专利名称：非碰触式智能化按键开关的控制系统的制作方法
技术领域：
本实用 新型涉及一种新型的按键开关控制系统，主要是一种非碰触式智能化按 键开关的控制系统。它适用于非接触技术要求的设备、公共场所共用设施和信息的使 用、获取，如医疗仪器、设备、电梯、宿舍大门数控锁、银行柜员机、POS机、自动售 货机、售票机、楼道照明灯、自助式人行横道灯、矿井及其他易燃、易爆环境下的作业 机械、按键式对讲机、电话机、娱乐电子产品、电脑输入设备等的按键操作。
背景技术：
自人类使用电能以来，各种各样的开关广泛应用于控制各种电器。特别是现 代社会的发展，在众多公共场所，人们共用开关来控制各种公用设施和信息的使用、获 取。它为方便人们的生活、提高效率、节约能源等发挥了巨大的作用。然而，在提供便 利的同时，它也带来新的问题这些按键开关都有一个共同的特点——为碰触或推压式 按键开关，其共同操作模式需要使用者用手指接触操作。必然形成不同人员之间的手指 间接接触，如此存在一个弊病——因接触而污染，导致一些烈性传染病如病毒性疾病(包 括SARS、H5N1、甲型肝炎等)和细菌性疾病(如伤寒、霍乱、菌痢等)的传播。我们常 常看到，在公共场所，人们很不情愿地用手指去按压，也有少数人用指背关节、钥匙、 其他物品或隔着纸巾按压等。然而，大多数人在按压开关后不能及时对污染的指头进行 清洁，这实际造成一种疾病传播的途径，也增加了人们心理上的负担和不安全感。当疾 病流行期间，不少公共场所都不断对电梯按键等进行消毒处理，说明人们已经认识到接 触污染的存在。简单的消毒既不可能杜绝污染又不能长期和广泛的进行，因此，这种因 接触而形成的交叉污染危险始终存在。在医学界，手术室、产房、重症监护室等需要避免污染的场所，如果使用不接 触技术来操作各种仪器、设备，将大大方便医护人员的工作，提高效率，减少医院内交 叉感染的发生。由于现行机械式开关可能产生电火花，对于煤气泄漏的室内、有易燃气体的矿 井、手术室等环境均可引发燃烧或爆炸。在潮湿环境下还可造成人员触电伤害。我们已经注意到，在一些条件较好的卫生间使用了感应式冲水器和洗手阀门， 使人们感受到便利和卫生。由于其技术的限制，尚不能广泛应用于其他场所。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种非碰触式智能化按键开关的控制系统，为此，实 用新型发明者在医学不接触技术的启发下，研制出一种非碰触式智能化按键开关的控制 系统，应用于各种医疗仪器设备、电梯、易燃易爆环境下的机械及其他公用设施。将能 克服以上接触式按键开关的弊病，防止污染，达到预防疾病及污染的传播，减少爆炸、 触电伤害，节约能源，提供安全、舒适的公共环境，促进社会和谐的目标。实现本实用新型的技术方案是这种非碰触式智能化按键开关的控制系统包括虚拟按键开关和与之连接的控制电路，其中虚拟按键开关包括一通透隔板，在该通透隔 板上设有一个或以上的非碰触式虚拟按键，该虚拟按键包括发射模块和接收模块。 该技术方案还包括所述发射模块透过所述通透隔板或通透隔板上的微孔发射红外线或激光或电磁 波或超声波信号，该信号经手指或其他物品遮挡后反射并被所述接收模块接收，该接收 模块连接控制电路。所述控制电路包括发射模块、接收模块、信号中央处理器、声光显示模块、控 制单元、执行器，其中信号中央处理器分别与发射模块、接收模块、声光显示模块、控 制单元连接，控制单元还与执行器连接。所述信号中央处理器还分别与复位键、清除键、虚拟按键检测模块连接。实现本实用新型的优良效益1、公共场所的共用设备使用本实用新型，可以大大减少疾病和污染传播的可能 性。其对社会公共健康的贡献和因减少疾病传播而产生的社会和经济效益将是巨大的。2、本实用新型将为无人值守的楼道灯光、过街人行交通灯等，提供节能、有 效、准时的服务。3、本非碰触式智能化按键开关将大大减少一般碰触式按键机械设备出现的损坏 及维修，降低设备使用成本、提高使用年限由于不产生电火花，可安全使用于存在易 爆、易燃危险的环境，也不会因为开关漏电而出现触电危险。4、非碰触式智能化按键开关将使安装他的设备在设计上更为美观，有利于该产 品的推广使用。5、非碰触式智能化按键开关在医学界的广泛使用，将为非接触技术的广泛应用 提供基础。使手术中使用灯光、录像、各种治疗设备如电刀、吸引器等可由手术者或手 术助手自行操作，方便、快捷、节省人力并大大减少医院内交叉感染的发生。
图1是本实用新型的电路原理框图。图2是本实用新型的虚拟按键示意图。图中1通透隔板、2发射模块、3接收模块、4遮挡物、5虚拟按键、6清除 键、7复位键、8执行器、9电梯控制单元、10信号中央处理器、11虚拟按键有效信号、 12声光显示模块、13报警模块、14虚拟按键检测模块。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明如图所示，以电梯系统为例。本系统由虚拟按键5、清除键6、复位键7、执行器8、电梯控制单元9、信号中 央处理器10、声光显示模块12、报警模块13、虚拟按键检测模块14组成。虚拟按键5 由通透隔板1、发射模块2、接收模块3组成。工作原理本非碰触式智能化按键开关的控制系统是由开关内的发射器发射的红外线或激光或电磁波或超声波到正前方空间，被设置距离内的手指(或其他物品)遮挡后折返到与 发射器并列的接收器，再进入信号中央处理器，经限时确认、声、光显示、超时报警、 延长及累加、分级累加、累减，以及多按键组合开关的每次定位确认、清除、复位重置 等智能化处理后的信号替代原开关信号发送到原控制单元和执行器完成相应的工作。所述发射器和接收器正前方设置距离内的手指遮挡后折返的信号控制是指，发 射器发射的信号仅在按键正面的延伸范围内，根据按键的功能，手指遮挡的有效距离可 设定为固定值(如1-30毫米或1-500毫米)，超过该距离的遮挡，将不产生有效折返信 号。所述信号限时确认、声、光显示、超时报警的控制是指，有效折返的信号在规 定的时间(如50毫秒)内，形成一个有效信号，同时以按键显示灯亮或发出声响提示按 键成功，可进行下一步操作；如有效折返的信号延续时间超过规定时限(如2秒)，将出 现显示灯闪亮和/或间断发出声响，提示有物体持续遮挡按键(如香口胶黏贴)，应于及 时维修。
所述信号延长及累加、分级累加、累减的控制是指，有效折返的信号被确认 后，可以设定将该信号延长到规定时间(如5-10秒)，使执行器按照相同时间执行相应功 能(如照明)；如果在以上信号延长期内，又有新的信号进入，则在已经执行的时间上累 加一个规定时间，使执行器完成累加的功能。如果使用开关组合，在中间按键开关接通 后，将手指移位到上方累加功能键，将根据遮挡的时间，按级累加信号大小；如果按键 开关接通后，将手指移位到下方累减功能键，将根据遮挡的时间，按级累减信号大小； 再次回到中间的按键，该组合开关关闭。所述多按键组合开关的每次定位确认、清除、复位重置的控制是指，在多按键 组合开关进行操作时，手指或拳头可能对邻近按键形成遮挡，必须设定每次仅能确认一 个有效按键遮挡(如规定无论遮挡区域有多大，仅有竖列坐标的最高位及横行坐标的最 左侧位的按键遮挡有效；或设定为仅有最短遮挡距离的按键为有效)，才能分次完成多 个组合数字或信号的输入；如果使用中出现输入错误，将能应用清除按键取消最后一位 确认的信号，也可以使用复位键将已经确认的数字或信号全部清除，重新进行设置。实现本实用新型的系统为按需要大小设置的虚拟按键面板(带微孔通道或不 带通道)，发射器(红外线或激光或电磁波或超声波)、接收器、信号中央处理器、声光 显示模块、执行器。实施例非碰触式智能化按键开关应用于停车场楼道开关的实施方式为，在楼道的起始 点和折返后的终点相当于人体平均躯干中点处各设置非碰触式智能化按键开关一个，楼 道中间转弯处天花板上安装照明灯(如为单跑楼道，照明灯安装于楼道中间处)。两端开 关的接收信号，传输到照明灯处的信号中央处理器，经处理后的信号，控制照明灯的开 启及照明时间。操作方式为行人按照楼道大门或开关上的操作指南，用手背在非碰触式 智能化按键开关(其正面有LED灯照明)l-200mm范围内挥动一下，折返的信号传入照 明灯处的中央处理器，发出一个延长的亮灯信号，其时间，按照老人或小孩正常走完该 段楼梯的最长时间(如10秒)。如果在第一个人进入后一段时间，第二个人重新进入或 者从相反方向进入，他们也要同样遮挡非碰触式智能化按键开关一次，此时，折返的信号再次传输到照明灯处的信号中央处理器，在第一次照明剩余时间上增加一个完整的亮 灯信号(延长亮灯时间10秒，特殊情况下，可以连续遮挡两次，这就可以有两倍的延长 时间，保证在亮灯的情况下完成特殊的工作)，确保后进入的人员走完全程时限内，照明 灯一直开启。达到规定时间后(剩余时间+ —个完整亮灯周期)灯光将自动熄灭，既确 保了照明又防止了浪费。这将比现在使用的手动开关和声控开关(常因老化而失灵)方 便、准确、环保、卫生。 本非碰触式智能化按键开关应用于电梯或柜员机的实施方式为在电梯的控制按键板或柜员机的输入按键板部分，使用相同模式的非碰触式智 能化虚拟按键开关板替代，当手指遮挡某个按键时(如距离设置为l-30mm)，该按键接 收到折返的信号后，出现该按键及楼层的数字灯亮(电梯)或者发出蜂鸣音，同时显示 屏上出现相应的符号或数字(柜员机)。依次完成多个信号输入，该信号经信号中央处 理器处理后将确认的信号输入原电梯或柜员机的控制单元，启动相应设备完成原设定的 工作任务。这里所述“依次完成多个信号输入，该信号经信号中央处理器处理后将确认 的信号输入”是指在电梯的控制按键板或柜员机的输入按键板部分，存在多个按键被同 时遮挡的可能，必须经信号中央处理器处理后确认的信号才是有效信号，其中有三条原 则一是每次按键遮挡，只能确认一个有效信号；二是多个遮挡中只选取竖列坐标的最 高位及横行坐标的最左侧位的按键遮挡为有效；三是设定具有最短距离的按键遮挡为有 效。即是将指头对准的最高、最左位或者是指尖最接近的按键遮挡定为有效，屏蔽了其 余遮挡，实现了每次一键的操作模式。为此，电梯或柜员机的控制及执行器部分不用改 动，仅须更换按键面板，同时增加信号中央处理器，输出的信号进入原机的控制单元就 能完成改装。本非碰触式智能化按键开关应用于手术设备控制的实施方式为进行腹腔镜等内窥镜手术时，常常需要调整冷光源亮度、高频电刀的强度等， 手术医师操作中需要调整时因无菌要求，无法接触这些开关，只能要求巡航护士在台下 进行操作。既浪费时间和人力，还常常达不到手术者的要求。如果使用本非碰触式智 能化按键开关，分组组合为开关屏，吊装于手术台上适合手术主刀或手术助手操作的位 置，外面包上消毒透明膜，手术者可以在不碰触的情况下方便的操控相关设备。即使不 小心碰触，也有消毒膜阻隔，不会造成污染。组合开关可设置为上、中、下组合。中间 单次长开、双次长关；长开情况下遮挡上位开关，按照时限形成分级累加；长开情况下 遮挡下位开关，按照时限形成分级累减。如果加上录像开关、吸引器开关等，各种手术 及特殊治疗都能让手术者操控自如。以上非碰触式智能化按键开关的主要模式我们已经完成功能试验的样品，经操 作证实，完全具有实用的功能和产业化的应用前景，值得推广使用。
权利要求1.一种非碰触式智能化按键开关的控制系统，其特征是包括虚拟按键开关和与之连 接的控制电路，其中虚拟按键开关包括一通透隔板，在该通透隔板上设有一个或以上的 非碰触式虚拟按键，该虚拟按键包括发射模块和接收模块。
2.如权利要求1所述的非碰触式智能化按键开关的控制系统，其特征是所述发射模块 透过所述通透隔板或通透隔板上的微孔发射红外线或激光或电磁波或超声波信号，该信 号经遮挡后反射并被所述接收模块接收，该接收模块连接控制电路。
3.如权利要求1所述的非碰触式智能化按键开关的控制系统，其特征是所述控制电路 包括发射模块、接收模块、信号中央处理器、声光显示模块、控制单元、执行器，其中 信号中央处理器分别与发射模块、接收模块、声光显示模块、控制单元连接，控制单元 还与执行器连接。
4.如权利要求3所述的非碰触式智能化按键开关的控制系统，其特征是所述信号中央 处理器还分别与复位键、清除键、虚拟按键检测模块连接。
专利摘要一种非碰触式智能化按键开关的控制系统包括虚拟按键隔板、发射电路、接收电路、信号中央处理器、声光显示模块、执行器等。本系统将常用的碰触式按键开关变为非碰触式智能化按键开关，由虚拟按键发射电路发射的信号经手指遮挡返折后由接收电路接收，进入信号中央处理器进行确认后经延长、累加、分级累加、累减，清除、复位等智能化处理后的信号，替代原按键开关产生的信号，输入原执行器而完成相应的工作。广泛应用于各种公共设施，能够避免碰触式按键开关引致的污染和疾病传播，延长使用寿命，防止传统开关引发爆炸和触电的危险，为公众提供安全、卫生、节能的环境。这种不接触技术应用于医学界来操作各种仪器、设备，将大大方便医护人员的工作，提高效率，减少医院内交叉感染。
文档编号H03K17/94GK201805410SQ20102018320
公开日2011年4月20日 申请日期2010年4月30日 优先权日2010年4月30日
发明者王佑夫 申请人:王佑夫