CN110686808B

CN110686808B - 电容式压力传感器及电子笔

Info

Publication number: CN110686808B
Application number: CN201911005808.8A
Authority: CN
Inventors: 马梁; 姜海力; 郭豪; 张柔; 高玉振
Original assignee: Hanvon Pentech Co Ttd
Current assignee: Shenzhen Hanwang Pengtai Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2019-10-22
Filing date: 2019-10-22
Publication date: 2022-06-24
Anticipated expiration: 2039-10-22
Also published as: CN110686808A

Abstract

本发明公开一种电容式压力传感器及电子笔，该压力传感器包括固定电容器和用于感应被测压力的可变电容器；所述可变电容器连接在两个电路节点之间，所述固定电容器与切换开关串联连接在所述两个电路节点之间；所述切换开关被设置为在所述可变电容器的电容值大于设定值时闭合、及在所述可变电容器的电容值小于或者等于所述设定值时断开。

Description

电容式压力传感器及电子笔

技术领域

本发明涉及压力检测技术领域，更具体地，本发明涉及一种电容式压力传感器及一种电子笔。

背景技术

电容式压力传感器是一种利用电容敏感元件将被测压力转换成与之成一定关系的电信号输出的压力传感器。

目前，主要具有两种电容式压力传感器，一种是通过极板距离的变化实现被测压力的测量，另一种是通过极板间正对面积的变化实现被测压力的测量。

电容式压力传感器通常具有标称的量程范围，例如，应用在电子笔中的压力传感器的量程范围为0.1N～5N，这说明，压力传感器无法感应小于0.1N的被测压力，因此，用户在使用电子笔时，只有在电子设备的屏幕上按压电子笔的压力达到0.1N，电子设备才能形成相应的笔迹，这就可能出现用户虽然已经在使用电子笔进行书写，但由于书写压力未达到压力传感器的量程范围而导致电子设备无书写输出的问题，为用户使用电子笔带来一定困扰，因此，非常有必要提供一种能够降低压力传感器的最小测量值的新的技术方案。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种电容式压力传感器的新的技术方案，以降低压力传感器的最小测量值。

根据本发明的一方面，本发明提供了一种电容式压力传感器，其包括固定电容器和用于感应被测压力的可变电容器；所述可变电容器连接在两个电路节点之间，所述固定电容器与切换开关串联连接在所述两个电路节点之间；

所述切换开关被设置为在所述可变电容器的电容值大于设定值时闭合、及在所述可变电容器的电容值小于或者等于所述设定值时断开。

可选地，所述可变电容器与所述固定电容器共用同一电介质层。

可选地，所述切换开关包括固定触点和运动触点，所述运动触点被设置为与所述可变电容器的第一电极同步动作，其中，所述第一电极为所述可变电容器的在所述被测压力的作用下动作的电极。

可选地，所述第一电极同时作为所述运动触点使用。

可选地，所述可变电容器包括第一电极、第二电极和电介质层，所述电介质层位于所述第一电极与所述第二电极之间，所述第一电极为所述可变电容器的在所述被测压力作用下动作的电极，所述第二电极与所述电介质层相贴合，所述第一电极在自由状态下与所述电介质层间留有间隙；

所述固定触点设置在所述电介质层的面向所述第一电极的表面上。

可选地，所述固定触点作为所述固定电极的一个电极使用。

可选地，所述固定触点在所述电介质层上具有沿同一方向或不同方向延伸的分支部。

可选地，所述固定触点在所述电介质层上的设置位置使得所述第一电极在与所述电介质层接触时即与所述固定触点电接触。

可选地，所述可变电容器的用于在被测压力的作用下动作的第一电极为软导电体，所述软导电体被设置为在被测压力的作用下改变与所述电介质层之间的接触面积，所述接触面积与所述被测压力的压力值相映射。

可选地，所述可变电容器包括相对设置的第一电极和第二电极，其中，所述第一电极为所述可变电容器的在所述被测压力作用下动作的电极，所述第二电极为固定电极；所述第二电极同时作为所述固定电容器的一个电极使用。

可选地，所述压力传感器还包括力作用部，所述力作用部被设置为用于承载被测压力，并将所述被测压力传导至所述第一电极。

可选地，所述压力传感器还包括输出电路，所述输出电路被设置为输出表征所述被测压力的压力值的电信号，所述两个节点与所述输出电路的两个输入端对应连接。

根据本发明的第二方面，提供了一种电子笔，包括笔壳、笔尖和上述的压力传感器，所述笔尖设置在所述笔壳的一端，所述压力传感器设置在所述笔壳的内腔中，所述笔尖被设置为向所述压力传感器施加被测压力。

本发明的一个有益效果在于，本发明实施例的压力传感器除了设置有用于感应被测压力的可变电容器之外，还设置有与该可变电容器并联连接的固定电容器，且该固定电容器的连接状态受切换开关控制，该切换开关被设置为在可变电容器的电容值大于设定值时闭合、及在该可变电容器的电容值小于或者等于设定值时断开，这样，在被测压力的压力值使得可变电容器的电容值达到该设定值时，便可形成将固定电容器与可变电容器并联连接的电路结构，此时，并联电路相对可变电容器自身而言将具有较大的电容值，该较大的电容值将能够使得输出电路产生相应的输出量，进而实现对微小被测压力的感应与测量。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本发明实施例的压力传感器的电路原理示意图；

图2是两个电路节点间的电容值随被测压力变化的测量示意图；

图3是根据本发明实施例的压力传感器的结构示意图；

图4a、4b为图3所示压力传感器的可变电容器在不同被测压力作用下的变形情况示意图；

图5a是根据本发明一个例子的压力传感器的可变电容器的第二电极和固定电容器的第二电极的结构示意图；

图5b是根据图5a所示例子中固定电容器的第一电极和切换开关的固定触点的结构示意图；

图6a、6b是根据图5a、5b所示例子的压力传感器的接触区域变化示意图；

图7是根据本发明另一个例子的压力传感器的固定电容器的第一电极及切换开关的固定触点的结构示意图；

图8是根据本发明实施例的电子笔的结构示意图；

图9是根据本发明实施例的电子笔的电路结构示意图。

附图标记说明：

100-压力传感器； 110-可变电容器；

111-第一电极； 112-第二电极；

113-电介质层； 120-固定电容器；

121-第一电极； 122-第二电极；

K-切换开关； K1-固定触点；

K2-运动触点； OP-输出电路；

OP1、OP2-输出端； 500-施力装置；

200-笔壳； 300-笔尖；

401-处理器； 402-存储器；

404-按键电路； 403-信号发送电路；

J1、J2-电路节点。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

<传感器实施例>

图1是根据本发明实施例的电容式压力传感器的电路原理示意图。

根据图1所示，本实施例的电容式压力传感器100包括可变电容器110，该压力传感器100通过可变电容器110感应被测压力，即，被测压力作用于可变电容器110，以通过被测压力改变可变电容器110的极板间的正对面积或者改变可变电容器110的极板间距，进而改变可变电容器110的电容值，实现对被测压力的测量。

本实施例中，可变电容器110连接在压力传感器100的两个电路节点J1、J2之间。在压力传感器100需要外接输出电路的应用中，此两个电路节点J1、J2可以是压力传感器引出的两个输出端子，以通过两个输出端子与在外部设置的输出电路连接。在压力传感器100内部设置有输出电路的应用中，此两个电路节点J1、J2可以是压力传感器100的与输出电路连接的内部节点。

如图1所示，该输出电路OP被设置为用于输出表征被测压力的压力值的电信号。

在一个实施例中，该输出电路OP可以包括信号放大电路，例如，可以将两个电路节点J1、J2连接至信号放大电路的反馈回路中。在另一个实施例中，该输出电路OP可以包括电桥电路，例如，可以将两个电路节点J1、J2连接至电桥电路的一个桥臂上。另外，该输出电路OP也可以采用电容式压力传感器适用的其他输出电路结构，在此不再赘述。

在一个实施例中，该输出电路可以是集成式电路，例如，采用集成芯片。在另一个实施例中，该输出电路可以由分立元器件通过导线连接形成，该分立元器件例如包括电阻、放大器等，在此不做限定。

如图1所示，本实施例的压力传感器100在设置可变电容器110的基础上，还设置有固定电容器120和切换开关K，固定电容器120与切换开关K串联连接在两个电路节点J1、J2之间。

本实施例中，该切换开关K可以被设置为：在可变电容器110的电容值大于设定值时闭合、及在可变电容器110的电容值小于或者等于该设定值时断开。在可变电容器110的电容值大于该设定值时，固定电容器120与可变电容器110并联连接，此时，两个电路节点J1、J2之间的电容值等于固定电容器120和可变电容值110的电容值之和；而在可变电容器110的电容值小于或者等于该设定值时，固定电容器120断开与两个电路节点J1、J2间的连接，此时，两个电路节点J1、J2之间的电容值仅为可变电容器110的电容值。

本实施例中，切换开关K的开关状态取决于可变电容器110的电容值，而可变电容器110的电容值又取决于被测压力的压力值，因此，切换开关K的开关状态受被测压力控制，当被测压力大于某一数值以使得可变电容器110的电容值大于设定值时，切换开关K便闭合，否则将断开。本领域技术人员可以结合可变电容器110的结构任意设计该切换开关K。

在一个例子中，该切换开关可以是机械开关，机械开关的开关状态直接受被测压力或者受可变电容器110的用于感应被测压力的极板的控制，以使得切换开关K能够在可变电容器110的电容值大于设定值时闭合，及在可变电容器110的电容值小于或者等于该设定值时断开。

在另一个例子中，该切换开关也可以是电子开关，该电子开关的控制器接受被测压力或者受可变电容器110的用于感应被测压力的极板的控制，以使得控制器能够在可变电容器110的电容值大于设定值时向切换开关K输出使其闭合的控制信号，及在可变电容器110的电容值小于或者等于该设定值时向切换开关K输出使其断开的控制信号。

本实施例中，例如可以设置以上设定值为0，即，切换开关K在可变电容器110的电容值大于0时闭合，而在可变电容器110的电容值等于0时断开，这样，压力传感器100在设置固定电容器120的情况下，也不会在未接收到被测压力时就有输出量，而在被测压力很微小但已使得可变电容器110的电容值大于0时，固定电容器120便会发挥增容作用，以使得两个电路节点J1、J2之间的电容值足以使得输出电路产生相应的输出量，因此，对于该压力传感器100，即使施加微小的被测压力，也能够产生相应的输出量，进而实现对微小被测压力的感应与测量。

本实施例中，可变电容器110和固定电容器120可以采用平行板电容器的结构，平行板电容器是在两个相距很近的平行金属电极之间设置绝缘的电介质层，进而组成的一个电容器。在两个平行金属电极之间的距离为d、两个平行金属电极间的正对面积为S、两个平行金属电极间的电介质层的介电常数为ε_r的情况下，该平行板电容器的电容值C为：

C＝ε₀ε_rS/d公式(1)；

在公式(1)中，ε₀是比例常数，其在数值上等于两个平行金属电极在真空环境下相距一个单位距离、且正对面积为一个单位面积的情况下的电容值。

在一个例子中，可变电容器110可以通过被测压力改变两个平行金属电极之间的正对面积，以使得可变电容器110的电容值与被测压力的压力值具有一定映射关系，这样，在将可变电容器110连接至输出电路OP时，便可通过输出电路OP输出表征被测压力的压力值的电信号。

以设定值为0为例，如图2所示，可变电容器110在未接收到被测压力时，两个平行金属电极之间的正对面积接近为0，此时，可变电容器110的电容值也趋近于0，切换开关K处于断开状态，固定电容值120不会影响可变电容器110对于未接收到被测压力的感应，此时，两个电路节点J1、J2间的电容值趋于0，输出电路OP不会产生输出量。而在可变电容器110接收到被测压力时，两个平行金属电极之间的正对面积将产生与被测压力的压力值相适应的变化，被测压力的压力值越小，正对面积越小，可变电容器110的电容值也就越小。本实施例中，在被测压力的压力值很微小时，例如为0.01N时，虽然单独的可变电容器110的电容值不足以使得输出电路产生相应的输出量，但由于可变电容器110的电容值的微小变化将使得切换开关K闭合，两个电路节点J1、J2之间的电容值将由可变电容器110的电容值变为可变电容器110与固定电容器120并联后的电容值，即，在切换开关K闭合后，两个电路节点J1、J2之间的电容值将在可变电容器110的电容值的基础上叠加固定电容器120的电容值，参见图2所示，这将使得两个电路节点J1、J2之间的电容值具有从无到有的明显变化，且该变化足以使得输出电路OP产生相应的输出量，进而能够实现对微小被测压力的感应与测量。

根据本实施例的压力传感器100，其除了设置有用于感应被测压力的可变电容器110之外，还设置有与该可变电容器110并联连接的固定电容器120，该固定电容器120的连接状态受切换开关K控制，该切换开关K被设置为在可变电容器110的电容值大于设定值时闭合、及在该可变电容器110的电容值小于或者等于设定值时断开。这样，在被测压力的压力值使得可变电容器110的电容值达到该设定值时，便可形成将固定电容器120与可变电容器110并联连接的电路结构，此时，并联电路相对可变电容器110自身而言将具有较大的电容值，该较大的电容值将能够使得输出电路OP产生相应的输出量，进而实现对微小被测压力的感应与测量。

在一个实施例中，该压力传感器100的可变电容器110与固定电容器120可以共用同一电介质层。

该实施例中，参见图1所示，可变电容器110的两个电极111、112在第一方向上分设在该电介质层的两侧，固定电容器120的两个电极121、122亦在第一方向上分设在该电介质层的两侧。

该实施例中，可变电容器110与固定电容器120的位于该电介质层同一侧的两个电极111、121和/或112、122可以在第一方向上层叠布置，也可以在垂直于第一方向的第二方向上错开布置。

该实施例中，可变电容器110的用于感应被测压力的第一电极111在未接收被测压力的自由状态下，可以与电介质层间留有间隙，可变电容器110的与第一电极111相对的第二电极112可以与电介质层的表面相贴合，例如，第二电极112通过银浆烧结工艺附着在电介质层的表面上。

该实施例中，固定电容器120的两个电极121、122可以在电介质层的两侧，分别与电介质层的相对表面相贴合，例如，两个电极121、122分别通过银浆烧结工艺附着在电介质层的表面上。

根据本实施例的压力传感器100，可变电容器110与固定电容器120共用电介质层可以提高压力传感器的结构紧凑性，有利于实现压力传感器100的小型化设计。

在一个实施例中，参见图3所示，可变电容器110可以包括第一电极111、第二电极112和电介质层113，该电介质层113位于第一电极111与第二电极112之间，第一电极111为可变电容器110的用于感应被测压力的电极，即，第一电极111可在被测压力的作用下动作，第二电极112与电介质层113的表面相贴合，第一电极111在未接收被测压力的自由状态下与电介质层113间留有间隙，由于该间隙的存在，可变电容器110在此时的电容值趋于0。

参见图3所示，第一电极111设置在电介质层113的第一表面一侧，由支撑结构130支撑，以在自由状态下与电介质层113的第一表面之间形成间隙。第二电极112在电介质层113的与第一表面相对的第二表面一侧与第二表面相贴合。第一电极111被设置为在被测压力的作用下可以改变与第一表面之间的接触面积，其中，接触面积的大小与被测压力的压力值相映射。

本实施例中，第一电极111可以为软导电体，第一电极111可在被测压力的作用下变形，进而改变与电介质层113之间的接触面积。

该软导电体由受到压力可产生形变的导电材料制成。该导电材料例如是导电橡胶、导电泡棉等，在此不做限定。

本实施例中，可变电容器110的测量原理为：配合参见图4a、4b所示，在通过施力装置500向第一电极111施加被测压力时，第一电极111因是软导电体可以在被测压力的作用下发生变形的动作，其中，变形程度由被测压力的压力值决定，而第一电极111与电介质层113的接触面积又由变形程度决定，因此，接触面积的大小与被测压力的压力值将具有映射关系。在图4a中，施力装置500向第一电极111施加较小的被测压力，此时，第一电极111刚好与电介质层113接触，可变电容器110处于启动状态；在图4b中，施力装置500向第一电极111施加相对图4a更大的被测压力，此时，随着第一电极111变形程度的增大，第一电极111与电介质层113间的接触面积也增大。根据上述公式(1)电容值可知，接触面积的变化会导致可变电容器的电容值也随之发生变化，因此，可以通过测量反映该可变电容器的电容值的电信号而得到被测压力的压力值，在该例子中，第一电极111与第二电极112之间的距离在进行压力测量时会发生微小变化，其对电容值的影响可以忽略不计。

根据本实施例的压力传感器100，可变电容器110采用软导电体作为第一电极111，可以实现对较小被测压力的测量，具有较高的灵敏度，在此基础上，通过增设固定电容器120能够进一步降低压力传感器的量程范围的下限值，适应于安装在电子笔中使用。

在一个实施例中，切换开关K为机械开关，其包括如图1所示的固定触点K1和运动触点K2，其中，当运动触点K2运动至与固定触点K1相接触的位置时，切换开关K闭合，当运动触点K2运动至与固定触点K1相分开的位置时，切换开关K断开。该运动触点K2可以被设置为与可变电容器110的第一电极111同步动作，其中，该第一电极111为可变电容器110的在被测压力的作用下动作的电极。

本实施例中，切换开关K可以通过固定触点K1和运动触点K2连接至电路中，例如，运动触点K2和可变电容器110的第一电极111均与电路节点J1连接，固定触点K1与固定电容器120的第一电极121连接，固定电容器120的第二电极122及可变电容器110的第二电极112均与电路节点J2连接。

在一个例子中，如图3所示，可变电容器110的第一电极111可以为软导电体，其可在被测压力的作用下朝向可变电容器的电介质层113的方向发生变形，进而与电介质层113相接触，第一电极111与电介质层113间的接触面积随着被测压力的压力值的增大而增大，而第一电极111与第二电极112间的正对面积又等于第一电极111与电介质层113间的接触面积，因此，可以通过监测可变电容器110的电容值来测量被测压力。该例子中，切换开关K的运动触点K2可以受被测压力的控制，跟随第一电极111的变形同步动作，以在第一电极111变形到使得第一电极111与电介质层113间的接触面积大于设定面积时(即，可变电容器110的电容值大于设定值时)，与切换开关K的固定触点K1电接触，实现切换开关K的闭合，反之则断开。

在另外的例子中，可变电容器110的第一电极111也可以通过有别于变形的其他动作形式改变与第二电极112之间的正对面积或者间距，例如移动等，在此不做限定，切换开关K同样可以在被测压力的作用下，跟随第一电极111同步动作。

根据本实施例的压力传感器100，通过设置切换开关K包括运动触点K2和固定触点K1，并使得运动触点K2跟随第一电极111在被测压力的作用下同步动作，可以以最简单的结构实现根据可变电容器的电容值的变化控制切换开关K的闭合与断开的设置。

在一个实施例中，可变电容器110的两个电极111、112，固定电容器120的两个电极121、122，及切换开关K的两个触点可以为各自独立的部件，也可以部分共用，在此不做限定。

在一个例子中，参见图3所示，由于可变电容器110的第一电极111为可在被测压力的作用下动作，因此，可变电容器110的第一电极111可以同时作为切换开关K的运动触点K2使用，以简化压力传感器100的结构，提高结构紧凑性。

在一个例子中，切换开关K的运动触点K2为可变电容器110的第一电极，结合图3所示的可变电容器110，切换开关K的固定触点K1可以设置在电介质层113的面向第一电极111的表面上，即设置在电介质层113的第一表面上。这样，在第一电极111(或者称之为运动触点)与电介质层113的第一表面相分离时，切换开关K处于断开状态，而在第一电极111受被测压力的作用而与电介质层113相接触时，运动触点K2便与固定触点K1电接触，切换开关K闭合。

该例子中，可以根据对以上设定值的选择，将固定触点K1设置在电介质层113的第一表面的适当位置上，以使得第一电极111在其与电介质层113的第一表面间的接触面积大于设定面积时(此时，可变电容器110的电容值大于设定值)，才与电介质层113的第一表面上的固定触点K1电接触；及使得第一电极111在其与电介质层113的第一表面间的接触面积小于或者等于该设定面积时(此时，可变电容器110的电容值小于或者等于设定值)，与该固定触点K1相分离。

例如，该设定值选择为0时，可以将固定触点K1设置在电介质层113的与第一电极111的施力中心点对齐的中心位置上，这样，第一电极111刚与电介质层113接触，切换开关K便会闭合，此时，可变电容器110的电容值大于0，而在第一电极111与电介质层113分离后，可变电容器110的电容值将瞬间趋近于0，切换开关K断开。

该例子中，切换开关K的固定触点K1在电介质层113上可以具有沿不同方向延伸的分支部，例如固定触点K1包括至少一个“Z”字型结构等，这有利于在被测压力的作用位置发生偏移时，也能够使得同作为运动触点K2的第一电极111在与电介质层113接触时便与固定触点K1电接触，提高切换开关K的动作准确性及可靠性。

在另外的例子中，切换开关K的固定触点K1在电介质层113上可以具有沿同一方向延伸的分支部，例如呈“一”字型等，在此不做限定。

在一个例子中，可变电容器110的第二电极112与固定电容器120的第二电极122可以为同一电极。

在一个例子中，切换开关K的固定触点K1设置在可变电容器110的电介质层113的面向第一电极111的表面上，该固定触点K1可以作为固定电容器120的一个电极使用，参照图3所示，该固定触点K1可以作为固定电容器120的第一电极121使用。在该例子中，固定触点K1可以呈任意形状，例如“十字型”、“一字型”等，但应该具有一定的面积。该例子中，可以设置该固定触点K1在电介质层113上可以具有沿不同方向延伸的分支部，以在作为第一电极121使用时具有一定的面积，并在作为固定触点K1使用时实现与运动触点K2间的可靠接触，例如呈“十字型”、“Z字型”等。

在一个实施例中，压力传感器100还可以包括力作用部，力作用部被设置为用于承载被测压力，并将被测压力传导至可变电容器110的第一电极111。

在本实施例中，设置力作用部一方面可以增加被测压力在第一电极111上的力作用面积，有利于进行被测压力的均匀传导，另一方面可以通过设计力作用部的结构进行施力部件的连接，以实现快速组装，该施力部件例如是电子笔的笔尖。

在本实施例中，力作用部可以具有与施力部件相适配的连接结构。该连接结构可以包括沿施力方向延伸的盲孔，以将施力部件的一部分插入该盲孔中。例如，在电子笔中，笔尖作为施力部件插入该盲孔中，书写过程中，笔尖受到压力后，会作为施力部件将该压力传导至力作用部，并进一步传导至第一电极111。

在一个实施例中，该压力传感器100设置有输出电路，参见图1所示，该输出电路OP被设置为输出表征被测压力的压力值的电信号，两个电路节点J1、J2与输出电路OP的两个输入端对应连接。

本实施例中，输出电路OP可以设置在压力传感器100的电路板上，该电路板可以为柔性电路板等，在此不做限定。

本实施例中，参见图1所示，输出电路的输出端OP1、OP2则为压力传感器100的输出端。

根据本实施例的压力传感器，其在使用时无需外接输出电路，具有较高的集成度。

<传感器具体实施例1>

图5a是根据该例子的压力传感器100的可变电容器110的第二电极112和固定电容器120的第二电极122的结构示意图；图5b是该例子中固定电容器120的第一电极121和切换开关K的固定触点K1的结构示意图。

在该例子中，可变电容器110采用图3所示的结构，即可变电容器的第一电极111为软导电体，第一电极111在未接收被测压力的自由状态下与电介质层113之间留有间隙。

在该例子中，结合图3，第一电极111同时作为切换开关K的运动触点K2使用，该切换开关K的固定触点K1设置在电介质层113的面向第一电极111的第一表面上。

在该例子中，固定电容器120与可变电容器110共用同一电介质层113，固定电容器120的第一电极121设置在电介质层113的第一表面上，且与固定触点K1分开布置。

在该例子中，如图5a所示，固定电容器120的第二电极122可以与可变电容器110的第二电极112共用。

在该例子中，第一电极121在电介质层113的第一表面上的设置位置可以为：在第一电极111发生量程范围内的最大变形使得第一电极111与电介质层113的第一表面间的接触面积最大时，第一电极121位于第一电极111与电介质层113的接触区域的外周。图6a示出了施加较小被测压力时，第一电极111与电介质层113间的接触区域S1，并示出了在该种状态下，第一电极121与接触区域S1间的位置关系。图6b示出了施加最大被测压力时，第一电极111与电介质层113间的接触区域S2，并示出了第一电极121与接触区域S2间的位置关系。

<传感器具体实施例2>

图7示出了根据本发明另一个例子的压力传感器100的固定电容器的第一电极121与切换开关K的固定触点K1的结构示意图。

在该例子中，可变电容器110同样采用图3所示的结构，即可变电容器的第一电极111为软导电体，第一电极111在未接收被测压力的自由状态下与电介质层113之间留有间隙。

在该例子中，第一电极111同时作为切换开关K的运动触点K2使用，该切换开关K的固定触点K1设置在电介质层113的面向第一电极111的第一表面上。

在该例子中，固定电容器120与可变电容器110共用同一电介质层113，固定电容器120的第一电极121设置在电介质层113的第一表面上，且与固定触点K1共用。

在该例子中，固定电容器120的第二电极121可以与可变电容器110的第二电极112共用，也可以为相互独立的不同部件。

在该例子中，由于固定触点K1同时还作为固定电容器120的第一电极121使用，因此，固定触点K1需要具有一定的面积，该固定触点K1例如为图7中的“十字型”，形成“十字型”的两个方向的分支部均具有一定的宽度和长度。

<电子笔实施例>

图8是根据本发明实施例的电子笔的结构示意图。

如图8所示的电子笔，其包括笔壳200、笔尖300和上述压力传感器100，其中笔尖300设置在笔壳200的一端，压力传感器100设置在笔壳200的内腔中，笔尖300被设置为向压力传感器100施加被测压力。

在一个实施例中，压力传感器具有力作用部，力作用部具有用于安装施力部件的盲孔，笔尖300通过插入盲孔与压力传感器100连接在一起。

在电子笔书写过程中，笔尖300受到压力后，会将压力传导至力作用部，力作用部再将该压力传导至可变电容器110的第一电极111，在该压力的作用下，第一电极111沿着该压力作用方向挤向电介质层113的第一表面，由于第一电极111为软导电体，所以第一电极111将在压力的作用下产生形变，而改变与电介质层113的第一表面之间的接触面积，从而使得可变电容器的电容值发生改变，并同时改变切换开关K的开关状态，从而改变输出电路输出的电信号的输出量，这样，通过监测该输出量的变化，便可实现对笔尖300所受压力的测量。

本发明实施例的电子笔例如可以是电容笔、电磁笔等。

图9是根据本发明实施例的电子笔内部的电路结构原理图。

如图9所示，电子笔还可以包括处理器401、存储器402、信号发送电路403、按键电路404等。

按键电路404与处理器401连接，以向处理器401输出映射操作动作的电信号，处理器401可以根据该电信号识别对应该操作动作的功能设置信息。

在本实施例中，按键电路404的按键操作部通过笔壳200向外露出，以供用户操作。

压力传感器100与处理器401连接，以向处理器401输出表示笔尖300处的压力值的电信号，处理器401可以根据该电信号获得笔尖300处的压力值。

处理器401可以通过信号发送电路403将压力值信息、功能设置信息等发送至电子设备，其中，电子设备具有与信号发送电路403对应的信号接收电路，以使电子设备根据接收到的信息做出约定的响应。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分相互参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，而且各个实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种电容式压力传感器，其特征在于，包括固定电容器和用于感应被测压力的可变电容器；所述可变电容器连接在两个电路节点之间，所述固定电容器与切换开关串联连接在所述两个电路节点之间；

所述切换开关被设置为在所述可变电容器的电容值大于设定值时闭合、及在所述可变电容器的电容值小于或者等于所述设定值时断开；

所述可变电容器包括第一电极、第二电极和电介质层，所述电介质层位于所述第一电极与所述第二电极之间，所述第一电极为所述可变电容器的在所述被测压力作用下动作的电极，所述第二电极与所述电介质层相贴合，所述第一电极在自由状态下与所述电介质层间留有间隙；

所述切换开关包括固定触点和运动触点，所述运动触点被设置为与所述第一电极同步动作；

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述可变电容器与所述固定电容器共用同一电介质层。

3.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述第一电极同时作为所述运动触点使用。

4.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述固定触点作为所述固定电容器的一个电极使用。

5.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述固定触点在所述电介质层上具有沿同一方向或不同方向延伸的分支部。

6.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述固定触点在所述电介质层上的设置位置使得所述第一电极在与所述电介质层接触时即与所述固定触点电接触。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的压力传感器，其特征在于，所述可变电容器的用于在被测压力的作用下动作的第一电极为软导电体，所述软导电体被设置为在被测压力的作用下改变与所述电介质层之间的接触面积，所述接触面积与所述被测压力的压力值相映射。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的压力传感器，其特征在于，所述可变电容器包括相对设置的第一电极和第二电极，其中，所述第一电极为所述可变电容器的在所述被测压力作用下动作的电极，所述第二电极为固定电极；所述第二电极同时作为所述固定电容器的一个电极使用。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的压力传感器，其特征在于，所述压力传感器还包括力作用部，所述力作用部被设置为用于承载被测压力，并将所述被测压力传导至所述第一电极。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的压力传感器，其特征在于，所述压力传感器还包括输出电路，所述输出电路被设置为输出表征所述被测压力的压力值的电信号，所述两个节点与所述输出电路的两个输入端对应连接。

11.一种电子笔，其特征在于，包括笔壳、笔尖和权利要求1至10中任一项所述的压力传感器，所述笔尖设置在所述笔壳的一端，所述压力传感器设置在所述笔壳的内腔中，所述笔尖被设置为向所述压力传感器施加被测压力。