CN1130621C

CN1130621C - 可增加灵敏度的指标装置

Info

Publication number: CN1130621C
Application number: CN00118365A
Authority: CN
Inventors: 陈威廷
Original assignee: Darfon Electronics Corp
Current assignee: Darfon Electronics Corp
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2003-12-10
Anticipated expiration: 2020-06-16
Also published as: CN1330308A

Abstract

一种指标装置，包括基板，垂直设置在基板上的施力柱体及四应变计用来感测压力并产生相应感测信号，四个应变计设于施力柱体与基板间，每个应变计包括第一压阻、第一及第二电极，第一压阻设置于基板上平面，第一及第二电极分别与第一压阻接触，垂直于应变计所在基板平面方向称为施压方向，第一及第二电极在施压方向上相距有一预定距离。当推压施力柱体时，施力柱体会产生压力，以使第一压阻产生变形，并使应变计产生的感测信号。

Description

可增加灵敏度的指标装置

本发明涉及一种指标装置，特别是涉及一种可增加灵敏度的指标装置。

指标装置可用于控制电脑显示屏上游标(Cursor)的移动(Movement)以及定位(Positioning)，其已广泛应用于各种台式及笔记本电脑的周边设备(Peripheral)，例如键盘(Keyboard)、鼠标(Mouse)、摇杆(Joystick)及遥控器(Remote controller)。

请参阅图1及图2，图1为现有指标装置10的外观图。图2为图1所示指标装置10的动作示意图。现有指标装置10包括一底座12、一杆体18、一十字形基板20以及四个应变计(strain gauge)16位于十字形基板20的底面22。杆体18垂直地设立于十字形基板20的中间部位。如图2所示，当使用者推压杆体18的顶端时，十字形基板20会跟着弯曲，而粘贴于十字形基板20底面22的应变计16也因而产生变形，并因此产生相对应的感测信号。

如图2所示，应变计16包括有一压阻24、一第一电极26以及一第二电极28。压阻24可因十字形基板20的弯曲而产生变形，并因此而改变其电阻值。第一以及第二电极26、28分别位于压阻24的左右两端，以使一电流L得以自该第一电极26经过压阻24而流向第二电极28。当压阻24沿水平方向产生变形时，压阻24于水平方向的电阻值也会产生变化，因而导致电流L的变化，即可产生相对应的感测信号。

然而，现有指标装置10为单纯地依靠十字形基板20的弯曲，使附着于其上的压阻24产生变形而输出感测信号。如此一来，应变计的敏感度即受限于十字形基板20的弹性以及因弯曲而产生的应变量，而无法进一步提高。

本发明的目的在于提供一种可增加灵敏度的指标装置，以改善上述缺点。

本发明的目的是这样实现的，即提供一种指标装置，其包括有：一基板；一施力柱体，垂直地设置在该基板上，该施力柱体包括有一板体以及垂直设于该板体上的一杆体；以及至少一应变计(strain gauge)，至少有部分设于该施力柱体与该基板之间，用来感测压力并产生相对应的感测信号，该应变计包括有：一第一压阻，设置在该基板的上平面，该第一压阻可依据所受到的压力而产生变形以改变自身的电阻；一第一电极以及一第二电极，该第一电极设置在该基板的上平面，该第二电极设于该施力柱体的板体上，该第一、二电极分别与该第一压阻相接触，该第一及第二电极通过该第一压阻构成一通路以使一电流通过，其中垂直在该应变计所在基板的平面方向称为一施压方向，该第一及第二电极在该施压方向上相距有一预定距离；其中当推压该施力柱体时，该施力柱体会产生一压力沿该施压方向施加于该第一压阻，该第一压阻沿该施压方向产生变形，并使该应变计产生相对应的感测信号。

本发明还提供一种指标装置，其包括有：一基座，其包括一孔洞；一杆体，其有部分设置于该孔洞内，该杆体包括有一下部表面；以及至少一应变计(strain gauge)，至少有部分设于该下部表面与该孔洞之间，用来感测压力并产生相对应的感测信号，该应变计包括有：一第一压阻，设于该下部表面上，该第一压阻可依据所受到的压力并产生变形以改变自身的电阻；一第一电极以及一第二电极，该第一电极在该孔洞的内侧壁上，该第二电极则设于该杆体的下部表面上，该第一、二电极分别与该第一压阻相接触，该第一及第二电极通过该第一压阻构成一通路以使一电流通过，其中垂直于该应变计所在下部表面的方向称为一施压方向，该第一及第二电极在该施压方向上相距有一预定距离；其中当推压该杆体时，该杆体的下部表面会产生一压力沿该施压方向施加于该第一压阻，使该第一压阻沿该施压方向产生变形，以使该应变计产生相对应的感测信号。

下面结合附图，详细说明本发明的实施例，其中：

图1为现有指标装置的外视图；

图2为图1所示指标装置的动作示意图；

图3为本发明第一实施例的指标装置的外视图；

图4为图3所示指标装置的元件分解图；

图5为图3所示指标装置的动作示意图；

图6为图3所示指标装置的制造流程图；

图7为本发明第二实施例的指标装置示意图；

图8为本发明第三实施例的指标装置的外视图；

图9为图8所示应变计的示意图；

图10为本发明第四实施例的指标装置的示意图。

请参阅图3及图4。图3为本发明第一实施例的指标装置40的外视图。图4为图3所示指标装置40的元件分解图。本发明第一实施例的指标装置40包括有一底座42、一基板44、一施力柱体46垂直地设置在基板44上以及四个应变计(strain gauge)48。施力柱体46包括有一板体50以及一杆体52垂直地设在板体50上。板体50为一陶瓷板，而杆体52固接在板体50上。应变计48有部分设于板体50与基板44之间，用来感测推压杆体52所产生的压力，并产生相对应的感测信号。

每一个应变计48包括有一第一压阻56、一第一电极58以及一第二电极60。第一压阻56呈扁平的长条形，其有部分设于板体50与基板44之间，且粘着在基板44上。第一压阻56可依据所受到的压力以产生变形并改变自身的电阻。第一电极58以印刷的方式设在基板44的上平面，第二电极60以印刷或镶嵌的方式设于板体50的下表面50a。第一压阻56的两端64、66分别与第一及第二电极58、60相接触。指标装置40另包括有四个传导电极60a设于板体50上表面50b，其分别与相对应第二电极60导通，用来导出感测信号。

请参阅图5。图5为图3所示指标装置40的动作示意图。垂直于应变计48所在基板44部分的平面方向称为一施压方向(即箭头49所示的方向)，在此实施例中，该施压方向平行于Z方向。第一以及第二电极58、60在该施压方向上相距有一预定距离d。第一电极58以及第二电极60可经由第一压阻56构成一通路以使一电流L通过。当施加电压于第一以及第二电极58、60时，电流L可自第一电极58经由第一压阻56而流至第二电极60。因此，电流L同时包括有Y方向与Z方向的分量。

如图5所示，当推压施力柱体46的杆体52(如图5杆体52左上端的箭号53所示)时，施力柱体46会产生一压力Fz沿该施压方向施加于第一压阻56，使第一压阻56沿该施压方向(Z方向)产生变形，即使第一压阻56的Z方向的电阻产生变化。同时，基板44会因弯曲而使第一压阻56在其两端的方向上(Y方向)产生变形，即，使第一压阻56的Y方向的电阻产生变化。如此一来，电流L所经路径(含Y方向与Z方向)上的电阻值都有变化。基于前述，在本发明中，电流L不但包括有Y方向的分量，以因应第一压阻56在Y方向上电阻值的变化，其也包括有Z方向的分量，故更可因应Z方向上电阻值的变化，以产生相对应的感测信号。经申请人的实验，如此可使应变计48的灵敏度大为提高。请参阅图6，图6为图3所示指标装置40的制造流程图。该指标装置40的制造流程如下：

步骤1：将第一电极58以及相关的导线印刷在基板44上。

步骤2：印上压阻56。

步骤3：将板体50与基板44粘合。

步骤4：粘上杆体52。

请参阅图7。图7为本发明第二实施例的指标装置70的动作示意图。指标装置70与指标装置40的主要不同处在于，指标装置70的应变计72的构造。应变计72另包括有一第三电极62设于基板44的上平面，且位于第二电极60的下方并与第一压阻56相接触。第一电极58、第二电极60以及第三电极62可通过第一压阻56构成通路以使电流L通过。当施加电压于第一以及第二电极58、60时，电流L可自第一电极58经由第一压阻56而流至第三电极62，再自第三电极62经由第一压阻56而流至第二电极60。如此一来，电流L的Y方向与Z方向的分量比前一实施例增加，所以当推压杆体52(如图7杆体52左上端的箭号53所示)时，因应第一压阻56于Y、Z方向上电阻值的变化，应变计72的灵敏度可因此而更高。

请参阅图8及图9。图8为本发明第三实施例的指标装置80的外视图。图9为图8所示应变计82的示意图。指标装置80与指标装置40的主要不同之处在于，指标装置80的应变计82的构造。应变计82除了包括有一第一压阻84、一第一电极86以及一第二电极88外，另包括有一第二压阻90粘着在基板44上且与第一压阻84平行，以及一第四电极92设置在基板44的上平面。第一及第二压阻84、90相邻的两端94、95与第二电极88相接触，第一及第二压阻84、90相邻的另二端96、97分别与第一以及第四电极86、92相接触。第一电极86、第二电极88以及第四电极92可通过第一及第二压阻84、90构成通路以使电流L通过。如图9所示，电流L可自第一电极86经由第一压阻84流至第二电极88，再由第二电极88经由第二压阻90流至第四电极92。同样地，当推压施力柱体46时，该第一及第二压阻84、90会因板体50的压迫而在Z方向上产生变形，也会因基板44弯曲而在相邻两端94、95与相邻另两端96、97的方向(即Y方向)上产生变形。因此应变计82可同时因应Y方向与Z方向上电阻值的变化而产生相对应的感测信号。

请参阅图10。图10为本发明第四实施例的指标装置100的示意图。指标装置100与指标装置40的主要不同之处在于，指标装置100的应变计102的受力方式。指标装置100包括有一基座104、一杆体106以及四应变计102。基座104包括有一孔洞110，而杆体106垂直于基座104并有部分设置于孔洞110内。杆体106包括有一下部表面112，下部表面112为一圆柱形表面。应变计102有部分设于下部表面112与孔洞110之间。

应变计102包括有一第一压阻114粘着在下部表面112上且呈扁平的长条形、一第一电极116以及一第二电极118分别与第一压阻114的两端相接触。第一电极116在孔洞110的内侧壁上，第二电极118设于杆体106的下部表面112上。第一电极116以及第二电极118通过第一压阻114构成一通路以使一电流L通过。垂直于应变计102所在下部表面112的方向为一施压方向，在此实施例中，该施压方向为垂直于该圆柱形表面的方向(如图10右侧的应变计，该施压方向即Y方向)。第一及第二电极116、118在该施压方向上相距有一预定距离d。如此一来，电流L同样具有Y方向与Z方向的分量。

如图10所示，当沿Y方向推压杆体106时，杆体106的下部表面112会产生一压力Fy沿该施压方向(Y方向)施加于第一压阻114，使第一压阻114沿该施压方向产生变形。同时，杆体106另会因弯曲而使第一压阻114于其两端的方向(Z方向)产生变形。因此应变计102的灵敏度同样可因此而提高。

上述第四实施例指标装置100的应变计102也可如第二实施例指标装置70的应变计27一样，加设一第三电极，以增加电流LY方向与Z方向的分量；也可如第三实施例指标装置80的应变计82一般，以两个或多个压阻的方式，来增加应变计的灵敏度。

此外，上述实施例都以施压方向为Z或Y方向为例。事实上，若通过适当的设计，如改变基板平面或杆体下部表面的形状，即可改变本发明所称的施压方向。只要前述实施例的第一及第二电极于该施压方向相距有一预定距离d，都符合本发明的精神。

与现有指标装置10相比，本发明指标装置40、70、80、100的第一电极58、86、116及第二电极60、88、118在该施压方向上相距有一预定距离d，使电流L具有该预定距离d方向的分量，故当施力柱体46或杆体106沿该施压方向施压在第一压阻56、84、114时，应变计48、72、82、102除会因基板44或杆体106的弯曲外，也可因该施压方向的压力而产生相对应的感测信号，本发明指标装置40、70、80、100的灵敏度也因而得以提高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡按本发明权利要求所做的均等变化与修饰，都应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims

1.一种指标装置，其包括有：

一基板；

一施力柱体，垂直地设置在该基板上，该施力柱体包括有一板体以及垂直设于该板体上的一杆体，当推压该杆体时，该板体会产生该压力并沿该施压方向施加于该第一压阻；以及

至少一应变计，至少有部分设于该施力柱体与该基板之间，用来感测压力并产生相对应的感测信号，该应变计包括有：

一第一压阻，设置在该基板的上平面，该第一压阻可依据所受到的压力而产生变形以改变自身的电阻；

一第一电极以及一第二电极，该第一电极设置在该基板的上平面，该第二电极设于该施力柱体的板体上，该第一、二电极分别与该第一压阻相接触，该第一及第二电极通过该第一压阻构成一通路以使一电流通过，其中垂直在该应变计所在基板的平面方向称为一施压方向，该第一及第二电极在该施压方向上相距有一预定距离；

其中当推压该施力柱体时，该施力柱体会产生一压力沿该施压方向施加于该第一压阻，使该第一压阻沿该施压方向产生变形，并使该应变计产生相对应的感测信号。

2.如权利要求1所述的指标装置，其中该施力柱体与该基板之间设有四个应变计用来感测推压该施力柱体所产生的压力并产生相对应的感测信号。

3.如权利要求1所述的指标装置，其中该基板以及该施力柱体的板体为平行设置的两平板，该施压方向为垂直于该基板以及该板体的方向。

4.如权利要求1所述的指标装置，其中该第一电极以印刷的方式设置在该基板的上平面。

5.如权利要求4所述的指标装置，其中该第一压阻粘着于该基板上且呈扁平的长条形，该第一压阻的两端分别与该第一及第二电极相接触，当推压该施力柱体时，该基板另会因弯曲而使该第一压阻在其两端的方向上产生变形，以使该应变计产生相对应的感测信号。

6.如权利要求5所述的指标装置，其中该应变计另包括有一第三电极设于该基板的上平面且位于该第二电极的下方并与该第一压阻相接触，该第一、第二以及第三电极可通过该第一压阻构成该通路以使该电流通过。

7.如权利要求5所述的指标装置，其中该应变计另包括有一第二压阻与该第一压阻平行且粘着在该基板上，以及一第四电极设置在该基板的上平面，该第一及第二压阻的相邻两端与该第二电极相接触，该第一及第二压阻相邻的另两端分别与该第一以及第四电极相接触，该第一、第二以及第四电极可通过该第一及第二压阻构成该通路以使该电流通过，当推压该施力柱体时，该基板另会因弯曲而使该第一及第二压阻在相邻两端与相邻另两端的方向上产生变形，以使该应变计产生相对应的感测信号。

8.一种指标装置，其包括有：

一基座，其包括一孔洞；

一杆体，其有部分设置于该孔洞内，该杆体包括有一下部表面；以及

至少一应变计，至少有部分设于该下部表面与该孔洞之间，用来感测压力并产生相对应的感测信号，该应变计包括有：

一第一压阻，设于该下部表面上，该第一压阻可依据所受到的压力并产生变形以改变自身的电阻；

一第一电极以及一第二电极，该第一电极在该孔洞的内侧壁上，该第二电极则设于该杆体的下部表面上，该第一、二电极分别与该第一压阻相接触，该第一及第二电极通过该第一压阻构成一通路以使一电流通过，其中垂直于该应变计所在下部表面的方向称为一施压方向，该第一及第二电极在该施压方向上相距有一预定距离；

其中当推压该杆体时，该杆体的下部表面会产生一压力沿该施压方向施加于该第一压阻，使该第一压阻沿该施压方向产生变形，以使该应变计产生相对应的感测信号。

9.如权利要求8所述的指标装置，其中该杆体的下部表面与该孔洞之间设有四个应变计，用来感测压力并产生相对应的感测信号。

10.如权利要求8所述的指标装置，其中该杆体的下部表面为一圆柱形表面，该施压方向垂直于该圆柱形表面。

11.如权利要求8所述的指标装置，其中该第一压阻粘着在该杆体的下部表面上且呈扁平的长条形，该第一压阻的两端分别与该第一及第二电极相接触，当推压该杆体时，该杆体另会因弯曲而使该第一压阻在其两端的方向上产生变形，以使该应变计产生相对应的感测信号。