、cpu控制单元和信号触发单元。
30.所述传感器检测单元可以包括电容式传感器，所述电容式传感器用于在外部触发组件靠近所述非接触式感应组件时，检测所述外部触发组件中安装的金属板与所述电容式传感器本体之间的距离信息，并将所述距离信息发送至所述信号转换单元。
31.其中，本技术的外部触发组件指的是独立于终端设备中的信号通道的触发源，该触发源可以是低频信号，也可以是高频信号，该触发源与被测信号之间具有周期性的关系；例如，电源触发可以使用示波器的市电输入作为触发信号，而扫描触发则可以使用rfid标签的反射信号作为触发信号。这里的终端设备可以是任何需要外部触发检测的电子设备，如手持终端设备、扫描仪、rfid读写器等。
32.本技术的电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感元件，将被测物理量或机械量转换成为电容变化量变化的一种转换装置，实际上就是一个具有可变参数的电容器。电容式传感器广泛用于位移、角度、振动、速度、压力、成分分析、介质特性等方面的测量。最常用的是平行板型电容器或圆筒型电容器。
33.因此，当外部触发组件靠近非接触式感应组件时，本技术可以使用电容式传感器来检测外部触发组件中安装的金属板与电容式传感器本体之间的距离信息，并将该距离信息转换为电容变化量后发送至信号转换单元。这样，外部触发组件便不需要与本技术的非接触式感应组件进行接触，从而避免了外部触发组件中安装的金属板因接触检测导致的腐蚀问题，并且，还可以将金属板安装在外部触发组件内部，从而避免长时间暴露在空气中导致触点氧化老化问题。
34.另外，相较于使用红外发射器作为外部触发组件，使用红外接收器作为非接触式感应组件来说，本技术的非接触式感应组件使用电容式传感器作为感应件，支持外部触发组件无源触发，这样既可以解决使用红外发射器等有源触发方案因长时间放置导致电源无电不方便使用的问题，还可以降低外部触发组件的制作成本，减轻外部触发组件的重量。
35.进一步地，所述信号转换单元用于将所述电容式传感器发送的距离信息转换为第一电压信号后发送至所述cpu控制单元。
36.所述cpu控制单元用于根据所述第一电压信号判断所述金属板与所述电容式传感器本体之间的距离是否达到预设距离阈值，并将判断结果发送至所述信号触发单元。
37.所述信号触发单元用于根据所述判断结果确定是否执行所述外部触发组件的触发操作。
38.本技术中，当电容式传感器将检测到的金属板与电容式传感器本体之间的距离信息发送至信号转换单元后，信号转换单元可以将其转换为第一电压信号发送给cpu控制单
元，这样更便于cpu控制单元对金属板与电容式传感器本体之间的距离进行判断。
39.具体地，cpu控制单元在根据第一电压信号判断金属板与电容式传感器本体之间的距离是否达到预设距离阈值时，由于该第一电压信号已经表明金属板与电容式传感器本体之间的当前距离，因此，cpu控制单元可以被配置为通过常规的比较方式来检测当前距离是否达到预设距离阈值。例如，cpu控制单元可以将当前距离与预设距离阈值进行比较后，判断当前距离是否超过预设距离阈值，若超过，则表示当前距离达到预设距离阈值，此时cpu控制单元可以输出高电平给信号触发单元，以便信号触发单元执行外部触发组件的触发操作；若不超过，则表明当前距离未达到预设距离阈值，此时cpu控制单元可以输出低电平给信号触发单元，以便信号触发单元不执行外部触发组件的触发操作。当然，本技术还可以通过其他方式来对当前距离与预设距离阈值进行比较，在此不做限制。
40.更进一步地，本技术中的预设距离阈值可以通过多次实验后的数据进行设置。例如，多次实验后表明，当金属板与电容式传感器本体之间的距离小于等于某一设定值时，即可执行触发操作，而当金属板与电容式传感器本体之间的距离大于该设定值时，则无法执行触发操作，此时，便可以将该设定值作为预设距离阈值。当然，本技术还可以通过其他方式设置预设距离阈值，比如，本技术可以在电容式传感器工作时获取其初始状态的电容值c0，工作时外部金属板靠近电容式传感器时获取其工作状态的电容值c2，接着设置80％(c2-c0)为预设距离阈值，当检测到的金属板与电容式传感器本体之间的距离≥80％(c2-c0)时，则表示可以执行外部触发操作，而当金属板与电容式传感器本体之间的距离《80％(c1-c0)，则不执行外部触发操作。
41.上述实施例中，非接触式感应组件包括传感器检测单元、信号转换单元、cpu控制单元和信号触发单元，传感器检测单元包括电容式传感器，该电容式传感器可以在外部触发组件靠近非接触式感应组件时，检测外部触发组件中安装的金属板与电容式传感器本体之间的距离信息，并将该距离信息发送至信号转换单元转换为第一电压信号后发送至cpu控制单元，cpu控制单元根据该第一电压信号来判断金属板与电容式传感器本体之间的距离是否达到预设距离阈值，并将判断结果发送给信号触发单元，信号触发单元根据该判断结果来确定是否执行外部触发组件的触发操作；可见，本技术提供的非接触式感应组件在执行外部触发组件的触发操作时，通过电容式传感器对外部触发组件中安装的金属板进行非接触检测，并配合cpu控制单元来判断检测距离是否达到预设距离阈值，继而确定是否执行外部触发组件的触发操作，这样不仅可以避免外部触发组件中安装的金属板因接触检测导致的腐蚀问题，还可以将金属板安装在外部触发组件内部，从而避免长时间暴露在空气中导致触点氧化老化问题。
42.在一个实施例中，如图2所示，图2为本技术实施例提供的另一种非接触式感应组件与外部触发组件的结构示意图；所述传感器检测单元还可以包括温度传感器。
43.所述温度传感器通过所述信号转换单元与所述cpu控制单元连接，用于将检测到的实时温度通过所述信号转换单元转换为第二电压信号后发送至所述cpu控制单元。
44.本实施例中，为了进一步提高非接触式感应组件的触发精度，本技术可以在传感器检测单元中设置温度传感器，该温度传感器可以检测非接触式感应组件的实时温度，并将该实时温度通过信号转换单元转换为第二电压信号后发送至cpu控制单元，以使cpu控制单元通过该第二电压信号来校准不同温度下电容式传感器电容值的温度漂移，从而提高测
量的准确和精度。
45.进一步地，本技术中不同温度下电容式传感器电容值的温度漂移可以通过现有的计算公式进行计算，例如，当电容式传感器的温漂系数为ppm时，可以将其与实时温度相乘后，得到电容式传感器在该温度下的温度偏置。当然，本技术还可以通过其他方式来计算电容式传感器在该温度下的温度偏置，在此不做限制。
46.在一个实施例中，所述cpu控制单元还用于接收所述信号转换单元发送的第二电压信号，并通过所述第二电压信号对所述电容式传感器进行温度补偿。
47.本实施例中，cpu控制单元在通过第一电压信号判断金属板与电容式传感器本体之间的距离是否达到预设距离阈值时，可以接收信号转换单元输入的第二电压信号，该第二电压信号为温度传感器采集的非接触式感应组件的实时温度，由于电容式传感器在不同温度下其电容值会有一定的温度漂移，因此，通过该第二电压信号来对电容式传感器进行温度补偿后，便可以更为精准地判断金属板与电容式传感器本体之间的距离是否达到预设距离阈值。
48.进一步地，cpu控制单元在通过第二电压信号对电容式传感器进行温度补偿时，可以按照常规的温度补偿方式，直接将第二电压信号与第一电压信号进行合并，并利用合并后的电压信号来判断金属板与电容式传感器本体之间的距离是否达到预设距离阈值。当然，本技术还可以采用其他可实现的温度补偿方式，在此不做限制。
49.在一个实施例中，所述信号转换单元可以包括外部信号采集电路和adc转换电路。
50.其中，所述外部信号采集电路用于接收所述电容式传感器发送的距离信息和/或所述温度传感器发送的实时温度。
51.所述adc转换电路用于将所述电容式传感器发送的距离信息和/或所述温度传感器发送的实时温度转换为对应的电压信号后发送至所述cpu控制单元。
52.本实施例中，信号转换单元可以包括外部信号采集电路和adc转换电路，外部信号采集电路可以将其采集到的外部信号发送至adc转换电路中转换为对应的电压信号。例如，本技术可以通过外部信号采集电路接收电容式传感器发送的距离信息和/或温度传感器发送的实时温度，并通过adc转换电路将电容式传感器发送的距离信息转换为第一电压信号，和/或将温度传感器发送的实时温度转换为第二电压信号，接着将第一电压信号和/或第二电压信号发送给cpu控制单元，以便cpu控制单元可以根据第一电压信号，或第一电压信号和第二电压信号来判断金属板与电容式传感器本体之间的距离是否达到预设距离阈值。
53.上述实施例中，通过外部信号采集电路和adc转换电路来对电容式传感器的距离信息和/或温度传感器的实时温度进行电压转换，相较于使用简单的电容电阻等分压电路来说，本技术可以显著提高信号精度，从而提高整体触发精度。
54.在一个实施例中，所述距离信息为所述电容式传感器检测所述金属板靠近时的电容量与所述电容式传感器初始状态的电容量之间的电容量变化值。
55.本实施例中，由于电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感元件，将被测物理量或机械量转换成为电容变化量变化的一种转换装置。因此，本技术中电容式传感器在外部触发组件靠近非接触式感应组件时，可以将检测到的外部触发组件中安装的金属板与电容式传感器本体之间的距离信息转换为电容量变化值，并将该电容量变化值通过信号转换单元转换为第一电压信号后发送至cpu控制单元，以便cpu控制单元根据该第一电压信号
来判断金属板与电容式传感器本体之间的距离是否达到预设距离阈值。
56.其中，电容式传感器在检测金属板与电容式传感器本体之间的距离时对应的计算公式如下：
57.其中，ε为介电常数，ε0为电容式传感器的介电常数，εr为金属板的介电常数，s为外部触发组件与非接触式感应组件之间的相对面积，d为金属板和电容式传感器本体之间的距离，c为电容式传感器检测的电容值；在介电常数和相对面积不变的情况下，电容值c与距离d成反比。
58.因此，本技术可以将金属板远离电容式传感器本体时电容式传感器的电容值作为电容式传感器初始状态的电容量c1，当金属板逐步靠近电容式传感器本体时，引起电容式传感器的电容量的变化，此时可以将电容式传感器的电容量记为c2，电容式传感器的电容量变化值δc可以通过c2-c1来获得。这样，当金属板与电容式传感器本体之间的距离产生变化时，通过电容量变化值δc即可判断是否需要触发外部中断。
59.在一个实施例中，所述电容式传感器初始状态的电容量为所述cpu控制单元利用所述电容式传感器的校准系数进行校正后得到的。
60.本实施例中，由于电容式传感器存在多种类型，而不同类型的电容式传感器，由于其本身差异、金属板初始间距差异，以及装配差异等，导致不同类型的电容式传感器的电容值之间存在一定的误差。因此，本技术在确定电容式传感器初始状态的电容量之前，可以通过cpu控制单元利用电容式传感器的校准系数对其进行校正，以便提高触发灵敏度和精度。
61.在一个实施例中，所述信号触发单元用于在所述判断结果为所述金属板与所述电容式传感器本体之间的距离达到所述预设距离阈值时，执行所述外部触发组件的触发操作；以及，在所述判断结果为所述金属板与所述电容式传感器本体之间的距离未达到所述预设距离阈值时，不执行所述外部触发组件的触发操作。
62.本实施例中，信号触发单元可以接收cpu控制单元发送的电平信号，该电平信号的高低，表明当前cpu控制单元对金属板与电容式传感器本体之间的距离是否达到预设距离阈值的判断结果，当判断结果为金属板与电容式传感器本体之间的距离达到预设距离阈值时，信号触发单元则可以执行外部触发组件的触发操作；而当判断结果为金属板与电容式传感器本体之间的距离未达到预设距离阈值时，信号触发单元则不可以执行外部触发组件的触发操作，从而有效提高整体的触发精度。
63.在一个实施例中，本技术还提供了一种终端设备，所述终端设备中安装有如上述实施例中任一项所述的非接触式感应组件。
64.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
65.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他
实施例的不同之处，各个实施例之间可以根据需要进行组合，且相同相似部分互相参见即可。
66.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。