CN114365066B - 用于力感测的装置和方法以及电子设备 - Google Patents

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Abstract

用于力感测的装置，该装置包括至少一个第一力传感器(21)、至少一个第二传感器(22)和比较器(23)。至少一个第一传感器(21)生成第一信号，至少一个第二传感器(22)生成第二信号，并且比较器(23)接收第一信号和第二信号两者。第一信号由可变形部(11)的变形和可变形部(11)处的温度来确定，并且第二信号由可变形部(11)处的温度来确定。比较器(23)基于第一信号、第二信号和阈值信号来确定可变形部(11)是否变形，以及比较器(23)还生成第三信号，响应于确定是肯定的，第三信号处于激活状态。当可变形部(11)的变形用作输入操作时，该装置可以做出准确的响应。还公开了用于力感测的方法和电子设备。

Description

用于力感测的装置和方法以及电子设备
技术领域
本公开内容涉及人机交互的技术领域，并且特别地涉及用于力感测的装置和方法以及电子设备。
背景技术
近几十年见证了人们日常生活中各种电子设备的快速发展。为了便于利用，开发了很多输入装置来帮助用户与电子设备进行交互。力敏感或应变敏感输入装置正变得越来越流行，因为它们为用户与各种类型的电子设备之间的交互提供了非常方便的力感测方法。例如，用户仅需利用手指或手写笔触摸、按压、敲击、抓握或拉伸操作界面，就可以向移动电话或计算机输入指令。
设置有力敏感或应变敏感输入装置的操作界面通常位于电子设备的可变形部处，例如位于柔性显示器上的虚拟键盘或虚拟按钮、塑料外壳的弹性部分、金属壳体的减薄部分等处。力敏感或应变敏感输入装置检测操作界面的变形，即检测由操作引起的力或应变，从而使电子设备能够识别这样的操作。图1是常规技术中电子设备的力敏感或应变敏感输入装置的结构示意图。如图1所示，力敏感或应变敏感输入装置包括位于电子设备1的操作界面2处的力传感器3、以及模数比较器(ADC)4。力传感器3被配置成生成电信号并将该电信号发送至ADC 4。ADC 4被配置成将这样的信号与由预设阈值信号定义的阈值进行比较，并且输出其状态指示比较结果的信号。阈值指示要由电子设备识别的变形程度。然后，将结果发送至控制器(或处理器)5，并且控制器(或处理器)5基于信号的状态来确定操作区域是否变形。
通常，力传感器通过使用力传感器的电特性来反映操作区域处的力或应变，并且该电特性对温度敏感。例如，电特性可以与电阻有关，根据力传感器的材料的电阻的温度系数，电阻强烈地取决于温度。类似地，与电感有关的电特性也取决于温度。
电子设备的快速发展进一步导致电子设备内的越来越复杂的温度环境。一方面，电子设备的小型化给散热带来了很大的挑战，并且当电子设备在不同的操作模式例如加速模式、经济模式和睡眠模式之间切换时，外壳内的温度将剧烈地变化。另一方面，考虑到各种应用场景，电子设备的环境温度相当不稳定。例如，可穿戴电子设备与人体皮肤进行热交换，从而当用户进行一些运动时壳体处的温度高于当用户休息时壳体处的温度。对于另一示例，户外电子设备将在晴天被加热，而在阴天或雨天被冷却。
由于力传感器的电特性例如电阻、电感取决于温度，因此当温度不稳定时，力传感器的输出信号将偏离理论值。即使当操作界面处不存在变形时，每当漂移输出信号达到由阈值信号定义的阈值时，ADC处的比较结果也将指示操作界面已经变形。因此，控制器或处理器基于错误检测来给出指令，并且电子设备无法正常地工作。
发明内容
为了解决上面的技术问题，根据本公开内容的实施方式，提供了以下技术方案。
在第一方面，提供了一种用于力感测的装置。该装置位于电子设备中，该电子设备包括可变形部，并且该装置包括至少一个第一力传感器、至少一个第二传感器和比较器。至少一个第一传感器被配置成生成第一信号，其中，第一信号由可变形部的变形和可变形部处的温度来确定。至少一个第二传感器被配置成生成第二信号，其中，第二信号由可变形部处的温度来确定。比较器被配置成：接收第一信号和第二信号；基于第一信号、第二信号和阈值信号来确定可变形部是否变形；以及生成第三信号。阈值信号对应于变形程度。响应于确定可变形部变形，第三信号处于激活状态。
在一个实施方式中，基于第二信号来对第一信号和阈值信号中的一个进行补偿，以生成补偿后的信号。比较器还被配置成通过将补偿后的信号与第一信号和阈值信号中的另一个进行比较来生成第三信号。
在一个实施方式中，至少一个第一传感器包括第一惠斯通电桥电路和第一放大器电路。第一惠斯通电桥电路的臂包括第一应变敏感元件，并且第一应变敏感元件附接至可变形部。第一放大器电路包括第一运算放大器，第一运算放大器的反相输入端子和同相输入端子分别耦接至第一惠斯通电桥电路的两个输出端子，并且第一运算放大器的输出端子耦接至比较器的输入端子。第一信号包括从第一运算放大器的输出端子输出的信号。
在一个实施方式中，第一应变敏感元件是应变计。
在一个实施方式中，第一应变敏感元件包括通过间隙分隔开的两个接触部，并且两个接触部之间的接触电阻随着间隙的宽度而单调变化。
在一个实施方式中，至少一个第二传感器包括温度传感器集成电路(IC)、热电堆、热电偶或热电阻。
在一个实施方式中，该装置还包括缓冲层，该缓冲层被配置成对至少一个第二传感器中的一个或更多个进行缓冲以使其免受可变形部的变形的影响。一个或更多个第二传感器包括第二惠斯通电桥电路和第二放大器电路。第二惠斯通电桥电路的臂包括第二应变敏感元件，并且第二应变敏感元件在远离可变形部的一侧处附接至缓冲层。第二放大器电路包括第二运算放大器，第二运算放大器的反相输入端子和同相输入端子分别耦接至第二惠斯通电桥电路的两个输出端子，并且第二运算放大器的输出端子耦接至比较器的另一输入端子。第二信号包括从第二运算放大器的输出端子输出的信号。
在一个实施方式中，第二应变敏感元件与第一应变敏感元件相同。
在一个实施方式中，基于第二信号来对第一信号进行补偿，并且补偿后的信号为第一信号与第二信号之间的差。
在一个实施方式中，基于查找表来对第一信号和阈值信号中的一个进行补偿，并且查找表记录了补偿后的信号与第二信号之间的对应关系。
在一个实施方式中，阈值信号包括用于压缩的阈值信号。比较器还被配置成基于第一信号、第二信号和用于压缩的阈值信号来确定可变形部是否被挤压。响应于可变形部被挤压，第三信号处于激活状态。
在一个实施方式中，阈值信号包括用于拉张的阈值信号。比较器还被配置成基于第一信号、第二信号和用于拉张的阈值信号来确定可变形部是否被拉伸。响应于可变形部被拉伸，第三信号处于激活状态。
在一个实施方式中，至少一个第二传感器中的一个第二传感器附接至可变形部以用于接触式温度感测，或者通过间隙与可变形部分隔开以用于非接触式温度感测。至少一个第二传感器中的所述一个第二传感器位于第一应变敏感元件附近。
在一个实施方式中，至少一个第二传感器中的一个第二传感器附接至第一应变敏感元件的至少一部分以用于接触式温度感测，或者在远离可变形部的一侧处与第一应变敏感元件的至少一部分分隔开以用于非接触式温度感测。
在一个实施方式中，至少一个第一传感器的数量为一个，并且至少一个第二传感器的数量多于一个，并且第二信号基于来自所有第二传感器的输出信号来获得。
在一个实施方式中，第二信号基于来自所有第二传感器的输出信号的平均值来获得。
在一个实施方式中，第二信号基于来自所有第二传感器的输出信号的加权平均值来获得，并且每个输出信号的权重由第一传感器与对应的第二传感器之间的距离来确定。
在一个实施方式中，至少一个第一传感器的数量多于一个，并且至少一个第一传感器中的每一个对应于至少一个第二传感器中的一个。第一传感器位于可变形部的不同区域处。比较器还被配置成基于对应的第一传感器的输出信号、对应的第二传感器的输出信号以及阈值信号来确定不同区域中的每一个区域是否变形。
在第二方面，根据本公开内容的实施方式，提供了一种电子设备，该电子设备包括上述任一装置、可变形部和硬件模块。硬件模块被配置成接收第三信号，并且硬件模块的状态响应于第三信号处于激活状态而变化。
在一个实施方式中，硬件模块包括以下中的至少一个：处理器、控制器、显示器、扬声器、开关或指示灯。
在一个实施方式中，电子设备包括以下中的至少一个：移动电话、手表、眼镜、耳塞式耳机、键盘或平板电脑。
在第三方面，提供了一种用于力感测的方法。该方法应用于电子设备，并且该方法包括：由至少一个第一传感器基于电子设备的可变形部的变形和可变形部处的温度来生成第一信号；由至少一个第二传感器基于可变形部处的温度来生成第二信号；由比较器接收第一信号和第二信号；由比较器基于第一信号、第二信号和阈值信号来确定可变形部是否变形，其中，阈值信号对应于变形程度；以及由比较器生成第三信号，其中，响应于确定可变形部变形，第三信号处于激活状态。
根据本公开内容的上面的实施方式，至少一个第一传感器生成第一信号，至少一个第二传感器生成第二信号，以及比较器接收第一信号和第二信号两者。第一信号由可变形部的变形和可变形部处的温度来确定，并且第二信号由可变形部处的温度来确定。比较器基于第一信号、第二信号和阈值信号来确定可变形部是否变形，以及比较器还生成第三信号，响应于确定是肯定的，第三信号处于激活状态。在第二传感器的帮助下，比较器能够应用第二信号以消除温度对第一信号的影响，并且在第一信号与阈值信号之间做出恰当的比较。因此，比较器的确定不受可变形部处的温度影响或对可变形部处的温度不敏感，并且第三信号的激活状态可以准确地指示可变形部的变形。因此，当可变形部的变形用作输入操作时，应用该装置的电子设备可以做出准确的响应。
附图说明
下文中简要地描述了将应用于本公开内容的实施方式或常规技术中的附图。本领域技术人员可以在无需创造性努力的情况下基于所提供的附图获得其他附图。
图1是常规技术中电子设备的力敏感或应变敏感输入装置的结构示意图；
图2是常规技术中应变计和应变计的操作状态的示意图；
图3是基于应变计和惠斯通电桥的力敏感或应变敏感输入装置的结构示意图；
图4是基于应变计和惠斯通电桥的比较器运算的运算算法；
图5是信号随施加在可变形部上的力的变化的示意图；
图6是信号随可变形部处的力和温度的变化的示意图；
图7是应用根据本公开内容的实施方式的用于力感测的装置的电子设备的结构示意图；
图8是根据本公开内容的实施方式的用于力感测的装置的比较器的运算算法；
图9是根据本公开内容的实施方式的用于力感测的装置的结构示意图；
图10a和图10b是根据本公开内容的实施方式的信号随可变形部处的力和温度的变化的示意图；
图11是根据本公开内容的另一实施方式的用于力感测的装置的结构示意图；
图12是根据本公开内容的另一实施方式的用于力感测的装置的比较器的运算算法；
图13是根据本公开内容的另一实施方式的信号随可变形部处的力和温度的变化的示意图；
图14是根据本公开内容的另一实施方式的用于力感测的装置的比较器的运算算法；以及
图15a至图16b是根据本公开内容的实施方式的第一传感器和第二传感器相对于可变形部的布置的截面图的示意图。
具体实施方式
在下文中结合本公开内容的实施方式中的附图，描述了本公开内容的实施方式中的技术方案。应当理解，所描述的实施方式仅是本公开内容的一部分实施方式，而不是全部实施方式。由本领域普通技术人员在无需任何创造性努力的情况下基于本公开内容的实施方式所获得的任何其他实施方式都落入本公开内容的保护范围内。
如背景技术所描述的，常规的力敏感或应变敏感输入装置受到力传感器的漂移输出信号的影响，从而给出关于操作界面是否变形的不正确结果。下文描述了这样的技术问题的细节，其中以力传感器基于应变计为示例。本领域技术人员将理解，这样的技术问题也可以在作必要修改的情况下适用于其他力传感器，只要力传感器是温度敏感的即可。
参照图2，图2是常规技术中应变计和应变计的操作状态的示意图。应变计被配置成测量物体的应变。常见类型的应变计可以由支撑金属箔图案的绝缘柔性背衬组成，如图2所示。金属箔图案包括厚度对应变敏感的曲折图案以及曲折图案的两个端部处的两个端子。应变计可以通过合适的粘合剂附接至物体。当物体变形时，箔图案将变形，箔图案的电阻相应地变化。通常，物体的压缩将使金属箔图案变厚，从而降低应变计的电阻。相反，物体的拉张将使金属箔图案变薄，从而增加应变计的电阻。在实践中，可以将两个端子连接至惠斯通电桥的臂中，惠斯通电桥是用于测量电阻的常见方法。
惠斯通电桥的典型结构包括上臂和下臂，上臂和下臂中的每一个包括在公共节点处连接的两个电阻器。四个电阻器中的三个电阻器具有固定电阻，而另一个电阻器具有可变(或待测)电阻。上臂的两个端部分别连接至下臂的两个端部，并且两个连接节点用作惠斯通电桥的两个输出端子。上臂和下臂中的两个公共节点用作惠斯通电桥的电源端子。因此，在已知三个电阻器的电阻和跨两个电源端子的电压的情况下，可以根据两个输出端子之间的电压推导出待测电阻。本领域技术人员可以很容易地获得惠斯通电桥电路的其他变型，这在本文中不详细描述。
然后参照图3，图3是基于应变计和惠斯通电桥的力敏感或应变敏感输入装置的结构示意图。如图3所示的结构基于图1所示的结构，其中力传感器3包括惠斯通电桥电路30和运算放大器32。惠斯通电桥电路30的下臂包括应变计31，应变计31用作可变(或待测)电阻，并且应变计31设置在电子设备1的可变形部(例如操作界面)2上。惠斯通电桥电路30的两个输出端子分别耦接至运算放大器32的反相输入端子和同相输入端子。运算放大器32的输出端子耦接至模数转换器(ADC)4的输入端子。在图3中，运算放大器32的反相输入端子、同相输入端子和输出端子处的信号分别表示为VIN1、VIN2和VOUT。存在VOUT＝A*(VIN1-VIN2)，其中A为运算放大器32的增益。
基于如图3所示的结构，ADC可以提供有用于确定变形部2是否变形的算法。参照图4，图4是基于应变计和惠斯通电桥的ADC运算的运算算法。在图4中，运算算法包括步骤S1至S4。
在步骤Sl中，将输出信号VOUT转换为数字信号。
运算放大器简单地放大输入信号VINl与VIN2之间的差以生成输出信号VOUT。因此，输出信号VOUT为模拟信号。如背景技术中所述，ADC被配置成将输出信号VOUT与阈值信号VTH进行比较。通常，信号应当是数字的以用于比较，因此ADC需要对输出信号VOUT执行模数转换。阈值信号VTH可以预设为ADC中的数字电平，或者可以是输入至ADC中的数字信号。阈值信号VTH可以替选地是输入至ADC中的模拟信号。在这样的情况下，ADC还被配置成将阈值信号VTH转换为数字信号。
在步骤S2中，确定输出信号VOUT是否低于(或高于)阈值信号VTH。在肯定确定的情况下，算法进行至步骤S3，而在否定确定的情况下，算法进行至步骤S4。
为了便于说明，假设在应变计31处于零应变状态的情况下，运算放大器32的两个输入信号VINl和VIN2是平衡的，即值相同。零应变状态是指应变计31既不受到拉张也不受到压缩。本领域技术人员可以理解用于实现这样的假设的各种方式。例如，在图3中，上臂中的左电阻器的电阻与应变计31在零应变状态下的电阻之比等于上臂中的右电阻器的电阻与下臂中的右电阻器的电阻之比。在零应变状态的情况下，运算放大器32的输出信号VOUT被表示为参考信号VREF。在上述情况下，存在VREF＝0。在应变计31受到拉张或受到压缩的情况下，根据应变计31的材料以及惠斯通电桥电路30与运算放大器32之间的连接方式，将存在VOUT>0或VOUT<0。应当理解，当惠斯通电桥结构中的电阻以其他方式配置时，参考信号VREF可以是另外的值。
参照图5，图5是信号随可变形部处的力(或应变)的变化的示意图。以可变形部2的变形由外力引起为示例，该外力的时间分布为高斯分布状。在可变形部2被拉伸(例如，由于由用户施加的戳力或按压而扩张的平坦表面)的情况下，应变计31受到拉张，从而应变计的电阻增加，同时惠斯通电桥电路中三个电阻器的电阻不变。假设信号VCC的电压高于信号VSS的电压，则反相输入信号VIN1增加，而同相输入信号VIN2不变。因此，输出信号VOUT减小。为了区分有效拉伸与无意拉伸或噪声信号，阈值信号VTH可以被设置为低于参考信号VREF的电平(即，在上述情况下VTH<0)。
在步骤S3中，ADC指示可变形部变形。
在步骤S4中，ADC指示可变形部未变形。
进一步参照图5，在输出信号VOUT低于阈值信号VTH的情况下，意指变形(拉张或拉伸)足够强以被识别为有效输入信号(例如，用户牢固地按下虚拟按钮以开启电子设备)，并且ADC 4的输出信号将变为高电平以通知控制器(或处理器)5执行对应于变形的操作(例如，开启电子设备)。在输出信号VOUT高于或等于阈值信号VTH的情况下，意指变形(拉张或拉伸)不足够强以被识别为有效输入信号(例如用户无意地触摸虚拟按键)，并且ADC 4的输出信号将变为低电平并且不通知控制器(或处理器)5执行相应的操作。换言之，ADC 4能够通过ADC 4的输出信号的状态来指示变形部是否变形。
上面的算法的准确性依赖于应变计31的电阻可以准确地反映可变形区域处的力(或应变)的信息。当考虑到力传感器3对温度敏感时，这样的准确性下降。
通常，金属材料的电阻的温度系数大于零。由于应变计31附接至可变形部2，因此应变计31中金属箔图案的电阻与可变形部2的温度呈正相关。也就是说，当可变形部2的温度升高时，将预期电阻上升，而当可变形部2的温度降低时，将预期电阻下降。
参照图6，图6是信号随可变形部处的力(或应变)和温度的变化的示意图。图6中以可变形部2的温度逐渐降低为示例。例如，当电子设备从加速模式切换至经济模式时，靠近中央处理器(CPU)的可变形部的温度会降低，或者当可穿戴设备与人体分离时，附接至金属壳体的可变形部的温度会降低。明显地，应变计31的温度将跟随可变形部2的温度发生类似的变化，并且应变计31的电阻相应地降低。在这样的情况下，即使在可变形部2上没有施加挤压(或拉张)，反相输入信号VIN1也逐渐减小，从而实际参考信号VREF将漂移至高于预期参考信号VREF的电平。
在温度已经降低的时刻t0附近，与引起如图5所示的变形的外力相同的外力被施加至可变形部并且用作输入操作。该力致使类似于图5中的谷。即，在参考信号VREF保持在预期位置处的情况下，输出信号VOUT应当从参考信号VREF下降到低于由阈值信号VTH定义的阈值的电平。然而，由于参考信号VREF已经漂移至高于预期位置的电平，因此实际(漂移)参考信号VREF与阈值信号VTH之间的差被放大，甚至谷底也可能达不到由阈值信号VTH定义的阈值。因此，ADC 4的比较结果指示输出信号VOUT被保持得高于阈值信号VTH，因此ADC 4不会将其输出信号变为激活状态(例如高电平)，并且控制器(或处理器)5不被告知可变形部的变形。因此，电子设备可能“错过(miss)”在时刻t0附近的输入操作并且不给出响应。
根据本公开内容的实施方式，提出了一种用于力感测的装置的新颖结构，其中并入另一传感器以提供参与比较器的比较的温度信息。
参照图7，图7是应用根据本公开内容的实施方式的用于力感测的装置的电子设备的结构示意图。用于力感测的装置20应用于电子设备10中，并且电子设备10包括可变形部11。电子设备10可以包括移动电话、手表、眼镜、耳塞、键盘、平板电脑等。可变形部可以是移动电话的柔性显示器、手表的腕带、眼镜的弹性框架、耳塞的金属或塑料壳体、键盘的薄膜、平板电脑的弹性主页键等。应当理解，电子设备10和可变形部11不限于上面的情况，并且为简洁起见，在本文中不再列举具体示例。
装置20包括至少一个第一传感器21、至少一个第二传感器22和比较器23。为了便于说明，图7中仅示出了至少一个第一传感器21中的一个和至少一个第二传感器22中的一个。除非另有描述，否则本领域技术人员可以理解，以下关于一个第一传感器21和一个第二传感器22的描述也可以在作必要修改的情况下适用于多个第一传感器21或多个第二传感器22的情况。
至少一个第一传感器21被配置成生成第一信号VOUTl，并且第一信号VOUTl由可变形部11的变形和可变形部11处的温度来确定。第一传感器21可以以各种形式实现，只要由第一传感器21生成的第一信号VOUT1对可变形部11的变形和温度两者都敏感即可。
在一个实施方式中，至少一个第一传感器21可以包括惠斯通电桥电路和放大器电路。惠斯通电桥电路的臂包括应变敏感元件，并且应变敏感元件附接至可变形部11。放大器电路包括运算放大器。运算放大器的反相输入端子和同相输入端子分别耦接至惠斯通电桥电路的两个输出端子，并且运算放大器的输出端子耦接至比较器的输入端子。第一信号VOUT1包括从运算放大器的输出端子输出的信号。
在本实施方式中，应变敏感元件被主要地配置成检测可变形部11的变形。该检测通过应变敏感元件的电特性来实现，该电特性受可变形部11的变形的影响。例如，电特性与应变敏感元件的电阻、电感或电容有关。惠斯通电桥电路是一种用于准确地测量应变敏感元件的电特性的有效方法，尤其是当电特性与电感或电容有关时。应当理解，惠斯通电桥电路可以根据电特性的实际情况被另外的适当电路替换。
在一个实施方式中，应变敏感元件的电特性与电阻或电感有关。例如，应变敏感元件是应变计。对于另一示例，应变敏感元件包括通过间隙分隔开的两个接触部，并且两个接触部之间的接触电阻(或电感)随着间隙的宽度而单调变化。
放大器电路被主要地配置成对从惠斯通电桥电路输出的测量信号进行放大，以获取第一信号VOUTl。在一个实施方式中，所述放大由运算放大器实现。运算放大器可以以各种方式例如开环模式、闭环模式、负反馈模式、低通滤波模式或积分电路模式连接。本公开内容不限于此，并且只要可以对从惠斯通电桥电路输出的测量信号进行放大，另外的连接方式就是可以利用的。
通常，应变敏感元件的电特性对可变形部11的温度敏感。因此，即使惠斯通电桥电路(或另外的测量电路)的测量和放大器电路的放大是准确的，第一信号VOUT1也可能由于其对温度的依赖性而不能准确地反映变形。
至少一个第二传感器22被配置成生成第二信号VOUT2，并且第二信号VOUT2由可变形部处的温度来确定。第二传感器22可以以各种形式实现，只要由第二传感器22生成的第二信号VOUT2对可变形部11的温度敏感即可。第二传感器22可以是模拟传感器，并且相应地第二信号VOUT2是模拟信号。替选地，第二传感器22可以是设置有数字接口(例如内部集成电路接口或串行外围接口)的数字传感器，并且相应地第二信号VOUT2是数字信号。数字接口可以是第二传感器的一部分或比较器23的一部分。
在一个实施方式中，第二传感器22可以对可变形部11的变形不敏感。由于第二传感器22应尽可能准确地反映可变形部11的温度，因此第二传感器通常位于可变形部内部或在可变形部附近。在这样的情况下，第二传感器22和第一传感器21可以在不同的机制下操作，即可以具有不同的类型。例如，第二传感器22可以是温度传感器IC、热电堆、热电偶或热电阻。
在另一实施方式中，第二传感器22和第一传感器21可以具有相同类型。因此，第二传感器22和第一传感器21可以在同一处理中制备，这有利于装置20的制造。在这样的情况下，优选的是第二传感器22尽可能地对可变形部11的变形不敏感。例如，装置20还包括缓冲层，并且缓冲层被配置成对第二传感器22中的一个或更多个进行缓冲以使其免受可变形部的变形的影响。对于另一示例，可变形部可以是一片材料，例如膜或薄膜，并且第二传感器包括位于片材上相同位置的两个相对侧处的两个子传感器。在一个子传感器受到张力的情况下，另一个子传感器受到相应的压缩力，并且因此变形信息可以通过将来自两个子传感器的输出信号组合来在第二信号VOUT2中被中和。消除变形对第二传感器22的影响的其他方式也是可以利用的。
在一个实施方式中，第二传感器22和第一传感器21可以彼此相同。
比较器23被配置成接收第一信号VOUTl和第二信号VOUT2。应当理解，第一信号VOUT1和第二信号VOUT2的接收可以通过将第一传感器21和第二传感器22的输出端子耦接至比较器23的输入端子来实现。比较器23可以是模数比较器，或者比较器23可以包括模数转换器以及用于对数字信号进行比较的处理器。
比较器还被配置成基于第一信号VOUTl、第二信号VOUT2和阈值信号VTH来确定可变形部11是否变形。阈值信号VTH对应于要由电子设备10识别的变形程度。阈值信号VTH可以预设为比较器23中的数字电平，或者可以是输入至比较器23中的数字信号。替选地，阈值信号VTH可以是输入至比较器23中的模拟信号，并且比较器23在应用阈值信号VTH之前将阈值信号VTH转换为数字信号。
比较器23可以以各种方式确定可变形部11是否变形。在一个实施方式中，所述确定通过将第一信号VOUT1、第二信号VOUT2和阈值信号VTH的电平进行比较来执行。如上面所讨论的，可变形部11处的温度对第一信号VOUT1与阈值信号VTH之间的比较有影响，这导致对变形的错误确定。由于第二信号VOUT2反映了可变形部11处的温度，因此可以用作用于对这样的影响进行补偿的依据。也就是说，在比较之前，可以基于第二信号VOUT2来对第一信号VOUT1或阈值信号VTH进行补偿。例如，比较器可以基于第二信号VOUT2对第一信号VOUT1进行补偿，并且将补偿后的第一信号VOUT1与阈值信号VTH进行比较，以确定可变形部11是否变形。对于另一示例，比较器可以基于第二信号VOUT2来对阈值信号VTH进行补偿，并且将第一信号VOUT1与补偿后的阈值信号VTH进行比较，以确定可变形部11是否变形。
比较器23还被配置成生成第三信号VOUT3，并且响应于确定可变形部变形，第三信号VOUT3处于激活状态。第三信号VOUT3的具体激活状态基于实际情况，其在本文中不被限制，只要激活状态在第三信号VOUT3中是可区分的并被用作可变形部11的变形的指示即可。例如，激活状态可以是高电平或“1”，或者可以是低电平或“0”。
对应于上面的功能，比较器23的运算算法可以如图8所示。在图8中，比较器23的运算算法包括步骤S11至S16。
在步骤S11中，将第一信号VOUTl转换为数字信号。
在步骤S12中，将第二信号VOUT2转换为数字信号。应当理解，在第二信号VOUT2是数字信号的情况下，可以省略步骤S12。
第一信号VOUTl在从第一传感器21输出时是模拟信号。第二信号VOUT2在从第二传感器22输出时可以是模拟信号。通常，信号应当是数字的，以用于比较或计算。因此，在基于两个信号和阈值信号VTH的确定之前，比较器23需要对第一信号VOUT1(或第一信号VOUT1和第二信号VOUT2)执行模数转换。
在步骤S13中，基于第二信号VOUT2对第一信号VOUT1或阈值信号VTH进行补偿。在该步骤中，应用第二信号VOUT2以消除温度对第一信号VOUT1的影响。应当理解，在一些实施方式中，第一信号VOUT1和阈值信号VTH两者都可以基于第二信号VOUT2进行部分补偿，只要第一信号VOUT1和第二信号VOUT2中的温度信息可以彼此中和即可。
在步骤S14中，确定第一信号VOUTl是否低于(或高于)补偿后的阈值信号VTH，或者确定补偿后的第一信号VOUTl是否低于(或高于)阈值信号VTH。在肯定确定的情况下，运算算法进行至步骤S15，而在否定确定的情况下，运算算法进行至步骤S16。
确定是否低于阈值信号VTH或者是否高于阈值信号VTH取决于实际情况。在变形将导致第一信号VOUT1升高的情况下，阈值信号(或补偿后的阈值信号)VTH通常被设置为高于参考状态下的补偿后的第一信号(或第一信号)VOUT1的电平，并且确定是否高于阈值信号VTH。在变形将导致第一信号VOUT1下降的情况下，阈值信号(或补偿后的阈值信号)VTH通常被设置为低于参考状态下的补偿后的第一信号(或第一信号)VOUT1的电平，并且确定是否低于阈值信号VTH。参考状态是指可变形部未变形或有预设的参考变形程度。在下文中将参考状态下的补偿后的第一信号VOUT1(或当阈值信号VTH被补偿时的第一信号VOUT1)称为参考信号VREF。
注意，当第一信号VOUTl等于补偿后的阈值信号VTH或者补偿后的第一信号VOUTl等于阈值信号VTH时，比较器23可以根据实际需要来确定可变形部11变形，或者确定可变形部未变形。
在步骤S15中，第三信号VOUT3以激活状态输出。激活状态指示可变形部11变形。
在步骤S16中，第三信号VOUT3以非激活状态输出。非激活状态是第三信号VOUT3的除了激活状态以外的一个或更多个状态，并且指示可变形部11未变形。
在一个实施方式中，第三信号VOUT3可以被发送至电子设备10的硬件模块12。硬件模块12被配置成接收第三信号VOUT3，并且硬件模块12的状态响应于第三信号处于激活状态而变化。
在根据本公开内容的上面的实施方式的用于力感测的装置20中，至少一个第一传感器21生成第一信号VOUTl，至少一个第二传感器22生成第二信号VOUT2，以及比较器23接收第一信号VOUT1和第二信号VOUT2两者。第一信号VOUT1由可变形部的变形和可变形部11处的温度来确定，并且第二信号VOUT2由可变形部11处的温度来确定。比较器23基于第一信号VOUT1、第二信号VOUT2和阈值信号VTH来确定可变形部11是否变形，以及比较器23还生成第三信号VOUT3，响应于确定是肯定的，第三信号VOUT3处于激活状态。在第二传感器22的帮助下，比较器23能够应用第二信号VOUT2以消除温度对第一信号VOUT1的影响，并且在第一信号VOUT1与阈值信号VTH之间做出恰当的比较。因此，比较器23的确定不受可变形部11处的温度影响或对可变形部11处的温度不敏感，并且第三信号VOUT3的激活状态可以准确地指示可变形部11的变形。因此，当可变形部11的变形用作输入操作时，应用装置20的电子设备10可以做出准确的响应。
为了更好地理解本公开内容的技术方案，在下文中提供了一些实施方式。本公开内容不限于这些实施方式。
参照图9，图9是根据本公开内容的实施方式的用于力感测的装置的结构示意图。基于如图7所示的结构，第一传感器21包括第一惠斯通电桥电路211和第一放大器电路212。第一惠斯通电桥电路211的臂包括第一应变敏感元件2110，并且第一应变敏感元件2110附接至可变形部11。第一放大器电路212包括第一运算放大器2120。第一运算放大器2120的反相输入端子和同相输入端子分别耦接至第一惠斯通电桥电路211的两个输出端子，并且第一运算放大器2120的输出端子耦接至比较器23的输入端子。第一信号VOUT1包括从第一运算放大器2120的输出端子输出的信号。
本领域技术人员可以理解，第一惠斯通电桥电路211和第一放大器电路212的拓扑结构仅为示例性的，并且可以在无需创造性努力的情况下获得该拓扑结构的其他变型。例如，第一惠斯通电桥电路211中的任何电阻器可以被串联、并联或以串联和并联两者的组合形式连接的任何数量的电阻器替换。对于另一示例，替代所描绘的开环模式，第一运算放大器2120可以以闭环模式、负反馈模式、低通滤波模式或积分电路模式连接。此外，第一惠斯通电桥电路211的两个输出端子与第一运算放大器2120的两个输入端子之间的连接可以切换，即，信号VIN1输入至同相输入端子，而信号VIN2输入至反相输入端子。
进一步参照图10a和图10b，图10a和图10b是根据本公开内容的实施方式的信号随可变形部处的力(或应变)和温度的变化的示意图。类似于图6，图10a和图10b中以可变形部11处的温度逐渐降低为示例。在这样的情况下，第一应变敏感元件2110的温度随着可变形部11处的温度而降低，并且即使当不存在可变形部11的变形时，第一运算放大器2120的反相输入信号VIN1也逐渐降低。类似地，实际参考信号VREF将漂移至高于预期参考信号VREF的电平。
与如图6所示的示例不同，比较器23能够基于第二信号VOUT2来对第一信号VOUTl或阈值信号VTH进行补偿。所述补偿可以以各种方式执行，例如基于查找表和内插算法或者基于预设方程式来执行。在下文中描述了其中通过查找表和内插算法基于第二信号VOUT2来对阈值信号VTH进行补偿的示例。
为了便于说明，假设第二传感器是附接至变形部的温度检测器，并且第二信号VOUT2由变形部处的检测到的温度表示。表I是记录第二信号VOUT2与阈值信号VTH之间的对应关系的查找表。
表I用于VOUT2和VTH的查找表
如表I所示的查找表记录了第二信号VOUT2和阈值信号VTH的七对值。在第二信号VOUT2指示可变形部11处的温度等于-20℃、0℃、20℃、40℃、60℃或80℃的情况下，可以直接从查找表读取阈值信号VTH的对应电平。即，可以直接获取补偿后的阈值信号VTH。在第二信号VOUT2指示温度为另一值的情况下，可以基于下式通过内插(或外推)来获得阈值信号。
VOUT2_X表示由第二信号VOUT2指示的指示温度。VTHX表示对应于VOUT2_X的阈值信号VTH，即要获取的补偿后的阈值信号VTH的值。VOUT2_0和VOUT2_1表示查找表中记录的两个相邻的温度值。VOUT2_X位于由VOUT2_0和VOUT2_1限定的范围内(用于内插)，或者位于由VOUT2_0和VOUT2_1限定的范围之外并接近该范围(用于外推)。VTH0和VTH1分别表示对应于VOUT2_0和VOUT2_1的阈值信号VTH的值。
应当理解，上面示例的查找表中记录的值和值对的数量仅为示例性的，并且可以根据实际情况以其他方式被配置。通常，稳定的补偿要求阈值信号VTH与参考信号VREF之间的差是恒定的或预设的。因此，可以基于第二信号VOUT2与参考信号VREF之间的对应关系来配置查找表(如表II所示，作为示例，所述差被设置为0.1V)。也就是说，可以首先获取对应于第二信号VOUT2的值(例如对应于多个温度点)的漂移参考信号VREF的值，然后基于漂移参考信号VREF的值以及阈值信号VTH与参考信号VREF之间的差来记录补偿后的阈值信号VTH的对应值。换言之，阈值信号VTH“朝向”漂移参考信号VREF进行补偿。作为示例，第二信号VOUT2与参考信号VREF之间的对应关系可以如表II所示，其中当阈值信号VTH与参考信号VREF之间的差为0.1V时，可以直接基于表II来推导出表I中的对应关系。
表II用于VOUT2和VREF的查找表
替选地，可以根据第二信号VOUT2通过预设方程式来计算补偿后的阈值信号VTH。
还应当理解，第一信号VOUTl可以以类似于阈值信号VTH的方式进行补偿。在这样的情况下，第一信号VOUT1和参考信号VREF可以基于阈值信号VTH与参考信号VREF之间的恒定或预设的差来“朝向”阈值信号VTH进行补偿。与阈值信号VTH不同，第一信号VOUT1受到可变形部11处的变形的影响，并且因此第一信号VOUT1的补偿值基于第二信号VOUT2和第一信号VOUT1的实际值。第一信号VOUT1的补偿量等于参考信号VREF的漂移量，该参考信号VREF的漂移量可以以类似于获得补偿后的阈值信号VTH的方式基于第二信号VOUT2来获得，例如从查找表或预设方程式中获得。然后，通过将补偿量与第一信号VOUT1相加或从第一信号VOUT1中减去补偿量来获得补偿后的第一信号VOUT1。
进一步参照图10a和图10b，图10a示出了补偿后的阈值信号VTH(情况A)，以及图10b示出了补偿后的第一信号VOUTl(情况B)。类似于图6，以可变形部11的变形在当温度已经降低时的时刻t0附近引起第一信号VOUT1中的谷为示例。
在情况A中，阈值信号VTH被补偿，从而跟随参考信号VREF逐渐增加。在情况B中，第一信号VOUT1被补偿，从而参考信号VREF跟随阈值信号VTH而不变。在时刻t0附近，与引起如图5所示的变形的外力相同的外力被施加至可变形部11。由于阈值信号VTH与参考信号VREF之间的差在两种情况下补偿之后保持恒定，因此从参考信号VREF下降的第一信号VOUT1能够达到阈值信号VTH，正如在温度下降之前应当发生的那样。即，第一信号VOUT1的谷底低于阈值信号VTH。因此，比较器23将第三信号VOUT3变为激活状态，通知硬件模块12可变形部的变形，并且电子设备10能够识别在时刻t0附近的变形并给出恰当的反应。
在本实施方式中，以阈值信号VTH低于参考信号VREF为示例，变形引起第一信号VOUTl的谷，温度下降，并且补偿将防止比较器23在确定可变形部11是否变形时给出“假否定”结果。可以通过类推而获得另一实施方式，这也落入本公开内容的范围内。例如，阈值信号VTH高于参考信号VREF且变形引起第一信号VOUT1的峰。对于另一示例，温度升高，并且补偿将防止比较器23在确定可变形部11是否变形时给出“假肯定”结果。
如上所述，第二传感器22和第一传感器21可以具有相同类型，这可以有利于装置20的制造。这样的配置可能需要第二传感器22对可变形部11的变形不敏感。
参照图11，图11是根据本公开内容的另一实施方式的用于力感测的装置的结构示意图。在图11中，装置20还包括缓冲层24，该缓冲层24被配置成对第二传感器22进行缓冲以使其免受可变形部11的变形的影响。第二传感器22包括第二惠斯通电桥电路221和第二放大器电路222。第二惠斯通电桥电路221的臂包括第二应变敏感元件2210，并且第二应变敏感元件2210在远离可变形部11的一侧处附接至缓冲层24。第二放大器电路222包括第二运算放大器2220，第二运算放大器2220的反相输入端子和同相输入端子分别耦接至第二惠斯通电桥电路221的两个输出端子，并且第二运算放大器2220的输出端子耦接至比较器23的另一输入端子。第二信号VOUT2包括从第二运算放大器2220的输出端子输出的信号。第二惠斯通电桥电路221和第二放大器电路222的结构细节可以参照第一惠斯通电桥电路211和第一放大器电路212的结构细节，这在本文中不再描述。
与直接附接至变形部11的第一应变敏感元件2110不同，第二应变敏感元件2210可以通过缓冲层24与变形分隔开。缓冲层24可以由能够缓冲变形并具有高热导率的任何材料或任何结构制成。例如，缓冲层可以是高分子材料、弹性材料、弹簧或两侧具有粘合剂的缓冲片。
在一个实施方式中，第一应变敏感元件2110和第二应变敏感元件2210可以彼此相同，这进一步有利于装置20的设计和制造。两个惠斯通电桥电路和两个放大器电路之间的其他元件可以相同，或者可以被选择以确保第一信号VOUT1和第二信号VOUT2对应变敏感元件2110和2210的电特性具有相同的依赖性。因此，基于第二信号VOUT2对第一信号VOUT1进行的补偿可以简化为计算第一信号VOUT1与第二信号VOUT2之间的差。在这样的情况下，比较器23的运算算法可以包括如图12所示的步骤S21至S26。
在步骤S21中，将第一信号VOUT1转换为数字信号。
在步骤S22中，将第二信号VOUT2转换为数字信号。应当理解，在第二信号VOUT2为数字信号的情况下，可以省略步骤S22。
步骤S21和S22的细节可以参照步骤S11和S12的描述，这在本文中不再描述。
在步骤S23中，计算第一信号VOUTl与第二信号VOUT2之间的差，即VOUTl-VOUT2。由于第一信号VOUT1和第二信号VOUT2对应变敏感元件2110和2210的电特性具有相同的依赖性，因此在参考温度和参考变形程度的情况下所述差应为零(也就是说，参考状态下的差为零)。响应于变形部11的变形，第一信号VOUT1增加或减少，而第二信号VOUT2由于变形被例如缓冲层24缓冲而不变或受到微小变化。响应于变形部11处的温度的变化，由于缓冲层24的高热导率，第一信号VOUT1和第二信号VOUT2受到相同或近似的变化。因此，第一信号VOUT1与第二信号VOUT2之间的差实质上等于仅由可变形区域11的变形引起的第一信号VOUT1的变化。即，消除了温度对第一信号VOUT1的影响。
参照图13，图13示出了第一信号VOUTl和第二信号VOUT2的变化的示例。在上部子图中，第一信号VOUT1和第二信号VOUT2两者的参考信号都漂移至更高的电平，这是由于温度逐渐升高或降低引起的。第一信号VOUT1中的谷和峰是由于可变形区域11处的压缩力和拉张力(即变形)引起的。在下部子图中，计算了第一信号VOUT1与第二信号VOUT2之间的差。明显地，VOUT1-VOUT2的参考电平为零，并且VOUT1-VOUT2中的所有谷和峰共享作为基线的零参考电平。因此，方便的是将谷和峰与预设阈值进行比较。
在步骤S24中，确定第一信号VOUTl与第二信号VOUT2之间的差是否低于(或高于)阈值信号VTH。在肯定确定的情况下，运算算法进行至步骤S25，而在否定确定的情况下，运算算法进行至步骤S26。由于在步骤S23中已经消除了温度对第一信号VOUT1的影响，因此可以基于在不考虑温度的情况下预设的阈值即基于待识别的变形程度来直接设置阈值信号VTH。
在步骤S25中，第三信号VOUT3以激活状态输出。激活状态指示可变形部11变形。
在步骤S26中，第三信号VOUT3以非激活状态输出。非激活状态是第三信号VOUT3的除了激活状态以外的一个或更多个状态，并且指示可变形部11未变形。
步骤S25和S26的细节可以参照步骤S15和S16的描述，这在本文中不再描述。
基于硬件模型12所要识别的变形程度的数量，阈值信号VTH可以包括一组信号。例如，阈值信号VTH可以包括用于压缩的一个或更多个信号，使得硬件模型12可以识别不同程度的压缩(或挤压输入操作)。替选地或另外地，阈值信号VTH可以包括用于拉张的一个或更多个信号，使得硬件模型12可以识别不同程度的拉张(或拉伸输入操作)。参照图14，图14示出了在阈值信号VTH可以包括用于压缩的信号VTH1和用于拉伸的信号VTH2的情况下比较器23的运算算法。
图14所示的运算算法基于如图8所示的运算算法。步骤S31、S32和S35与图8中的步骤S11、S12和S15相同，并且因此可以参照用于图8的相关描述。为了便于说明，步骤S33为步骤S13的一个选项，也就是说，在步骤S33中基于第二信号VOUT2对第一信号VOUT1进行补偿。因此，运算算法然后进行至步骤S341和S342，以将补偿后的第一信号VOUT1与阈值信号VTH进行比较。
在步骤S341中，确定补偿后的第一信号VOUTl是否低于(或高于)用于压缩的信号VTH1。在肯定确定的情况下，运算算法进行至步骤S351，而在否定确定的情况下，运算算法进行至步骤S342。
在步骤S342中，确定补偿后的第一信号VOUTl是否高于(或低于)用于拉张的信号VTH2。在肯定确定的情况下，运算算法进行至步骤S352，而在否定确定的情况下，运算算法进行至步骤S36。
步骤S341和S342的一些细节可以参照步骤S14的描述并且在本文中不再重复。注意，尽管在图14中在步骤S342之前执行步骤S341，但是这两个步骤的顺序不被限制。例如，可以在步骤S341中的确定之前执行步骤S342中的确定。对于另一示例，这两个步骤可以同时执行，然后算法基于步骤S341和S342两者的确定结果进行至步骤S351、S352或S36。
在步骤S351中，第三信号VOUT3以第一激活状态输出。第一激活状态可以指示可变形部11被挤压(或拉伸)。
在步骤S352中，第三信号VOUT3以第二激活状态输出。第二激活状态可以指示可变形部11被拉伸(或挤压)。
步骤S361和S362的一些细节可以参照步骤S16的描述并且在本文中不再重复。应当理解，第一激活状态或第二激活状态中的任一个可以指示对可变形部11的挤压输入，只要第一激活状态或第二激活状态中的另一个指示拉伸输入即可。根据实际需要，第一激活状态和第二激活状态可以是相同的状态或不同的状态。例如，在电子设备被配置成响应于挤压输入和拉伸输入两者而触发相同操作的情况下，第一激活状态和第二激活状态可以相同。
第一传感器21和第二传感器22可以以各种方式附接至可变形部11。参照图15a和图15b，图15a和图15b是根据本公开内容的实施方式的第一传感器和第二传感器相对于可变形部的布置的截面图的示意图。
在一个实施方式中，第一传感器21和第二传感器22两者都附接至可变形部11，并且第二传感器22接近第一传感器21，如图15a所示。第二传感器22可以与第一传感器21相邻，或者在第一传感器21与第二传感器22之间可以存在间隙。第一传感器21与第二传感器22之间的间隙可以便于可变形部11的变形。在可变形部11的尺寸小的情况下，第二传感器22可以替选地设置在可变形部11之外同时保持接近第一传感器21。应当理解，可变形部11的热导率越低，第一传感器21与第二传感器22应越靠近，以便基于第二信号VOUT2做出准确的补偿。
在另一实施方式中，第二传感器22附接至第一传感器21的远离可变形部11的一侧的至少一部分处，如图15b所示。这样的布置在沿第一传感器21的厚度方向的热导率高时将实现准确的补偿。
在另一实施方式中，可以通过以非接触方式检测可变形部110处的温度来生成第二信号VOUT2。例如，基于红外光或可见光来检测温度。在这样的情况下，在第二传感器22与可变形部110之间可以存在间隙，如图15c所示，或者在第二传感器22与第一传感器21之间可以存在间隙，如图15d所示。
应当理解，在一些实施方式中，第二传感器22的一部分可以附接至第一传感器21，而第二传感器22的另一部分可以附接至可变形区域11。
如上面所描述的，第一传感器21和第二传感器22具有相同类型。例如，第一传感器21和第二传感器22可以分别包括第一应变敏感元件2110和第二应变敏感元件2210，并且装置20包括缓冲层24，该缓冲层24对第二传感器22进行缓冲以使其免受可变形部11的变形的影响，如图11所示。参照图16a和图16b，图16a和图16b分别是基于图15a和图15b的第一传感器和第二传感器的另一布置的截面图的示意图。在图16a中，第一传感器21(或第一应变敏感2110)和缓冲层24附接至可变形部11，并且第二传感器22(或第二应变敏感元件2210)在远离可变形部11的一侧处附接至缓冲器层24。在图16b中，第一传感器21(或第一应变敏感2110)附接至可变形部11，缓冲层24在远离可变形部11的一侧处附接至第一传感器21，并且第二传感器22(或第二应变敏感元件2210)在远离可变形部11的一侧即远离第一传感器21(或第一应变敏感元件2110)的一侧处附接至缓冲层24。
在一些实施方式中，可以存在多个第一传感器21或多个第二传感器22。例如，每个第一传感器21可以对应于一个或更多个第二传感器22，或者每个第二传感器22可以对应于一个或更多个第一传感器21。
在一个实施方式中，第一信号VOUTl由一个第一传感器21生成，而第二信号VOUT2由多个第二传感器22生成。即，变形信息由一个通道检测，而温度信息基于多个通道进行补偿。在这样的情况下，可以基于来自所有多个第二传感器22的输出信号来获得第二信号VOUT2。例如，第二信号VOUT2是这些输出信号的平均值。对于另一示例，第二信号VOUT2是这些输出信号的加权平均值，其中每个输出信号的权重由第一传感器21与和这样的输出信号对应的第二传感器22之间的距离来确定。第二信号VOUT2可以以其他适当的方式计算，这在本文中不再列举。
在一个实施方式中，可以存在多个第一传感器21，多个第一传感器21中的每一个对应于一个第二传感器22。多个第一传感器21可以位于可变形部11的不同区域处。每个区域可以对应于成组操作的一个或更多个第一传感器，并且每组第一传感器21生成耦接至比较器23的第一信号VOUT1的通道。比较器23还被配置成基于对应的第一传感器21的输出信号、与这样的第一传感器21对应的第二传感器22的输出信号以及阈值信号VTH来确定不同区域中的每一个区域是否变形。
根据本公开内容的实施方式，还提供了一种电子设备。参照图7，其中电子设备10可以包括前述的用于力感测的装置20、可变形区域11和硬件模块12。硬件模块被配置成接收第三信号VOUT3，并且硬件模块的状态响应于第三信号VOUT3被激活而变化。在一个实施方式中，硬件模块可以是控制器、处理器、显示器、扬声器、开关、指示灯等。应当理解，硬件模块可以是其他形式，只要硬件模块可以根据第三信号VOUT3改变其状态即可。
电子设备10可以包括移动电话、手表、眼镜、耳塞、键盘、平板电脑等。用于力感测的装置20实际上可以基于电子设备10的结构进行配置。例如，电子设备10为耳塞，耳塞的壳体包括可变形帽(外壳)，并且用户可以通过挤压或按压可变形帽来操作耳塞。在这样的情况下，用于力感测的装置20可以位于壳体内部，并且第一传感器21(或第一应变敏感元件2110)附接至可变形帽的内侧。第二传感器22可以附接至可变形帽的内侧或附接至第一传感器21，类似于如图15a至图16b所示的实施方式。比较器23可以集成在被壳体包围的印刷电路板(PCB)上。对于另一示例，电子设备10为可折叠显示设备，所述设备的柔性显示面板设置有折叠轴，并且用户可以通过打开折叠显示面板来开启所述设备。在这样的情况下，用于力感测的装置20可以位于显示面板的可折叠区域内部，并且第一传感器21(或第一应变敏感元件2110)在可折叠区域处附接至显示屏的内侧。第二传感器22可以在可折叠区域处附接至显示屏的内侧或附接至第一传感器21，类似于如图15a至图16b所示的实施方式。比较器23可以集成在显示设备的处理器中。
根据本公开内容的实施方式，还提供了一种用于力感测的方法。该方法应用于电子设备，并且可以包括步骤S101至S105。
在步骤S101中，至少一个第一传感器基于电子设备的可变形部的变形和可变形部处的温度来生成第一信号。
在步骤S102中，至少一个第二传感器基于可变形部处的温度来生成第二信号。
在此不限制步骤S101和步骤S102的顺序。步骤S101可以在执行步骤S102之前、在执行步骤S102之后或在执行步骤S102时执行。
在步骤S103中，比较器接收第一信号和第二信号。
在步骤S104中，比较器基于第一信号、第二信号和阈值信号来确定可变形部是否变形。阈值信号对应于变形的程度。
在步骤S105中，比较器响应于确定可变形部变形而生成处于激活状态的第三信号。
在一个实施方式中，步骤S105包括步骤S1051和S1052。
在步骤S1051中，基于第二信号对第一信号和阈值信号中的一个进行补偿，以生成补偿后的信号。
在步骤S1052中，比较器将补偿后的信号与第一信号和阈值信号中的另一个进行比较，以生成第三信号。
应当理解，步骤S1051可以由比较器来实现，或者可以由其他功能电路来实现。
在一个实施方式中，阈值信号可以包括用于压缩的阈值信号。步骤S104包括：比较器基于第一信号、第二信号和用于压缩的阈值信号来确定可变形部是否被挤压。响应于可变形部被挤压，第三信号处于激活状态。
在一个实施方式中，阈值信号可以包括用于拉张的阈值信号。步骤S104包括：比较器基于第一信号、第二信号和用于拉张的阈值信号来确定可变形部是否被拉伸。响应于可变形部被拉伸，第三信号处于激活状态。
在一个实施方式中，存在多个第一传感器，多个第一传感器中的每一个对应于一个第二传感器，并且多个第一传感器位于可变形部的不同区域处。步骤S104包括：比较器基于对应的第一传感器的输出信号、对应的第二传感器的输出信号以及阈值信号来确定不同区域中的每一个区域是否变形。
以递进的方式描述了本公开内容的实施方式，并且每个实施方式强调了与其他实施方式的不同之处。因此，针对相同或者类似的部分，一个实施方式可以参照其他实施方式。由于实施方式中公开的方法与实施方式中公开的装置对应，因此方法的描述是简单的，并且可以参照装置的相关部分。
根据所公开的实施方式的描述，本领域技术人员可以实现或使用本公开内容。对这些实施方式进行的各种修改对于本领域技术人员而言会是明显的，并且在不脱离本公开内容的精神或范围的情况下，可以在其他实施方式中实现本文定义的一般原理。因此，本公开内容不限于本文描述的实施方式，而是根据本公开内容中公开的原理和新颖特征来确认最广泛的范围。

Claims (17)

1.一种用于力感测的装置，所述装置位于电子设备中，其特征在于，所述电子设备包括可变形部，并且所述装置包括：
至少一个第一传感器，其被配置成生成第一信号，其中，所述第一信号由所述可变形部的变形和所述可变形部处的温度来确定；
至少一个第二传感器，其被配置成生成第二信号，其中，所述第二信号由所述可变形部处的温度来确定；以及
比较器，其被配置成：
接收所述第一信号和所述第二信号；
基于所述第一信号、所述第二信号和阈值信号来确定所述可变形部是否变形，其中，所述阈值信号对应于变形程度；基于所述第二信号来对所述第一信号和所述阈值信号中的一个进行补偿，以生成补偿后的信号；以及所述比较器还被配置成通过将补偿后的信号与所述第一信号和所述阈值信号中的另一个进行比较来生成第三信号，其中，响应于确定所述可变形部变形，所述第三信号处于激活状态。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述至少一个第一传感器包括第一惠斯通电桥电路和第一放大器电路；
所述第一惠斯通电桥电路的臂包括第一应变敏感元件，并且所述第一应变敏感元件附接至所述可变形部；
所述第一放大器电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的反相输入端子和同相输入端子分别耦接至所述第一惠斯通电桥电路的两个输出端子，并且所述第一运算放大器的输出端子耦接至所述比较器的输入端子；以及
所述第一信号包括从所述第一运算放大器的输出端子输出的信号。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
所述第一应变敏感元件包括通过间隙分隔开的两个接触部，并且所述两个接触部之间的接触电阻随着所述间隙的宽度而单调变化。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，还包括缓冲层，其特征在于，
所述缓冲层被配置成对所述至少一个第二传感器中的一个或更多个进行缓冲以使其免受所述可变形部的变形的影响；
所述一个或更多个第二传感器包括第二惠斯通电桥电路和第二放大器电路；
所述第二惠斯通电桥电路的臂包括第二应变敏感元件，并且所述第二应变敏感元件在远离所述可变形部的一侧处附接至所述缓冲层；
所述第二放大器电路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的反相输入端子和同相输入端子分别耦接至所述第二惠斯通电桥电路的两个输出端子，并且所述第二运算放大器的输出端子耦接至所述比较器的另一输入端子；以及
所述第二信号包括从所述第二运算放大器的输出端子输出的信号。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，
所述第二应变敏感元件与所述第一应变敏感元件相同。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
基于所述第二信号来对所述第一信号进行补偿，并且补偿后的信号为所述第一信号与所述第二信号之间的差。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，
基于查找表来对所述第一信号和所述阈值信号中的一个进行补偿，并且所述查找表记录了补偿后的信号与所述第二信号之间的对应关系。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，
所述阈值信号包括用于压缩的阈值信号；
所述比较器还被配置成基于所述第一信号、所述第二信号和所述用于压缩的阈值信号来确定所述可变形部是否被挤压；以及
响应于所述可变形部被挤压，所述第三信号处于激活状态。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，
所述阈值信号包括用于拉张的阈值信号；
所述比较器还被配置成基于所述第一信号、所述第二信号和所述用于拉张的阈值信号来确定所述可变形部是否被拉伸；以及
响应于所述可变形部被拉伸，所述第三信号处于激活状态。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，
所述至少一个第二传感器中的一个第二传感器附接至所述可变形部以用于接触式温度感测，或者通过间隙与所述可变形部分隔开以用于非接触式温度感测，以及
所述至少一个第二传感器中的所述一个第二传感器位于所述第一应变敏感元件附近。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其特征在于，
所述至少一个第二传感器中的一个第二传感器附接至所述第一应变敏感元件的至少一部分以用于接触式温度感测，或者在远离所述可变形部的一侧处与所述第一应变敏感元件的至少一部分分隔开以用于非接触式温度感测。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其特征在于，
所述至少一个第一传感器的数量为一个，并且所述至少一个第二传感器的数量多于一个；并且
所述第二信号基于来自所有第二传感器的输出信号来获得。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第二信号基于来自所有第二传感器的输出信号的平均值来获得。
14.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第二信号基于来自所有第二传感器的输出信号的加权平均值来获得，并且每个输出信号的权重由所述第一传感器与对应的第二传感器之间的距离来确定。
15.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其特征在于，
所述至少一个第一传感器的数量多于一个，并且所述至少一个第一传感器中的每一个对应于所述至少一个第二传感器中的一个；
所述第一传感器位于所述可变形部的不同区域处；并且
所述比较器还被配置成基于对应的第一传感器的输出信号、对应的第二传感器的输出信号以及所述阈值信号来确定所述不同区域中的每一个区域是否变形。
16.一种电子设备，其特征在于，包括：
根据权利要求1至15中任一项所述的装置；
所述可变形部；以及
硬件模块，其被配置成接收所述第三信号，其中，所述硬件模块的状态响应于所述第三信号处于所述激活状态而变化。
17.一种用于力感测的方法，其特征在于，所述方法应用于电子设备，所述方法包括：
由至少一个第一传感器基于所述电子设备的可变形部的变形和所述可变形部处的温度来生成第一信号；
由至少一个第二传感器基于所述可变形部处的温度来生成第二信号；
由模数转换器、比较器接收所述第一信号和所述第二信号；
由所述比较器基于所述第一信号、所述第二信号和阈值信号来确定所述可变形部是否变形，其中，所述阈值信号对应于变形程度；基于所述第二信号来对所述第一信号和所述阈值信号中的一个进行补偿，以生成补偿后的信号；以及所述比较器还被配置成通过将补偿后的信号与所述第一信号和所述阈值信号中的另一个进行比较来生成第三信号，其中，响应于确定所述可变形部变形，所述第三信号处于激活状态。
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