專利名稱：非碰觸式智能化按鍵開關的控制系統的制作方法
技術領域：
本實用 新型涉及一種新型的按鍵開關控制系統，主要是一種非碰觸式智能化按 鍵開關的控制系統。它適用于非接觸技術要求的設備、公共場所共用設施和信息的使 用、獲取，如醫療儀器、設備、電梯、宿舍大門數控鎖、銀行柜員機、POS機、自動售 貨機、售票機、樓道照明燈、自助式人行橫道燈、礦井及其他易燃、易爆環境下的作業 機械、按鍵式對講機、電話機、娛樂電子產品、電腦輸入設備等的按鍵操作。
背景技術：
自人類使用電能以來，各種各樣的開關廣泛應用于控制各種電器。特別是現 代社會的發展，在眾多公共場所，人們共用開關來控制各種公用設施和信息的使用、獲 取。它為方便人們的生活、提高效率、節約能源等發揮了巨大的作用。然而，在提供便 利的同時，它也帶來新的問題這些按鍵開關都有一個共同的特點——為碰觸或推壓式 按鍵開關，其共同操作模式需要使用者用手指接觸操作。必然形成不同人員之間的手指 間接接觸，如此存在一個弊病——因接觸而污染，導致一些烈性傳染病如病毒性疾病(包 括SARS、H5N1、甲型肝炎等)和細菌性疾病(如傷寒、霍亂、菌痢等)的傳播。我們常 常看到，在公共場所，人們很不情愿地用手指去按壓，也有少數人用指背關節、鑰匙、 其他物品或隔著紙巾按壓等。然而，大多數人在按壓開關后不能及時對污染的指頭進行 清潔，這實際造成一種疾病傳播的途徑，也增加了人們心理上的負擔和不安全感。當疾 病流行期間，不少公共場所都不斷對電梯按鍵等進行消毒處理，說明人們已經認識到接 觸污染的存在。簡單的消毒既不可能杜絕污染又不能長期和廣泛的進行，因此，這種因 接觸而形成的交叉污染危險始終存在。在醫學界，手術室、產房、重癥監護室等需要避免污染的場所，如果使用不接 觸技術來操作各種儀器、設備，將大大方便醫護人員的工作，提高效率，減少醫院內交 叉感染的發生。由于現行機械式開關可能產生電火花，對于煤氣泄漏的室內、有易燃氣體的礦 井、手術室等環境均可引發燃燒或爆炸。在潮濕環境下還可造成人員觸電傷害。我們已經注意到，在一些條件較好的衛生間使用了感應式沖水器和洗手閥門， 使人們感受到便利和衛生。由于其技術的限制，尚不能廣泛應用于其他場所。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種非碰觸式智能化按鍵開關的控制系統，為此，實 用新型發明者在醫學不接觸技術的啟發下，研制出一種非碰觸式智能化按鍵開關的控制 系統，應用于各種醫療儀器設備、電梯、易燃易爆環境下的機械及其他公用設施。將能 克服以上接觸式按鍵開關的弊病，防止污染，達到預防疾病及污染的傳播，減少爆炸、 觸電傷害，節約能源，提供安全、舒適的公共環境，促進社會和諧的目標。實現本實用新型的技術方案是這種非碰觸式智能化按鍵開關的控制系統包括虛擬按鍵開關和與之連接的控制電路，其中虛擬按鍵開關包括一通透隔板，在該通透隔 板上設有一個或以上的非碰觸式虛擬按鍵，該虛擬按鍵包括發射模塊和接收模塊。 該技術方案還包括所述發射模塊透過所述通透隔板或通透隔板上的微孔發射紅外線或激光或電磁 波或超聲波信號，該信號經手指或其他物品遮擋后反射并被所述接收模塊接收，該接收 模塊連接控制電路。所述控制電路包括發射模塊、接收模塊、信號中央處理器、聲光顯示模塊、控 制單元、執行器，其中信號中央處理器分別與發射模塊、接收模塊、聲光顯示模塊、控 制單元連接，控制單元還與執行器連接。所述信號中央處理器還分別與復位鍵、清除鍵、虛擬按鍵檢測模塊連接。實現本實用新型的優良效益1、公共場所的共用設備使用本實用新型，可以大大減少疾病和污染傳播的可能 性。其對社會公共健康的貢獻和因減少疾病傳播而產生的社會和經濟效益將是巨大的。2、本實用新型將為無人值守的樓道燈光、過街人行交通燈等，提供節能、有 效、準時的服務。3、本非碰觸式智能化按鍵開關將大大減少一般碰觸式按鍵機械設備出現的損壞 及維修，降低設備使用成本、提高使用年限由于不產生電火花，可安全使用于存在易 爆、易燃危險的環境，也不會因為開關漏電而出現觸電危險。4、非碰觸式智能化按鍵開關將使安裝他的設備在設計上更為美觀，有利于該產 品的推廣使用。5、非碰觸式智能化按鍵開關在醫學界的廣泛使用，將為非接觸技術的廣泛應用 提供基礎。使手術中使用燈光、錄像、各種治療設備如電刀、吸引器等可由手術者或手 術助手自行操作，方便、快捷、節省人力并大大減少醫院內交叉感染的發生。

圖1是本實用新型的電路原理框圖。圖2是本實用新型的虛擬按鍵示意圖。圖中1通透隔板、2發射模塊、3接收模塊、4遮擋物、5虛擬按鍵、6清除 鍵、7復位鍵、8執行器、9電梯控制單元、10信號中央處理器、11虛擬按鍵有效信號、 12聲光顯示模塊、13報警模塊、14虛擬按鍵檢測模塊。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步說明如圖所示，以電梯系統為例。本系統由虛擬按鍵5、清除鍵6、復位鍵7、執行器8、電梯控制單元9、信號中 央處理器10、聲光顯示模塊12、報警模塊13、虛擬按鍵檢測模塊14組成。虛擬按鍵5 由通透隔板1、發射模塊2、接收模塊3組成。工作原理本非碰觸式智能化按鍵開關的控制系統是由開關內的發射器發射的紅外線或激光或電磁波或超聲波到正前方空間，被設置距離內的手指(或其他物品)遮擋后折返到與 發射器并列的接收器，再進入信號中央處理器，經限時確認、聲、光顯示、超時報警、 延長及累加、分級累加、累減，以及多按鍵組合開關的每次定位確認、清除、復位重置 等智能化處理后的信號替代原開關信號發送到原控制單元和執行器完成相應的工作。所述發射器和接收器正前方設置距離內的手指遮擋后折返的信號控制是指，發 射器發射的信號僅在按鍵正面的延伸范圍內，根據按鍵的功能，手指遮擋的有效距離可 設定為固定值(如1-30毫米或1-500毫米)，超過該距離的遮擋，將不產生有效折返信 號。所述信號限時確認、聲、光顯示、超時報警的控制是指，有效折返的信號在規 定的時間(如50毫秒)內，形成一個有效信號，同時以按鍵顯示燈亮或發出聲響提示按 鍵成功，可進行下一步操作；如有效折返的信號延續時間超過規定時限(如2秒)，將出 現顯示燈閃亮和/或間斷發出聲響，提示有物體持續遮擋按鍵(如香口膠黏貼)，應于及 時維修。
所述信號延長及累加、分級累加、累減的控制是指，有效折返的信號被確認 后，可以設定將該信號延長到規定時間(如5-10秒)，使執行器按照相同時間執行相應功 能(如照明)；如果在以上信號延長期內，又有新的信號進入，則在已經執行的時間上累 加一個規定時間，使執行器完成累加的功能。如果使用開關組合，在中間按鍵開關接通 后，將手指移位到上方累加功能鍵，將根據遮擋的時間，按級累加信號大小；如果按鍵 開關接通后，將手指移位到下方累減功能鍵，將根據遮擋的時間，按級累減信號大小； 再次回到中間的按鍵，該組合開關關閉。所述多按鍵組合開關的每次定位確認、清除、復位重置的控制是指，在多按鍵 組合開關進行操作時，手指或拳頭可能對鄰近按鍵形成遮擋，必須設定每次僅能確認一 個有效按鍵遮擋(如規定無論遮擋區域有多大，僅有豎列坐標的最高位及橫行坐標的最 左側位的按鍵遮擋有效；或設定為僅有最短遮擋距離的按鍵為有效)，才能分次完成多 個組合數字或信號的輸入；如果使用中出現輸入錯誤，將能應用清除按鍵取消最后一位 確認的信號，也可以使用復位鍵將已經確認的數字或信號全部清除，重新進行設置。實現本實用新型的系統為按需要大小設置的虛擬按鍵面板(帶微孔通道或不 帶通道)，發射器(紅外線或激光或電磁波或超聲波)、接收器、信號中央處理器、聲光 顯示模塊、執行器。實施例非碰觸式智能化按鍵開關應用于停車場樓道開關的實施方式為，在樓道的起始 點和折返后的終點相當于人體平均軀干中點處各設置非碰觸式智能化按鍵開關一個，樓 道中間轉彎處天花板上安裝照明燈(如為單跑樓道，照明燈安裝于樓道中間處)。兩端開 關的接收信號，傳輸到照明燈處的信號中央處理器，經處理后的信號，控制照明燈的開 啟及照明時間。操作方式為行人按照樓道大門或開關上的操作指南，用手背在非碰觸式 智能化按鍵開關(其正面有LED燈照明)l-200mm范圍內揮動一下，折返的信號傳入照 明燈處的中央處理器，發出一個延長的亮燈信號，其時間，按照老人或小孩正常走完該 段樓梯的最長時間(如10秒)。如果在第一個人進入后一段時間，第二個人重新進入或 者從相反方向進入，他們也要同樣遮擋非碰觸式智能化按鍵開關一次，此時，折返的信號再次傳輸到照明燈處的信號中央處理器，在第一次照明剩余時間上增加一個完整的亮 燈信號(延長亮燈時間10秒，特殊情況下，可以連續遮擋兩次，這就可以有兩倍的延長 時間，保證在亮燈的情況下完成特殊的工作)，確保后進入的人員走完全程時限內，照明 燈一直開啟。達到規定時間后(剩余時間+ —個完整亮燈周期)燈光將自動熄滅，既確 保了照明又防止了浪費。這將比現在使用的手動開關和聲控開關(常因老化而失靈)方 便、準確、環保、衛生。 本非碰觸式智能化按鍵開關應用于電梯或柜員機的實施方式為在電梯的控制按鍵板或柜員機的輸入按鍵板部分，使用相同模式的非碰觸式智 能化虛擬按鍵開關板替代，當手指遮擋某個按鍵時(如距離設置為l-30mm)，該按鍵接 收到折返的信號后，出現該按鍵及樓層的數字燈亮(電梯)或者發出蜂鳴音，同時顯示 屏上出現相應的符號或數字(柜員機)。依次完成多個信號輸入，該信號經信號中央處 理器處理后將確認的信號輸入原電梯或柜員機的控制單元，啟動相應設備完成原設定的 工作任務。這里所述“依次完成多個信號輸入，該信號經信號中央處理器處理后將確認 的信號輸入”是指在電梯的控制按鍵板或柜員機的輸入按鍵板部分，存在多個按鍵被同 時遮擋的可能，必須經信號中央處理器處理后確認的信號才是有效信號，其中有三條原 則一是每次按鍵遮擋，只能確認一個有效信號；二是多個遮擋中只選取豎列坐標的最 高位及橫行坐標的最左側位的按鍵遮擋為有效；三是設定具有最短距離的按鍵遮擋為有 效。即是將指頭對準的最高、最左位或者是指尖最接近的按鍵遮擋定為有效，屏蔽了其 余遮擋，實現了每次一鍵的操作模式。為此，電梯或柜員機的控制及執行器部分不用改 動，僅須更換按鍵面板，同時增加信號中央處理器，輸出的信號進入原機的控制單元就 能完成改裝。本非碰觸式智能化按鍵開關應用于手術設備控制的實施方式為進行腹腔鏡等內窺鏡手術時，常常需要調整冷光源亮度、高頻電刀的強度等， 手術醫師操作中需要調整時因無菌要求，無法接觸這些開關，只能要求巡航護士在臺下 進行操作。既浪費時間和人力，還常常達不到手術者的要求。如果使用本非碰觸式智 能化按鍵開關，分組組合為開關屏，吊裝于手術臺上適合手術主刀或手術助手操作的位 置，外面包上消毒透明膜，手術者可以在不碰觸的情況下方便的操控相關設備。即使不 小心碰觸，也有消毒膜阻隔，不會造成污染。組合開關可設置為上、中、下組合。中間 單次長開、雙次長關；長開情況下遮擋上位開關，按照時限形成分級累加；長開情況下 遮擋下位開關，按照時限形成分級累減。如果加上錄像開關、吸引器開關等，各種手術 及特殊治療都能讓手術者操控自如。以上非碰觸式智能化按鍵開關的主要模式我們已經完成功能試驗的樣品，經操 作證實，完全具有實用的功能和產業化的應用前景，值得推廣使用。
權利要求1.一種非碰觸式智能化按鍵開關的控制系統，其特征是包括虛擬按鍵開關和與之連 接的控制電路，其中虛擬按鍵開關包括一通透隔板，在該通透隔板上設有一個或以上的 非碰觸式虛擬按鍵，該虛擬按鍵包括發射模塊和接收模塊。
2.如權利要求1所述的非碰觸式智能化按鍵開關的控制系統，其特征是所述發射模塊 透過所述通透隔板或通透隔板上的微孔發射紅外線或激光或電磁波或超聲波信號，該信 號經遮擋后反射并被所述接收模塊接收，該接收模塊連接控制電路。
3.如權利要求1所述的非碰觸式智能化按鍵開關的控制系統，其特征是所述控制電路 包括發射模塊、接收模塊、信號中央處理器、聲光顯示模塊、控制單元、執行器，其中 信號中央處理器分別與發射模塊、接收模塊、聲光顯示模塊、控制單元連接，控制單元 還與執行器連接。
4.如權利要求3所述的非碰觸式智能化按鍵開關的控制系統，其特征是所述信號中央 處理器還分別與復位鍵、清除鍵、虛擬按鍵檢測模塊連接。
專利摘要一種非碰觸式智能化按鍵開關的控制系統包括虛擬按鍵隔板、發射電路、接收電路、信號中央處理器、聲光顯示模塊、執行器等。本系統將常用的碰觸式按鍵開關變為非碰觸式智能化按鍵開關，由虛擬按鍵發射電路發射的信號經手指遮擋返折后由接收電路接收，進入信號中央處理器進行確認后經延長、累加、分級累加、累減，清除、復位等智能化處理后的信號，替代原按鍵開關產生的信號，輸入原執行器而完成相應的工作。廣泛應用于各種公共設施，能夠避免碰觸式按鍵開關引致的污染和疾病傳播，延長使用壽命，防止傳統開關引發爆炸和觸電的危險，為公眾提供安全、衛生、節能的環境。這種不接觸技術應用于醫學界來操作各種儀器、設備，將大大方便醫護人員的工作，提高效率，減少醫院內交叉感染。
文檔編號H03K17/94GK201805410SQ20102018320
公開日2011年4月20日 申請日期2010年4月30日 優先權日2010年4月30日
發明者王佑夫 申請人:王佑夫