接近式感應開關的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種接近式感應開關，包括：導電感應體，用于在人體接近時接收人體的靜電電荷；電容控制器，用于基于所述靜電電荷控制電容的充電放電以生成閥驅動信號；閥驅動電路，用于基于所述閥驅動信號控制閥門的開啟和關閉。實施本實用新型的接近式感應開關，由于采用了導電感應體自身當作傳感器，無需安裝獨立的傳感器就可以實現(xiàn)接近感應。并且因為不存在獨立的傳感器，沒有傳感器使用壽命的問題。由于通過對人體靜電電荷進行感應，因此無指向性，只要接近感應體即可觸發(fā)開和關。此外，由于基于所述靜電電荷控制電容的充電放電進行控制，因此可以根據用戶設定不同的感應距離。
【專利說明】接近式感應開關

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及感應開關領域，更具體地說，涉及一種接近式感應開關。

【背景技術】
[0002] 現(xiàn)有的感應開關通常是使用紅外接近傳感器或者普通的電容式感應器產生開關 控制信號。驅動電路基于該開關控制信號控制電磁閥開關。然而紅外感應開關需要獨立或 者集成安裝紅外接近傳感器。由于紅外接近傳感器長期處于工作狀態(tài)，使用壽命有限。并 且紅外接近傳感器有指向性，感應區(qū)域相對較小，因此在使用時，用戶要進入紅外接近傳感 器指定的區(qū)域才能觸發(fā)開關。而普通的電容感應開關的感應距離很短，且不能改變。
[0003] 因此，需要一種無需額外安裝接近傳感器、感應區(qū)域較大且感應距離可以設定的 接近式感應開關。 實用新型內容
[0004] 本實用新型要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術的接近式感應開關需要額外安 裝接近傳感器、感應區(qū)域較小且感應距離固定的缺陷，提供一種無需額外安裝接近傳感器、 感應區(qū)域較大且感應距離可以設定的接近式感應開關。
[0005] 本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種接近式感應開關，包 括：用于在人體接近時接收人體的靜電電荷的導電感應體，用于基于所述靜電電荷控制電 容的充電放電以生成閥驅動信號的電容控制器，用于基于所述閥驅動信號控制閥門的開啟 和關閉的閥驅動電路；其中所述導電感應體、所述電容控制器和所述閥驅動電路電連接。
[0006] 在本實用新型所述的接近式感應開關中，所述電容控制器進一步包括：用于基于 所述靜電電荷對電容進行充電放電的電容充放電電路，用于按照預定設置生成占空比信 號的脈沖寬度調制器，用于基于所述充電放電生成比特流信號的比特流信號生成器，用于 基于所述占空比信號和所述比特流信號生成計數(shù)的計數(shù)器，用于基于所述計數(shù)生成閥驅動 信號的處理器，其中所述電容充放電電路與所述比特流信號生成器電連接，所述比特流信 號生成器和所述脈沖寬度調制器與所述計數(shù)器電連接，所述計數(shù)器與所述處理器電連接。
[0007] 在本實用新型所述的接近式感應開關中，所述電容充放電電路包括感應電容、夕卜 部調制電容和放電電阻，所述感應電容的第一端經第一控制開關連接到電源、所述感應電 容的第二端接地，所述外部調制電容的第一端依次經第二控制開關和所述第一控制開關連 接到電源、所述外部調制電容的第二端接地，所述放電電阻的第一端連接到所述外部調制 電容的第一端和所述比特流信號生成器、所述放電電阻的第二端經第三控制開關接地。
[0008] 在本實用新型所述的接近式感應開關中，所述比特流信號生成器包括比較器和鎖 存器，所述比較器的第一輸入端連接所述電容充放電電路、所述比較器的第二輸入端連接 參考電壓信號、所述比較器的輸出端連接所述鎖存器的輸入端，所述鎖存器的輸出端連接 所述計數(shù)器和所述電容充放電電路。
[0009] 在本實用新型所述的接近式感應開關中，所述計數(shù)器包括與門和計數(shù)器，所述與 門的第一輸入端連接所述脈沖寬度調制器、所述與門的第二輸入端連接所述比特流信號生 成器、所述與門的輸出端連接所述計數(shù)器的輸入端。
[0010]在本實用新型所述的接近式感應開關中，所述電容控制器進一步包括用于生成時 鐘信號的時鐘生成器。
[0011] 在本實用新型所述的接近式感應開關中，所述時鐘生成器包括時鐘源、振蕩器、分 波器，所述時鐘源與所述振蕩器的輸入端相連，所述振蕩器的輸出端連接所述分波器的輸 入端，所述分波器的輸出端分別連接所述脈沖寬度調制器、所述比特流信號生成器和所述 計數(shù)器的時鐘端。
[0012] 本實用新型解決其技術問題采用的另一技術方案是，構造一種接近式感應開關， 包括：用于在人體接近時接收人體的靜電電荷的導電感應體、用于感應所述靜電電荷的感 應電容、外部調制電容、放電電阻，比較器、鎖存器、與門、脈沖寬度調制器、計數(shù)器、處理器、 用于生成閥驅動信號的閥驅動電路和閥門；所述感應電容的第一端經第一控制開關連接 到電源、所述感應電容的第二端接地，所述外部調制電容的第一端依次經第二控制開關和 所述第一控制開關連接到電源、所述外部調制電容的第二端接地，所述放電電阻的第一端 連接到所述外部調制電容的第一端和所述比較器的第一輸入端、所述放電電阻的第二端經 第三控制開關接地，所述比較器的第二輸入端連接參考電壓信號、所述比較器的輸出端連 接所述鎖存器的輸入端，所述鎖存器的輸出端連接所述第三控制開關和所述與門的第二輸 入端、所述與門的第一輸入端連接所述脈沖寬度調制器、所述與門的輸出端連接所述計數(shù) 器的輸入端，所述計數(shù)器的輸出端連接所述處理器，所述處理器與所述閥驅動電路電連接。
[0013] 在本實用新型所述的接近式感應開關中，所述電容控制器進一步包括用于生成時 鐘信號的時鐘生成器。
[0014] 在本實用新型所述的接近式感應開關中，所述時鐘生成器包括時鐘源、振蕩器、分 波器，所述時鐘源與所述振蕩器的輸入端相連，所述振蕩器的輸出端連接所述分波器的輸 入端，所述分波器的輸出端分別連接所述脈沖寬度調制器、所述鎖存器和所述計數(shù)器的時 鐘端。
[0015] 實施本實用新型的接近式感應開關，由于采用了導電感應體自身當作傳感器，無 需安裝獨立的傳感器就可以實現(xiàn)接近感應。并且因為不存在獨立的傳感器，沒有傳感器使 用壽命的問題。由于通過對人體靜電電荷進行感應，因此無指向性，只要接近感應體即可觸 發(fā)開和關。此外，由于基于所述靜電電荷控制電容的充電放電進行控制，因此可以根據用戶 設定不同的感應距離。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中：
[0017] 圖1是本實用新型的接近式感應開關的第一實施例的原理框圖；
[0018] 圖2是本實用新型的接近式感應開關的第二實施例的原理框圖；
[0019] 圖3是本實用新型的接近式感應開關的第三實施例的電路原理圖；
[0020] 圖4是圖3所示的接近式感應開關的調制模式的等效電路圖；
[0021] 圖5是圖3所示的接近式感應開關的充放電過程的電壓輸出波形圖；
[0022] 圖6是圖3所示的接近式感應開關的充放電過程的比較器輸出波形圖；
[0023] 圖7是圖3所示的接近式感應開關的充放電過程的計數(shù)過程的原理示意圖。

【具體實施方式】
[0024]圖1是本實用新型的接近式感應開關的第一實施例的原理框圖。如圖1所示，所 述接近式感應開關包括導電感應體100、電容控制器200、閥驅動電路300和閥門400。所述 導電感應體100用于在人體接近時接收人體的靜電電荷。例如，該導電感應體100可以是 任何金屬感應體、石墨導電體，聚合物感應體或者其他導電材料感應體。在本實用新型的優(yōu) 選實施例中，該導電感應體100可以是例如金屬水龍頭，控制電燈、電視、冰箱等等家用電 器的金屬按鍵等等。所述電容控制器200用于基于所述靜電電荷控制電容的充電放電以生 成閥驅動信號。所述電容控制器200從所述導電感應體100接收靜電電荷。由于人靠近和 離開時，接收到的靜電電荷數(shù)量不同，這將導致電容的充電放電時間不同。所述電容控制器 200可基于這一差別生成閥驅動信號。所述閥驅動電路300從所述電容控制器200接收該 閥驅動信號，并基于該閥驅動信號控制閥門400的開啟和關閉。在本實用新型的一個實施 例中，該閥門400可以是電磁閥，所述閥驅動電路300可以是電磁閥驅動電路。在本實用新 型的其他實施例中，該閥門可以是其他開關器件，例如三極管、晶體管等等。而所述閥驅動 電路300可以是三極管驅動電路或者晶體管驅動電路等等。
[0025] 實施本實用新型的接近式感應開關，由于采用了導電感應體自身當作傳感器，無 需安裝獨立的傳感器就可以實現(xiàn)接近感應。并且因為不存在獨立的傳感器,沒有傳感器使 用壽命的問題。由于通過對人體靜電電荷進行感應，因此無指向性，只要接近感應體即可觸 發(fā)開和關。此外，由于基于所述靜電電荷控制電容的充電放電進行控制，因此可以根據用戶 設定不同的感應距離。
[0026]圖2是本實用新型的接近式感應開關的第二實施例的原理框圖。如圖2所示，所 述接近式感應開關包括導電感應體100、電容控制器200、閥驅動電路300和閥門400。在本 實施例中，所述導電感應體100、閥驅動電路300和閥門400可以按照圖1所示的實施例構 建，在此就不再累述了。
[0027] 在本實施例中，所述電容控制器200包括電容充放電電路210、脈沖寬度調制器 220、比特流信號生成器230、計數(shù)器240和處理器250。在本實施例中，所述電容充放電電 路210用于基于所述靜電電荷對電容進行充電放電。例如，所述電容充放電電路210可以是 任何的LC充放電電路，或者LRC充放電電路。所述脈沖寬度調制器220用于按照預定設置 生成占空比信號。例如所述脈沖寬度調制器220可以是任何的脈沖寬度調制電路、芯片或 者程序模塊。所述比特流信號生成器230用于基于所述充電放電生成比特流信號。例如， 所述比特流信號生成器230可以根據充放電時間和電壓大小生成比特流信號。所述計數(shù)器 240用于基于所述占空比信號和所述比特流信號生成計數(shù)。例如，所述計數(shù)器240可以采用 任何的計數(shù)器進行計數(shù)。所述處理器250可以基于所述計數(shù)生成閥驅動信號。例如，當所 述計數(shù)大于設定數(shù)值的時候，生成開啟的閥驅動信號。當所述計數(shù)小于設定數(shù)值的時候，生 成關閉的閥驅動信號。
[0028] 實施本實用新型的接近式感應開關，由于采用了導電感應體自身當作傳感器，無 需安裝獨立的傳感器就可以實現(xiàn)接近感應。并且因為不存在獨立的傳感器，沒有傳感器使 用壽命的問題。由于通過對人體靜電電荷進行感應，因此無指向性，只要接近感應體即可觸 發(fā)開和關。此外，由于基于所述靜電電荷控制電容的充電放電進行控制，因此可以根據用戶 設定不同的感應距離。
[0029] 圖3是本實用新型的接近式感應開關的第三實施例的電路原理圖。圖3中主要示 出了電容控制器200的構造。如圖3所示，電容控制器 2〇〇包括感應電容Cx、外部調制電容 Cmod、放電電阻RB，比較器F1、鎖存器L1、與門Y1、脈沖寬度調制器PWM、計數(shù)器CN1、處理器 250。其中感應電容Cx、外部調制電容Cmod、放電電阻RB構成了圖2所示的電容充放電電路 210。脈沖寬度調制器PWM構成圖2所示的脈沖寬度調制器220。比較器F1、鎖存器L1構 成了圖2所示的比特流信號生成器230。與門Y1、計數(shù)器CN1構成圖2所示的計數(shù)器240。
[0030] 如圖3所示，所述感應電容Cx的第一端經第一控制開關Φ1連接到電源VDD、所述 感應電容 &的第二端接地。所述外部調制電容Cmod的第一端依次經第二控制開關φ2和 第一控制開關Φ?連接到電源VDD。所述外部調制電容Cmod的第二端接地。所述放電電阻 RB的第一端連接到所述外部調制電容Cmod的第一端和所述比較器Π 的第一輸入端。所述 放電電阻RB的第二端經第三控制開關φ3接地，所述比較器F1的第二輸入端連接參考電壓 信號VREF。所述比較器F1的輸出端連接所述鎖存器L1的輸入端。所述鎖存器L1的輸出 端連接所述第三控制開關tp3和所述與門Υ1的第二輸入端。所述與門Υ1的第一輸入端連 接所述脈沖寬度調制器PWM。所述與門Π 的輸出端連接所述計數(shù)器CN1的輸入端以輸出計 數(shù)。所述處理器250基于所述計數(shù)生成閥驅動信號。
[0031] 圖4是圖3所示的接近式感應開關的調制模式的等效電路圖。圖5是圖3所示的 接近式感應開關的充放電過程的電壓輸出波形圖。圖6是圖3所示的接近式感應開關的充 放電過程的比較器輸出波形圖。圖7是圖3所示的接近式感應開關的充放電過程的計數(shù)過 程的原理示意圖。下面將結合圖4-7,對圖3所示的接近式感應開關的原理說明如下。
[0032]如圖3-4所示，第一控制開關φ?閉合時，利用電源乂00對感應電容0乂進行充電。 第一控制開關φ?斷開而第二控制開關φ2斷開時，利用感應電容Cx對外部調制電容Cmod 進行充電。當Cmod充電電壓達到參考電壓Vref時，比較器F1輸出高電平。鎖存器L1將 鎖存高電平。鎖存器L1的高電平控制第三控制開關φ3閉合，從而利用放電電阻RB進行放 電。鎖存器U使能所述脈沖寬度調制器PWM輸出到與門γι ;直到鎖存器L1有新狀態(tài)更新。 與門Y1結合所述脈沖寬度調制器PWM輸出的占空比和鎖存器L1輸出的比特流信號，并將 其提供給計數(shù)器CN1的輸入端。計數(shù)器CN1輸出計數(shù)到處理器250。處理器250最后將計 數(shù)器CN1的值進行處理判斷是否有手指觸摸。
[0033]結合圖3和圖5可知，可以將所述感應電容Cx轉換為等效電阻R CX。電阻Vdd通 過等效電阻Rex對外部調制電容Cmod進行充電，知道充電達到參考電壓Vref。比較器F1 輸出高電平，鎖存器L1鎖存高電平，放電電阻 RB接入地，對外部調制電容Cmod進行放電， 當外部調制電容Cmod電壓低于參考電壓Vref時，比較器F1輸出低電平，放電電阻RB對地 斷開，電源Vdd再次對外部調制電容 Cmod進行充電。在充放電過程中，外部調制電容〇11〇(1 電壓V (Cmod)以及比較器F1輸出如圖5-6。
[0034]在有人接近或者觸摸導電感應體100時，所述導電感應體100用于在人體接近或 觸摸時接收人體的靜電電荷。此時感應電容&增大，等效電阻Rcx就變小。等效電阻Rex 就變小，充電電流就變大，外部調制電各Cmod的充電時間就變短。當外部調制電容Quod充 電時間變短而放電時間不變。這時，通過與門 Y1將來自脈沖寬度調制器PWM的占空比信號 和來自鎖存器L1的所述比特流信號求與之后，獲得的占空比變大，可以更長時間開啟計數(shù) 器CN1。由于開啟計數(shù)器CN1的時間更長，計數(shù)器CN1計數(shù)就越多，如圖7所示。通過采用 處理器250可以計算計數(shù)器的值，然后判斷是否有人接近或者觸摸導電感應體100。例如， 當所述計數(shù)大于設定數(shù)值的時候，判斷有人接近或者觸摸導電感應體1〇〇,生成開啟的閥驅 動信號。當所述計數(shù)小于設定數(shù)值的時候，判斷沒有人接近或者觸摸導電感應體100,生成 開啟的閥驅動信號。
[0035] 在圖3所示的實施例中，電容控制器200還包括時鐘源PRS、振蕩器0S1、分波器r 構成的時鐘生成器。如圖3所示，所述時鐘源PRS與所述振蕩器0S1的輸入端相連。所述 振蕩器0S1的輸出端連接所述分波器r的輸入端。所述分波器r的輸出端分別連接所述脈 沖寬度調制器PWM、所述鎖存器L1和所述計數(shù)器CN1的時鐘端。如圖3所示，所述時鐘源 PRS同時控制第一控制開關φ?和第二控制開關φ?。在本實用新型的其他實施例中，本領 域技術人員可以分別在所述脈沖寬度調制器PWM、所述鎖存器L1和所述計數(shù)器CN1內置時 鐘，也可以在處理器250中內置時鐘，或者采用處理器250控制第一控制開關φ?和第二控 制開關喊。
[0036] 實施本實用新型的接近式感應開關，由于采用了導電感應體自身當作傳感器，無 需安裝獨立的傳感器就可以實現(xiàn)接近感應。并且因為不存在獨立的傳感器，沒有傳感器使 用壽命的問題。由于通過對人體靜電電荷進行感應，因此無指向性，只要接近感應體即可觸 發(fā)開和關。此外，由于基于所述靜電電荷控制電容的充電放電進行控制，因此可以根據用戶 設定不同的感應距離。更進一步地，由于本實用新型沒有像傳統(tǒng)方式一樣，將電容電壓進行 測量從而卻確定是否有人靠近或觸摸，而是通過判斷充電電壓是否大于參考電壓，因此將 電壓轉換導致的精度問題減小到最小，因此靈敏度更佳。
[0037] 雖然本實用新型是通過具體實施例進行說明的，本領域技術人員應當明白，在不 脫離本實用新型范圍的情況下，還可以對本實用新型進行各種變換及等同替代。因此，本實 用新型不局限于所公開的具體實施例，而應當包括落入本實用新型權利要求范圍內的全部 實施方式。
【權利要求】
1. 一種接近式感應開關，其特征在于，包括：用于在人體接近時接收人體的靜電電荷 的導電感應體，用于基于所述靜電電荷控制電容的充電放電以生成閥驅動信號的電容控制 器，用于基于所述閥驅動信號控制閥門的開啟和關閉的閥驅動電路；其中所述導電感應體、 所述電容控制器和所述閥驅動電路電連接。
2. 根據權利要求1所述的接近式感應開關，其特征在于，所述電容控制器進一步包括： 用于基于所述靜電電荷對電容進行充電放電的電容充放電電路，用于按照預定設置生成占 空比信號的脈沖寬度調制器，用于基于所述充電放電生成比特流信號的比特流信號生成 器，用于基于所述占空比信號和所述比特流信號生成計數(shù)的計數(shù)器，用于基于所述計數(shù)生 成閥驅動信號的處理器，其中所述電容充放電電路與所述比特流信號生成器電連接，所述 比特流信號生成器和所述脈沖寬度調制器與所述計數(shù)器電連接，所述計數(shù)器與所述處理器 電連接。
3. 根據權利要求2所述的接近式感應開關，其特征在于，所述電容充放電電路包括感 應電容、外部調制電容和放電電阻，所述感應電容的第一端經第一控制開關連接到電源、所 述感應電容的第二端接地，所述外部調制電容的第一端依次經第二控制開關和所述第一控 制開關連接到電源、所述外部調制電容的第二端接地，所述放電電阻的第一端連接到所述 外部調制電容的第一端和所述比特流信號生成器、所述放電電阻的第二端經第三控制開關 接地。
4. 根據權利要求2所述的接近式感應開關，其特征在于，所述比特流信號生成器包括 比較器和鎖存器，所述比較器的第一輸入端連接所述電容充放電電路、所述比較器的第二 輸入端連接參考電壓信號、所述比較器的輸出端連接所述鎖存器的輸入端，所述鎖存器的 輸出端連接所述計數(shù)器和所述電容充放電電路。
5. 根據權利要求2所述的接近式感應開關，其特征在于，所述計數(shù)器包括與門和計數(shù) 器，所述與門的第一輸入端連接所述脈沖寬度調制器、所述與門的第二輸入端連接所述比 特流信號生成器、所述與門的輸出端連接所述計數(shù)器的輸入端。
6. 根據權利要求2-5中任一權利要求所述的接近式感應開關，其特征在于，所述電容 控制器進一步包括用于生成時鐘信號的時鐘生成器。
7. 根據權利要求6所述的接近式感應開關，其特征在于，所述時鐘生成器包括時鐘源、 振蕩器、分波器，所述時鐘源與所述振蕩器的輸入端相連，所述振蕩器的輸出端連接所述分 波器的輸入端，所述分波器的輸出端分別連接所述脈沖寬度調制器、所述比特流信號生成 器和所述計數(shù)器的時鐘端。
8. -種接近式感應開關，其特征在于，包括：用于在人體接近時接收人體的靜電電荷 的導電感應體、用于感應所述靜電電荷的感應電容、外部調制電容、放電電阻，比較器、鎖存 器、與門、脈沖寬度調制器、計數(shù)器、處理器、用于生成閥驅動信號的閥驅動電路和閥門；所 述感應電容的第一端經第一控制開關連接到電源、所述感應電容的第二端接地，所述外部 調制電容的第一端依次經第二控制開關和所述第一控制開關連接到電源、所述外部調制電 容的第二端接地，所述放電電阻的第一端連接到所述外部調制電容的第一端和所述比較器 的第一輸入端、所述放電電阻的第二端經第三控制開關接地，所述比較器的第二輸入端連 接參考電壓信號、所述比較器的輸出端連接所述鎖存器的輸入端，所述鎖存器的輸出端連 接所述第三控制開關和所述與門的第二輸入端、所述與門的第一輸入端連接所述脈沖寬度 調制器、所述與門的輸出端連接所述計數(shù)器的輸入端，所述計數(shù)器的輸出端連接所述處理 器，所述處理器與所述閥驅動電路電連接。
9. 根據權利要求8所述的接近式感應開關，其特征在于，所述電容控制器進一步包括 用于生成時鐘信號的時鐘生成器。
10. 根據權利要求9所述的接近式感應開關，其特征在于，所述時鐘生成器包括時鐘 源、振蕩器、分波器，所述時鐘源與所述振蕩器的輸入端相連，所述振蕩器的輸出端連接所 述分波器的輸入端，所述分波器的輸出端分別連接所述脈沖寬度調制器、所述鎖存器和所 述計數(shù)器的時鐘端。
【文檔編號】H03K17/945GK204068914SQ201420147233
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權日:2014年3月28日
【發(fā)明者】肖鍇 申請人:肖鍇