WO2014121516A1 - 触摸按键 - Google Patents
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- H03K17/965—Switches controlled by moving an element forming part of the switch
Definitions
- the invention belongs to the field of electronic switch control, and in particular to a touch button. Background technique
- Touch buttons are used in a wide range of industries, such as home appliances, handheld devices, remote controls, and industrial controls. There are two main types of touch buttons, membrane buttons, and capacitive buttons.
- An object of the present invention is to overcome the above-mentioned deficiencies of the prior art and to provide a touch button, the panel of which can be made of any material, has good durability, is beautiful, is free from environmental interference, and has good recognition operating pressure performance.
- a touch button comprising a panel and a hollow pad module
- the panel is provided with a button
- the pad module is disposed at an edge of a button area of the panel
- the touch button further comprises A sensor for sensing a pressure applied, the sensor being disposed in the gasket module and attached to the panel.
- the senor is provided with at least two and attached to different positions of the panel.
- the relative position of the pad module and the sensor is such that at least one of the sensors has a measured value of negative and at least one of which is positive.
- the senor is a strain sensor.
- the strain sensor is composed of a metal thin wire or a polycrystalline or amorphous semiconductor or a carbon nanotube or a composite conductive material.
- the village mat module and the panel are integrally formed of the same piece of material.
- the village mat module 3 can be disposed separately from the panel 2, and is composed of different materials, and can also be formed by the material of the panel 2 itself, and is integrally formed with the panel 2 by the same material.
- the touch button 1 further includes a sensor 4 for sensing the applied pressure, and the sensor 4 is disposed in the village mat module 3 and is attached to the panel 2. Any panel 2 has a certain modulus of elasticity. When the panel 2 is pressed, it can generate a certain elastic deformation, and through the sensor 4 attached thereto, the applied pressure can be accurately sensed, and the corresponding control function.
- the sensor 4 is provided with at least two and different positions of the panel 2 attached.
- the two or more sensors 4 that are close to each other detect the positive and negative strain change values generated by the panel 2 after applying the pressure, to different resistance changes, and the difference in the environment is changed by a differential (subtraction) algorithm.
- the influence of temperature, stress and other factors on the detection result of the sensor 4 is minimized, and the accuracy and reliability of the detection value are ensured.
- the touch button 1 made of at least two sensors 4 can more accurately recognize the position and value of the pressure application, obtain different resistance changes, further realize the corresponding operation control function, and ensure the accuracy of the use of the touch button 1 and reliability.
- ⁇ R P is a resistance portion of the change after the pressure is applied
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Abstract
一种触摸按键（1），包括面板（2）和中空的衬垫模块（3），该面板设置有按键，该衬垫模块设置于面板的按键区域的边缘，该触摸按键还包括用于感应施加压力的传感器（4），该传感器设置于该衬垫模块内且与该面板相贴。该触摸按键的面板能够使用多种材料制成，提高了触摸按键的使用范围。并且，该触摸按键耐用、美观，并能够准确识别施加的压力，灵敏度高、使用方便。
Description
说 明 书
触摸 技术领域
本发明属于电子开关控制领域， 尤其涉及以一种触摸按键。 背景技术
触摸按键广泛应用于各个行业， 如家用电器， 手持设备， 遥控装置， 以及 工业控制等等。 现在主要有两种触摸按键方式， 薄膜按键， 和电容式按键。
薄膜按键只能使用软塑料表面， 具有局限性， 并且不美观， 耐用性差， 其 塑料表面容易损坏； 而电容按键则容易受到干扰， 无法在有水或戴手套等环境 下操作。 这两种方式都无法使用金属面板， 也无法测量按键所受压力。 发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足， 提供了一种触摸按键， 其面 板能够使用任何材料制成， 耐用性好， 美观， 不受环境的干扰， 识别操作压力 性能好。
本发明的技术方案是： 一种触摸按键， 包括面板和中空的衬垫模块， 所述 面板设置有按键， 所述衬垫模块设置于所述面板的按键区域的边缘， 所述触摸 按键还包括用于感应施加压力的传感器， 所述传感器设置于所述衬垫模块内且 与所述面板相贴。
具体地， 所述传感器设置有至少两个且贴设于所述面板的不同位置。
具体地， 所述衬垫模块和所述传感器的相对位置使得至少一个所述传感器 的测量值为负， 至少一个为正。
具体地， 所述传感器为应变传感器。
具体地， 所述应变传感器由金属细线或多晶或非晶半导体或碳纳米管或复 合导电材料构成。
具体地， 所述村垫模块和所述面板由同一块材料一体化构成。
进一步地， 所述触摸按键还包括电路模块， 所述传感器的两端头通过导线 与所述电路模块电连接。
具体地， 所述导线包括电连接于所述传感器两端头的处于一个电位的第一 导线、 电连接于所述传感器中心位置处于另一个电位的第二导线和连接于所述 传感器端头至中心位置处的第三导线。
本发明提供的一种触摸按键， 通过将中空的村垫模块支撑于面板的边缘， 并在中空的村垫模块中设置有用于感应施加压力的传感器， 且传感器与面板相 贴， 通过采用此种触摸按键系统， 克服了传统的触摸按键对面板材料的限制。 此种触摸按键的面板能够使用任意材料制成， 其耐用性好、 美观， 并能准确识 别施加的压力， 灵敏度高， 为实际使用带来了方便。
附图说明
图 1是本发明实施例提供的触摸按键去除面板后的俯视图；
图 2是本发明实施例提供的触摸按键的剖面视图；
图 3是本发明实施例提供的触摸按键的组合示意图。 具体实施方式
为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实 施例， 对本发明进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。 如图 1和图 2所示， 一种触摸按键 1, 包括面板 2和中空的村垫模块 3, 面板 2设置有按键（图中未示出） ， 村垫模块 3设置于面板 2的按键区域的边 缘， 通过这样的设置， 村垫模块 3不仅可起到支撑面板 2的作用， 还能使面板 2在被按压后能拥有一定的变形空间。 在实际应用中， 每个触摸按键 1的周围
都有村垫模块 3的支撑， 确保触摸按键 1使用的可靠性。 村垫模块 3可与面板 2分别设置， 由不同的材料组成， 也可由面板 2本身材料加工形成， 与面板 2 由同一块材料一体化构成。 触摸按键 1还包括用于感应施加压力的传感器 4, 传感器 4设置于村垫模块 3内且与面板 2相贴。 任何面板 2都有具有一定的弹 性模量， 当该面板 2被按压时， 其能够产生发生一定的弹性变形， 并通过与其 相贴的传感器 4, 能够准确的感应到施加的压力， 实现相应的控制功能。 当然， 可以理解地， 传感器 4可直接沉积（如丝印， 移印、 涂布等方法）设于面板 2 的表面， 也可为先制成于塑料薄膜（如 PET或 PI, PET为聚对苯二曱酸乙二 醇酯， PI为聚酰亚胺等）上， 再粘接在面板 2上。 通过采用此种触摸按键 1 系统， 克服了传统的触摸按键 1对面板 2材料的限制， 此种触摸按键 1的面板 2 能够使用任意材料制成， 如塑料、 玻璃、 金属等， 其耐用性佳、 防水、 不受 环境干扰、 美观， 并能准确识别应施加的压力， 灵敏度高， 为实际使用带来了 方便， 提高了触摸按键 1的使用范围。
具体地， 传感器 4设置有至少两个且贴设面板 2的不同位置。 通过相靠近 的两个或多个传感器 4检测在施加压力后， 面板 2产生的正向和反向的应变变 化数值， 到不同的电阻变化， 通过差分（相减）的算法， 将环境里变化的温度、 应力等因素对传感器 4检测结果造成的影响消减到最低， 确保了检测数值的准 确、 可靠性。 采用至少两个传感器 4制成的触摸按键 1, 能够更准确的识别出 压力施加的位置和数值， 得出不同的电阻变化， 进一步实现相应的操作控制功 能， 确保触摸按键 1使用的准确性和可靠性。 当然， 可以理解地， 一个触摸按 键 1可设置有多个传感器 4, 安装于面板 2的不同位置， 可检测到更加精准的 电阻变化， 将环境对检测数值的影响消减到最低， 已达到最好的检测效果， 满 足操作准确性的需求。
具体地， 如图 1和图 2所示， 村垫模支撑于面板 2的边缘， 当面板 2被按 压时， 面板 2的中心区域为正形变， 而边缘区域为负形变， 因此只需把传感器 4放置于合适的相对位置， 比如一个在中心， 一个在边缘， 这样在压力施加后
传感器 4的中心段产生正向的变化， 而传感器 4的边缘段产生负向的变化， 该 正向及负向的变化， 在合适的传感器 4引出检测导线， 可以获得相同的比例， 可以完全抵消环境影响。当然，可以理解地，并非一定需要一个传感器 4为正， 一个为负， 只要两个测量的应变有足够大的差值， 即可通过差分（相减） 的方 法减少或消除外界环境的影响， 将因环境造成的影响降低到最低， 提高了触摸 按键 1操作的准确性。 具体地， 如图 1和图 2所示， 衬垫模块 3呈圓形或方形或橢圓形。 衬垫模 块 3为中空状， 以满足传感器 4安装位置的要求。 衬垫模块 3可呈圓形， 也可 呈方形， 还可为橢圓形。 当然， 可以理解地， 在满足传感器 4安装位置要求的 前提下， 中空的衬垫模块 3的形状还可为多边形等其他形状， 使得同一个按键 区域有不同的应变值， 这些应变的差值越大， 按键反应越灵敏。
具体地， 如图 3所示， 在实际应用中， 多个触摸按键可组合使用， 以满足 不通情况下对按键的使用要求。
具体地，传感器 4为应变传感器。传感器 4可以是任何类型的应变传感器， 包括金属细线、 多晶或非晶半导体、 碳纳米管、 以及导体绝缘体复合材料等， 作为优选，应变传感器是一种复合导体，它由导电微粒和绝缘聚合物基体组成。 绝缘基体包括 polyester (涤纶）、 epoxy ( ^^才对月旨 )、 phenoxy ( @^^才对月旨 )、 silicone (硅胶）等， 导电颗粒可以是金属粉末， 如 Ni (镍） 、 Ag (银） ， 也 可以是 C (碳）粉或导电纳米管， 还可以是氧化物粉末， 如 ITO (氧化铟锡）、 ZnO (氧化辞） 、 Ru02 (二氧化钌）等。 导电粒子的尺寸范围为 10纳米到 10 微米， 它们均匀的分散在基体中。 在导电微粒的浓度达到渗流阈值附近时， 在 水平方向上的微小应变会导致其电阻发生变化，通过测量两个电极之间的电阻， 即可推导出面板 2上的压力大小。 这些电阻的变化可以通过检压电路恒流源电 路或者桥式电路来进行测量。 同时， 通过导电颗粒的含量控制， 可以把导电性 控制在一定范围之内， 以便于测量电路测量较小的电阻变化。
进一步地， 触摸按键 1还包括电路模块（图中未示出） ， 传感器 4的两端
头通过导线与电路模块电连接， 当传感器 4检测到施加的压力时， 便会产生电 信号， 通过导线将该电信号传递至电路模块， 通过电路模块相应的处理， 获得 相应的键位值及压力值， 进而实现相应的控制操作功能。
具体地， 如图 1和图 2所示， 导线包括电连接于传感器 4两端头的处于一 个电位的第一导线 51、 电连接于传感器 4中心位置处于另一个电位的第二导线 52和连接于传感器 4端头至中心位置位处的第三导 53。设置有三根导线， 为传 感器 4提供电源和将检测到的电压值和电阻值导出。 通过这样的设计， 当温度 或应力等环境的因素施加在传感器 4上或其附近时， 此时， 温度或应力等对传 感器 4的正向变化段和负向变化段都会产生同向的影响， 在实际运算中， 通过 计算传感器 4检测到的电压值和电阻值， 可将因温度或应力等环境的因素造成 的影响降低到最低， 从而影响检测结果的准确性的现象发生。 保证了传感器 4 在受到压力的作用时， 能灵敏、 准确的检测、 识别施加压力的数值、 位置等信 息， 提高了触摸按键 1实际操作的准确性。
本发明提供的触摸按键， 其消除环境影响的原理方法为：
测量电路在加电以后， 无按压时：
所以 VmO = - (Vcc - Vss) 当施加压力时：
当环境（如温度， 应力等） 变化时：
Vm2 = - (Vcc - Vss)
AVm" = Vm2 - VmO = 0 此时环境对于测量无影响。
公式中：
Vcc为第一导线端的电压值；
Vss为第二导线端的电压值；
Vm为第三导线端的电压值；
RVCC-GND 为 Vcc对 GND的电阻， 即为压力传感器 42全电阻；
Vcc对 Vm的电阻；
△RP为施压压力后的变化的电阻部分；
ART为受环境影响的电阻部分。
本发明提供的一种触摸按键 1, 其通过在面板 2的边缘设置有用于支撑面 板 2的衬垫模块 3 , 衬垫模块 3为中空状， 将用于感应施加压力的传感器 4设 置于衬垫模块 3内并且与面板 2相贴， 以便能够准确、 及时地感应到施加的压 力，通过设计此种触摸按键系统，触摸按键 1的面板 2能够使用任意材料制成， 耐用性好、 美观， 并能准确识别施加的压力， 灵敏度高， 克服了传统的触摸按 键 1对面板 2材料的限制， 提高了触摸按键 1的应用范围， 为实际使用带来了 方便。 并且， 此种触摸按键 1通过设置有至少两个传感器 4, 能检测到更加准 确的电阻变化， 并将检测得到的电阻变化通过差分（相减）运算， 可将环境里 变化的温度、 应力等对传感器 4检测数据造成的影响消除或降到最低， 确保传 感器 4能够准确的识别出操作的压力及操作的位置， 提高了触摸按键 1操作控 制的准确性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发
明的精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换或改进等， 均应包含在本发明 的保护范围之内。
Claims
1、 一种触摸按键， 其特征在于， 包括面板和中空的衬垫模块， 所述面板设 置有按键， 所述衬垫模块设置于所述面板的按键区域的边缘， 所述触摸按键还 包括用于感应施加压力的传感器， 所述传感器设置于所述衬垫模块内且与所述 面板相贴。
2、 如权利要求 1所述的触摸按键， 其特征在于， 所述传感器设置有至少两 个且贴设于所述面板的不同位置。
3、 如权利要求 2所述的触摸按键， 其特征在于， 所述衬垫模块和所述传感 器的相对位置使得至少一个所述传感器的测量值为负， 至少一个为正。
4、如权利要求 1所述的触摸按键，其特征在于，所述传感器为应变传感器。
5、 如权利要求 4所述的触摸按键， 其特征在于， 所述应变传感器由金属细 线或多晶或非晶半导体或碳纳米管或复合导电材料构成。
6、 如权利要求 1-5所述的触摸按键， 其特征在于， 所述衬垫模块和所述面 板由同一块材料一体化构成。
7、如权利要求 1任一项所述的触摸按键， 其特征在于， 所述触摸按键还包 括电路模块， 所述传感器的两端头通过导线与所述电路模块电连接。
8、如权利要求 7所述的触摸按键， 其特征在于， 所述导线包括电连接于所 述传感器两端头的处于一个电位的第一导线、 电连接于所述传感器中心位置处 于另一个电位的第二导线和连接于所述传感器端头至中心位置处的第三导线。
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