CN112148146A - 信号检测电路、方法、控制电路以及电器设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种信号检测电路、方法、控制电路以及电器设备，涉及触摸屏检测技术领域，可以更为准确的识别是否有触摸输入。该信号检测电路包括检测子电路和信号处理子电路。检测子电路包括：输入支路、输出支路和谐振支路。谐振支路包括有电感线圈和电容。信号处理子电路被配置为：通过输入支路向谐振支路发送包括第一电平信号和第一频率的第一信号，然后接收谐振支路通过输出支路反馈的第二信号，之后，根据接收的第二信号确定是否有触摸输入。

Description

信号检测电路、方法、控制电路以及电器设备

技术领域

本申请涉及触摸屏检测技术领域，尤其涉及一种信号检测电路、方法、控制电路以及电器设备。

背景技术

触摸屏有多种实现方式，包括电阻式触摸屏、电容式触摸屏以及表面红外触摸屏等。其中，电容式以触摸屏透光率高、耐磨损、可实现高级复杂功能的特点广泛适用。目前，电容式触摸屏识别是否有触摸输入的方式一般为：触控集成电路(integrated circuit，IC)根据检测电路中的电容的容值的变化来识别是否有触摸输入。

但是，上述识别方式中，由于电容的容值易受环境因素(比如，湿度或温度)的影响，所以触控IC对于触摸输入的识别不准确。

发明内容

本申请提供一种信号检测电路、方法、控制电路以及电器设备，可以更为准确的识别是否有触摸输入。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，本申请提供一种信号检测电路，包括检测子电路和信号处理子电路。其中，检测子电路包括：输入支路、输出支路以及谐振支路。信号处理子电路的第一端口与输入支路的第一节点连接，输入支路的第二节点与谐振支路的第一节点连接，谐振支路的第一节点与输出支路的第一节点连接，输出支路的第二节点与信号处理子电路的第二端口连接；谐振支路的第二节点接地，谐振支路包括有电感线圈和电容。具体地，信号处理子电路被配置为：通过输入支路向谐振支路发送包括第一电平信号和第一频率的第一信号，然后接收谐振支路通过输出支路反馈的第二信号，之后，根据接收的第二信号确定是否有触摸输入。

谐振支路中包括有电感线圈和电容，信号处理子电路通过输入支路向谐振支路发送第一电平信号和第一频率时，电感线圈和电容会产生谐振。若无触摸输入，电感线圈周围的磁场不变，电感线圈的电感值也保持不变；若有触摸输入，电感线圈周围会产生磁场，电感线圈的电感值会发生变化。而信号处理子电路接收到的谐振支路通过输出支路反馈的第二信号可以表示电感线圈的电感值是否发生变化，所以，信号处理子电路可以根据第二信号确定是否有触摸输入。可以看出，本申请提供的信号检测电路中，信号处理子电路是通过电感线圈的电感值来对触摸输入进行识别的。由于电感值不易受环境因素的影响，所以本申请提供的信号检测电路可以更为准确的识别是否有触摸输入。

可选地，在一种可能的设计方式中，上述“第二信号”可以包括第二电平信号和第二频率。

信号处理子电路具体被配置为：若第二电平信号满足第一预设条件，和/或，第二频率满足第二预设条件，则确定有触摸输入。

可选地，在另一种可能的设计方式中，上述“谐振支路”可以由电感线圈和第一电容并联连接组成。

可选地，在另一种可能的设计方式中，上述“电感线圈”可以由第一电感线圈组成。或者，上述“电感线圈”可以由第二电感线圈和第三电感线圈串联连接组成。或者，上述“电感线圈”可以由第四电感线圈和第五电感线圈并联连接组成。

可选地，在另一种可能的设计方式中，上述“输入支路”可以包括串联连接的第二电容和第一电阻。

可选地，在另一种可能的设计方式中，上述“输出支路”可以包括第三电容。

第二方面，本申请提供一种信号检测方法，可以应用于如第一方面或第一方面涉及的任一种设计方式提供的信号检测电路。

第三方面，本申请提供一种控制电路，包括主控电路、被控设备以及如第一方面或第一方面涉及的各种实现方式提供的信号检测电路。

其中，主控电路分别与信号检测电路的信号处理子电路和被控设备连接，主控电路被配置为：根据信号处理子电路发送的第三信号控制被控设备的运行状态。

可选地，在一种可能的设计方式中，信号处理子电路被配置为：当确定有触摸输入时，向主控电路发送第三信号；第三信号用于指示主控电路控制被控设备运行至预设状态。

第四方面，本申请提供一种电器设备，包括触摸面板和如第三方面或第三方面涉及的任一种设计方式提供的控制电路。

其中，触摸面板为金属面板。

本申请中第二方面、第三方面以及第四方面的描述，可以参考第一方面的详细描述；并且，第二方面、第三方面以及第四方面的描述的有益效果，可以参考第一方面的有益效果分析，此处不再赘述。

在本申请中，上述信号检测电路中各个子电路或支路的名字对电路或功能本身不构成限定，在实际实现中，这些子电路或支路可以以其他名称出现。只要子电路或支路的功能和本申请类似，属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内。

本申请的这些方面或其他方面在以下的描述中会更加简明易懂。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种信号检测电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种信号检测电路的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的三种电感线圈的绕线形状的示意图；

图4为本申请实施例提供的又一种信号检测电路的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种两个串联连接的电感线圈的连接方式的示意图；

图6为本申请实施例提供的又一种信号检测电路的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种两个并联连接的电感线圈的连接方式的示意图；

图8为本申请实施例提供的又一种信号检测电路的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的又一种信号检测电路的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的一种第一电平信号的波形图；

图11为本申请实施例提供的一种谐振支路中电感线圈与电容产生谐振时的信号波形图；

图12为本申请实施例提供的一种信号检测方法的流程示意图；

图13为本申请实施例提供的一种控制电路的结构示意图；

图14为本申请实施例提供的一种电器设备的结构示意图；

图15为本申请实施例提供的一种电器设备的装配剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例提供的信号检测电路、方法、控制电路以及电器设备进行详细地描述。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

本申请的说明书以及附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，或者用于区别对同一对象的不同处理，而不是用于描述对象的特定顺序。

此外，本申请的描述中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，本申请实施例中，“示例性地”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性地”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性地”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。

触摸屏有多种实现方式，包括电阻式触摸屏、电容式触摸屏以及表面红外触摸屏等。其中，电容式以触摸屏透光率高、耐磨损、可实现高级复杂功能的特点广泛适用。目前，电容式触摸屏识别是否有触摸输入的方式一般为：触控集成电路(integrated circuit，IC)根据检测电路中的电容的容值的变化来识别是否有触摸输入。

但是，上述识别方式中，由于电容的容值易受环境因素(比如，湿度或温度)的影响，所以触控IC对于触摸输入的识别不准确。

针对上述现有技术中存在的问题，本申请实施例提供了一种信号检测电路。该信号检测电路中的信号处理子电路可以通过电感线圈的电感值来对触摸输入进行识别。由于电感值不易受环境因素的影响，所以本申请提供的信号检测电路可以更为准确的识别是否有触摸输入。

参照图1，为本申请实施例提供的信号检测电路的结构示意图。如图1所示，该信号检测电路包括检测子电路和信号处理子电路。

如图1所示，检测子电路包括：输入支路、输出支路以及谐振支路。信号处理子电路的第一端口A与输入支路的第一节点a连接，输入支路的第二节点b与谐振支路的第一节点c连接，谐振支路的第一节点c与输出支路的第一节点d连接，输出支路的第二节点e与信号处理子电路的第二端口B连接，谐振支路的第二节点f接地。

其中，谐振支路可以由电感线圈和电容组成。

在一种可能的实现方式中，信号处理子电路可以由集成电路芯片实现。可以理解的是，在实际应用中，信号处理子电路除第一端口A和第二端口B外，还可以包括有其他端口，比如电源端口、接地端口等。此处仅对本申请实施例中可能会用到的端口作以介绍，并不构成对信号处理子电路的具体限定。

可选地，谐振支路可以由电感线圈和第一电容并联连接组成。如图2所示，在一种可能的实现方式中，谐振支路可以由电感线圈和第一电容C1并联连接组成。其中，电感线圈的第一端和第一电容C1的第一端连接，连接为谐振支路的第一节点c，电感线圈的第二端和第一电容C1的第二端连接，连接为谐振支路的第二节点f。

另外，本申请实施例中的电感线圈的绕线可以为方形、圆形以及多边形等多种形状。如图3所示，本申请实施例提供了几种可能的电感线圈的绕线的示意图。其中，图3中的(A)为圆形，图3中的(B)为方形，图3中的(C)为多边形。可以理解的是，在实际绕线时，线圈的线距应分布均匀。

在一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的信号检测电路可以焊接在印刷电路板(printed circuit board assembly，PCBA)上的。PCBA一般有单面板和双面板。

可选地，若PCBA采用单面板，则本申请实施例提供的信号检测电路中的电感线圈可以由单独的第一电感线圈组成。示例性地，如图4所示，谐振支路由第一电感线圈L1和第一电容C1并联连接组成。

在一种可能的实现方式中，若PCBA采用双面板，本申请实施例提供的信号检测电路中的电感线圈可以由第二电感线圈L2和第三电感线圈L3串联连接组成。

示例性地，如图5所示，提供了一种PCBA采用双面板时，两个串联连接的电感线圈的连接方式的示意图。其中，第二电感线圈L2可以焊接在双面板的顶层，第三电感线圈L3可以焊接在双面板的底层，电感线圈中电流I的流向如图5所示，且串联后的电感线圈的电感值L＝L2+L3。对应的，如图6所示，为电感线圈由第二电感线圈L2和第三电感线圈L3串联连接组成时，信号检测电路的结构示意图。

在另一种可能的实现方式中，若PCBA采用双面板，本申请实施例提供的信号检测电路中的电感线圈可以由第四电感线圈L4和第五电感线圈L5并联连接组成。

示例性地，如图7所示，提供了一种PCBA采用双面板时，两个并联连接的电感线圈的连接方式的示意图。其中，第四电感线圈L4可以焊接在双面板的顶层，第五电感线圈L5可以焊接在双面板的底层，电感线圈中电流I的流向如图7所示，且串联后的电感线圈的电感值L＝L4*L5/(L4+L5)。对应的，如图8所示，为电感线圈由第四电感线圈L4和第五电感线圈L5并联连接组成时，信号检测电路的结构示意图。

可以理解的是，本申请实施例提供的信号检测电路中的电感线圈在实际应用时，还可以有其他组成方式，本申请对此不做限定。

如图9所示，在一种可能的实现方式中，输入支路包括串联连接的第二电容C2和第一电阻R1，输出支路包括第三电容C3。

具体地，信号处理子电路被配置为：通过输入支路向谐振支路发送第一信号，然后接收谐振支路通过输出支路反馈的第二信号，之后，根据第二信号确定是否有触摸输入。

其中，第一信号包括第一电平信号和第一频率。

在一种可能实现的方式中，第一电平信号可以为高低电平信号。示例性地，如图10所示，提供了一种第一电平信号的波形图。

第一电平信号的幅值以及第一频率的值可以是人为事先确定的值，且第一电平信号和第一频率可以使得谐振支路中的电感线圈和电容产生谐振。以图4提供的信号检测电路为例，信号处理子电路通过输入支路向谐振支路发送第一电平信号和第一频率时，第一电平信号和第一频率可以使得第一电感线圈L1和第一电容C1产生谐振。

可以理解的是，第一电平信号的幅值以及第一频率的值可以根据电感线圈的绕线方式确定。比如，图3提供的几种电感线圈的绕线方式中，第一电平信号的幅值以及第一频率的值可以根据线圈的线距、线宽、内直径以及外直径等参数确定。

当然，在实际应用中，第一电平信号的幅值以及第一频率的值还与其他参数有关。比如，第一电平信号的幅值与第一频率的值还与PCBA的层数有关。

另外，输入支路、输出支路以及谐振支路中各个元器件的参数可以根据第一电平信号的幅值、第一频率的值、期望幅值以及电感线圈的参数确定。以图9提供的信号检测电路为例，第一电感线圈L1的寄生电阻RS以及第一电感线圈L1的电感值可以根据线圈的线距、线宽、内直径以及外直径等参数确定。第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3以及第一电阻R1的参数值可以根据第一电感线圈L1的寄生电阻RS、第一电感线圈L1的电感值、第一电平信号的幅值、第一频率的值以及期望幅值确定。

其中，期望幅值为谐振支路接收到第一电平信号和第一频率时产生谐振时的最大幅值。示例性地，如图11所示，本申请实施例提供了一种谐振支路中电感线圈与电容产生谐振时的信号波形图。其中，横坐标为频率，纵坐标为幅值。则频率f1对应的幅值可以为期望幅值。

在一种可能的实现方式中，本申请实施例提供的信号检测电路的电感线圈焊接在PCBA上时，电感线圈对应的位置为触摸面板的按键。当没有触摸输入，也即是用户没有按下触摸面板的按键时，电感线圈周围的磁场不变。当有触摸输入，也即是用户按下触摸面板的按键时，触摸面板发生微变形产生自生磁场，电感线圈周围的磁场改变。谐振支路接收到第一信号之后，通过输出支路反馈第二信号给信号处理子电路。所以，信号处理子电路可以根据第二信号判断是否有触摸输入。

其中，第二信号可以包括第二电平信号和第二频率。若无触摸输入时谐振支路的波形图如图11所示，则第二电平信号的幅值可以为V1，第二频率为f1。以图9所示的信号检测电路为例，若有触摸输入，短时间第一电感线圈L1与第一电容C1的振荡点将会发生偏移。如图11所示，此时第二电平信号的幅值可以为V2，第二频率为f2。

在一种可能的实现方式中，信号处理子电路具体被配置为：若第二电平信号满足第一预设条件，则确定有触摸输入。示例性地，信号处理子电路在接收到第二电平信号之后，可以将第二电平信号的幅值转换为自身可识别的信号量，当该信号量小于第一预设信号量时，信号处理子电路确定有触摸输入。

其中，第一预设信号量为无触摸输入时的第二电平信号的幅值对应的信号量。

在一种可能的实现方式中，信号处理子电路具体被配置为：若第二频率满足第二预设条件，则确定有触摸输入。示例性地，信号处理子电路在接收到第二频率之后，可以将第二频率转换为自身可识别的信号量，当该信号量大于第二预设信号量时，信号处理子电路确定有触摸输入。

其中，第二预设信号量为无触摸输入时的第二频率对应的信号量。

当然，在实际应用中，信号处理子电路还可以结合第二电平信号和第二频率确定是否有触摸输入。示例性地，信号处理子电路在接收到第二频率和第二电平信号之后，可以将第二频率转换为自身可识别的信号量，且将第二电平信号的幅值转换为自身可识别的信号量，当两个信号量均满足预设条件时，信号处理子电路确定有触摸输入。

需要说明的是，本申请实施例提供的信号检测电路中，包括有一个谐振支路，与触摸面板上的一个按键对应。在实际应用中，信号检测电路中可以包括有多个谐振支路，本申请对此不做限定。其中，每个谐振支路与触摸面板的按键一一对应。

以信号检测电路中包括有两个谐振支路为例，信号处理子电路还被配置为：通过输入支路向第一谐振支路发送第一信号，接收第一谐振支路通过输出支路反馈的第二信号，根据第二信号确定是否有触摸输入，当确定有触摸输入，控制第一谐振支路对应的被控设备实现对应的功能。若确定无触摸输入，可以通过输入支路向第二谐振支路发送第一信号，接收第二谐振支路通过输出支路反馈的第二信号，再根据第二信号确定是否有触摸输入，当确定有触摸输入，控制第二谐振支路对应的被控设备实现对应的功能，以此反复执行。

综上，本申请实施例提供的信号检测电路中，谐振支路包括有电感线圈和电容，信号处理子电路通过输入支路向谐振支路发送第一电平信号和第一频率时，电感线圈和电容会产生谐振。若无触摸输入，电感线圈周围的磁场不变，电感线圈的电感值也保持不变；若有触摸输入，电感线圈周围会产生磁场，电感线圈的电感值会发生变化。而信号处理子电路接收到的谐振支路通过输出支路反馈的第二信号可以表示电感线圈的电感值是否发生变化，所以，信号处理子电路可以根据第二信号确定是否有触摸输入。可以看出，本申请提供的信号检测电路中，信号处理子电路是通过电感线圈的电感值来对触摸输入进行识别的。由于电感值不易受环境因素的影响，所以本申请提供的信号检测电路可以更为准确的识别是否有触摸输入。

本申请实施例还提供了一种信号检测方法，可以应用于图1、图2、图4、图6、图8或者图9中任意一种信号检测电路。如图12所示，该信号检测方法包括S101-S103：

S101、信号处理子电路通过输入支路向谐振支路发送第一信号。

S102、信号处理子电路接收谐振支路通过输出支路反馈的第二信号。

S103、信号处理子电路根据第二信号确定是否有触摸输入。

参照图13，本申请实施例还提供了一种控制电路，包括主控电路、被控设备以及信号检测电路；主控电路分别与信号检测电路的信号处理子电路和被控设备连接。

其中，主控电路被配置为：根据信号处理子电路发送的第三信号控制被控设备的运行状态。

在一种可能的实现方式中，信号处理子电路被配置为：当确定有触摸输入时，向主控电路发送用于指示主控电路控制被控设备运行至预设状态的第三信号。主控电路接收到第三信号之后，根据第三信号控制被控设备的运行状态。

可以理解的是，在实际应用中，主控电路用于控制多个被控设备的运行状态。在一种可能的实现方式中，PCBA上不仅焊接有信号检测电路，还焊接有主控电路以及控制多个被控设备的电路。

示例性地，参照图14所示，提供了一种洗衣机的PCBA板上的电路连接示意图，主控电路分别通过多个控制被控设备的电路与多个被控设备连接。如图14所示，主控电路通过加热丝驱动和检测电路与加热丝连接，通过门锁驱动和检测电路与门锁连接，通过电机驱动和检测电路与门锁连接，通过阀泵驱动电路与水阀和排水泵连接，通过电源模块电路与滤波器连接，通过烘干模块电路与烘干系统连接，通过水位和温度检测电路与温度检测和水位传感器连接。当然，在实际应用中，控制电路中还包括有其他负载驱动电路，比如用于控制筒灯、紫外线灯(Ultra-Violet Ray，UV)以及自动投放等的电路。

在一种可能的实现方式中，信号处理子电路可以被配置为：当确定有触摸输入时，向主控电路发送用于指示主控电路控制门锁打开的第三信号。主控电路接收到第三信号，根据第三信号的指示控制门锁打开。

在另一种可能的实现方式中，信号处理子电路可以被配置为：当确定有触摸输入时，向主控电路发送用于指示主控电路控制电机转速运行至预设转速的第三信号。主控电路接收到第三信号，根据第三信号的指示控制电机转速运行至预设转速。

本申请实施例还提供了一种电器设备，如图14所示，该电器设备包括触摸面板和控制电路。

其中，触摸面板为金属面板。现有的触摸面板灯采用亚克力等塑料面板，易划伤影响外观，本申请实施例中使用金属面板，可以避免划伤损坏影响外观的问题。

参照图15，本申请实施例还提供了一种电器设备中触摸面板与控制电路之间的装配剖面图。如图15所示，100表示触摸面板，200表示信号检测电路中的电感线圈，300表示PCBA，400表示信号检测电路中的电阻(比如，第一电阻)，500表示信号检测电路中信号处理子电路，600表示主控电路，700表示信号检测电路中的电容(比如，第一电容、第二电容以及第三电容)，800表示绝缘介质。

可以看出，触摸面板上方为平面，下方为凹型结构，可以保证触摸区域厚度及结构强度，触摸面板与电感线圈之间有空隙间隔(考虑磁场分布不可过大或过小)可产生磁路。触摸面板和PCBA之间可粘合或采用其他固定方式连接，信号处理子电路需选择IO口资源，通讯方式与主控电路匹配。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种信号检测电路，其特征在于，包括检测子电路和信号处理子电路；所述检测子电路包括：输入支路、输出支路以及谐振支路；所述信号处理子电路的第一端口与所述输入支路的第一节点连接，所述输入支路的第二节点与所述谐振支路的第一节点连接，所述谐振支路的第一节点与所述输出支路的第一节点连接，所述输出支路的第二节点与所述信号处理子电路的第二端口连接；所述谐振支路的第二节点接地，所述谐振支路包括有电感线圈和电容；

所述信号处理子电路被配置为：

通过所述输入支路向所述谐振支路发送第一信号；所述第一信号包括第一电平信号和第一频率；

接收所述谐振支路通过所述输出支路反馈的第二信号；

根据所述第二信号确定是否有触摸输入。

2.根据权利要求1所述的信号检测电路，其特征在于，所述第二信号包括第二电平信号和第二频率，所述信号处理子电路具体被配置为：

若所述第二电平信号满足第一预设条件，和/或，所述第二频率满足第二预设条件，则确定有触摸输入。

3.根据权利要求1或2所述的信号检测电路，其特征在于，所述谐振支路由所述电感线圈和第一电容并联连接组成。

4.根据权利要求3所述的信号检测电路，其特征在于，所述电感线圈由第一电感线圈组成，或者，由第二电感线圈和第三电感线圈串联连接组成，或者，由第四电感线圈和第五电感线圈并联连接组成。

5.根据权利要求4所述的信号检测电路，其特征在于，所述输入支路包括串联连接的第二电容和第一电阻。

6.根据权利要求5所述的信号检测电路，其特征在于，所述输出支路包括第三电容。

7.一种信号检测方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6任意一项所述的信号检测电路。

8.一种控制电路，其特征在于，包括主控电路、被控设备以及如权利要求1-6任意一项所述的信号检测电路；所述主控电路分别与所述信号检测电路的信号处理子电路和所述被控设备连接；

所述主控电路被配置为：根据所述信号处理子电路发送的第三信号控制所述被控设备的运行状态。

9.根据权利要求8所述的控制电路，其特征在于，所述信号处理子电路被配置为：当确定有触摸输入时，向主控电路发送所述第三信号；所述第三信号用于指示所述主控电路控制被控设备运行至预设状态。

10.一种电器设备，其特征在于，包括触摸面板和如权利要求9所述的控制电路，所述触摸面板为金属面板。

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