一种非接触式按键及其控制方法与流程

本发明实施例涉及按键领域，尤其涉及一种非接触式按键及其控制方法。

背景技术：

目前大部分的按键都是机械式的，即通过按压实体按键，使得按键导体导通而实现信号输入功能，也有接触式不需要机械形变的电子感应按键，但这种按键都需要直接接触。

近年来也有通过接近式电容感应的非接触式按键，但这种按键要求的接近距离比较小，导致按键比较容易受环境干扰出现误操作，不易控制。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种非接触式按键及其控制方法，以调节按键的感应区域，增强抗干扰能力，提高按键使用的效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种非接触式按键，包括至少一个按键单元，所述按键单元包括感应区域扩展模块、距离检测模块和信号处理模块，所述距离检测模块与所述信号处理模块连接；

其中，所述感应区域扩展模块用于调节所述距离检测模块的感应区域；

所述距离检测模块用于检测位于所述感应区域内的物体到所述非接触式按键的距离，生成距离信号并将所述距离信号传输至所述信号处理模块；

所述信号处理模块用于根据所述距离信号生成按键控制信号。

可选的，所述按键单元还包括外壳，所述感应区域扩展模块固定于所述外壳顶部的内表面，所述距离检测模块置于所述外壳内且与所述感应区域扩展模块相对设置，所述信号处理模块置于所述外壳内或所述外壳外。

可选的，所述感应区域扩展模块包括透镜，所述透镜包括相对设置的平面和凹弧面，所述平面固定于所述外壳内表面。

可选的，所述按键单元还包括按键状态反馈模块，设置于所述外壳的外侧，用于反馈按键状态信号，其中，所述按键状态信号包括无物体接近的指示信号、物体接近的指示信号、物体进入感应区域的指示信号以及感应成功的指示信号中的至少一种；

所述信号处理模块与所述按键状态反馈模块连接，还用于根据所述距离信号并结合预设感应距离以及预设感应时间，输出对所述按键状态反馈模块的控制信号。

可选的，所述键状态反馈模块包括显示器件和/或语音器件。

可选的，所述按键单元与所述信号处理模块一一对应设置，或所述至少一个按键单元共用一个所述信号处理模块。

可选的，所述距离检测模块包括飞行时间传感器。

可选的，所述按键单元的感应距离和/或感应时间可调。

第二方面，本发明实施例提供了一种按键控制方法，应用于如第一方面所述的非接触式按键，包括：

通过所述非接触式按键中的距离检测模块获取距离信号，其中，所述距离信号用于指示位于感应区域的物体到所述非接触式按键的距离；

根据所述距离信号生成按键控制信号。

可选的，根据所述距离信号生成按键控制信号，包括：

若判定所述距离信号对应的距离小于或等于预设距离，则在确定物体的感应时间达到预设时间时，生成第一控制信号，以指示目标器件执行对应动作，其中，所述预设距离小于预设感应距离，所述预设时间小于预设感应时间；

若判定所述距离信号对应的距离小于或等于所述预设感应距离且大于所述预设距离，则在确定物体的感应时间达到所述预设感应时间时，生成所述第一控制信号；

若判定所述距离信号对应的距离大于所述预设感应距离，则生成所述第二控制信号，以指示目标器件保持原有动作。

本发明实施例提供了一种非接触式按键及其控制方法，其中非接触式按键包括至少一个按键单元，所述按键单元包括感应区域扩展模块、距离检测模块和信号处理模块，所述距离检测模块与所述信号处理模块连接；其中，所述感应区域扩展模块用于增大所述距离检测模块的感应区域；所述距离检测模块用于检测位于所述感应区域内的物体到所述非接触式按键的距离，生成距离信号并将所述距离信号传输至所述信号处理模块；所述信号处理模块用于根据所述距离信号生成按键控制信号。本发明实施例提供的技术方案增强了按键的抗干扰能力，提高了按键的使用效率并通过设置感应区域扩展模块实现了调节按键的感应区域。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种非接触式按键的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的另一种非接触式按键的结构示意图；

图3是本发明实施例二提供的一种非接触式按键的结构示意图；

图4是本发明实施例三提供的一种按键控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

本发明实施例提供了一种非接触式按键，图1是本发明实施例一提供的一种非接触式按键的结构示意图，参考图1；非接触式按键包括至少一个按键单元，按键单元包括感应区域扩展模块10、距离检测模块20和信号处理模块30，距离检测模块20与信号处理模块30连接；

其中，感应区域扩展模块10用于调节距离检测模块的感应区域；

距离检测模块20用于检测位于感应区域内的物体到非接触式按键的距离，生成距离信号并将距离信号传输至信号处理模块30；

信号处理模块30用于根据距离信号生成按键控制信号。

具体的，非接触式按键包括至少一个按键单元，按键单元包括感应区域扩展模块10、距离检测模块20和信号处理模块30。距离检测模块20与信号处理模块30之间连接。其中感应区域扩展模块10用来调节距离检测模块的感应区域，距离检测模块20用于检测位于感应区域内的物体到非接触式按键的距离。感应区域为按键单元中的距离检测模块能够检测到物体的空间范围，例如当感应区域扩展模块10增大距离检测模块20的感应区域时，参考图1，感应区域扩展模块10可以增大距离检测模块20的感应区域体现为从不设置感应区域扩展模块10时的感应区域b增大到设置感应区域扩展模块10后的感应区域a，即调整了光区大小，从而调整了感应区域。感应区域扩展模块10还可以设置成缩小距离检测模块20的感应区域，根据实际情况具体设定。距离检测模块20检测到位于感应区域内的物体时，距离检测模块20还用于根据感应区域内的物体到非接触式按键的距离并生成距离信号。距离检测模块20与信号处理模块30之间通信连接，距离检测模块可以将距离信号传输至信号处理模块30，信号处理模块30根据距离信号生成按键控制信号以控制按键。距离检测模块20与信号处理模块30之间的连接方式可以为有线连接或无线连接，这里对距离检测模块20与信号处理模块30之间的连接方式不做限定。本发明实施例中感应区域扩展模块10的设定实现了调节按键的感应区域。此外，现有技术中通过接近式电容感应实现非接触式的按键，这种按键要求检测物体的接近距离比较小，不易控制，也比较容易受环境干扰出现误操作，而本申请实施例提供的距离检测模块10可以实现远距离的监测物体，进一步地实现了增大按键的感应区域，增强按键的抗干扰能力，提高按键的使用效率。

可选的，距离检测模块20包括飞行时间传感器。飞行时间传感器测量物体穿过介质传播所需的时间，通常是飞行时间传感器在发出波脉冲后被物体反射后返回到飞行传感器之间经过的时间的度量，通过换算成距离，就可以测得飞行时间传感器与物体的距离。飞行时间传感器可以实现在0mm至100mm范围内或更大的范围以3mm分辨率精确检测物体。满足增大按键的感应区域，增强按键的抗干扰能力，提高按键的使用效率的需求。

可选的，参考图1，按键单元还包括外壳40，感应区域扩展模块10固定于外壳40顶部的内表面，距离检测模块20置于外壳40内且与感应区域扩展模块10相对设置，信号处理模块30置于外壳40内。

可选的，图2是本发明实施例一提供的另一种非接触式按键的结构示意图，参考图2；按键单元还包括外壳40，感应区域扩展模块10固定于外壳40顶部的内表面，距离检测模块20置于外壳40内且与感应区域扩展模块10相对设置，信号处理模块30置于外壳40外。

具体的，每一个按键单元还包括外壳40，形成按键的封装结构。按键单元中的感应区域扩展模块10固定在外壳40顶部的内表面，距离检测模块置20于外壳40的腔体内，且距离检测模块20与感应区域扩展模块10相对设置。信号处理模块30可以置于外壳40的腔体内部，也可以将信号处理模块30设置于外壳40外部，通过外部的信号处理模块30对距离检测模块20采集到的距离信号进行处理。可选的，按键单元与信号处理模块30一一对应设置。

可选的，参考图1，感应区域扩展模块10包括透镜11，透镜11包括相对设置的平面和凹弧面，平面固定于所述外壳40内表面。通过调整透镜的材料和/或弧度半径以调节透镜的焦距以调整光区大小。透镜11的焦距越小，光线经过透镜发散后的张角越大，实现了增大感应区域的范围，即透镜11为凹透镜。本实施例提供的另一种方案中，通过调整透镜的材料和/或弧度半径以调节透镜的焦距可以缩小光区的大小，此时透镜11包括相对设置的平面和凸弧面，平面固定于所述外壳40内表面，即透镜11为凸透镜。

可选的，参考图1，按键单元还包括按键状态反馈模块50，设置于外壳40的外侧，用于反馈按键状态信号，其中，按键状态信号包括无物体接近的指示信号、物体接近的指示信号、物体进入感应区域的指示信号以及感应成功的指示信号中的至少一种；信号处理模块30与按键状态反馈模块50连接，还用于根据距离信号并结合预设感应距离以及预设感应时间，输出对所述按键状态反馈模块的控制信号。可选的，键状态反馈模块50包括显示器件和/或语音器件。从视觉上和/或听觉上反馈按键单元对物体的感应状态。

示例性地，按键状态反馈模块50为指示灯，当按键单元较长时间没有感应到物体时，指示灯则以呼吸灯的形式表示无物体接近的指示信号，按键单元处于待命状态。当按键单元的距离检测模块20发现有物体接近时；指示灯则以微亮显示表示物体接近的指示信号；当按键单元的距离检测模块20检测到有物体进入感应区域时，指示灯则以快速闪烁的形式表示物体进入感应区域的指示信号；当按键单元的距离检测模块20确认感应成功时，指示灯则以常亮的形式表示感应成功的指示信号。

可选的，每个按键单元的感应距离可单独设置。

具体的，每个按键单元可以单独设计感应距离。距离检测模块20采集到物体的距离信号后，将物体的距离信号发送给信号处理模块30，信号处理模块30将接收到的物体的距离信号对应的距离与预设感应距离作比较，若预设感应距离大于接受到的物体的距离信号对应的距离则说明按键单元感应成功。

本实施例提供的另一种方案中，按键单元的感应距离可调，产品出厂后参数可以为固定值。可以通过信号处理模块30设定不同的预设感应距离来单独设计物体的感应距离。在按键间隔较大的场合，可以增加按键的感应距离，在按键间隔较小的场合，可以减少按键的感应距离。在老人儿童操作较多的场合，可以增加按键的感应距离，在写字楼等人员密集的场合，可以减小按键的感应距离。还可将感应距离参数化，产品交付使用后，用户可根据使用情况做调整，设计具有人性化，能为用户提供更有效的服务。

可选的，每个按键单元的感应时间可单独设置。信号处理模块通过设定不同的预设感应时间以实现对每个按键单元单独设计感应时间。

本实施例提供的另一种方案中，按键单元的感应时间可调，产品出厂后参数可以为固定值。在效率要求较高的场合，可以将感应时间的阈值即预设感应时间设计稍小，在空间环境恶劣易有干扰的场合，可以将感应时间的阈值即预设感应时间设计稍大。还可将感应时间参数化，产品交付使用后，用户可根据使用情况做调整。该设计具有人性化，能为用户提供更有效的服务。

可选的，按键单元可以设计成当检测到物体的距离信号对应的距离比预设感应距离的设定值小较多时，可以减少本次确认的感应时间。例如当预设感应距离的设定值为10mm，预设感应时间的设定值为700ms时，若检测到物体的距离为5mm，感应时间超过500ms即可认为是有效信号，不需要达到700ms。本发明实施例进一步的提高了按键单元的环境适应能力和抗干扰能力较强，设计具有人性化，能为用户提供更有效的服务。

本发明实施例提供的一种非接触式按键，包括至少一个按键单元，按键单元包括感应区域扩展模块、距离检测模块和信号处理模块，距离检测模块与信号处理模块连接；其中，感应区域扩展模块用于增大距离检测模块的感应区域；距离检测模块用于检测位于感应区域内的物体到非接触式按键的距离，生成距离信号并将距离信号传输至信号处理模块；信号处理模块用于根据距离信号生成按键控制信号。本发明实施例提供的技术方案增强了按键的抗干扰能力，提高按键的使用效率并通过设置感应区域扩展模块增大了按键的感应区域，感应距离和/或感应时间的单独设计进一步的提高了按键单元的环境适应能力和抗干扰能力较强，设计具有人性化，能为用户提供更有效的服务。

实施例二

本发明实施例提供了一种非接触式按键，在上述实施例一的基础上，本发明实施例提供的非接触式按键中的至少一个按键单元共用一个信号处理模块。

本发明实施例提供了一种非接触式按键，图3是本发明实施例二提供的一种非接触式按键的结构示意图，参考图3；非接触式按键包括至少一个按键单元，按键单元包括感应区域扩展模块10、距离检测模块20和信号处理模块30，距离检测模块20与信号处理模块30连接；

其中，感应区域扩展模块10用于调节距离检测模块的感应区域；

距离检测模块20用于检测位于感应区域内的物体到非接触式按键的距离，生成距离信号并将距离信号传输至信号处理模块30；

信号处理模块30用于根据距离信号生成按键控制信号。

可选的，距离检测模块20包括飞行时间传感器。飞行时间传感器测量物体穿过介质传播所需的时间，通常是飞行时间传感器在发出波脉冲后从物体反射到返回到飞行传感器之间经过的时间的度量，通过换算成距离，就可以测得飞行时间传感器与物体的距离。飞行时间传感器可以实现在0mm至100mm范围内或者更大的范围以3mm分辨率精确检测物体。满足增大按键的感应区域，增强按键的抗干扰能力，提高按键的使用效率的需求。

可选的，参考图3，按键单元还包括外壳40，感应区域扩展模块10固定于外壳40顶部的内表面，距离检测模块置20于外壳40内且与感应区域扩展模块10相对设置，信号处理30模块置于外壳40外，至少一个按键单元共用一个信号处理模块30。减少了非接触式按键中的处理模块30的个数，进而降低器件的成本以及所占空间。

可选的，参考图3，感应区域扩展模块10包括透镜11，透镜11包括相对设置的平面和凹弧面，平面固定于所述外壳40内表面。通过调整透镜的材料和/或弧度半径以调节透镜的焦距以调整光区大小。透镜11的焦距越小，光线经过透镜发散后的张角越大，实现了增大感应区域的范围，即透镜11为凹透镜。本实施例提供的另一种方案中，通过调整透镜的材料和/或弧度半径以调节透镜的焦距可以缩小光区的大小，此时透镜11包括相对设置的平面和凸弧面，平面固定于所述外壳40内表面，即透镜11为凸透镜。

可选的，参考图3，按键单元还包括按键状态反馈模块50，设置于外壳40的外侧，用于反馈按键状态信号，其中，按键状态信号包括无物体接近的指示信号、物体接近的指示信号、物体进入感应区域的指示信号以及感应成功的指示信号中的至少一种；信号处理模块30与按键状态反馈模块50连接，还用于根据距离信号并结合预设感应距离以及预设感应时间，输出对所述按键状态反馈模块的控制信号。可选的，键状态反馈模块50包括显示器件和/或语音器件。从视觉上和/或听觉上反馈按键单元对物体的感应状态。

示例性地，按键状态反馈模块50为指示灯，当按键单元较长时间没有感应到物体时，指示灯则以呼吸灯的形式表示无物体接近的指示信号，按键单元处于待命状态。当按键单元的距离检测模块20发现有物体接近时；指示灯则以微亮显示表示物体接近的指示信号；当按键单元的距离检测模块20检测到有物体进入感应区域时，指示灯则以快速闪烁的形式表示物体进入感应区域的指示信号；当按键单元的距离检测模块20确认感应成功时，指示灯则以常亮的形式表示感应成功的指示信号。

可选的，每个按键单元的感应距离可单独设置。

具体的，每个按键单元可以单独设计感应距离。距离检测模块20采集到物体的距离信号后，将物体的距离信号发送给信号处理模块30，信号处理模块30将接收到的物体的距离信号对应的距离与预设感应距离作比较，若预设感应距离大于接受到的物体的距离信号对应的距离则说明按键单元感应成功。

本实施例提供的另一种方案中，按键单元的感应距离可调，产品出厂后参数可以为固定值。可以通过信号处理模块30设定不同的预设感应距离来单独设计物体的感应距离。在按键间隔较大的场合，可以增加按键的感应距离，在按键间隔较小的场合，可以减少按键的感应距离。在老人儿童操作较多的场合，可以增加按键的感应距离，在写字楼等人员密集的场合，可以减小按键的感应距离。还可将感应距离参数化，产品交付使用后，用户可根据使用情况做调整，设计具有人性化，能为用户提供更有效的服务。

可选的，每个按键单元的感应时间可单独设置。信号处理模块通过设定不同的预设感应时间以实现对每个按键单元单独设计感应时间。

本实施例提供的另一种方案中，按键单元的感应时间可调，产品出厂后参数可以为固定值。在效率要求较高的场合，可以将感应时间的阈值即预设感应时间设计稍小，在空间环境恶劣易有干扰的场合，可以将感应时间的阈值即预设感应时间设计稍大。还可将感应时间参数化，产品交付使用后，用户可根据使用情况做调整。该设计具有人性化，能为用户提供更有效的服务。

可选的，按键单元可以设计成当检测到物体的距离信号对应的距离比预设感应距离的设定值小较多时，可以减少本次确认的感应时间。例如当预设感应距离的设定值为10mm，预设感应时间的设定值为700ms时，若检测到物体的距离为5mm，感应时间超过500ms即可认为是有效信号，不需要达到700ms。本发明实施例进一步的提高了按键单元的环境适应能力和抗干扰能力较强，设计具有人性化，能为用户提供更有效的服务。

本发明实施例提供了一种非接触式按键，包括至少一个按键单元，按键单元包括感应区域扩展模块、距离检测模块和信号处理模块，距离检测模块与信号处理模块连接；其中，感应区域扩展模块用于增大距离检测模块的感应区域；距离检测模块用于检测位于感应区域内的物体到非接触式按键的距离，生成距离信号并将距离信号传输至信号处理模块；信号处理模块用于根据距离信号生成按键控制信号，至少一个按键单元共用一个信号处理模块。在增强了按键的抗干扰能力，调节按键的感应区域，设计具有人性化，能为用户提供更有效的服务的同时，降低了器件的成本以及所占空间。

实施例三

本发明实施例提供了一种按键控制方法，应用于上述任一实施例所述的非接触式按键，可由信号处理模块执行。图4是本发明实施例三提供的一种按键控制方法的流程图，参考图4，方法包括：

s10、通过非接触式按键中的距离检测模块获取距离信号，其中，距离信号用于指示位于感应区域的物体到非接触式按键的距离。

具体的，非接触式按键包括至少一个按键单元，按键单元包括感应区域扩展模块、距离检测模块和信号处理模块，距离检测模块与信号处理模块连接。其中，感应区域扩展模块用于调节距离检测模块的感应区域；距离检测模块用于检测位于感应区域内的物体到非接触式按键的距离并生成距离信号，距离信号用于指示位于感应区域的物体到非接触式按键的距离。

s20、根据距离信号生成按键控制信号。

具体的，距离检测模块与信号处理模块连接，当距离检测模块检测到位于感应区域内的物体到非接触式按键的距离并生成距离信号，再将距离信号传输至信号处理模块；信号处理模块根据距离信号生成按键控制信号。

可选的，根据距离信号生成按键控制信号，包括：

若判定距离信号对应的距离小于或等于预设距离，则在确定物体的感应时间达到预设时间时，生成第一控制信号，以指示目标器件执行对应动作，其中，预设距离小于预设感应距离，预设时间小于预设感应时间；

若判定距离信号对应的距离小于或等于预设感应距离且大于预设距离，则在确定物体的感应时间达到预设感应时间时，生成第一控制信号；

若判定距离信号对应的距离大于预设感应距离，则生成第二控制信号，以指示目标器件保持原有动作。

示例性地，预设感应距离的设定值为10mm，预设感应时间的设定值为700ms时，预设距离为5mm。若检测到物体的距离信号对应的距离为3mm，即距离信号对应的距离小于或等于预设距离，则在确定物体的感应时间达到预设时间500ms时，信号处理模块即可生成第一控制信号，以指示目标器件执行对应动作，不需要达到预设感应时间700ms。若检测到物体的距离信号对应的距离为8mm，即距离信号对应的距离小于或等于预设感应距离且大于预设距离，则物体的感应时间需要达到预设感应时间700ms时，信号处理模块才可生成第一控制信号，以指示目标器件执行对应动作。若检测到物体的距离信号对应的距离为12mm，即物体的距离信号对应的距离大于预设感应距离时，信号处理模块生成第二控制信号，以指示目标器件保持原有动作。

本发明实施例提供的技术方案可以实现当检测到物体的距离信号对应的距离比预设感应距离的设定值小较多时，可以减少本次确认的感应时间。进一步的提高了按键的环境适应能力和抗干扰能力较强，设计具有人性化，能为用户提供更有效的服务。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。