CN208432878U

CN208432878U - 一种微压力传感器在按键控制领域的应用结构

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Publication number: CN208432878U
Application number: CN201821185797.7U
Authority: CN
Inventors: 江冠华; 王理想; 陈云; 程修国; 卜小康
Original assignee: Jiangsu Weite Electronic Ltd By Share Ltd
Current assignee: Jiangsu Weite Electronic Ltd By Share Ltd
Priority date: 2018-07-25
Filing date: 2018-07-25
Publication date: 2019-01-25
Anticipated expiration: 2028-07-25

Abstract

为了解决电容屏只能作为单一的开关按键的功能，以及在某些应用场景下无法识别的缺点，本实用新型提出一种微压力传感器在按键控制领域的应用结构，其包括电源模块、微压力数据采集芯片、微压力数据分析芯片，电源模块用于将外部输入的电源转换为能够提供给微压力数据采集芯片和微压力数据分析芯片工作的电压值，分别供给微压力数据采集芯片和微压力数据分析芯片工作，微压力数据采集芯片与微压力数据分析芯片之间通过I2C通讯协议进行交互。采用以上微压力传感器在按键控制领域的应用结构可以识别按键的力度的大小，从而对按键的力度进行分级，不同的力度级别可以代表不同的控制命令，当然，也可以设定所有的力度均代表同一个控制命令。

Description

一种微压力传感器在按键控制领域的应用结构

技术领域

本实用新型涉及电子屏幕表面的按键控制系统，较为具体的，涉及到一种微压力传感器在按键控制领域的应用结构。

背景技术

目前，对家用电器或者手机等电子屏幕表面的控制方案均采用电容屏按键，一般情况下，电容屏按键只能通过手指进行触碰，而不能采用其他的物体进行触碰，因为当手指触摸到电容屏按键表面后，电容的电势差会发生变化，从而起到开关的控制效果。电容屏按键的缺陷在于其只能识别用户有没有进行触碰，并无法感知到触碰的力度大小，所以电容屏只能作为单一的开关功能使用。而且在有些应用场景下有时候，比如对于油烟机上面的电容屏按键，用户虽然用手指对电容屏进行触碰，但是由于手指上有油或者水，导致电容的电势差没有发生改变，所以直接导致对电容屏按键的控制无效。

实用新型内容

为了解决电容屏只能作为单一的开关按键的功能，以及在某些应用场景下无法识别的缺点，本实用新型提出一种微压力传感器在按键控制领域的应用结构，其包括电源模块、微压力数据采集芯片、微压力数据分析芯片，电源模块用于将外部输入的电源转换为能够提供给微压力数据采集芯片和微压力数据分析芯片工作的电压值，分别供给微压力数据采集芯片和微压力数据分析芯片工作，微压力数据采集芯片采用XR10910-QFN40-0.5P,工作电压为2.8V，微压力数据分析芯片采用MKL16Z64VFMA4-QFN32，工作电压为2.8V,微压力数据采集芯片与微压力数据分析芯片之间通过I2C通讯协议进行交互。采用以上微压力传感器在按键控制领域的应用结构可以识别按键的力度的大小，从而对按键的力度进行分级，不同的力度级别可以代表不同的控制命令，当然，也可以设定所有的力度均代表同一个控制命令，也就是做成跟电容屏按键一样的效果。

一种微压力传感器在按键控制领域的应用结构，其包括：电源模块、微压力数据采集芯片和微压力数据分析芯片，电源模块采用芯片U3的型号为XC6206P282MR，其总共包含3个引脚，引脚3(VIN)用于连接外部输入电源，外部输入电源Vbat的电压范围为3.3V～5V,引脚1(VSS)接地，引脚2(VOUT)用于输出2.8V的电压分别供给微压力数据采集芯片U4和微压力数据分析芯片U1工作；微压力数据采集芯片U4的型号为XR10910-QFN40-0.5P,其总共包括40个引脚，其中引脚1(SIG+01)至引脚32(SIG-16)均用于连接微压力传感器(微压力传感器就是按键)，最多可以连接16个微压力传感器(微压力传感器就是按键)，引脚1(SIG+01)和引脚2(SIG-01)为一对引脚，用于连接到第一个微压力传感器(微压力传感器就是按键)上，依次类推，引脚3(SIG+02)和引脚4(SIG-02)为一对引脚，用于连接到第二个微压力传感器(微压力传感器就是按键)上；引脚33(BRDG POWER)用于输出2.8V～3V的电压供给微压力传感器(微压力传感器就是按键)工作；引脚36(VCC)、引脚40(VDD)连接到电源模块的芯片U3的引脚2(VOUT)；引脚34和引脚37分别接地；引脚38(I2C_SCL)和引脚39(I2C_SDA)为I2C接口，用于与微压力数据分析芯片U1进行通讯；微压力数据分析芯片U1的型号为MKL16Z64VFM4-QFN32,其总共包含32个引脚，其中引脚1(PTE0)、引脚2(PTE1)、引脚3(PTE16)、引脚4(PTE17)、引脚9(PTE30)、引脚11(PTA1)、引脚12(PTA2)、引脚14(PTA4)、引脚17(PTA18)、引脚18(PTA19)、引脚20(PTB0)、引脚24(PTC3)、引脚26(PTC5)、引脚27(PTC6)、引脚28(PTC7)、引脚29(PTD4)、引脚30(PTD5)为普通的I/O口，用于输入各种按键控制信号，比如灯亮、喇叭响等控制信号；引脚5(PTE18)和引脚6(PTE19)为I2C接口，用于与微压力数据采集芯片U4的引脚38(I2C_SCL)和引脚39(I2C_SDA)分别连接；引脚21(PTB1)与微压力数据采集芯片U4的引脚35(OUT)相连，用于将微压力数据采集芯片U4的引脚35(OUT)的信号输入到微压力数据分析芯片U1中；引脚7(VDDA)、引脚15(VDD)连接到芯片U3的引脚2(VOUT)；引脚8(VSSA)和引脚16(VSSA)接地，引脚10(PTA0)和引脚13(PTA3)为捎入程序的接口；引脚19接入复位电路；引脚22(PTC1)和引脚23(PTC2)为一对预留的I2C通讯接口；引脚25(INT)为外部中断接口；引脚31(PTD6)和引脚32(PTD7)为预留的一对串口通行接口。

进一步的，微压力传感器在按键控制领域的应用结构中还包括一个统一对外接口J1，用于连接电源模块、微压力数据采集芯片U4和微压力数据分析芯片U1。

进一步的，电源模块中，外部输入电源Vbat连接电容C14、电容C15然后接地，并输出电压给芯片U3的引脚3(VIN)，其中电容C14的大小为10uF,电容C15的大小为0.1uF；芯片U3的引脚2(VOUT)连接电容C12、电容C13然后接地，并输出2.8V的电压分别给微压力数据采集芯片和微压力数据分析芯片，其中电容C12的大小为1uF,电容C13的大小为0.1uF。

进一步的，微压力数据采集芯片U4引脚33(BRDG POWER)连接电容C11然后接地，并输出2.8V～3V的电压供给微压力传感器(微压力传感器就是按键)工作，其中电容C11的大小为1uF,最大电压值为16V。

进一步的，芯片U3的引脚2(VOUT)连接电容C10然后接地，并输出2.8V的电压给微压力数据采集芯片U4的引脚36(VCC)，其中电容C10的大小为1uF,最大电压值为16V。

进一步的，芯片3的引脚2(VOUT)连接电容C8和电容C9然后接地，并输出2.8V的电压给微压力数据采集芯片U4的引脚40(VDD)，其中电容C8的大小为1uF,最大电压值为16V，电容C9的大小为0.1uF,最大电压值为16V。

进一步的，微压力数据分析芯片U1的引脚5(PTE18)和引脚6(PTE19)分别通过电阻R3和电阻R5连接到芯片U3的引脚2(VOUT)，其中电阻R3和电阻R5的大小均为4.7KΩ。此处接入电源的目的，是为了保证微压力数据分析芯片U1和微压力数据采集芯片U4的通信质量。如果此处不连接电源，有时理论输出一个高电平应当为2.8V，但是实际却只有2.3V，电压值并不高，会影响通信质量。

进一步的，微压力数据分析芯片U1的引脚23(PTC2)和引脚22(PTC1)分别通过电阻R1和电阻R2连接到芯片U3的引脚2(VOUT)，其中电阻R3和电阻R5的大小均为4.7KΩ。此处接入电源的目的，是为了保证微压力数据分析芯片U1和微压力数据采集芯片U4的通信质量。

进一步的，微压力数据采集芯片U4的引脚35(OUT)通过电阻R4连接到微压力数据分析芯片U1的引脚21(PTB1)，在引脚21(PTB1)与电阻R4之间连接电容C1后接地，其中电阻R4的大小为10KΩ，电容C1的大小为0.01uF,最大电压为16V。

进一步的，芯片3的引脚2(VOUT)经过一个磁珠L1后连接到微压力数据分析芯片U1的引脚7(VDDA),在磁珠L1的两端各连接一个电容C3和电容C4然后接地，其中磁珠L1的为100R，电容C3的大小为1uF,最大电压为16V，电容C4的大小为0.1uF,最大电压为16V。

进一步的，芯片3的引脚2(VOUT)连接到微压力数据分析芯片U1的引脚15(VDD)，同时在引脚15(VDD)加两个电容C6和C7然后接地，其中电容C6的大小为1uF,最大电压为16V，电容C7为0.1uF,最大电压为16V。

进一步的，微压力数据分析芯片U1的复位电路的连接方式为：芯片U3的引脚2(VOUT)通过电阻R6后连接到微压力数据分析芯片U1的引脚19(PTA20)，在电阻R6与引脚2(VOUT)之间连接一个电容C5然后接地，其中电阻R6为10KΩ，电容C5的大小为0.01uF,最大电压为16V。当通电后，电容C5在通电后的一瞬间会充电，在没有充满前引脚19(PTA20)都是低电位，芯片就不工作，当电容C5充满后，引脚19(PTA20)为高电位，微压力数据分析芯片U1就重头执行程序，也开始复位。

本实用新型的微压力传感器在按键控制领域的应用结构的工作原理如下：首先，电源模块给微压力数据采集芯片U4和微压力数据分析芯片U1供电。

接着，微压力数据采集芯片U4通过引脚1(SIG+01)～引脚32(SIG-16)连接到相应微压力传感器，并通过微压力数据采集芯片U4的计算机程序不断采集相应的微压力传感器上的压力数据。

接着，微压力数据采集芯片U4的引脚38(SCL)、引脚39(SDA)与微压力数据分析芯片U1的引脚6(PTE19)、引脚5(PTE18)通过I2C通讯协议产生交互。将微压力数据采集芯片U4采集到的压力信号通过引脚35(OUT)输出到微压力数据分析芯片U1的引脚21(PTB1)，由微压力数据分析芯片U1中的计算机程序进行分析，然后输出信号给控制器，由控制器输出命令进行相应的动作的执行。

由于采用以上微压力传感器在按键控制领域的应用结构可以识别按键的力度的大小，从而对按键的力度进行分级，不同的力度级别可以代表不同的控制命令，当然，也可以设定所有的力度均代表同一个控制命令。且只需要采集力度的大小，所以应用在油烟机或者微波炉的面板上，比较适用，并不用担心手上有油污或水渍的时候无法成功启动按键系统。

附图说明

图1为电源模块的结构示意图。

图2为微压力数据采集芯片U4的结构示意图。

图3为芯片U3的引脚2(VOUT)连接到微压力数据采集芯片U4的引脚33(BRDGPOWER)的优选滤波电路。

图4为芯片U3的引脚2(VOUT)连接到微压力数据采集芯片U4的引脚36(VCC)的优选滤波电路。

图5为芯片U3的引脚2(VOUT)连接到微压力数据采集芯片U4的引脚40(VDD)的优选滤波电路。

图6为微压力数据分析芯片U1的结构示意图。

图7为统一对外接口J1的结构示意图。

图8为外部输入电源(Vbat)连接到统一对外接口J1的引脚49(BRDG POWER)的优选滤波电路。

图9为本实用新型的微压力传感器在按键控制领域的应用结构的示意图。

主要元件符号说明

微压力数据采集芯片	U4
		微压力数据分析芯片	U1

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

具体实施案例1：

如图9所示，为本实用新型的微压力传感器在按键控制领域的应用结构的示意图。其包括：电源模块、微压力数据采集芯片和微压力数据分析芯片。

如图1所示，为电源模块的结构示意图。电源模块采用芯片U3的型号为XC6206P282MR，其总共包含3个引脚，外部输入电源Vbat连接电容C14、电容C15然后接地，并输出电压给芯片U3的引脚3(VIN)，其中电容C14的大小为10uF,电容C15的大小为0.1uF；芯片U3的引脚2(VOUT)连接电容C12、电容C13然后接地，并输出2.8V的电压分别给微压力数据采集芯片和微压力数据分析芯片，其中电容C12的大小为1uF,电容C13的大小为0.1uF。

如图2为微压力数据采集芯片U4的结构示意图。微压力数据采集芯片U4的型号为XR10910-QFN40-0.5P,其总共包括40个引脚，其中引脚1(SIG+01)至引脚32(SIG-16)均用于连接微压力传感器(微压力传感器就是按键)，最多可以连接16个微压力传感器(微压力传感器就是按键)，引脚1(SIG+01)和引脚2(SIG-01)为一对引脚，用于连接到第一个微压力传感器(微压力传感器就是按键)上，依次类推，引脚3(SIG+02)和引脚4(SIG-02)为一对引脚，用于连接到第二个微压力传感器(微压力传感器就是按键)上；引脚34和引脚37分别接地；引脚38(I2C_SCL)和引脚39(I2C_SDA)为I2C接口，用于与微压力数据分析芯片U1进行通讯。

如图3所示，为芯片U3的引脚2(VOUT)连接到微压力数据采集芯片U4的引脚33(BRDG POWER)的优选滤波电路。微压力数据采集芯片U4引脚33(BRDG POWER)连接电容C11然后接地，并输出2.8V～3V的电压供给微压力传感器(微压力传感器就是按键)工作，其中电容C11的大小为1uF,最大电压值为16V。

如图4所示，为芯片U3的引脚2(VOUT)连接到微压力数据采集芯片U4的引脚36(VCC)的优选滤波电路。芯片U3的引脚2(VOUT)连接电容C10然后接地，并输出2.8V的电压给微压力数据采集芯片U4的引脚36(VCC)，其中电容C10的大小为1uF,最大电压值为16V。

如图5所示，为芯片U3的引脚2(VOUT)连接到微压力数据采集芯片U4的引脚40(VDD)的优选滤波电路。进一步的，芯片3的引脚2(VOUT)连接电容C8和电容C9然后接地，并输出2.8V的电压给微压力数据采集芯片U4的引脚40(VDD)，其中电容C8的大小为1uF,最大电压值为16V，电容C9的大小为0.1uF,最大电压值为16V。

如图6所示，为微压力数据分析芯片U1的结构示意图。微压力数据分析芯片U1的型号为MKL16Z64VFM4-QFN32,其总共包含32个引脚，其中引脚1(PTE0)、引脚2(PTE1)、引脚3(PTE16)、引脚4(PTE17)、引脚9(PTE30)、引脚11(PTA1)、引脚12(PTA2)、引脚14(PTA4)、引脚17(PTA18)、引脚18(PTA19)、引脚20(PTB0)、引脚24(PTC3)、引脚26(PTC5)、引脚27(PTC6)、引脚28(PTC7)、引脚29(PTD4)、引脚30(PTD5)为普通的I/O口，用于输入各种按键控制信号，比如灯亮、喇叭响等控制信号；引脚5(PTE18)和引脚6(PTE19)为I2C接口，用于与微压力数据采集芯片U4的引脚38(I2C_SCL)和引脚39(I2C_SDA)分别连接；引脚21(PTB1)与微压力数据采集芯片U4的引脚35(OUT)相连，用于将微压力数据采集芯片U4的引脚35(OUT)的信号输入到微压力数据分析芯片U1中；引脚7(VDDA)、引脚15(VDD)连接到芯片U3的引脚2(VOUT)；引脚8(VSSA)和引脚16(VSSA)接地，引脚10(PTA0)和引脚13(PTA3)为捎入程序的接口；引脚19接入复位电路；引脚22(PTC1)和引脚23(PTC2)为一对预留的I2C通讯接口；引脚25(INT)为外部中断接口；引脚31(PTD6)和引脚32(PTD7)为预留的一对串口通行接口。

如图7所示，为统一对外接口J1的结构示意图，芯片U3、微压力数据采集芯片U4和微压力数据分析芯片U1均插接在同一对外接口J1上。其中，统一对外接口J1的型号为CON60，其包含60个引脚，其中引脚1～引脚16为普通的IO口，引脚17～引脚48为16对引脚，用于与连接微压力传感器(微压力传感器就是按键)，引脚49(BRDG POWER)用与向外部供电，引脚50和引脚58接地，引脚51(SWDIO)和引脚52(SWCLK)为捎入程序的接口，引脚53(RESET)为复位接口，引脚54(I2C_SCL1)和引脚55(I2C_SDA1)为一对I2C接口，引脚56(INT)为外部中断接口，引脚57(Vbat)为外部输入电源接口，引脚59(NDT-RX)和引脚60(NDT-TX)为一对串口通行接口。

如图8所示，外部输入电源(Vbat)连接到统一对外接口J1的引脚49(BRDG POWER)的优选滤波电路，外部输入电源(Vbat)经过一个电容C2接地，并将电压输出给外接口J1的引脚49(BRDG POWER)，其中电容C2的大小为1uF,最大工作电压为16V。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种微压力传感器在按键控制领域的应用结构，其包括：电源模块、微压力数据采集芯片和微压力数据分析芯片，电源模块采用芯片U3的型号为

XC6206P282MR，其总共包含3个引脚，引脚3用于连接外部输入电源，外部输入电源Vbat的电压范围为3.3V～5V,引脚1接地，引脚2用于输出2.8V的电压分别供给微压力数据采集芯片U4和微压力数据分析芯片U1工作；其特征在于：微压力数据采集芯片U4的型号为XR10910-QFN40-0.5P,其总共包括40个引脚，其中引脚1至引脚32均用于连接微压力传感器，最多可以连接16个微压力传感器，引脚1和引脚2为一对引脚，用于连接到第一个微压力传感器上，依次类推，引脚3和引脚4为一对引脚，用于连接到第二个微压力传感器上；引脚33用于输出2.8V～3V的电压供给微压力传感器工作；引脚36、引脚40连接到电源模块的芯片U3的引脚2；引脚34和引脚37分别接地；引脚38和引脚39为I2C接口，用于与微压力数据分析芯片U1进行通讯；微压力数据分析芯片U1的型号为MKL16Z64VFM4-QFN32,其总共包含32个引脚，其中引脚1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚9、引脚11、引脚12、引脚14、引脚17、引脚18、引脚20、引脚24、引脚26、引脚27、引脚28、引脚29、引脚30为普通的I/O口，用于输入按键控制信号；引脚5和引脚6为I2C接口，用于与微压力数据采集芯片U4的引脚38和引脚39分别连接；引脚21与微压力数据采集芯片U4的引脚35相连，用于将微压力数据采集芯片U4的引脚35的信号输入到微压力数据分析芯片U1中；引脚7、引脚15连接到芯片U3的引脚2；引脚8和引脚16接地，引脚10和引脚13为捎入程序的接口；引脚19接入复位电路；引脚22和引脚23为一对预留的I2C通讯接口；引脚25为外部中断接口；引脚31和引脚32为预留的一对串口通行接口。

2.如权利要求1所述的微压力传感器在按键控制领域的应用结构，其特征在于：微压力传感器在按键控制领域的应用结构中还包括一个统一对外接口J1，用于连接电源模块、微压力数据采集芯片U4和微压力数据分析芯片U1。

3.如权利要求1所述的微压力传感器在按键控制领域的应用结构，其特征在于：电源模块中，外部输入电源Vbat连接电容C14、电容C15然后接地，并输出电压给芯片U3的引脚3，其中电容C14的大小为10uF,电容C15的大小为0.1uF；芯片U3的引脚2连接电容C12、电容C13然后接地，并输出2.8V的电压分别给微压力数据采集芯片和微压力数据分析芯片，其中电容C12的大小为1uF,电容C13的大小为0.1uF。

4.如权利要求1所述的微压力传感器在按键控制领域的应用结构，其特征在于：微压力数据分析芯片U1的引脚5和引脚6分别通过电阻R3和电阻R5连接到芯片U3的引脚2，其中电阻R3和电阻R5的大小均为4.7KΩ；微压力数据分析芯片U1的引脚23和引脚22分别通过电阻R1和电阻R2连接到芯片U3的引脚2，其中电阻R3和电阻R5的大小均为4.7KΩ。

5.如权利要求1所述的微压力传感器在按键控制领域的应用结构，其特征在于：芯片3的引脚2经过一个磁珠L1后连接到微压力数据分析芯片U1的引脚7,在磁珠L1的两端各连接一个电容C3和电容C4然后接地，其中磁珠L1的为100R，电容C3的大小为1uF,最大电压为16V，电容C4的大小为0.1uF,最大电压为16V。

6.如权利要求1所述的微压力传感器在按键控制领域的应用结构，其特征在于：微压力数据分析芯片U1的复位电路的连接方式为：芯片U3的引脚2通过电阻R6后连接到微压力数据分析芯片U1的引脚19，在电阻R6与引脚2之间连接一个电容C5然后接地，其中电阻R6为10KΩ，电容C5的大小为0.01uF,最大电压为16V；当通电后，电容C5在通电后的一瞬间会充电，在没有充满前引脚19都是低电位，芯片就不工作，当电容C5充满后，引脚19为高电位，微压力数据分析芯片U1就重头执行程序，也开始复位。

7.如权利要求1所述的微压力传感器在按键控制领域的应用结构，其特征在于：微压力数据采集芯片U4引脚33连接电容C11然后接地，并输出2.8V～3V的电压供给微压力传感器工作，其中电容C11的大小为1uF,最大电压值为16V。

8.如权利要求1所述的微压力传感器在按键控制领域的应用结构，其特征在于：芯片U3的引脚2连接电容C10然后接地，并输出2.8V的电压给微压力数据采集芯片U4的引脚36，其中电容C10的大小为1uF,最大电压值为16V；芯片3的引脚2连接电容C8和电容C9然后接地，并输出2.8V的电压给微压力数据采集芯片U4的引脚40，其中电容C8的大小为1uF,最大电压值为16V，电容C9的大小为0.1uF,最大电压值为16V。

9.如权利要求1所述的微压力传感器在按键控制领域的应用结构，其特征在于：微压力数据采集芯片U4的引脚35通过电阻R4连接到微压力数据分析芯片U1的引脚21，在引脚21与电阻R4之间连接电容C1后接地，其中电阻R4的大小为10KΩ，电容C1的大小为0.01uF,最大电压为16V。

10.如权利要求1所述的微压力传感器在按键控制领域的应用结构，其特征在于：芯片3的引脚2连接到微压力数据分析芯片U1的引脚15，同时在引脚15加两个电容C6和C7然后接地，其中电容C6的大小为1uF,最大电压为16V，电容C7为0.1uF,最大电压为16V。