本发明专利技术基于可变电容的坐标获取的装置，属于计算机的外围设备输入领域，基于可变电容的坐标获取装置，包含放大整形单元、频率计数单元、计算单元、输出数据单元和压力传感器单元，压力传感器单元将压力信号传递到放大整形单元进行信号放大，放大过后的压力信号在频率计数单元中进行频率计数后将计数信息发送到计算单元中进行位置计算，位置信息再通过输出数据单元进行输出。所述压力传感器单元由至少两个压力传感器组成，每个压力传感器由电感、固定电容和可变电容组成。本发明专利技术通过设置多个压力传感器的阵列，实现精确的触摸轨迹测量，结构简单，便于感测微力，可以快速地检测到压力的变化并计算出受力点的位置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于计算机的外围设备输入领域，涉及一种坐标获取装置，特别涉及一种 基于可变电容的坐标获取装置。
技术介绍
随着消费电子产品的设计制造水平和用户需求的不断提高，在越来越多的场合需 要对各种外界变化的物理量做出测量、控制及响应，其中对于压力的感测就是其中的一种。 压感测量有多种技术方案，如压力式触控屏、电阻触控屏、红外式触控屏、电容式触摸屏以 及电磁式手写屏等，可以应用在计算机输入设备、电子白板以及手机、PDA、医疗设备等领 域，能够实时把压力的变化在显示屏幕上显示出来，以反应使用者操作时的用力情况。专利US4121049公开了一种测量系统，该系统应用电阻应变的原理，把应变片安 置在承压面板四个均勻位置，当承压面板在受力时会产生变形。因为力的作用点不同而产 生的变形也是不一样，从而使应变片产生的信号不同，经过与应变片连接的电路进行处理， 计算得到力的作用点的位置。该系统虽然已经获取了坐标的位置，但由于测量器件较少，如 果用来触控的面板面积较大，则测量存在较大的偏差，精确度较小。中国专利CN95195866. 6公开了一种电容性传感器，该传感器含有一个具有闭合、 连续几何形状的第一导电电极垫和一个第二导电电极的技术方案。这一种方案也可以通过 可变电容来实现坐标的获取，但由于只能测量在限定范围内的面积，对于面积较大的触控 板的精确测量比较困难，同时，无法实现受力方向上的更精确的量化测量。专利号为CN87103587的专利中公开了一种压敏技术和器械，是在一个固定电极 上分布一个二维阵列的弹性导电电极，在对该装置施加压力时，该电极产生形变从而生成 了一系列的动态信号，即得到关于压力变化的情况，这种方法虽然可以采集到较为准确的 压力变化情况的信号，但只是对于受力面的局部点进行测量，而无法对受力面的多个点测 量，因而无法确定压力点的位置，也不能应用于位移的测量。还有在专利号为CN02132054. 3的专利中也公开了一种涉及与电容有关的压力测 量技术，它包括一基板，在基板上方设置一第一阶悬浮结构及凸块结构，还有一二阶悬浮结 构，与基板形成一封闭腔体。外界压力改变时，引起位移量的变化来感测电容变量。这种方 法敏感性较差，特别是电容差的变化量较小，测量的范围受到一定的限制。因而，目前现有的基于电容的精确压力的技术还不完善，特别是在面积较大和非 刚性的表面材料的测量应用方面。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于可变电容的坐标获取装置，通过使触控板产生形变来改变 可变电容的电容值，经过信号放大后进而计算出产生形变的位置，实现精确的触摸轨迹测 量，结构简单，便于感测微力，可快速检测压力的变化以及受力点的位置。基于可变电容的坐标获取装置，包含放大整形单元、频率计数单元、计算单元、输出数据单元和压力传感器单元，压力传感器单元将压力信号传递到放大整形单元进行信号 放大，放大后的压力信号在频率计数单元中进行频率计数后将计数信息发送到计算单元中 进行位置计算，位置信息再通过输出数据单元进行输出。所述压力传感器单元由至少两个压力传感器组成，每个压力传感器由电感、固定 电容和可变电容组成；可变电容由至少一个可变电容单元、触控板和基板组成；可变电容 单元以阵列的形式位于基板上，触控板设置在可变电容单元的阵列之上。所述可变电容单元的弹性电极上部具有一个传力杆，触控板接触传力杆，传力杆 与弹性电极相对，弹性电极、固定电极两端面设置弹性电极引出端子和固定电极引出端子。所述弹性电极和电介质之间设置垫片。所述弹性电极与电介质接触的一侧具有多个突起。所述触控板由柔性材料制成。所述可变电容单元的数量至少为9个。本专利技术基于可变电容的坐标获取装置，其有益效果为1、通过设置多个可变电容单元的阵列和应用低成本高精度的传感器单元，实现精 确的触摸轨迹测量，结构简单，便于感测微力，可快速地检测到压力的变化以及计算出受力 点的位置。2、当用户在一个屏幕或面板上进行书写绘画时，将压力变化测量出来，得到作用 点的具体坐标与作用点力。本专利技术适合应用于计算机输入设备、电子白板、手机、PDA、多媒体交互设备等多种 应用领域。附图说明图1是本专利技术的基于可变电容的坐标获取装置的结构框图；图2是本专利技术的基于可变电容的坐标获取装置中压力传感器原理示意图；图3是本专利技术的基于可变电容的坐标获取装置的受力示意图；图4是本专利技术的基于可变电容的坐标获取装置的俯视示意图；图5是本专利技术的基于可变电容的坐标获取装置的可变电容单元实施例1的结构示 意图；图6是本专利技术的基于可变电容的坐标获取装置的可变电容单元实施例2的结构示 意图；图7是本专利技术的基于可变电容的坐标获取装置的可变电容单元实施例2的弹性电 极的仰视结构示意图；图8是本专利技术的基于可变电容的坐标获取装置的计算作用力的示意图。图中1·压力传感器单元11.压力传感器111.可变电容1110.触控板1111.可 变电容单元1112.基板1113.弹性电极1114.电介质1115.固定电极1116.弹性电极引 出端子1117.固定电极引出端子1118.垫片1119.传力杆1118’.突起112.固定电容 113.电感2.放大整形单元3.频率计数单元4.计算单元5.输出数据单元具体实施例方式下面结合附图对本申请的实施方式进行说明。一种基于可变电容的坐标获取的装置，如图1所示，包含放大整形单元2、频率计 数单元3、计算单元4、输出数据单元5和压力传感器单元1。压力传感器单元1将压力信号 传递到放大整形单元2进行信号放大，放大后的压力信号在频率计数单元3中进行频率计 数，并将计数信息发送到计算单元4中进行位置计算，位置信息再通过输出数据单元5进行 输出。各个单元可以由独立的电路元件组成，也可将所有单元集成在集成电路中。本实施 例中采用集成电路实现，所选单片机为STM32F103，则频率计数单元3、计算单元4、输出数 据单元5都是集成在单片机上，采集信号与处理数据是通过单片机MCU的IO接口输入和输 出的。在实际应用中，频率计数单元3往往就是利用单片机中自带的计数器，也可以单独设 置计数器。计算单元4为处理器，对由多个压力传感器获得的信号进行处理。具体地，计算 单元4为由单片机组成的处理单元，如以STM32F103处理器为核心的计算单元。输出数据 单元5为单片机的输出接口。如图2所示，所述压力传感器单元1由多个压力传感器组成，本实施例中，以一个 压力传感器11为例，由电感113、固定电容112和可变电容111组成。压力传感器11实质 上是一个振荡电路，或是类似的可振荡信号的电路。本实施例中，电感113、固定电容112和 可变电容111并联构成一个振荡电路。可变电容111由可变电容单元1111、基板1112和触控板1110组成。如图3所示， 多个可变电容单元位于基板1112上，触控板1110设置在可变电容单元的阵列之上。触控板 1110一般是具有一定形变的平面板，可以是刚性也可以是柔性的。刚性的触控板受外力作 用时变形较小，承受力较大，对于坐标的测量误差较大。柔性触控板局部受力时变形较大， 可变电容单元阵列的变化量相对明显，有助于精确测量受力点的位置。可变电容单元1111固定在触控板1110的特定位置，本专利技术实施方式是固定在触 控板1110的主要承本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于可变电容的坐标获取装置，包含放大整形单元（２）、频率计数单元（３）、计算单元（４）和输出数据单元（５），其特征在于：还包括压力传感器单元（１），压力传感器单元（１）将压力信号传递到放大整形单元（２）进行信号放大，放大后的压力信号在频率计数单元（３）中进行频率计数后将计数信息发送到计算单元（４）中进行位置计算，位置信息再通过输出数据单元（５）进行输出。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘迎建，王红岗，向国威，宋柏君，
申请(专利权)人：汉王科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。