CN112860114A - 一种压感模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种压感模组及电子设备，压感模组包括：电路板，具有相对设置且相互平行的第一表面和第二表面；多个弹性件，与电路板电连接；多个压敏电阻，第一压敏电阻位于第一表面，两端分别与第一弹性件和第二弹性件连接，第三压敏电阻位于第二表面，一端与第一弹性件连接，另一端与第二弹性件或第四弹性件连接构成第一通道；第二压敏电阻位于第一表面，两端分别与第三弹性件和第四弹性件连接，第四压敏电阻位于第二表面，一端与第三弹性件连接，另一端与第四弹性件或第二弹性件连接构成第二通道；第一通道与第二通道相交或相接以构成桥式电路，桥式电路用于通过第一通道和第二通道之间的电学参数差值检测压力值。

Description

一种压感模组及电子设备

技术领域

本申请属于移动终端领域，具体涉及一种压感模组及电子设备。

背景技术

随着科学技术的快速发展，终端设备的功能越来越丰富，用户对人机交互技术的要求也越来越高。

当前应用于移动终端的压力传感器设置于机身侧边，通过按压侧边框触发压感模组以实现相对应的功能，同时由于移动终端不断地向轻薄化发展，使得移动终端的厚度不断减小，因此只能在机身的侧边进行简单的按压检测，导致其压感检测单一，难以识别较为复杂的按压操作。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种压感模组及电子设备，能够将压感模组应用到二维屏幕。

为了解决上述技术问题，本申请采用下述技术方案：

第一方面，本申请实施例公开了一种压感模组，包括：电路板，所述电路板具有相对设置且相互平行的第一表面和第二表面；多个弹性件，所述多个弹性件与所述电路板电连接，所述多个弹性件包括第一弹性件、第二弹性件、第三弹性件和第四弹性件；多个压敏电阻，包括第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻和第四压敏电阻；所述第一压敏电阻位于所述第一表面，所述第一压敏电阻的两端分别与所述第一弹性件和所述第二弹性件连接，所述第三压敏电阻位于所述第二表面，所述第三压敏电阻的一端与所述第一弹性件连接，另一端与所述第二弹性件或所述第四弹性件连接，所述第一压敏电阻和所述第三压敏电阻电连接，且构成第一通道；所述第二压敏电阻位于所述第一表面，所述第二压敏电阻的两端分别与所述第三弹性件和所述第四弹性件连接，所述第四压敏电阻位于所述第二表面，所述第四压敏电阻的一端与所述第三弹性件连接，另一端与所述第四弹性件或所述第二弹性件连接，所述第二压敏电阻和所述第四压敏电阻电连接，且构成第二通道；所述第一通道与所述第二通道相交或相接以构成桥式电路，所述桥式电路用于通过所述第一通道和所述第二通道之间的电学参数差值检测压力值。

第二方面，本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括第一方面所述的压感模组、屏幕显示模组和压感控制单元，其中，所述压感模组置于所述屏幕显示模组下方。

本申请采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本申请实施例公开的一种压感模组及电子设备，该压感模组包括第一通道和第二通道相交或相接构成桥式电路，通过第一通道和第二通道之间的电学参数值检测压力值。该压感模组相较于机身侧边直线形的压感模组，可以应用到二维屏幕，实现二维屏幕的压力检测，进而识别较为复杂的按压操作。同时，该压感模组的设计简单方便，整个模组结构占用整机空间较小，能够在实现复杂的压力检测的同时，还保证了移动终端设备轻薄化的要求。另外，该压感模组具有高度的对称性，能够简化整机应用层对屏下压感反馈的校准流程。

附图说明

图1是本申请实施例公开的压感模组的一种结构示意图；

图2是本申请实施例公开的压感模组的形变检测原理图；

图3是本申请实施例公开的压感模组的另一种结构示意图；

图4a和图4b是图3所示的压感模组的主视图与俯视图；

图5是本申请实施例公开的压感模组的又一种结构示意图；

图6a和图6b是图5所示的压感模组的主视图与俯视图；

图7是本申请实施例公开的压感模组的又一种结构示意图；

图8a和图8b是图7所示的压感模组的主视图与俯视图；

图9是本申请实施例公开的单个压感模组的一种应用示意图；

图10是本申请实施例公开的单个压感模组的另一种应用示意图；

图11是本申请实施例公开的电子设备的一种结构示意图；

图12是本申请实施例公开的电子设备的另一种结构示意图；

图13是本申请实施例公开的长条状的压感模组的一种应用示意图；

图14是本申请实施例公开的长条状的压感模组的结构示意图；

图15是本申请实施例公开的长条状的压感模组的另一种应用示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的一种压感模组进行详细地说明。

图1是本申请实施例公开的压感模组的一种结构示意图，如图1所示，该压感模组主要包括电路板110，电路板110具有相对设置且相互平行的第一表面和第二表面，图1可以认为示出了电路板110的俯视图，则可以认为图1示出了第一表面；图1也可以认为示出了电路板110的仰视图，则可以认为图1示出了第二表面；多个弹性件120，多个弹性件120包括第一弹性件、第二弹性件、第三弹性件和第四弹性件；多个压敏电阻，包括第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻和第四压敏电阻。

在本申请实施例中，第一压敏电阻位于电路板110的第一表面，第一压敏电阻的两端分别与第一弹性件和第二弹性件连接，第三压敏电阻位于电路板的第二表面，第三压敏电阻的一端与第一弹性件连接，另一端与第二弹性件或第四弹性件连接，第一压敏电阻和第三压敏电阻电连接，且构成第一通道；第二压敏电阻位于电路板110的第一表面，第二压敏电阻的两端分别与第三弹性件和第四弹性件连接，第四压敏电阻位于电路板110的第二表面，第四压敏电阻的一端与第三弹性件连接，另一端与第四弹性件或第二弹性件连接，第二压敏电阻和第四压敏电阻电连接，且构成第二通道；第一通道与第二通道相交或相接以构成桥式电路，该桥式电路用于通过第一通道和第二通道之间的电学参数差值检测压力值。

在具体应用中，第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻和第四压敏电阻，配合第一弹性件、第二弹性件、第三弹性件和第四弹性件构成惠斯通电桥，使用惠斯通电桥构成一个完整的检测通道。图2为单个检测通道的原理图，如图2所示，当按压屏幕产生形变时，屏幕将压力传导至弹性件120，进而设置于电路板110第一表面的第一压敏电阻与第二压敏电阻被挤压变短，即第一压敏电阻的阻值R1和第二压敏电阻的阻值R2减小，设置于电路板110第二表面的第三压敏电阻与第四压敏电阻被挤压拉长，即第三压敏电阻的阻值R3和第四压敏电阻的阻值R4增大，则根据

VANN＝VS×R3/(R1+R3)

VANP＝VS×R2/(R2+R4)

其中，VANN为第一压敏电阻与第三压敏电阻通过弹性件120的连接构成的第一通道的电压；VANP为第二压敏电阻与第四压敏电阻通过弹性件120的连接构成的第二通道的电压；VS为公共节点的电压。

因此，当R1减小，R3增大，惠斯通电桥中的VANN增大；当R2减小，R4增大，惠斯通电桥中的VANP减小。

又第一通道与第二通道之间的压力差

△U＝VANN–VANP

因此可根据第一通道与第二通道之间的压力差△U的变化判别压力值的大小，实现对屏幕的压力检测。

在本申请实施例中，多个压敏电阻与多个弹性件120通过不同的连接方式构成惠斯通电桥，通过第一通道与第二通道的之间的电压差判别压力值的大小，从而将压感模组应用到二维屏幕，实现二维屏幕的压力检测。

在一种可能的实现方式中，如图3所示，第一压敏电阻131的两端分别与第一弹性件121和第二弹性件122连接，第三压敏电阻133的两端分别与第一弹性件121连接和第二弹性件122连接，第一压敏电阻131和第三压敏电阻133电连接，且构成第一通道，第二压敏电阻132的两端分别与第三弹性件123和第四弹性件124连接，第四压敏电阻134的两端分别与第三弹性件123和第四弹性件124连接，第二压敏电阻132和第四压敏电阻134电连接，且构成第二通道，图4a和图4b为该实施例公开的压感模组的主视图与俯视图。

在该可能的实现方式中，第一弹性件121包电路板110的第一边电连接，第二弹性件122与第一边的对边电连接，第三弹性件123与第一边的邻边电连接，第四弹性件124与第一边的另一个邻边电连接，其中，第一压敏电阻131、第二压敏电阻132、第三压敏电阻133以及第四压敏电阻134为直列式电阻，第一压敏电阻131与第二压敏电阻132相交，第三压敏电阻133与第四压敏电阻134相交，第一压敏电阻131与第三压敏电阻133通过第一弹性件121和第二弹性件122连接构成第一通道，第二压敏电阻132与第四压敏电阻134通过第三弹性件123和第四弹性件124连接构成第二通道，第一通道与第二通道相交构成桥式电路。

在本申请实施例中，通过第一通道与第二通道交叉设置构成的桥式电路，能够将压感模组应用到二维屏幕，实现二维屏幕的压力检测，同时，第一压敏电阻131与第二压敏电阻132交叉设置，第三压敏电阻133与第四压敏电阻134交叉设置，这样的设计不仅简单方便，而且使整个压感模组结构相对于整机减小很多。

在一种可选的方案中，如图5所示，第一弹性件121与电路板110的第一边电连接，第二弹性件122与第一边的邻边电连接，第三弹性件123与第一边的对边电连接，第四弹性件124与第一边的另一个邻边电连接，其中，第一压敏电阻131、第二压敏电阻132、第三压敏电阻133以及第四压敏电阻134为弯折式电阻，第一压敏电阻131与第二压敏电阻132在弯折处相接，第三压敏电阻133与第四压敏电阻134在弯折处相接，图6a和图6b为该实施例公开的压感模组的主视图与俯视图。

在该可能的实现方式中，在实现将压感模组应用到二维屏幕以检测屏幕压力的同时，还避开了直列式电阻相互交叠构成惠斯通电桥而导致的微形变问题。

在另一种可能的实现方式中，如图7所示，第一压敏电阻131的两端分别与第一弹性件121和第二弹性件122连接，第三压敏电阻133的两端分别与第一弹性件121连接和第四弹性件124连接，第一压敏电阻131与第三压敏电阻133电连接构成第一通道，第二压敏电阻132的两端分别与第三弹性件123和第四弹性件124连接，第四压敏电阻134的两端分别与第三弹性件123和第二弹性件122连接，第二压敏电阻132与第四压敏电阻134电连接构成第二通道，图8a和图8b为该实施例公开的压感模组的主视图与俯视图.

在该可能的实现方式中，第一弹性件121与电路板110的第一边电连接，第二弹性件122与第一边的邻边电连接，第三弹性件123与第一边的对边电连接，第四弹性件124与第一边的另一个邻边电连接，其中，第一压敏电阻131、第二压敏电阻132、第三压敏电阻133以及第四压敏电阻134为直列式电阻，第一压敏电阻131与第三压敏电阻133通过第一弹性件121相接构成第一通道，第二压敏电阻132与第四压敏电阻134通过第三弹性件123相接构成第二通道，第一通道与第二通道相接构成桥式电路。

在本申请实施例中，第一压敏电阻131与第三压敏电阻133通过第一弹性件121相接构成第一通道，第二压敏电阻132与第四压敏电阻134通过第三弹性件123相接构成第二通道，第一通道与第二通道相接构成惠斯通电桥，所述压敏电阻采用直列式电阻的方式，既能保证压敏电阻在感受到压力时均匀变化，又能保证电阻间没有相互挤压带来微形变的问题。

图9是本申请实施例公开的单个压感模组的一种应用示意图，如图9所示，e区域为压感模组正中心位置，c与g、a与i、d与f、b与h区域呈中心对称，a与c、g与i沿x轴对称，a与g、c与i沿Y轴对称，当用同等大小的力按压屏幕时，对称区域的反馈变量是一致的，也就是说，当用同等大小的力按压a、c、g、i位置时，所得到的反馈变量是一致的，用同等大小的力按压b、d、h、f位置时，所得到的反馈变量是一致的。利用这种对称特性，可将单个压感模组放置于全屏进行压感校准，如图10所示，用同等大小的力按压屏幕时，第二区域、第三区域、第四区域与第一区域所得到反馈变量是一致的，因此对全屏幕进行压感校准时，只需监测第一区域即可。

在上述申请实施例中，可选的，电路板110可以为柔性电路板，压敏电阻可以为印刷在柔性电路板上的可形变电阻。

在一种可能实现的方式中，多个弹性件120为导电材质，例如，弹性件120可以为钢片。多个弹性件120与电路板110电连接，其中，第一弹性件121、第二弹性件122、第三弹性件123和第四弹性件124分别包裹所述电路板的一条边上。

可选的，本申请实施例还提供一种电子设备，如图11所示，该电子设备包括上述申请实施例中公开的压感模组、屏幕显示模组、压感控制单元和应用处理器，其中，压感模组置于屏幕显示模组下方。在该电子设备中，按压屏幕显示模组产生形变量，屏幕显示模组将按压的位置信息传输至应用处理器，并将形变量传输至压感模组；压感模组量化所述形变量大小，并将所述形变量转化为压力值传输至压感控制单元；压感控制单元将压力值传输至应用处理器；应用处理器接受按压位置信息及压力值，做出相应的处理。

在该可能使实现方式中，该电子设备至少包括两个压感模组，至少两个压感模组沿屏幕显示模组的对称轴呈对称设置。如图12所示，以该电子设备包括两个压感模组为例，第一压感模组与第二压感模组是相同的(即按压两个压感模组的同一位置时得到的反馈变量是一致的)，将第一压感模组与第二压感模组沿屏幕模组的对称轴呈对称设置，利用单个压感模组本身的对称性，当用同样大小的力按压图12中所标示出的第一压感模组与第二压感模组对应的位置时，所得到反馈变量是一致的。因此在图12所示的位置对电子设备进行校准，即可得到完整准确的反馈，简化了整机应用层对屏下压感反馈的校准流程。

在一种可能的实现方式中，如图13所示，可以将设置于移动终端机身侧边的长条状的压感模组放置于屏幕模组的正下方，如图13，第三压感模组与第四压感模组沿屏幕模组的对称轴呈对称设置。图14为单个长条状的压感模组的结构图，如图14，相较于上述申请实施例中四个压感模组配合四个压敏电阻构成惠斯通电桥，该长条状压感模组包括两个弹性件和四个压敏电阻，两个弹性件与四个压敏电阻配合构成惠斯通电桥。具体的，第一压敏电阻131与第二压敏电阻132设置于电路板110的第一表面，第一压敏电阻131与第二压敏电阻132平行设置，第一压敏电阻131的两端分别与第一弹性件121和第二弹性件122连接，第二压敏电阻132的两端分别与第一弹性件121和第二弹性件122连接；第三压敏电阻133与第四压敏电阻134设置于电路板110的第二表面，第三压敏电阻133与第四压敏电阻134平行设置，第三压敏电阻133的两端分别与第一弹性件121和第二弹性件122连接，第四压敏电阻134的两端分别与第四弹性件124和第二弹性件122连接。

图15为长条状的压感模组应用到整机时的按压检测示意图，当按压屏幕时，压感模组接收到的压力信号将分散于长条周围水平对称的区域，在Y轴方向的检测到的压力感应信号极强，但是X轴方向的压力感应信号将会极低且不稳定，因此在应用要求检测X轴向的压力感应信号时，极可能出现检测失效的风险。为了规避此种风险，只能通过数学算法拟合或进行全屏幕打点矫正，极不方便。另外，在该可能的实现方式中，长条状的压感模组应用到二维屏幕中，其占据的空间也较大，摄像头、扬声器等器件堆叠会受到限制，因此无法保证移动终端设备轻薄、极致的要求。

因此，上述申请实施例中的压感模组与该长条状的压感模组相比，可以更为精准的检测屏幕压力，规避了长条状的压感模组在X轴方向检测时出现压力信号极低且不稳定的问题，同时四个压敏电阻与四个弹性件配合构成的惠斯通电桥所占据的空间要小很多，节省了整机的空间。另外，得益于对称性，上述申请实施例中的压感模组相较于长条状的压感模组，大大简化了整机应用层对屏下压感反馈的校准流程。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (10)

1.一种压感模组，其特征在于，包括：

电路板，所述电路板具有相对设置且相互平行的第一表面和第二表面；

多个弹性件，所述多个弹性件与所述电路板电连接，所述多个弹性件包括第一弹性件、第二弹性件、第三弹性件和第四弹性件；

多个压敏电阻，包括第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻和第四压敏电阻；

所述第一压敏电阻位于所述第一表面，所述第一压敏电阻的两端分别与所述第一弹性件和所述第二弹性件连接，所述第三压敏电阻位于所述第二表面，所述第三压敏电阻的一端与所述第一弹性件连接，另一端与所述第二弹性件或所述第四弹性件连接，所述第一压敏电阻和所述第三压敏电阻电连接，且构成第一通道；

所述第二压敏电阻位于所述第一表面，所述第二压敏电阻的两端分别与所述第三弹性件和所述第四弹性件连接，所述第四压敏电阻位于所述第二表面，所述第四压敏电阻的一端与所述第三弹性件连接，另一端与所述第四弹性件或所述第二弹性件连接，所述第二压敏电阻和所述第四压敏电阻电连接，且构成第二通道；

所述第一通道与所述第二通道相交或相接以构成桥式电路，所述桥式电路用于通过所述第一通道和所述第二通道之间的电学参数差值检测压力值。

2.根据权利要求1所述的压感模组，其特征在于，在所述第三压敏电阻另一端与所述第二弹性件连接，所述第四压敏电阻的另一端与所述第四弹性件连接的情况下，

所述第一弹性件与所述电路板的第一边电连接，所述第二弹性件与所述第一边的对边电连接，所述第三弹性件与所述第一边的邻边电连接，所述第四弹性件与所述第一边的另一个邻边电连接，其中，所述第一压敏电阻、所述第二压敏电阻、所述第三压敏电阻以及所述第四压敏电阻为直列式电阻，所述第一压敏电阻与所述第二压敏电阻相交，所述第三压敏电阻与所述第四压敏电阻相交。

3.根据权利要求1所述的压感模组，其特征在于，在所述第三压敏电阻另一端与所述第二弹性件连接，所述第四压敏电阻的另一端与所述第四弹性件连接的情况下，

所述第一弹性件与所述电路板的第一边电连接，所述第二弹性件与所述第一边的邻边电连接，所述第三弹性件与所述第一边的对边电连接，所述第四弹性件与所述第一边的另一个邻边电连接，其中，所述第一压敏电阻、所述第二压敏电阻、所述第三压敏电阻以及所述第四压敏电阻为弯折式电阻，所述第一压敏电阻与所述第二压敏电阻在弯折处相接，所述第三压敏电阻与所述第四压敏电阻在弯折处相接。

4.根据权利要求1所述的压感模组，其特征在于，在所述第三压敏电阻另一端与所述第四弹性件连接，所述第四压敏电阻的另一端与所述第二弹性件连接的情况下，

所述第一弹性件与所述电路板的第一边电连接，所述第二弹性件与所述第一边的邻边电连接，所述第三弹性件与所述第一边的对边电连接，所述第四弹性件与所述第一边的另一个邻边电连接，其中，所述第一压敏电阻、所述第二压敏电阻、所述第三压敏电阻以及所述第四压敏电阻为直列式电阻，所述第一压敏电阻与所述第三压敏电阻通过所述第一弹性件相接，所述第二压敏电阻与所述第四压敏电阻通过所述第三弹性件相接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的压感模组，其特征在于，所述电路板为柔性电路板。

6.根据权利要求1所述的压感模组，其特征在于，所述弹性件为导电材质，所述多个弹性件与所述电路板电连接包括：

所述第一弹性件、所述第二弹性件、所述第三弹性件和所述第四弹性件分别包裹所述电路板的一条边上。

7.一种电子设备，其特征在于，包括：权利要求1-6中任一项所述的压感模组、屏幕显示模组和压感控制单元，其中，所述压感模组置于所述屏幕显示模组下方。

8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括至少两个所述压感模组，且沿所述屏幕显示模组的对称轴呈对称设置。

9.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括：应用处理器，所述屏幕显示模组用于将接收到的压力传输至所述压感模组，并将按压位置信息传输至应用处理器。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述压感控制单元用于处理所述压感模组检测到的压力值，并将所述压力值传输至所述应用处理器。

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