[发明专利]非接触式密码键盘输入装置及输入方法

说明书

一种非接触式适用于银行密码输入PAD的键盘装置及键位输入方法，包括电源电路，电容传感器，电容数字转换电路，控制模块，状态反馈控制电路及指示器，还包括附于PAD上的电极膜，电极膜上印有对应PAD键位的电容电极，该电容电极接到控制模块；电容传感器包括布置在键位周边外侧的第一电极和布置在键位四周的第二电极以及布置在键位中心的第三电极，第二电极和第三电极用透明材料制作；任一电极都至少为双键位，而且第三电极比第二电极下沉0.8‑3.5mm；各电极均连接电容数字转换电路，所述电容数字转换电路与所述控制模块连接；控制模块连接状态反馈控制电路及指示器；依据检测各电极自电容，确定手指在键盘上的立体位置并由此通过反馈控制电路提供手指指向键位的三态响应并且输入；本发明创造提供了结构设计合理，分辨率高，有效抵御各种干扰，充分利用电容检测的低成本和成熟的CDC芯片技术，为卫生敏感提供了可以普及推广的商业化非接触输入解决方案，并且自成系统，无需需要保密的银行提供接口协议。

技术领域

本发明创造涉及公共卫生的键盘按钮，特别是考虑卫生敏感下的感应按钮，特别是银行输入密码用的PAD密码器的配套非接触式密码键盘输入装置及输入方法。

背景技术

对于电梯等的消毒，特别是按钮开关的消毒，面临巨大的工作量，甚至难以实现病毒的消毒处理，为此社会上出现对接近感应按钮的需求，因为直接接触公共区域的按钮开关，例如电梯楼层选择和开关门的按钮，卫生间的冲水开关，公共饮用水开关等容易导致感染传染性疾病，而非接触式的按钮可以避免这样的风险。

对于人体的接近，特别是操作电梯按钮的手指的接近，有很多技术方案可以采用，包括摄像头、红外或射频等技术，例如中国 201480079328.5号专利；但电容感应是各种感应方案中成本最低的方案。

中国专利201480079328公开了一种利用手势控制电梯的技术方案，在其说明书中，提到了类似摄像等技术来记录手势，包括预先设置手势，其主要的技术构成是先记录甚至定制手势，把这些手势的数据记录在系统中形成手势库，然后在侦察到一种手势命令后，与手势库进行对比，判断出手势的含义，有点类似目前已经开始普及起来的人脸设别技术；该技术需要的硬件设备多且昂贵，另一方面，使用者的定制也是非常困难的，由于人体手势及动作方式千奇百怪，在准确判断识别和抗干扰这二个矛盾方面，该技术存在相当大的挑战，目前市面上没有出现这个产品也间接说明该技术的难度。

申请号201610551225.5，提出带有凹槽的电容式接近按钮，电容式接近按钮设置在凹槽底部，通过阈值设计人手指必须伸进凹槽内才能触发接近按钮，该申请并未披露电容接近按钮的具体电容测量方法，该方案存在存在着使用者的手指伸进凹槽容易触碰凹槽内壁的缺陷，特别是在电梯这种灯光相对昏暗及人员可能拥挤的环境中，同时，手势感应的使用者不太可能保证其动作的手指能够完全受控而不会产生抖动，否则就失去卫生敏感的意义；另外一方面，该专利对于温湿度等环境因素对设定阈值的影响也无法避免。

美国专利US7498822公开了一种电容感应人体手指接近的方案，也是采用类似的凹形设计的电容电极，同样存在上述问题，如果设法避免上述问题，按照我们的实验来看，需要让手指与开关壁有2cm以上的距离作为设计基础，那么，凹形电极设置的开关，最少需要5cm的内径设计，使得电梯众多开关按钮的排布成为挑战；另外，该专利披露了单纯模拟电路来测量电容的技术方案，并且还进一步为了消除相互串扰，特意采用等电势的办法和采用差分放大器等，但经过我们反复实验，人体手指对于电梯环境下设计的一个电极在防止无意触碰的安全距离下，所能够产生的电容值变化大体是10ff量级的，单纯模拟电路很难在测量与消除环境影响间取得较好的效果，所需要的器件成本也很高。另外，凹形电极布置的结构将增加悬停按钮结构成型的复杂度，导致加工成本的上升，并影响悬停按钮的美观和今后电梯的清洁消毒工作。美国专利US7498822仅仅采用测量自电容的方法，而排斥互电容的测量方法，没有利用互电容抗干扰能力强的优点，提高悬停按钮的性能，此外，该专利由于没有悬停按钮必须的声光反馈系统，会给操作者造成使用悬停按钮的困惑和不便。