一種解決電容傳感器式指紋儀受靜電干擾的方案的制作方法
【專利摘要】電容傳感器式指紋儀已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的人員身份的安全認(rèn)證。但是目前電容傳感器式指紋儀在使用過程中，都會(huì)遇到靜電對(duì)電容傳感器式指紋儀的干擾問題。這種干擾嚴(yán)重影響了電容傳感器式指紋儀的正常使用。本發(fā)明對(duì)電容傳感器式指紋儀殼體、產(chǎn)品硬件電路及軟件程序三個(gè)方面采取措施解決靜電干擾問題，使電容傳感器式指紋儀在使用時(shí)能夠很好的抗擊靜電干擾，保證其正常運(yùn)行與工作。
【專利說明】一種解決電容傳感器式指紋儀受靜電干擾的方案

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]電容傳感器式指紋儀，目前已經(jīng)被銀行等多個(gè)安全認(rèn)證領(lǐng)域廣泛使用。本方案旨在解決當(dāng)電容傳感器式指紋儀在使用時(shí)受到靜電電擊后產(chǎn)生死機(jī)或產(chǎn)品損壞的現(xiàn)象，使電容傳感器式指紋儀能夠更好地應(yīng)用在銀行柜員登陸系統(tǒng)、銀行金庫系統(tǒng)、公安部指紋采集系統(tǒng)、教育考試管理系統(tǒng)、駕校學(xué)員考試管理系統(tǒng)等各個(gè)系統(tǒng)和領(lǐng)域，確保其系統(tǒng)與產(chǎn)品的正常運(yùn)行與工作。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，電容傳感器式指紋儀，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于政府、金融機(jī)構(gòu)等安全要求較高的企事業(yè)單等各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的人員身份的安全認(rèn)證，但是，目前各個(gè)廠家的電容傳感器式指紋儀，在使用過程中都會(huì)遇到非常棘手的靜電對(duì)電容傳感器式指紋儀的干擾問題。電容傳感器指紋儀主要由殼體、電容式傳感器、硬件電路板和軟件程序組成。電容傳感器主要是由半導(dǎo)體硅制成具有一定的導(dǎo)電性，其表面就是指紋采集區(qū)域，當(dāng)采集人體指紋時(shí)手指必須按壓電容傳感器的指紋采集區(qū)，這時(shí)人體和外界所積累的靜電電荷通過與電容傳感器的接觸直接或通過產(chǎn)品外殼的縫隙進(jìn)入硬件電路板，從而導(dǎo)致電容傳感器式指紋儀死機(jī)或損壞。尤其在天氣干燥的環(huán)境中，這種現(xiàn)象產(chǎn)生時(shí)更容易造成電容傳感器式指紋儀的損壞，進(jìn)而嚴(yán)重影響電容傳感器式指紋儀的正常使用和壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]一種解決電容傳感器式指紋儀受靜電干擾的方案，采取以下方法可以使電容傳感器式指紋儀在使用時(shí)能夠很好的抗擊靜電干擾，確保其系統(tǒng)正常運(yùn)行，延長產(chǎn)品使用壽命。導(dǎo)致靜電干擾問題的原因主要有以下幾點(diǎn):
I)指紋儀殼體組件之間縫隙過大或電路板上的部分元器件因暴漏在產(chǎn)品表面，例如指示燈等元器件會(huì)構(gòu)成一個(gè)外界靜電進(jìn)入電路板的一個(gè)通道，使得外界靜電很容易通過縫隙進(jìn)入電路板將其損壞。
[0004]2)來自外界的電磁干擾。
[0005]3)來自信號(hào)線、電源線上的靜電、高頻噪聲和尖峰干擾。
[0006]4)目前各個(gè)廠商設(shè)計(jì)的雙層電路板其電源線和地線的電感量大，分布電容較小從而容易產(chǎn)生較大的電源噪聲干擾。
[0007]5)電容傳感器沒有和主板之間建立起較好的共地通道，當(dāng)電容傳感器受到靜電點(diǎn)擊時(shí)，無法迅速釋放靜電電荷從而很容易將電容傳感器損壞。
[0008]6)目前各個(gè)廠商選用的是無源晶振，容易受到外界干擾而無法為主控芯片提供穩(wěn)定精密的晶振信號(hào)，嚴(yán)重影響主芯片的正常工作。
[0009]7)當(dāng)主芯片受到外界干擾而無法正常工作時(shí)沒有其他輔助芯片將其重新啟動(dòng)。
[0010]8)由于電容傳感器是持續(xù)供電的，所以當(dāng)電容傳感器被靜電擊穿而發(fā)生短路時(shí)無法斷電從而導(dǎo)致其損壞。
[0011]具體解決方法:
[0011]殼體方面:
產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)指紋儀殼體選用塑料材質(zhì)并盡量的減小指紋儀殼體組件間的縫隙，并盡量減少暴露在指紋儀殼體表面的元器件。從而減少外界靜電進(jìn)入電路板的通道，使得產(chǎn)品的抗靜電的能力提高。
[0012]硬件電路方面:
①電容傳感器式指紋儀與主機(jī)通信的數(shù)據(jù)線要有屏蔽層，且數(shù)據(jù)線上要加磁環(huán)，以增加抗干擾能力。
[0013]②電源線和電路板的電源輸入端之間要串聯(lián)120歐姆的磁珠，傳感器和電路板之間的每條數(shù)據(jù)線都要串聯(lián)75歐姆的磁珠以增強(qiáng)抗干擾能力，電源線和各芯片的電源輸入端及傳感器和電路板之間的每條數(shù)據(jù)線都通過雙向6.8V的TVS保護(hù)管接地，使得其受到靜電點(diǎn)擊時(shí)能迅速將靜電電荷釋放到地上，從而消除了靜電電荷對(duì)其產(chǎn)生的損壞。
[0014]③電路板應(yīng)該采用至少四層板的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，中間為電源層和地層，同時(shí)頂層和底層也要鋪銅。且距離電路板邊緣5mm之內(nèi)的每一層都不要走線和鋪銅，以此來減小電源噪聲的干擾。
[0015]④電容傳感器的金屬接地點(diǎn)要用導(dǎo)線和電路板的地相連。使得電容傳感器和電路板地之間建立起較好的放電通道，當(dāng)電容傳感器受到靜電點(diǎn)擊時(shí)，能夠迅速將靜電電荷釋放到電路板的地下，大大的減小了靜電對(duì)其的不良影響。
[0016]⑤采用有源晶振從而提高了晶振的信號(hào)質(zhì)量，且將有源晶振外殼接地以增加其抗干擾能力。
[0017]⑥增加一個(gè)外部看門狗芯片，當(dāng)主芯片受到外界干擾而無法正常工作時(shí)，外部看門狗芯片會(huì)將其重新啟動(dòng)，而使其恢復(fù)正常工作。
[0018]軟件程序方面:
采用定時(shí)斷電法對(duì)電容式指紋傳感器供電，可設(shè)置每I秒對(duì)傳感器進(jìn)行一次斷電，其斷電時(shí)間大概在100毫秒即可。當(dāng)電容傳感器被靜電沖擊時(shí)其設(shè)置的I毫秒一次的自動(dòng)斷電可將供電電源斷開，同時(shí)也隔阻了靜電的沖擊，從而保證了電容傳感器式指紋儀不受干擾使其正常工作。
【專利附圖】

【附圖說明】附圖1是解決方案原理示意圖。
[0019]【具體實(shí)施方式】:
按照如上三個(gè)方面的七條解決方法操作，即可實(shí)現(xiàn)電容傳感器式指紋儀在使用時(shí)能夠很好的抗擊靜電的干擾性，從而達(dá)到電容傳感器式指紋儀可以正常使用的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種解決電容傳感器式指紋儀受靜電干擾的方案其特征是:對(duì)電容傳感器的供電方式采用定時(shí)斷電的方法。
2.一種解決電容傳感器式指紋儀受靜電干擾的方案其特征是:采用對(duì)主板上主要的芯片外加TVS保護(hù)管(限壓型瞬態(tài)電壓保護(hù)二極管)以實(shí)現(xiàn)快速消除靜電的效果。
3.一種解決電容傳感器式指紋儀受靜電干擾的方案其特征是:電容傳感器式指紋儀與主機(jī)通信的數(shù)據(jù)線要有屏蔽層，且數(shù)據(jù)線上加磁環(huán)以增加抗干擾能力。
4.一種解決電容傳感器式指紋儀受靜電干擾的方案其特征是:電源線和電路板的電源輸入端之間要串聯(lián)120歐姆的磁珠，傳感器和電路板之間的每條數(shù)據(jù)線都要串聯(lián)75歐姆的磁珠以增強(qiáng)抗干擾能力，電源線和各芯片的電源輸入端及傳感器和電路板之間的每條數(shù)據(jù)線都通過雙向6.8V的TVS保護(hù)管接地，使得其受到靜電點(diǎn)擊時(shí)能迅速將靜電電荷釋放到地下，從而消除了靜電電荷對(duì)其產(chǎn)生的損壞。
5.一種解決電容傳感器式指紋儀受靜電干擾的方案其特征是:電路板應(yīng)該采用至少四層板的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，中間為電源層和地層，同時(shí)頂層和底層也要鋪銅，且距離電路板邊緣5_之內(nèi)的每一層都不要走線和鋪銅，以此來減小電源噪聲的干擾。
6.一種解決電容傳感器式指紋儀受靜電干擾的方案其特征是:電容傳感器的金屬接地點(diǎn)要用導(dǎo)線和電路板的地相連，使得電容傳感器和電路板地之間建立起較 好的放電通道，當(dāng)電容傳感器受到靜電點(diǎn)擊時(shí)，能夠迅速將靜電電荷釋放到電路板的地上，有效地減小了靜電對(duì)其產(chǎn)生的不良影響。
7.一種解決電容傳感器式指紋儀受靜電干擾的方案其特征是:采用有源晶振從而提高了晶振的信號(hào)質(zhì)量，且將有源晶振外殼接地以增加其抗干擾能力。
8.一種解決電容傳感器式指紋儀受靜電干擾的方案其特征是:增加一個(gè)外部看門狗芯片，當(dāng)主芯片受到外界干擾而無法正常工作時(shí)，外部看門狗芯片會(huì)將其重新啟動(dòng)而使其恢復(fù)正常工作。
【文檔編號(hào)】G06K9/00GK104424468SQ201310369047
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】李智勇, 王超 申請(qǐng)人:上海方立數(shù)碼科技有限公司