CN113687740B - 电容式触摸感应板及具有其的电器 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电容式触摸感应板及具有其的电器，以提高触摸感应的灵敏度，同时防止出现误触发；包括用于布置电路的电路板，设于所述电路板上的控制芯片以及引线；所述电路板上设有用于感应触摸的感应区；所述感应区包括中心感应区及环绕感应区；所述引线自中心感应区引出并至少部分的绕设在所述中心感应区的外缘，进而接入所述控制芯片；绕设的所述引线以及其与所述中心感应区之间包容的区域形成所述环绕感应区；所述控制芯片用于采集所述中心感应区和/或所述环绕感应区的电容变化量。

Description

电容式触摸感应板及具有其的电器

技术领域

本发明涉及家电技术领域，特别是涉及一种电容式触摸感应板及具有其的电器。

背景技术

触摸感应因其使用寿命长，操作界面干净美观的优点，已广泛应用于各类电器，如压力煲、电饭煲、电磁炉中的人机交互操作部件中。电容式触摸感应按键作为触摸按键中的最常见的一种，通常设置触摸面板以及设于PCB板上的感应电极，感应电极与其与周围的“地信号”构成一个基础电容C_基。当用户的手指接触到感应电极上方的区域时，手指与感应电极之间产生一个感应电容，由于该感应电容ΔC和基础电容C_基的并联关系，使得触摸后的感应电极与“地信号”之间的电容值变更为C_基+ΔC，控制单元根据检测到的电容值的变化判断触摸按键是否被触发，进而做出响应。

而现有的电容式触摸板普遍存在抗干扰性能差、体积大以及制造工艺复杂等问题。如在操作时为了提高识别灵敏度，通常将控制单元的电容预设阈值设置的较小，如此即使不小心碰到按键的周边或是信号线上也会相应的引起一定的电容变化量，由于电容预设阈值设置的较小，控制单元则会检测到该电容变化并认为触摸了按键操作，造成识别错误，误触发的问题；或是为了防止误触发，将控制单元的电容预设阈值设置的较大，当电容变化量达到电容预设阈值时，才会被认为触摸了按键操作；这又会造成当用户触摸按键操作时，无法识别，用户需多次触摸按键才有可能被识别触摸按键操作，这会导致触摸按键识别灵敏度底的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种电容式触摸感应板及具有其的电器，以提高触摸感应的灵敏度，同时防止出现误触发。

为此，本发明提出了一种电容式触摸感应板，包括用于布置电路的电路板，设于所述电路板上的控制芯片以及引线；所述电路板上设有用于感应触摸的感应区；所述感应区包括中心感应区及环绕感应区；所述引线自中心感应区引出并至少部分的绕设在所述中心感应区的外缘，进而接入所述控制芯片；绕设的所述引线以及其与所述中心感应区之间包容的区域形成所述环绕感应区；所述控制芯片用于采集所述中心感应区和/或所述环绕感应区的电容变化量。

优选地，所述引线自所述中心感应区引出并绕设所述中心感应区的外缘至少一周，绕设的所述引线以及与所述中心感应区包容的区域，形成所述环绕感应区。

优选地，所述中心感应区与绕设的所述引线之间具有间隔H，

0.2mm≤H≤1mm。

优选地，所述控制芯片设有电容预设阈值，所述控制芯片采集所述中心感应区及所述环绕感应区的电容变化量，并在电容变化量位于电容预设阈值时，所述控制芯片输出触摸按键信号。

优选地，连接所述环绕感应区与所述控制芯片之间的引线及其所在的区域形成连接区；所述预设电容阈值不包含触摸所述连接区引起的电容变化量。

优选地，所述感应区设有多个，多个所述感应区之间具有间隔距离D1，D1≥1cm。

优选地，所述电路板为单面PCB电路板。

优选地，所述电路板上设有贴片LED，所述贴片LED设于所述环绕感应区的外侧并与所述控制芯片连接。

优选地，所述中心感应区为预设尺寸的PCB铜箔、金属片、导电橡胶其中之一；所述中心感应区为圆形、椭圆形、圆角矩形其中之一。

优选地，本发明还提出了一种电器，所述电器包含以上任一所述的电容式触摸感应板。

有益效果在于：

1、相对于现有技术，本发明的电容式触摸感应板的感应区包含中心感应区和环绕感应区；所述引线自中心感应区引出并至少部分的绕设在所述中心感应区的外缘，进而接入所述控制芯片；绕设的所述引线以及其与所述中心感应区之间包容的区域形成所述环绕感应区；所述控制芯片用于采集所述中心感应区及所述环绕感应区的电容变化量。即控制芯片在采集电容变化量时所设置的预设电容阈值的区间为中心感应区的感应电容变化区间和/或环绕感应区的感应电容变化区间。控制芯片采集中心感应区的电容变化量和/或环绕感应区的电容变化量，进而根据采集到的电容变化量与控制芯片的预设电容阈值比较，识别是否进行了触摸按键的操作。环绕感应区采用引线绕设在中心感应区的外缘，由于引线上某处的感应电容变化量随着其远离中心感应区的路径的长度的增大而相应的减小，即绕设的引线上的某处与之到中心感应区之间的引线之间的路径越长，该处相对于整个引线以及中心感应区的占比约小，该处的感应电容值则越小。在中心感应区的外缘至少部分的绕设引线，从而在引线上的感应电容变化量会在随着中心感应区的绕设的引线的路径的增长而逐渐的衰减。并且环绕中心感应区设置，使得感应区整体面积并不会明显增大，但是实现了增大在感应区上的电容变化的阈值区间；即由于控制芯片将中心感应区以及环绕感应区的感应电容变化量作为识别触摸操作的预设电容阈值的区间，从而增大了感应芯片的预设电容阈值所在的区间值，提高了触摸操作的灵敏度。并且由于环绕感应区为绕设中心感应区，使得感应区的整体面积基本上不发生变化，从而防止产生误触发；最终实现了在提高触摸感应的灵敏度同时，防止出现误触发。

2、引线自中心感应区引出并绕设中心感应区的外缘至少一周，绕设的引线以及与中心感应区包容的区域，形成环绕感应区。由于引线上某处的感应电容值随着该处至中心感应区路径的长度的增长而减小，即绕设的引线上的某处与之到中心感应区之间的引线之间路径的长度越长，该处相对于整个引线以及中心感应区的占比约小，该处的感应电容值则越小。因此在满足电容式触摸感应板上引线长度要求的前提下，即传递信号的引线自中心感应区到控制芯片的长度不超过30cm的前提下，绕设中心感应区的引线可以设置多周，使得感应区的整体面积并不会明显增大，但是实现了增大在感应区上的电容变化区间，进而增大了感应芯片的预设电容阈值所在的区间，提高了触摸操作的灵敏度。并且由于环绕感应区为绕设中心感应区，使得感应区的整体面积基本上不发生变化，从而防止产生误触发。

3、中心感应区与绕设的引线之间具有间隔H，0.2mm≤H≤2mm。在中心感应区以及绕设的引线之间设置间隔，一方面防止引线与中心感应区成为一体，造成无法形成环绕感应区的感应电容变化；另一方面防止引线受中心感应区的感应电容的影响。间隔H设置在0.2mm至2mm之间，防止间隔太小，引线上的感应电容受到中心感应区的影响；防止间隔太大，造成触摸按键的面积相应的必须增大，无法满足器具的触摸按键小巧的要求。

4、连接环绕感应区与控制芯片之间的引线及其所在的区域形成连接区；所述电容预设阈值不包含触摸连接区引起的电容变化量。由于控制芯片设置的预设电容阈值为中心感应区和/或环绕感应区的电容变化量，连接区的引线触摸引起的电容变化量会小于预设电容阈值，将不会引起控制芯片输出触摸信号，从而防止出现误触发的现象。

5、感应区设有多个，多个所述感应区之间具有间隔距离D1，D1≥1cm。设置多个感应区，可以实现多个功能触摸按键的实现，感应区之间具有间隔距离D1，防止多个感应区之间相互干扰，造成误识别。

6、电路板为单面PCB电路板。电路板上设有贴片LED，贴片LED设于所述环绕感应区的外侧。单面PCB电路板节省成本，并且采用贴片LED，贴片LED与控制芯片连接，当进行了触摸操作并被触摸芯片识别后，贴片LED会亮起或闪烁，可以进一步提醒用户是否进行了触摸操作。且使得触摸感应板整体厚度在2mm左右，实现超薄的电容式触摸感应板。

7、中心感应区为预设尺寸的PCB铜箔、金属片、导电橡胶其中之一；中心感应区为圆形、椭圆形、圆角矩形其中之一。PCB铜箔、金属片以及导电橡胶均具有良好的导电特性，易于识别感应电容的变化；根据手指触摸的习惯以及手指的指宽，将中心感应区设为适合指宽的圆形、椭圆形、圆角矩形其中之一，提高用户使用的舒适性。

更多本发明与现有技术对比的有益效果详见具体实施方式。

附图说明

图1为本发明电容式触摸感应板实施例一的整体结构示意图；

图2为本发明电容式触摸感应板实施例一中Key1的感应电容变化实验结果示意图；

图3为本发明电容式触摸感应板实施例一中Key3的感应电容变化试验结果示意图。

图4为本发明电容式触摸感应板实施例二的整体结构示意图；

图中：100-电路板；110-控制芯片；120-引线；130-感应区；131-中心感应区；132-环绕感应区；140-连接区；150-贴片LED。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

参照以下附图，将描述非限制性和非排他性的实施例，其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。

需要特别说明的是：文中出现的预设电容阈值，指的是控制芯片预设的电容变化量的区间，其用于识别是否触摸了按键操作，当触摸引起的感应电容变化量位于预设电容阈值内时，即位于预设的电容变化量的区间内时，认为触摸了按键操作；当触摸引起的感应电容变化量不在预设电容阈值内时，即不在预设的电容变化量的区间内时，认为没有进行触摸按键操作。

实施例一：

如图1-图3所示的一种电容式触摸感应板，包括用于布置电路的电路板100，设于所述电路板上的控制芯片110以及引线120；所述电路板100上设有用于感应触摸的感应区130；所述感应区130包括中心感应区131及环绕感应区132；所述引线120自中心感应区131引出并至少部分的绕设在所述中心感应区131的外缘，进而接入所述控制芯片110；绕设的所述引线120以及其与所述中心感应区131之间包容的区域形成所述环绕感应区132；所述控制芯片110用于采集所述中心感应区131和/或所述环绕感应区132的电容变化量。

本发明的电容式触摸感应板的感应区包含中心感应区131和环绕感应区132；引线120自中心感应区131引出并至少部分的绕设在中心感应区131的外缘，进而接入控制芯片110；绕设的引线120以及其与中心感应区131之间包容的区域形成环绕感应区132；控制芯片110用于采集中心感应区131和/或环绕感应区132的电容变化量。从而控制芯片110在采集电容变化量时所设置的预设电容阈值的区间为中心感应区131的引起的感应电容变化区间以及环绕感应区132的引起的感应电容变化区间，控制芯片110采集中心感应区131的感应电容变化量和/或环绕感应区132的感应电容变化量，进而根据采集到的感应电容变化量与控制芯片110的预设电容阈值比较，识别是否进行了触摸按键的操作。

环绕感应区132由引线120绕设在中心感应区131的外缘及其与中心感应区131之间包容的区域形成，由于引线120上某处的感应电容的值随着其远离中心感应区131的路径的长度的增大而相应的减小，即绕设的引线120上的某处与其到中心感应区131之间的引线之间的路径越长，该处相对于整个引线以及中心感应区131的占比约小，该处的感应电容值则越小。在中心感应区131的外缘至少部分的绕设引线120，从而感应的电容变化量会在随着中心感应区131的绕设的引线120的路径的增长而逐渐的衰减。并且环绕中心感应区131设置，使得感应区整体面积并不会明显增大，但是实现增大了感应区130上的电容变化的阈值区间；即由于控制芯片110将中心感应区131以及环绕感应区132的感应变化电容作为识别触摸操作的预设电容阈值的区间，从而增大了控制芯片110的预设电容阈值所在的区间值，提高了触摸操作的灵敏度。且由于环绕感应区132为绕设中心感应区设置的区域，使得感应区130的整体面积基本上不发生变化，从而仅在感应区130上作为感应触摸区，其他区域不作为感应触摸区，从而防止产生误触发；最终实现了在提高触摸感应的灵敏度同时，防止出现误触发。

本实施例中，引线120至少部分的绕设在中心感应区131的外缘，一方面是为了防止若有其他引线，如在感应区外侧设有贴片LED，作为时间显示或是功能显示，此贴片LED须有电源引线连接至控制芯片110，为了防止多个引线相互之间干扰，造成电容变化的不确定，因此用于电容信号传输的引线可以不经过此贴片LED处，保证触摸按键的灵敏性以及防止出现误触发。另一方面，环绕感应区在朝向电路板内的一侧具有开口，即背离人手的方向具有开口，如此，手指触摸方向不会在开口区，从而实现了提升触摸感应的灵敏度。

中心感应区131与绕设的引线120之间具有间隔H，0.2mm≤H≤1mm。在中心感应区131以及绕设的引线120之间设置间隔，一方面防止绕设的引线120与中心感应区131成为一体，造成无法形成环绕感应区132的感应电容变化；另一方面防止引线120受中心感应区131的感应电容的影响。间隔H设置在0.2mm至2mm之间，可以达到：防止间隔太小，引线120上的感应电容受到中心感应区131的影响；防止间隔太大，造成触摸按键的面积相应的必须增大，无法满足器具的触摸按键小巧的要求。本实施例中，H优选为0.3mm，此间隔可以保证绕设的引线120与中心感应区131的影响较小，并且也防止了引线120与中心感应区131成为一体，无法达到增大电容变化区间的作用。

本实施例中，控制芯片110设有预设电容阈值，控制芯片110采集中心感应区131及环绕感应区132的感应电容变化量，并在感应到的电容变化量位于预设电容阈值内时，控制芯片110输出触摸按键信号。相对于现有技术，由于感应区包括中心感应区131以及环绕感应区132，使得在感应区130上的感应电容变化区间变大，不仅包括了中心感应区131的电容变化区间，还增加了绕设的引线以及其与中心感应区包容的区域的电容变化区间，由于绕设的引线上某处的感应电容的值随着其远离中心感应区131的长度的增大而相应的减小，即绕设的引线上的某处与之到中心感应区131之间的引线之间的距离越长，该处相对于整个引线120以及中心感应区131的占比越小，该处的感应电容值则越小。故在环绕感应区132上具有一个区间值更大的电容变化区间，使得最终作为触摸按键操作的预设电容阈值为中心感应区和/或环绕感应区的电容变化的整个区间。实现了在不明显增大感应区130的面积的前提下，增大了作为触摸按键操作的感应电容变化的预设电容阈值，提升了触摸按键操作的灵敏性，且防止了误触发。连接环绕感应区131与控制芯片110之间的引线120及其所在的区域形成连接区140；预设电容阈值不包含触摸连接区140引起的感应电容变化量。从而保证当触摸至连接区140时，即使产生了感应电容变化量，也不会引起误触发。

本实施例中，优选的，在中心感应区131及环绕感应区132的外周上包络有地线，以形成稳定的感应场，防止其他信号的干扰，减小感应误差。

如图1-图3所示，感应区130设有多个，多个感应区130之间具有间隔距离D1，D1≥1cm；本实施例中，感应区130设置4个，分别为Key1、Key2、Key3、Key4，平行的设置在电路板100的下部；设置多个感应区130，可以实现多个功能触摸按键的实现，感应区之间具有间隔距离D1，优选2cm，防止多个感应区130之间相互干扰，造成误识别。电路板100为单面PCB电路板；电路板100上设有贴片LED150，贴片LED150设于环绕感应区132的外侧。单面PCB电路板节省成本，并且采用贴片LED150，贴片LED150与控制芯片110连接，当进行了触摸操作并被触摸芯片110识别后，贴片LED会亮起或闪烁，可以进一步提醒用户是否进行了触摸操作。且可以使得电容式触摸感应板整体厚度在2mm左右，实现超薄的电容式触摸感应板，以使得可以用于更加小巧的电器设备中。

中心感应区131为预设尺寸的PCB铜箔、金属片、导电橡胶其中之一；中心感应区131为圆形、椭圆形、圆角矩形其中之一。PCB铜箔、金属片以及导电橡胶均具有良好的导电特性，易于识别感应电容的变化；根据手指触摸的习惯以及手指的指宽，将中心感应区设为适合指款的圆形、椭圆形、圆角矩形其中之一，提高用户使用的舒适性。

在使用该电容式触摸感应板进行识别触摸按键操作时，由于该电容式触摸感应板本身存在一个基础电容C_基，当手指放置在感应区130上方时，若手指放置在中心感应区131上时，其会与中心感应区131的PCB铜箔或金属片或导电橡胶产生一个新的感应电容C₁，且C₁>C_基，控制芯片实时采集C₁并计算出其与基础电容C_基的差值ΔC，当ΔC的值大于预设电容阈值时，即认为用户操作了按键。若手指放置在环绕感应区132上时，其会与环绕感应区132的引线或是引线包容的区域产生一个新的感应电容C₂,且C₂>C_基，控制芯片实时采集C₂并计算出其与基础电容C_基的差值ΔC，当ΔC的值大于预设电容阈值时，即认为用户操作了按键。

如图2-3所示，为通过实验验证的在感应区的电容变化示意图，该实验测试了Key1、Key3在感应区上的电容变化情况，具体试验为导体螺丝刀头触摸中心感应区131以及环绕感应区132的电容变化量，其中环绕感应区132的起始点为引线自中心感应区131引出的位置开始，并自起始点逐渐向距离中心感应区的路径逐渐变长的绕设方向移动；从图中可知，其电容变化量ΔC在中心感应区时处于较大的变化值；在环绕感应区上，随着引线自中心感应区引出的路径逐渐变长，其电容变化量ΔC逐渐降低。

实施例二：

如图4所示，引线120自中心感应区131引出并绕设中心感应区的外缘至少一周，绕设的引线120以及其与中心感应区131包容的区域，形成环绕感应区132。由于引线120上某处的感应电容值随着该处至中心感应区131路径的长度的增长而减小，即绕设的引线上120的某处与之到中心感应区131之间路径的长度越长，该处相对于整个引线120以及中心感应区131的占比约小，该处的感应电容变化量则越小。因此在满足电容式触摸感应板上引线长度要求的前提下，即传递信号的引线120自中心感应区131到控制芯片110的长度不超过30cm的前提下，绕设中心感应区131的引线120可以设置多周，使得感应区的整体面积并不会明显增大，但是实现了增大在感应区上的电容变化区间，进而增大了感应芯片的预设电容阈值所在的区间，提高了触摸操作的灵敏度。并且由于环绕感应区为绕设中心感应区，使得感应区的整体面积基本上不发生变化，从而防止产生误触发。本实施例中，绕设中心感应区131的引线120设置为两周，为了防止引线距离太近造成干扰，使得引线上感应的电容变化量不准确，绕设的引线与中心感应区之间具有间隔H，第一周引线与第二周引线之间也具有间隔，优选的，间隔的距离设为0.3mm，防止间隔太小，引线120上的感应电容受到中心感应区131的影响；防止间隔太大，造成触摸按键的面积相应的必须增大，无法满足器具的触摸按键小巧的要求。

实施例三：

本实施例为一种具有以上所述的电容式触摸感应板的电器，本实施例中电器优选为烹饪电器，该烹饪电器可以为压力煲、饭煲或电磁炉。

Claims (10)

1.一种电容式触摸感应板，包括用于布置电路的电路板，设于所述电路板上的控制芯片以及引线；所述电路板上设有用于感应触摸的感应区；其特征在于，所述感应区包括中心感应区及环绕感应区；所述引线自中心感应区引出并至少部分的绕设在所述中心感应区的外缘，进而接入所述控制芯片；绕设的所述引线以及其与所述中心感应区之间包容的区域形成所述环绕感应区；所述控制芯片用于采集所述中心感应区和/或所述环绕感应区的电容变化量。

2.如权利要求1所述的电容式触摸感应板，其特征在于，所述引线自所述中心感应区引出并绕设所述中心感应区的外缘至少一周，绕设的所述引线以及其与所述中心感应区包容的区域，形成所述环绕感应区。

3.如权利要求1或2所述的电容式触摸感应板，其特征在于，所述中心感应区与绕设的所述引线之间具有间隔H，0.2mm≤H≤1mm。

4.如权利要求1所述的电容式触摸感应板，其特征在于，所述控制芯片设有预设电容阈值，所述控制芯片采集所述中心感应区及所述环绕感应区的电容变化量，并在电容变化量位于预设电容阈值内时，所述控制芯片输出触摸按键信号。

5.如权利要求4所述的电容式触摸感应板，其特征在于，连接所述环绕感应区与所述控制芯片之间的引线所在的区域形成连接区；所述预设电容阈值不包含触摸所述连接区引起的电容变化量。

6.如权利要求1所述的电容式触摸感应板，其特征在于，所述感应区设有多个，多个所述感应区之间具有间隔距离D1，D1≥1cm。

7.如权利要求1所述的电容式触摸感应板，其特征在于，所述电路板为单面PCB电路板。

8.如权利要求1所述的电容式触摸感应板，其特征在于，所述电路板上设有贴片LED，所述贴片LED设于所述环绕感应区的外侧并与所述控制芯片连接。

9.如权利要求1所述的电容式触摸感应板，其特征在于，所述中心感应区为预设尺寸的PCB铜箔、金属片、导电橡胶其中之一；所述中心感应区为圆形、椭圆形、圆角矩形其中之一。

10.一种电器，其特征在于，应用权利要求1-9中任一项所述的电容式触摸感应板。