CN217280445U - 一种可变电容装置及压力开关装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例中提供了一种可变电容装置及压力开关装置，包括一个活动电极和至少一个固定电极形成可变电容；活动电极接地或连接电源，固定电极连接到电容检测单元的信号检测接口；信号检测接口和电源之间，以及信号检测接口和地线之间具有电压差；电容检测单元用于将电容值转换为压力值输出。通过上述可变电容装置实现压力值输出，通过压力开关输出实现模拟开关的断开动作、闭合动作以及预设频率的闭合动作的指令输出到目标设备，当需要输入高频率指令动作时，无需连续的敲击按键，从而降低输入时的操作频率，减轻手指由于长时间或过于频繁敲击按键造成手疲劳，同时降低敲击频率，还能提高整体设备的使用寿命。

Description

一种可变电容装置及压力开关装置

技术领域

本实用新型涉及输入设备技术领域，特别是一种可变电容装置及压力开关装置。

背景技术

输入设备，向计算机输入数据和信息的设备。是计算机与用户或其他设备通信的桥梁。输入设备是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。键盘，鼠标，摄像头，扫描仪，光笔，手写输入板，游戏杆，语音输入装置等都属于输入设备。输入设备(InputDevice)是人或外部与计算机进行交互的一种装置，用于把原始数据和处理这些数的程序输入到计算机中。计算机能够接收各种各样的数据，既可以是数值型的数据，也可以是各种非数值型的数据，如图形、图像、声音等都可以通过不同类型的输入设备输入到计算机中，进行存储、处理和输出。

如键盘类的输入设备，其基本单元为按键开关，该按键开关可以为电容式或机械式等不同种类，为计算机提供基本输入支持。

目前的计算机键盘设备的输入通过按键点击一次，只能输入一次，无法通过点击同一按键时的不同行程，实现一次或高频次的连续多次输入，而在一些需要高频率输入的应用中，高频次的输入不仅会造成手疲劳，还容易造成输入设备快速老化，降低使用寿命。

实用新型内容

鉴于所述问题，提出了本实用新型以便提供克服所述问题或者至少部分地解决所述问题的可变电容装置及压力开关装置，包括：

一种可变电容装置，所述可变电容装置用于输出压力值，包括：

一个活动电极和至少一个固定电极形成可变电容，其中，所述活动电极用于根据施加在其上的压力改变所述可变电容的电容值；

至少一个信号检测接口的电容检测单元；

其中，活动电极和固定电极的连接方式包括：所述活动电极接地或连接电源，所述固定电极连接到所述信号检测接口；或，一个所述固定电极接地或连接电源，其余所述固定电极连接到所述信号检测接口；

其中，所述信号检测接口和电源之间，以及所述信号检测接口和地线之间具有电压差；所述电容检测单元用于将电容值转换为压力值输出。

进一步的，还包括：

所述电容检测单元至少还具有一个用于输出脉冲信号的驱动信号接口；

所述活动电极和所述固定电极还包括以下的连接方式：

所述活动电极连接到所述驱动信号接口，所述固定电极连接到所述信号检测接口；或，一个所述固定电极连接到所述驱动信号接口，其余所述固定电极连接到所述信号检测接口。

进一步的，所述固定电极为两个，其中，所述活动电极相对于所述固定电极为悬空状态；

其中，一个所述固定电极接地或连接电源，另一个所述固定电极连接到电容检测单元的信号检测接口。

进一步的，所述固定电极为两个；

其中，所述活动电极连接到所述驱动信号接口，所述固定电极连接到所述信号检测接口；或，所述活动电极相对于所述固定电极为悬空状态，一个所述固定电极连接到所述驱动信号接口，另一个所述固定电极连接到所述信号检测接口。

进一步的，所述固定电极为三个或三个以上，其中，所述活动电极相对于所述固定电极为悬空状态；

其中，一个所述固定电极接地或连接电源，另两个电极分别连接到电容检测单元的不同信号检测接口。

进一步的，所述固定电极为三个或三个以上；

其中，所述活动电极连接到所述电容检测单元的驱动信号接口，所述固定电极连接到所述信号检测接口；或，所述活动电极相对于所述固定电极为悬空状态，一个所述固定电极连接到所述驱动信号接口，另两个所述固定电极连接到所述信号检测接口。

进一步的，所述活动电极为弹性导电材料。

进一步的，所述固定电极为三个或三个以上电极从内到外或从外到内呈八卦盘状排布。

进一步的，所述可变电容封装在按键中；

所述按键的按钮连接到所述活动电极，其中，所述活动电极为弹性导电材料

进一步的，还包括硅胶件；

所述硅胶件设置于所述按钮和活动电极之间。

进一步的，还包括：上拉电阻R1和固定电容C1；

所述上拉电阻R1的一端连接电源，另一端连接所述固定电容C1的一端和所述可变电容的未接地电极，所述固定电容C1的另一端和可变电容的另一电极接地。

进一步的，还包括：下拉电阻R2和固定电容C1；

所述下拉电阻R2的一端和所述固定电容C1的一端连接到所述可变电容的未接地电极；所述下拉电阻R2的另一端和所述固定电容C1的另一端端接地。

一种压力开关装置，所述压力开关装置用于模拟开关断开动作、闭合动作以及闭合动作频率，包括：上述所述的可变电容装置，以及连接到所述可变电容装置的MCU单元；

所述MCU单元用于将接收到的压力值数据，模拟为开关的断开动作、闭合动作以及预设频率的闭合动作，并输出对应动作的操作指令到目标设备。

一种可变电容实现方法，所述可变电容实现方法用于输出压力值包括：

可变电容，依据受到的按压力度改变自身容量值；

电容检测单元，通过充电方式或放电方式获取所述可变电容当前状态的容量值；以及依据所述容量值、预设的充电门限参数和充电电流参数，确定充电时间，或依据所述容量值、预设的放电门限参数和放电电流参数，确定放电时间；

压力值输出单元，依据充电时间或放电时间转换为对应的压力值。

进一步的，所述可变电容，依据受到的按压力度改变自身容量值的变化的步骤，包括：

可变电容，依据受到的按压力度改变自身电极相对位置的变化，其中，所述相对位置关系变化导致其容量变化。

进一步的，所述电容检测单元，通过充电方式或放电方式获取所述可变电容当前状态的容量值；以及依据所述容量值、预设的充电门限参数和充电电流参数，确定充电时间，或依据所述容量值、预设的放电门限参数和放电电流参数，确定放电时间的步骤，包括：

所述电容检测单元的信号检测接口输出高电平，对所述可变电容的电极进行充电，并依据所述可变电容的充电量确定所述可变电容在当前状态下的容量值，以及依据所述容量值和预设的充电门限参数和充电电流参数，确定充电时间；

或，

所述电容检测单元的信号检测接口输出低电平，对所述可变电容的电极进行放电，并依据所述可变电容的放电量，确定所述可变电容在当前状态下的容量值，以及依据所述容量值和预设的放电门限参数和放电电流参数，确定放电时间；

或，

所述电容检测单元的驱动信号接口输出高电平，所述信号检测接口输出低电平，对所述可变电容进行充电，以及依据预设的充电电流、充电门限截止电压等参数，确定充电时间；

或，

所述电容检测单元的驱动信号接口输出低电平，所述信号检测接口输出高电平，对所述可变电容进行放电，以及依据所述容量值和预设的充电门限参数和充电电流参数，确定充电时间。

进一步的，还包括：

设置一个充电或放电的时值；

信号检测接口，检测所述可变电容耦合的脉冲信号，并确定所述脉冲信号的延时时间；其中，所述脉冲信号由所述电容检测单元的驱动信号接口的输出；

依据所述时值与所述延时时间的对应关系，确定延时时间曲线；

依据所述延时时间曲线或放电时间曲线或充电时间曲线，确定相应变化量数据，并依据所述变化量数据转换为对应的压力值输出，其中，所述放电时间曲线由所述放电时间确定，所述充电时间曲线由所述充电时间确定。

进一步的，还包括环境参数校准的步骤，具体包括：

当电路上电后，检测当前状态的可变电容充电或放电时间，并存储为对应的当前时间数据；

当所述时间数据小于预设阈值或上一次时间数据，则将上一次时间数据作为当前环境检测参数，否则，以当前时间数据作为当前环境检测参数；其中，上一次时间数据为未触发所述可变电容时的充电时间数据或放电时间数据。

本实用新型具有以下优点：

在本实用新型的实施例中，通过一个活动电极和至少一个固定电极形成可变电容，其中，所述活动电极用于根据施加在其上的压力改变所述可变电容的电容值；至少一个信号检测接口的电容检测单元；其中，活动电极和固定电极的连接方式包括：所述活动电极接地或连接电源，所述固定电极连接到所述信号检测接口；或，一个所述固定电极接地或连接电源，其余所述固定电极连接到所述信号检测接口；其中，所述信号检测接口和电源之间，以及所述信号检测接口和地线之间具有电压差；所述电容检测单元用于将电容值转换为压力值输出。通过上述可变电容装置实现压力值输出，通过可变电容其中一个电极片接地或者接电源，电容检测单元的信号检测接口通过电容与地或电源有压差就形成一个充电或放电回路，实现对可变电容的容量进行实时检测，并将检测到的将可变电容的容量值，转换成为压力值进行输出，通过压力开关输出实现模拟开关的断开动作、闭合动作以及预设频率的闭合动作的指令输出到目标设备，当需要输入高频率指令动作时，无需连续的敲击按键，从而降低输入时的操作频率，减轻手指由于长时间或过于频繁敲击按键造成手疲劳，同时降低敲击频率，还能提高整体设备的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对本实用新型的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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例提供的一种可变电容装置的充电检测结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的一种可变电容装置的放电检测结构示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的一种可变电容装置的耦合连接结构示意图；

图4是本实用新型一实施例提供的一种可变电容装置的两个固定电极的充电检测结构示意图；

图5是本实用新型一实施例提供的一种可变电容装置的两个固定电极的放电检测结构示意图；

图6是本实用新型一实施例提供的一种可变电容装置的结构示意图；

图7是本实用新型一实施例提供的一种可变电容装置的可变电容结构示意图；

图8是本实用新型一实施例提供的一种可变电容装置的固定电极结构示意图；

图9是本实用新型一实施例提供的充方电方式连接的可变电容结构和对应的等效电路结构示意图；

图10是本实用新型一实施例提供的充方电方式连接的可变电容结构和对应的等效电路结构示意图；

图11是本实用新型一实施例提供的充方电方式连接的可变电容结构和对应的等效电路结构示意图；

图12是实用新型一实施例提供的一种压力开关装置结构示意图；

图13是实用新型一实施例提供的一种压力开关装置结构示意图；

图14是本实用新型一实施例提供的一种可变电容实现方法步骤流程图。

附图中：10、按键；20、电容检测单元；30、MCU单元；40、目标设备；101、活动电极；102、固定电极；103、按钮；104、硅胶件；1021、第一固定电极；1022、第二固定电极；1023、第三固定电极。

具体实施方式

为使本实用新型的所述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例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，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1-11，示出了本实用新型一实施例提供的一种可变电容装置，包括：

一个活动电极101和至少一个固定电极105形成可变电容Cx，其中，所述活动电极105用于根据施加在其上的压力改变所述可变电容Cx的电容值；至少一个信号检测接口的电容检测单元20；其中，活动电极101和固定电极105的连接方式包括：所述活动电极101接地GND或连接电源VCC，所述固定电极105连接到所述信号检测接口；或，一个所述固定电极105接地GND或连接电源VCC，其余所述固定电极连接到所述信号检测接口；其中，所述信号检测接口和电源VCC之间，以及所述信号检测接口和地线GND 之间具有电压差；所述电容检测单元20用于将电容值转换为压力值输出。

上述实施例中，通过上述结构通过一个电极接地GND或者接电源VCC，所述信号检测接口通过可变电容Cx与地线GND或电源VCC有压差就形成一个充电或放电回路，所述电容检测单元20通过充电或放电回路检测电容值输出压力值；例如，通过预设的一个或多个域值，当检测到电容值时则输出对应于该阈值的压力值，由于按压时电容值可能不会稳定，从而通过压力值的转换使其具有稳定的输出。

下面，将对本示例性实施例中一种基于压力式开关模拟开关动作频率的方法及装置作进一步地说明。

在本申请一实施例中，如图3所示，还包括：所述电容检测单元20至少还具有一个用于输出脉冲信号的驱动信号接口；所述活动电极101和所述固定电极102还包括以下的连接方式：所述活动电极101连接到所述驱动信号接口，所述固定电极102连接到所述信号检测接口；或，如图11所示，一个所述固定电极102连接到所述驱动信号接口，其余所述固定电极连接到所述信号检测接口。

上述实施例中，通过驱动信号的方式，输出脉冲信号到可变电容Cx，尤其是2个以上的固定电极102，从而可以使活动电极101悬空，不进行物理连线，防止由于活动电极101长时间活动出现断线或脱线造成设备故障。

在本申请一实施例中，如图4--5所示，所述固定电极102为两个，其中，所述活动电极101相对于所述固定电极102为悬空状态；其中，一个所述固定电极101接地GND或连接电源VCC，另一个所述固定电极102连接到电容检测单元20的信号检测接口。

在一些实施例中，所述固定电极102为两个；其中，所述活动电极101 连接到所述驱动信号接口，所述固定电极102连接到所述信号检测接口；或，所述活动电极101相对于所述固定电极102为悬空状态，一个所述固定电极 102连接到所述驱动信号接口，另一个所述固定电极102连接到所述信号检测接口。

上述实施例中，通过悬空状态的活动电极101不进行连线，其连线结构部分连接到固定电极102上，由于可变电容的活动电极101在工作时常处理活动状态，例如受到按压力时，活动电极101相对于固定电极102发生运动或形变，在现有技术中，通常会在电容的两极均设有连线，而活动电极101 在频繁的运动或形变过程容易使连线断开导致损坏，通过本申请的方案，提高了可变电容装置以及由该装置组成设备的可靠性，降低故障率。

在本申请一实施例中，所述固定电极102为三个，其中，所述活动电极 101相对于所述固定电极102为悬空状态；其中，一个所述固定电极102接地GND或连接电源VCC，另两个电极分别连接到电容检测单元20的不同信号检测接口。

在一些实施例中，如图10和图11所示，所述固定电极101为三个；其中，所述活动电极101连接到所述电容检测单元20的驱动信号接口，所述固定电极102连接到所述信号检测接口；或，所述活动电极101相对于所述固定电极102为悬空状态，一个所述固定电极102连接到所述驱动信号接口，另两个所述固定电极102连接到所述信号检测接口。

上述实施例中，通过悬空状态的活动电极101，提高了可变电容装置以及由该装置组成设备的可靠性，降低故障率，同时，通过一个所述固定电极 102接地GND或连接电源VCC，实现可变电容Cx的充电或放电检测容量值，以及通过另外两个所述固定电极102分别连接到电容检测单元20的不同信号检测接口，实现双通道输入，从而可以同时转换两个通道的压力值，也即可以实现模拟两个压力开关的输出。

在一具体示例中，如图6所示，电源VCC或接地GND也可以连接到活动电极101上，当只有一个固定电极102时可以实现单电极输出，当具有多个固定电极102各自连接不同的信号检测，不仅可以模拟出多个压力开关的输出，还可以通过多个通道同时输出进行相互校正，保证输出压力值的准确性。

在本申请一实施例中，如图7所示，所述活动电极101为弹性导电材料；其中，如图7中的a部分和c部分所示，所述活动电极101为弹簧；如图7 中的b部分，所述活动电极101为弹性导电材料。

上述实施例中，由两个导电体两个面形成一个电容，其中一个电极接地 GND，另一电极连接电容检测单元20的检测接口(信号检测接口)，其中，电容检测单元20为电容值检测芯片，另一电极连接到电容值检测芯片的信号检测上；通过信号检测接口对检测电容进行放充电或放电过程同时开启定时器，计算充电或放电过程时间值，根据时间值转换成压力值输出，通过弹簧或弹性导电材料作为活动电极101，当弹性导电材料压缩时，其与固定电极102的距离和相对面积发生变化，从而改变电容的容电，并且当松开时，弹性导电材料自动恢复，所述弹性导电材料优选为弹簧或弹片。

在本申请一实施例中，如图8所示，所述固定电极102为三个或三个以上电极从内到外或从外到内呈八卦盘状排布。

上述实施例中，所述固定电极102设为三个或三个以上，如图5所示，以及图8中c部分所示，其中，第一固电定极1021对应连接到所述电容检测单元20的第一检测接口信号检测_1；第二固电定极1022对应连接到所述电容检测单元20的第二检测接口信号检测_2；第三固电定极1023对应连接到所述电容检测单元20的第三检测接口信号检测_2；所述第一固定电极 1021、所述第二固定电极1022和所述第三固定电极1023从内到外或从外到内呈八卦盘状排布，通过设置三个固定电极102，可同时具有三个输出；通过八卦盘状排布的三个电极，每个方位的第一电极1021均设有相互连接的连接点使各个方位都能检测到，保障检测的准确性，其第二电极1022和第三电极1023与第一电极同样设有连接点。

在本申请一实施例中，再次参照图8所示，所述第一固定电极1021、所述第二固定电极1022和所述第三固定电极1023各自表面呈中心对称形状。上述实施例中，为了提高电容检测准确率实现按下感应量均匀，感应盘应均匀设计参考：如图8所示，例如：一个盘由三个信号检测组成设计；通过中作为电容检测单元20的MCU芯片，由于MCU芯片的信号检测接口内部为普通输入口只能检测高/H或低/L两种状态；由于C0感应盘与表面接地金属片呈平行分布，按压表面接地片GND，改变C0的容值调整充电阻R1或放电电阻R2阻值可以改变电容的充电时间或放电时间；由于不停的充电或放电检测，就输出一个时间变化曲线图根据定时器采集时间曲线图换算成对应按压力的力度大小关系变化曲线图，并对应的输出检测数据。

在本申请一实施例中，如图7所示，所述可变电容Cx封装在按键10中；所述按键10的按钮103连接到所述活动电极101，其中，所述活动电极101 为弹性导电材料，所述弹性导电材料优选为弹簧或弹片。

在本申请一实施例中，还包括硅胶件103；所述硅胶件103设置于所述按钮103和活动电极101之间。

上述实施例中，通过硅胶件104使按键和活动电极101进行缓冲，防止压按键103对活动电极101直接的硬接触使其造成不可恢复的变形或损坏。

在本申请一实施例中，电容检测单元20，通过充电方式或放电方式获取所述可变电容Cx当前状态的容量值；以及依据所述容量值、预设的充电门限参数和充电电流参数，确定充电时间，或依据所述容量值、预设的放电门限参数和放电电流参数，确定放电时间；

压力值输出单元，依据充电时间或放电时间转换为对应的压力值，其中，压力值输出单元可以为MCU芯片内用于根据充电时间或放电时间转换并输出压力值的单元。

在本申请一实施例中，还包括晶体管(图中未示出)；所述晶体管的控制端连接到所述电容检测单元20的检测接口；所述晶体管的另外两端分别连接所述活动电极101和接地GND；使所述活动电极和接地之间通过所述晶体管形成回路。

上述实施例中，所述晶体管可以为三极管或者MOS管；其中，当所述晶体管为三极管时其控制端为B极(基极)，当所述晶体管为MOS管时，所述控制端为G极(栅极)；例如，所述晶体管为NPN型三极管，其B极连接到所述电容检测单元20的检测接口，其C极(集电极)连接到活动电极101；E极(发射极)接地GND。

在一些实施例中，可以通过信号检测或通过三极管或MOS管扩展多个按键通过信号检测输出低或可变电容的电极设置成浮空，分时读取充电或放电的时间，其中，充放电时间可达到毫秒级；因此，可以实现毫秒级的连续连入；例如，电脑游戏中的假设以“空格键”作为跳跃指令输入，现有技术中要输入连续的“跳跃指令”则需要松开后再点击“空格键”，通过不断的重复点击实现高频率的指令输入；而由于人手的操作速度有限，并且高频率点击容易造成手疲劳；而本申请通过按压可变电容Cx的活动电极101使电容的容量发生变化，进而转换为压力值变化，再将压力值变化模拟成开关的断开、闭合或连续操作，上述举例中，通过本申请的方案，按压住按键103 达到一定行程，则可以毫秒级实现连续输入“跳跃指令”，不仅提高输入速度，还能有效缓解高频次的输入给使用者带来手部疲劳；需要说明的是，本示例仅是以举例的方式进行说明，并不限制本申请除本示例外实现其他指令的输入。

在本申请一实施例中，如图1和图4所示，还包括：上拉电阻R1和固定电容C1；所述上拉电阻R1的一端连接电源VCC，另一端连接所述固定电容C1的一端和所述可变电容Cx的未接地电极，所述固定电容C1的另一端和可变电容Cx的另一电极接地GND。

上述实施例中，由于可变电容Cx和和固定电容C1为并联关系，因此，充电时的总电容C0＝Cx+C1，从而通过充电时间检测电容值，充电检测电阻 R1为对总电容C0充电电阻，也可以通过电容检测单元20内部上拉电阻R1 实现；其中，该固定电容C1为电路中的寄生电容，电容检测单元20主要 MCU芯片组成。

在一具体实例中，作为电容检测单元20的MCU芯片，其中MCU芯片的信号检测接口设置为输出口同时置为低电平，通过IO将C0电容放电至低电平，MCU芯片的信号检测接口设置为输入口，同时开启一个定时器计数； MCU芯片的信号检测接口设置为输入状态时，充电电阻R1开始对C0进行充电；当信号检测检测到为高电平时定时器停止计数；定时器计数时间为当前C0电容值的充电时间。

需要说明的是，寄生电容的含义就是本来没有设计电容的位置，但由于布线之间、电子元器件等总是有互容，互容就好像是寄生在布线之间的一样，所以叫寄生电容，又称杂散电容，该电容会影响电路精度，因此越小越好，而本申请的设计，通过可变电容Cx和寄生电容C1共同作为充电时的电容使其不影响可变电容Cx变化前和变化后的容量变化量，提高检测精度，避免了寄生电容对电路的影响；所述上拉电阻R1和所述下拉电阻R2可是外部的外接电阻，也可以是电容检测单元20的内部电阻，为了使充放电速度更快在本申请中优选的上接电阻R1和下接电阻R2均为作为电容检测单元 20的MCU内阻。

在本申请一实施例中，如图2和图5所示，还包括：下拉电阻R2和固定电容C1；所述下拉电阻R2的一端和所述固定电容C1的一端连接到所述可变电容Cx的未接地电极；所述下拉电阻R2的另一端和所述固定电容C1 的另一端端接地GND。

上述实施例中，由于可变电容Cx和和固定电容C1为并联关系，因此，充放电时的总电容C0＝Cx+C1，从而通过放电时间检测电容值，放电检测电阻R2为对总电容C0放电电阻，也可以通过电容检测单元20内部下拉电阻 R2实现；其中，该固定电容C1为电路中的寄生电容，电容检测单元20主要MCU芯片组成。

在一具体示例中，作为电容检测单元20的MCU芯片，其中；MCU芯片的信号检测接口设置为输出口同时置高电平，通过IO将C0电容充电置高电平；MCU芯片的信号检测接口设置为输入口，同时开启一个定时器计数；放电电阻R2开始对C0进行放电；当MCU芯片的信号检测接口检测到为低电平时定时器停止计数；定时器计数时间为当前C0电容的放电时间。

由于不停的充电或放电检测，就输出一个时间变化曲线图；根据定时器采集时间曲线图换算成对应按压力力度大小关系变化曲线图，输出相应的检测数据。

在本申请一些实施例中，其中一个电极片接地或者接电源，电容检测单元20的信号检测接口通过电容与地或电源有压差就形成一个充电或放电回路；检测感应盘可以用1个或者多个导电片组成与地GND形成充放回路；

采用充电计数方式：电容检测单元20的信号检测接口设置成输出模式信号检测接口置低(置为低电平)，然后将信号检测接口设置成输出上拉模式同时开启定时器计数，对电容充电，同时设置充电流、充电门限截止电压等参数，计算电容充电时间；

采用放电计数方式：电容检测单元20的信号检测接口设置输出模式信号检测接口置高(置为高电平)，然后将信号检测接口设置为输入模式和下拉模式，同时设置放电流、放电门限截止电压等参数，同时开启定时器计算放电的时间。

在本申请一些实施例中，还公开了一种压力开关装置，如图12-13所示，所述压力开关装置用于模拟开关断开动作、闭合动作以及闭合动作频率，包括：上述所述的可变电容装置，以及连接到所述可变电容装置的MCU单元 30；所述MCU单元30用于将接收到的压力值数据，模拟为开关的断开动作、闭合动作以及预设频率的闭合动作，并输出对应动作的操作指令到目标设备 40。

具体的，一个活动电极101和至少一个固定电极102形成可变电容Cx，其中，所述活动电极101用于当受到按压时或从按压状态释放时使所述可变电容Cx的容量发生变化；所述固定电极102连接到电容检测单元20的检测接口，所述活动电极101接地GND，形成电容检测回路；或，所述活动电极101连接到电容检测单元20的检测接口，所述固定电极102接地GND，形成电容检测回路；所述电容检测单元20用于将电容值转换为压力值，并输出所述压力值到MCU单元30；所述MCU单元30电性连接目标设备40，所述MCU单元30用于将接收到的压力值数据，模拟为开关断开和闭合动作频率，并输出对应的操作指令到所述目标设备40。

在本申请一些实施例中，如图13所示，可变电容Cx两极分别连接到电容检测单元20的驱动信号接口和信号检测接口，通过驱动信号接口发出的脉冲信号在可变电容Cx的两极之间进行耦合，通过信号检测接口，检测电极耦合到的所述脉冲信号，通过脉冲信号发出时间和检测到耦合时间的延时，获得可变电容Cx的容量值；所述电容检测单元20用于将电容值转换为压力值，并输出所述压力值到MCU单元30；所述MCU单元30电性连接目标设备40，所述MCU单元30用于将接收到的压力值数据，模拟为开关断开和闭合动作频率，并输出对应的操作指令到所述目标设备40。

在本实用新型的实施例中，通过上述装置的电容检测单元20检测到的将可变电容Cx的容量值，转换成为压力值，并输出压力值到MCU单元30， MCU单元30将压力值转换为开关的断开动作、闭合动作以及预设频率的闭合动作的指令输出到目标设备40，当需要输入高频率指令动作时，无需连续的敲击按键，从而降低输入时的操作频率，减轻手指由于长时间或过于频繁敲击按键造成手疲劳，同时降低敲击频率，还能提高整体设备的使用寿命。

在本申请一实施例中，还包括显示单元用于指示开关的状态，如图9所示，所述显示单元包括发光二极D1和电阻R3；发光二极管D1的正极端连接到所述MCU单元30，负极端通过电阻R3接地，形成回路；发光二极管 D1作为开作作用指示灯，开关断开时熄灭，开关闭合时常亮，模拟开关动作时，开关动作慢闪烁慢，开关动作作快闪烁频率越快。

对于方法实施例而言，由于其与装置实施例基本相似，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

参照图14，在本申请一实施例中，还公开了，一种可变电容实现方法，所述可变电容实现方法用于输出压力值包括：

步骤S101：可变电容，依据受到的按压力度改变自身容量值；

步骤S102：电容检测单元，通过充电方式或放电方式获取所述可变电容当前状态的容量值；以及依据所述容量值、预设的充电门限参数和充电电流参数，确定充电时间，或依据所述容量值、预设的放电门限参数和放电电流参数，确定放电时间；

步骤103：压力值输出单元，依据充电时间或放电时间转换为对应的压力值。

如所述步骤S101所述可变电容，依据受到的按压力度改变自身容量值。

在本申请一实施例中，可以结合下列描述进一步说明步骤S101所述“可变电容，依据受到的按压力度改变自身容量值”的具体过程。

如下列步骤所述，可变电容，依据受到的按压力度改变自身电极相对位置的变化，其中，所述相对位置关系变化导致其容量变化，所述相对位置关系变化导致电极之间的距离和相对面距变化，从而使其容量发生变化。

需要说明的是，根据电容物理特性可知，电容的容量根根电极距离和相对面积有关，当可变电容Cx的两个电极距离和/或相对面积发生变化时其容量也会相应发生变化。

如所述步骤S102所述电容检测单元，通过充电方式或放电方式获取所述可变电容当前状态的容量值；以及依据所述容量值、预设的充电门限参数和充电电流参数，确定充电时间，或依据所述容量值、预设的放电门限参数和放电电流参数，确定放电时间。

在本申请一实施例中，电容检测单元，通过充电方式或放电方式获取所述可变电容当前状态的容量值；以及依据所述容量值、预设的充电门限参数和充电电流参数，确定充电时间，或依据所述容量值、预设的放电门限参数和放电电流参数，确定放电时间，包括：所述电容检测单元的信号检测接口输出高电平，对所述可变电容的电极进行充电，并依据所述可变电容的充电量确定所述可变电容在当前状态下的容量值，以及依据所述容量值和预设的充电门限参数和充电电流参数，确定充电时间。

在本申请一实施例中，所述电容检测单元的信号检测接口输出低电平，对所述可变电容的电极进行放电，并依据所述可变电容的放电量，确定所述可变电容在当前状态下的容量值，以及依据所述容量值和预设的放电门限参数和放电电流参数，确定放电时间。

在本申请一实施例中，所述电容检测单元的驱动信号接口输出高电平，所述信号检测接口输出低电平，对所述可变电容进行充电，以及依据预设的充电电流、充电门限截止电压等参数，确定充电时间。

在本申请一实施例中，所述电容检测单元的驱动信号接口输出低电平，所述信号检测接口输出高电平，对所述可变电容进行放电，以及依据所述容量值和预设的充电门限参数和充电电流参数，确定充电时间。

如所述步骤S103压力值输出单元，依据充电时间或放电时间转换为对应的压力值。

在本申请一实施例中，可以结合下列描述进一步说明步骤S103所述“压力值输出单元，依据充电时间或放电时间转换为对应的压力值”的具体过程。

如下列步骤所述，依据充电时间或放电时间确定对应的时间曲线；

如下列步骤所述，依据所述时间曲线确定变化量数量，并依据所述变化量数据输出相应的压力值。

在本申请一实施例中，还包括：设置一个充电或放电的时值；信号检测接口，检测所述可变电容耦合的脉冲信号，并确定所述脉冲信号的延时时间；其中，所述脉冲信号由所述电容检测单元的驱动信号接口的输出；依据所述时值与所述延时时间的对应关系，确定延时时间曲线；依据所述延时时间曲线或放电时间曲线或充电时间曲线，确定相应变化量数据，并依据所述变化量数据转换为对应的压力值输出，其中，所述放电时间曲线由所述放电时间确定，所述充电时间曲线由所述充电时间确定。

在本申请一实施例中，压力值输出单元，依据充电时间或放电时间转换为对应的压力值，所述MCU单元，获取所述电容检测单元输出的压力值，并依据所述压力值模拟输出开关断开和闭合动作频率对应的操作指令到目标设备。获取所述电容检测单元输出的压力值，通过所述压力值模拟转换成开关的断开或闭合，或按压动作不松开状态对应数据值；依据所述数据值对应的断开或闭合或按压动作对应的频率值，输出对应的指令到目标设备，从而模拟开关断开动作、闭合动作以及闭合动作频率。

在本申请一实施例中，还包括环境参数校准的步骤，具体包括：

当电路上电后，检测当前状态的可变电容充电或放电时间，并存储为对应的当前时间数据；

当所述时间数据小于预设阈值或上一次时间数据，则将上一次时间数据作为当前环境检测参数，否则，以当前时间数据作为当前环境检测参数；其中，上一次时间数据为未触发所述可变电容时的充电时间数据或放电时间数据。

上述实施例中，由于开关机械结构存在差异造成初此电容值存在不同，在电容检测芯片上电和休眠时自动进行校准，上电检测当前环境电容值并且转换在压力值，存贮当前压力值；具体的，由于机构尺寸差异，元件参数差异，使用环境差异等原因造成检测准确率存在误差；电路上电后延时后，检测当前充电或放电时间，存贮上电时当前时间数据；当电容检测单元的信号检测接口检测变化值小于某一阈值,比较上电时数据或上次没有手指按下的数据，此时替换上次保存数据，做为当前环境检测参数；其中，输出时间数据＝当前检测时间数据-上次电存贮时间。

本实用新型的有益效果还包括：不仅可以实现单键的开关、闭合以及高频率点击输入，还能通过一个按键实现多按键功能和多按键的开关、闭合以及高频率点击输入；并且通过显示单元进行显示输入状态。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本实用新型实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本实用新型所提供的一种可变电容装置及压力开关装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (11)

1.一种可变电容装置，其特征在于，所述可变电容装置用于输出压力值，包括：

一个活动电极和至少一个固定电极形成可变电容，其中，所述活动电极用于根据施加在其上的压力改变所述可变电容的电容值；

至少一个信号检测接口的电容检测单元；

其中，活动电极和固定电极的连接方式包括：所述活动电极接地或连接电源，所述固定电极连接到所述信号检测接口；或，一个所述固定电极接地或连接电源，其余所述固定电极连接到所述信号检测接口；

其中，所述信号检测接口和电源之间，以及所述信号检测接口和地线之间具有电压差；所述电容检测单元用于将电容值转换为压力值输出。

2.根据权利要求1所述的可变电容装置，其特征在于，还包括：

所述电容检测单元至少还具有一个用于输出脉冲信号的驱动信号接口；

所述活动电极和所述固定电极还包括以下的连接方式：

所述活动电极连接到所述驱动信号接口，所述固定电极连接到所述信号检测接口；或，一个所述固定电极连接到所述驱动信号接口，其余所述固定电极连接到所述信号检测接口。

3.根据权利要求1所述的可变电容装置，其特征在于，所述固定电极为两个，其中，所述活动电极相对于所述固定电极为悬空状态；

其中，一个所述固定电极接地或连接电源，另一个所述固定电极连接到电容检测单元的信号检测接口。

4.根据权利要求2所述的可变电容装置，其特征在于，所述固定电极为两个；

其中，所述活动电极连接到所述驱动信号接口，所述固定电极连接到所述信号检测接口；或，所述活动电极相对于所述固定电极为悬空状态，一个所述固定电极连接到所述驱动信号接口，另一个所述固定电极连接到所述信号检测接口。

5.根据权利要求1所述的可变电容装置，其特征在于，所述固定电极为三个，其中，所述活动电极相对于所述固定电极为悬空状态；

其中，一个所述固定电极接地或连接电源，另两个所述固定电极分别连接到电容检测单元的不同信号检测接口。

6.根据权利要求1所述的可变电容装置，其特征在于，所述固定电极为三个或三个以上；

其中，所述活动电极连接到所述电容检测单元的驱动信号接口，所述固定电极连接到所述信号检测接口；或，所述活动电极相对于所述固定电极为悬空状态，一个所述固定电极连接到所述驱动信号接口，另两个所述固定电极连接到所述信号检测接口。

7.根据权利要求1-6任一项所述的可变电容装置，其特征在于，所述活动电极为弹性导电材料。

8.根据权利要求6所述的可变电容装置，其特征在于，所述固定电极为三个或三个以上电极从内到外或从外到内呈八卦盘状排布。

9.根据权利要求1-6任一项所述的可变电容装置，其特征在于，所述可变电容封装在按键中；

所述按键的按钮连接到所述活动电极，其中，所述活动电极为弹性导电材料。

10.根据权利要求9所述的可变电容装置，其特征在于，还包括硅胶件或弹性绝缘材料；

所述硅胶件或弹性绝缘材料设置于所述按钮和活动电极之间。

11.一种压力开关装置，其特征在于，所述压力开关装置用于模拟开关断开动作、闭合动作以及闭合动作频率，包括：如权利要求1-10任一项所述的可变电容装置，以及连接到所述可变电容装置的MCU单元；

所述MCU单元用于将接收到的压力值数据，模拟为开关的断开动作、闭合动作以及预设频率的闭合动作，并输出对应动作的操作指令到目标设备。

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