CN111103999B - 触控检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种触控检测装置，包括：触摸面板；压电感应传感器，贴装在所述触摸面板上，用于检测施加在所述触摸面板上的敲击事件；和控制电路板，与所述压电感应传感器通信。所述控制电路板包括：信号调理电路，用于对所述压电感应传感器输出的检测信号进行处理；和控制器，适于根据处理后的检测信号判断所述敲击事件是否为正确的人手指敲击事件。在本发明中，触控检测装置能够方便且准确地识别施加在触摸面板上的敲击事件是否为正确的人手指敲击事件，并且结构简单、成本低廉。

Description

触控检测装置
技术领域
本发明涉及一种触控检测装置，尤其涉及一种包括压电感应传感器的触控检测装置。
背景技术
为了增加设备和家电操控的便利性，通过手指触摸或敲击一个表面是一种比较直观便利的人机交互方式，常规使用的电容触摸屏比较成熟，但是在触摸的范围比较大的时候，比如以整个洗衣机或冰箱的门作为输入表面时，它的成本高昂，同时因为它是通过接触改变电容值的方式，无法区别触摸的力度和触摸的材质，只要是导电材料接触都能触发，这样会造成许多的误触发。当使用场景定义为用户用手指部位比如关节或指尖通过敲击设备的特定表面作为输入指令来实现一些简单的操控，例如，双击冰箱门打开冰箱的内部的灯照明，敲击洗碗机的门打开洗碗机，或者双击打开洗衣机筒灯，三击打开洗衣机门，目前也有采用麦克风检测声音信号或使用加速度传感器检测振动信号。在用麦克风检测声音信号的方案中，由于要形成一个密闭音腔，安装会非常麻烦，成本比较高。在使用加速度传感器检测振动的方案中，由于加速度传感器需要SMT到电路板上，并且加速度传感器要紧贴振动表面，当需要敲击的表面为透明比如玻璃的时候，这个电路板是很难隐藏的，造成外观设计上的极大挑战。
发明内容
本发明的一个目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。
根据本发明的一个方面，提供一种触控检测装置，包括：触摸面板；压电感应传感器，贴装在所述触摸面板上，用于检测施加在所述触摸面板上的敲击事件；和控制电路板，与所述压电感应传感器通信。所述控制电路板包括：信号调理电路，用于对所述压电感应传感器输出的检测信号进行处理；和控制器，适于根据处理后的检测信号判断所述敲击事件是否为正确的人手指敲击事件。
根据本发明的一个实例性的实施例，所述信号调理电路包括：滤波器，用于过滤掉检测信号中不满足预定条件的噪声信号；放大器，用于将滤波后的检测信号放大到所需的范围；和比较器，包括具有固定的上门限电压的上限门比较器和具有固定的下门限电压的下限门比较器，用于将放大后的检测信号处理成两路直流电压数字信号。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述控制器适于计算先检测到的第一路直流电压数字信号的结束时间和发生时间之间的第一时间差以及后检测到的第二路直流电压数字信号的发生时间与先检测到的第一路直流电压数字信号的发生时间之间的第二时间差；所述控制器根据计算出的第一时间差和第二时间差判断所述敲击事件是否为正确的人手指敲击事件。
根据本发明的另一个实例性的实施例，当计算出的第一时间差和第二时间差分别在第一阈值和第二阈值以内时，所述控制器判定所述敲击事件为正确的人手指敲击事件。
根据本发明的另一个实例性的实施例，当计算出的第一时间差超出所述第一阈值或计算出的第二时间差超出所述第二阈值时，所述控制器判定所述敲击事件不是正确的人手指敲击事件。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第一阈值在300～800μs以内，所述第二阈值在300～1400μs以内。
根据本发明的另一个实例性的实施例，在所述敲击事件被判定为正确的人手指敲击事件的情况下，如果所述控制器检测到第一路直流电压数字信号的次数为单次，则所述控制器判定所述敲击事件为单击事件。
根据本发明的另一个实例性的实施例，在所述敲击事件被判定为正确的人手指敲击事件的情况下，如果所述控制器检测到第一路直流电压数字信号的次数为两次，并且两次检测到第一路直流电压数字信号之间的时间间隔在第三阈值以内时，所述控制器判定所述敲击事件为双击事件。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第三阈值在200～500ms以内。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述触摸面板适于安装在支撑体上，所述触控检测装置还包括声波吸收材料，所述声波吸收材料适于设置在所述触摸面板和所述支撑体之间，用于将所述触摸面板与所述支撑体声学地隔离开，使得所述支撑体上产生的声波不能传递到所述触摸面板上。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述支撑体为壳体部件，所述触摸面板嵌装在所述支撑体的开口上，所述声波吸收材料设置在所述触摸面板的四周边缘处。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述触摸面板被支撑在所述支撑体表面上，所述声波吸收材料设置在所述触摸面板的底面上。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述触摸面板为圆形面板、方形面板或曲面板。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述触摸面板的材料为玻璃、不锈钢或木材。
根据本发明的另一个实例性的实施例，所述压电感应传感器为压电薄膜传感器或压电陶瓷传感器。
在本发明的前述各个实例性的实施例中，触控检测装置能够方便且准确地识别施加在触摸面板上的敲击事件是否为正确的人手指敲击事件，并且结构简单、成本低廉。
通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。
附图说明
图1显示根据本发明的一个实施例的触控检测装置的应用示意图；
图2显示根据本发明的另一个实施例的触控检测装置的应用示意图；
图3显示根据本发明的又一个实施例的触控检测装置的应用示意图；
图4显示根据本发明的一个实施例的触控检测装置的控制电路板的功能框图；
图5显示图4中的控制电路板的信号调理电路的示意图；
图6显示从压电感应传感器输入到信号调理电路的输入信号和经信号调理电路处理后的输出信号；
图7显示图4中的控制电路板的控制器判断敲击事件是否为正确的人手指敲击事件的流程图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
根据本发明的一个总体构思，提供一种触控检测装置，包括：触摸面板；压电感应传感器，贴装在所述触摸面板上，用于检测施加在所述触摸面板上的敲击事件；和控制电路板，与所述压电感应传感器通信。所述控制电路板包括：信号调理电路，用于对所述压电感应传感器输出的检测信号进行处理；和控制器，适于根据处理后的检测信号判断所述敲击事件是否为正确的人手指敲击事件。
图1显示根据本发明的一个实施例的触控检测装置的应用示意图；图4显示根据本发明的一个实施例的触控检测装置的控制电路板的功能框图。
如图1和图4所示，在图示的实施例中，触控检测装置主要包括：触摸面板10；压电感应传感器100，贴装在触摸面板10上，用于检测施加在触摸面板10上的敲击事件；和控制电路板200，与压电感应传感器100通信。
在图示的实施例中，压电感应传感器100为压电薄膜传感器。但是，本发明不局限于此，压电感应传感器100可以为由任何合适的压电感应材料制成的压电感应传感器，例如，压电感应传感器100也可以为由压电陶瓷制成的压电陶瓷传感器。
图5显示图4中的控制电路板的信号调理电路的示意图；图6显示从压电感应传感器输入到信号调理电路的输入信号和经信号调理电路处理后的输出信号。
如图4至图6所示，在图示的实施例中，控制电路板200可以通过导线电连接至压电感应传感器100。控制电路板200的硬件接口包括输入电源和地，数字信号输出。
如图4至图6所示，在图示的实施例中，控制电路板200主要包括信号调理电路210和控制器220。信号调理电路210，用于对压电感应传感器100输出的检测信号进行处理。控制器220适于根据处理后的检测信号判断敲击事件是否为正确的人手指敲击事件。
如图4至图6所示，在图示的实施例中，信号调理电路210包括：滤波器211、放大器212和比较器2131、2132。滤波器211用于过滤掉检测信号中不满足预定条件的噪声信号，例如，过滤掉频率高于2K赫兹的高频振动信号，因为手指敲击频率通常在2K赫兹以下。
如图4至图6所示，在图示的实施例中，放大器212用于将滤波后的检测信号放大到所需的范围。
如图4至图6所示，在图示的实施例中，比较器2131、2132，包括具有固定的上门限电压Ref1的上限门比较器2131和具有固定的下门限电压Ref2的下限门比较器2132。比较器2131、2132用于将放大后的检测信号处理成两路直流电压数字信号P1、P2。
图7显示图4中的控制电路板的控制器判断敲击事件是否为正确的人手指敲击事件的流程图。
如图4至图7所示，在图示的实施例中，控制器220适于计算先检测到的第一路直流电压数字信号P1的结束时间tc2和发生时间tc1之间的第一时间差t1以及后检测到的第二路直流电压数字信号P2的发生时间tc3与先检测到的第一路直流电压数字信号P1的发生时间tc1之间的第二时间差t2。控制器220根据计算出的第一时间差t1和第二时间差t2判断敲击事件是否为正确的人手指敲击事件。
如图4至图7所示，在图示的实施例中，当计算出的第一时间差t1和第二时间差t2分别在第一阈值和第二阈值以内时，控制器220判定敲击事件为正确的人手指敲击事件。
如图4至图7所示，在图示的实施例中，当计算出的第一时间差t1超出第一阈值或计算出的第二时间差t2超出第二阈值时，控制器220判定敲击事件不是正确的人手指敲击事件。
如图4至图7所示，在图示的实施例中，第一阈值在300～800μs以内，第二阈值在300～1400μs以内。
如图4至图7所示，在图示的实施例中，在敲击事件被判定为正确的人手指敲击事件的情况下，如果控制器220检测到第一路直流电压数字信号P1的次数为单次，则控制器220判定敲击事件为单击事件。
如图4至图7所示，在图示的实施例中，在敲击事件被判定为正确的人手指敲击事件的情况下，如果控制器220检测到第一路直流电压数字信号P1的次数为两次，并且两次检测到第一路直流电压数字信号P1之间的时间间隔在第三阈值以内时，控制器220判定敲击事件为双击事件。
如图4至图7所示，在图示的实施例中，第三阈值在200～500ms以内，这是因为一般人手双击的时间间隔在200ms～1s以内。
图2显示根据本发明的另一个实施例的触控检测装置的应用示意图；图3显示根据本发明的又一个实施例的触控检测装置的应用示意图。
如图1至图3所示，在图示的实施例中，触摸面板10适于安装在支撑体20上。触控检测装置还包括声波吸收材料30，声波吸收材料30适于设置在触摸面板10和支撑体20之间，用于将触摸面板10与支撑体20声学地隔离开，使得支撑体20上产生的声波不能传递到触摸面板10上。
如图1和图3所示，在图示的实施例中，支撑体20为壳体部件，触摸面板10嵌装在支撑体20的开口上，声波吸收材料30设置在触摸面板10的四周边缘处。
如图2所示，在图示的实施例中，触摸面板10被支撑在支撑体20表面上，声波吸收材料30设置在触摸面板10的底面上。
如图1至图3所示，在图示的实施例中，触摸面板10可以为圆形面板、方形面板或曲面板。
如图1至图3所示，在图示的实施例中，触摸面板10的材料可以为玻璃、不锈钢或木材。
本申请提出了一种基于压电感应材料比如压电薄膜和压电陶瓷来实现的一种检测敲击信号的传感器及传感面板，将一片压电材料贴装于一个硬质的面板上，面板的形状可以是平面，也可以是任意的三维曲面，在这个硬质面板的四周有声波吸收材料比如吸音泡棉或橡胶和周围进行隔离，当手指敲击这个面板时，敲击产生的声波(机械波)沿着硬质材料内部传播到达压电材料的位置，其产生的振动使压电材料产生压电效应，在压电材料的上下表面产生电荷，通过相应的电路对该信号进行放大和滤波，再经过特定的算法处理给出正确的信号结果。当面板以外的部位被手指敲击的时候，由于有吸音材料，其机械振动被隔离不能传导到压电材料所在的位置，所以避免了误触发。
本申请具有安装简便，可以直接贴装在硬质表面比如玻璃、镜面、不锈钢、及木材上，成本极具优势，对面板的形状和尺寸没有限制，可以贴装在面板的任意部位，对设备和家电的外观设计限制和挑战较少。
本申请的方案通过硬件对压电薄膜传送过来的敲击信号进行了整形调理变成了与敲击力度和频率有关系的数字信号，然后在通过软件算法对信号进行过滤从而判断是否是人的敲击以及双击等特殊操作。可以非常智能的完成人员敲击的检测，可以用于家电设备的不同的用户体验。
本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。
虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。
虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。
应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另外，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本发明的范围。

Claims (13)

1.一种触控检测装置，包括：
触摸面板(10)；
压电感应传感器(100)，贴装在所述触摸面板(10)上，用于检测施加在所述触摸面板(10)上的敲击事件；和
控制电路板(200)，与所述压电感应传感器(100)通信，
其特征在于：
所述控制电路板(200)包括：
信号调理电路(210)，用于对所述压电感应传感器(100)输出的检测信号进行处理；和
控制器(220)，适于根据处理后的检测信号判断所述敲击事件是否为正确的人手指敲击事件，所述信号调理电路(210)包括：
滤波器(211)，用于过滤掉检测信号中不满足预定条件的噪声信号；
放大器(212)，用于将滤波后的检测信号放大到所需的范围；和
比较器(2131、2132)，包括具有固定的上门限电压(Ref1)的上限门比较器(2131)和具有固定的下门限电压(Ref2)的下限门比较器(2132)，用于将放大后的检测信号处理成两路直流电压数字信号(P1、P2)，
所述控制器(220)适于计算先检测到的具有第一峰值的第一路直流电压数字信号(P1)的结束时间(tc2)和发生时间(tc1)之间的第一时间差(t1)以及后检测到的具有第二峰值的第二路直流电压数字信号(P2)的发生时间(tc3)与先检测到的第一路直流电压数字信号(P1)的发生时间(tc1)之间的第二时间差(t2)；
所述控制器(220)根据计算出的第一时间差(t1)和第二时间差(t2)判断所述敲击事件是否为正确的人手指敲击事件。
2.根据权利要求1所述的触控检测装置，其特征在于：
当计算出的第一时间差(t1)和第二时间差(t2)分别在第一阈值和第二阈值以内时，所述控制器(220)判定所述敲击事件为正确的人手指敲击事件。
3.根据权利要求2所述的触控检测装置，其特征在于：
当计算出的第一时间差(t1)超出所述第一阈值或计算出的第二时间差(t2)超出所述第二阈值时，所述控制器(220)判定所述敲击事件不是正确的人手指敲击事件。
4.根据权利要求3所述的触控检测装置，其特征在于：
所述第一阈值在300～800μs以内，所述第二阈值在300～1400μs以内。
5.根据权利要求2所述的触控检测装置，其特征在于：
在所述敲击事件被判定为正确的人手指敲击事件的情况下，如果所述控制器(220)检测到第一路直流电压数字信号(P1)的次数为单次，则所述控制器(220)判定所述敲击事件为单击事件。
6.根据权利要求2所述的触控检测装置，其特征在于：
在所述敲击事件被判定为正确的人手指敲击事件的情况下，如果所述控制器(220)检测到第一路直流电压数字信号(P1)的次数为两次，并且两次检测到第一路直流电压数字信号(P1)之间的时间间隔在第三阈值以内时，所述控制器(220)判定所述敲击事件为双击事件。
7.根据权利要求6所述的触控检测装置，其特征在于：所述第三阈值在200～500ms以内。
8.根据权利要求1所述的触控检测装置，其特征在于：
所述触摸面板(10)适于安装在支撑体(20)上，所述触控检测装置还包括声波吸收材料(30)，所述声波吸收材料(30)适于设置在所述触摸面板(10)和所述支撑体(20)之间，用于将所述触摸面板(10)与所述支撑体(20)声学地隔离开，使得所述支撑体(20)上产生的声波不能传递到所述触摸面板(10)上。
9.根据权利要求8所述的触控检测装置，其特征在于：
所述支撑体(20)为壳体部件，所述触摸面板(10)嵌装在所述支撑体(20)的开口上，所述声波吸收材料(30)设置在所述触摸面板(10)的四周边缘处。
10.根据权利要求8所述的触控检测装置，其特征在于：
所述触摸面板(10)被支撑在所述支撑体(20)表面上，所述声波吸收材料(30)设置在所述触摸面板(10)的底面上。
11.根据权利要求1所述的触控检测装置，其特征在于：所述触摸面板(10)为圆形面板、方形面板或曲面板。
12.根据权利要求1所述的触控检测装置，其特征在于：所述触摸面板(10)的材料为玻璃、不锈钢或木材。
13.根据权利要求1所述的触控检测装置，其特征在于：所述压电感应传感器(100)为压电薄膜传感器或压电陶瓷传感器。
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