CN103123563B - 一种单电极电容式触摸条 - Google Patents

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Abstract

一种单电极电容式触摸条是由若干组相同的极板段阵列沿触摸滑动方向依次排列，一组极板段阵列又是由若干相同的极板段构成，每个极板段是由两个极片组成，同组的极板段的两个极片宽度按位移方向变化，第一极片宽度在依次等幅度递增，相应的第二极片宽度以同样幅度递减，每段极板的两极片宽度之和相等，同组的所有第一极片由导线连在一起，连接至单电极电容转换芯片的一个输入引脚，同组的所有第二极片由导线连在一起，连接至单电极电容转换芯片的另个一输入引脚。本发明电容式触摸条的构成既保证了触摸条的触控灵敏度，又延长了有效的可触摸范围，能应用于大面积的触摸屏。

Description

一种单电极电容式触摸条
技术领域
本发明涉及一种电容式触摸条，特别是一种采用分段的单电极电容式触摸条的技术方案。
技术背景
如图2所示，现有单电极电容式触控条的结构示意图，其滚动条采用5至8个分立传感器段，各传感段与下一传感段紧密相邻，各段需连接至单电极传感器的电容—数字转换器（CDC），例如，连接至ADI公司的单电极电容转换芯片AD7147或AD7148上的一个CIN输入引脚。人手分别与数个传感器段形成数个电容，当使用者沿滚动条移动手指时，同时有一个以上的传感器段被激活，对各段的电容—数字转换结果进行某种插值运算，计算出手指的具体位置。
图2结构的滚动条不能太长，传感段电容电极也不能太大，当电极大于触摸物体尺寸时，将无法检测到触摸事件或无法计算重心。通常，基于这种极板结构的滚动条长度为10mm至60mm，不能实现大长度范围的触摸控制。
发明内容
针对上述现有电容式触摸条长度受限问题，本发明提供一种单电极电容式触摸条。
为了解决上述现有电容式触摸条使用时的长度受限问题，本发明采取如下措施：
一种单电极电容式触摸条，其构成在于：所述触摸条是由若干组m相同的极板段阵列沿触摸滑动方向依次排列构成；
每组极板段阵列是由若干n段相同的L×M的极板B1、B2、…Bn构成；
每个极板段是由两个极板片S1和S2构成；
同一组中所有极板段内的两极板片S1和S2的设置不相同，沿着滑动方向，每极板段的第一个极板片B1S1、B2S1到BnS1的宽度等幅递增，相应的每极板段的第二个极板片B1S2、B2S2到BnS2的宽度以同样幅度递减，每段极板的两极板片宽度之和相等；组成触摸条共有m×n块极板段，两邻近极板段之间的间距为d；任意极板段内的两个极板片的间距d 1相同；滚动条的长度是m×n×L+（m×n-1）×d。
在上述的技术方案中，进一步地：同一组极板段阵列中，所有极板段的第一个极板片B1S1、B2S1，…和BnS1连在一起，构成一个电容体，连接单电极电容转换单元芯片的某一个引脚；所有极板段的第二个极板片B1S2、B2S2，…和BnS2连在一起，构成一个电容体，连接单电极电容转换单元芯片的另一个引脚；m组极板段阵列所需的引脚数量是2m。
进一步地：位置测量时，人手指作为一个极板，分别与单电极电容转换单元芯片引脚所连接的2m个电容体构成了2m个电容；单电极电容转换芯片，能够连续测得Pin2i-1和Pin2i （i=1~m）引脚的电容值，当触摸的位置不同时，测量回来的2m个电容值不同，根据这些电容值的大小、比例关系，按照某种代数运算能计算出具体的触摸位置。
进一步地：触摸条可以做成PCB印刷电路板的形式，所有的极板片就是电路板上的铺铜；触摸条也可以以其它形式出现，极板片可由铜箔或者导电材料制成。
实现本发明上述的一种单电极电容式触摸条的技术方案，与现有技术相比，所述电容式触摸条，既保证了触摸条的触控灵敏度，又延长了有效的可触摸范围，特别是能够应用于大面积的触摸屏。
附图说明
图1是本发明的单电极（单层）电容式触控条结构示意图。
图2是现有技术的单电极（单层）电容式触控条的示意图。
图3是本发明实施例中的单电极（单层）电容式触控条尺寸图。
图4是本发明实施例中的单电极（单层）电容式触控条电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
如图1所示，实施本发明一种单电极电容式触摸条，其构成是由m组完全相同的极板段阵列沿触摸滑动方向依次排列形而成，每组极板段阵列又由n段大小尺寸相同均为L×M的极板B1、B2、…和Bn构成；每个极板段是由两个极板片S1和S2组成；同一组内所有极板段内的两个极板片的布置不相同，沿着滑动方向，每极板段的第一个极板片B1S1、B2S1到BnS1的宽度在等幅递增，相应的每极板段的第二个极板片B1S2、B2S2到BnS2的宽度以同样幅度递减，保证每段极板的两极板片宽度之和保持不变；组成触摸条共有m×n块极板段，两邻近极板段之间的间距为d；任意极板段内的两个极板片的间距d 1相同；滚动条的长度是m×n×L+（m×n-1）×d。
在同一组极板段阵列里，所有极板段的第一个极板片B1S1、B2S1，…和BnS1连在一起，构成一个电容体，连接单电极电容转换单元芯片的某一个引脚，所有极板段的第二个极板片B1S2、B2S2，…和BnS2连在一起，构成一个电容体，连接单电极电容转换芯片的另一个引脚；一组极板段阵列需要2个输入引脚，m组极板段阵列所需的引脚数量是2m。
当手指在滚动条上移动时，滚动条的2m个电容体做为2m个单极板，它们分别人手指（作为电容的另一个极板）形成了2m个电容，人手指的移动，改变了2m个电容值。单片机通过单电极电容转换CDC芯片，测量出2m个电容值的数字值，手指处于不同的位置时，Pin2i-1和Pin2i （i=1~m）的电容比值是不同的，算法通过滤波、计算Pin2i-1与Pin2i （i=1~m）电容的比值、平滑、某种插值运算，精确定位手指的具体位置。
如图3所示是本发明的一种具体实施例。由4组完全相同的极板段阵列沿触摸滑动方向依次排列形而成，每组极板段阵列又由6段大小尺寸相同均为7.95mm×5mm的极板B1、B2、…和Bn构成；每个极板段是由两个极板片S1和S2组成；同一组内所有极板段内的两个极板片的布置不相同，沿着滑动方向，每极板段的第一个极板片B1S1、B2S1到BnS1的宽度以0.3mm幅度递增，相应的每极板段的第二个极板片B1S2、B2S2到BnS2的宽度以以0.3mm幅度递减，保证每段极板的两极板片宽度之和为7.7mm保持不变；组成触摸条共有4×6块极板段，两邻近极板段之间的间距为0.4；任意极板段内的两个极板片的间距为0.25mm；滚动条的长度是24×7.95+23×0.4=200mm。
同一组极板段阵列里，所有极板段的第一个极板片B1S1、B2S1，…和BnS1连在一起，构成一个电容体，连接单电极电容转换芯片AD7147的一个输入CIN引脚，所有极板段的第二个极板片B1S2、B2S2，…和BnS2连在一起，构成一个电容体，连接单电极电容转换芯片AD7147的另一个输入CIN引脚；一组极板段阵列需要2个输入引脚，4组极板段阵列所需的引脚数量是8，参见图4。
当手指在滚动条上移动时，滚动条的8个电容体做为8个单极板，它们分别人手指（作为电容的另一个极板）形成了8个电容，人手指的移动，改变了8个电容值。单片机通过单电极电容转换CDC芯片，测量出8个电容值的数字值，手指处于不同的位置时，Pin2i-1和Pin2i （i=1~m）的电容比值是不同的，算法通过滤波、计算Pin2i-1与Pin2i （i=1~m）电容的比值、平滑、某种插值运算，精确定位手指的具体位置。

Claims (4)

1.一种单电极电容式触摸条，其特征在于：所述触摸条是由若干m组相同极板段阵列沿触摸滑动方向依次排列构成，m为正整数；
每组极板段阵列是由若干n段相同的极板段B1、B2、…Bn构成，极板段的尺寸为L×M，L和M为大于零的实数，n为正整数；
每个极板段是由两个极板片S1和S2构成；
同一组中各极板段内的两极板片S1和S2的设置不相同，沿着滑动方向，每极板段的第一个极板片B1S1、B2S1到BnS1的宽度等幅递增，相应的每极板段的第二个极板片B1S2、B2S2到BnS2的宽度以同样幅度递减，每段极板的两极板片宽度之和相等；组成触摸条共有m×n块极板段，两邻近极板段之间的间距为d，d为大于零的实数；任意极板段内的两个极板片的间距d 1相同，d 1为大于零的实数；滚动条的长度是m×n×L+（m×n-1）×d。
2.如权利要求1所述的单电极电容式触摸条，其特征在于：同一组极板段阵列中，所有极板段的第一个极板片B1S1、B2S1，…和BnS1连在一起，构成一个电容体，连接单电极电容转换单元芯片的某一个引脚；所有极板段的第二个极板片B1S2、B2S2，…和BnS2连在一起，构成一个电容体，连接单电极电容转换单元芯片的另一个引脚；m组极板段阵列所需要的单电极电容转换单元芯片的引脚数量是2m。
3.如权利要求1所述的单电极电容式触摸条，其特征在于：位置测量时，人手指作为一个极板，分别与单电极电容转换单元芯片引脚所连接的2m个电容体构成了2m个电容；单电极电容转换芯片，能够连续测得Pin2i-1和Pin2i 引脚的电容值，其中i=1~m，当触摸的位置不同时，测量回来的2m个电容值不同，根据这些电容值的大小、比例关系，按照某种代数运算能计算出具体的触摸位置。
4.如权利要求1所述的单电极电容式触摸条，其特征在于：触摸条可以做成PCB印刷电路板的形式，所有的极板片就是电路板上的铺铜；触摸条也可以以其它形式出现，极板片是由铜箔材料制成。
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