一种电容感应装置的制作方法

本实用新型涉及电子信息技术领域，具体涉及一种电容感应装置。

背景技术：

电容感应技术改变了用户与设备的交互方式，使用户不再使用设备按钮或开关，通过在触摸屏上触摸、轻击、缩放、拖曳的方式与设备其进行交互，从而减少人机交互过程对外部按钮的依赖。例如，在针对汽车的功能操控过程中，采用基于电容感应的触摸按钮和触摸滑条对车载显示界面进行触控操作，以此取代基于机械按钮和旋钮的操作，提高操作的可靠性、并降低了系统成本。

电容感应可通过提高传感器的灵敏度的方式实现接近感应，在该过程中，传感器和用户身体无需实质接触。如图1所示，在用户手指(感应信号触发对象)靠近屏幕内的多个电容感应电极时(手指与电容感应电极之间通过塑胶薄膜相隔)，通过比较多个电容感应电极所感应到的电容量的大小，可确定用户手指在屏幕上的触摸位置(感应位置)，该感应位置的轨迹可表征用户手指在屏幕上触摸滑动的方向。

现有的基于电容感应技术获取感应信号触发对象的位置信息的方式中，可通过使用双层电极检测获得感应信号触发对象相对于电极的空间方位信息，具体为设置一层电容感应电极以及一层屏蔽电极(用于屏蔽干扰信号)，将电容感应电极所检测到的电容变化量与预定阈值进行比较，以此确定感应信号触发对象(导体对象)相对于电极的空间方位信息，例如，在外卖配送场景中，需针对配送人员的头盔佩戴状况进行检测，该过程需要获知配送人员头部与感应头盔(设置双层电极的头盔，头盔内层设置感应电极、外层设置屏蔽电极)之间的相对空间位置，以此监控配送人员是否佩戴头盔，当感应电极感应到的电容变化量大于预定阈值时，则确定感应信号由头盔内部触发，认为用户已佩戴头盔，当感应电极感应到的电容变化量小于预定阈值时，则确定感应信号由头盔外部触发，因此认为用户未佩戴头盔。

然而，上述方式存在以下不足：

双层电极中的感应电极和屏蔽电极固定设置，对于靠近感应电极一侧所触发的感应信号和靠近屏蔽电极一侧所触发的感应信号，二者对应的感应电容的差异较小，导致判定内部触发或外部触发的区分度较低，使得确定感应信号触发对象相对于电极的空间方位信息的准确性受到影响。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种电容感应装置，以解决现有的双层电极中的感应电极和屏蔽电极固定设置所导致的判定内部触发或外部触发的区分度较低，进而影响确定感应信号触发对象相对于电极的空间方位信息的准确性的问题。

本申请实施例提供一种电容感应装置，包括：相对平行设置的第一电极和第二电极，以及在第一时间点将与其电性连接的所述第一电极配置为电容感应电极、在第二时间点将与其电性连接的所述第二电极转换配置为电容感应电极的电极配置单元。

可选的，所述在第一时间点将与其电性连接的所述第一电极配置为电容感应电极，包括：在第一时间点将与其电性连接的所述第一电极配置为电容感应电极，并且将与其电性连接的所述第二电极配置为屏蔽电极；

所述在第二时间点将与其电性连接的所述第二电极转换配置为电容感应电极，包括：在第二时间点将与其电性连接的所述第二电极转换配置为电容感应电极，并且将所述第一电极转换配置为屏蔽电极。

可选的，所述电极配置单元基于预定的检测周期对所述第一电极和所述第二电极进行配置，所述第一时间点和所述第二时间点对应于同一检测周期。

可选的，所述第一时间点和所述第二时间点对应于同一检测周期，包括：第一时间点和第二时间点为同一检测周期的相邻时间点，且第一时间点与第二时间点之间的时间间隔小于预定时间阈值。

可选的，所述电极配置单元在第一时间点将与其电性连接的所述第一电极配置为电容感应电极之后，基于感应信号触发对象与所述第一电极之间的相对位置关系感应获得第一电容数据；所述电极配置单元在第二时间点将所述第二电极转换配置为电容感应电极之后，基于所述感应信号触发对象与所述第二电极之间的相对位置关系感应获得第二电容数据。

可选的，还包括：基于所述第一电容数据和所述第二电容数据、确定所述感应信号触发对象相对于所述第一电极和所述第二电极的空间方位信息的方位确定单元；所述方位确定单元与所述电极配置单元电性连接；所述电极配置单元在感应获得所述第一电容数据和所述第二电容数据之后，将所述第一电容数据和所述第二电容数据传输至所述方位确定单元。

可选的，所述电极配置单元在第一时间点将与其电性连接的所述第一电极配置为电容感应电极，包括：所述电极配置单元基于所述方位确定单元发送的第一电极配置指令，在第一时间点将与其电性连接的所述第一电极配置为电容感应电极；

所述电极配置单元在第二时间点将与其电性连接的所述第二电极转换配置为屏蔽电极，包括：所述电极配置单元基于所述方位确定单元发送的第二电极配置指令，在第二时间点将所述第二电极转换配置为电容感应电极。

可选的，所述方位确定单元基于所述第一电容数据和所述第二电容数据、确定所述感应信号触发对象相对于所述第一电极和所述第二电极的空间方位信息，包括：

所述方位确定单元获得所述第一电容数据与所述第二电容数据的比值，并将所述比值与预定阈值进行比较；

如果所述比值大于所述预定阈值，则确定所述感应信号触发对象在垂直于所述第一电极的板面方向、或者在垂直于所述第二电极的板面方向，位于距离所述第一电极相近的一侧；

如果所述比值小于所述预定阈值，则确定所述感应信号触发对象在垂直于所述第一电极的板面方向、或者在垂直于所述第二电极的板面方向，位于距离所述第二电极相近的一侧。

可选的，所述方位确定单元基于所述第一电容数据和所述第二电容数据、确定所述感应信号触发对象相对于所述第一电极和所述第二电极的空间方位信息，包括：

所述方位确定单元获得所述第一电极对应的第一常态电容数据以及所述第二电极对应的第二常态电容数据；

获得所述第一常态电容数据与所述第一电容数据之间的第一差值电容数据，并获得所述第二常态电容数据与所述第二电容数据之间的第二差值电容数据，以及获得所述第一差值电容数据与所述第二电容差值数据的比值，将所述比值与预定阈值进行比较；

如果所述比值大于所述预定阈值，则确定所述感应信号触发对象在垂直于所述第一电极的板面方向、或者在垂直于所述第二电极的板面方向，位于距离所述第一电极相近的一侧；

如果所述比值小于所述预定阈值，则确定所述感应信号触发对象在垂直于所述第一电极的板面方向、或者在垂直于所述第二电极的板面方向，位于距离所述第二电极相近的一侧。

可选的，所述第一电极和所述第二电极平行设置于目标载体的内表面和外表面，所述基于所述第一电容数据和所述第二电容数据、确定所述感应信号触发对象相对于所述第一电极和所述第二电极的空间方位信息，包括：基于所述第一电容数据和所述第二电容数据，确定所述感应信号触发对象位于距离所述目标载体的内表面相近的一侧或位于距离所述目标载体的外表面相近的一侧。

可选的，所述感应信号触发对象为用户的头部，所述目标载体为感应头盔，所述第一电极设置于所述感应头盔内表面，所述第二电极设置于感应头盔外表面；所述基于所述第一电容数据和所述第二电容数据、确定所述感应信号触发对象相对于所述第一电极和所述第二电极的空间方位信息，包括：基于所述第一电容数据和所述第二电容数据，确定所述用户的头部位于所述感应头盔的内部或外部。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本申请实施例提供的电容感应装置，包括：相对平行设置的第一电极和第二电极，以及在第一时间点将与其电性连接的第一电极配置为电容感应电极、在第二时间点将与其电性连接的第二电极转换配置为电容感应电极的电极配置单元。通过电极配置单元在第一时间点和第二时间点分别将相对平行设置的第一电极和第二电极配置为电容感应电极，在获取感应信号触发对象的空间方位信息时，针对同一感应信号触发对象，可基于先后配置的电容感应电极分别感应出不同的电容数据，由于感应信号触发对象与第一电极之间的相对位置关系区别于其与第二电极之间的相对位置关系，因此所产生的电容数据具有较大差异，可基于该电容数据准确确定出感应信号触发对象相对于第一电极和第二电极的空间方位信息，避免现有的双层电极中的感应电极和屏蔽电极固定设置所导致的感应信号触发对象相对于电极的空间方位信息的准确性受到影响的问题。

附图说明

图1是本申请实施例提供的基于电容感应确定手指触碰位置的示意图；

图2是本申请实施例提供的电容感应装置的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的基于电容感应确定头盔佩戴状况的示意图；

附图标注说明：

第一电极1、第二电极2、电极配置单元3、方位确定单元4

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

针对现有的基于电容感应技术获取感应信号触发对象的位置信息的场景，为了解决现有的双层电极中的电容感应电极和屏蔽电极固定设置所导致的判定内部触发电容感应信号或外部触发电容感应信号的区分度较低，进而影响确定感应信号触发对象相对于电极的空间方位信息的准确性的问题，本申请实施例提供一种电容感应装置，请参考图2和图3理解该实施例，图1为本实施例提供的电容感应装置的结构示意图，图3是本申请实施例提供的基于电容感应确定头盔佩戴状况的示意图。

如图2所示，本实施例提供的电容感应装置包括第一电极1、第二电极2以及电极配置单元3，第一电极1与第二电极2相对平行设置，且均与电极配置单元电性连接，电极配置单元3在第一时间点将与其电性连接的第一电极1配置为电容感应电极、在第二时间点将与其电性连接的第二电极2转换配置为电容感应电极。

在本实施例中，上述电极配置单元3在第一时间点将与其电性连接的第一电极1配置为电容感应电极，具体可以是指：在第一时间点将与其电性连接的第一电极1配置为电容感应电极，并且将与其电性连接的第二电极配置为屏蔽电极，电容感应电极用于对接近的感应信号触发对象所触发的电容感应信号进行感应，屏蔽电极用于对外部环境(如雨水)或误操作所引起的干扰信号进行屏蔽，以提升电容感应过程的精准度；上述在第二时间点将与其电性连接的第二电极转换配置为电容感应电极，具体可以是指：在第二时间点将与其电性连接的第二电极转换配置为电容感应电极，并且将第一电极转换配置为屏蔽电极。

上述电极配置单元3基于预定的检测周期对第一电极和第二电极进行配置，第一时间点和第二时间点对应于同一检测周期，在本实施例中，第一时间点和第二时间点为同一检测周期的相邻时间点，且第一时间点与第二时间点之间的时间间隔小于预定时间阈值，以使针对第一电极和第二电极的转换配置可瞬时完成，例如，电极配置单元3按照10次/秒的检测频率对第一电极和第二电极进行配置，检测周期为0.1秒，即，电极配置单元3在每隔0.1秒即完成一次上述针对第一电极和第二电极的转换配置操作。

电极配置单元3在第一时间点将与其电性连接的第一电极1配置为电容感应电极之后，可基于感应信号触发对象与第一电极1之间的相对位置关系感应获得第一电容数据；电极配置单元在第二时间点将第二电极2转换配置为电容感应电极之后，可基于上述感应信号触发对象与第二电极之间的相对位置关系感应获得第二电容数据。即，在第一电极被配置为电容感应电极之后，如果导体对象与该第一电极之间的相对位置关系(例如相距第一电极的板面的远近)可使该导体对象与第一电极之间产生电容感应信号，则该导体对象为感应信号触发对象。由于上述第一时间点和第二时间点为同一检测周期的相邻时间点，且第一时间点与第二时间点之间的时间间隔小于预定时间阈值，针对第一电极和第二电极的转换配置可瞬时完成，因此，无论该感应信号触发对象是否处于运动状态，均可认为在第一时间点和第二时间点时、感应信号触发对象所处位置未发生变化、或位置发生变化的幅度较小，在该情况下，第一电容数据和第二电容数据为感应信号触发对象处于相同位置(或近似相同位置)时、电极配置单元3基于该感应信号触发对象与第一电极(被配置为电容感应电极)和第二电极(被配置为电容感应电极)之间的相对位置关系分别感应到的电容数据，并且由于感应信号触发对象与第一电极之间的相对位置关系区别于其与第二电极之间的相对位置关系，因此所产生的第一电容数据与第二电容数据具有较大差异。

如图2所示，电容感应装置还包括方位确定单元4，该方位确定单元4与电极配置单元电性连接，上述电极配置单元3在感应获得第一电容数据和第二电容数据之后，将第一电容数据和第二电容数据传输至方位确定单元4，由方位确定单元4基于第一电容数据和第二电容数据、确定感应信号触发对象相对于第一电极和第二电极的空间方位信息。并且，电极配置单元3对第一电极和第二电极的配置过程均通过方位确定单元下发的电极配置指令实现，上述电极配置单元3在第一时间点将与其电性连接的第一电极配置为电容感应电极，具体可以是指：电极配置单元3基于方位确定单元4发送的第一电极配置指令，在第一时间点将与其电性连接的第一电极配置为电容感应电极；上述电极配置单元3在第二时间点将与其电性连接的第二电极转换配置为屏蔽电极，具体可以是指：电极配置单元3基于方位确定单元4发送的第二电极配置指令，在第二时间点将第二电极转换配置为电容感应电极。

在本实施例中，上述方位确定单元4基于第一电容数据和第二电容数据、确定感应信号触发对象相对于第一电极和第二电极的空间方位信息的过程可通过如下两种方式实现：

方式一：方位确定单元4获得第一电容数据与第二电容数据的比值，并将该比值与预定阈值进行比较；如果该比值大于预定阈值，则确定感应信号触发对象在垂直于第一电极的板面方向、或者在垂直于第二电极的板面方向，位于距离第一电极相近的一侧；如果比值小于预定阈值，则确定感应信号触发对象在垂直于第一电极的板面方向、或者在垂直于第二电极的板面方向，位于距离第二电极相近的一侧。上述确定感应信号触发对象的空间方位信息的过程是基于电容量计算公式中电容量c与距离d的关系实现的，电容计算公式：

(c表示电容量，ε表示介电常数，s表示导体对象与电容感应电极的相对面积，d表示导体对象与电容感应电极之间的距离)，如果第一电容数据与第二电容数据的比值大于预定阈值，则表明导体对象与第一电极之间的距离较近，如果第一电容数据与第二电容数据的比值小于预定阈值，则表明导体对象与第二电极之间的距离较近。

方式二：方位确定单元获得第一电极对应的第一常态电容数据以及第二电极对应的第二常态电容数据，常态电容数据为在没有导体对象靠近的情况下、由电极和其它导体(如接地层、走线、机箱或外壳中的任何金属)之间的电场共同产生的电容数据；获得第一常态电容数据与第一电容数据之间的第一差值电容数据，并获得第二常态电容数据与第二电容数据之间的第二差值电容数据，差值电容数据即为感应信号触发对象所引起的电容变化量，并且获得第一差值电容数据与第二电容差值数据的比值，将该比值与预定阈值进行比较；如果该比值大于预定阈值，则确定感应信号触发对象在垂直于第一电极的板面方向、或者在垂直于第二电极的板面方向，位于距离第一电极相近的一侧；如果比值小于预定阈值，则确定感应信号触发对象在垂直于第一电极的板面方向、或者在垂直于第二电极的板面方向，位于距离第二电极相近的一侧。其原理为：电容感应电极的电容感应敏感度与其相对于导体对象之间的距离负相关，即，电容感应电极与导体对象的距离越小，则因导体对象的靠近或远离所引起的电容量的变化值越大，对于相对平行设置的第一电极和第二电极，当导体对象在垂直于其板面方向上移动相同距离时(靠近或远离第一电极和第二电极)，上述第一差值电容数据与第二电容差值数据的比值如果大于预定阈值，则第一电极对应的电容变化量相较于第二电极对应的电容变化量越大，表明该第一电极的电容感应敏感度越强，进而确定第一电极与导体对象之间的距离越小，即，导体对象在垂直于第一电极的板面方向、或者在垂直于第二电极的板面方向，位于距离第一电极相近的一侧；如果上述第一差值电容数据与第二电容差值数据的比值如果小于预定阈值，则第二电极对应的电容变化量相较于第一电极对应的电容变化量越大，表明该第二电极的电容感应敏感度越强，进而确定第二电极与导体对象之间的距离越小，即，导体对象在垂直于第一电极的板面方向、或者在垂直于第二电极的板面方向，位于距离第二电极相近的一侧。

在本实施例中，第一电极和第二电极平行设置于目标载体的内表面和外表面，上述基于第一电容数据和第二电容数据、确定感应信号触发对象相对于第一电极和第二电极的空间方位信息，可以是指：基于第一电容数据和第二电容数据，确定感应信号触发对象位于距离目标载体的内表面相近的一侧或位于距离目标载体的外表面相近的一侧。如图3所示，在外卖配送场景中，为了针对配送人员的头盔佩戴状况进行检测，可将第一电极设置于感应头盔内表面，第二电极设置于感应头盔外表面，感应信号触发对象为用户的头部，目标载体为感应头盔，上述基于第一电容数据和第二电容数据、确定感应信号触发对象相对于第一电极和第二电极的空间方位信息，可以是指：基于第一电容数据和第二电容数据，确定用户的头部位于感应头盔的内部或外部，以此监控用户是否佩戴头盔，例如，通过上述方式一或方式二中确定导体对象位于距离第一电极相近的一侧，则确定用户已佩戴头盔，如果确定导体对象位于距离第二电极相近的一侧，则确定用户未佩戴头盔。

本实施例提供的电容感应装置，包括第一电极1、第二电极2、电极配置单元3以及方位确定单元4，第一电极1与第二电极2相对平行设置，且均与电极配置单元电性连接，电极配置单元3在第一时间点将与其电性连接的第一电极1配置为电容感应电极、在第二时间点将与其电性连接的第二电极2转换配置为电容感应电极，在触发电容感应信号时，电极配置单元3分别基于感应信号触发对象与第一电极1之间的相对位置关系感应获得第一电容数据，并基于上述感应信号触发对象与第二电极之间的相对位置关系感应获得第二电容数据，由于感应信号触发对象与第一电极之间的相对位置关系区别于其与第二电极之间的相对位置关系，因此所产生的第一电容数据与第二电容数据具有较大差异，方位确定单元4可基于第一电容数据和第二电容数据、准确确定感应信号触发对象相对于第一电极和第二电极的空间方位信息，避免现有的双层电极中的感应电极和屏蔽电极固定设置所导致的感应信号触发对象相对于电极的空间方位信息的准确性受到影响的问题。

应当说明的是，本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。