專利名稱：電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置及在低端單片機上實現(xiàn)電容式壓力傳感的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置，還涉及一種使用電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置在低端單片機上實現(xiàn)電容式壓力傳感的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置的工作原理是在壓力受壓面下設(shè)置兩個相對的電極，電極間設(shè)置導(dǎo)電介質(zhì)，在結(jié)構(gòu)上形成一個低電壓交流電場。在觸摸受壓面并施與壓力時，由于電場特性，導(dǎo)體電極間會形成一個耦合電容，四邊電極發(fā)出的電流會流向觸點，而電流強弱與手指壓力使到兩電極的距離改變并成反比模擬反應(yīng)，位于電極后的控制器便會計算電流的比例及強弱，準確算出觸摸點的壓力量。而要在一個電子設(shè)備中使用電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置，一般設(shè)計均需配合使用較高級別的部件以取得相應(yīng)效果。而此類壓力感測零件的價格一般都較為昂貴，且其功耗也較高，不僅增加了制造成本，而且也隨之要求配備高性能的配套電源供應(yīng)模塊，因此目前能夠使用壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置僅僅局限于一些大廠家的高端應(yīng)用設(shè)備上。因此，不太適合超低功耗(幾十微安(uA)級甚至幾微安級以下的電流消耗)的嵌入式設(shè)備上使用壓力傳感輸入，例如:遙控器。而隨之電子設(shè)備的多元化發(fā)展，越來越多的低端設(shè)備也希望發(fā)展出多元化的應(yīng)用方案，因此利用一般單片機作為設(shè)計主控器件設(shè)備成為其結(jié)合壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置的瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置，可以在低端單片機上實現(xiàn)電容式壓力傳感。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種使用上述電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置在低端單片機上實現(xiàn)電容式壓力傳感的方法，該方法將低端單片機的電子設(shè)備結(jié)合電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置，充分利用低端單片機的計算處理能力，從而在一般單片機上實現(xiàn)電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換輸出。本發(fā)明的目的可通過以下的技術(shù)措施來實現(xiàn):一種電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:包括彈性按鍵和基板，彈性按鍵的底面為導(dǎo)電層，與所述基板上的導(dǎo)電銅箔相對，所述導(dǎo)電涂層與所述導(dǎo)電銅箔形成電容的兩極；所述彈性按鍵和基板之間設(shè)有彈性介質(zhì)支撐件，使所述彈性按鍵與所述基板之間保持一個電容檢測間距，按壓所述彈性按鍵從而改變所述電容檢測間距的距離值，產(chǎn)生按壓力與電容量變化之間的轉(zhuǎn)換輸出。所述支撐件為沿著所述彈性按鍵四周向下延伸至所述基板的彈性橡膠片。所述彈性按鍵的底面為外凸的彈性半球體，所述彈性半球體作為彈性介質(zhì)支撐件；彈性半球體表面涂覆有導(dǎo)電涂層或者彈性半球體為導(dǎo)電體；所述基板上的導(dǎo)電銅箔為帶缺口的環(huán)形金屬極片，且所述環(huán)形金屬極片位于所述半球體的正下方，半球體表面與環(huán)形金屬極片形成電容的兩極。所述基板上還設(shè)有接地銅箔線路，所述接地銅箔線路的末端位于所述環(huán)形金屬極片的圓心處,正對上方半球體底面的中心位置。所述彈性按鍵的底面中央設(shè)有柱形彈性凸塊，所述柱形彈性凸塊作為彈性介質(zhì)支撐件；柱形彈性凸塊表面涂覆有導(dǎo)電涂層；所述基板上的導(dǎo)電銅箔線路為帶缺口的環(huán)形金屬極片，且所述環(huán)形金屬極片位于彈性按鍵柱形凸塊的正下方，且所述環(huán)形金屬極片與所述彈性按鍵的底面的投影形狀一致；柱形彈性凸塊表面的導(dǎo)電涂層與環(huán)形金屬極片形成電容的兩極。所述基板上還設(shè)有接地銅箔線路，所述接地銅箔線路末端位于所述環(huán)形金屬極片的中心處，正對上方的柱形凸塊。本發(fā)明還可以通過以下技術(shù)措施來實現(xiàn):包括按鍵、上PCB板和下PCB板，上、下PCB板的導(dǎo)電銅箔相對，導(dǎo)電銅箔形成電容的兩極；所述兩PCB板之間設(shè)置彈性橡膠支撐件，使兩PCB板之間保持一個電容檢測間距，按壓所述按鍵從而改變所述電容檢測間距的距離值，產(chǎn)生按壓力與電容量變化之間的轉(zhuǎn)換輸出。所述下PCB板上分設(shè)至少兩個互相分離的導(dǎo)電銅箔，各個導(dǎo)電銅箔在方形區(qū)域內(nèi)或在圓形區(qū)域內(nèi)均勻間隔分布；每個分離的導(dǎo)電銅箔與上PCB板之間各自設(shè)置彈性橡膠支撐件；上、下PCB板的導(dǎo)電銅箔之間形成至少兩個電容。所述上PCB板的導(dǎo)電銅箔連接有接地線。本發(fā)明一種使用所述的電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置在低端單片機上實現(xiàn)電容式壓力傳感的方法，所述單片機設(shè)備包括主控單片機模塊(MCU)、自檢式容性感測模塊和至少兩個電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置，所述主控單片機模塊控制自檢式容性感測模塊并獲取該自檢式容性感測模塊從電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置上采集得到的原始數(shù)據(jù)，然后主控單片機對原始數(shù)據(jù)進行觸摸壓力的變換計算，得到觸摸點的受壓量及位置。所述變換計算過程為:將壓力導(dǎo)致的行程變化轉(zhuǎn)換成電容量變化輸出，再將這些檢測到的電容量變化對應(yīng)轉(zhuǎn)換成按壓點的X，1，Z軸三維位置參量輸出。所述變換計算過程為:將壓力導(dǎo)致的行程變化轉(zhuǎn)換成電容量變化輸出，再將這些檢測到的電容量變化對應(yīng)轉(zhuǎn)換成按壓點的x、y軸的偏移量ΛΧ，Ay及ζ軸輸出。所述變換計算過程為:將壓力導(dǎo)致的行程變化轉(zhuǎn)換成電容量變化輸出，再將這些檢測到的電容量變化對應(yīng)轉(zhuǎn)換成按壓點的在圓周中的角度位置及ζ軸輸出。本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)，有如下優(yōu)點:1、本發(fā)明可以容易地應(yīng)用于普遍按鍵設(shè)計上，主要是附加一個按鈕以傳遞壓力，采用了彈性材質(zhì)以作電介質(zhì)材，所以為電容結(jié)構(gòu)附加了電極極間距離和回復(fù)靜態(tài)距離的功能，其它如回彈機理均由電容性壓力感測單元內(nèi)彈性橡膠完成，所以，本發(fā)明利用彈性材質(zhì)改變電極間的距離，這里沒有電介質(zhì)的變化，電容量只隨間距變動；結(jié)構(gòu)簡單而且按材質(zhì)可作適度調(diào)節(jié)傳輸曲線，以獲得不同手感的效果；2、本發(fā)明實現(xiàn)按壓力的連續(xù)變化，轉(zhuǎn)換為電容的連續(xù)變化，達到無級輸出控制。同時，通過檢測電容的輸出變化，可以對應(yīng)出按壓力的變化，可以實現(xiàn)不同按壓力輸出不同的控制功能。3、本發(fā)明的電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置中的彈性按鍵設(shè)置了接地機構(gòu)，S卩，彈性按鍵的底面作為電容的上層金屬極片接地，所以測量中的訊號能有效的得到優(yōu)良的抗干擾效果，對抗電磁波干擾或抗靜電電擊表現(xiàn)了良好的接地性能，能有效降低干擾和其它誤觸發(fā)問題；4、本發(fā)明為其相對于其它諸如電阻式或電感式設(shè)計有著優(yōu)越的節(jié)能表現(xiàn):本方法能按設(shè)定于閑置時進入超低功耗模式運作，使應(yīng)用的電耗降低至僅對施加壓力量作檢測并能設(shè)定觸發(fā)門閥使其只對設(shè)定壓力作反應(yīng)并喚醒其它部件，這使應(yīng)用設(shè)計得以更有效節(jié)能并能快速響應(yīng)觸發(fā)動作。同時亦解決了使用者的誤觸發(fā)事故問題，作用仍涉及節(jié)能，而門閥值可自由設(shè)定以適應(yīng)不同應(yīng)用要求；5、本發(fā)明實現(xiàn)將低端單片機的電子設(shè)備結(jié)合電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置，充分利用低端單片機的計算處理能力，改善數(shù)據(jù)處理效率，從而在一般單片機上實現(xiàn)電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置并具有高分辨率輸出；在不作太大的結(jié)構(gòu)改良下，在現(xiàn)有的遙控器可達成360度全方位定位的功能。


圖1是本發(fā)明中彈性按鍵和PCB板的實施例一的豎向剖面示意圖；圖2是本發(fā)明中彈性按鍵和PCB板的實施例二的豎向剖面示意圖；圖3是本發(fā)明中彈性按鍵和PCB板的實施例三的豎向剖面示意圖；圖4是圖3和圖4所示PCB板的俯視圖；圖5本發(fā)明中實施例四的豎向剖面示意圖；圖6在現(xiàn)有遙控器上采用本發(fā)明的360度導(dǎo)航鍵示意圖。
具體實施例方式如圖1所示實施例一，彈性按鍵I采用方塊型，沿著方塊型四周向下延伸至PCB基板4的彈性橡膠片11作為支撐件，支撐件用于使兩PCB基板之間保持一個電容檢測間距，按壓所述彈性按鍵從而改變所述電容檢測間距的距離值，產(chǎn)生按壓力與電容量變化之間的轉(zhuǎn)換輸出。彈性按鍵的底面與PCB基板4上的導(dǎo)電銅箔線路3相對，且底面上涂覆有導(dǎo)電涂層2，導(dǎo)電涂層2要連接接地線，導(dǎo)電涂層2可以選用炭涂料層。導(dǎo)電涂層與導(dǎo)電銅箔線路形成電容的兩極。另外，也可采用彈性按鍵I與PCB基板之間設(shè)置海綿橡膠作為支撐件。上述實施例的原理如下:上述導(dǎo)電涂層與導(dǎo)電銅箔相當(dāng)于兩片金屬導(dǎo)體，中間介質(zhì)材料具有良好回復(fù)能力的現(xiàn)成的橡膠(Ce 11u I ar Rubber )材料,其作用同時兼具電介質(zhì)及位置記憶功能，一塊金屬片的連接到地GND，另一塊金屬片連接到電容感應(yīng)芯片IC的通道輸入口，兩者間以彈性橡膠支撐隔離；此結(jié)構(gòu)可形成物理意義上的電容。當(dāng)壓力作用于此感應(yīng)部件上，橡膠則可看作為一彈簧物體，發(fā)生形變，壓力越大，形變越厲害；橡膠會作反作用力給施力方，以達到平衡。由于電容公式C=KS/d，這里K為電介質(zhì)常數(shù)，S為電極面積，d為兩極間的距離。本發(fā)明中的電介質(zhì)是空氣，k是固定不變的，在改變d的值時，能改變C的值；而改變d的值與施加壓力也成線性關(guān)系，從而可以計算施加的力度。當(dāng)上方施加壓力，由于原來兩極相距為d0,而施加壓力后為dl，得到一新的C值，所以施與不同壓力F，就能直接改變d值，作用于本結(jié)構(gòu)單元上的壓力F與電容值變化量Λ C成一定的正比線性關(guān)系，但因橡膠機械特性有限制，不能無限壓縮，所以線性度存在局限性，正比范圍有局限，一般在600克以下的靜態(tài)施壓下均可表現(xiàn)良好線性度。這樣從本結(jié)構(gòu)單元的電氣輸出就能對應(yīng)測得一模擬輸出，作為F的一種轉(zhuǎn)化值，實現(xiàn)電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換輸出。如圖2所示的實施例二，彈性按鍵I的底面為外凸的半球體底面，彈性半球體12作為彈性介質(zhì)支撐件；彈性半球體表面涂覆有導(dǎo)電涂層2 ；PCB基板4上的導(dǎo)電銅箔線路3為帶缺口的環(huán)形金屬極片，環(huán)形金屬極片位于半球形底面的正下方，且環(huán)形金屬極片的外直徑等于或大于半球形底面的直徑；半球體表面的導(dǎo)電涂層與環(huán)形金屬極片形成電容的兩極。PCB基板4上的接地結(jié)構(gòu)如圖4所示，即，設(shè)有接地銅箔線路，接地銅箔線路的末端5位于環(huán)形金屬極片的圓心處，正對上方半球形底面的中心位置，接地銅箔線路經(jīng)環(huán)形金屬極片的缺口連接地端。當(dāng)彈性按鍵被按壓下降時，首先底面半球體的中央部分接觸該接地銅箔線路的末端，一方面使電容的一極接地，另一方面幫助彈性按鍵回彈原始狀態(tài)。當(dāng)改變彈性按鍵按壓力，半球體表面的導(dǎo)電涂層與環(huán)形金屬極片之間的間距就會改變，具體的原理和上述實施例一類同，實現(xiàn)電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換輸出。如圖3所示的實施例三，彈性按鍵I的底面中央設(shè)有柱形彈性凸塊13，柱形彈性凸塊13作為彈性介質(zhì)支撐件；柱形彈性凸塊表面涂覆有導(dǎo)電涂層2 ；PCB板4上的導(dǎo)電銅箔線路3為帶缺口的環(huán)形金屬極片，且環(huán)形金屬極片位于彈性按鍵的底面的正下方，且環(huán)形金屬極片與彈性按鍵的底面的投影形狀一致；柱形彈性凸塊表面的導(dǎo)電涂層與環(huán)形金屬極片形成電容的兩極。PCB板上設(shè)有接地結(jié)構(gòu)如圖4所示，S卩，設(shè)有接地銅箔線路，接地銅箔線路末端5位于環(huán)形金屬極片的中心處，正對上方的柱形凸塊；接地銅箔線路經(jīng)環(huán)形金屬極片的缺口連接地端。彈性按鍵被按壓下降時，首先底面凸塊接觸該接地銅箔線路的末端，一方面使電容的一極接地，另一方面幫助彈性按鍵回彈原始狀態(tài)。當(dāng)改變彈性按鍵按壓力，柱形彈性凸塊與環(huán)形金屬極片之間的間距就會改變，具體的原理和上述實施例一類同，實現(xiàn)電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換輸出。上述實施例二、三中彈性按鍵可選用導(dǎo)電的娃橡膠(Silicon Rubber)材料制成，這樣可以不用在按鍵上涂覆有導(dǎo)電涂層，實現(xiàn)同樣的效果。如圖5所示的實施例四，包括按鍵6、上PCB板8和下PCB板10，上、下PCB板的導(dǎo)電銅箔相對，下PCB板10分設(shè)四個分離的導(dǎo)電銅箔，四個導(dǎo)電銅箔在圓形區(qū)域內(nèi)均勻間隔分布，也可在一個方形區(qū)域內(nèi)均勻或?qū)ΨQ分布；每個分離的導(dǎo)電銅箔與PCB板之間各自設(shè)置橡膠9作為彈性介質(zhì)支撐件；上、下PCB板的導(dǎo)電銅箔之間形成四個電容的兩極。上PCB板的導(dǎo)電銅箔連接有接地線，四個彈性介質(zhì)支撐件可用交叉的固定支架安裝固定，在上極片與按鍵之間還可以加設(shè)橡膠緩沖墊片7，以改善按壓的手感。對于本實施例其中單個電容而言，每個橡膠支撐件使兩PCB板之間保持一個電容檢測間距，通過按壓改變電容檢測間距的距離值，產(chǎn)生按壓力與電容量變化之間的轉(zhuǎn)換輸出，這與上述實施例一是類同的。對于四個電容而言，可達成360度全方位定位的功能；四個檢測單元在按鍵壓下連動條件下可以透過簡單的插值推算法得出施壓點的X，y坐標值，而加上原有的Z軸坐標(F與d成正比)，則施壓點的X，y, z便輕易得到了。本發(fā)明可更簡單直接且更有效算出更準確的X，y, z位置，其重點在于直接算出對應(yīng)座標而無需間接取值。例如有市面?zhèn)鞲衅骷?0mm面積，就只能有20mm面積的感測能力，并無法調(diào)節(jié)，而由于本發(fā)明是基于按鍵本身的獨立感測，所以能隨實際按鍵距離調(diào)節(jié)感測面積以至分辨率，大大提升了三軸應(yīng)用的靈活性。采用上述實施例結(jié)構(gòu)，可以在低端單片機上實現(xiàn)高分辨率電容式壓力傳感的方法，單片機設(shè)備包括主控單片機模塊(MCU)、自檢式容性感測模塊和至少兩個電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置，主控單片機模塊控制自檢式容性感測模塊并獲取該自檢式容性感測模塊從電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置上采集得到的原始數(shù)據(jù)，然后主控單片機對原始數(shù)據(jù)進行觸摸壓力的變換計算，得到觸摸點的受壓量及位置，即觸摸點的壓力行程。上述主控單片機模塊、自檢式容性感測模塊均可選用現(xiàn)有常用的型號，如常用電視等遙控器上采用的這些模塊。上述變換計算過程為:將壓力行程變化導(dǎo)致電容量變化輸出，再將這些檢測到的電容量變化對應(yīng)轉(zhuǎn)換成按壓點的X、1、Z軸三維位置參量。如圖5中采用四個電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換單元，假設(shè)zl，z2, z3, z4為四個獨立檢測單元的通道輸入端檢測得到的電容值讀數(shù)，即對應(yīng)為各自的電容兩極間距作為Z軸的輸出。按壓位置假設(shè)成xt，yt ；swl(xl, yl)，sw2 (x2, y2), sw3 (x3, y3), sw4 (x4, y4)各自代表在按壓的狀態(tài)下,相對各檢測單元的x, y距值；由于在施加xt，yt坐標的力后，除可簡易讀出其平均壓力，更可按比例算出施力點位置，此比例按插值(Interpolation)分辨率算法便可算出(x, y)坐標,如此,按壓點的(x,y,z)便得出了。這樣不但能提供x，y平面坐標，還能提供Z軸的輸出，即壓力值作輸出，這樣就完成了 3維導(dǎo)航操控設(shè)計。如圖5中采用四個電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換單元，還可采用另一種變換計算過程為:將壓力導(dǎo)致的行程變化轉(zhuǎn)換成電容量變化輸出，再將這些檢測到的電容量變化對應(yīng)轉(zhuǎn)換成按壓點的x、y軸的偏移量Δχ, Ay,偏移量Δχ和Δ y利用簡單的加減運算得出，所有結(jié)果均相對之前一個取樣結(jié)果；Z軸的輸出和上述方法一樣，以這些相對偏移量ΛΧ、Ay和Z軸也可用作為導(dǎo)航鍵設(shè)計。如圖5中采用四個電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換單元，還可采用另一種變換計算過程為:將壓力導(dǎo)致的行程變化轉(zhuǎn)換成電容量變化輸出，再將這些檢測到的電容量變化對應(yīng)轉(zhuǎn)換成按壓點在X、y坐標四個象限內(nèi)圓周中的角度位置。在原始狀態(tài)，四個電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換單元可以認為在同一平面，當(dāng)有按壓力時，各電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換單元之間就存在一個角度，由于按壓產(chǎn)生的電容變化值比例對應(yīng)這些角度值比例，將測得的電容值比例按角度比例的演算，便能得出各傳感轉(zhuǎn)換單元間的角比例值了，亦能作為輸出，加上上述方法一樣得到Z軸的輸出，以圓周360度作導(dǎo)航鍵設(shè)計(見圖6)。在此基礎(chǔ)上，使用內(nèi)存查表來對應(yīng)所有角度，單元越多越好，對每分解角度做校準測角，利用記憶查表法進行對映，可實現(xiàn)更高的分辨率。上述方法的實施方式中，電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換單元在兩個以上便足以準確定位，當(dāng)然，越多分辨率會越高。在轉(zhuǎn)換角度的輸出中，實驗證明采用四個電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換單元能得到優(yōu)于9度的分辨率。本發(fā)明方法可以應(yīng)用于遙控器，在現(xiàn)行開關(guān)式按鍵設(shè)計基礎(chǔ)上，更新了按鍵的機械結(jié)構(gòu)，剔除了電容性結(jié)構(gòu)部分，包括除去上方金屬極片和介質(zhì)膠件，原膠件接觸面改變成為半球體面，在其表面仍涂上導(dǎo)電材料(炭涂料)或者半球體直接用導(dǎo)電材料制造，使其在施加壓力時，如同產(chǎn)生極間距離改變，達到利用容性檢測的方法傳遞壓力訊息，同時按鍵亦提供了形狀復(fù)位的能力。另外也本發(fā)明可用作無級控制鍵等，按壓力的連續(xù)變化，轉(zhuǎn)換為電容的連續(xù)變化，達到無級控制。還可當(dāng)一個壓力以不同力度作用代表不同的功能表現(xiàn)，如對一個光標的控制:1)輕力度時，光標則以慢速向上移動；2)中力度時，光標則以中速向上移動；3)重力度時，光標則以快速向上移動；等等如此類推。本發(fā)明的實施方式不限于此，在本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段對本發(fā)明內(nèi)容所做出其它多種形式的修改、替換或變更，均落在本發(fā)明權(quán)利保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:包括彈性按鍵和基板，彈性按鍵的底面為導(dǎo)電層，與所述基板上的導(dǎo)電銅箔相對，所述導(dǎo)電涂層與所述導(dǎo)電銅箔形成電容的兩極；所述彈性按鍵和基板之間設(shè)有彈性介質(zhì)支撐件，使所述彈性按鍵與所述基板之間保持一個電容檢測間距，按壓所述彈性按鍵從而改變所述電容檢測間距的距離值，產(chǎn)生按壓力與電容量變化之間的轉(zhuǎn)換輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述支撐件為沿著所述彈性按鍵四周向下延伸至所述基板的彈性橡膠片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述彈性按鍵的底面為外凸的彈性半球體，所述彈性半球體作為彈性介質(zhì)支撐件；彈性半球體表面涂覆有導(dǎo)電涂層或者彈性半球體為導(dǎo)電體；所述基板上的導(dǎo)電銅箔為帶缺口的環(huán)形金屬極片，且所述環(huán)形金屬極片位于所述半球體的正下方，半球體表面與環(huán)形金屬極片形成電容的兩極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述基板上還設(shè)有接地銅箔線路，所述接地銅箔線路的末端位于所述環(huán)形金屬極片的圓心處，正對上方半球體底面的中心位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述彈性按鍵的底面中央設(shè)有柱形彈性凸塊，所述柱形彈性凸塊作為彈性介質(zhì)支撐件；柱形彈性凸塊表面涂覆有導(dǎo)電涂層；所述基板上的導(dǎo)電銅箔線路為帶缺口的環(huán)形金屬極片，且所述環(huán)形金屬極片位于彈性按鍵柱形凸塊的正下方，且所述環(huán)形金屬極片與所述彈性按鍵的底面的投影形狀一致；柱形彈性凸塊表面的導(dǎo)電涂層與環(huán)形金屬極片形成電容的兩極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述 的電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述基板上還設(shè)有接地銅箔線路，所述接地銅箔線路末端位于所述環(huán)形金屬極片的中心處，正對上方的柱形凸塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述導(dǎo)電涂層為炭涂料層。
8.一種電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:包括按鍵、上PCB板和下PCB板，上、下PCB板的導(dǎo)電銅箔相對，導(dǎo)電銅箔形成電容的兩極；所述兩PCB板之間設(shè)置彈性橡膠支撐件，使兩PCB板之間保持一個電容檢測間距，按壓所述按鍵從而改變所述電容檢測間距的距離值，產(chǎn)生按壓力與電容量變化之間的轉(zhuǎn)換輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述下PCB板分設(shè)至少兩個互相分離的導(dǎo)電銅箔，各個導(dǎo)電銅箔在方形區(qū)域內(nèi)或在圓形區(qū)域內(nèi)均勻間隔分布；每個分離的導(dǎo)電銅箔與上PCB板之間各自設(shè)置彈性橡膠支撐件；上、下PCB板的導(dǎo)電銅箔之間形成至少兩個電容。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述上PCB板的導(dǎo)電銅箔連接有接地線。
11.一種使用權(quán)利要求1或8所述的電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置在低端單片機上實現(xiàn)電容式壓力傳感的方法，其特征在于:所述單片機設(shè)備包括主控單片機模塊(MCU)、自檢式容性感測模塊和至少兩個電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置，所述主控單片機模塊控制自檢式容性感測模塊并獲取該自檢式容性感測模塊從電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置上采集得到的原始數(shù)據(jù)，然后主控單片機對原始數(shù)據(jù)進行觸摸壓力的變換計算，得到觸摸點的受壓量及位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于:所述變換計算過程為:將壓力導(dǎo)致的行程變化轉(zhuǎn)換成電容量變化輸出，再將這些檢測到的電容量變化對應(yīng)轉(zhuǎn)換成按壓點的X、1、z軸三維位置參量輸出。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于:所述變換計算過程為:將壓力導(dǎo)致的行程變化轉(zhuǎn)換成電容量變化輸出，再將這些檢測到的電容量變化對應(yīng)轉(zhuǎn)換成按壓點的X、y軸的偏移量Δ X，Δ y及z軸輸出。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于:所述變換計算過程為:將壓力導(dǎo)致的行程變化轉(zhuǎn)換成電容量變化輸出，再將這些檢測到的電容量變化對應(yīng)轉(zhuǎn)換成按壓點在圓周中的角度位置Θ及 z軸輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置及在低端單片機上實現(xiàn)電容式壓力傳感的方法，包括彈性按鍵和基板，彈性按鍵的底面涂覆有導(dǎo)電涂層，與所述基板上的導(dǎo)電銅箔相對，所述導(dǎo)電涂層與所述導(dǎo)電銅箔形成電容的兩極；所述彈性按鍵和基板之間設(shè)有彈性介質(zhì)支撐件，使所述彈性按鍵與所述基板之間保持一個電容檢測間距，按壓所述彈性按鍵從而改變所述電容檢測間距的距離值，產(chǎn)生按壓力與電容量變化之間的轉(zhuǎn)換輸出。將低端單片機的電子設(shè)備結(jié)合本發(fā)明電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換裝置，充分利用低端單片機的計算處理能力，改善數(shù)據(jù)處理效率，從而在一般單片機上實現(xiàn)電容式壓力傳感轉(zhuǎn)換并具有高分辨率輸出。
文檔編號G01L1/14GK103091002SQ20131000523
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者李國基 申請人:駿升科技(中國)有限公司