触控板按压力度检测系统及方法技术方案

一种触控板按压力度检测系统及方法，具体包含触控板、采集模块、补偿模块、转换模块和处理模块；所述采集模块用于通过贴设于所述触控板上的一个或多个压电传感器，检测所述触控板因触碰产生形变量，根据所述形变量生成采样电荷；所述补偿模块与所述采集模块相连，用于通过金属氧化物半导体晶体管的漏电流输出预定额度的补偿电流补偿后级电路以及压电传感器自身漏电导致的输出电压漂移；所述转换模块分别与所述采集模块和所述补偿模块相连，用于根据所述采样电荷和所述补偿电流之和生成对应的采样电压值，以及将所述采样电压值转换为电压信号；所述处理模块与所述转换模块相连，用于根据所述电压信号计算获得触碰压力信息。

【技术实现步骤摘要】
触控板按压力度检测系统及方法
本专利技术涉及机电交互领域，尤指一种触控板按压力度检测系统及方法。
技术介绍
目前市场上存在的便携手机、平板电脑等电子设备，主要的操作是通过触摸屏完成的。触摸屏因为其易于操作和越来越低廉的价格越来越普及，触摸屏独特的优势在于可以帮助用户不用再频繁的移动鼠标和敲击键盘就可以达到相同的操作目的。触摸屏的组成一般包含触摸面板、触摸响应组件、触摸控制系统和驱动等，触摸响应组件主要采用的技术方案包含电阻型、电容型、红外型、表面声波型等等，这些技术方案除了自生技术的局限性外，都有一个共同的缺点，就是它们通常只提供位置信息，不能提供压力或按压力信息。随着技术的发展和进步，已经出现了可以提供静态压力的触摸设备和触摸屏，但使用者较少；例如，笔记本厂商中仅有苹果公司的MacBookPro笔记本产品支持按压力度感应和识别的功能，其采用了ForceTouchTrackPad方案。该方案中采用了四个压力传感器以及一个TapticEngine触觉反馈振动器。MacBookPro的压力感应触控板在触控板的四个角上都安装了一个压力传感器，使得整块触控板都能够下沉一定的距离，同时在触控板各个区域的操作感受也都是一样的；当手指上的压力增大使传感器内的回路电阻改变，通过测量电阻的该变量便可感知手指施加在触控板上压力的大小；该MacBookPro上这套压力传感装置存在机构复杂、占用笔记本装配空间大、功耗高且成本较高的问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种结构简单的，测量结果较为精准的触控板按压力度检测系统及方法。为达上述目的，本专利技术所提供的触控板按压力度检测系统具体包含：触控板、采集模块、补偿模块、转换模块和处理模块；所述采集模块用于通过贴设于所述触控板上的一个或多个压电传感器，检测所述触控板因触碰产生形变量，根据所述形变量生成采样电荷；所述补偿模块与所述采集模块相连，用于通过金属氧化物半导体晶体管的漏电流输出预定额度的补偿电流补偿后级电路以及压电传感器自身漏电导致的输出电压漂移；所述转换模块分别与所述采集模块和所述补偿模块相连，用于根据所述采样电荷和所述补偿电流之和生成对应的采样电压值，以及将所述采样电压值转换为电压信号；所述处理模块与所述转换模块相连，用于根据所述电压信号计算获得触碰压力信息。在上述触控板按压力度检测系统中，优选的，所述转换模块还包含积分电路，所述积分电路用于将所述采样电荷和所述补偿电流之和转换为采样电压。在上述触控板按压力度检测系统中，优选的，所述转换模块还包含预处理电路，所述预处理电路用于对所述电压信号做放大滤波处理，并将处理后的所述电压信号交由所述处理模块处理。在上述触控板按压力度检测系统中，优选的，所述系统还包含复位电路，所述复位电路设置于所述采集模块和所述转换模块之间，用于通过处理器与CMOS管控制所述采集模块和所述转换模块的电路复位，消除所述采集模块和所述转换模块之间的电压基准偏移。在上述触控板按压力度检测系统中，优选的，所述复位电路通过处理器的一个IO控制CMOS管的通断来控制所述采集模块和所述转换模块的电路复位；当控制IO口输出高电平时，控制所述CMOS管打开，使所述采集模块和所述转换模块的电路复位；当IO口输出低电平时，控制所述CMOS管关闭，使所述采集模块和所述转换模块的电路正常运行。在上述触控板按压力度检测系统中，优选的，所述补偿电路中所述金属氧化物半导体晶体管的源极与电压源的正极相连，所述金属氧化物半导体晶体管的栅极通过预设电阻与电压源的负极相连，所述金属氧化物半导体晶体管的漏极接入所述采集模块和所述转换模块之间的运放正向输入端。在上述触控板按压力度检测系统中，优选的，当所述触控板小于预定尺寸阈值，且所述压电传感器为多个时；所述压电传感器之间并联；其中所述压电传感器通过固化胶粘贴在所述触控板的支架上。在上述触控板按压力度检测系统中，优选的，当所述触控板大于预定尺寸阈值，且所述压电传感器为多个时；所述压电传感器之间两两串联；其中，所述压电传感器通过固化胶粘贴在所述触控板的PCB上，或通过焊接在所述触控板的PCB上。在上述触控板按压力度检测系统中，优选的，所述处理模块还包含计算单元，所述计算单元用于根据所述电压信号计算获得所述电压信号对应的波动值；根据所述波动值与预存的基准值之间的差值获得所述触碰压力能量值；根据所述触碰压力能量值获得触碰压力信息。在上述触控板按压力度检测系统中，优选的，所述处理模块还包含校准单元，所述校准模块与所述处理模块相连，用于获取所述触控板上发生形变的触碰位置，根据所述触碰位置获得预存的修正系数；根据所述修正系数对所述电压信号进行修正，并将修正后的所述电压信号交由所述计算单元计算所述触碰压力能量值。在上述触控板按压力度检测系统中，优选的，所述计算单元还用于将所述触碰压力能量值与一个或多个预设阈值比较，根据比较结果获得触碰压力信息；或根据所述触碰位置获得一个或多个预设阈值；将所述触碰压力能量值与对应于所述触碰位置的所述预设阈值比较，根据比较结果获得触碰压力信息。在上述触控板按压力度检测系统中，优选的，所述系统还包含滤噪模块，所述滤噪模块与所述处理模块相连，用于将所述触碰压力信息与预定阈值比较，根据比较结果输出所述触碰压力信息至外部设备。本专利技术还提供一种触控板按压力度检测方法，所述方法包含：通过贴设于所述触控板上的一个或多个压电传感器，检测所述触控板因触碰产生形变量，根据所述形变量生成采样电荷；根据预设补偿电路获得预设的补偿电流，并通过金属氧化物半导体晶体管的漏电流输出所述补偿电流补偿后级电路以及压电传感器自身漏电导致的输出电压漂移；根据所述采样电荷和所述补偿电流之和生成对应的采样电压值，以及将所述采样电压值转换为电压信号根据所述电压信号计算获得触碰压力信息。在上述触控板按压力度检测方法中，优选的，将所述电压信号与预定基准信号比较，根据比较结果获得触碰压力信息包含：获取所述触控板上发生形变的触碰位置，根据所述触碰位置获得预存的修正系数；根据所述修正系数对所述电压信号进行修正，并将修正后的所述电压信号与预定基准信号比较，根据比较结果获得触碰压力信息。在上述触控板按压力度检测方法中，优选的，所述修正系数通过预先对所述触控板进行网格化校准获得。在上述触控板按压力度检测方法中，优选的，所述方法还包含将所述触碰压力信息与预定阈值比较，根据比较结果输出所述触碰压力信息至外部设备。本专利技术还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。通过本专利技术所提供的触控板按压力度检测系统及方法，可在降低硬件成本的基础上实现触控板上手指按压的力度信息检测，其不仅让结构更简单、重量更轻，而且更为精准和省电。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种触控板按压力度检测系统，其特征在于，所述系统包含触控板、采集模块、补偿模块、转换模块和处理模块；/n所述采集模块用于通过贴设于所述触控板上的一个或多个压电传感器，检测所述触控板因触碰产生形变量，根据所述形变量生成采样电荷；/n所述补偿模块与所述采集模块相连，用于通过金属氧化物半导体晶体管的漏电流输出预定额度的补偿电流补偿后级电路以及压电传感器自身漏电导致的输出电压漂移；/n所述转换模块分别与所述采集模块和所述补偿模块相连，用于根据所述采样电荷和所述补偿电流之和生成对应的采样电压值，以及将所述采样电压值转换为电压信号；/n所述处理模块与所述转换模块相连，用于根据所述电压信号计算获得触碰压力信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种触控板按压力度检测系统，其特征在于，所述系统包含触控板、采集模块、补偿模块、转换模块和处理模块；
所述采集模块用于通过贴设于所述触控板上的一个或多个压电传感器，检测所述触控板因触碰产生形变量，根据所述形变量生成采样电荷；
所述补偿模块与所述采集模块相连，用于通过金属氧化物半导体晶体管的漏电流输出预定额度的补偿电流补偿后级电路以及压电传感器自身漏电导致的输出电压漂移；
所述转换模块分别与所述采集模块和所述补偿模块相连，用于根据所述采样电荷和所述补偿电流之和生成对应的采样电压值，以及将所述采样电压值转换为电压信号；
所述处理模块与所述转换模块相连，用于根据所述电压信号计算获得触碰压力信息。


2.根据权利要求1所述的触控板按压力度检测系统，其特征在于，所述转换模块还包含积分电路，所述积分电路用于将所述采样电荷和所述补偿电流之和转换为采样电压。


3.根据权利要求1所述的触控板按压力度检测系统，其特征在于，所述转换模块还包含预处理电路，所述预处理电路用于对所述电压信号做放大滤波处理，并将处理后的所述电压信号交由所述处理模块处理。


4.根据权利要求1所述的触控板按压力度检测系统，其特征在于，所述系统还包含复位电路，所述复位电路设置于所述采集模块和所述转换模块之间，用于通过处理器与CMOS管控制所述采集模块和所述转换模块的电路复位，消除所述采集模块和所述转换模块之间的电压基准偏移。


5.根据权利要求4所述的触控板按压力度检测系统，其特征在于，所述复位电路通过处理器的一个IO控制CMOS管的通断来控制所述采集模块和所述转换模块的电路复位；当控制IO口输出高电平时，控制所述CMOS管打开，使所述采集模块和所述转换模块的电路复位；当IO口输出低电平时，控制所述CMOS管关闭，使所述采集模块和所述转换模块的电路正常运行。


6.根据权利要求1所述的触控板按压力度检测系统，其特征在于，所述补偿电路中所述金属氧化物半导体晶体管的源极与电压源的正极相连，所述金属氧化物半导体晶体管的栅极通过预设电阻与电压源的负极相连，所述金属氧化物半导体晶体管的漏极接入所述采集模块和所述转换模块之间的运放正向输入端。


7.根据权利要求1所述的触控板按压力度检测系统，其特征在于，当所述触控板小于预定尺寸阈值，且所述压电传感器为多个时；所述压电传感器之间并联；其中所述压电传感器通过固化胶粘贴在所述触控板的支架上。


8.根据权利要求1所述的触控板按压力度检测系统，其特征在于，当所述触控板大于预定尺寸阈值，且所述压电传感器为多个时；所述压电传感器之间两两串联；其中，所述压电传感器通过固化胶粘贴在所述触控板的PCB上，或通过焊接在所述触控板的PCB上。


9.根据权利要求1所述的触控板按压力度检测系统，其特征在于，所述处理模块还包含计算单元，所述计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：北京钛方科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11