感测装置和方法制造方法及图纸

一种感测装置，包括：　　　　通过一个支撑装置相互支撑的第一和第二部件；　　　　第一部件包括一磁场发生器用于产生一磁场；以及　　　　第二部件包括一天线用于监控由磁场发生器产生的磁场；　　　　其中为了改变在磁场发生器与天线之间的电磁耦合，第一和第二部件中至少一个部件可以相对于第一和第二部件中另一部件局部变形，以致响应一个局部变形，在天线中感应一个表示该局部变形的位置的信号。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种感测对象的位置或速度的方法和用于该方法的装置。本专利技术还具体但不唯一地涉及其中感测的对象位置信息对应于输入数据的人机接口。有多种位置传感器都是可以使用的。例如，英国专利申请GB2374424A描述了一种感应传感器，其中在第一部件上形成一个发射天线和一个接收天线，并在相对于第一部件可动的第二部件上形成一个中间耦合元件。当提供一个激励信号到发射天线时，在中间耦合元件中感应的一个取决于第一和第二部件的相对位置的信号，而且在中间耦合元件中感应的信号又在接收天线中感应一个信号，处理在接收天线中感应的信号以确定一个表示第一和第二部件的相对位置的数值。在GB2374424A中所描述的位置传感器的中间耦合元件是一个谐振电路，而且该激励信号包括一个在谐振电路的谐振频率上的振荡信号。因此，增加了在接收天线中感应的信号的振幅。还可以由一个导电回路或导电盘而不是谐振电路来形成该中间耦合元件。或者，可以将接收天线与第二部件组合在一起来代替使用一个中间耦合元件，以使通过提供一个激励信号给发射天线来在接收天线中之间直接感应一个信号。虽然上述感应传感器可用于多个应用，它们需要在两个分别载有某种形式电导体的部件之间相对移动，而因此它们就不适合于其中未载有电导体的一个移动对象的位置将被测量的应用。例如，这些感应传感器就不很适合于测量人的手指位置，而这在一个人机接口中常常是需要的。根据本专利技术的一个方面，提供一种感测装置，其中第一和第二部件相互支撑，而且第一和第二部件之间的距离是可以局部地变化的。第一部件包括一个磁场发生器用于产生一个磁场，第二部件包括一个天线用于监测由磁场发生器产生的磁场。如此安排感测装置以使当第一和第二部件之间的距离局部地变化时，磁场发生器在天线中感应一个表现出局部变化位置的信号。优选地，该磁场发生器是一个中间耦合元件，而第二部件除了包括天线用于监控中间耦合元件所产生的磁场以外，还包括一个发射天线用于在中间耦合元件中感应信号。在此方式中，不需要与第一部件电连接。在一个实施例中，支撑装置相对于第二部件支撑第一部件，以响应施加到第一和第二部件之一的一个局部区域的压力，在第一和第二部件之间在该局部区域上的距离减小。这使得在第一部件和第二部件之间的电磁耦合产生变化，并促使在天线中感应一个表示该局部区域的位置的信号。以下将参照附图详细描述本专利技术的各个实施例附图说明图1A以示意图的方式显示一个根据本专利技术的传感器的透视图；图1B以示意图的方式显示图1A中举例说明的传感器的透视图，并切去一部分以露出发射和接收天线；图2显示一个横穿图1A中举例说明的传感器的剖面图；图3以示意图的方式显示形成图1A中举例说明的传感器一部分的发射天线、接收天线和谐振电路的平面图；图4A和4B分别显示形成图3中举例说明的发射天线一部分的一个正弦线圈和一个余弦线圈；图5A到5C以示意图的方式显示在一个衬底上形成发射天线和接收天线的过程中不同的阶段；图6A和6B以示意图的方式分别显示在未变形状态下和变形状态下在图1A中举例说明的传感器的主要组成部分之间的交互作用；图7更详细地显示图6A和6B中举例说明的一个信号发生器和信号处理器的组成部分；图8以示意图的方式显示一个用作图1A所示的传感器的第一可选传感器的横剖图；图9以示意图的方式显示一个用作图1A所示的传感器的第二可选传感器的横剖图；图10是一个发射天线和一个接收天线的平面图，该发射和接收天线形成用作图1A所示的传感器的第三可选传感器的一部分；图11以示意图的方式显示一个发射天线、一个接收天线和一个谐振电路的一个透视图，该发射与接收天线和谐振电路形成用作图1A所示的传感器的第四可选传感器的一部分；图12以示意图的方式显示一个发射天线、一个接收天线和一个谐振电路的一个平面图，该发射与接收天线和谐振电路形成用作图1A所示的传感器的第五可选传感器的一部分；图13以示意图的方式显示一种发射天线、接收天线和谐振电路结构的一个平面图，接收天线和谐振电路形成用作图1A所示的传感器的第六可选传感器的一部分；图14以示意图的方式显示一个发射天线、一个接收天线和一个谐振电路的一个平面图，该发射与接收天线和谐振电路形成用作图1A所示的传感器的第七可选传感器的一部分；图15以示意图的方式显示一个发射天线和一个接收天线的一个透视图，该发射和接收天线形成用作图1A所示的传感器的第八可选传感器的一部分；图16举例说明一个信号发生器和一个信号处理器的主要组成部分，该信号发生器和信号处理器形成用作图1A所示的传感器的第九可选传感器的一部分；以及图17以示意图的方式显示一个用作图1A所示的传感器的第十可选传感器的透视图。第一实施例图1A和1B以示意图的方式显示了一个包括触敏垫1的传感器，该触敏垫1包括一个形成于衬底5上并具有一个伸延部分7的薄膜3，该伸延部分7在衬底5的表面上方突起并沿一个测量路径(图1A和1B中的X方向)延伸。如图1A所示，传感器输出一个表示沿测量路径的局部区域9的位置的信号，其中手指11在此位置将薄膜3的突起部分7压向衬底5(即在图1A和1B中的Z方向上移动)。特别是，在显示器13上显示一个与沿测量路径的局部区域9的位置对应的数值，显示器13形成控制装置15的一部分，该控制装置通过电缆17连接到触敏垫1。如图1B中示意图所示，在突起部分7的下侧(即在薄膜3面向衬底5的一面)上形成谐振电路19(在图1B中用虚线表示)。此外，在图1B中已切去薄膜3的一部分以露出在衬底5的表面上形成的发射天线21和接收天线23的一部分。发射天线21和接收天线23通过电缆17分别连接到控制装置15内的一个信号发生器(未显示)和一个信号处理器(未显示)。信号发生器提供一个在谐振电路19的谐振频率上的振荡电信号给发射天线21，从而使发射天线21产生一个磁场，其磁场强度分量垂直于衬底5的表面，其以谐振电路19的谐振频率振荡。信号处理器处理在接收天线23中感应的电流对应的信号作为振荡磁场强度分量的结果，然后发送一个对应的驱动信号到显示器13，该驱动信号使显示器13显示一个表示出凹陷区域9的位置的数值。在此实施例中，如此排列发射天线21和接收天线23以使由发射天线21产生的磁场在接收天线23中直接感应的净信号基本上为零。此外，如此排列发射天线21和谐振电路19以使当薄膜3的突起部分7未变形时，如图1B所示，由发射天线21产生的磁场在接收天线23中感应的净信号基本上为零。因此，当薄膜3处于未变形的状态时，从接收天线23输入一个空信号到信号处理器，于是该信号处理器产生一个驱动信号使显示器13显示一个零读取。当用户的手指11按压突起部分7的一个局部区域9时，如图1A中所示，突起部分7变形以使在凹陷区域9处的部分谐振电路19移近发射天线21。这导致在谐振电路19中感应一个表示出凹陷区域9的位置的电流。在谐振电路19中该感应的电流又在接收天线23中感应一个信号，由信号处理器处理该信号以确定一个表示凹陷区域9的位置的数值。然后该信号处理器产生一个驱动信号使显示器13显示所确定的位置数值。图2以示意图的方式显示了一个横穿触敏垫1的剖面视图。在此实施例中，衬底5是一个3mm厚的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)热塑型面板。通过粘合层33将一个1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种感测装置，包括通过一个支撑装置相互支撑的第一和第二部件；第一部件包括一磁场发生器用于产生一磁场；以及第二部件包括一天线用于监控由磁场发生器产生的磁场；其中为了改变在磁场发生器与天线之间的电磁耦合，第一和第二部件中至少一个部件可以相对于第一和第二部件中另一部件局部变形，以致响应一个局部变形，在天线中感应一个表示该局部变形的位置的信号。2.按照权利要求1所述的感测装置，其中所述天线是一接收天线，而且其中所述磁场发生器是一发射天线。3.按照权利要求1所述的感测装置，其中所述天线是一接收天线，其中第二部件进一步包括定义一测量路径的发射天线，而且其中该磁场发生器是一个用于沿测量路径电磁耦合发射天线和接收天线的中间耦合器。4.一种感测装置，包括通过一个支撑装置相互支撑的第一和第二部件，第一部件包括一发射天线和一接收天线，第二部件包括一中间耦合器，该中间耦合器可以响应提供到发射天线的激励信号而操作来产生一个磁场，以便在接收天线中感应一读出信号，其中为了改变在i)发射天线与中间耦合器或ii)中间耦合器与接收天线至少其中之一之间的电磁耦合，第一和第二部件中至少一个部件可以相对于第一和第二部件中另一部件局部变形，以使响应一个局部变形，在接收天线中感应一表示该局部变形的位置的信号。5.按照权利要求3或4所述的感测装置，其中发射天线包括第一和第二励磁线圈，接收天线包括一个传感器线圈，其中第一和第二励磁线圈通过中间耦合器与传感器线圈电磁耦合，以使在第一和第二励磁线圈与传感器线圈之间的电磁耦合沿所述测量路径根据各自不同的函数变化。6.按照权利要求5所述的感测装置，其中排列第一和第二励磁线圈和传感器线圈以使所述第一和第二函数以相同的周期随位置而进行正弦变化，但它们彼此异相。7.按照权利要求6所述的感测装置，其中第一和第二函数彼此相位相差四分之一个周期。8.按照权利要求3到7中任何一项权利要求所述的感测装置，其中该中间耦合器包括一谐振电路。9.按照权利要求8所述的感测装置，其中该谐振电路包括至少一个沿发射天线所定义的测量路径延伸的电流回路。10.按照权利要求3到9中任何一项权利要求所述的感测装置，其中并列放置发射天线和接收天线，而且其中该中间耦合器邻近于发射天线与接收天线延伸。11.按照权利要求10所述的感测装置，其中接收天线包括定义第一组两个或多个回路的传感器线圈，而且其中该中间耦合器包括一导电线圈，该导电线圈具有与接收天线相邻定义与所述第一组两个或多个回路匹配的第二组两个或多个回路的位置。12.按照权利要求2到11中任何一项权利要求所述的感测装置，其中发射天线和接收天线中的至少一个包括一导电墨水轨迹。13.按照权利要求2到12中任何一项权利要求所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·S·西尔斯，D·克雷特，M·A·霍沃德，
申请(专利权)人：传感垫有限公司，
类型：发明
国别省市：