CN213843823U - 一种单点式触摸面板及单点式触摸传感器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及触摸式传感器应用技术领域，尤其涉及一种单点式触摸面板及单点式触摸传感器装置，包括单点式触摸面板、A/D转换器、卡座、排线；其工作原理是：通过在A/D转换器内设置电信号强度的阈值，过滤掉非人手触摸产生的电信号，再将人手触摸产生的电信号转换成数字信号输入至所述微处理器，经所述微处理器识别确认后输入至主控盒子；本实用新型所述一种单点式触摸面板及单点式触摸传感器装置的有益效果是：一是触摸式传感器信号处理装置制作工艺简单、成本低；二是触摸式传感器信号处理装置与主控盒子采用卡口式连接，且电源数据线的长度可任意设定，因此，安装使用方便、灵活。

Description

一种单点式触摸面板及单点式触摸传感器装置

技术领域

本实用新型涉及触摸式传感器应用技术领域，尤其涉及一种单点式触摸面板及单点式触摸传感器装置。

背景技术

名称为“触摸式传感器装置及其操作模式切换方法(授权公告号：CN102037431B)”中国专利文件公开的“触摸式传感器装置”的技术方案是：触摸式传感器装置包括一块触摸式面板和一个微控制器单元(MCU)，所述触摸式面板的触摸式电极以矩阵形式排列于面板的平面上；所述微控制器单元(MCU)中的触摸式传感器芯片包括触摸式传感器单元、感测数据产生器、比较器、数据储存器和触摸位置数据产生器；所述触摸式传感器单元包括若干个触摸式传感器；所述触摸式传感器单元贴合在触摸式面板的下面，所述触摸式传感器单元的触摸式传感器与触摸式面板的触摸电极一一对应电连接；所述数据储存器中预先储存图案信号(诸如字母信号、数字信号以及形状信号)。

名称为“一种触摸式按键装置(授权公告号：CN210807219U)”中国专利文献公开的“触摸式按键装置”的技术方案是：包括发光PCB底板、塑胶支架、触摸式PCB板、按键安装板以及多个半透明按键，多个所述半透明按键的下端通过一导电双面胶与所述触摸式PCB板连接，所述触摸式PCB板与每一所述半透明按键对应的位置均设有金属电极，所述触摸式PCB板位于所述金属电极的中部设有镂空孔，所述塑胶支架包括支撑板和设于所述支撑板下端的多根空心柱，每一所述镂空孔的下端均设有一根空心柱。

在“触摸式传感器装置及其操作模式切换方法(授权公告号：CN102037431B)”专利文献公开的技术方案中，所述触摸式面板与触摸式传感器是一一对应的阵列式排布，是“触摸式传感器装置”现有技术的典型代表，其存在的技术问题是：触摸式电极与触摸式传感器体积小、密度大，制作工艺复杂、制作成本高；且触摸式面板与触摸式电极紧密连接，不能分离。

在“一种触摸式按键装置(授权公告号：CN210807219U)”专利文献公开的技术方案虽然较第一份专利文献简单，但是其存在的技术问题是：触摸式面板与PCB板不能分离，即触摸式电极是贴合在PCB板上面，而不能单独设置在PCB板之外。

实用新型内容

为解决现有技术存在的“触摸式面板与触摸式传感器体积小、密度大，制作工艺复杂、制作成本高”和“触摸式面板与PCB板不能分离”的技术问题，本实用新型提供“一种单点式触摸面板及单点式触摸传感器装置”的技术方案，所述一种单点式触摸面板及单点式触摸传感器装置的技术方案如下：

一种单点式触摸面板，所述单点式触摸面板包括板座、板盖、导电片、胶层、引线；所述板座和板盖均为硬质塑料，所述单点式触摸面板的板座是乐高经典颗粒积木玩具中的一块2×2的板，板盖是乐高经典颗粒积木玩具中的一块2×2的光板；所述板盖盖合在板座上；所述导电片是金属片，用胶层固定粘接在板盖内，所述引线的一端通过板盖侧壁上的通孔穿入板盖内部与导电片电连接。

一种单点式触摸传感器装置，所述单点式触摸传感器装置包括单点式触摸面板、A/D (模拟信号/数字信号)转换器、排线、卡座；

所述A/D转换器包括A/D转换器壳体，所述A/D转换器壳体内设有一块PCB板，所述PCB板上设有一个微处理器、触摸式传感器单元、输出电阻器、输入电阻器；所述触摸式传感器单元包括若干个触摸式传感器，每个触摸式传感器设有阈值电容器和滤波电容器，其输出端设有输出电阻器，其输入端设有输入电阻器；所述输入电阻器的输出端与所述触摸式传感器的输入端电连接，所述输入电阻器的输入端是所述A/D转换器的输入接点；所述输出电阻器的输入端与所述触摸式传感器的输出端电连接，所述输出电阻器的输出端与所述微处理器的输入端电连接，所述微处理器的输出端是所述A/D转换器的输出接点，包括两个电源线接点和两个数据线接点；所述微处理器的电源接点和接地接点分别与触摸式传感器单元的电源接点和接地接点电连接；

所述排线为四芯排线，包括两条电源线和两条数据线；

所述卡座包括卡座壳体，相应的，所述卡座壳体上设有四个卡座输入接点和四个卡座输出接点，所述排线的一端分别与卡座输入接点电连接，另一端与所述A/D转换器输出接点的两个电源线接点和两个数据线接点电连接；所述单点式触摸面板的引线与所述A/D转换器输入接点电连接。

本实用新型所述一种单点式触摸面板及单点式触摸传感器装置的工作原理是：

如图1所示，是本实用新型所述一种单点式触摸面板的结构示意图，如图6所示，是本实用新型所述一种单点式触摸面板及单点式触摸传感器装置的工作示意图，所述卡座4与主控盒子5卡接后，主控盒子5向单点式触摸传感器装置提供3.3V的工作电压，所述 A/D转换器2和单点式触摸面板1获电进入工作状态，图7是所述A/D转换器的电路图，图8是单点式触摸传感器装置与主控盒子卡接后的工作电路图；

由于任何两个导电的物体之间都存在着感应电容，因此，一个单点式触摸面板带电后，与大地可以构成一个感应电容，在周围环境不变的情况下，该感应电容值是固定不变的微小值，由于这个微小的电容值达不到A/D转换器中触摸式传感器上阈值电容器设定的电容值，因此，不会被触摸式传感器的A/D转换器识别处理；当有人体手指触摸到单点式触摸面板时，人体手指与大地构成的感应电容和单点式触摸面板与大地构成的感应电容并联，会使总感应电容值增加，由于这个总感应电容值超过了触摸式传感器上阈值电容器设定的电容值，因此，触摸式传感器的A/D转换器就会识别到该单点式触摸面板被触摸的确定信号，并将这个单点式触摸面板产生的总感应电容值模拟信号转换成数字信号传送至微处理器，所述微处理器再通过排线中的数据线将数字信号传送至主控盒子；

所述主控盒子包括微控制器单元MCU，所述微控制器单元MCU包括若干个输入接口、输入比较器、数据储存器和触摸位置数据产生器、输出接口；每个所述微控制器单元MCU的输入接口可以接入一套本实用新型所述的单点式触摸传感器装置；所述微控制器单元MCU根据单点式触摸传感器装置的A/D转换器输入的数字信号，通过比较器识别后，确定是否符合数据储存器中预先存储的工作程序编码，如果符合，则所述微控制器单元MCU 即调取该工作程序，通过输出接口控制相应的系统执行该工作程序；否则，即不予处理。

本实用新型所述一种单点式触摸面板及单点式触摸传感器装置包括以下应用场景：

1、输出音符音效：指定触摸传感器的编号顺序对应不同类型的音符音效，例如钢琴、小提琴、吉他、鼓；当触摸的时候，就可以进行乐曲演奏；

2、代替普通开关按键的功能；

3、控制电机、舵机的转动及切换：设定每个单点式触摸面板的编号及对应电机、舵机，通过监控长按，可以让持续转动直到松开停止；可以通过长按，让舵机匀速旋转角度直到松开停止；

4、输出灯光：指定触摸传感器对应一组一个灯，通过触碰或长按切换灯模式及调取灯组设定的亮灭及变色等规则。

本实用新型所述一种单点式触摸面板及单点式触摸传感器装置的有益效果是：将整块的阵列式触摸电极面板分解为若干个独立的单点式触摸电极面板(单点式触摸面板)，提供了一种新型的触摸电极面板，这种触摸电极面板制作简单，使用方便，显著地降低了触摸式面板的制造成本，并拓展了触摸式传感器的应用领域。

在上述技术方案的基础上，根据实际情况，对某些要素进行进一步的改进，会使该技术方案的得到更加广泛的应用。

附图说明

图1是本实用新型所述一种单点式触摸面板的结构示意图。

图2是本实用新型所述一种单点式触摸面板的板座的结构示意图。

图3是本实用新型所述一种单点式触摸面板的板盖的结构示意图。

图4是图3所述板盖与图2所述板座盖合的结构示意图。

图5是乐高经典颗粒积木玩具的基本颗粒的尺寸关系标准示意图。

图6是本实用新型所述一种单点式触摸传感器装置的结构示意图。

图7是本实用新型所述一种单点式触摸传感器装置的A/D转换器的电路示意图。

图8是本实用新型所述一种单点式触摸传感器装置的电路示意图。

图9是本实用新型所述一种单点式触摸传感器装置的应用结构示意图。

图10是本实用新型所述一种单点式触摸传感器装置的A/D转换器的电路示意图。

图11是本实用新型所述一种单点式触摸传感器装置的应用电路示意图。

附图标记说明：

1单点式触摸面板，11板座，12板盖，13导电片，14胶层，15引线；

2A/D转换器，21A/D转换器输入接点，22A/D转换器输出接点，23A/D转换器壳体；

3排线

4卡座，41卡座输入接点，42卡座输出接点，43卡座壳体；

5主控盒子，51主控盒子输入接口，Tx主控盒子输出接口；

U微控制器单元MCU，U1微处理器，U2第一触摸式传感器，U3第二触摸式传感器。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本实用新型所述一种单点式触摸面板及单点式触摸传感器装置的技术方案做进一步说明：

实施例一：

如图1、图2、图3、图4所示，本实施例提供一种单点式触摸面板，所述单点式触摸面板1包括板座11、板盖12、导电片13、胶层14、引线15；所述板座11和板盖12均为硬质塑料，所述单点式触摸面板1的板座11是乐高经典颗粒积木玩具中的一块2×2的板，板盖12是乐高经典颗粒积木玩具中的一块2×2的光板；所述板盖12盖合在板座11上；所述导电片13是金属片，用胶层14固定粘接在板盖12内，所述引线15的一端通过板盖 12侧壁上的通孔穿入板盖12内部与导电片13电连接。

关于乐高经典颗粒(简称为“小颗粒”)积木玩具的信息，网上一份名称为“大颗粒、小颗粒积木混玩实用解决方案”(网址：“https://post.smzdm.com/p/474759/”)的资料介绍了详细的基本信息：如附图5所示，是乐高经典颗粒(简称为“小颗粒”)积木玩具的两种基本拼接颗粒：一种叫“板”，一种叫“砖”。板和砖都是由方形壳体与圆柱凸粒两部分组成，方形壳体呈倒扣状，圆柱凸粒设在方形壳体的顶部，方形壳体的空腔内设有圆柱凸粒的嵌入孔，板或砖顶部的圆柱凸粒的数量与方形壳体空腔中嵌入孔的公称直径相等、数量相等、同心同轴，一一对应；圆柱凸粒与嵌入孔之间取过盈配合，利用“穴、柱连接原理”，一件拼接颗粒的圆柱凸粒挤压进另一件拼接颗粒的嵌入孔中，两件拼接颗粒即可牢靠的拼接在一起，通过这样的拼接，可以组成各种各样的玩具造型；还有一种由“板”转变的拼接颗粒叫“光板”，区别是只有方形壳体，没有圆柱凸粒。本实施例中所述“一块2×2的板”，是指板上的圆柱凸粒的数量(或嵌入孔的数量)在X向和Y向均为2个。

实施例二：

与实施例一相比，本实施例的区别在于：所述单点式触摸面板1的外形还包括圆形，或者是菱形，或者是椭圆形。

实施例三：

如图1、图6、图7、图8所示，一种单点式触摸传感器装置，所述单点式触摸传感器装置包括实施例一或实施例二中任一所述单点式触摸面板1，还包括A/D转换器2、排线3、卡座4；

所述A/D转换器2包括A/D转换器壳体23，所述A/D转换器壳体内设有一块PCB板，所述PCB板上设有一个微处理器、触摸式传感器单元、输出电阻器、输入电阻器；所述触摸式传感器单元包括若干个触摸式传感器，每个触摸式传感器设有阈值电容器和滤波电容器，其输出端设有输出电阻器，其输入端设有输入电阻器；所述输入电阻器的输出端与所述触摸式传感器的输入端电连接，所述输入电阻器的输入端是所述A/D转换器的输入接点 21；所述输出电阻器的输入端与所述触摸式传感器的输出端电连接，所述输出电阻器的输出端与所述微处理器的输入端电连接，所述微处理器的输出端是所述A/D转换器的输出接点22，包括两个电源线接点和两个数据线接点；所述微处理器的电源接点和接地接点分别与触摸式传感器单元的电源接点和接地接点电连接；

所述排线3为四芯排线，包括两条电源线和两条数据线；

所述卡座4包括卡座壳体43，相应的，所述卡座壳体上设有四个卡座输入接点41和四个卡座输出接点42，所述排线3的一端分别与卡座输入接点41电连接，另一端与所述 A/D转换器2的输出接点22的两个电源线接点和两个数据线接点电连接；所述单点式触摸面板的引线15与所述A/D转换器2的输入接点21电连接。

实施例四：

如图7、图8所示，与实施例三相比，本实施例的区别在于：所述A/D转换器2的微处理器U1的型号为150KA，包括4个输入接点LO1、LO2、LO3、LO4和2个输出接点 IN1、IN2；所述触摸式传感器单元包括第一触摸式传感器U2，所述第一触摸式传感器U2 的型号为7022KA，包括2个输入电阻器R14、R15的输入接点TI1、TI2和2个输出电阻器R12、R13的输出接点LO1、LO2，所述输入电阻器与输出电阻器的型号均为1K；所述单点式触摸面板1的引线15与所述A/D转换器2的输入接点TI1、TI2电连接，所述引线 15的型号为纯铜丝1210，长度不大于20厘米；所述阈值电容器C11的型号为472，所述滤波电容器C13的型号为104。

实施例五：

如图9、图10、图11所示，与实施例四相比，本实施例的区别在于：所述触摸式传感器单元包括第二触摸式传感器U3，所述第二触摸式传感器U3的型号为7022KA，包括 2个输入电阻器R18、R19的输入接点TI3、TI4和2个输出电阻器R16、R17的输出接点 LO4、LO3，所述输入电阻器与输出电阻器的型号均为1K；所述单点式触摸面板1的引线 15与所述A/D转换器2的输入接点TI3、TI4电连接，所述引线15的型号为纯铜丝1210，长度不大于20厘米；所述阈值电容器C12的型号为472，所述滤波电容器C15的型号为 106。

本实用新型所述一种单点式触摸面板及单点式触摸传感器装置的有益效果是：将整块的阵列式触摸电极面板分解为若干个独立的单点式触摸电极面板(单点式触摸面板)，提供了一种新型的触摸电极面板，这种触摸电极面板制作简单，使用方便，显著地降低了触摸式面板的制造成本，并拓展了触摸式传感器的应用领域。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实施例构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种单点式触摸面板，其特征在于：所述单点式触摸面板(1)包括板座(11)、板盖(12)、导电片(13)、胶层(14)、引线(15)；所述板座(11)和板盖(12)均为硬质塑料，所述单点式触摸面板(1)的板座(11)是乐高经典颗粒积木玩具中的一块2×2的板，板盖(12)是乐高经典颗粒积木玩具中的一块2×2的光板；所述板盖(12)盖合在板座(11)上；所述导电片(13)是金属片，用胶层(14)固定粘接在板盖(12)内，所述引线(15)的一端通过板盖(12)侧壁上的通孔穿入板盖(12)内部与导电片(13)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种单点式触摸面板，其特征在于：所述单点式触摸面板(1)的外形还包括圆形，或者是菱形，或者是椭圆形。

3.一种单点式触摸传感器装置，其特征在于：所述单点式触摸传感器装置包括权利要求1或2任一所述的一种单点式触摸面板(1)，还包括A/D转换器(2)、排线(3)、卡座(4)；

所述A/D转换器(2)包括A/D转换器壳体(23)，所述A/D转换器壳体内设有一块PCB板，所述PCB板上设有一个微处理器、触摸式传感器单元、输出电阻器、输入电阻器；所述触摸式传感器单元包括若干个触摸式传感器，每个触摸式传感器设有阈值电容器和滤波电容器，其输出端设有输出电阻器，其输入端设有输入电阻器；所述输入电阻器的输出端与所述触摸式传感器的输入端电连接，所述输入电阻器的输入端是所述A/D转换器的输入接点(21)；所述输出电阻器的输入端与所述触摸式传感器的输出端电连接，所述输出电阻器的输出端与所述微处理器的输入端电连接，所述微处理器的输出端是所述A/D转换器的输出接点(22)，包括两个电源线接点和两个数据线接点；所述微处理器的电源接点和接地接点分别与触摸式传感器单元的电源接点和接地接点电连接；

所述排线(3)为四芯排线，包括两条电源线和两条数据线；

所述卡座(4)包括卡座壳体(43)，相应的，所述卡座壳体上设有四个卡座输入接点(41)和四个卡座输出接点(42)，所述排线(3)的一端分别与卡座输入接点(41)电连接，另一端与所述A/D转换器(2)的输出接点(22)的两个电源线接点和两个数据线接点电连接；所述单点式触摸面板的引线(15)与所述A/D转换器(2)的输入接点(21)电连接。

4.根据权利要求3所述的一种单点式触摸传感器装置，其特征在于：所述A/D转换器(2)的微处理器U1的型号为150KA，包括4个输入接点LO1、LO2、LO3、LO4和2 个输出接点IN1、IN2；所述触摸式传感器单元包括第一触摸式传感器U2，所述第一触摸式传感器U2的型号为7022KA，包括2个输入电阻器R14、R15的输入接点TI1、TI2和2个输出电阻器R12、R13的输出接点LO1、LO2，所述输入电阻器与输出电阻器的型号均为1K；所述单点式触摸面板(1)的引线(15)与所述A/D转换器(2)的输入接点TI1、TI2电连接，所述引线(15)的型号为纯铜丝1210，长度不大于20厘米；所述阈值电容器C11的型号为472，所述滤波电容器C13的型号为104。

5.根据权利要求3所述的一种单点式触摸传感器装置，其特征在于：所述触摸式传感器单元包括第二触摸式传感器U3，所述第二触摸式传感器U3的型号为7022KA，包括2个输入电阻器R18、R19的输入接点TI3、TI4和2个输出电阻器R16、R17的输出接点LO4、LO3，所述输入电阻器与输出电阻器的型号均为1K；所述单点式触摸面板(1)的引线(15)与所述A/D转换器(2)的输入接点TI3、TI4电连接，所述引线(15)的型号为纯铜丝1210，长度不大于20厘米；所述阈值电容器C12的型号为472，所述滤波电容器C15的型号为106。

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