CN205883190U - 传感器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种传感器装置，包括传感器、软硬结合板及支撑板，所述传感器设置于所述软硬结合板上并与所述软硬电路板电连接，所述软硬结合板的边缘设置有缺口，所述支撑板收容于所述缺口中用于支撑所述传感器。本实用新型的传感器装置中，通过传感器可以实现相对灵活的触摸控制；且在软硬结合板的边缘的缺口处设置支撑板，能更好地支撑传感器，使传感器固定更为牢固。

Description

传感器装置

技术领域

本实用新型涉及传感技术领域,尤其涉及一种传感器装置。

背景技术

现有终端，例如手机，经常使用如导航键、音量键等的机械式按键。随着技术发展，出现触摸按键，即用户只需要触摸特定位置即可以实现某些操作。但是触摸按键经常会出现误触的情况，机械式按键又不能实现触控相对灵活的功能，二者各自有一定的缺陷。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种改进的传感器装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种传感器装置，包括传感器、软硬结合板及支撑板，所述传感器设置于所述软硬结合板上并与所述软硬电路板电连接，所述软硬结合板的边缘设置有缺口，所述支撑板收容于所述缺口中用于支撑所述传感器。

优选地，所述支撑板为PET板，所述支撑板通过胶体粘接于所述传感器上。

优选地，所述软硬结合板包括具有延伸部的软性电路板，所述延伸部包括设置有电子元件的器件区域，所述器件区域设置有用于支撑电子元件的补强板。

优选地，所述补强板通过胶体固定于所述器件区域，且所述电子元件与所述补强板分别位于所述器件区域的两侧。

优选地，所述补强板的数量为两个且分别为第一补强板与第二补强板，其中第一补强板设置于所述软性电路板的延伸部末端，其中第二补强板设置于所述延伸部两端之间的中央区域。

优选地，所述第一补强板电性接地。

优选地，所述第一补强板通过导电胶与一铁框电连接并固定从而所述第一补强板实现电性接地。

优选地，所述延伸部上还包括接地区域，所述接地区域与所述铁框电连接并固定从而实现电性接地。

优选地，所述传感器装置还包括一开关，所述传感器被按压时可将受到的压力传导至所述开关使得所述开关被触发，所述开关设置于所述软硬结合板上，所述传感器与所述开关分别位于所述软硬结合板的两侧。

优选地，所述传感器包括以下至少之一：指纹传感器，触控传感器，血氧传感器和心率传感器。

实施本实用新型的有益效果是：本实用新型的传感器装置中，通过传感器可以实现相对灵活的触摸控制；且在软硬结合板的边缘的缺口处设置支撑板，能更好地支撑传感器，使传感器固定更为牢固。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型第一实施方式提供的按键装置的正面平面示意图；

图2为图1所示按键装置的背面平面示意图；

图3为图1所示按键装置的分解视图；

图4为图1所示按键装置的A-A处剖视图；

图5为本实用新型提供的开关的分解视图；

图6为图5所示开关的基座的俯视图；

图7为图5所示开关的剖视图；

图8为本实用新型第二实施方式提供的软硬结合板、传感器与开关的剖视图；

图9为本实用新型第三实施方式提供的软硬结合板、传感器与开关的剖视图；

图10为本实用新型提供的按键装置原理示意图；

图11为图10中处理器的原理示意图；

图12为本实用新型提供给的传感器原理示意图；

图13为本实用新型提供的触控感应模块电路板正面示意图；

图14为本实用新型提供的触控感应模块电路板反面示意图；

图15为本实用新型提供的触控感应模块的原理图。

主要元件符号说明

传感器装置	200
		触控组件	10
传感器	12
		触控感应模块	122
驱动单元	12A
		感应单元	12B
分析单元	12C
		触控判断模块	124
金属环	14
		开关	20
金属弹片	21
		外围触点	22
中心触点	23
		第一引脚	24
第二引脚	25
		基座	26
收容腔	261
		按钮	27
盖体	28
		通孔	282
垫片	292
		密封件	294
软硬结合板	30
		缺口	31
第一硬板	32
		支撑板	33
第二硬板	34
		电性接触部	342
第一绑定部	344
		第二绑定部	346
软性电路板	36
		主体部	362
延伸部	364
		器件区域	365
接地区域	366
		补强板	37
铁框	38
		处理器	40
第一输出模块	41
		第二输出模块	42
选择控制模块	43
		盖板	50
基板	52
		着色层	54

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“上方”、“上表面”、“下表面”、“下方” 、“外围”、“中心”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参阅图1至图4，本实用新型第一实施方式提供的传感器装置200，所述传感器装置200安装于一种终端（图未示）中。所述终端可以为手机、平板电脑、PDA或其他电子终端设备。所述终端可以采用但不限于采用安卓系统。

所述传感器装置200包括触控组件10、开关20以及软硬结合板30。所述触控组件10以及所述开关20设置于所述软硬结合板30的相对两侧。

所述软硬结合板30的边缘设置有缺口31，一支撑板33收容于所述缺口31中，用于支撑所述触控组件10。所述支撑板33为PET板。所述支撑板33通过胶体粘接于所述触控组件10上。

具体在图示实施方式中，所述软硬结合板30包括层叠设置的第一硬板32、软性电路板36以及第二硬板34。所述缺口31同时形成于所述第一硬板32以及第二硬板34的边缘，且所述软性电路板36未遮挡所述缺口31。其中，所述第一硬板32位于上方，所述第二硬板34位于下方，所述软性电路板36夹于所述第一硬板32与所述第二硬板34之间。所述第一硬板32、软性电路板36以及第二硬板34通过热压合的方式结合成一体。所述第二硬板34上设有电性接触部342以及第一绑定部344与第二绑定部346。

所述软性电路板36包括主体部362及与所述主体部362连接的延伸部364。所述主体部362夹于所述第一硬板32与所述第二硬板34之间。所述延伸部364用于电连接其他外部元件或电路（图未示）。所述延伸部364包括设置有电子元件的器件区域365，以及与所述器件区域365间隔设置的接地区域366。所述接地区域366用于实现电性接地。

所述器件区域365还设置有用于支撑电子元件的补强板37。所述补强板37通过胶体（图未示）固定于所述器件区域365，且所述电子元件与所述补强板37分别位于所述延伸部364的器件区域365的两侧。所述补强板37为钢片。具体在图示实施方式中（图1及图2），所述补强板37的数量为两个且分别为第一补强板与第二补强板，其中第一补强板设置于所述软性电路板36的延伸部364末端，其中第二补强板设置于所述延伸部364两端之间的区域。

一铁框38通过导电胶（图未示）与所述第一补强板电连接并固定，并与所述接地区域366电连接，从而使所述第一补强板实现电性接地。其中，所述铁框38固定于所述接地区域366。

所述触控组件10包括传感器12以及金属环14。所述金属环14套设于所述传感器12上。所述传感器12通过焊料焊接在所述第一硬板32的上表面从而与所述第一硬板32电连接。当所述传感器12被按压时可将受到的压力传导至所述开关20使得所述开关被触发。所述支撑板33通过胶体粘接于所述传感器12上。所述传感器12可以为指纹传感器、触控传感器、血氧传感器或心率传感器。

所述金属环14的下表面与所述第一硬板32的上表面贴合紧密。所述金属环14的最大宽度大于或等于所述第一硬板32的最大宽度，所述金属环14的最大宽度也大于或等于所述第二硬板34的最大宽度。所述金属环14用以提高结构强度和密封防水，所述金属环14还可用于信息采集，即将与金属环接触的物体的生物特征信息传递至终端的处理器。为避免金属环14产生对传感器12的静电干扰，需将金属环14与传感器12电连接。

所述开关20固定在所述第二硬板34的下表面。所述开关20用于用户的按压输入，当用户按压（直接按压或间接按压）传感器装置200时，所述触控组件10在用户按压力作用下向靠近所述开关20方向移动，所述开关20与所述电性接触部342接触从而被触发并产生一开关信号。通过开关20可实现机械传感器装置开关功能以避免误触。作为选择，开关20可以为锅仔片，所述锅仔片通过胶体或焊料固定于所述第二硬板34上。开关20优选为薄膜传感器装置，在其他实施方式中，开关20还可以为贴片式轻触开关或导电橡胶开关等其他机械式开关。

请一并参阅图5至图7，所述开关20为轻触开关。所述开关包括金属弹片21、外围触点22、中心触点23、第一引脚24、第二引脚25、基座26、按钮27、盖体28、垫片292以密封件294。

所述基座26大致呈U型座体，其一端上凹设形成有收容腔261。所述外围触点22装设于所述基座26的内壁上。所述中心触点23设置于所述收容腔261的底壁的大致中部位置,其中所述外围触点22环绕所述中心触点23设置。所述第一引脚24以及所述第二引脚25设置于所述基座26的外侧壁上，其中所述外围触点22与所述第一引脚24电连接，所述中心触点23与所述第二引脚25电连接。所述第一引脚24通过导电胶体或焊料固定在所述第一绑定部344上，所述第二引脚25通过导电胶体或焊料固定在所述第二绑定部346上。

所述金属弹片21的截面呈拱形，且所述金属弹片21的大致中部位置向下凹设形成一凸点（图未示）。所述金属弹片21收容于所述收容腔261中，且其边缘与所述外围触点22相接触。所述金属弹片21用于在被按压时发生形变而与所述中心触点23接触,进而导通所述第一引脚24与所述第二引脚25。

所述盖体28封盖所述收容腔261，且其上开设有与所述收容腔261相连通的通孔282。所述按钮27部分收容于所述收容腔261中，并部分经由所述通孔282伸出于所述盖体28外。所述垫片292套设于所述按钮27外围，以使所述按钮27与所述盖体28相对固定连接。所述密封件294位于所述按钮27与所述金属弹片21之间。

本实用新型实施方式的传感器装置200还包括一盖板50。所述盖板50设置于所述传感器12上以保护所述传感器12。所述盖板50包括基板52及设置于所述基板52与所述传感器12之间的着色层54。所述着色层54可以为丝印层。所述基板52可以为玻璃板。

可以理解的是，在其他实施方式中，可直接于所述传感器12的表面设置所述着色层54，例如直接在所述传感器12表面喷涂形成油墨层，以实现装饰所述传感器12的功能。

请参阅图8，本实用新型第二实施方式提供的传感器装置与第一实施方式的传感器装置大致相同，其区别在于：第二实施方式中的按键装置的软硬结合板省略第一实施方式中的第二硬板，将所述传感器12设置于第一硬板32的上表面，所述开关20设置于所述软性电路板36上。其中，所述软性电路板36上设有电性接触部342，当所述传感器装置200被按压时，所述开关20与所述电性接触部342接触从而被触发并产生一开关信号。

请参阅图9，本实用新型第三实施方式提供的传感器装置与第一实施方式的传感器装置大致相同，其区别在于：第三实施方式中的按键装置的软硬结合板省略第一实施方式中的第一硬板，将所述传感器12设置于所述软性电路板36的上表面，所述开关20设置于所述第二硬板34的下表面。其中，所述第二硬板34上设有电性接触部342，当所述传感器装置200被按压时，所述开关20与所述电性接触部342接触从而被触发并产生一开关信号。

在本实用新型一些实施例中，从工作原理的角度出发，如图10所示，传感器装置200还包括处理器40，处理器40与开关20、传感器12配合实现相应功能。其中，传感器12用于根据触控动作输出一触控信号，开关20用于根据按压动作输出一按压信号，处理器40与传感器12和开关20通讯连接，并输出与触控信号或按压信号对应的控制指令。在一些实施例中，传感器装置的操控方法包括步骤S1至S3。S1：处理器40判断开关20上是否产生一按压信号，若是，则执行S3，若否，则执行步骤S2；S2：处理器40判断传感器12是否产生一触控信号，若是，则输出第一控制指令，若否，则不输出；S3：输出第二控制指令。优选地，控制指令包括第一控制指令和第二控制指令。

其中，结合图11所示，处理器40包括第一输出模块41、第二输出模块42和选择控制模块43。可以理解地，处理器40可以为传感器装置200单独设置的装置，或者，也可以为原属于终端、但与传感器装置200共用的部分。

第一输出模块41用于根据触控信号输出第一控制指令。作为选择，第一输出模块41还用于根据触控信号查找寄存器数据库中是否有相对应的有效数据，并在查找到有相对应的有效数据时输出第一控制指令。所述有效数据包含预先存储的指纹。优选地，第一输出模块41通过IIC总线读取控制芯片中相关寄存器的数据。

第二输出模块42用于根据按压信号输出第二控制指令。作为选择，第一控制指令和/或第二控制指令为退出键指令、返回键指令、休眠唤醒指令、退出指令中的至少一种。优选地，第一控制指令和第二控制指令分别为HOME键指令或者BACK键指令。例如，第一控制指令为返回键指令，所述第二控制指令为退出指令。

选择控制模块43与第一输出模块41和第二输出模块42连接，用于根据按压信号选择第一输出模块41输出第一控制指令或第二输出模块42输出第二控制指令。优选地，开关20在没有任何按压或者按压压力小于按压力阈值的时候，处理器40检测到开关20的电压是高电平（电压值等同于VDD/AVDD）；当按压信号所对应的手指或者其他物体按压到开关20的压力达到或者超过按压力阈值的时候，处理器40检测到开关20的电压是低电平（与GND短路状态）。可以理解地，按压力阈值为1.6-3.5N。优选地，按压力阈值为2.4N。当处理器40检测到开关20的电压是高电平的时候，此时处理器40认为开关20是没有被按压的，同时会检测传感器12的信号。当处理器40检测到开关20的电压是低电平的时候，此时处理器40忽略传感器12的信号，同时认为开关20处于被按压的状态。

优选地，一些实施例中还可包括防误触的方法。在步骤S1之前，还可包括如下步骤：处理器40判断开关20是否根据外部触控动作产生一触摸感应信号，若是，则说明按压信号的产生是基于用户所发出指令的基础上的，从而可继续执行步骤S1。若否，则说明并非用户所发出指令，而是由于误触到其他物体而导致按压信号的产生，在这种情况下，立即结束后续操作。这样的好处是，只有在用户发出指令后才会进一步进行按压信号的判断，若在误触其他物体的情况下，则直接退出当前操作界面，可防止用户因为误触开关20而影响体验。

在一些优选实施例中，操控方法还包括如下步骤T1至T3。T1：选择控制模块43判断开关20上是否产生一按压信号，若是，则执行步骤T3；若否，则执行步骤T2。T2：选择控制模块43选择第一输出模块41输出第一控制指令。T3：选择控制模块43选择第二输出模块42输出第二控制指令。

结合图12所示，传感器12包括触控感应模块122及触控判断模块124。触控感应模块122用于感应触控动作并输出感应信号。结合图13至图15所示，触控感应模块122包括驱动单元12A、感应单元12B和分析单元12C，其中，驱动单元12A和感应单元12B之间形成一可根据触控动作的变化而进行变化的可变电容量，分析单元12C根据可变电容量输出感应信号。优选地，预设阈值为预设电容阈值，所述预设阈值可根据实际使用的需要进行调节。所述触控感应模块122是由两面组成，正面是驱动单元12A和感应单元12B，二者相互嵌入并交错设置，反面是GND的覆铜。优选地，驱动单元12A和感应单元12B均为梳形结构，二者的梳齿部位相互交错嵌入设置，并且可以互换。作为选择，正面是驱动单元12A和感应单元12B也可为其他结构，只要可以实现交错嵌入设置即可。其中金属环14可以接GND，以提高静电屏蔽性能。在无任何物质与传感器12接触时，驱动单元12A和感应单元12B电极之间会形成一个电容。当与手指或者其他导电物质轻轻的接触到或者按压在按键表面的压力小于一压力阈值的时候，会引起驱动单元12A和感应单元12B之间的电容发生变化。可以理解地，压力阈值为1.6-3.5N。优选地，压力阈值为2.4N。压力阈值的大小可以根据开关1（开关1可以选择锅仔片开关）的型号确定，不同的开关压力阈值不同，可以根据实际需要进行选型。当上述电容变化达到及超过预先设定的电容值变化量时，分析单元12C会产生一个中断信息，并输出感应信号，感应信号包括中断信息。

触控判断模块124用于判断感应信号是否达到一预设阈值，并在达到时输出触控信号。可以理解地，第一输出模块41与触控判断模块124连接，并根据收到触控信号输出第一控制指令。

优选地，在一些实施例中，上述步骤S2中还包括如下步骤P1至P3。P1：触控感应模块122感应触控动作并输出感应信号，感应信号包括中断信息。作为选择，第一输出模块41还根据触控信号判断寄存器数据库中是否有相对应的有效数据，若是，则输出第一控制指令，若否，则不输出。P2：触控判断模块124判断感应信号是否达到一预设阈值，若是，则执行步骤P3；若否，则结束。P3：第一输出模块41输出第一控制指令。

本实用新型实施方式中，触控组件10与开关20集成于软硬结合板30上，简化了结构。软性电路板36可在触控组件10按压及弹起的移动过程中发生一定形变而不影响电连接线路，方便使用，延长使用寿命。利用开关20及触控组件10，使得传感器装置200同时具备机械按键及触控功能，用户的触摸和按下操作可以提供两种不同的电信号，实现在一个部件上实现多种控制功能。当用户按压传感器装置200时，可以同时触发触摸感应信号及开关20，从而实现在一个部件上实现多种控制功能，节省结构空间。传感器12与开关20产生的两个控制信号可以分别用于控制不同功能，也可以同时控制相同的功能，例如当两个控制信号同时产生时才启动某一功能，从而可以有效避免误触。

进一步地，本实用新型还提供一种变更实施方式的传感器装置及终端，所述变更实施方式的方案与上述实施方式基本相同，即上述实施方式的基本说明均为用于所述变更实施方式，所述变更实施方式的方案与上述实施方式的主要区别在于，所述触控组件变更为其他传感器组件（如传感器组件），所述传感器组件还用于在被触摸或按压时获取施加触摸或按压的物体的生物特征信息。所述所述生物特征信息可以为指纹信息。

具体地，所述终端还用于在获取施加触摸或按压的物体的生物特征信息后将获取的生物特征信息与预设生物特征信息比对，若比对结果为相同，则执行第三控制功能。

所述终端包括处理器，所述处理器侦测所述终端是否处于利用生物特征信息解锁/验证界面的状态，若是，所述处理器控制所述传感器组件获取施加触摸或按压的物体的生物特征信息，并控制将获取的生物特征信息与预设生物特征信息比对，若比对结果相同，则输出控制指令执行所述第三控制功能，若比对结果不同，所述处理器判断开关上是否产生一按压信号，若是，则输出控制指令以执行所述第二控制功能，若否，则所述处理器判断传感器组件是否产生一触控信号，若是，则输出控制指令以执行所述第一控制功能，若否，则不输出。

所述处于利用生物特征信息解锁/验证界面的状态包括指纹解锁状态、机密资料处理指纹验证状态及指纹验证支付状态中的至少一种。

所述第三控制功能为屏幕解锁、打开资料、复制资料、删除资料、支付款项功能中的至少一种。

所述传感器组件用于被按压时可将受到的压力传导至所述开关，使得所述开关被触发而实现第四控制功能，所述第四控制功能为唤醒休眠功能。

所述触摸为单击触摸，即所述传感器组件在被单击触摸时产生控制信号实现所述第二控制功能。

以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种传感器装置，其特征在于：包括传感器、软硬结合板及支撑板，所述传感器设置于所述软硬结合板上并与所述软硬电路板电连接，所述软硬结合板的边缘设置有缺口，所述支撑板收容于所述缺口中用于支撑所述传感器。

2.如权利要求1所述的传感器装置，其特征在于：所述支撑板为PET板，所述支撑板通过胶体粘接于所述传感器上。

3.如权利要求1所述的传感器装置，其特征在于：所述软硬结合板包括具有延伸部的软性电路板，所述延伸部包括设置有电子元件的器件区域，所述器件区域设置有用于支撑电子元件的补强板。

4.如权利要求3所述的传感器装置，其特征在于：所述补强板通过胶体固定于所述器件区域，且所述电子元件与所述补强板分别位于所述器件区域的两侧。

5.如权利要求3所述的传感器装置，其特征在于：所述补强板的数量为两个且分别为第一补强板与第二补强板，其中第一补强板设置于所述软性电路板的延伸部末端，其中第二补强板设置于所述延伸部两端之间的中央区域。

6.如权利要求5所述的传感器装置，其特征在于：所述第一补强板电性接地。

7.如权利要求6所述的传感器装置，其特征在于：所述第一补强板通过导电胶与一铁框电连接并固定从而所述第一补强板实现电性接地。

8.如权利要求7所述的传感器装置，其特征在于：所述延伸部上还包括接地区域，所述接地区域与所述铁框电连接并固定从而实现电性接地。

9.如权利要求1-8中任一项所述的传感器装置，其特征在于：所述传感器装置还包括一开关，所述传感器被按压时可将受到的压力传导至所述开关使得所述开关被触发，所述开关设置于所述软硬结合板上，所述传感器与所述开关分别位于所述软硬结合板的两侧。

10.如权利要求1-8中任一项所述的传感器装置，其特征在于：所述传感器包括以下至少之一：

指纹传感器，触控传感器，血氧传感器和心率传感器。