空气湿度检测装置、指纹解锁设备和检测方法与流程

本申请涉及空气湿度检测技术领域，尤其涉及一种空气湿度检测装置、指纹解锁设备和检测方法。

背景技术：

随着全球气候的剧烈变化，人们所居住的环境周围的空气质量也受到了影响，判断空气质量好坏的标准中就包括有空气湿度这一指标，如果空气湿度较大，则会对人们的生产生活产生影响，故需要对空气湿度进行检测。

现有技术中，空气湿度的检测方式主要是采用湿敏传感器进行检测，通过在绝缘基板上制作一对电极，涂上氯化锂盐胶膜，由于氯化锂极易潮解并产生离子导电，并随着湿度的升高电阻值减小，即可通过电阻值的变化来测量得到空气湿度，这种方法容易受到温度的影响，测量精度较差。

技术实现要素：

本申请提供一种空气湿度检测装置、指纹解锁设备和检测方法，用于解决现有空气湿度测量受温度影响较大，存在测量精度较差的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种空气湿度检测装置，应用于传感器，包括：电荷交互模块、电荷处理模块和湿度检测模块；

所述电荷交互模块用于在被人体触摸时，与人体进行电荷交互；

所述电荷处理模块与所述电荷交互模块连接，用于获取所述电荷交互模块在被人体触摸之前的电荷以及在被人体触摸之后的电荷，并确定所述电荷交互模块在被人体触摸之前以及在被人体触摸之后的电荷变化量；

所述湿度检测模块与所述电荷处理模块连接，用于根据所述电荷变化量，确定空气湿度。

在本实施例的空气湿度检测装置中，空气的湿度和人体携带的电荷量存在对应关系，当人体触摸空气湿度检测装置时，触摸空气湿度检测装置通过与人体进行电荷交互得到电荷变化量，并根据电荷变化量获取空气湿度，代替了现有的湿敏传感器检测空气湿度的方式，避免了温度影响湿度测量结果，提高了空气湿度的测量精度。

在其中一个实施例中，电荷交互模块包括感应器组件和电容组件；

所述感应器组件与所述电容组件连接，用于感应人体的触摸；

所述电容组件与所述电荷处理模块连接，用于在所述感应器组件被人体触摸时与人体进行电荷交互。

在本实施例中，感应器组件能够方便人体进行触摸，而电容组件中可以存储电荷量，从而有效的与人体之间进行电荷交互以产生电荷变化量。

在其中一个实施例中，所述电荷处理模块包括滤波电路、放大电路和采样电路；

所述滤波电路与所述电荷交互模块连接，用于获取所述电荷交互模块的电流并进行滤波，得到滤波之后的电流；

所述放大电路与所述滤波电路连接，用于对所述滤波之后的电流进行放大，得到放大之后的电流；

所述采样电路与所述放大电路、所述湿度检测模块连接，用于对所述放大之后的电流进行模数采样，得到电荷变化量。

在本实施例中，通过滤波电路进行滤波处理，能够避免谐波等杂波的干扰，通过放大电路能够对电荷变化量进行放大，提高电荷变化量采样的准确度。

在其中一个实施例中，所述放大电路包括放大器，所述放大器的输入端与所述滤波电路连接，所述放大器的输出端与所述采样电路连接。

在其中一个实施例中，所述湿度检测模块包括控制器；

所述控制器与所述电荷处理模块连接，用于获取所述电荷变化量，并根据所述电荷变化量与对应关系，得到所述空气湿度，所述对应关系为至少一个电荷变化量和至少一个空气湿度的一一对应关系。

在其中一个实施例中，所述空气湿度检测装置还包括开关模块与电源模块；所述电荷交互模块通过所述开关模块与所述电源模块连接；

所述开关模块与所述控制器连接，用于接收所述控制器的控制信号，所述控制信号用于控制所述开关模块截断或导通。

在本实施例中，通过控制开关模块的导通能够将电荷交互模块中的过剩电荷泄放到电源模块中，提高电荷采集精度和整个空气湿度检测装置的工作稳定性。

在其中一个实施例中，所述开关模块为开关管，所述开关管的输入端与所述电荷交互模块连接，所述开关管的控制端与所述控制器连接，所述开关管的输出端与所述电源模块连接。

在其中一个实施例中，所述空气湿度检测装置还包括显示模块，所述显示模块与所述湿度检测模块连接，用于获取所述空气湿度，并显示所述空气湿度；或

所述空气湿度检测装置还包括语音模块，所述语音模块与所述湿度检测模块连接，用于获取所述空气湿度，并语音播报所述空气湿度。

第二方面，本申请实施例提供一种指纹解锁设备，包括上述的空气湿度检测装置，该指纹解锁设备用于在被用户触摸以输入指纹进行指纹解锁时，输出空气湿度。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括上述的空气湿度检测装置。

第四方面，本申请实施例提供一种空气湿度检测方法，包括：

获取在被人体触摸之前的电荷储存组件的第一电荷；

获取在被人体触摸之后的电荷储存组件的第二电荷；

根据第一电荷和第二电荷得到电荷变化量；

根据所述电荷变化量，确定空气湿度。

在第四方面的一种可能设备中，所述电荷储存组件为电容，所述电容设置于指纹传感器，所述获取在被人体触摸之前的电荷储存组件的第一电荷，包括：

在所述电容被人体触摸之前，对所述电容输出的电流进行滤波放大，得到放大后的第一电流；

对所述放大后的第一电流进行模数采样，得到在被人体触摸之前所述电容储存的第一电荷。

在第四方面的另一种可能设备中，所述获取在被人体触摸之后的电荷储存组件的第二电荷，包括：

当感应到所述电容被人体触摸时，对所述电容输出的电流进行滤波放大，得到放大后的第二电流；

对放大后的第二电流进行模数采样，得到在被人体触摸之后所述电容存储的第二电荷。

在第四方面的再一种可能设计中，所述根据所述电荷变化量，确定空气湿度，包括：

根据所述电荷变化量与对应关系，确定所述空气湿度，所述对应关系为至少一个电荷变化量和至少一个空气湿度的一一对应关系。

在第四方面的又一种可能设计中，所述根据所述电荷变化量，确定空气湿度之后，还包括：

将所述空气湿度显示于显示界面和/或将所述空气湿度通过语音进行广播。

在第四方面的又一种可能设计中，所述电容储存组件连接有开关组件，所述根据所述电荷变化量，确定空气湿度之后，还包括：

控制所述开关组件关闭以释放所述电容储存组件储存的电荷。

本申请实施例提供的空气湿度检测装置、指纹解锁设备和检测方法，提出了一种在通过与人体进行电荷交互，由电荷交互量确定空气湿度的空气湿度检测装置，能够避免现有技术中采用湿敏传感器测量空气湿度，容易受温度影响导致测量精度差的问题，人们可以方便的通过触摸空气湿度检测装置进行电荷交互，以实时的了解到空气湿度情况，改善人们的生活生产质量。

附图说明

图1为本申请实施例提供的空气湿度检测装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的空气湿度检测装置的第一应用场景示意图；

图3为图1所示实施例中空气湿度检测装置的电荷交互模块的结构示意图；

图4为图1所示实施例中空气湿度检测装置的电荷处理模块的结构示意图；

图5为图4所示实施例中电荷处理模块的放大电路的电路结构示意图；

图6为本申请另一实施例提供的空气湿度检测装置的结构示意图；

图7为图6所示实施例中空气湿度检测装置的开关模块的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

空气湿度对人们的生产生活具有很大的影响，例电子设备、健康医疗以及安全行业，因而人们在生产生活过程中需要实时的对空气湿度进行检测，以更好的掌握空气湿度，避免其对生产生活产生影响。现有技术中，采用湿敏传感器对空气湿度进行检测，具体是通过在绝缘基板上制作一对电极，涂上氯化锂盐胶膜，由于氯化锂极易潮解并产生离子导电，当空气湿度升高时其电阻值越小，即可通过电阻值的变化来测量得到空气湿度。但是这种空气湿度检测方法由容易受外界环境中温度的影响，导致湿度检测结果较差。

针对上述问题，本申请实施例提供了一种空气湿度检测装置、指纹解锁设备和电子设备。众所周知的是，空气中的空气湿度与人体携带的电荷量存在对应关系，当空气湿度较高时，人体携带的电荷量较多，当空气湿度较低时，人体携带的电荷量较少，人体在触摸电子设备时会与电子设备进行电荷交互，不同的空气湿度下交互的电荷量也是不相同的，通过对交互的电荷量进行检测，确定出人体周围的空气湿度情况，达到检测空气湿度的目的，代替了现有的湿敏传感器检测空气湿度，避免了空气湿度测量受到温度的影响，提高了测量准确性。

本申请实施例主要是对空气湿度检测装置进行解释说明，空气湿度检测装置可以作为一个传感器，在被人体触摸时实现对空气湿度检测，在实际应用中，空气湿度检测装置的应用也可以变形到其他场景实现，如空气湿度检测装置可以集成在其他传感器或者电子设备上，在被其他传感器或电子设备被人体触摸时实现空气湿度的检测。

下面在介绍本申请的技术方案之前，首先对本方案中的具体应用背景进行说明。

在空气湿度测量技术领域中，由于空气湿度的变化，人体所携带的电荷量会有改变，即空气湿度与人体所携带的电荷量之间存在有相关的对应关系，而当人体接触电子设备的传感器时，通过传感器会与电子设备之间进行电荷交互，即人体通过传感器将携带的电荷传递给电子设备或者电子设备通过传感器将其所携带的电荷传递给人体，在不同的空气湿度下，人体在接触电子设备的传感器时，与电子设备之间所交互的电荷量也不相同，即空气湿度与所交互的电荷量之间存在有对应关系，因而，可以通过设置与人体进行电荷交互器件来实现与人体之间进行电荷交互，并由所交互的电荷量得到对应的空气湿度。

下面，通过具体实施例对本申请的技术方案进行详细说明。需要说明的是，下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。

图1为本申请实施例提供的空气湿度检测装置实施例一的结构示意图。如图1所示，该空气湿度检测装置包括电荷交互模块10、电荷处理模块20和湿度检测模块30。

其中，电荷交互模块10用于在被人体触摸时，与人体进行电荷交互；

电荷处理模块20与电荷交互模块10连接，用于获取电荷交互模块10在被人体触摸之前的电荷以及在被人体触摸之后的电荷，并确定电荷交互模块10在被人体触摸之前以及在被人体触摸之后的电荷变化量；

湿度检测模块30与电荷处理模块20连接，用于根据电荷变化量，确定空气湿度。

在本申请实施例中，人体在不同的空气湿度环境中，自身携带的电荷量与空气湿度存在有对应关系，人体触摸电荷交互模块10并进行电荷交互时的两者之间所交互的电荷量也与空气湿度存在有对应关系。

示例性的，人体在触摸电荷交互模块10并进行电荷交互时，所交互的电荷量与空气湿度之间的对应关系可以是预设的，具体可以通过多次实验测量得到所交互的电荷量与空气湿度之间的对应关系。

在本申请实施例中，可以在空气湿度检测装置上设置一个特定的触摸区域40，该触摸区域40作为电荷交互模块10的一部分，当人体接触到该触摸区域40时，电荷交互模块10感应到人体触摸，将与人体进行电荷交互，具体的，该触摸区域40的形状可以根据实际情况进行选择。

示例性的，该触摸区域40的形状可以是圆形。

在本申请实施例中，电荷交互模块10可以是具备电量存储功能的储能期间，其预存有一定的电荷量，当人体触摸电荷交互模块10，电荷交互模块10与人体进行电荷交互之后，电荷交互模块10预存的电荷量将发生变化。

示例性的，电荷交互模块10可以采用电容，例如电解电容或贴片电容。

在本实施例中，电荷处理模块20与电荷交互模块10电连接，电荷交互模块10在没有被人体触摸之前，电荷交互模块10中由于存储有电荷量，将产生电流流向电荷处理模块20，可以通过检测从电荷交互模块10流出的电流大小来确定电荷交互模块10此时携带的电荷量，当电荷交互模块10被人体触摸并进行电荷交互之后，电荷交互模块10所携带的电荷量发生变化，电荷处理模块20也可根据电流大小来确定此时电荷交互模块10的电荷变化量情况。

可以理解，电荷交互模块10与人体进行电荷交互时，所交互的电荷量相对较小，使得电荷交互模块10的电荷变化量较小，电荷处理模块20为了能够准确有效的检测电荷交互模块10的电荷变化量，电荷处理模块20可以采用相应的处理电路，对流向电荷处理模块20的电流进行处理，最终得到准确有效的电荷变化量。

示例性的，电荷处理模块20可以采用放大电路，对电荷交互模块10流出的电流放大一定的倍数，得到放大之后的电流，根据放大之后的电流最终得到电荷交互模块10的电荷变化量。

在本申请实施例中，湿度检测模块30中预设有电荷变化量/空气湿度对应关系，湿度检测模块30与电荷处理模块20之间可以通过有线或无线的方式连接，电荷处理模块20将电荷变化量发送给湿度检测模块30，通过电荷变化量/空气湿度对应关系，湿度检测模块30即可输出当前人体周围的空气湿度。

示例性的，湿度检测模块30可以通过连接显示装置显示出空气湿度，也可以通过连接语音装置来语音播报出空气湿度。

本申请实施例提供的空气湿度检测装置，在人体与电子设备电荷量接触并进行电荷交互时，人体在不同的空气湿度下与电子设备所交互的电荷量是不同的，即人体在与电子设备进行电荷交互时，电子设备的电荷变化量和空气湿度之间存在有一一对应的关系，由此可以通过检测所交互的电荷量来实现对空气湿度的检测，从而解决了现有的湿敏传感器在对空气湿度进行检测时，容易受温度影响导致检测准确性差的问题，方便人们更准确的掌握空气湿度情况，改善生活生产质量。

示例性的，图2为图1所示实施例中空气湿度检测装置的第一应用场景示意图；如图2所示，空气湿度检测装置(未图示)可以集成在智能手机50上，在智能手机50的触摸屏上设置有触摸区域40，触摸区域40作为电荷交互模块10的一部分，当触摸区域40被人体触摸时，电荷交互模块10与人体进行电荷交互，根据电荷交互所产生的电荷变化量，最终确定空气湿度，实现对人体所处环境中空气湿度的检测。

可以理解，触摸区域40还可以设置在智能手机50的其他位置，同时，触摸区域40的形状以及结构等也可以其实际设置的位置来相应的改变。

值得说明的是，图2仅仅是本申请实施例中空气湿度检测装置的一种应用场景，还可以将本申请实施例中的空气湿度检测装置应用于其他的应用场景中，例如将空气湿度检测装置应用于智能门锁、智能家居电器中，当智能门锁或者智能家居电器的用户触摸到空气湿度检测装置时，即可以得到空气湿度。

图3为图1所示的实施例的基础上提供的另一示例性实施例示出的空气湿度检测装置的结构示意图，如图3所示，电荷交互模块10包括感应器组件101和电容组件102。

其中，感应器组件101与电容组件102连接，用于感应人体的触摸；

电容组件102与电荷处理模块102连接，用于在感应器组件101被人体触摸时与人体进行电荷交互。

在本申请实施例中，感应器组件101可以设置在方便被人体触摸的位置。

示例性的，感应器组件101可以设置在触摸区域40上，人体与触摸区域40接触时，使得感应器组件101感应到人体的触摸。进一步的，传感器组件101可以是指纹触摸传感器，当人体在触摸区域40录入指纹时，传感器组件101感应到人体的触摸。

在本申请实施例中，电容组件102在与人体进行电荷交互后，其所携带的电荷量会发生变化，可以高于与人体进行电荷交互之前所携带的电荷量，也可以低于与人体进行电荷交互之前所携带的电荷量。

示例性的，电容组件102可以由多个电容并联和/或串联组成，电容组件102也可以只由一个电容组成。

值得说明的是，在感应器组件101感应到人体的触摸之后，电容组件102的一端与人体接触，以实现电荷交互，电容组件102的另一端与可以通过导线以及其他电路元器件与电荷处理模块20连接。

图4为图1所示的实施例的基础上提供的又一示例性实施例示出的空气湿度检测装置的结构示意图，如图4所示，电荷处理模块20包括滤波电路201、放大电路202和采样电路203。

其中，滤波电路201与电荷交互模块10连接，用于获取电荷交互模块10的电流并进行滤波，得到滤波之后的电流；

放大电路202与滤波电路201连接，用于对滤波之后的电流进行放大，得到放大之后的电流；

采样电路203与放大电路202、湿度检测模块30连接，用于对放大之后的电流进行模数采样得到电荷变化量，并将电荷变化量输入到湿度检测模块30。

在本申请实施例中，电荷交互模块10与滤波电路201电连接，由于电荷交互模块10存在有变化的电荷量，使得电荷交互模块10会有电流流向至滤波电路201，以使得滤波电路201对该电流进行滤波。

示例性的，滤波电路201可以包括有电阻与电容，具体的，电阻和电容可以通过并联的形式形成滤波电路201。

在本申请实施例中，放大电路202可以对滤波之后的电流放大预设倍数，得到放大之后的电流，具体的，放大电路202可以采用运算放大器，将滤波之后的电流作为输入，通过运算放大器进行放大之后输出放大之后的电流。

示例性的，可以通过多个运算放大器级联的方式实现对滤波之后的电流的放大，通过级联的方式能够充分的提高电流的放大倍数，保证最终得到的电荷变化量准确有效。

在本申请实施例中，采样电路203实时的对放大之后的电流进行采样，记录在电荷交互模块10与人体进行电荷交互之前的采样数据和电荷交互模块10与人体进行电荷交互之后的采样数据，得到电荷变化量。

可选的，在本实施例中，采样电路包括有模数转换器，用于对放大之后的电流进行模数转换，得到对应的数字信号。

图5为图4所示的实施例中的放大电路的电路结构示意图，如图5所示，放大电路包括放大器，放大器的输入端input与滤波电路连接，放大器的输出端output与采样电路连接。

可以理解，在本实施例中，放大电路中放大器的数量可以根据实际的放大倍数进行改变，具体的，为了能够达到较大的放大倍数，可以采用多个放大器串联或者级联的方式来提高对滤波之后的电流的放大倍数。

图6为本申请另一实施例提供的空气湿度检测装置的结构示意图，如图6所示，湿度检测模块30包括控制器301。

其中，控制器301用于获取电荷变化量，并根据电荷变化量与预设湿度/电荷变化量对应关系，得到空气湿度。

在本申请实施例中，预设湿度/电荷变化量对应关系表征的是至少一个电荷变化量和至少一个空气湿度的一一对应关系，该预设湿度/电荷变化量对应关系可以存储在存储介质中，当控制器301获取到电荷变化量时，可以直接从存储介质中调用该预设湿度/电荷变化量对应关系，从而得到空气湿度，具体的，该存储介质可以是便携式移动硬盘、固定硬盘中的一种。

可选的，在本实施例中，空气湿度检测装置还包括开关模块60与电源模块70。

其中，电荷交互模块10中的电容组件102通过开关模块60与电源模块70连接，开关模块60与控制器301连接，用于接收控制器301的控制信号，该控制信号用于控制开关模块60截断或导通。

控制器301可以在进行空气湿度检测之前，通过预设的信号产生逻辑，发送对应的控制信号给开关模块60使得开关模块60截断，控制器301也可以在得到空气湿度之后，通过预设的信号产生逻辑，发出对应的控制信号给开关模块60使得开关模块60导通。

当开关模块60截断时，电荷交互模块10中的电容组件102与电源模块70之间没有接通，使得电容组件102中的电荷不会被释放到电源模块70，而当开关模块60导通时，电容组件102与电源模块70之间导通，使得电容组件102中的过剩电荷泄放到电源模块70，避免电容组件102中存在有过剩电荷，影响电荷处理模块20对电荷变化量的获取精度，同时也能够保证电容组件102以及空气湿度检测装置的工作稳定性。

可选的，在本实施例中，空气湿度检测装置还包括显示模块80。

其中，显示模块80与控制器301连接，用于获取空气湿度，并显示空气湿度。

显示模块80在显示当前空气湿度时，还可以显示历史空气湿度，历史空气湿度可以供用户进行对比参考，实时的了解空气湿度的变化情况。

示例性的，显示模块80可以采用lcd液晶显示屏或者led数字显示屏。

可选的，在一些实施例中，空气湿度检测装置还包括语音模块，语音模块与湿度检测模块30连接，用于获取空气湿度，并语音播报空气湿度。

图7为图6所示实施例中开关模块60的电路结构示意图，如图7所示，开关模块60采用开关管，开关管的输入端input与电荷交互模块10中的电容组件102连接，开关管的控制端cpu_gpio与控制器301连接，开关管的输出端output与电源模块70连接。

示例性的，开关模块60中的开关管可以采用场效应晶体管或者三极管。

本申请实施例还提供了一种指纹解锁设备，该指纹解锁设备包括上述的空气湿度检测装置，指纹解锁设备用于在被用户触摸以输入指纹进行指纹解锁时，用户也会相应的触摸到空气湿度检测装置中的电荷交互模块10，使得空气湿度检测装置得到空气湿度。具体的，指纹解锁设备可以是智能门锁、智能手机等等。

本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述的空气湿度检测装置。

本申请中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b的情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系；在公式中，字符“/”，表示前后关联对象是一种“相除”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b，或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a-b，a-c，b-c，或a-b-c，其中，a，b，c可以是单个，也可以是多个。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖但不排他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出的那些组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它组件。

本申请中使用的术语“模块”，是指任何已知或后来开发的硬件、软件、固件、人工智能、模糊逻辑或硬件或/和软件代码的组合，能够执行与该元件相关的功能。

可以理解的是，在本申请实施例中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行的区分，并不用来限制本申请的实施例的范围。在本申请的实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请的实施例的实施过程构成任何限定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。