CN109696267B - 压感传感器和压感按键开关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压感传感器和压感按键开关。所述压感传感器包括基板以及设置在所述基板上的至少一个应变元件，所述基板在预设区域设置有贯穿其厚度的至少一个通光孔，每个所述通光孔对应至少一个所述应变元件，且每个所述应变元件位于对应的所述通光孔与所述基板边界垂直距离最短的区域处。有效解决了压感按键开关感应区域发光的问题，并且，结构更简单，成本更低，并且灵敏度也不会降低。
Description
技术领域
本发明涉及按键结构技术领域，特别涉及一种压感传感器以及一种包括该压感传感器的压感按键开关。
背景技术
传统地，压感按键开关分为三类，第一类压感按键开关没有灯光指示。第二类压感按键开关为点透光，在按键感压区域外面开一个孔，用LED指示，这种方式指示灯偏离按键较远，不能满足一些客户的需求。第三类压感按键开关为面透光，金属面板可以做任意镂空图案，下面放导光板，导光板下面放压力传感器，但是，这种结构的压感按键开关相对复杂，压感要粘贴在导光板下面，力的传递效果不好，应变量减小，相对应的信号量减少，装配要求高，成本也相对较高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种压感传感器以及一种压感按键开关。
为了实现上述目的，本发明的第一方面，提供了一种压感传感器，用于压感按键开关，所述压感传感器包括基板以及设置在所述基板上的至少一个应变元件，所述基板在预设区域设置有贯穿其厚度的至少一个通光孔，每个所述通光孔对应至少一个所述应变元件，且每个所述应变元件位于对应的所述通光孔与所述基板边界垂直距离最短的区域处。
可选地，所述预设区域为所述基板的中央区域。
可选地，所述基板呈方形结构，所述方形结构具有长轴方向和短轴方向，所述基板包括沿所述长轴方向相对设置的两个第一边以及沿所述短轴方向相对间隔设置的两个第二边；其中，
所述应变元件位于对应的所述通光孔与所述第二边垂直距离最短的区域处。
可选地，所述基板上设置有一个所述通光孔以及两个所述应变元件，分别为第一应变元件和第二应变元件，所述第一应变元件和所述第二应变元件沿所述短轴方向对称设置在所述通光孔的两侧。
可选地，所述通光孔呈圆孔，并且，所述圆孔的直径比所述基板的宽度小2mm～6mm。
本发明的第二方面，提供了一种压感按键开关，所述压感按键开关包括显示面板、压感传感器以及至少一个光源，所述压感传感器采用前文记载的所述的压感传感器，所述压感传感器设置在所述显示面板沿其厚度方向的一侧，每个所述光源对应至少一个所述通光孔，且每个所述光源位于对应的所述通光孔下方，以使得该光源发出的光经由对应的所述通光孔入射至所述显示面板上。
可选地，所述压感按键开关还包括信号调理模块，所述信号调理模块的输入端与所述应变元件电连接，所述信号调理模块用于根据所述应变元件反馈的电压变化信号控制所述压感按键开关的开关状态。
可选地，所述信号调理模块包括运算放大模块和中央处理模块，所述运算放大模块的输入端与所述应变元件电连接，所述运算放大模块的输出端与所述中央处理模块的输入端电连接。
可选地，所述显示面板为塑料面板或金属镂空面板。
可选地，所述光源为LED光源。
本发明的压感传感器及压感按键开关，所述压感传感器包括基板以及设置在所述基板上的至少一个应变元件，所述基板在预设区域设置有贯穿其厚度的至少一个通光孔，每个所述通光孔对应至少一个所述应变元件，且每个所述应变元件位于对应的所述通光孔与所述基板边界垂直距离最短的区域处。在将压感传感器应用到压感按键开关时，可以有效解决压感按键开关感应区域发光的问题，并且，当有外力(如用户)作用于该压感按键开关上时，显示面板的应变量可以直接有效传递到压感传感器上，由于压感传感器上所设置的应变元件位于通光孔与基板边界之间垂直距离最短的区域，在该区域更容易发生应力集中，从而可以利用在此处所设置的应变元件检测应变量，提高压感传感器的灵敏度，此外，无需复杂的导光板结构，直接利用所设置的通光孔显示压感按键开关的位置，有效简化压感按键开关的结构，成本降低。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明第一实施例中压感传感器的结构示意图；
图2为本发明第二实施例中压感按键开关的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1所示，本发明的第一方面，涉及一种压感传感器100，该压感传感器100可以用于压感按键开关200，如图2中所示。所述压感传感器100包括基板110以及设置在所述基板110上的至少一个应变元件120，所述基板110在预设区域设置有贯穿其厚度的至少一个通光孔111，每个所述通光孔111对应至少一个所述应变元件120，且每个所述应变元件120位于对应的所述通光孔111与所述基板110边界垂直距离最短的区域处。
具体地，如图1所示，可以在基板110的中央区域设置有一个所述通光孔111，当然，也可以在基板110的中央区域设置多个通光孔111。可以理解的是，本领域技术人员可以根据实际需要，在基板110的其他区域设置一个或多个通光孔111。在通光孔111与基板110边界垂直距离最短的区域，也即如图1中所示的，通光孔111的外轮廓与基板110边界之间垂直距离最短的区域设置有所述应变元件120，可以理解的是，本领域技术人员可以根据实际需要，在该区域设置更多数量的应变元件120。
如图2所示，在将上述结构的压感传感器100应用至压感按键开关200时，可以将压感传感器100直接设置在显示面板210下方，并且，在对应压感传感器100的通光孔111的位置的下方还设置有光源220，这样，光源220所发出的光可以经由通光孔111入射至显示面板210上，从而可以准确显示压感按键开关200的位置。
因此，本实施例中的压感传感器100，在将其应用到压感按键开关200时，可以有效解决压感按键开关200感应区域发光的问题，并且，当有外力(如用户)作用于该压感按键开关200上时，显示面板210的应变量可以直接有效传递到压感传感器100上，由于压感传感器100上所设置的应变元件120位于通光孔111与基板110边界之间垂直距离最短的区域，在该区域更容易发生应力集中，从而可以利用在此处所设置的应变元件120检测应变量，提高压感传感器100的灵敏度，此外，无需复杂的导光板结构，直接利用所设置的通光孔111显示压感按键开关200的位置，有效简化压感按键开关200的结构，成本降低。
如图1所示，所述基板110呈方形结构，所述方形结构具有长轴方向和短轴方向，所述基板110包括沿所述长轴方向相对设置的两个第一边112以及沿所述短轴方向相对间隔设置的两个第二边113；其中，所述应变元件120位于对应的所述通光孔111与所述第二边113垂直距离最短的区域处。当然，本领域技术人员可以根据实际需要，设计基板110的其他一些结构形状，但是，无论所设计基板110呈何种结构，为了提高压感传感器100的灵敏度，应变元件120的位置要处于通光孔111与基板110边界垂直距离最短的区域处。
如图1所示，为了进一步提高压感传感器100的灵敏度，基板110上设置有两个应变元件120，分别为第一应变元件121和第二应变元件122，所述第一应变元件121和所述第二应变元件122沿所述短轴方向对称设置在所述通光孔111的两侧。
如图1所示，为了进一步提高压感传感器100的灵敏度，所述通光孔111可以呈圆孔，并且，所述圆孔的直径比所述基板110的宽度小2mm～6mm。
为了验证本申请的压感传感器100的灵敏度，发明人对本申请的压感传感器100进行了相关实验，具体实验结果如下表1和表2所示，表1为有限元分析软件Abaqus分析在相同力情况下传感器应变量，表2为在相同力情况下实际测试传感器信号值，其中，未开孔传感器为传统的压感传感器的结构，而开孔传感器则为本申请的压感传感器的结构：
表1
表2
经由上述表1和表2可以看出，在相同情况下开孔压感的应变量要比未开孔的压感应变量大11.4％。在相同情况下两种压感的信号值基本上是一致的。因此，本发明的压感传感器100，既能透光也能感应压力，即解决了按键感应区域发光的问题，又避免了面透光方式力传递不好的问题，结构更简单，成本更低，灵敏度不会减小。
本发明的第二方面，如图2所示，提供了一种压感按键开关200，所述压感按键开关200包括显示面板210、压感传感器100以及至少一个光源220。所述压感传感器100采用前文记载的所述的压感传感器100，其结构可以参考前文相关记载，在此不作赘述。所述压感传感器100设置在所述显示面板210沿其厚度方向的一侧，每个所述光源220对应至少一个所述通光孔111，且每个所述光源220位于对应的所述通光孔111下方，以使得该光源220发出的光经由对应的所述通光孔111入射至所述显示面板210上。
具体地，如图2所示，可以在压感传感器100的中央区域设置有一个所述通光孔111，优选地可以在该通光孔111的正下方位置处设置有光源220。这样，光源220所发出的光线可以经由通光孔111直接传递至显示面板210上，从而可以显示压感按键开关200的位置。因此，本实施例结构的压感按键开关200，有效解决了压感按键开关200感应区域发光的问题，并且，当有力作用于显示面板210上时，该作用力可以有效传递至压感传感器100上，结构更简单，成本更低，并且灵敏度也不会降低。
需要说明的是，在实际应用时，可以在压感传感器100上设置多个通光孔111，例如，两个、三个或三个以上等等，并且，也可以设置多个光源220，每个光源220可以对应一个或者对应多个通光孔111，具体可以根据实际需要确定。
进一步需要说明的是，光源220除了可以位于通光孔111的正下方位置处以外，还可以是其他一些设置方式，只要是能够满足光源220所发出的至少部分光可以传递至通光孔111内即可。
此外，所述压感按键开关200还包括信号调理模块(图中并未示出)，所述信号调理模块的输入端与所述应变元件电连接，所述信号调理模块用于根据所述应变元件120反馈的电压变化信号控制所述压感按键开关200的开关状态。
具体地，所述信号调理模块包括运算放大模块(图中并未示出)和中央处理模块(图中并未示出)，所述运算放大模块的输入端与所述应变元件120电连接，所述运算放大模块的输出端与所述中央处理模块的输入端电连接。这样，采集到的电压变化信号可以通过运算放大模块进行放大，放大的信号通过中央处理模块实现开关的功能。
可选地，显示面板110可以是塑料面板，也可以是金属镂空面板，金属面板中心可以雕刻不同的图案，类似电梯按键的结构。
可选地，所述光源220可以为LED光源。当然，光源220除了可以是LED光源以外，还可以是其他一些能够发光的器件，例如，激光等。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种压感按键开关，所述压感按键开关包括显示面板、压感传感器以及至少一个光源，其特征在于，所述压感传感器包括基板以及设置在所述基板上的至少一个应变元件，所述基板在预设区域设置有贯穿其厚度的至少一个通光孔，每个所述通光孔对应至少一个所述应变元件，且每个所述应变元件位于对应的所述通光孔与所述基板边界垂直距离最短的区域处，所述显示面板为塑料面板或金属镂空面板，所述光源为LED光源；所述压感传感器设置在所述显示面板沿其厚度方向的一侧，每个所述光源对应至少一个所述通光孔，且每个所述光源位于对应的所述通光孔下方，以使得该光源发出的光经由对应的所述通光孔入射至所述显示面板上。
2.根据权利要求1所述的压感按键开关，其特征在于，所述预设区域为所述基板的中央区域。
3.根据权利要求2所述的压感按键开关，其特征在于，所述基板呈方形结构，所述方形结构具有长轴方向和短轴方向，所述基板包括沿所述长轴方向相对设置的两个第一边以及沿所述短轴方向相对间隔设置的两个第二边；其中，
所述应变元件位于对应的所述通光孔与所述第二边垂直距离最短的区域处。
4.根据权利要求3所述的压感按键开关，其特征在于，所述基板上设置有一个所述通光孔以及两个所述应变元件，分别为第一应变元件和第二应变元件，所述第一应变元件和所述第二应变元件沿所述短轴方向对称设置在所述通光孔的两侧。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的压感按键开关，其特征在于，所述通光孔呈圆孔，并且，所述圆孔的直径比所述基板的宽度小2mm～6mm。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的压感按键开关，其特征在于，所述压感按键开关还包括信号调理模块，所述信号调理模块的输入端与所述应变元件电连接，所述信号调理模块用于根据所述应变元件反馈的电压变化信号控制所述压感按键开关的开关状态。
7.根据权利要求6所述的压感按键开关，其特征在于，所述信号调理模块包括运算放大模块和中央处理模块，所述运算放大模块的输入端与所述应变元件电连接，所述运算放大模块的输出端与所述中央处理模块的输入端电连接。
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