CN107290593B - 电容检测装置及显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种电容检测装置及显示设备，该电容检测装置包括：感应控制模块和电路板；所述电路板上设有通孔；所述通孔的内壁上设有至少一个凹槽，所述凹槽的表面设有金属层；所述感应控制模块与所述至少一个凹槽电连接，用于检测获取所述通孔的电容值。上述感应控制模块和电路板形成的电容检测装置相比于现在的机械式按键结构而言，结构简单，同时，由于作为电容感应的金属层设置在通孔的内壁上，所以只有在被感应物体插入通孔时才会产生触发信号，减少了误触发的概率；由于金属层是设置在通孔内壁的凹槽上，所以可以采用已有的过孔制作工艺进行制作，工艺简单，成本较低。

Description

电容检测装置及显示设备

技术领域

本发明涉及电路板领域，尤其涉及一种电容检测装置及显示设备。

背景技术

现有的电子电器设备上都设有开关控制部件，传统的开关控制系统中一般采用机械开关，即用户机械按压来控制设备开关状态的开关按钮，或者，由遥控器通过红外遥控来控制设备开关状态的红外感应系统。但是，现有的开关结构，结构都比较复杂，且实现成本较高。

另外，像电子设备的触摸式按键，容易受到温度湿度的影响造成误触发，也不适合应用于电器设备。

发明内容

本发明提供一种电容检测装置及显示设备，用于解决现有开关结构所使用的结构都比较复杂、成本高、容易误触发的问题。

本发明第一方面提供一种电容检测装置，包括：感应控制模块和电路板；

所述电路板上设有通孔；

所述通孔的内壁上设有至少一个凹槽，所述凹槽的表面设有金属层；

所述感应控制模块与所述至少一个凹槽电连接，用于检测获取所述通孔的电容值。

本发明第二方面提供一种显示设备，包括壳体和上述第一方面提供的电容检测装置。

所述电容检测装置置于所述壳体内部；

所述壳体上设有开关控制通孔，所述开关控制通孔与所述电容检测装置中电路板上的通孔共轴设置。

本发明提供一种电容检测装置及显示设备，通过在电路板上设置通孔，并且通过在通孔内壁上设置至少一个表面设有金属层的凹槽，形成了一个筒状的电容感应器件，相比于现在的机械式按键结构而言，结构简单，同时，由于作为电容感应的金属层设置在通孔的内壁上，所以只有在被感应物体插入通孔时才会产生触发信号，减少了误触发的概率；由于金属层是设置在通孔内壁的凹槽上，所以可以采用已有的过孔制作工艺进行制作，工艺简单，成本较低。另外，感应控制模块可以检测获取上述通孔的电容值，进而也就可以检测到通孔电容值的变化，用作电子、电器设备等的感应控制时，用户无需触摸到按键，而是在伸入电路板的通孔中进行感应，可以给用户带来全新的体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的电容检测装置一实施例的结构示意图；

图2为图1中电路板一实施例的俯视结构示意图；

图3为图1中电路板另一实施例的立体结构示意图；

图4为本发明图1中电路板的技术原理示意图；

图5为图1中电路板另一实施例的俯视结构示意图；

图6为图1中电路板另一实施例的俯视结构示意图；

图7为图6中电路板的侧视示意图；

图8为本发明提供的电容检测装置另一实施例的结构示意图；

图9为本发明提供的显示设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明提供的电容检测装置一实施例的结构示意图，图2为图1中电路板一实施例的俯视结构示意图。

如图1所示，该电容检测装置包括：感应控制模块101和电路板102。

如图1、图2所示，该电路板102上设有通孔02。该通孔可以是非金属性通孔。

该电路板可以是印制电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)。

参照图1，该通孔02的内壁上设有至少一个凹槽21。该凹槽21表面设有金属层，即凹槽的槽内表面覆设上金属层。

该金属层可选用金属铜，异或金属银，在此不作限制。

凹槽21表面的金属层可以是通过金属沉积制成，在此不作限制。

具体地，电路板102包括本体01和通孔02，电路板具有一定厚度，设置通孔02后，可以在该通孔02内侧设置至少一个凹槽21、并在凹槽21的表面设有金属层，形成感应电容(sensor)，当用户的手指伸入这个通孔02时，会引起电容值的变化。

感应控制模块101与上述至少一个凹槽21电连接，用于检测获取上述通孔02的电容值。当用户的手指伸入通孔02时，感应控制模块101会检测到通孔02的电容值发生了变化，并可以根据电容值的变化触发预设操作。其中，感应控制模块101可以是微控制单元(Microcontroller Unit，简称MCU)等处理装置，在此不作限制。

已有的平面式感应电容，即感应电容直接在电路板表面上，容易受到温度、湿度的影响而误触发，本实施例中采用这种将凹槽设置在电路板的通孔内侧的方式，相较于平面式感应电容，可以大大减少误触发率。

上述电容检测装置可以应用于显示设备，例如作为显示设备的感应开关，在显示设备的外壳上设定感应区，通孔02设置在感应区内侧，用户的手指放到感应区时，显示设备根据感应控制模块检测到的电容变化来控制显示设备的开关状态。也可以在显示设备的外壳上设定开关控制通孔，即预留通孔，开关控制通孔内侧是共轴设置的上述电路板的通孔02，用户的手指伸入开关控制通孔内时，显示设备根据感应控制模块检测到的电容变化来控制显示设备的开关状态。当然并不以此为限。

本实施例中的电容检测装置包括感应控制模块和电路板，通过在电路板上设置通孔，并且通过在通孔内壁上设置至少一个表面设有金属层的凹槽，形成了一个筒状的电容感应器件，相比于现在的机械式按键结构而言，结构简单，同时，由于作为电容感应的金属层设置在通孔的内壁上，所以只有在被感应物体插入通孔时才会产生触发信号，减少了误触发的概率；由于金属层是设置在通孔内壁的凹槽上，所以可以采用已有的过孔制作工艺进行制作，工艺简单，成本较低。另外，感应控制模块可以检测获取上述通孔的电容值，进而也就可以检测到通孔电容值的变化，用作电子、电器设备的感应控制开关的话，用户无需触摸到按键，而是在伸入电路板的通孔中进行感应，可以给用户带来全新的体验。

进一步地，上述凹槽21可以在通孔02的厚度方向上延伸，该凹槽21的第一端可以在通孔02的厚度方向上与外部连通；和/或，该凹槽21的第二端也在通孔02的厚度方向上与外部连通，即两端都与外部连通。

如图1所示，该凹槽21的第一端在通孔02的厚度方向上与外部连通，即该凹槽可以是类似于盲孔。

图3为图1中电路板另一实施例的立体结构示意图，如图3所示，凹槽21的第二端也在通孔02的厚度方向上与外部连通，即凹槽21在厚度方向上为贯通槽。这样凹槽21裸露在外的面积更大，感应的灵敏度更高。

上述实施例中，凹槽21在通孔02的厚度方向一端或两端与外部连通，可以采用过孔的制造工艺制造凹槽，这种工艺简单，容易实现。

可选地，上述凹槽21的截面为半圆形，即俯视该电路板时，看到的凹槽21是半圆形，这种半圆形的孔在制造时工艺更为简单，采用金属化过孔的工艺就可以实现。当然，凹槽21的截面形状在此并不作限制，可以是方形、椭圆形等。

进一步的，金属层在通孔轴向的宽度大于其在垂直于轴向的方向上的厚度，优选的，上述金属层的宽度为上述金属层的厚度的三倍以上，在具体实施中，上述金属层的宽度可以比上述金属层的厚度至少大一个量级。

进一步地，上述至少一个凹槽21中的所有凹槽21电连接。即，凹槽表面的金属层之间相互电连接。电连接可以通过跳线或金属走线的方式完成。可以采用过孔的制造工艺实现，这种工艺方式简单，容易实现。

可选地，上述通孔02的内壁上设有至少一个凹槽21，具体为：上述通孔02的内壁上设有多个凹槽21。即凹槽的数量大于或等于2时，这多个凹槽21可以等间距分布在上述通孔的内壁上。

多个凹槽21等间距分布在上述通孔的内壁上时，可以保证通孔02的内壁上每个方向上凹槽分布的都比较均匀，当作为感应装置时，手指的伸入通孔的位置可以更加灵活，稍微偏离一点，也会有距离手指较近的凹槽21来更好地进行感应。

当然，本实施例中凹槽21的数量和间距等参数在此不作限制，具体使用时可以通过改变凹槽21的数量和位置来调整通孔部分的电容灵敏度。

图4为本发明图1中电路板的技术原理示意图。

参照图4，当手指31与凹槽21之间的距离小于一定值时，会产生新的电容，手指31与第i个凹槽21之间产生的手指电容可以记为cfi，其中，i为大于0的正整数。而第i个凹槽21产生的寄生电容记为cpi。

具体地，该电路板的总电容值记为Cx，可以是

图5为图1中电路板另一实施例的俯视结构示意图，如图5所示，该电路板还可以包括：天线04。

该天线04可以与上述任一个上述凹槽21电连接。即天线04的一端部与其中一个凹槽21电连接，具体是哪一个凹槽在此不作限制。

天线04是导体，由于天线与凹槽电连接，所以天线可以作为金属层的延伸，且由于天线有一定长度，如果天线设置在朝向用户的一侧，手指伸入通孔02时，手指会先靠近天线04，紧接着才会进入通孔02，因此说，天线在增加的感应面积的同时，增加了凹槽21金属层在PCB板厚度方向的感应灵敏度，使其通孔02在PCB板厚度方向上的电容感应更加灵敏。天线设置在背离用户的一侧时，在手指插入通孔后，也可以凹槽21金属层在PCB板厚度方向的感应灵敏度，上述厚度方向为沿通孔02轴向的方向。

图6为图1中电路板另一实施例的俯视结构示意图，在图5的基础上，如图6所示，上述天线04可以是环形天线。

该环形天线设置在上述通孔的一侧，且该环形天线与上述通孔02共轴设置。

上述通孔02具有一定厚度的边缘，环形天线可以置于通孔02任一侧的环形边缘上。该环形天线的形状可以与通孔02的俯视形状相匹配。例如通孔02可以为圆形、椭圆形、方形等，在此不作限制。

环形天线在通孔的一侧，且天线本身是导体，增加了凹槽21金属层在PCB板厚度方向的延伸，使其通孔02在PCB板厚度方向上的电容感应更加灵敏，增强了感应效果。

图7为图1中电路板另一实施例的侧视示意图。

在图5或图6的基础上，如图7所示，上述环形天线可以是环形螺旋状天线，即天线本身是螺旋状天线，这种天线的感应效果更好。

图8为本发明提供的电容检测装置另一实施例的结构示意图，如图8所示，在上述实施例的基础上，该电容检测装置还可以包括主控制模块103。

主控制模块103，与上述感应控制模块101电连接。

感应控制模块101，根据上述电路板的电容值判断是否存在有效感应，在判断存在有效感应时，向该主控制模块103发送触发信号。

主控制模块103，用于接收感应控制模块101发送的上述触发信号，并根据该预设信号进行预设操作。

其中，上述该电路板作为感应装置，即在有手指靠近通孔时电容发生变化，具体地，电路板102的总电容值记为Cx，

其中，如图4所示，手指与第i个凹槽21之间产生的手指电容记为cfi，而第i个凹槽21产生的寄生电容记为cpi，其中，i为大于0的正整数，N为大于0的正整数，i小于或等于N，N为通孔内壁上凹槽的数量。

具体实现时，有手指伸入电路板上的通孔时，电容值会增大，手指离开时，电容值又会变小，感应控制模块101通过获取电路板102上通孔02的电容值，可以感应到用户手指的一系列动作，并进而判断是否存在有效感应。可选地，当用户手指的一系列动作满足预设条件时，可以认为存在有效感应，即通孔02的电容值满足预设条件时确定存在有效感应。

优选地，上述预设条件可以为：通孔02的电容值大于预设门限值、且持续时间在预设时间范围内。即为了准确判断用户是要进行预设操作，需要确定用户手指接近或伸入了上述电路板的通孔、且停留了预设时间段，否则有可能造成误判。

一般情况下，没有手指接近电路板的通孔时，电路板的电容值会保持在一个较为稳定的值左右，即凹槽的寄存电容的和值，如果感应控制模块101检测到某一时刻电容值变大了，且所变化后的值大于预设门限值，则确定用户的手指伸入了电路板的通孔。进而感应控制模块101又检测到电容值下降了，说明手指远离了电路板的通孔。另外，确定电容值大于预设门限值的时长是否在预设时间范围内。例如预设时间范围为[t1，t2]，如果电容值大于预设门限值的时刻在[t1，t2]内，则满足条件，小于t1则无效。同时满足上述两个条件时，存在有效感应，即表明用户的手指确实伸入了电路板的通孔且停留了一会，进而也可以说明用户确实使用该开关控制系统进行预设操作。

还可以进一步限定，在电容值变化满足预设门限值时，如果持续时间大于t2，则感应控制模块101确定为反悔信号，即用户取消之前的操作，不发送开关触发信号。

该主控制模块103可以是电容检测装置所应用的设备的处理模块，收到上述触发信号后，主控制模块103进行预设操作，例如当预设操作时开待机操作时，可以根据具体的设置对设备当前的开待机状态进行切换，例如切换为开机、关机、待机等，在另一种实施方式中，预设操作可以是音量+、或频道+等，在此不作限制，可以根据具体需求预先进行设置。

上述主控制模块103也可以是MCU。

本实施例中，主控制模块接收到触发信号后就会进行预设操作，这种电容检测装置结构简单、易实现，还由于上述电路板成本低，降低了整个电容检测装置的成本。另外，用户无需触摸到按键，而是在按键一定范围内感应式触摸或者伸入电路板通孔中进行感应就可以完成预设操作，也向用户提供了全新的开关控制方式，可以给用户带来全新的体验。

可选地，上述感应控制模块101实时获取上述通孔02的电容值，并在该通孔02的电容值满足预设条件时，确定存在有效感应。

感应控制模块101实时获取上述通孔02的电容值有利于及时感应到用户的手指，并及时进行开关待状态控制，提高用户体验。

可选地，预设操作为开待机操作，主控制模块103具体用于接收感应控制模块101发送的上述触发信号，并在接收到上述触发信号后检测所属设备的当前开机状态，若该设备当前为开机状态，则控制该设备切换到待机状态；或者，若该设备当前为待机状态，则控制所述设备切换到开机状态。该设备可以为显示设备。

当然并不以上述实施例为限，也可以是开机状态和关机状态之间的切换或者音量的增减控制。

图9为本发明提供的显示设备的结构示意图，该显示设备包括壳体81和上述电容检测装置。

上述电容检测装置置于该壳体81内部，与显示设备内部的受控制模块连接。

该显示设备的壳体81上设有开关控制通孔82，且该开关控制通孔82与上述电容检测装置中电路板上的通孔02共轴设置。

即电路板中的通孔在壳体81内侧正对开关控制通孔82，用户将手指伸入开关控制通孔82便可伸入电容检测装置中电路板中的通孔。

用户的手指在伸入开关控制通孔82，并伸入在电路板53的通孔02后，即可控制该显示设备的开待机状态。

本实施例提供的显示设备上采用上述电容检测装置，相较于现有技术中机械按键的隐蔽性位置，更方便用户操作，同时也更为美观，提高了用户体验。另外，用户无需触摸到按键，而是伸入开关控制通孔进行开关控制，也向用户提供了全新的开关控制方式，可以给用户带来全新的体验。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电容检测装置，其特征在于，包括：感应控制模块和电路板；

所述电路板上设有通孔；

所述通孔的内壁上设有至少一个凹槽，所述凹槽的表面设有金属层；

所述感应控制模块与所述至少一个凹槽电连接，用于检测获取所述通孔的电容值；

所述装置还包括：主控制模块，所述主控制模块与所述感应控制模块电连接；

所述感应控制模块，还用于根据所述电路板的电容值判断是否存在有效感应，在判断存在由被感应物体插入所述通孔产生的有效感应时，向所述主控制模块发送触发信号；

所述主控制模块，用于接收所述感应控制模块发送的所述触发信号，并根据所述触发信号进行预设操作；

所述感应控制模块，具体用于在所述通孔的电容值满足预设条件时确定存在有效感应；其中，所述预设条件为：所述通孔的电容值大于预设门限值且持续时间在预设时间范围内。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电路板还包括：天线；

所述天线与任一个所述凹槽电连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述天线为环形天线；

所述环形天线设置在所述通孔的一侧且所述环形天线与所述通孔共轴设置。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述环形天线为环形螺旋状天线。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控制模块，具体用于接收所述感应控制模块发送的所述触发信号，并在接收到所述触发信号后检测所属设备的当前开机状态，若所述设备当前为开机状态，则控制所述设备切换到待机状态；或者，若所述设备当前为待机状态，则控制所述设备切换到开机状态。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述凹槽的第一端在所述通孔的厚度方向上与外部连通；和/或，

所述凹槽的第二端在所述通孔的厚度方向上与外部连通。

7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述凹槽的截面为半圆形。

8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述至少一个凹槽中的所有所述凹槽电连接。

9.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述通孔的内壁上设有至少一个凹槽，具体为：所述通孔的内壁上设有多个凹槽；

所述多个凹槽等间距分布在所述通孔的内壁上。

10.一种显示设备，其特征在于，包括壳体，以及权利要求1-9任一项所述的电容检测装置；

所述电容检测装置置于所述壳体内部；

所述壳体上设有开关控制通孔，所述开关控制通孔与所述电容检测装置中电路板上的通孔共轴设置。

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