CN117642052A - 压电换能器及压力感应按键 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压电换能器，其包括呈片状的压电陶瓷、分别设置于所述压电陶瓷相对两侧的上弹片和下弹片；所述上弹片的两端分别固定于所述压电陶瓷的上表面，且所述上弹片至少部分与所述压电陶瓷间隔；所述下弹片的两端分别固定于所述压电陶瓷的下表面，且所述下弹片至少部分与所述压电陶瓷间隔；所述压电换能器还包括分别固定于所述上弹片和所述下弹片的多个电阻层，多个所述电阻层相互电连接以形成桥式结构。与相关技术相比，本发明的压电换能器可以通过电阻变化识别出压力感应按键受到的外力，实现压力变化检测。

Description

压电换能器及压力感应按键

【技术领域】

本发明涉及一种按键装置，尤其涉及一种压电换能器及压力感应按键。

【背景技术】

压电陶瓷是一类具有压电特性的电子陶瓷材料，目前相关技术有将压电陶瓷器件应用在手机、手表等电子产品的按键等部件中，从而实现传感和振动功能，并取得了很好的用户体验效果和市场反响。相关技术的压电陶瓷器件主要为弓形换能器和钹型换能器结构。

然而，相关技术的运用压电陶瓷器件的按键方案，其中换能器结构是用上下两片弓形或者钹形金属结构与压电陶瓷片相粘接，通过胶水固定。而当前的换能器结构对恒力检测的能力不足，无法实现检测压力变化以识别滑动按压定位等手势功能。

因此，有必要提供一种新的压电换能器及压力感应按键来解决上述问题。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种能够检测压力变化的压电换能器及压力感应按键。

为解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种压电换能器，其包括呈片状的压电陶瓷、分别设置于所述压电陶瓷相对两侧的上弹片和下弹片；所述上弹片的两端分别固定于所述压电陶瓷的上表面，且所述上弹片至少部分与所述压电陶瓷间隔；所述下弹片的两端分别固定于所述压电陶瓷的下表面，且所述下弹片至少部分与所述压电陶瓷间隔；

所述压电换能器还包括分别固定于所述上弹片和所述下弹片的多个电阻层，多个所述电阻层相互电连接以形成桥式结构。

优选的，所述上弹片包括位于所述压电陶瓷的上表面并与所述压电陶瓷间隔设置的第一基部、由所述第一基部的两端分别向靠近所述压电陶瓷的两端方向倾斜延伸的第一弯折部和第二弯折部、以及分别由所述第一弯折部和所述第二弯折部延伸并固定于所述压电陶瓷的第一固定部和第二固定部；

所述下弹片包括位于所述压电陶瓷的下表面并与所述压电陶瓷间隔设置的第二基部、由所述第二基部两端分别向靠近所述压电陶瓷的两端方向倾斜延伸的第三弯折部和第四弯折部、以及分别由所述第三弯折部和所述第四弯折部延伸并固定于所述压电陶瓷的第三固定部和第四固定部；

所述电阻层包括四个，且分别贴合固定于所述第一弯折部、所述第二弯折部、所述第三弯折部和所述第四弯折部，四个所述电阻层通过FPC连接。

优选的，四个所述电阻层之间连接形成惠斯顿桥结构。

优选的，所述电阻层为压敏电阻。

优选的，多个所述电阻层分别贴设于所述第一弯折部、所述第二弯折部、所述第三弯折部和所述第四弯折部的远离所述压电陶瓷的一侧。

优选的，所述上弹片的所述第一固定部和所述第二固定部与所述压电陶瓷之间通过胶层实现固定。

优选的，所述下弹片的所述第三固定部和所述第四固定部与所述压电陶瓷之间通过胶层实现固定。

第二方面，本发明还提供一种压力感应按键，包括壳体、收容于所述壳体内的如上任一项所述的压电换能器以及盖设于壳体并覆盖所述压电换能器的按键条，所述上弹片抵接于所述按键条，所述下弹片抵接于所述壳体。

与相关技术相比，本发明的压电换能器，其包括呈片状的压电陶瓷、分别设置于所述压电陶瓷相对两侧的上弹片和下弹片；所述上弹片的两端分别固定于所述压电陶瓷的上表面，且所述上弹片至少部分与所述压电陶瓷间隔；所述下弹片的两端分别固定于所述压电陶瓷的下表面，且所述下弹片至少部分与所述压电陶瓷间隔；所述压电换能器还包括分别固定于所述上弹片和所述下弹片的多个电阻层，多个所述电阻层相互电连接以形成桥式结构。上述结构中，弹片的弯折部在受到按压力会发生收缩形变，形变引发电阻层的变形，由于电阻层在形变下会引发电阻值线性变化，因此可以通过电阻变化识别出压力感应按键受到的外力，实现压力变化检测。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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获得其它的附图，其中：

图1为本发明压电换能器的立体结构示意图；

图2为本发明压电换能器的整体分解结构示意图；

图3为沿图1中A-A线的剖示图；

图4为本发明压力感应按键的立体结构示意图；

图5为图4中B部分放大图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1-3所示，本发明提供一种压电换能器100，其包括呈片状的压电陶瓷1、分别设置于所述压电陶瓷1相对两侧的上弹片2和下弹片3；所述上弹片2的两端分别固定于所述压电陶瓷1的上表面，且所述上弹片2至少部分与所述压电陶瓷1间隔；所述下弹片3的两端分别固定于所述压电陶瓷1的下表面，且所述下弹片3至少部分与所述压电陶瓷1间隔。

所述压电换能器100还包括分别固定于所述上弹片2和所述下弹片3的多个电阻层4，多个所述电阻层4相互电连接以形成桥式结构。

所述压电换能器100还包括分别固定于所述第一弯折部22、所述第二弯折部23、所述第三弯折部32和所述第四弯折部33的多个电阻层4。

具体的，所述上弹片2包括位于所述压电陶瓷1的上表面并与所述压电陶瓷1间隔设置的第一基部25、由所述第一基部25的两端分别向靠近所述压电陶瓷1的两端方向倾斜延伸的第一弯折部23和第二弯折部24、以及分别由所述第一弯折部23和所述第二弯折部24延伸并固定于所述压电陶瓷1的第一固定部21和第二固定部22；

所述下弹片3包括位于所述压电陶瓷1的下表面并与所述压电陶瓷1间隔设置的第二基部35、由所述第二基部35两端分别向靠近所述压电陶瓷1的两端方向倾斜延伸的第三弯折部33和第四弯折部34、以及分别由所述第三弯折部33和所述第四弯折部34延伸并固定于所述压电陶瓷1的第三固定部31和第四固定部32；

所述电阻层4包括四个，且分别贴合固定于所述第一弯折部23、所述第二弯折部24、所述第三弯折部33和所述第四弯折部34，四个所述电阻层4通过FPC连接。

上弹片2、下弹片3分别与压电陶瓷1之间形成的间隙用于处理弹片受外力产生的形变。一种较优的实施方式中，由于在上弹片2、下弹片3受到外力作用产生形变时，上弹片2、下弹片3与压电陶瓷1之间的间隙被缩小，为了避免设置在第一弯折部22、第二弯折部23、第三弯折部24和第四弯折部25上的多个电阻层4因为弹片与压电陶瓷之间的空间挤压接触造成损坏，多个所述电阻层4可以通过胶层粘接的方式分别贴合固定于所述第一弯折部23、所述第二弯折部24、所述第三弯折部33和所述第四弯折部34的远离所述压电陶瓷的一侧，相较于间隙的空间，外部按键结构与压电换能器100之间的空间大小更容易在制造中进行控制。

所述电阻层4为压敏电阻，压敏电阻可以通过形变来改变电阻值。上弹片2、下弹片3受到外力作用产生形变时，具体是其中的第一弯折部22、第二弯折部23、第三弯折部24和第四弯折部25产生形变，本发明实施例中在第一弯折部22、第二弯折部23、第三弯折部24和第四弯折部25设置了以压敏电阻为材料的电阻层4，因此电阻层4在第一弯折部22、第二弯折部23、第三弯折部24和第四弯折部25产生形变时，电阻值会因为形变力的大小产生线性变化，对应的，通过利用电阻层4的电阻值，可以使得应用压电换能器100的压力感应按键检测到按键力的变化，从而实现压力检测。根据按键检测到的可变的压力值，可以应用到手机、手表等智能设备的按键滑动识别等功能中，从而丰富压力感应按键的功能性。

由于电阻这一电学器件容易受到环境影响而产生电阻效率偏差，为了减小这一影响，本发明实施例将第一弯折部22、第二弯折部23、第三弯折部24和第四弯折部25的多个电阻层4之间通过FPC等方式电连接形成惠斯顿桥结构，惠斯顿桥结构基于4个电阻实现平衡桥，实施过程中，通过将惠斯顿桥结构连接到按键结构的按压检测电路中，能够实现电阻值的精确检测，提高按键压力识别的准确性。

所述上弹片2的所述第一固定部21和所述第二固定部22与所述压电陶瓷1之间通过胶层实现固定。

所述下弹片3的所述第三固定部31和所述第四固定部32与所述压电陶瓷1之间通过胶层实现固定。

与相关技术相比，本发明压电换能器，其包括呈片状的压电陶瓷、分别设置于所述压电陶瓷相对两侧的上弹片和下弹片；所述上弹片的两端分别固定于所述压电陶瓷的上表面，且所述上弹片至少部分与所述压电陶瓷间隔；所述下弹片的两端分别固定于所述压电陶瓷的下表面，且所述下弹片至少部分与所述压电陶瓷间隔；所述压电换能器还包括分别固定于所述上弹片和所述下弹片的多个电阻层，多个所述电阻层相互电连接以形成桥式结构。上述结构中，弹片的弯折部在受到按压力会发生收缩形变，形变引发电阻层的变形，由于电阻层在形变下会引发电阻值线性变化，因此可以通过电阻变化识别出压力感应按键受到的外力，实现压力变化检测。

实施例二

本发明实施例还提供一种压力感应按键200，请参照图4和图5，图4是本发明实施例提供的压力感应按键的立体结构示意图，图5是图4中B部分放大图，所述压力感应按键200包括壳体201、收容于所述壳体201内的如上实施例任一项所述的压电换能器100，以及盖设于壳体201并覆盖所述压电换能器的按键条202，所述上弹片2抵接于所述按键条202，所述下弹片3抵接于所述壳体201。本发明实施例提供的压力感应按键能够通过压电换能器100在弹片弯折部设置了电阻层的结构通过电阻变化识别出压力感应按键受到的外力，实现压力变化检测。根据按键检测到的可变的压力值，可以应用到手机、手表等智能设备的按键滑动识别等功能中，从而丰富压力感应按键的功能性。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种压电换能器，其包括呈片状的压电陶瓷、分别设置于所述压电陶瓷相对两侧的上弹片和下弹片；所述上弹片的两端分别固定于所述压电陶瓷的上表面，且所述上弹片至少部分与所述压电陶瓷间隔；所述下弹片的两端分别固定于所述压电陶瓷的下表面，且所述下弹片至少部分与所述压电陶瓷间隔；其特征在于，

所述压电换能器还包括分别固定于所述上弹片和所述下弹片的多个电阻层，多个所述电阻层相互电连接以形成桥式结构。

2.根据权利要求1所述的压电换能器，其特征在于，所述上弹片包括位于所述压电陶瓷的上表面并与所述压电陶瓷间隔设置的第一基部、由所述第一基部的两端分别向靠近所述压电陶瓷的两端方向倾斜延伸的第一弯折部和第二弯折部、以及分别由所述第一弯折部和所述第二弯折部延伸并固定于所述压电陶瓷的第一固定部和第二固定部；

所述下弹片包括位于所述压电陶瓷的下表面并与所述压电陶瓷间隔设置的第二基部、由所述第二基部两端分别向靠近所述压电陶瓷的两端方向倾斜延伸的第三弯折部和第四弯折部、以及分别由所述第三弯折部和所述第四弯折部延伸并固定于所述压电陶瓷的第三固定部和第四固定部；

所述电阻层包括四个，且分别贴合固定于所述第一弯折部、所述第二弯折部、所述第三弯折部和所述第四弯折部，四个所述电阻层通过FPC连接。

3.根据权利要求2所述的压电换能器，其特征在于，四个所述电阻层之间连接形成惠斯顿桥结构。

4.根据权利要求1所述的压电换能器，其特征在于，所述电阻层为压敏电阻。

5.根据权利要求2所述的压电换能器，其特征在于，多个所述电阻层分别贴设于所述第一弯折部、所述第二弯折部、所述第三弯折部和所述第四弯折部的远离所述压电陶瓷的一侧。

6.根据权利要求2所述的压电换能器，其特征在于，所述第一固定部和所述第二固定部与所述压电陶瓷之间均通过胶层实现固定。

7.根据权利要求2所述的压电换能器，其特征在于，所述第三固定部和所述第四固定部与所述压电陶瓷之间均通过胶层实现固定。

8.一种压力感应按键，其特征在于，包括壳体、收容于所述壳体内的如权利要求1至7任一项所述的压电换能器以及盖设于壳体并覆盖所述压电换能器的按键条，所述上弹片抵接于所述按键条，所述下弹片抵接于所述壳体。