CN110750180B - 一种触控式电子旋钮及其布线结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种触控式电子旋钮及其布线结构，触控式电子旋钮包括操作钮和感应电路单元，感应电路单元包括多个电容感应线路；所述操作钮内设有中空容置部；所述各电容感应线路分别包括相互连接的回转感应部和信号传导部；多个电容感应线路的信号传导部位于同一传导平面内，操作钮位于所述传导平面的一侧，所述中空容置部一端开口并朝向所述传导平面，各回转感应部朝操作钮所在一侧弯折至所述中空容置部内，并均匀排列于所述中空容置部的周部。利用本发明可无需对旋钮进行实体旋转操作，即可实现对操控信号的电容式感应，继而可根据感应电容的变化来实现设备的运行控制，产品结构稳定性及寿命得到提高。

Description

一种触控式电子旋钮及其布线结构

技术领域

本发明涉及控制旋钮技术领域，特别是一种触控式电子旋钮及其布线结构。

背景技术

现有的汽车、家电以及其它消费型电子产品的控制旋钮多为机械式旋钮，可通过操作旋钮的转动来控制设备的运行状态切换。但机械式旋钮一般为多部件组装，结构较为复杂，机械式旋钮的寿命也受限于其中转轴等部件的强度和韧性，故长期工作的可靠性较难得以保障。

电容式触摸旋钮的设计可以弥补机械式旋钮在使用寿命上的缺陷，其通过在触摸屏内设置电容式感应线路实现设备的运行控制。但由于电容式感应线路一般为单滑动式设计，适用的范围与机械式旋钮相比较小。

发明内容

本发明的目的是提供一种触控式电子旋钮及其布线结构，所述布线结构可应用于电容感应式的触控旋钮中，以配合电容式触摸IC芯片感应手指在旋钮外周的触控位置变化，结构稳定性较好；

所述触控电子旋钮的应用无需对旋钮进行实体旋转操作，而仅通过多根手指在旋钮上的触控位置变化，即可实现对操控信号的电容式感应，继而可根据感应电容的变化来实现设备的运行控制。

本发明采取的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种触控式电子旋钮的布线结构，触控式电子旋钮包括操作钮和感应电路单元，感应电路单元包括多个电容感应线路；所述操作钮内设有中空容置部；

所述各电容感应线路分别包括相互连接的回转感应部和信号传导部，信号传导部连接回转感应部一端的对端为感应输出端；多个电容感应线路的信号传导部位于同一传导平面内，操作钮位于所述传导平面的一侧，所述中空容置部一端开口并朝向所述传导平面，各回转感应部朝操作钮所在一侧弯折至所述中空容置部内，并均匀排列于所述中空容置部的周部。

可选的，所述操作钮及其内部中空容置部分别为圆柱体，各回转感应部自所述中空容置部的底部向操作钮顶部回转延伸，且各回转感应部在操作钮轴向上的投影位于同一圆周上。回转延伸的结构设计在保证感应部位线路足够长的情况下，减少直线拉伸情况下带来的阻值增大或过度拉伸导致断线和短路问题，特别是能够缓冲信号传导部与回转感应部之间弯折部位的拉伸度。

可选的，各回转感应部在操作钮轴向上的投影所在圆周与所述中空容置部底部周向平行或重合。重合的情况下将更加利于线路的固定。

可选的，所述各回转感应部为相同的之字形回转结构，且其宽度由下至上递减，使得所有电容感应线路在平展状态下其回转感应部均匀分布于同一圆环内，且各回转感应部的上端朝向所述圆环的圆心。也可采用其他如弹簧型、波浪型等回转结构，旨在于通过回转替代直线拉伸形式。

可选的，所有电容感应线路的传导部沿无交叉的弧形路径汇聚至传导平面的一侧，信号传导部的感应输出端相互平行排列，且弧形路径上两两电容感应线路的传导部之间的距离相等。传导部的中部路径也可为直线，但弧形的路径可避免直线拉伸情况下的阻值增大，减少断线短路的概率。

可选的，本发明触控式电子旋钮包括从下至上依次嵌套的公模层、载线层和母模层，公模层、载线层和母模层分别包括外周平板部和中心操作钮组成部；各感应线路的信号传导部夹设于公模层与载线层的外周平板部之间，回转感应部夹设于公模层与载线层的中心操作钮组成部之间的圆柱形间隙内。多层次的设置可方便调试及装配，特别是载线层的设置，能够对线路进行初步固定，保证调试结果与实际应用效果相符。

可选的，所述信号传导部与回转感应部之间的弯折部位为弧形角，公模层、载线层、母模层的外周平板部与中心操作钮组成部的连接部为与所述弧形角相适应的环形凹槽。可避免过度拉伸。

可选的，所述载线层的中心操作钮组成部顶端开口，公模层和母模层的中部操作钮组成部顶端封闭并相互贴合。

可选的，所述操作钮的周部或外侧周部对应各回转感应部分别设有功能标记。

另一方面，本发明还公开一种应用前述布线结构的触控式电子旋钮，触控式电子旋钮包括操作钮、感应电路单元和功能驱动电路单元；

感应电路单元包括多个电容感应线路以及电容式触摸处理器；多个电容感应线路按照第一方面所述的布线结构布线；电容式触摸处理器包括多个触摸信号输入端和信号输出端；各电容感应线路的感应输出端分别连接电容式触摸处理器的一个信号输入端；

功能驱动电路单元包括控制器，控制器包括触控信号输入端以及多个控制信号输出端，所述触控信号输入端连接电容式触摸处理器的信号输出端，所述各控制信号输出端分别外接一功能实现电路。

电容式触摸处理器采用现有相关IC产品，对应各功能的相关实现电路可采用现有技术。本发明的控制原理为，由电容式触摸处理器实现对各感应线路的电容信号捕捉，进而输出与被选功能对应的信号至控制器，然后通过控制器引脚输出电平控制信号，实现相应功能实现电路的导通，从而实现旋钮操作当前位置对应功能与实际实现功能的对应。

可选的，所述功能实现电路中还包括功能指示电路，各功能指示电路中分别设有指示灯，各指示灯排列安装于操作钮的周部或外侧周部。当某一功能实现电路被驱动导通，相应的指示灯也将在旋钮上亮起，从而使得使用人员的操作更加直观。

有益效果

本发明触控式电子旋钮的布线结构可应用于电容感应式的触控旋钮中，用以配合电容式触摸IC芯片感应手指在旋钮外周的触控位置变化，替代机械式旋钮，通过回转式感应线路实现电容式感应在立体产品上的线路延伸，可解决机械旋长期使用的寿命问题，同时减小直线拉伸带来的阻值增大、断线短路等问题。

本发明触控电子旋钮的应用无需对旋钮进行实体旋转操作，仅需利用多根手指在旋钮上改变触控位置，则连接有电容式触摸IC的各感应线路可将手指位置的变化信号传输至电容式触摸IC中，从而将手指操作位置的变化转换为电容的变化，进而将对应不同功能的触控输出信号传输至控制器，使得控制器可根据触控输出信号驱动相应外部功能线路的导通，从而实现被选中的相应功能。即本发明可实现对操控信号的电容式感应，继而可根据感应电容的变化来实现设备的运行控制，产品结构稳定性及寿命得到提高。

附图说明

图1所示为本发明布线结构的一种实施例结构示意图；

图2所示为布线结构的一种实施例平展结构示意图；

图3-1和图3-2所示为布线结构的其它两种实施例平展结构示意图；

图4-1和图4-2所示为本发明电子旋钮的两种感应区块划分示意图；

图5所示为布线结构的本发明电子旋钮剖面结构示意图；

图6所示为本发明电子旋钮的功能实现原理框架图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步描述。

实施例1

本实施例为一种触控式电子旋钮的布线结构，参考图1所示，触控式电子旋钮包括操作钮1和感应电路单元2，感应电路单元2包括多个电容感应线路；操作钮1内设有中空容置部；

各电容感应线路分别包括相互连接的回转感应部21和信号传导部22，信号传导部连接回转感应部一端的对端为感应输出端23；多个电容感应线路的信号传导部位于同一传导平面内，操作钮位于所述传导平面的一侧，所述中空容置部一端开口并朝向所述传导平面，各回转感应部21朝操作钮1所在一侧弯折至所述中空容置部内，并均匀排列于所述中空容置部的周部。

操作钮1及其内部中空容置部分别为圆柱体，各回转感应部21自中空容置部的底部向操作钮顶部回转延伸，且各回转感应部在操作钮轴向上的投影位于同一圆周上。回转延伸的结构设计在保证感应部位线路足够长的情况下，减少直线拉伸情况下带来的阻值增大或过度拉伸导致断线和短路问题，特别是能够缓冲信号传导部与回转感应部之间弯折部位的拉伸度。

各回转感应部在操作钮轴向上的投影所在圆周与所述中空容置部底部周向重合，利于线路的固定。

参考图1、图2、图3-1和图3-2，各回转感应部为相同的之字形回转结构，且其宽度由下至上递减，使得所有电容感应线路在平展状态下其回转感应部均匀分布于同一圆环内，且各回转感应部的上端朝向所述圆环的圆心。也可采用其他如弹簧型、波浪型等回转结构，旨在于通过回转替代直线拉伸形式。

参考图1、图2、图3-1和图3-2，所有电容感应线路的传导部沿无交叉的弧形路径汇聚至传导平面的一侧，信号传导部的感应输出端相互平行排列，且弧形路径上两两电容感应线路的传导部之间的距离相等。如图2所示，传导部的中部路径也可为直线，但弧形的路径可避免直线拉伸情况下的阻值增大，减少断线短路的概率。

参考图4-1和图4-2所示，感应线路的数量可根据旋钮能够被选择的功能数量进行设置，将操作钮所在圆周进行等分，如图4-1等分为3份即用于实现三种功能的选择，图4-2等分为8份即可用于实现8中功能的选择，每个部分分别对应设置一感应线路的回转感应部。

参考图5所示，触控式电子旋钮包括从下至上依次嵌套的公模层03、载线层02和母模层01，公模层、载线层和母模层分别包括外周平板部和中心操作钮组成部；各感应线路的信号传导部夹设于公模层与载线层的外周平板部之间，回转感应部21夹设于公模层与载线层的中心操作钮组成部之间的圆柱形间隙内，感应信号输出端从公模层于载线层之间传出后，可通过载线层的延长部如载线薄膜延伸至下方的PCB功能电路板上，与PCB上的电容式触摸IC相连，实现各感应线路与IC各信号输入通道的连通。多层次的设置可方便调试及装配，特别是载线层的设置，能够对线路进行初步固定，保证调试结果与实际应用效果相符。

如图5，信号传导部与回转感应部之间的弯折部位为弧形角，公模层、载线层、母模层的外周平板部与中心操作钮组成部的连接部为与所述弧形角相适应的环形凹槽，可避免过度拉伸。

本实施例中，载线层的中心操作钮组成部顶端开口，公模层和母模层的中部操作钮组成部顶端封闭并相互贴合。

为方便操作，本实施例操作钮的周部或外侧周部对应各回转感应部分别设有功能标记。

上述布线结构在应用时，各电容感应线路的回转感应部分布于操作钮的内部一周，各电容感应线路可分别对应一种旋钮功能，当手指虚转经过操作钮外周，连接有电容式触摸IC的电容感应线路将产生电容讯号，感应输出端接入现有的电容式触摸IC芯片的信号输入通道，即可通过各电容感性线路的感应电容变化感知手指的位置变化，从而可实现不同驱动信号的输出，以驱动不同功能的电路导通。

本实施例的布线结构可应用于电容感应式的触控旋钮中，以配合电容式触摸IC芯片感应手指在旋钮外周的触控位置变化，结构稳定性较好。

实施例2

本实施例为一种应用实施例1布线结构的触控式电子旋钮，触控式电子旋钮包括操作钮、感应电路单元和功能驱动电路单元；参考图6所示：

感应电路单元包括多个电容感应线路以及电容式触摸处理器；多个电容感应线路按照第一方面所述的布线结构布线；电容式触摸处理器包括多个触摸信号输入端和信号输出端；各电容感应线路的感应输出端分别连接电容式触摸处理器的一个信号输入端；

功能驱动电路单元包括控制器，控制器包括触控信号输入端以及多个控制信号输出端，所述触控信号输入端连接电容式触摸处理器的信号输出端，所述各控制信号输出端分别外接一功能实现电路。

电容式触摸处理器采用现有相关IC产品，如型号FTC334G的触摸IC芯片，控制器采用现有的单片机即可，对应各功能的相关实现电路可采用现有技术。

利用本实施例触控旋钮的控制原理为，由电容式触摸处理器实现对各感应线路的电容信号捕捉，进而输出与被选功能对应的信号至控制器，然后通过控制器引脚输出电平控制信号，实现相应功能实现电路的导通，从而实现旋钮操作当前位置对应功能与实际实现功能的对应。

功能实现电路中还可设置功能指示电路，各功能指示电路中分别设有指示灯，各指示灯排列安装于操作钮的周部或外侧周部。当某一功能实现电路被驱动导通，相应的指示灯也将在旋钮上亮起，从而使得使用人员的操作更加直观。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种触控式电子旋钮的布线结构，其特征是，触控式电子旋钮包括操作钮和感应电路单元，感应电路单元包括多个电容感应线路；所述操作钮内设有中空容置部；

所述各电容感应线路分别包括相互连接的回转感应部和信号传导部，信号传导部连接回转感应部一端的对端为感应输出端；多个电容感应线路的信号传导部位于同一传导平面内，操作钮位于所述传导平面的一侧，所述中空容置部一端开口并朝向所述传导平面，各回转感应部朝操作钮所在一侧弯折至所述中空容置部内，各回转感应部自所述中空容置部的底部向操作钮顶部回转延伸，并均匀排列于所述中空容置部的周部；

所述各回转感应部为相同的之字形回转结构，且其宽度由下至上递减，使得所有电容感应线路在平展状态下其回转感应部均匀分布于同一圆环内，且各回转感应部的上端朝向所述圆环的圆心。

2.根据权利要求1所述的触控式电子旋钮的布线结构，其特征是，所述操作钮及其内部中空容置部分别为圆柱体，且各回转感应部在操作钮轴向上的投影位于同一圆周上。

3.根据权利要求2所述的触控式电子旋钮的布线结构，其特征是，各回转感应部在操作钮轴向上的投影所在圆周与所述中空容置部底部周向平行或重合。

4.根据权利要求1至3任一项所述的触控式电子旋钮的布线结构，其特征是，所有电容感应线路的传导部沿无交叉的弧形路径汇聚至传导平面的一侧，信号传导部的感应输出端相互平行排列，且弧形路径上两两电容感应线路的传导部之间的距离相等。

5.根据权利要求1至3任一项所述的触控式电子旋钮的布线结构，其特征是，触控式电子旋钮包括从下至上依次嵌套的公模层、载线层和母模层，公模层、载线层和母模层分别包括外周平板部和中心操作钮组成部；各感应线路的传导部夹设于公模层与载线层的外周平板部之间，回转感应部夹设于公模层与载线层的中心操作钮组成部之间的圆柱形间隙内。

6.根据权利要求5所述的触控式电子旋钮的布线结构，其特征是，所述信号传导部与回转感应部之间的弯折部位为弧形角，公模层、载线层、母模层的外周平板部与中心操作钮组成部的连接部为与所述弧形角相适应的环形凹槽。

7.根据权利要求1至3任一项所述的触控式电子旋钮的布线结构，其特征是，所述操作钮的周部或外侧周部对应各回转感应部分别设有功能标记。

8.一种应用权利要求1-7任一项所述布线结构的触控式电子旋钮，其特征是，触控式电子旋钮包括操作钮、感应电路单元和功能驱动电路单元；

感应电路单元包括多个电容感应线路以及电容式触摸处理器；多个电容感应线路按照第一方面所述的布线结构布线；电容式触摸处理器包括多个触摸信号输入端和信号输出端；各电容感应线路的感应输出端分别连接电容式触摸处理器的一个信号输入端；

功能驱动电路单元包括控制器，控制器包括触控信号输入端以及多个控制信号输出端，所述触控信号输入端连接电容式触摸处理器的信号输出端，所述各控制信号输出端分别外接一功能实现电路。

9.根据权利要求8所述的触控式电子旋钮，其特征是，所述功能实现电路中还包括功能指示电路，各功能指示电路中分别设有指示灯。