CN112492435B - 侧压式电容感应装置及其工作方法、电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种侧压式电容感应装置及其工作方法、电子设备，该侧压式电容感应装置包括电路板，电路板上设置有电容感应芯片；并且，电路板的侧壁上设置有凹陷部，凹陷部的底壁上设置有第一电容感应件，第一电容感应件与电容感应芯片电连接；一基体与电路板相对设置，基体正对凹陷部的区域固定有第二电容感应件，第一电容感应件与第二电容感应件平行设置，且第一电容感应件与第二电容感应件之间形成间隙。本发明还提供上述侧压式电容感应装置的工作方法。该耳机包括上述侧压式电容感应装置。本发明能够提高按压事件检测的准确性，且降低电子产品的生产成本。

Description

侧压式电容感应装置及其工作方法、电子设备

技术领域

本发明涉及电容感应领域，具体是涉及一种用于检测电容量变化的侧压式电容感应装置以及这种侧压式电容感应装置的工作方法、具有这种侧压式电容感应装置的电子设备。

背景技术

随机便携式电子设备的发展，便携式电子设备大多具有播放音视频的功能，因此，耳机也成为便携式电子设备最常见的配件。传统的耳机仅仅具有播放音频信号的功能，已经不能满足人们的需求，现有的一些耳机设置有按键，例如在耳机线上设置用于调节音量、播放曲目的按键，人们可以通过这些按键对播放音量进行调节，或者选择播放的曲目。

随着耳机技术的发展，现有的一些耳机在壳体内设置压力传感器，用于感应耳机壳体上的按压信号，例如当用户按压耳机的壳体时，通过压力传感器检测按压信号时，耳机根据按压力度、按压信号的时间长度、按压次数等执行相应的功能，例如调节音量或者更改播放的曲目等。

目前耳机内所使用的压力传感器通常是电阻式压力传感器，当用户按压壳体时，电阻式压力传感器通过感应壳体上的变形量来感知按压的力度。但是，电阻式压力传感器价格高，且装配复杂，通常需要焊接在电路板上，导致耳机的生产成本高、生产效率低下。

此外，现有的电阻式压力传感器只能根据壳体上的变形量来确定是否发生了按压事件，检测方式单一，容易出现误检测的情况发生，影响检测的准确性，一旦出现误检测的情况，要么导致耳机的音量被错误调整，要么导致用户按压后耳机没有响应，影响用户使用。

为此，人们考虑使用电容式传感器来检测按压事件，例如在耳机的壳体内设置作为电容极片的铜箔，通过检测电容量的变化来判断是否发生按压事件。但这种方式往往需要在壳体内设置诸如弹片或者顶针的机构，一方面将增加耳机的生产成本，另一方面弹片或者顶针的安装耗费人力，导致耳机的生成成本较高。另外，一旦弹片或者顶针安装不到位，将影响按压事件检测的准确性，进而影响用户的使用。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种生产成本低且对按压检测准确的侧压式电容感应装置。

本发明的第二目的是提供上述侧压式电容感应装置的工作方法。

本发明的第三目的是提供一种具有上述侧压式电容感应装置的电子设备。

为了实现上述的第一目的，本发明提供的侧压式电容感应装置包括电路板，电路板上设置有电容感应芯片；并且，电路板的侧壁上设置有凹陷部，凹陷部的底壁上设置有第一电容感应件，第一电容感应件与电容感应芯片电连接；一基体与电路板相对设置，基体正对凹陷部的区域固定有第二电容感应件，第一电容感应件与第二电容感应件平行设置，且第一电容感应件与第二电容感应件之间形成间隙。

由上述方案可见，在电路板的侧壁设置第一电容感应件，并且在基体上设置第二电容感应件，通过检测第一电容感应件与第二电容感应件之间的电容值可以判断是否发生按压事件。由于不需要在电路板上设置弹片或者顶针，可以降低电子设备的生产成本，并且提高组装效率。此外，第一电容感应件直接固定在电路板上，而第二电容感应件则固定在基体上，很容易确保第一电容感应件与第二电容感应件之间的定位问题，从而提高对电容值检测的准确性。

一个优选的方案是，电路板的所述侧壁上还设置有金属连接件，第二电容感应件与金属连接件邻接。

由于金属连接件与第二电容感应件邻接，在检测第一电容感应件与第二电容感应件之间的电容值时，可以将金属连接件接地，从而使得第二电容感应件也接地，减少人手对两个电容感应件之间的电容值检测的干扰。

一个优选的方案是，金属连接件设置在侧壁靠近凹陷部的表面上。这样，第二电容感应件的长度不需要设置太长即可以实现与金属连接件连接，有利于侧压式电容感应装置的小型化，进而可以实现耳机等电子设备的小型化。

进一步的方案是，金属连接件的数量为两个，两个金属连接件分别位于凹陷部两端的外侧。

可见，通过两个金属连接件与第二电容感应件连接，可以提高金属连接件与第二电容感应件连接的可靠性。

更进一步的方案是，第二电容感应件与基体之间通过粘接剂固定连接。

这样，第二电容感应件的组装非常方便，并且通过粘接剂可以灵活的调节第二电容感应件的安装公差，使得第一电容感应件与第二电容感应件之间的平行度更好。

更进一步的方案是，第二电容感应件具有向电路板方向凸起的凸起部，凸起部伸入凹陷部内。

由此可见，通过凸起部与凹陷部的作用，在第二电容感应件相对于电路板运动时，确保第一电容感应件与第二电容感应件平行，从而提高电容值的检测准确性。

为了实现上述的第二目的，本发明提供的侧压式电容感应装置的工作方法包括获取第一电容感应件与第二电容感应件之间的第一电容值，判断第一电容值是否大于第一阈值，如是，发出按压确认信号；其中，获取第一电容值时，金属连接件连接至接地信号。

由上述方案可见，通过检测两个电容感应件之间的电容值来判断是否发生按压事件，可以提高按压事件检测的准确性。

一个优选的方案是，获取第一电容感应件与第二电容感应件之间的第一电容值前，还获取第二电容感应件的第二电容值；判断第一电容值是否大于第一阈值，如是，发出按压确认信号包括：判断第二电容值是否大于第二阈值，并且第一电容值是否大于第一阈值，如第一电容值大于第一阈值且第二电容值大于第二阈值，发出按压确认信号。

由此可见，通过检测第二电容感应件与用户手指之间的第二电容值以及两个电容感应件之间的第一电容值的变化来确定是否出现按压事件，对按压事件的检测并不是仅仅依赖于单一一个检测值，能够提高按压事件检测的准确性。

进一步的方案是，电容感应芯片还与金属连接件电连接；电容感应芯片在第一时间段内获取第一电容值，电容芯片在第二时间段内获取第二电容值，并且在第一时间段内，电容感应芯片向金属连接件输出接地信号。

由此可见，在获取第一电容值时将金属连接件接地，可以很好的将用户手指对第二电容感应件的干扰屏蔽，提高检测的准确性。此外，电容感应芯片实际上是通过时分复用的方式实现检测，即在第一时间段内通过两个电容感应件的第一电容值，在第二时间段内，将金属连接件接地，因此第二电容感应件在两个不同时间段内连接的电信号不相同。通过时分复用的方式不但能够提高检测的准确性，还能够简化侧压式电容感应装置的设计，降低侧压式电容感应装置是生产成本。

更进一步的方案是，获取第二电容值后，确认第二电容值的变化量大于预设变化量阈值时，才获取第一电容值。

可见，电容感应芯片并不是长时间获取第一电容值，而是在第二电容值的变化量大于预设变化量阈值时，才需要检测两个电容感应件之间的第一电容值。因此，电容感应芯片不需要将金属连接件长时间置于时分复用的方式，可以降低电容感应芯片的能耗。

为了实现上述的第三目的，本发明提供的电子设备包括壳体，壳体内设置有上述的侧压式电容感应装置，且基体为该电子设备的壳体。

附图说明

图1是本发明电子设备实施例的结构图。

图2是本发明电子设备实施例的结构分解图。

图3是本发明侧压式电容感应装置实施例的结构图。

图4是本发明侧压式电容感应装置实施例的结构分解图。

图5是本发明侧压式电容感应装置实施例的电路板与第一电容感应件、金属连接件的结构图。

图6是本发明侧压式电容感应装置实施例的电路板与第一电容感应件、金属连接件的结构分解图。

图7是本发明侧压式电容感应装置实施例另一视角的结构图。

图8是图7中A处的放大图。

图9是图8中B处的放大图。

图10是本发明侧压式电容感应装置工作方法实施例的流程图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

电子设备实施例及侧压式电容感应装置实施例：

参见图1与图2，本实施例的电子设备是一个耳机，耳机是一个无线耳机，耳机具有壳体，壳体包括前壳体11以及后壳体10，在前壳体11的一端设置有橡胶塞12。后壳体设置有一个手柄部15，用户佩戴耳机时，可以握持手柄部15，优选的，手柄部15使用塑料制成，塑料具有一定的弹性，用户用力按压手柄部15时，手柄部15可以发生轻微的弹性形变，在用户施加的力消失后，手柄部15恢复初始的形状。在后壳体10内设置有一块电路板13，电路板13上设置有电子器件，例如喇叭、电容感应芯片等。

参见图3与图4，电路板13紧靠手柄部15设置，例如电路板13与手柄部15的内壁邻接。参见图5与图6，电路板13靠近手柄部15的侧壁上设置有一个凹陷部21，凹陷部21自电路板13的侧壁向电路板13内凹陷，在凹陷部21的底壁上形成第一电容感应件31，本实施例中，第一电容感应件31为一层铜箔，例如使用PCB半孔工艺在凹陷部21的底壁上形成一层铜箔，从而形成第一电容感应件31。

从图3与图4可见，凹陷部21沿电路板13的长度方向延伸，并且凹陷部21的宽度与电路板13的厚度相等。并且，凹陷部21的底壁与电路板13的侧壁平行，第一电容感应件31为一层厚度很薄的铜箔，且第一电容感应件31的表面平行于电路板13的侧壁。优选的，第一电容感应件31均匀的铺设在凹陷部21的底壁，且第一电容感应件31的外表面不超过电路板13的侧壁。

在电路板13的侧壁上还设置有两个金属连接件32、33，具体的，在凹陷部21长度方向的两端分别设置有一个安装位22、23，每一个安装位22、23内分别形成一个金属连接件，例如金属连接件32位于安装位22内，金属连接件33位于安装位23内。金属连接件32、33也是通过PCB半孔工艺形成在安装位22、23内。这样，两个连接件32、33分别位于凹陷部21长度方向两端的外侧，并且靠近凹陷部21。由于第一电容感应件31形成在凹陷部21内，因此，两个连接件32、33分别位于第一电容感应件31长度方向的两端。

在手柄部15的内壁设置有第二电容感应件35，参见图4，第二电容感应件35通过粘接剂36固定在手柄部15的内壁。本实施例中，后壳体10作为基体，因此，第二电容感应件35固定在基体上。当用户按压手柄部15时，手柄部15发生轻微的弹性变形，使得手柄部15向电路板13的方向移动，从而使得第二电容感应件35向电路板13的方向移动。

参见图7至图9，第二电容感应件35为一层铜箔，由于手柄部15正对电路板13设置，因此第二电容感应件35正对电路板13的侧壁，并且，第二电容感应件35与第一电容感应件31平行设置，且第一电容感应件31与第二电容感应件35之间具有间隙。

并且，第二电容感应件35的长度较长，第二电容感应件35的长度大于第一电容感应件31的长度，并且，第二电容感应件35的两端与金属连接件32、33邻接，因此，第二电容感应件35与两个金属连接件32、33电连接。即使用户手指没有按压在手柄部15，第二电容感应件35也需要与两个金属连接件32、33电连接。

第二电容感应件35的表面上设置有凸起部38，凸起部38自第二电容感应件35的表面向凹陷部21的方向凸起，并且，凸起部38伸入到凹陷部21内。当用户按压手柄部15时，第二电容感应件35向电路板13的方向运动，凸起部38在凹陷部21内靠近第一电容感应件31的方向运动，这样，可以确保第二电容感应件35的运动过程中始终保持与第一电容感应件31平行，使得第一电容感应件31与第二电容感应件35之间的电容值能够准确反映两者之间的距离。

电容感应芯片与第一电容感应件31电连接并接收第一电容感应件31的信号，并且，电容感应芯片与金属连接件32、33电连接，并且可以接收金属连接件32、33的信号，也可以向金属连接件32、33加载信号。当用户手指按压在手柄部15时，一方面，用户的手指与第二电容感应件35形成一个电容，第二电容感应件35所形成的电容值将发生改变；另一方面，由于第一电容感应件31与第二电容感应件35之间的距离发生变化，第一电容感应件31与第二电容感应件35之间的电容值也会发生改变，因此，通过检测第二电容感应件35与手指之间的电容值的变化以及第一电容感应件31与第二电容感应件35之间的电容值的变化可以准确的检测出是否发生按压事件。

本实施例中，第一电容感应件31与第二电容感应件35之间的电容值为第一电容值，第二电容感应件35与手指之间的电容值为第二电容值，由于对第一电容值以及第二电容值的检测都涉及到第二电容感应件35，为此，电容感应芯片通过时分复用的方式对第一电容值以及第二电容值进行检测，例如，第一时间段内，获取第一电容值，第二时间段内，获取第二电容值。优选的，第一时间段与第二时间段是间隔的时间段，即检测第二电容感应件35与手指之间的第二电容值、检测第一电容感应件31与第二电容感应件35之间的第一电容值是交替进行的，第一时间段与第二时间段都是极短的时间段，例如分别是30毫秒。第一时间段的长度与第二时间段的长度可以相等，也可以不相等。

当用户手指按压到后壳体10时，用户手指可能会对第二电容感应件35造成干扰，因此，需要在检测第二电容感应件35与第一电容感应件31之间的电容值时进行屏蔽处理。具体的，在第二时间段内，电容感应芯片检测第二电容感应件35与用户手指之间的电容值，此时，金属连接件32、33不会连接至接地信号，金属连接件32、33输出的信号被电容感应芯片接收。由于金属连接件32、33与第二电容感应件35电连接，因此，电容感应芯片通过金属连接件32、33接收第二电容感应件35与手指之间的电容值。

在第一时间段内，电容感应芯片检测第二电容感应件35与第一电容感应件31之间的电容值，此时，金属连接件32、33连接至接地信号，例如电容感应芯片向金属连接件加载接地信号，此时，电容感应芯片接收第一电容感应件31的电信号，从而获取第二电容感应件35与第一电容感应件31之间的电容值。这样，在检测第二电容感应件35与第一电容感应件31之间的电容值时，由于金属连接件32、33已经接地屏蔽，通过这种方式屏蔽掉用户手指触碰到后壳体10时对电容值造成的干扰。

侧压式电容感应装置工作方法实施例：

下面结合图10对侧压式电容感应装置的工作方法进行详细介绍。首先，执行步骤S1，获取第二电容值，第二电容值是第二电容感应件35与用户手指之间的电容值。然后，执行步骤S2，判断第二电容值的变化量是否大于预设的变化量阈值，如是，执行步骤S3，否则，返回执行步骤S1。当用户手指未触碰到后壳体10时，电容感应芯片获得的第二电容值为一个固定值，当用户的手指触碰后壳体10后，第二电容感应件35与用户手指之前的第二电容值将发生变化，因此，当步骤S2的判断结果为是，初步判断用户手指触碰到后壳体10。

步骤S3中，将金属连接件32、33连接至接地信号，即电容感应芯片不检测第二电容感应件35与用户手指之间的第二电容值，并且，执行步骤S4，检测第一电容感应件31与第二电容感应件35之间的第一电容值。可见，电容感应芯片同一时刻只获取一个电容值，即第一电容值或者第二电容值，并且通过时分复用的方式获取两个电容值。

在获取第一电容值与第二电容值后，执行步骤S5，判断第一电容值是否大第一阈值，并且，第二电容值是否大于第二阈值，如是，表示用户按压到后壳体10上，则执行步骤S6，发出按压确认信号，并且根据用户的按压信号执行相应的操作，例如调节耳机的音量，或者改变正在播放的曲目。

如果第一电容值不大于第一阈值，或者，第二电容值不大于第二阈值，都认为没有发生按压事件，则返回执行步骤S1，重新获取第一电容值，此时，第二电容感应件35不再接收接地信号，电容感应芯片接收第二电容感应件35的电容信号。

可见，只有第二电容感应件35的电容值发生变化后，才会检测第一电容感应件31与第二电容感应件35之间的第二电容值，这样，可以避免电容感应芯片长时间通过时分复用的方式检测第一电容值与第二电容值，可以节省电容感应芯片的能耗。

此外，由于检测第一电容值时，第二电容感应件35实际上接地，这样可以有效的对第二电容感应件35进行屏蔽，避免用户手指等外部的干扰源对第二电容感应件35造成干扰，提高检测的准确性。

当然，确认是否发生按压事件，并不一定需要同时检测两个电容值，也可以只根据第一电容值进行判断，即只根据第一电容感应件31与第二电容感应件35之间的第一电容值的变化情况来判断是否发生按压信号，例如第一电容值大于第一阈值，则确认发生了按压事件。这样，不需要通过时分复用的方式对金属连接件32、33加载接地信号或者第二电容感应件35的第二电容值，为了提高检测的准确性，金属连接件32、33可以是直接接地，从而形成对第二电容感应件35的屏蔽。

当然，第二电容感应件与电路板之间的布置方式还有很多种，例如在电路板上设置两个盲孔，并且在电路板的侧壁外设置一块弹片，将该弹片作为第二电容感应件，且弹片的两端设置扣合部，扣合部扣合在盲孔内，实现弹片与电路板的固定。当耳机的壳体被按压后，弹片将发生弹性形变使得弹片与电路板侧壁的凹陷部之间的距离减小，通过检测弹片与第一电容感应件之间的电容量的变量来判断是否发生了按压事件。

此外，第二电容感应件还可以通过焊接线的方式设置在电路板的侧壁外，也能够实现本发明的目的。

最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，如电路板形状可以设置成其他形状，或者金属连接件的数量为一个，又或者，第一时间段与第二时间段的时间长度的改变，这些微小的变化也应该包括在本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.侧压式电容感应装置，包括：

电路板，所述电路板上设置有电容感应芯片；

其特征在于：

所述电路板的侧壁上设置有凹陷部，所述凹陷部的底壁上设置有第一电容感应件，所述第一电容感应件与所述电容感应芯片电连接；

一基体与所述电路板相对设置，所述基体正对所述凹陷部的区域固定有第二电容感应件，所述第一电容感应件与所述第二电容感应件平行设置，且所述第一电容感应件与所述第二电容感应件之间形成间隙；

所述第二电容感应件的表面上设置有凸起部，所述凸起部自第二电容感应件的表面向所述凹陷部的方向凸起，所述凸起部伸入到所述凹陷部内；

所述电路板的所述侧壁上还设置有金属连接件，所述第二电容感应件与所述金属连接件邻接，所述电容感应芯片在获取所述第一电容感应件与所述第二电容感应件之间的第一电容值时，所述电容感应芯片向所述金属连接件输出接地信号，所述电容感应芯片检测第二电容感应件与手指之间的电容值时，所述金属连接件不连接至接地信号。

2.根据权利要求1所述的侧压式电容感应装置，其特征在于：

所述金属连接件设置在所述侧壁靠近所述凹陷部的表面上。

3.根据权利要求2所述的侧压式电容感应装置，其特征在于：

所述金属连接件的数量为两个，两个所述金属连接件分别位于所述凹陷部两端的外侧。

4.根据权利要求1至3任一项所述的侧压式电容感应装置，其特征在于：

所述第二电容感应件与所述基体之间通过粘接剂固定连接。

5.如权利要求1至4任一项所述的侧压式电容感应装置的工作方法，其特征在于，包括：

获取所述第一电容感应件与所述第二电容感应件之间的第一电容值，判断所述第一电容值是否大于第一阈值，如是，发出按压确认信号；

其中，获取所述第一电容值时，所述金属连接件连接至接地信号。

6.根据权利要求5所述的侧压式电容感应装置的工作方法，其特征在于：

获取所述第一电容感应件与所述第二电容感应件之间的第一电容值前，还获取所述第二电容感应件的第二电容值；

判断所述第一电容值是否大于第一阈值，如是，发出按压确认信号包括：判断所述第二电容值是否大于第二阈值，并且所述第一电容值是否大于第一阈值，如所述第一电容值大于第一阈值且所述第二电容值大于第二阈值，发出所述按压确认信号。

7.根据权利要求6所述的侧压式电容感应装置的工作方法，其特征在于：

获取所述第二电容值后，确认所述第二电容值的变化量大于预设变化量阈值时，才获取所述第一电容值。

8.电子设备，包括壳体，其特征在于：

所述壳体内设置有如权利要求1至4任一项所述的侧压式电容感应装置，所述基体为该电子设备的壳体。

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