CN111189564B - 压力测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明是公开一种压力测量装置，用于连接压力感测模块，所述压力检测装置为所述压力感测模块提供扫描频率，所述压力感测模块基于所述扫描频率得到检测值，所述压力检测装置根据所述扫描频率和所述检测值计算出压力值。本发明技术方案可以提升感测模块的检测精度。

Description

压力测量装置

技术领域

本发明有关于压力测量领域，特别有关于压力测量装置。

背景技术

为了感测使用者按压的动作，电子装置通常会包含一压力测量装置，置于电子装置的控制界面下(例如触控荧幕或触控板)，以藉由压力测量装置来判断使用者是否有按压的动作。

电子装置除了根据单纯的按压动作来执行功能外，更可以将此类按压动作运用到其他控制方法上。举例来说，近代电子装置通常可以手势来控制其动作，以往的手势往往局限于平面的手势，例如以手指滑动的动作来缩放图片或是解锁电子装置。然而，随着电子装置的功能越来越强大，平面的手势已无法满足使用者的需求，因此会加入按压的动作来形成立体的手势。

然而，现有的压力测量装置的压力测量结果不精确。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种压力测量装置，旨在提升压力测量结果的精准度。

为实现上述目的，本发明提出的压力测量装置，用于连接压力感测模块，所述压力检测装置为所述压力感测模块提供扫描频率，所述压力感测模块基于所述扫描频率得到检测值，所述压力检测装置根据所述扫描频率和所述检测值计算出压力值。

可选地，所述压力感测模块得到的所述检测值随所述扫描频率变化而变化。

可选地，所述压力检测装置计算出的所述压力值，随着所述扫描频率变化而变化。

可选地，所述压力检测装置包括存储装置，所述存储装置存储有在所述扫描频率下，所述压力感测模块的检测值与所述压力检测装置的压力值的对应函数，所述压力检测装置根据所述对应函数计算出所述压力值。

可选地，所述扫描频率包括第一扫描频率和第二扫描频率，所述第一扫描频率与所述第二扫描频率互异，所述第一扫描频率对应的所述对应函数与所述第二扫描频率对饮的所述对应函数互异。

可选地，所述压力检测装置包括存储装置，所述存储装置存储查找表，在所述扫描频率下在每相邻一固定压力处取得对应的检测值，并储存所述检测值为所述查找表，所述压力检测装置根据所述查找表计算出所述压力值。

可选地，所述压力检测模块还包括：

校正值产生模块，用以产生不同扫瞄频率下的校正值，所述校正值随所述扫描频率变化而变化；以及，

校正模块，所述校正模块根据所述扫瞄频率选择所述校正值；

校正模块用以根据所述校正值校正所述压力值。

可选地，所述压力感测模块为电容元件，所述电容元件会对应所施加在其表面不同压力而产生不同的等效电容值，所述压力感测模块所得的检测值为电容值。

附图说明

图1绘示了压力测量装置因为扫瞄频率的不同而造成压力感测误差的示意图。

图2绘示了根据本发明一实施例，产生多个压力与感测值关系的对应函数来计算压力的示意图。

图3绘示了根据本发明一实施例的压力测量方法的流程图。

图4绘示了根据本发明一实施例的压力测量装置的方块图。

图5绘示了根据本发明实施例的压力测量装置的方块图。

图6绘示了本发明一实施例，如何计算出校正值的示意图。

图7绘示了根据本发明另一实施例的压力测量方法的流程图。

附图标号说明：

AP校正压力

AP1第一校正压力

AP2第二校正压力

F1、F2、F3频率/电容关系线

La、Lb、Lc、L1、L2压力/感测值关系线

P压力

Cr实际压力感测值

P1第一压力

C1第一压力感测值

P2第二压力

C2第二压力感测值

P3第三压力

C3第三压力感测值

P4第四压力

C4第四压力感测值

P5第五压力

C5第五压力感测值

Cr1第一实际压力感测值

Cr2第二实际压力感测值

301-307步骤

400、500压力测量装置

401、501压力感测模块

403、503、505校正模块

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下将以不同实施例来说明本发明的内容。请留意，以下所述的装置、模块或单元等元件可由硬件所构成(例如电路)，或是由硬件与软件来构成(例如将程序写入处理单元)。此外，不同的元件可整合为单一元件，单一元件亦可分隔为不同的元件。此类变化均应在本发明的范围内。此外，以下实施例虽然以电容式压力测量装置来说明，但亦可运用在其他形式的压力测量装置。而且，以下所揭露的压力测量装置以及压力测量方法不限于使用在前述的电子装置之控制界面上。

本案是关于一种电容式压力测量装置，其包含至少一电容元件。这些电容元件会对应所施加在其表面不同压力而产生不同的等效电容值。举例来说，当压力值为0时(即没有使用者进行按压动作)，其电容值为5pF，而压力值为100g/cm2时(即使用者有按压动作)，其电容值为10pF。

理想上，当压力值一样时，电容式压力测量装置之电容元件的等效电容值应维持一固定值。然而，实际上此等效电容值可能会因各种因素而被干扰，因此即使压力值一样，等效电容值亦会有所不同。举例来说，电容式压力测量装置会根据一扫瞄讯号的频率来进行对电容值的取样。然而，电容式压力测量装置之电容元件对于不同频率的讯号会有不同的响应，因此扫瞄讯号的频率会影响到电容元件的等效电容值。而且，该扫描讯号的频率(于以下实施例中，简称为扫描频率)需要因应不同杂讯环境来调整，藉此达到较佳的讯噪比(Singla-Noise Ratio)。因此，等效电容值之测量容易受到扫描频率变化的干扰，进而影响到压力的判断。

图1绘示了电容式的压力测量装置因为扫瞄频率的不同而造成压力感测误差的示意图。如图1所示，频率/电容关系线F1、F2、F3为不同压力值时，等效电容值和扫瞄频率的关系。理想上等效电容值在不同压力值下应为不同的固定值，因此频率/电容关系线F1、F2、F3应为水平的直线。然而，实际上电容式压力测量装置的扫瞄频率会影响到等效电容值，因此即使压力值相同，等效电容值也会因为压力测量装置的扫瞄频率而有所不同。如此可能造成压力测量装置对按压动作的误判。

图2绘示了根据本发明一实施例，产生多个压力与感测值关系的对应函数来计算压力的示意图。其中，图2中的压力/感测值关系线La、Lb和Lc分别代表了不同扫瞄频率下压力和压力感测值的关系。如图2所示，本发明提供的压力测量方法会先于一测试模式中，在一第一扫描频率下测量压力测量装置对应一第一压力P1的一第一压力感测值C1，并于此第一扫描频率下测量压力测量装置对应一第二压力P2的一第二压力感测值C2。若压力测量装置为电容式的压力测量装置时，第一压力感测值C1以及第二压力感测值C2均为等效电容值。举例来说，对于压力/感测值关系线La来说，第一压力P1为100g/cm2时，第一压力感测值C1为14pF，而当第二压力P2为150g/cm2时，第二压力感测值C2为21pF。因此，藉由第一压力感测值C1、第二压力感测值C2、第一压力P1以及第二压力P2，可以得到第一扫描频率下的压力/感测值关系线La(即压力测量装置运作于第一扫瞄频率时)中等效电容值和压力的关系式，亦及得到压力测量装置运作于1000KHz时的扫瞄频率时的第一对应函数。于一实施例中，第一对应函数为C＝aP+b，其中a为C1-C2除以P1-P2的斜率，而b为压力为0时的等效电容值。

得到第一对应函数后，会将其纪录在压力测量装置内，或是纪录在压力测量装置外的储存装置。后续当压力测量装置运作于第一扫瞄频率时，会以此第一对应函数来根据所感测压力感测值计算出对应的压力。亦即，普通模式下，压力测量装置会感测一第三压力感测值，并以第一对应函数根据第三压力感测值产生一第三压力。以图2为例，若压力测量装置运作于第一扫描频率，则其会使用第一对应函数来计算压力，此时若量测到的压力感测值为第三压力感测值C3，则可根据第一对应函数来计算出此时的压力应为P3。

于一实施例中，测试模式是指厂商制造完压力测量装置，对压力测量装置进行调整，尚未给使用者使用的状态，而普通模式是指压力测量装置已安装于电子装置上，使用者已可使用的状态。

虽然在上述实施例中是由P1/P2二笔取样数据来计算出该第一对应函数，但亦可增加取样的数据笔数，随着取样的笔数增加可让其对应函数更贴近实际的压力/感测值关系。

进一步而言，对应函数亦可藉由查找表的方式建立(look up table)，例如在一特定扫描频率下，在每相邻一固定压力处取得对应的感测值，并储存该些感测值为一查找表，当在普通模式时侦测到一感测电容值，则可以用内插方式计算出对应的压力数值，例如当侦测到的压力CM落于C1与C2之间，则计算CM与C1以及C2之间的比值(CM-C1)/(C1-C2)来计算对应压力PM，其中PM的计算方式为PM＝P1+(P2-P1)*(CM-C1)/(C1-C2)。任何可用于透过取样事先建立压力/感测值对应函数的方式都可以应用于本案技术之中。

由于压力测量装置会具有多个扫瞄频率，因此于一实施例中会针对不同的扫瞄频率计算相对应的对应函数。于一实施例中，本发明提供的压力测量方法会于测试模式中，在一第二扫描频率下另测量压力测量装置对应一第四压力P4的一第四压力感测值C4，并于此测试模式下测量压力测量装置对应一第五压力P5的一第五压力感测值C5。藉由第四压力感测值C4、第五压力感测值C5、第四压力P4以及第五压力P5，可以得到压力/感测值关系线Lb中等效电容值和压力的关系式，亦及得到一第二对应函数。亦即得到了压力测量装置运作于例如600KHz时的扫瞄频率时(即压力测量装置运作于第二扫瞄频率时)的第二对应函数。以图2为例，若压力测量装置运作于第二扫描频率，则其会使用第二对应函数来计算压力，此时若量测到的压力感测值为第六压力感测值C6，则可根据第二对应函数来计算出此时的压力应为P6。

如前所述，本发明所提供的可运用在其他形式的压力测量装置，因此本发明所提供的压力测量方法可简述如图3所示的步骤：

步骤301

于一测试模式下测量压力测量装置于一扫瞄频率时对应不同压力的压力感测值。例如图2所述在第一扫描频率时对应第一压力P1的第一压力感测值C1、对应第二压力P2的第二压力感测值C2。

步骤303

根据步骤301中不同的压力感测值以及不同的压力建立一第一对应函数。如前所述，可于测试模式下在不同扫描频率时测量压力测量装置对应不同压力的压力感测值。因此可如图2所述在第二扫描频率时对应第四压力P4的第一压力感测值C4、对应第五压力P5的第五压力感测值C5，并据以建立一第二对应函数。

步骤305

于一普通模式下，使压力测量装置感测一第三压力感测值。

步骤307

以第一对应函数根据第三压力感测值计算第三压力(例如图2中的C3、P3)。此第三压力是根据对应函数计算而得，故可称为一对应压力。

其他详细步骤已揭露于前述实施例中，故在此不再赘述。

在一实施例中，可将该查找表储存于该压力测量装置中，当用户操作搭载该压力测量装置之一电子装置时，于一普通模式下即可根据目前所运行扫描频率，将所侦测到压力感测值透过该查找表取得对应的压力。其中，由于所储存的压力/感测值曲线的组合可能有限，例如仅储存分别对应5个扫描频率的5个曲线，因此于一实施例中，当压力测量装置执行在一个非属于储存的扫描频率的特别扫描频率时，可判断特别扫描频率与哪一个储存的扫描频率最为相近，并选择最为相近的扫描频率所对应曲线来进行校正。

以图2所示的实施例为例，在计算出第一对应函数(压力/感测值关系线La)以及第二对应函数(压力/感测值关系线Lb)后，会将其储存于压力测量装置中。而在普通模式下，压力测量装置运作于一第三扫描频率，压力测量装置会根据第三扫瞄频率较接近第一扫瞄频率或第二扫瞄频率来决定使用那一个对应函数。举例来说，若第三扫瞄频率为900KHz，则其较接近第一扫瞄频率1000KHz，故会使用第一对应函数来产生对应压力。反之，若第三扫瞄频率为700KHz，则其较接近第二扫瞄频率600KHz，则会使用第二对应函数来产生对应压力。

图4绘示了根据本发明一实施例的压力测量装置的方块图。如图4所示，压力测量装置400包含一压力感测模块401以及一校正模块403。校正模块403包含一第一对应函数CF1，其中第一对应函数CF1对应一第一扫描频率。此第一对应函数CF1可由图3中的步骤301以及303而产生。亦即，压力感测模块401于一测试模式下产生对应不同压力的压力感测值，例如图2所述第一压力感测值C1、第二压力感测值C2。校正模块403根据步骤301中不同的压力感测值以及不同的压力建立第一对应函数CF1。然后，于一普通模式下，压力感测模块401感测一第三压力感测值C3。校正模块403会以第一对应函数CF1根据第三压力感测值C3产生一对应压力CP(例如图2中的第三压力P3)。

如前所述，校正模块403可包含对应多个扫描频率的多个对应函数，其中每一个对应函数对应一个扫描频率。因此，当该压力感测模块401感测到该第三压力感测值C3时，即可根据该压力感测模块401感测到该第三压力感测值C3时的扫描频率选择该对应的对应函数CF1，并进而产生该第三压力P3。

其他详细动作已揭露于前述实施例中，故在此不再赘述。

根据前述实施例，可以适当的对压力感测值进行校正，以避免习知技术中压力感测值会受到扫瞄频率影响的问题。

另外，在该压力感测器中其他会受到扫描频率影响而改变其参数值之讯号皆可藉由本案技术事先建立之对应函数进行补偿。

以上实施例均是以计算出的对应函数来将压力感测模块产生的压力感测值直接转换成新的对应压力感测值。然而，亦可以其他方式来校正压力感测值。

图5绘示了根据本发明另一实施例的压力测量装置500的方块图。如图5所示，压力测量装置500包含压力感测模块501、校正值产生模块503以及校正模块505。请留意各模块或单元可整合或再区分为更多模块。压力感测模块501会根据压力P产生实际压力感测值Cr。于一实施例中实际压力感测值Cr为未经过校正的实际压力感测值。校正值产生模块503用以产生不同扫瞄频率下的校正值D。其中，校正值D代表压力为零的状况下，所产生的压力感测值。因此，校正值D可视为不同扫瞄频率下，压力感测值因扫瞄频率所产生的误差之补偿值。校正模块505会根据扫瞄频率选择校正值D，并在接收到实际压力感测值Cr后，根据实际压力感测值Cr和校正值D来产生校正压力感测值CC。于一实施例中，是以下述公式(1)来计算出校正压力感测值CC。

CC(x,y)＝Cr(x,y)-D(x,0)公式(1)

其中x表示扫瞄频率，y表示压力感测模块501所感测到的压力。亦即实际压力感测值Cr由扫瞄频率与压力感测模块501所感测到的压力来决定。而校正值D由扫瞄频率来决定。而在那一扫瞄频率该使用那一个校正值D，可经由多次实验并将结果储存成一查找表。如此计算模块505便可根据扫瞄频率来取得适当的校正值D。

请留意公式(1)中的减号可以加号取代，而要使用那一运算符号，取决于校正值D如何定义。而且，公式(1)仅用以举例，任何可以校正值来校正实际压力感测值的公式均应在本案所涵盖的范围内。而在计算出校正压力感测值后，校正模块505可相对应的计算出校正压力AP。

校正值产生模块模块503可以多种电路来实施，举例来说，其可为一较简化的压力传感器，亦即由电容，电阻构成的电路。校正模块505可为如微处理器般具有逻辑运算的电路，或是由至少一个逻辑闸组成的电路。

图6绘示了根据本发明一实施例来计算出校正值的示意图。如图6所示，压力感测模块501会以压力/感测值关系线L1和L2来根据压力产生压力感测值。请留意此例中压力/感测值关系线L1和L2为相同的直线，只是压力/感测值关系线L1运作于第一扫瞄频率，而压力/感测值关系线L2运作于第二扫瞄频率。且压力/感测值关系线L1和L2跟压力呈线性关系。但压力感测模块501所使用的压力/感测值关系线不限定于图6中所示的直线，且压力感测模块501在不同扫瞄频率时可使用不同的压力/感测值关系线。亦即，只要是不同扫瞄频率下，会用不同校正值来校正压力感测值并据以产生校正压力，均应涵盖于本发明的范围。

理想上当压力为零时，压力感测值应为零。但如图6所示，压力/感测值关系线L1在压力为零时，压力感测值不为零，因此校正值产生模块503可据以求出第一校正值D1。而压力感测模块501于感测到第一实际压力感测值Cr1后，若不予以校正，则会计算出错误的第一压力P1。因此，校正模块505会将第一实际压力感测值Cr1减去第一校正值D1而得到第一校正压力感测值CC1，然后根据第一校正压力感测值CC1计算出第一校正压力AP1。

而在不同扫瞄频率时，校正值会有所不同，以图6为例，第二扫瞄频率下校正值会变为D2。而压力感测模块501于感测到第二实际压力感测值Cr2后，若不予以校正，则会计算出错误的第二压力P2。因此，校正模块505会将第二实际压力感测值Cr2减去第二校正值D2而得到第二校正压力感测值CC2，然后根据第二校正压力感测值CC2计算出第二校正压力AP2。

还请留意，在图6的实施例中，是假设不同扫瞄频率下会有不同的压力/感测值关系线(也就是有不同预定函数)，然而，在一实施例中，不同扫瞄频率下会有相同的压力/感测值关系线(也就是有相同预定函数)，改变的仅是校正值的不同。此类变化亦包含在本发明的范围内。

于一实施例中，前述图5至图6计算校正值的动作可在一测试模式下执行，来求得部份或所有扫瞄频率的校正值并予以储存。而根据扫瞄频率校正值来校正压力感测值的动作可在一普通模式下执行，但不限定。

根据前述实施例，可得到如图7所示的压力测量方法，其包含下列步骤：

步骤701

于一测试模式下测量压力测量装置运作于一第一扫瞄频率且压力为零的压力感测值以计算出一第一校正值(如图6所述的D1)。

步骤703

于一普通模式下，若压力测量装置运作于第一扫瞄频率，则以第一校正值校正第一实际压力感测值(例如图6的Cr1)来产生一第一校正压力感测值(例如图6的CC1)。

步骤705

根据第一校正压力感测值产生一第一校正压力(例如图6的AP1)。

如前所述，本发明所提供的压力测量方法可更测量不同扫瞄频率下的校正值(例如图6所述的第二校正值D2)。然后于普通模式下，根据是运作于那一个扫瞄频率来选择校正值。

图5至图7的实施例可减少所储存的压力/感测值关系线之数量，仅需储存校正值。因此可减少储存的空间以及计算步骤。

根据前述实施例，可对压力感测值进行校正，以改善习知技术中压力感测值会受到扫瞄频率影响的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种压力测量装置，用于连接压力感测模块，其特征在于，所述压力测量装置为所述压力感测模块提供扫描频率，所述压力感测模块基于所述扫描频率得到检测值，所述压力测量装置根据所述扫描频率和所述检测值计算出压力值；

所述压力检测模块还包括：

校正值产生模块，用以产生不同扫描 频率下的校正值，所述校正值随所述扫描频率变化而变化；以及，

校正模块，所述校正模块包含有对应多个所述扫描频率的多个对应函数，其中每一个对应函数对应一个所述扫描频率，所述校正模块根据所述扫描 频率选择对应的所述校正值；

所述校正模块，还用于在接收到一特别扫描频率时，将与所述特别扫描频率的频率最接近的所述扫描频率的对应函数作为所述特别扫描频率的对应函数，并根据最接近的所述扫描频率选择所述特别扫描频率对应的所述校正值；其中，所述特别扫描频率与所述校正模块包含的多个所述扫描频率的频率均不相同；

校正模块用以根据所述校正值校正所述压力值。

2.如权利要求1所述的压力测量装置，其特征在于，所述压力感测模块得到的所述检测值随所述扫描频率变化而变化。

3.如权利要求2所述的压力测量装置，其特征在于，所述压力测量装置计算出的所述压力值，随着所述扫描频率变化而变化。

4.如权利要求1所述的压力测量装置，其特征在于，所述压力测量装置包括存储装置，所述存储装置存储有在所述扫描频率下，所述压力感测模块的检测值与所述压力测量装置的压力值的对应函数，所述压力测量装置根据所述对应函数计算出所述压力值。

5.如权利要求4所述的压力测量装置，其特征在于，所述扫描频率包括第一扫描频率和第二扫描频率，所述第一扫描频率与所述第二扫描频率互异，所述第一扫描频率对应的所述对应函数与所述第二扫描频率对应 的所述对应函数互异。

6.如权利要求1所述的压力测量装置，其特征在于，所述压力测量装置包括存储装置，所述存储装置存储查找表，在所述扫描频率下在每相邻一固定压力处取得对应的检测值，并储存所述检测值为所述查找表，所述压力测量装置根据所述查找表计算出所述压力值。

7.如权利要求1至6任一项所述的压力测量装置，其特征在于，所述压力感测模块为电容元件，所述电容元件会对应所施加在其表面不同压力而产生不同的等效电容值，所述压力感测模块所得的检测值为电容值。

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