CN104615320B - 一种在木质结构中嵌入金属电极的触摸板 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种在木质结构中嵌入金属电极的触摸板及其制备方法，触摸板包括：木质板，作为触摸板主体；至少两个嵌入木质板中的金属片，作为发射电极和检测电极；能发射和接收高频电磁波的集成电路，其发射引脚与发射电极相连，接收引脚与检测电极相连。发射电极和检测电极在附近的空间内形成电场，当用户手指在空间内滑动时，空间内的电场被手指破坏，检测电极与发射电极之间的电位差发生改变，集成电路的接收引脚和发射引脚之间的电位差也随之发生改变，集成电路将检测到的电位差变化转为数字信号并发送出来，以便于后续分析应用；由于采用木质材料作为用户触摸控制的界面，降低了生产成本，同时简化检测电极的设置方式，优化检测电极的连接。

Description

一种在木质结构中嵌入金属电极的触摸板

技术领域

本发明属于电器电子技术领域，具体涉及一种触摸板的设计。

背景技术

触摸板是一种人机交互面板，它利用操作者的手指接触控制面时导致的物理量变化，如热量、压力、接触电阻、接触电容或空间电场、磁场的变化，产生相应的控制信号去触发相应的控制电路，实现对其他受控量的控制。即当触摸板表面检测到相应的物理量变化时，信号检测电路将生成相应的控制电压，该电压可以直接作为信号输入输送给后端信号处理电路，也可以通过模数转换电路转换为数字信号，该数字信号再通过I2C、SPI或是UART传递给后端电路进行相应分析应用。

触摸控制主要有电容触摸、电阻触摸、压力触摸和空间电场触摸等。而无论哪一种触摸方式，都必须有金属材质的感应器件作为电极来实现对触摸信息的检测。传统应用中，用户接触到的触摸屏材质主要是各种有机材料构成的面板，而对于音频产品，木材是应用相对较多的箱体材质。

公开号CN101593066公开了一种消除物体对电容感应式触摸板装置干扰的隔离方法。该方法在通用电容式感应触摸板上采取隔离措施，消除电容感应式触摸板对非人体接触造成的误判断。由于采用增加隔离措施的方案降低外界异常变化对触摸板的干扰，会带来触摸板成本的上升和系统复杂度的增加。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种在木质结构中嵌入金属电极的触摸板及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种在木质结构中嵌入金属电极的触摸板，包括：

木质板，作为触摸板的主体；

至少两个嵌入木质板中的金属片，分别作为发射电极和检测电极；

能发射和接收高频电磁波的集成电路，其发射引脚与发射电极相连，其接收引脚与检测电极相连。

进一步的，还包括嵌入木质板中的连接插座，用于将发射引脚与发射电极相连、接收引脚与检测电极相连。

进一步的，木质板的含水量在11-20％，厚度在0-30mm，木质板的表面进行刷漆或打蜡处理。

进一步的，金属片进行抗腐蚀处理。

更进一步的，集成电路的发射引脚与发射电极之间串接有电阻。

更进一步的，集成电路的接收引脚与检测电极之间串接有电阻。

更进一步的，集成电路的外围电路包含有多个电容，用于对集成电路的供电引脚滤波。

本发明还提供一种在木质结构中嵌入金属电极的触摸板的制备方法，包括以下步骤：

S1、对木质板进行烘干处理；

S2、用机械加工的方式在木质板的表面加工出相应的安装槽；

S3、将金属片、连接插座和导线分别放入对应的安装槽中，导线的一端焊接在金属片的焊接端子上，另一端焊接在连接插座的接线位置；

S4、采用同样材质且经过烘干的木材将安装槽填充，但是将连接插座的面板裸露出来；

S5、将木质板表面打磨平整，并进行刷漆或打蜡处理；

S6、通过连接插座面板上的接线口与外置集成电路的发射引脚和接收引脚对应相连。

采用本技术方案的有益效果：

本发明采用木质材料作为用户触摸控制的界面，并将发射电极和检测电极埋入木质板内，集成电路产生高频电磁波信号并发射出来，使发射电极和检测电极在附近的空间内形成电场，当用户手指在空间内滑动或在触摸板表面滑动、点击时，空间内的电场被手指(导电介质)破坏，检测电极与发射电极之间的电位差发生改变，集成电路的接收引脚和发射引脚之间的电位差也随之发生改变，集成电路检测到该电位差变化后，将检测到的电位差变化转为数字信号并通过通讯接口发送出来，以便于后续分析应用；上述设计中由于采用木质材料作为用户触摸控制的界面，大大降低生产成本，同时简化了检测电极的设置方式，在实现触摸功能的基础上优化检测电极的连接。

附图说明

图1是本发明实施例一中触摸板的结构示意图；

图2是本发明实施例二中触摸板的结构示意图；

图3是本发明实施例三中触摸板的结构示意图；

图4是连接插座与集成电路的连接示意图。

106、107发射电极，101、102、103、104、105、108、109、110、111、 112检测电极，113连接插座，114木质板材，115铝镁丝导线；

204、205发射电极，201、202、203、206、207、208检测电极，209连接插座，210木质板材，211铝镁丝导线；

303发射电极，301、302、304、305检测电极，306连接插座，307木质板材，308铝镁丝导线。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合附图对本发明作进一步阐述。

实施例一

如图1，一种在木质结构中嵌入金属电极的触摸板，包括：

木质板114，作为触摸板的主体。

至少两个嵌入木质板114中的金属片，分别作为发射电极和检测电极。

能发射和接收高频电磁波的集成电路，其发射引脚与发射电极相连，其接收引脚与检测电极相连，其中集成电路包括：信号产生电路，用于产生高频电磁波信号；检测电路，用于检测集成电路的发射引脚与接收引脚之间的电位差变化；模数转换电路，用于将检测到的电位差变化转换为数字信号。

可选择的，还包括嵌入木质板114中的连接插座113，用于将发射引脚与发射电极相连、接收引脚与检测电极相连。

优选的，木质板的含水量在11-20％，厚度在0-30mm，木质板114的表面进行刷漆或打蜡处理；金属片进行抗腐蚀处理；集成电路的发射引脚与发射电极之间串接有电阻；集成电路的接收引脚与检测电极之间串接有电阻；集成电路的外围电路包含有多个电容，用于对集成电路的供电引脚滤波。

在本实施例中，之所以对木质板114的含水量和厚度进行限定，是因为含水量会影响木质板114的介电常数，介电常数和厚度均会对触摸板的触摸功能产生一定影响，如介电常数会影响发射电极与检测电极之间形成的场强，而厚度会影响用户体验，经过大量实验发现木质板114的含水量在11-20％、厚度在 0-30mm较宜，而对木质板114的表面进行刷漆或打蜡处理，以对其进行密封，也是为了防潮。

另外，本实施例中金属片共十二块，其中金属片101-105、108-112作为检测电极，通过连接插座113分别与集成电路的接收引脚相连，金属片106、 107作为发射电极，通过连接插座113分别与集成电路的发射引脚相连。

在则，本实施例中，集成电路的发射引脚与发射电极之间串接有电阻，接收引脚与检测电极之间串接有电阻，都是为了用来提高检测信号的质量，减少外部干扰信号的摄入，而集成电路的外围电路包含有多个电容，则是用于对集成电路的供电引脚进行滤波；集成电路中各模块电路的具体电路设计均采用现有的成熟方案，在此不作详述。

本发明还提供一种在木质结构中嵌入金属电极的触摸板的制备方法，包括以下步骤：

S1、首先对木质板114进行烘干处理；优选的，木质板的厚度在0-30mm，烘干后木质板的含水量在11-20％；

S2、再用机械加工的方式在木质板114的表面加工出相应的安装槽；

S3、将十二块金属片、连接插座113和铝镁丝导线115(也可以是其他耐腐蚀的导线)分别放入对应的安装槽中，铝镁丝导线115的一端焊接在金属片的焊接端子上，另一端焊接在连接插座113的接线位置；优选的，对金属片进行了抗腐蚀处理；

S4、然后采用同样材质且经过烘干的木材将安装槽填充，但是将连接插座 113的面板裸露出来；

S5、最后将木质板114表面打磨平整，并进行刷漆或打蜡处理；

S6、通过连接插座113面板上的接线口与外置集成电路的发射引脚和接收引脚对应相连，就可以将作为发射电极的金属片与发射引脚相连、作为检测电极的金属片与接收引脚相连起来。最终制得本实施例中的触摸板。

实施例二

如图2，一种在木质结构中嵌入金属电极的触摸板，包括：

木质板210，作为触摸板的主体。

至少两个嵌入木质板210中的金属片，分别作为发射电极和检测电极。

能发射和接收高频电磁波的集成电路，其发射引脚与发射电极相连，其接收引脚与检测电极相连，其中集成电路包括：信号产生电路，用于产生高频电磁波信号；检测电路，用于检测集成电路的发射引脚与接收引脚之间的电位差变化；模数转换电路，用于将检测到的电位差变化转换为数字信号。

可选择的，还包括嵌入木质板210中的连接插座209，用于将发射引脚与发射电极相连、接收引脚与检测电极相连。

优选的，木质板210的含水量在11-20％，厚度在0-30mm，木质板210的表面进行刷漆或打蜡处理；金属片进行抗腐蚀处理；集成电路的发射引脚与发射电极之间串接有电阻；集成电路的接收引脚与检测电极之间串接有电阻；集成电路的外围电路包含有多个电容，用于对集成电路的供电引脚滤波。

在本实施例中，之所以对木质板210的含水量和厚度进行限定，是因为含水量会影响木质板210的介电常数，介电常数和厚度均会对触摸板的触摸功能产生一定影响，如介电常数会影响发射电极与检测电极之间形成的场强，而厚度会影响用户体验，经过大量实验发现木质板210的含水量在11-20％、厚度在 0-30mm较宜，而对木质板210的表面进行刷漆或打蜡处理，以对其进行密封，也是为了防潮。

另外，本实施例中金属片共八块，其中金属片201-203、206-208作为检测电极，通过连接插座209分别与集成电路的接收引脚相连，金属片204、205 作为发射电极，通过连接插座209分别与集成电路的发射引脚相连。

在则，本实施例中，集成电路的发射引脚与发射电极之间串接有电阻，接收引脚与检测电极之间串接有电阻，都是为了用来提高检测信号的质量，减少外部干扰信号的摄入，而集成电路的外围电路包含有多个电容，则是用于对集成电路的供电引脚进行滤波；集成电路中各模块电路的具体电路设计均采用现有的成熟方案，在此不作详述。

本发明还提供一种在木质结构中嵌入金属电极的触摸板的制备方法，包括以下步骤：

S1、首先对木质板210进行烘干处理；优选的，木质板的厚度在0-30mm，烘干后木质板的含水量在11-20％；

S2、再用机械加工的方式在木质板210的表面加工出相应的安装槽；

S3、将八块金属片、连接插座209和铝镁丝导线211(也可以是其他耐腐蚀的导线)分别放入对应的安装槽中，铝镁丝导线211的一端焊接在金属片的焊接端子上，另一端焊接在连接插座209的接线位置；优选的，对金属片进行了抗腐蚀处理；

S4、然后采用同样材质的木材将安装槽填充，但是将连接插座209的面板裸露出来；

S5、最后将木质板210表面打磨平整，并进行刷漆或打蜡处理；

S6、通过连接插座209面板上的接线口与外置集成电路的发射引脚和接收引脚对应相连，就可以将作为发射电极的金属片与发射引脚相连、作为检测电极的金属片与接收引脚相连起来。最终制得本实施例中的触摸板。

实施例三

如图3，一种在木质结构中嵌入金属电极的触摸板，包括：

木质板307，作为触摸板的主体。

至少两个嵌入木质板307中的金属片，分别作为发射电极和检测电极。

能发射和接收高频电磁波的集成电路，其发射引脚与发射电极相连，其接收引脚与检测电极相连，其中集成电路包括：信号产生电路，用于产生高频电磁波信号；检测电路，用于检测集成电路的发射引脚与接收引脚之间的电位差变化；模数转换电路，用于将检测到的电位差变化转换为数字信号。

可选择的，还包括嵌入木质板307中的连接插座306，用于将发射引脚与发射电极相连、接收引脚与检测电极相连。

优选的，木质板307的含水量在11-20％，厚度在0-30mm，木质板307的表面进行刷漆或打蜡处理；金属片进行抗腐蚀处理；集成电路的发射引脚与发射电极之间串接有电阻；集成电路的接收引脚与检测电极之间串接有电阻；集成电路的外围电路包含有多个电容，用于对集成电路的供电引脚滤波。

在本实施例中，之所以对木质板307的含水量和厚度进行限定，是因为含水量会影响木质板307的介电常数，介电常数和厚度均会对触摸板的触摸功能产生一定影响，如介电常数会影响发射电极与检测电极之间形成的场强，而厚度会影响用户体验，经过大量实验发现木质板307的含水量在11-20％、厚度在 0-30mm较宜，而对木质板307的表面进行刷漆或打蜡处理，以对其进行密封，也是为了防潮。

另外，本实施例中金属片共五块，其中金属片301、302、304和305作为检测电极，通过连接插座306分别与集成电路的接收引脚相连，金属片303作为发射电极，通过连接插座306与集成电路的发射引脚相连。

在则，本实施例中，集成电路的发射引脚与发射电极之间串接有电阻，接收引脚与检测电极之间串接有电阻，都是为了用来提高检测信号的质量，减少外部干扰信号的摄入，而集成电路的外围电路包含有多个电容，则是用于对集成电路的供电引脚进行滤波；集成电路中各模块电路的具体电路设计均采用现有的成熟方案，在此不作详述。

本发明还提供一种在木质结构中嵌入金属电极的触摸板的制备方法，包括以下步骤：

S1、首先对木质板307进行烘干处理；优选的，木质板的厚度在0-30mm，烘干后木质板的含水量在11-20％；

S2、再用机械加工的方式在木质板307的表面加工出相应的安装槽；

S3、将五块金属片、连接插座306和铝镁丝导线308(也可以是其他耐腐蚀的导线)分别放入对应的安装槽中，铝镁丝导线308的一端焊接在金属片的焊接端子上，另一端焊接在连接插座306的接线位置；优选的，对金属片进行了抗腐蚀处理；

S4、然后采用同样材质的木材将安装槽填充，但是将连接插座306的面板裸露出来；

S5、最后将木质板307表面打磨平整，并进行刷漆或打蜡处理；

S6、通过连接插座306面板上的接线口与外置集成电路的发射引脚和接收引脚对应相连，就可以将作为发射电极的金属片与发射引脚相连、作为检测电极的金属片与接收引脚相连起来。最终制得本实施例中的触摸板。

上述三个实施例中，采用相同的集成电路，图4给出了集成电路与连接插座的连接示意图，引脚1、2为发射引脚，引脚3-12为接收引脚，R1-R12分别为发射引脚与对应发射电极之间、接收引脚与对应检测电极之间串接的电阻，引脚13、14为供电引脚，C1、C2为供电引脚的滤波电容。

本发明采用木质材料作为用户触摸控制的界面，并将发射电极和检测电极埋入木质板内，集成电路产生高频电磁波信号并发射出来，使发射电极和检测电极在附近的空间内形成电场，当用户手指在空间内滑动或在触摸板表面滑动、点击时，空间内的电场被手指(导电介质)破坏，检测电极与发射电极之间的电位差发生改变，集成电路的接收引脚和发射引脚之间的电位差也随之发生改变，集成电路的检测电路检测到该电位差变化后，模数转换电路将检测到的电位差变化转换为数字信号并通过通讯接口发送出来，以便于后续分析应用；上述设计中由于采用木质材料作为用户触摸控制的界面，大大降低生产成本，同时简化了检测电极的设置方式，在实现触摸功能的基础上优化检测电极的连接。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种在木质结构中嵌入金属电极的触摸板，其特征在于包括：

木质板，作为触摸板的主体；

至少两个嵌入木质板中的金属片，分别作为发射电极和检测电极；

能发射和接收高频电磁波的集成电路，其发射引脚与发射电极相连，其接收引脚与检测电极相连；

还包括嵌入木质板中的连接插座，用于将发射引脚与发射电极相连、接收引脚与检测电极相连；

木质板的含水量在11-20％，厚度在0-30mm，木质板的表面进行刷漆或打蜡处理；金属片进行抗腐蚀处理；

集成电路的发射引脚与发射电极之间串接有电阻；集成电路的接收引脚与检测电极之间串接有电阻；集成电路的外围电路包含有多个电容，用于对集成电路的供电引脚滤波。