TW509866B - Pointing apparatus capable of increasing sensitivity - Google Patents

Description

509866 五、發明說明α) 本發明係提供一種指標裝置，尤指一種可增加靈敏度 之指標裝置。 指標裝置可用來控制電腦顯示幕上游標（Cursor)的移 動（Movement)、以及定位（Positioning)，其已廣泛應用 於各種桌上型及筆記型電腦的週邊設備（Peripheral)，例 如鍵盤（Keyboard)、滑鼠（Mouse)、搖桿（Joystick)及遙 控器（Remote controller)。 請參閱圖一及圖二，圖一為習知指標裝置1 〇之外視 圖。圖二為圖一所示指標裝置1 0之作動示意圖。習知指標 裝置1 0_含一底座12、一桿體18、--h字形基板2辨、，以及 四個應變計（strain gauge) 1 6位於十字形基板20的底面 2 2。桿體1 8係垂直地設立於十字形基板2 0之中間部位。如 圖二所示，當使用者推壓桿體18的頂端時，十字形基板20 會跟著彎曲，而黏貼於十字形基板2 0底面2 2的應變計1 6也 因而產生形變，並因此產生相對應的感測·訊號。 如圖二所示，應變計16包含有一壓阻24、一第一電極 26、以及一第二電極28。壓阻24可因應十字形基板2 0的彎 曲而產生形變，並因此而改變其電阻值。第一以及第二電 極26、28分別位於壓阻24之左右兩端，以使一電流L得以 自該第一電極2 6經過壓阻2 4而流向第二電極28。當壓阻24 沿水平方向產生形變時，壓阻2 4於水平方向的電阻值亦會 509866 五、發明說明（2) 產生變化，因而導致電流L的變化，即可產生相對應的感 測訊號。 然而，習知指標裝置1 〇係單純地依靠十字形基板2 〇的 變曲，使附著於其上之壓阻24產生形變而輸出感測訊號了 如此一來，應變計的敏感度即受限於十字形基板2〇的彈性 以及因變曲而產生的應變$’而無法進一步提昇。 因此本發明之主要目的在於提出一種可增加靈敏度之 指標裝置，以改善上述缺點。 請參閱圖三及圖四。圖三為本發明第一實施例之指標 裝置40之外視圖。圖四為圖三所示指標裝置40之元件分解 圖。本發明第一實施例之指標裝置40包含有一底座42、一 基板44、一施力柱體46垂直地設置於基板44上、以及四個 應變計（31^3丨11忌&1^6)48。施力柱體4 6包含有一板體50、 以及一桿體5 2垂直地設於板體5 0之上。板體5 0係為一陶瓷 板’而桿體52係固接於板體50上。應變計48有部份設於板 體5〇與基板44之間，用來感測推壓桿體52所產生的壓力， 並產生相對應之感測信號。 每一個應變計48包含有一第一壓阻56、一第一電極 58、以及一第二電極60。第一壓阻5 6係呈扁平之長條形， 其有部份設於板體50與基板44之間，且黏著於基板44上。

第6頁 509866 •五、發明說明（3) 第一壓阻5 6可依據所受到的壓力以產生形變並改變自身的 電阻。第一電極5 8係以印刷的方式設於基板4 4之上平面， 而第二電極6 0則以印刷或鑲嵌的方式設於板體5 〇之下表面 50a。第一壓阻5 6的二端64、6 6分別與第一及第二電極 58、6 0相接觸。指標裝置4〇另包含有四個傳導電極60 a設 於板體5 0上表面50b，其分別與相對應第二電極6 0導通， 用來導出感測訊號。 請參閱圖五。圖五為圓三所示指標裝置40之作動示意 圖。垂直於應變計48所在基板44部份之平面的方向稱為一 施壓方向（即箭頭4 9所示的方向），在此實施例中，該施 壓方向平行於Z方向。第一以及第二電極5 8、6 0係於該施 壓方向上相距有一預定距離d。第一電極5 8以及第二電極 6 0可經由第一壓阻5 6構成一通路以使一電流L通過。當施 加電壓於第一以及第二電極58、6 0時，電流L可自第一電 極5 8經由第一壓阻5 6而流至第二電極6 0。因此，電流L同 時包含有Y方向與Z方向的分量。

如圖五所示，當推壓施力柱體4 6之桿體5 2 (如圖五桿 體52左上端之箭號53所示）時，施力柱體46會產生一壓力 F z沿該施壓方向施加於第一壓阻5 6，使第一壓阻5 6沿該施 壓方向（Z方向）產生形變，亦即使第一壓阻5 6之Z方向的電 阻產生變化。同時，基板4 4會因彎曲而使第一壓阻5 6於其 二端的方向上（Y方向）產生形變，亦即使第一壓阻5 6之Y

第7頁 509S66 五、發明說明（4) 方向的電阻產生變化。如此一來’電流1所經路徑（含Y方 向與Z方向）上之電阻值皆有變化。基於前述，在本發明 中，電流L不但包含有Y方向的分量，以因應第一壓阻5 6於 Y方向上電阻值的變化’其亦包含有Z方向的分量，故更可 因應Z方向上電阻值的變化’以產生相對應的感測訊號。 經申請人之實驗，如此可使應變計48之靈敏度大為提高。 嗜參閱圖六。圖六為圖三所不指杯裝置4 0之製造流程圖。 指標裝置4 0之製造流程如下： 12 3 4 驟 驟驟驟 步。步步步 上 4 將第一電極5 8以及相關之導線印刷於於基板 印上壓阻56。 將板體50與基板44黏合。 黏上桿體5 2。 請參閱圖七。圖 之作動示意圖。指標 指標裝置7 〇之應變計 電極6 2設於基板4 4的 與第一壓阻5 6相接觸 三電極62可藉由第一 施加電壓於第一以及 電極5 8經由第一壓阻 62經由第一壓阻56而

七為本發明第二實施例之指標裝置70 裝置7 0與指標裝置4〇的主要不同在於 72的構造。應變計72另包含有一第三 上平面，且位於第二電極6 0的下方並 。第一電極58、第二電極60、以及第 壓阻56構成通路以使電流L通過。當 第二電極58、6〇時，電流L可自第一 P而流至第三電極62，再自第三電極 流至第二電極60。如此一來，電流L

$ 8頁

509866 五、發明說明（5) 之Y方向與Z方向的分量較前一實施例增加，所以當推壓桿 體5 2 (如圖七桿體5 2左上端之箭號5 3所示）時，因應第一 壓阻5 6於Y、Z方向上電阻值的變化，應變計7 2的靈敏度可 因此而更南。 請參閱圖八及圖九。圖八為本發明第三實施例之指標 裝置8 0之外視圖。圖九為圖八所示應變計8 2之示意圖。指 標裝置8 0與指標裝置4 0的主要不同亦在於指標裝置8 0之應 變計82的構造。應變計82除了包含有一第一壓阻84、一第 一電極86、以及一第二電極8 8外，另包含有一第二壓阻90 黏著於基板44上且與第一壓阻84平行，以及一第四電極92 設置於基板44的上平面。第〜及第二壓阻84、9 0相鄰的二 端94、95係與第二電極88相接觸，而第一及第二壓阻84、 9 0相鄰的另二端9 6、9 7係分別與第一以及第四電極8 6、9 2 相接觸。第一電極86、第二電極88、以及第四電極92可藉 由第一及第二壓阻8 4、9 0構成通路以使電流L通過。如圖 九所示，電流L可自第一電極8 6經由第一壓阻8 4流至第二 電極8 8，再由第二電極8 8經由第二壓阻9 0流至第四電極 92。同樣地，當推壓施力柱體4 6時，該第一及第二壓阻 8 4、9 0會因板體5 0的壓迫而於Z方向上產生形變，亦會因 基板44彎曲而於相鄰二端94、95與相鄰另二端96、97的方 向（即Y方向）上產生形變。因此應變計8 2可同時因應Y方 向與Z方向上電阻值的變化而產生相對應之感測信號。

第9頁 509866 五、發明說明（6) 請參閱圖十。圖十為本發明第四實施例之指標裝置 I 0 0之示意圖。指標裝置1 〇 〇與指標裝置4 0的主要不同在於 指標裝置1 0 0之應變計1 〇 2的受力方式。指標裝置i 〇 〇包含 有一基座104、一桿體1〇6、以及四應變計1〇2。基座1〇4包 含有一孔洞11 0，而桿體1 〇 6係垂直於基座1 〇 4並有部份設 置於孔洞11 0内。桿體1 〇 6包含有一下部表面11 2，下部= 面112係為一圓柱形表面。應變計1〇2有部份設於下邱^矣 II 2與孔洞110之間。 ° 應變計1 0 2包含有一第一壓阻11 4黏著於下部表面丨i 2 上且呈扁平之長條形、一第一電極Π 6以及一第二電極118 分別與第，壓阻11 4的二端相接觸。第一電極丨丨6係於孔洞 110之内侧壁上，而第二電極118則係設於桿體1〇6之下部 表面11 2上。第一電極116、以及第二電極11 8係藉由第一 壓阻11 4構成一通路以使一電流l通過。垂直於應變計丨〇 2 所在下部表面11 2之方向係為一施壓方向，於此實施例 中，該施壓方向係為垂直於該圓柱形表面的方向（以圖十 右侧之應變計而言，該施壓方向即Y方向）。第一及第二 電極116、11 8於該施壓方向上相距有一預定距離d。如此 一來，電流L同樣具有Y方向與Z方向的分量。 如圖十所示，當沿Y方向推壓桿體1 〇 6時，桿體1 0 6的 下部表面11 2會產生一壓力F y沿該施壓方向（γ方向）施加 於第一壓阻11 4，使第一壓阻11 4沿該施壓方向產生形變。

第10頁 509866 五、發明說明（7) 同時’桿體10 6另會因弯曲而使第一壓阻11 4於其二端的方 向（Z方向）產生形變。因此應變計1〇 2之靈敏度同樣可因 此而提高。 ^ r 上述第四實施例指標裝置1 〇 0之應變計1 〇 2亦可如第二 實施例指標裝置7 0之應變計7 2般，加設一第三電極，以增 加電流L之Y方向與z方向的分量；亦可如第三實施例指標 裝置8 0之應變計8 2般，以二個或多個壓阻的方式，來增加 應變計之靈敏度。

此外，上述實施例皆以施壓方向為Z或Y方向為例。事 實上’若透過適當的設計，如改變基板平面或桿體下部表 面的形狀，即可改變本發明所稱的施壓方向。只要前述實 施例之第一及第二電極於該施壓方向相距有一預定距離 d，皆符合本發明之精神。 相較於習知指標裝置1 0，本發明指標裝置40、7〇、 80、10 0之第一電極 58、86、116及第二電極 60、88、118 於該施壓方向上相距有一預定距離d，使電流L具有該預定 距離d之方向的分量，故當施力柱體4 6或桿體1 0 6沿該施壓

方向施壓於第一壓阻56、84、114時，應變計48、72、 82、102除會因應基板44或桿體106之彎曲外，亦可因應該 施壓方向的壓力而產生相對應的感測訊號，本發明指標裝 置40、70、80、10 0之靈敏度也因而得以提昇。

第11頁 509866 五、發明說明（8) 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡本發明申請專 利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明專利之涵蓋 範圍。 Ϊ m

I 第12頁 509866 圖式簡單說明 圖式之簡單說明 圖一為習知指標裝置之外視圖。 圖二為圖一所示指標裝置之作動示意圖。 圖三為本發明第一實施例之指標裝置之外視圖。 圖四為圖三所示指標裝置之元件分解圖。 圖五為圖三所示指標裝置之作動示意圖。 圖六為圖三所示指標裝置之製造流程圖。 圖七為本發明第二實施例之指標裝置之作動示意圖。 圖八為本發明第三實施例之指標裝置之外視圖。 圖九為圖八所示應變計之示意圖。 圖十為本發明第四實施例之指標裝置之示意圖。 圖式之符號說明 40、 70、 80' 100 指 標 裝 置 42 底 座 44 基 板 46 施 力 柱 體 50 板 體 52^ 106 桿 體 62 第 三 電 極 90 第 二 壓 阻 92 第 四 電 極 104 基 座 110 孔 洞 112 下 部 表 面 48、 72、 82' 102 應 變 計 ♦ 56、 84、 114 第 ___ 壓 阻

第13頁 509866 圖式簡單說明 58、86、116 第一電極 60、88、118 第二電極

Claims (1)

1. 509866 六、申請專郝® , f /種指標裝置，其包含有： * /基板； ^施力柱體’垂直地设置於該基板之上；以及 直少一應變計（strain gauSe)，至少有部份設於該施 體與該基板之間，用來感測壓力並產生相對應之感測 2號，該應變計包含有： 口，/第一壓阻，設置於該基板之上平面，該第一壓阻可 依據所受到的壓力而產生形變以改變自身的電阻；

   ^ 一第一電極以及一第二電極，分別與該第一壓阻相接 觸，該第一及第二電極係經由該第一壓阻構成一通路以使 一電流通過，其中垂直於該應變計所在基板之平面的方向 稱為一施壓方向，而該第一及第二電極係於該施壓方向上 相距有一預定距離； 其中當推壓該施力柱體時，該施力柱體會產生一壓力 沿該施壓方向施加於該第一壓阻，使該第一壓阻沿該施壓 方向產生形變，並使該應變計產生相對應之感測信號。 2 ·如申請專利範圍第1項之指標裝置，其中該施力柱體 與該基板之間設有四個應變計用來感測推壓該施力柱體所 產生的壓力並產生相對應之感測信號。 3·如申請專利範圍第1項之指標裝置，其中該施力柱體 包含有一板體以及一桿體垂直地設於該板體之上^當推壓 該桿體時，該板體會產生該壓力並沿該施壓方向施加於該

   第15頁 509866 六、申請專利範圍 第一壓阻。 4 ·如申請專利範圍第3項之指標裝置， 該施力柱體之板體為平行設置之二平你、中該基板以及 為垂直於該基板以及該板體之方向。 而該施壓方向係 5 ·如申請專利範圍第3項之指標裝置，袁 係以印刷的方式設置於該基板之上平、中該第一電極 係設於該施力柱體之板體上。 而該第二電極則

   6 ·如申請專利範圍第5項之指標裝置，其中兮镇一厭 係黏著於該基板上且呈扁平之長條开彡，/、 端分別與該第一及第二電極相接^=二 產生形變，以使該應變計產生相對應：：以的方向上 I.如申請專利範圍第6項之指標裝置，其中該應變計另 t含有一第二電極設於該基板的上平面且位於該第二電極 的下方並與該第一壓阻相接觸，該第一、第二、以及第三 電極可藉由該第一壓阻構成該通路以使該電流通過。一

   包含 以及 如申請專利範圍第6項之指標裝置，其中該應變計另 有一第二壓阻與該第一壓阻平行且黏著於該基板上， 一第四電極設置於該基板的上平面，該第一及第二壓

   第16頁 509866 六、申請專利範圍 阻之相鄰的二端係與該第二電極相接觸，而該第一及第二 壓阻相鄰之另二端係分別與該第一以及第四電極相接觸， 該第一、第二、以及第四電極可藉由該第一及第二壓阻構 成該通路以使該電流通過，當推壓該施力柱體時，該基板 另會因彎曲而使該第一及第二壓阻於相鄰二端與相鄰另二 端的方向上產生形變，以使該應變計產生相對應之感測信 號。 9. 一種指標裝置，其包含有： 一基座，其包含有一孔洞； 一桿體，其有部份設置於該孔洞之内，該桿體包含有 一下部表面；以及 至少一應變計（strain gauge)，至少有部份設於該下 部表面與該孔洞之間，用來感測壓力並產生相對應之感測 信號，該應變計包含有： 一第一壓阻，設於該下部表面上，該第一壓阻可依據 所受到的壓力並產生形變以改變自身的電阻； 一第一電極以及一第二電極，分別與該第一壓阻相接 觸，該第一及第二電極係藉由該第一壓阻構成一通路以使 一電流通過，其中垂直於該應變計所在下部表面之方向稱 為一施壓方向，而該第一及第二電極係於該施壓方向上相 距有一預定距離； 其中當推壓該桿體時，該桿體的下部表面會產生一壓 力沿該施壓方向施加於該第一壓阻，使該第一壓阻沿該施

   第17頁 509866 六、申請專利範圍 壓方向產生形變，以使該應變計產生相對應之感測信號。 1 0.如申請專利範圍第9項之指標裝置，其中該桿體之下 部表面與該孔洞之間設有四個應變計，用來感測壓力並產 生相對應之感測信號。 11.如申請專利範圍第9項之指標裝置，其中該桿體的下 部表面係為一圓柱形表面，而該施壓方向係垂直於該圓柱 形表面。

   1 2.如申請專利範圍第9項之指標裝置，其中該第一電極 係於該孔洞之内侧壁上，而該第二電極則係設於該桿體之 下部表面上。 1 3.如申請專利範圍第1 2項之指標裝置，其中該第一壓阻 係黏著於該桿體之下部表面上且呈扁平之長條形，該第一 壓阻的二端係分別與該第一及第二電極相接觸，當推壓該 桿體時，該桿體另會因彎曲而使該第一壓阻於其二端的方 向上產生形變，以使該應變計產生相對應之感測信號。

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