CN116183067A - 手柄抓握力度检测电路、方法及装置 - Google Patents

手柄抓握力度检测电路、方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开一种手柄抓握力度检测电路、方法及装置，所述手柄抓握力度检测电路包括：压敏传感器模块，用于根据抓握力度的大小，向运算放大模块输出对应的第一电压信号；运算放大模块，用于对所述第一电压信号进行运算放大，生成第二电压信号，并向处理器模块输出所述第二电压信号；处理器模块，用于根据所述第二电压信号，对所述运算放大模块的运算放大增益进行闭环反馈调节，以调整所述手柄抓握力度检测电路的检测灵敏度。本申请技术方案可以提升手柄抓握力度检测的准确度。

Description

手柄抓握力度检测电路、方法及装置
技术领域
本申请涉及手柄交互技术领域，特别涉及一种手柄抓握力度检测电路、方法及装置。
背景技术
游戏手柄功能越来越丰富，使用者在游戏场景下的交互式体验越来越重要，而支持这种交互就需要手柄能够检测到更多的人体信息，其中人手抓握手柄的力度大小就是一种重要的人体信息输入源。目前，通常是使用电阻式压敏传感器实现手柄抓握力度检测，但是该传感器所受到作用力与阻值变化线性度较差，当在作用力超过一定值后该传感器的检测灵敏度会越来越低，导致该传感器的检测灵敏度不与实际的抓握力度大小相匹配，从而影响手柄抓握力度检测的准确度。
发明内容
本申请的主要目的是提供一种手柄抓握力度检测电路，旨在提升手柄抓握力度检测的准确度。
为实现上述目的，本申请提出一种手柄抓握力度检测电路，该手柄抓握力度检测电路包括：
压敏传感器模块，用于根据抓握力度的大小，向运算放大模块输出对应的第一电压信号；
运算放大模块，用于对所述第一电压信号进行运算放大，生成第二电压信号，并向处理器模块输出所述第二电压信号；
处理器模块，用于根据所述第二电压信号，对所述运算放大模块的运算放大增益进行闭环反馈调节，以调整所述手柄抓握力度检测电路的检测灵敏度。
可选地，所述处理器模块用于根据所述第二电压信号，生成对应的增益控制信号，并依据所述增益控制信号，对所述运算放大模块的运算放大增益进行闭环反馈调节。
可选地，所述处理器模块用于检测所述第二电压信号的信号幅值所处的电压区间，并根据所述电压区间对应的抓握力度阶位，生成对应的增益控制信号。
可选地，所述运算放大模块包括运算放大芯片和可变电阻模块，
所述可变电阻模块包括串联连接的第一固定电阻和可变电阻，所述可变电阻模块的一端接地，所述可变电阻模块的另一端连接于所述运算放大芯片的输出端；
所述运算放大芯片的同相输入端与所述压敏传感器模块的输出端连接，所述运算放大芯片的反相输入端连接于所述第一固定电阻和所述可变电阻的中点，所述运算放大芯片的输出端连接处理器模块；
所述处理器模块用于根据增益控制信号，调整所述可变电阻的阻值大小，其中，所述运算放大模块的运算放大增益随所述可变电阻的阻值大小变化而变化。
可选地，所述第一固定电阻一端接地，所述第一固定电阻的另一端与所述运算放大芯片的反相输入端连接；所述可变电阻的一端连接于所述运算放大芯片的反相输入端，所述可变电阻的另一端连接于所述运算放大芯片的输出端。
可选地，所述可变电阻一端接地，所述可变电阻的另一端与所述运算放大芯片的反相输入端连接；所述第一固定电阻的一端连接于所述运算放大芯片的反相输入端，所述第一固定电阻的另一端连接于所述运算放大芯片的输出端。
可选地，所述压敏传感器模块包括压敏电阻和第二固定电阻，
所述压敏电阻和所述第二固定电阻串联连接，所述运算放大模块的输入端连接于所述压敏电阻和所述第二固定电阻的中点，所述压敏电阻的阻值大小随抓握力度大小变化而变化。
为实现上述目的，本申请还提供一种手柄抓握力度检测方法，应用于上述的手柄抓握力度检测电路，所述手柄抓握力度检测方法包括：
通过压敏传感器模块根据抓握力度的大小，输出对应的第一电压信号；
通过运算放大模块对第一电压信号进行运算放大，得到第二电压信号；
根据所述第二电压信号，对所述运算放大模块的运算放大增益进行闭环反馈调节，以调整所述手柄抓握力度检测电路的检测灵敏度。
可选地，根据所述第二电压信号，对所述运算放大模块的运算放大增益进行闭环反馈调节的步骤包括：
检测所述第二电压信号的信号幅值所处的电压区间，根据所述电压区间对应的抓握力度阶位，生成对应的增益控制信号；
依据所述增益控制信号，对所述运算放大模块的运算放大增益进行闭环反馈调节。
为实现上述目的，本申请还提出一种手柄抓握力度检测装置，所述手柄抓握力度检测装置包括上述手柄抓握力度检测电路，具体参照上述，此处不再赘述。
本申请技术方案，通过设置压敏传感器模块、运算放大模块和处理器模块组成了手柄抓握力度检测电路，该手柄抓握力度检测电路中，压敏传感器模块用于根据抓握力度的大小，向运算放大模块输出对应的第一电压信号；运算放大模块，用于对所述第一电压信号进行运算放大，生成第二电压信号，并向处理器模块输出所述第二电压信号；处理器模块，用于根据所述第二电压信号，对所述运算放大模块的运算放大增益进行闭环反馈调节，以调整所述手柄抓握力度检测电路的检测灵敏度。这样，从而在抓握力度超过一定值后，即使第一电压信号的幅值变化随着的抓握力度变化愈发不明显时，通过运算放大模块对压敏传感器模块输出的第一电压信号进行运算放大，可以生成信号幅值更大的第二电压信号，从而可以提升抓握力度检测的灵敏度，且处理器模块还用于根据第二电压信号，对所述运算放大模块的运算放大增益进行闭环反馈调节，使得运算放大电力的运算放大增益总可以与抓握力度的大小相匹配，从而使得手环抓握力度检测电路的检测灵敏度总可以与手柄抓握力度的大小相匹配，因此可以提升手柄抓握力度检测的准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本申请中手柄抓握力度检测电路一实施例的电路功能框图；
图2为本申请中运算放大模块包括运算放大芯片和可变电阻模块时，手柄抓握力度检测电路一实施例的电路功能框图；
图3为本申请中手柄抓握力度检测电路一实施例的电路连接结构图；
图4为本申请中手柄抓握力度检测电路另一实施例的电路连接结构图；
图5为本申请中手柄抓握力度检测方法一实施例的流程。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
100 压敏传感器模块 R0 第一固定电阻
200 运算放大模块 R1 第一电阻
300 处理器模块 R2 第二电阻
201 可变电阻模块 R3 可变电阻
U1 运算放大芯片 Vs 供电端
Vi 第一电压 Vo 第二电压
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，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，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。
需要说明，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本申请中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
本申请提出一种手柄抓握力度检测电路，在本申请一实施例中，参照图1，手柄抓握力度检测电路包括压敏传感器模块100、运算放大模块200和处理器模块300。所述压敏传感器模块100用于根据抓握力度的大小，向运算放大模块200输出对应的第一电压信号，其中，所述第一电压信号的信号幅值随抓握力度的大小变化而变化，所述压敏传感器模块100可以为电阻式压敏传感器模块100；所述运算放大模块200用于对所述第一电压信号进行运算放大，生成第二电压信号，并向处理器模块300输出所述第二电压信号；处理器模块300用于根据所述第二电压信号的信号幅值大小，对所述运算放大模块200的运算放大增益进行闭环反馈调整，其中，运算放大增益与所述手柄抓握力度检测电路的检测灵敏度相关，运算放大增益越大，则手柄抓握力度检测电路的检测灵敏度越高。
作为一种示例，所述处理器模块300用于根据第二电压信号的信号幅值大小，生成对应的增益控制信号，其中，不同信号幅值大小的第二电压信号可以对应不同幅度的增益控制信号；所述处理器模块300还用于根据所述增益控制信号，调节所述运算放大模块200的运算放大增益。
作为一种示例，所述处理器模块300用于检测所述第二电压信号的信号幅值所处的电压区间，并根据所述电压区间对应的抓握力度阶位，生成对应的增益控制信号。这样，本申请实施例中设置了电压区间与抓握力度阶位之间的对应关系，在确定第二电压信号的信号幅值所处的电压区间后，即可确定当前的抓握力度所处的抓握力度阶位，从而根据抓握力度阶位对应的增益控制信号，可设置一个与抓握力度阶位相匹配的运算放大增益，而由于运算放大增益与所述手柄抓握力度检测电路的检测灵敏度相关，因此可以将手柄抓握力度检测电路的检测灵敏度调整到与抓握力度阶位相匹配，从而可以提升手柄抓握力度检测的准确度。例如，假设本申请实施例设置有3个抓握力度阶位a、b以及c，其中，抓握力度阶位a对应的电压区间可以为0至5伏特，抓握力度阶位b对应的电压区间可以为5至10伏特，抓握力度阶位c对应的电压区间为10至15伏特，这样，当第二电压信号的信号幅值处于0至5伏特这个电压区间时，则确定对应的抓握力度阶位为a，从而生成抓握力度阶位a对应的增益控制信号来控制运算放大模块200的运算放大增益；当第二电压信号的信号幅值处于5至10伏特这个电压区间时，则确定对应的抓握力度阶位为b，从而生成抓握力度阶位b对应的增益控制信号来控制运算放大模块200的运算放大增益；当第二电压信号的信号幅值处于10至15伏特这个电压区间时，则确定对应的抓握力度阶位为c，从而生成抓握力度阶位c对应的增益控制信号来控制运算放大模块200的运算放大增益。
作为一种示例，参照图2至图4，所述运算放大模块200包括运算放大芯片U1和可变电阻模块201，所述可变电阻模块201的一端可以接地，所述可变电阻模块201的另一端可以连接于所述运算放大芯片U1的输出端，所述可变电阻模块201可以由第一固定电阻R0和可变电阻R3串联连接形成，所述可变电阻R3可以为数字电位器；所述运算放大芯片U1的同相输入端与所述压敏传感器模块100的输出端连接，所述运算放大芯片U1的反相输入端连接于所述第一固定电阻R0和所述可变电阻R3的中点，所述运算放大芯片U1的输出端连接处理器模块300；所述处理器模块300用于根据增益控制信号，调整所述可变电阻R3的阻值大小，所述运算放大模块200的运算放大增益随所述可变电阻R3的阻值大小变化而变化，从而可以实现调整运算放大模块200的运算放大增益，基于此，可以实现调整手柄抓握力度检测电路的检测灵敏度。
进一步参照图2至图4，所述压敏传感器模块100的一端接地，所述压敏传感器模块100的另一端连接于供电端Vs，所述压敏传感器模块100由第一电阻R1和第二电阻R2串联连接形成，所述运算放大芯片U1的输入端连接于第一电阻R1和第二电阻R2的中点，所述第一电阻R1的一端接地，所述第一电阻R1的另一端连接于第二电阻R2，所述第二电阻R2的另一端连接于供电端Vs，其中，若所述第一电阻R1为第二固定电阻，则所述第二电阻R2为压敏电阻，若所述第一电阻R1为压敏电阻，则所述第二电阻R2为第二固定电阻，所述第一固定电阻R0和所述第二固定电阻均为阻值大小不变的电阻，所述压敏电阻为阻值大小随施加的压力变化而变化的电阻。这样，对于压敏传感器模块100输出的第一电压信号对应的第一电压
Figure BDA0003982364080000077
其中，Vs为供电端Vs的供电电压，进而压敏传感器模块100即可以根据抓握力度的大小，输出对应的第一电压信号。
进一步参照图2及图3，所述可变电阻模块201由第一固定电阻R0和可变电阻R3串联连接形成，所述第一固定电阻R0一端接地，所述第一固定电阻R0的另一端与所述运算放大芯片U1的反相输入端连接；所述可变电阻R3的一端连接于所述运算放大芯片U1的反相输入端，所述可变电阻R3的另一端连接于所述运算放大芯片U1的输出端。这样，对于运算放大模块200输出的第二电压信号对应的第二电压
Figure BDA0003982364080000071
从而若处理器模块300根据增益控制信号，增大可变电阻R3的电阻阻值，可以增大运算放大增益/>
Figure BDA0003982364080000072
若处理器模块300根据增益控制信号，减小可变电阻R3的电阻阻值，可以减小运算放大增益/>
Figure BDA0003982364080000073
进一步，参照图2及图4，所述可变电阻模块201由第一固定电阻R0和可变电阻R3串联连接形成，所述可变电阻R3一端接地，所述可变电阻R3的另一端与所述运算放大芯片U1的反相输入端连接；所述第一固定电阻R0的一端连接于所述运算放大芯片U1的反相输入端，所述第一固定电阻R0的另一端连接于所述运算放大芯片U1的输出端。这样，对于运算放大模块200输出的第二电压信号对应的第二电压
Figure BDA0003982364080000074
从而若处理器模块300根据增益控制信号，增大可变电阻R3的电阻阻值，可以减小运算放大增益/>
Figure BDA0003982364080000075
若处理器模块300根据增益控制信号，减小可变电阻R3的电阻阻值，可以增大运算放大增益/>
Figure BDA0003982364080000076
本申请实施例技术方案，通过设置压敏传感器模块、运算放大模块和处理器模块组成了手柄抓握力度检测电路，该手柄抓握力度检测电路中，压敏传感器模块用于根据抓握力度的大小，向运算放大模块输出对应的第一电压信号；运算放大模块，用于对所述第一电压信号进行运算放大，生成第二电压信号，并向处理器模块输出所述第二电压信号；处理器模块，用于根据所述第二电压信号，对所述运算放大模块的运算放大增益进行闭环反馈调节，以调整所述手柄抓握力度检测电路的检测灵敏度。这样，从而在抓握力度超过一定值后，即使第一电压信号的幅值变化随着的抓握力度变化愈发不明显时，通过运算放大模块对压敏传感器模块输出的第一电压信号进行运算放大，可以生成信号幅值更大的第二电压信号，从而可以提升抓握力度检测的灵敏度，且处理器模块还用于根据第二电压信号，对所述运算放大模块的运算放大增益进行闭环反馈调节，使得运算放大电力的运算放大增益总可以与抓握力度的大小相匹配，从而使得手环抓握力度检测电路的检测灵敏度总可以与手柄抓握力度的大小相匹配，因此可以提升手柄抓握力度检测的准确度。
本申请还提供一种手柄抓握力度检测方法，应用于上述的手柄抓握力度检测电路，参照图5，且结合图1至图4，所述手柄抓握力度检测方法包括：
步骤S10，通过压敏传感器模块根据抓握力度的大小，输出对应的第一电压信号；
步骤S20，通过运算放大模块对第一电压信号进行运算放大，得到第二电压信号；
步骤S30，根据所述第二电压信号，对所述运算放大模块的运算放大增益进行闭环反馈调节，以调整所述手柄抓握力度检测电路的检测灵敏度。
可选地，根据所述第二电压信号，对所述运算放大模块的运算放大增益进行闭环反馈调节的步骤包括：
步骤S31，检测所述第二电压信号的信号幅值所处的电压区间，根据所述电压区间对应的抓握力度阶位，生成对应的增益控制信号；
步骤S32，依据所述增益控制信号，对所述运算放大模块的运算放大增益进行闭环反馈调节。
可以理解的是，由于在手柄抓握力度检测方法中使用了上述手柄抓握力度检测电路，因此，该手柄抓握力度检测方法的实施例包括上述手柄抓握力度检测电路全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。
此外，本申请还提供一种手柄抓握力度检测装置，所述手柄抓握力度检测装置包括上述的手柄抓握力度检测电路，可以理解的是，由于在手柄抓握力度检测装置中使用了上述手柄抓握力度检测电路，因此，该手柄抓握力度检测装置的实施例包括上述手柄抓握力度检测电路全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是在本申请的申请构思下，利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种手柄抓握力度检测电路，其特征在于，所述手柄抓握力度检测电路包括：
压敏传感器模块，用于根据抓握力度的大小，向运算放大模块输出对应的第一电压信号；
运算放大模块，用于对所述第一电压信号进行运算放大，生成第二电压信号，并向处理器模块输出所述第二电压信号；
处理器模块，用于根据所述第二电压信号，对所述运算放大模块的运算放大增益进行闭环反馈调节，以调整所述手柄抓握力度检测电路的检测灵敏度。
2.如权利要求1所述手柄抓握力度检测电路，其特征在于，所述处理器模块用于根据所述第二电压信号，生成对应的增益控制信号，并依据所述增益控制信号，对所述运算放大模块的运算放大增益进行闭环反馈调节。
3.如权利要求2所述手柄抓握力度检测电路，其特征在于，所述处理器模块用于检测所述第二电压信号的信号幅值所处的电压区间，并根据所述电压区间对应的抓握力度阶位，生成对应的增益控制信号。
4.如权利要求2所述手柄抓握力度检测电路，其特征在于，所述运算放大模块包括运算放大芯片和可变电阻模块，
所述可变电阻模块包括串联连接的第一固定电阻和可变电阻，所述可变电阻模块的一端接地，所述可变电阻模块的另一端连接于所述运算放大芯片的输出端；
所述运算放大芯片的同相输入端与所述压敏传感器模块的输出端连接，所述运算放大芯片的反相输入端连接于所述第一固定电阻和所述可变电阻的中点，所述运算放大芯片的输出端连接处理器模块；
所述处理器模块用于根据增益控制信号，调整所述可变电阻的阻值大小，其中，所述运算放大模块的运算放大增益随所述可变电阻的阻值大小变化而变化。
5.如权利要求4所述手柄抓握力度检测电路，其特征在于，所述第一固定电阻一端接地，所述第一固定电阻的另一端与所述运算放大芯片的反相输入端连接；所述可变电阻的一端连接于所述运算放大芯片的反相输入端，所述可变电阻的另一端连接于所述运算放大芯片的输出端。
6.如权利要求4所述手柄抓握力度检测电路，其特征在于，所述可变电阻一端接地，所述可变电阻的另一端与所述运算放大芯片的反相输入端连接；所述第一固定电阻的一端连接于所述运算放大芯片的反相输入端，所述第一固定电阻的另一端连接于所述运算放大芯片的输出端。
7.如权利要求1所述手柄抓握力度检测电路，其特征在于，所述压敏传感器模块包括压敏电阻和第二固定电阻，
所述压敏电阻和所述第二固定电阻串联连接，所述运算放大模块的输入端连接于所述压敏电阻和所述第二固定电阻的中点，所述压敏电阻的阻值大小随抓握力度大小变化而变化。
8.一种手柄抓握力度检测方法，其特征在于，应用于如权利要求1-7中任一项所述的手柄抓握力度检测电路，所述手柄抓握力度检测方法包括：
通过压敏传感器模块根据抓握力度的大小，输出对应的第一电压信号；
通过运算放大模块对第一电压信号进行运算放大，得到第二电压信号；
根据所述第二电压信号，对所述运算放大模块的运算放大增益进行闭环反馈调节，以调整所述手柄抓握力度检测电路的检测灵敏度。
9.如权利要求8所述手柄抓握力度检测方法，其特征在于，根据所述第二电压信号，对所述运算放大模块的运算放大增益进行闭环反馈调节的步骤包括：
检测所述第二电压信号的信号幅值所处的电压区间，根据所述电压区间对应的抓握力度阶位，生成对应的增益控制信号；
依据所述增益控制信号，对所述运算放大模块的运算放大增益进行闭环反馈调节。
10.一种手柄抓握力度检测装置，其特征在于，所述手柄抓握力度检测装置包括如权利要求1-7中任一项所述的手柄抓握力度检测电路。
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