CN104079284A - 基于压阻式传感器的按键模组及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于压阻式传感器的按键模组及其控制方法，包括外壳、压阻式传感器以及传感器信号处理模块，外壳设置有按压部，压阻式传感器用于检测压力的变化，并将压力的变化转化为输出的电压信号的变化；传感器信号处理模块用于向压阻式传感器提供传感器驱动信号，并检测电压信号，判断电压信号的电压值，将检测到的电压信号的电压值与一预设的门限电压值和一预设时间段进行比较，进而控制电子设备执行或者取消执行相应的预设功能，本发明提出的基于压阻式传感器的按键模组及其控制方法具有用户体验性能好、误操作几率小、密封性好、外表简洁美观等优点。

Description

基于压阻式传感器的按键模组及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种按键模组，特别是涉及一种基于压阻式传感器的按键模组及其控制方法。

背景技术

自从便携式设备问世以来，以及近几年飞速发展起来的智能手机，这些设备的音量键以及开关机键全部是用传统的物理按键的形式实现的，这种按键设计会让按键与手机本身之间留有缝隙以使按键能够按下，正是由于这个缝隙，使得手机防水防尘以及静电防护、窄边框设计变得很困难。我们知道，智能触屏手机的屏幕由触摸板和显示屏组成，从手机显示屏左右边沿到手机的左右边框之间的称为屏幕边框，在这个边框下面隐藏着触摸屏的感应线，如果这部分做得很窄，那么静电很容易从按键的缝隙处进入损坏触摸屏，现有设计中，通常为了防静电，在主板电路按键附近设置TVS管；传统按键设计还有一个弊端就是在缝隙处很容易让尘土和水渗入，损坏手机，即使现在的防水防尘手机在按键处做了相应的处理使手机能够防水防尘，但是音量键和开关机键属于日常使用中经常用到的部分，时间久了必然会给手机中用于防水防尘的材料带来磨损，减弱手机的防护性能。

在现有设计中，为了解决上述问题，有提出利用感应按键代替物理按键，例如实用新型专利《一种用于调节手机音量的感应按键》中公开：手机本体的一侧设有向上感应按键和向下感应按键，在所述向上感应按键和向下感应按键上分别设有向上可发光标志和向下可发光标志，当向上感应按键有感应时，即手指“按动”时，向上可发光标志会发出光，表示感应成功，音量增加或相应其它功能启动；当向下感应按键有感应时，即手指“按动”时，向下可发光标志会发出光，表示感应成功，音量减小或相应其它功能启动。虽然次发明可以满足手机防尘、防水的效果，但是正如此专利中所说“用者只需触碰，无需用力”，这种设计很可能导致用户的无意触碰就触发手机的某种功能，误操作几率很高，且不能为用户提供已经习惯的物理按键的按压感。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于压阻式传感器的按键模组及其控制方法，用于解决现有技术中电子设备密封性能不好以及边框不能做窄的问题，防水、防尘且可以模拟物理按键的按压感以及减少误操作几率。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于压阻式传感器的按键模组，包括，外壳，设置有用于提供压力输入接口的按压部；压阻式传感器，设置于外壳内部并与所述按压部相接触，当检测所述按压部有压力输入时依据所述压力的变化输出电压信号；以及传感器信号处理模块，与所述压阻式传感器电连接，预设有一电压门限值及一预设时间段，当检测到所述电压信号时，获取所述电压信号的电压值，当所述电压值小于一电压门限值时，保持持续检测所述电压信号的状态；当所述电压值在一预设的时间段内持续大于所述电压门限值时输出令所述电子设备执行预设功能的控制信号。

优选的，所述传感器信号处理模块为所述压阻式传感器提供驱动信号。

优选的，所述外壳的材料为铝合金或工程塑料。

优选的，所述按压部与所述外壳为一体成型结构。

优选的，所述预设时间段为0.5～2秒。

优选的，所述预设功能为音量调节、显示屏亮度调节、开关电源的断开或导通。

本发明还提供了一种基于压阻式传感器的按键模组的控制方法，应用于电子设备中，包括如下步骤，预设一电压门限值及一预设时间段；检测所述按键模组输入接口输入的压力；依据所述压力的变化输出电压信号；检测到所述电压信号输出时，获取所述电压信号的电压值；当所述电压值小于一电压门限值时，保持持续检测所述电压信号的状态；当所述电压值在一预设的时间段内持续大于所述电压门限值时输出令所述电子设备执行预设功能的控制信号。

优选的，所述预设时间段为0.5～2秒。

优选的所述预设功能为音量调节、显示屏亮度调节、开关电源的断开或导通。

如上所述，本发明的基于压阻式传感器的按键模组及其控制方法，使电子设备的外壳不需要开设物理按键的槽孔即可实现按键的所有功能，还可保证操作的安全性，可以避免无意识的按压触发电子设备响应的情况，且能模拟真实物理按键的按压触感，具有密封性好、误操作几率小、防尘、防潮、用户体验好以及外表简洁美观等优点。

附图说明

图1显示为本发明一种基于压阻式传感器的按键模组在一个优选实施例中的结构示意图的侧视图。

图2显示为应用本发明的基于压阻式传感器的按键模组的电子设备在一个优选实施例中的模块示意图。

图3显示为本发明一种基于压阻式传感器的按键模组的控制方法在一个优选实施例中的流程示意图。

图4显示为应用本发明的一种基于压阻式传感器的按键模组及其控制方法的电子设备在一个优选实施例中的立体图。

元件标号说明

1      基于压阻式传感器的按键模组

10     外壳

101    按压部

20     压阻式传感器

30     传感器信号处理模块

S1～S5 步骤

A      智能手机

F      压力

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

请参阅图1和图2，图1显示为本发明的一种基于压阻式传感器的按键模组在一个优选实施例中的示意图，图2显示为应用本发明的基于压阻式传感器的按键模组的电子设备在一个优选实施例中的模块示意图，应用于电子设备中，于实际的实施例中，所述电子设备为智能手机、平板电脑、笔记本电脑以及MP3等具有信息存储、传输、交换功能的电子装置，所述电子装置包含的硬件包括CPU(中央处理器)，存储器(例如为FLASH存储器)，麦克风，扬声器，显示屏(例如为触敏显示屏)，播放器，音频电路，通信模块，系统总线以及输入输出端口等。如图所示，所述基于压阻式传感器的按键模组1包括外壳10、压阻式传感器20以及传感器信号处理模块30。

所述外壳10设置有按压部101，用于向所述基于压阻式传感器的按键模组1提供压力输入接口，所述外壳10的材料为硬质金属合金或工程塑料，所述按压部101采用具有可依据按压产生形变的材料。于本实施例中，所述外壳10的材料选用阳极氧化铝工艺的铝合金材质，所述按压部选用塑料或橡胶，当向所述按压部101提供压力F时，按压部101产生相应的形变，所述按压部101一体成型于所述外壳10，以使得按压部和外壳之间达成无缝连接，实现二者之间不存在缝隙以此达到防尘、防水的功效，且所述按压部被设置为磨砂结构或者具有特定形状的凸起结构，用以提示用户所述按压部101所能控制所述电子设备的功能，例如所述按压部101被设计为具有向上箭头和向下箭头，用以提示按压所述按压部101，可以调节电子设备的音量增大或者减小或者电子设备显示屏亮度的增大或减小。

所述压阻式传感器20设置于所述外壳10内部，与所述按压部101相接触(即按压部101与压阻式传感器20的受力部位物理接触)。当所述压阻式传感器20检测到所述按压部101有压力F的输入时，即所述按压部101产生变形时，将所述压力F的变化转化为所述压阻式传感器电阻的变化，且接收所述传感器信号处理模块30提供的驱动信号，将所述电阻的变化转化为所述压阻式传感器20输出电压信号的变化，于本实施例中，所述压阻式传感器20采用硅压阻式传感器，其具有高灵敏度、低机械滞后以及体积小等优点。

所述传感器信号处理模块30设置于所述外壳10的内部，与所述压阻式传感器20电连接，向所述压阻式传感器20提供传感器驱动信号，所述传感器信号处理模块30预设有一电压门限值及一预设时间段，所述传感器信号处理模块30检测所述电压信号，并获取所述电压信号的电压值，当所述电压值小于一电压门限值时，保持持续检测所述电压信号的状态；当所述电压值在一预设的时间段内持续大于所述电压门限值时，输出令所述电子设备执行预设功能的控制信号。这样可以避免当用户无意按压所述按压部101或者用户按压力度不够大时，不会控制所述电子设备误执行预设功能。所述电压门限值和所述预设时间段可以根据不同年龄段的用户以及不同的电子设备灵活的设置，例如所述预设时间段可以设置为0.5s～2s，于此实施例中，所述预设时间段设置为0.5秒，当用户按压所述按压部101时，输入的压力F逐渐增大，使所述压阻式传感器20的输出电压值逐渐增大，所述传感器信号处理模块30检测所述电压信号，并判断所述电压信号的电压值，当所述电压值大于一电压门限值且保持大于所述电压门限值0.5秒以上时，被认为是正常的触发操作，所述电子设备执行预设的功能，例如为音量调节、显示屏亮度调节、开关电源的断开或导通等。所述电压门限值为控制所述电子设备执行预设功能的电压阈值。当用户想取消相应预设功能的响应时，减小对所述按压部101的压力F的输入，使所述压阻式传感器20的输出电压值逐渐减小，当所述电压值小于所述电压门限值时，所述电子设备取消相应预设功能的响应，且所述传感器信号处理模块30即处于检测所述电压信号的状态。

请参阅图4，显示为应用本发明的一种基于压阻式传感器的按键模组及其控制方法的电子设备在一个优选实施例中的立体图，所述基于压阻式传感器的按键模组1应用于电子设备中，于实际实施例中，所述电子设备为智能手机、平板电脑、笔记本电脑以及MP3等具有信息存储、传输、交换功能的电子装置，所述电子装置包含的硬件包括CPU(中央处理器)，存储器(例如为FLASH存储器)，麦克风，扬声器，显示屏(例如为触敏显示屏)，播放器，音频电路，通信模块，系统总线以及输入输出端口等，于本实施例中，所述电子设备为智能手机A，所述智能手机A设置有如图1或图2所示的基于压阻式传感器的按键模组1，所述基于压阻式传感器的按键模组1控制所述智能手机A实现音量调节、显示屏亮度调节以及开关电源的断开或导通。

于本实施例中，设定所述基于压阻式传感器的按键模组1控制所述电子设备实现开关电源的断开或导通即开关机的功能。用户通过按压或者取消按压所述智能手机A的用塑料制成的按压部101，改变提供给所述基于压阻式传感器的按键模组1的压力，来控制所述智能手机A执行或者取消执行开关机的功能，当用户逐渐增大向所述智能手机A的按压部101输入压力时，所述按压部101发生变形，产生压力，设置于所述外壳内部并与所述按压部接触的所述压阻式传感器20检测所述压力，并将其转化为电阻的变化，所述压阻式传感器20接收所述传感器信号处理模块30提供的驱动信号，将所述电阻的变化转化为所述压阻式传感器20输出电压的变化。

所述传感器信号处理模块30预设一电压门限值和一预设时间段，检测所述电压信号，获取所述电压信号的电压值，判断所述电压信号的电压值是否高于所述电压门限值，所述电压门限值即控制使所述智能手机A执行开关机功能的电压阈值，所述电压门限值可以由用户根据具体情况具体设置，所述预设时间段可以根据具体情况设置，在现实实施中，可以设定所述预设时间段为0.5～2秒，例如，依据用户的不同(比如操作习惯和反应速度不同的老年用户和年轻人用户)，设定所述预设时间段例如为0.5秒、1秒、或者2秒，当设定所述预设时间段为0.5秒时，当判断所述电压值高于所述电压门限值且保持0.5秒以上时，所述智能手机A执行开关机功能，当判断所述电压值小于所述电压门限值时，或者所述电压值大于所述电压门限值但是持续时间小于0.5秒时，所述智能手机A不执行开关机动作，所述传感器信号处理模块30保持检测所述电压信号的状态。

请参阅图3，显示为本发明一种基于压阻式传感器的按键模组的控制方法在一个优选实施例中的流程示意图，应用于电子设备中，于实际实施例中，所述电子设备为智能手机、平板电脑、笔记本电脑以及MP3等具有信息存储、传输、交换功能的电子装置，所述电子装置包含的硬件包括CPU(中央处理器)，存储器(例如为FLASH存储器)，麦克风，扬声器，显示屏(例如为触敏显示屏)，播放器，音频电路，通信模块，系统总线以及输入输出端口等，所述控制方法包括：

S1：预设一电压门限值及一预设时间段；所述电压门限值为使所述电子设备执行预设功能的电压阈值，所述预设功能例如为音量调节、显示屏亮度调节、开关电源的断开或导通等，在现实实施中，可以设定所述预设时间段为0.5～2秒，例如，依据用户的不同(比如操作习惯和反应速度不同的老年用户和年轻人用户)，设定所述预设时间段例如为0.5秒、1秒、或者2秒，也可以跟据用户的需要或者具体设备的情况设置为其他值。

S2：检测所述按键模组输入接口输入的压力；

S3：依据所述输入压力的变化形成电阻的变化，且在驱动信号的作用下，依据所述电阻的变化输出电压信号；

S4：当检测到所述电压信号输出时，获取所述电压信号的电压值；

S5：当所述电压值小于所述电压门限值时，保持持续检测所述电压信号的状态；当所述电压值在一预设的时间段内持续大于所述电压门限值时输出令所述电子设备执行预设功能的控制信号。

所述电压门限值和所述预设时间段的设定可以避免用户的无意碰撞触发所述电子设备执行所述预设功能，保证设备运行的安全性。当设定所述预设时间段为2秒时，当判断所述电压值高于所述电压门限值且保持2秒以上时，所述电子设备执行所述预设功能，当判断所述电压值小于所述电压门限值时，或者所述电压值大于所述电压门限值但是持续时间小于2秒时，所述电子设备不执行所述预设功能，所述传感器信号处理模块30保持检测所述电压信号的状态。

请再次参阅图4，显示为应用本发明的基于压阻式传感器的按键模组及其控制方法的电子设备在一个优选实施例中的立体图，所述基于压阻式传感器的按键模组1应用于电子设备中，于实际实施例中，所述电子设备为智能手机、平板电脑、笔记本电脑以及MP3等具有信息存储、传输、交换功能的电子装置，所述电子装置包含的硬件包括CPU(中央处理器)，存储器(例如为FLASH存储器)，麦克风，扬声器，显示屏(例如为触敏显示屏)，播放器，音频电路，通信模块，系统总线以及输入输出端口等。

于本实施例中，所述电子设备为智能手机A，所述智能手机A设置有基于压阻式传感器的按键模组1，所述基于压阻式传感器的按键模组1控制所述智能手机A实现音量调节、显示屏亮度调节、开关电源的断开或导通等功能，于本实施例中，设定所述基于压阻式传感器的按键模组1控制所述智能手机A实现开关电源的断开或导通即开关机的功能。用户通过向所述智能手机的所述基于压阻式传感器的按键模组1提供压力或者取消压力，来控制所述智能手机A执行或者取消执行开关机的功能，当用户逐渐增大向所述智能手机A的所述基于压阻式传感器的按键模组1输入压力时，所述智能手机A检测所述压力，并将其转化为电阻的变化，在所述驱动信号的作用下，将所述输入电阻的变化转化为输出电压信号的变化；检测所述电压信号，并预设一电压门限值和一预设时间段，所述电压门限值为触发所述电子设备执行开关机动作的电压阈值，所述预设时间段可以跟据用户的需要或者具体设备的情况设置，可以设置为0.5s～2s之间，例如可以设置为0.5s、1s、1.5s或者2s，于本实施例中，例如设置为2秒，判断所述电压信号的电压值，当判断所述电压值高于所述电压门限值且保持2秒以上时，所述智能手机A执行开关机功能，当判断所述电压值小于所述电压门限值时，或者所述电压值大于所述电压门限值但是持续时间小于2秒时，所述智能手机A不执行开关机动作，所述传感器信号处理模块30保持检测所述电压信号的状态。

综上所述，本发明提出的基于压阻式传感器的按键模组及其控制方法，使电子设备的外壳不需要开设物理按键的槽孔即可实现按键的所有功能，且能模拟真实物理按键的按压触感，还可保证操作的安全性，避免无意识的按压触发电子设备响应的情况，具有密封性好、操作方便、误操作几率小、防尘、防潮、用户体验好以及外表简洁美观等优点。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种基于压阻式传感器的按键模组，应用于电子设备中，其特征在于，所述按键模组包括：

外壳，设置有用于提供压力输入接口的按压部；

压阻式传感器，设置于外壳内部并与所述按压部相接触，当检测所述按压部有压力输入时依据所述压力的变化输出电压信号；以及

传感器信号处理模块，与所述压阻式传感器电连接，预设有一电压门限值及一预设时间段，当检测到所述电压信号时获取所述电压信号的电压值，当所述电压值小于所述电压门限值时，保持持续检测所述电压信号的状态；当所述电压值在所述预设时间段内持续大于所述电压门限值时输出令所述电子设备执行预设功能的控制信号。

2.根据权利要求1所述的基于压阻式传感器的按键模组，其特征在于：所述传感器信号处理模块还用于为所述压阻式传感器提供驱动信号。

3.根据权利要求1所述的基于压阻式传感器的按键模组，其特征在于：所述外壳的材料为铝合金或工程塑料。

4.根据权利要求1所述的基于压阻式传感器的按键模组，其特征在于：所述按压部与所述壳体为一体成型结构。

5.根据权利要求1所述的基于压阻式传感器的按键模组，其特征在于：所述预设时间段为0.5～2秒。

6.根据权利要求1所述的基于压阻式传感器的按键模组，其特征在于：所述预设功能为音量调节、显示屏亮度调节、设备开关电源的断开或导通。

7.一种基于压阻式传感器的按键模组的控制方法，应用于电子设备中，其特征在于，包括如下步骤：

预设一电压门限值及一预设时间段；

检测所述按键模组输入接口输入的压力；

依据所述压力的变化输出电压信号；

检测到所述电压信号输出时获取所述电压信号的电压值；

当所述电压值小于所述电压门限值时，保持持续检测所述电压信号的状态；当所述电压值在所述预设的时间段内持续大于所述电压门限值时，输出令所述电子设备执行预设功能的控制信号。

8.根据权利要求7所述的基于压阻式传感器的按键模组，其特征在于：所述预设时间段为0.5～2秒。

9.根据权利要求7所述的基于压阻式传感器的按键模组，其特征在于：所述预设功能为音量调节、显示屏亮度调节、设备开关电源的断开或导通。