CN101783669A

CN101783669A - 电容式触摸按键及其判断方法

Info

Publication number: CN101783669A
Application number: CN201010102398A
Authority: CN
Inventors: 刘杰; 杜小雷
Original assignee: Suzhou Pixcir Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Suzhou Pixcir Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2010-07-21

Abstract

本发明涉及一种触控按键以其判断方法，所述触摸按键每一对中任意一个按键与差分放大器的一端相连接，另一个按键与差分放大器的另一端相连接，而其判断方法中利用了差分放大器从而准确快速的判断出触摸按键的位置。本发明不但结构简单，方法易行，不仅能够准确快速的判断出触摸按键的位置，而且引入了电容式触控技术，有效的延长了按键的使用寿命，且操作更加方便。

Description

电容式触摸按键及其判断方法

技术领域

本发明涉及一种触摸按键及其判断方法，尤其是指一种电容式触摸按键及按键是否被按压的判断方法。

背景技术

众所周知，按键是目前一种实现人机交互界面的方式，用户可以通过按键对设备进行操作。现有的机械按键一般包括按键触发电路和MCU。当某一按键被按下，触发电路输出触发电平(高电平或低电平)到MCU，MCU通过扫描识别，输出相应的控制信号对设备进行控制。这种机械按键原理清晰，操作简单，价格低廉，尤其是电路设计非常容易，故此较为普遍的应用于各个领域。

但是目前传统的机械按钮也存在诸多缺点，如用户按键的力度过大会将按钮损坏，过度过小也不能有效进行操作；而按键开关一般均使用弹片，而弹片也存在使用寿命的期限，日久也会变形损坏。再者，机械式按键易磨损、安装复杂，且易受外界环境如温度、湿度、灰尘等影响变化较大等缺点，所以不能满足现代人的更高要求。近年来，还出现了一种压电薄膜式触摸按键，该种触摸按键虽然一定程度上延长了按键的使用寿命，但是其造价较为昂贵，而且容易损坏，并且也会受到外界环境，如温度和湿度等影响，导致其输出信号的值误差大，从而引起误操作。

随着电容式触摸技术的问世以及成熟，现如今，触控产品已越来越多的受到人们的追捧，不但其可节省空间，方便携带，而且用户通过手指就可直接操作，使用舒适，非常便捷。而且其成本也不断降低，其应用领域也再不断扩大，因此我们希望能够为广大用户提供一种电容式触摸按键来解决以上问题。

发明内容

本发明实际所要解决的技术问题是如何提供一种寿命长，操作方便的电容式触摸按键。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种电容式触摸按键，所述触摸按键每一对中任意一个按键与差分放大器的一端相连接，另一个按键与差分放大器的另一端相连接。

同时，本发明还提供了一种判断电容式触摸按键的方法，其包括以下步骤，调节差分放大器，使其一端的正、负两接口的外界环境相同；利用触控对象触碰连接到正、负接口的某一按键；经差分放大器处理后的数值若为正值，则可判断出触碰的是连接到正接口的按键；若为负值，则可判断出触碰的是连接到负接口的按键。

本发明还提供了一种由判断电容式触碰按键的方法形成的电容模型，所述模型的一端是接地端，另一端连接到一种高频脉冲上。

本发明所述的电容式触摸按键及其判断方法，其结构简单，方法易行，不仅能够准确快速的判断出触摸按键的位置，而且引入了电容式触控技术，有效的延长了按键的使用寿命，且操作更加方便。

附图说明

图1是根据本发明实现触摸按键的模型示意图；

图2是根据本发明等效电容模型示意图；

图3是根据本发明实现触摸按键的一种电路图；

图4是根据本发明实现触摸按键的另一种电路图。

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说明。

请参考图1所示，该电容式触摸按键利用了差分放大器，以一对按键举例说明，其中所述按键1与差分放大器3的一端相连，那么按键2就与所述差分放大器3的另一端相连。即所述按键1与所述差分放大器3的正接口相连，那么所述按键2就与所述差分放大器3的负接口相连接。所述按键1和2经所述差分放大器3处理后，最终导出差分后的输出结果。

由上述电容式触摸按键的连接方式即可准确判断出按键是否被按压，若利用触控对象如用户手指触碰到任意一按键，如按键1时，由于手指本身带有电容，故此差分放大器3就会感应到手指电容；这时，再经过差分放大器3的处理，该差分放大器3的正极端信号强度会有明显增大。在本发明中，由于可提前设定使所述差分放大器3中的正、负两接口的外界环境相同，所以再经手指触碰过的按键1的信号强度肯定大于按键2的信号强度。故此，经过所述差分放大器3处理后的输出值肯定为正的最大值，从而系统检测到这一状态，最终识别出按键1被按压。

同理，若用户手指触碰到了按键2，那么所述差分放大器3在感应到手指电容后，经过所述差分放大器3的处理，就使差分放大器3的负极端信号强度会有明显增大。在所述差分放大器3中的正、负两接口的外界环境相同的情况下，经手指触碰过的按键2的信号强度肯定大于按键1的信号强度。故此，经过所述差分放大器3处理后的输出值肯定为负的最大值，从而系统检测到这一状态，最终识别出按键2被按压。

在上述论述中，判断按键是否被按压的一个前提条件就是必须保证差分放大器3中的正、负两接口的外界环境相同，但是在实际情况下，两接口所测得的数值并非相同，所以我们就需要调整其两端的数值，使其相同。

请参考图2所示，根据本发明的等效电容模型，其一端是接地端4，另一端是一种高频脉冲5，用于形成电容的另一极。无手指情况下两级形成的电容容抗相等，由手指形成电容来打破此种平衡。当没有任何按键按下时，若要求所述差分放大器3正负两端的环境大致相同的，即要求满足如下公式条件：(Cl+)/(Cg+)＝(Cl-)/(Cg-)。而由于这四个电容值在实际应用中不可能做到相等，所以为了达到使差分放大器3正、负端的外界环境数值相等的条件，我们可在所有按键上，如本图所示意的两按键1和2均与芯片相连接，由于芯片中的电容可调节，所以通过调节各芯片中的电容C1和C2，就可达到使外界环境相同的目的。由于手指电容信号也需要一定的精度，所以我们就可以通过调节可调电容C1和C2，使最终正负两端的环境大致相同，即此时要求满足如下公式条件：(C1+Cl+)/(Cg+)＝(C2+Cl-)/(Cg-)。

通过上述使所述按键均与芯片连接的方式，再进一步通过调节芯片中的电容从而比较精确的调整所述差分放大器3两端的外界环境，满足使其大致相同的条件，最终实现了为更准确的判断按键是否被按压做了保障前提。

在上述应用中，高频脉冲4扮演着很重要的角色，其可以不断为电容充电；同样，在本发明的硬件电路图上也需要突出体现它的作用。请参考图3所示，为本发明的一种反E字形电路图，在该电路图下，可能需要外接一些贴片电容元件，以此就可实现利用差分放大器判断按键是否被按压的目的。

当然，本发明还可以采用其它的硬件电路图，如鳄鱼型的布图方式，请参考图4所示，这种布图方式中，采用两对按键，分别为按键1、2以及按键11、12，且使按键1、2以及按键11、12的一端均与高频脉冲4相对，且中间留有一定间隙。由于可以省掉一些外部贴片元件，所以这种电路图更加简单，而且整个布图方式增加了匹配性，使差分噪声抑制更加明显。

本发明所述的电容式触摸按键，由于利用了差分放大器，不仅能够准确的判断出触摸按键的位置，而且引入的触控技术，使按键的寿命延长，操作更加方便。

Claims

1.一种电容式触摸按键，其特征在于：所述触摸按键每一对中任意一个按键与差分放大器的一端相连接，另一个按键与差分放大器的另一端相连接。

2.如权利要求1所述的电容式触摸按键，其特征在于：所述差分放大器的一端为正接口，另一端为负接口。

3.如权利要求1所述的电容式触摸按键，其特征在于：所述按键经差分放大器处理后，最终导出输出结果。

4.一种判断电容式触摸按键的方法，其包括以下步骤：

调节差分放大器，使其一端的正、负两接口的外界环境相同；

利用触控对象触碰连接到正、负接口的某一按键；

经差分放大器处理后的数值若为正值，则可判断出触碰的是连接到正接口的按键；若为负值，则可判断出触碰的是连接到负接口的按键。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述按键均与芯片相连接，通过调节芯片中的电容，以使差分放大器一端的正、负接口的外界环境相同。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于：若差分放大器的正极端信号强度增大，经过差分放大器输出的值为正最大值，则可判断出连接到正接口的按键被按压。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于：若差分放大器的负极端信号强度增大，经过差分放大器输出的值为负最大值，则可判断出连接到负接口的按键被按压。

8.一种由判断电容式触碰按键的方法形成的电容模型，其特征在于：所述模型的一端是接地端，另一端连接到一种高频脉冲上。

9.一种由上述电容模型构成的电路图，其特征在于：所述电路图为反E形，且需外接贴片电容元件。

10.一种由上述电容模型构成的电路图，其特征在于：所述电路图为鳄鱼形。