一种信号传感器、传感方法和便携式电子设备技术

本发明专利技术公开了一种信号传感器。用户输入端，用于供用户在其上滑动；力转化单元，用于将用户在用户输入端上滑动的推力转化为作用到第一压电体的压力；第一压电体，用于响应于作用到第一压电体的压力产生受力形变，并引起第一压电体表面带电荷；信号输出单元，用于将第一压电体表面的电荷作为传感信号输出。本发明专利技术还公开了一种信号传感方法和便携式电子设备。应用本发明专利技术后，直接产生电传感信号，无需其它设备处理器的干预即可以直接利用该信号传感器控制设备的各种具体应用，非常适合于各种便携式电子设备，节约了成本，避免了由于使用者无交互意图的随机运动而产生错误输出的不足，而且应用范围更加广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传感
，更具体地，涉及一种信号传感器、传感方法和便携式电 子设备。
技术介绍
在消费电子市场，对产品的一个清楚且强烈的需求就是能够被用户简单的交互控 制。为了实现这一目标，正在开发着越来越多的输入设备，这些设备提供着不同功能的控制 信号，其中一个尚不完善的输入设备领域是滑擦传感器。此种传感器感应在设备(比如移 动电话、MP3播放器等)表面上的刮擦或滑动操作，以执行各种具体应用(比如控制扬声器 音量等)。对于这种应用，触摸屏可以使用电容式触摸传感器的工作原理实现。现有的用于非屏幕领域的滑擦传感器技术主要使用振动与声音探测方法。通过在 两个定义方向上设计两种不同图案，当用户手指刮滑设备表面时，两种不同振动或声音会 被一个麦克风或加速度计探测到，然后这些信号会被设备的处理器分析，以确定此信号的 用途，比如是调高音量的信号还是调低音量的信号等。然而，目前现有的滑擦传感器仅提供携带不同内容的不同信号，还需要信号处理 装置以分析处理类似控制音量大小等操作，而并不能直接向外提供可以作为电控制信号的 传感信号。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施方式提出一种信号传感器，无需信号处理装置便可以直接 提供电传感信号。本专利技术实施方式提出一种信号传感方法，无需信号处理装置便可以直接提供电传 感信号。本专利技术实施方式还提出一种便携式电子设备，无需信号处理装置便可以直接提供 电传感信号。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下一种信号传感器，包括用户输入端、力转化单元、第一压电体和信号导出单元，其 中所述用户输入端，用于供用户在其上滑动；所述力转化单元，用于将所述用户在所述用户输入端上滑动的推力转化为作用到 所述第一压电体的压力；所述第一压电体，用于响应于所述作用到第一压电体的压力产生受力形变，并引 起所述第一压电体表面带电荷；所述信号输出单元，用于将所述第一压电体表面的电荷作为传感信号输出。所述第一压电体为压电陶瓷或压电晶体。所述用户输入端为按键或触摸屏。所述力转化单元为具有固定端的弹簧；其中所述第 一压电体位于所述弹簧之上，且所述用户输入端位于所述第一压电体之 上；所述弹簧受到所述用户输入端上滑动的推力以及所述固定端的拉力的共同作用， 产生作用于所述第一压电体的压力。该信号传感器进一步包括框架，用于容纳所述用户输入端、力转化单元、第一压电 体和信号导出单元。所述第一压电体的预极化方向为纵向轴向极化。该信号传感器进一步包括与所述力转化单元连接的第二压电体，所述第二压电体 的预极化方向与所述第一压电体的预极化方向相反，用于过滤用户在所述用户输入端上的 误操作滑动。该信号传感器进一步包括位于所述第一压电体表面的重力块，用于在所述信号传 感器具有瞬间加速度时向第一压电体施加与加速度相关的压力；第一压电体，进一步用于响应于所述与加速度相关的压力产生受力形变，并引起 所述第一压电体表面带电荷；所述信号输出单元，用于将所述第一压电体表面的电荷作为加速度传感信号输出ο一种便携式电子设备，该便携式电子设备包括如上所述的信号传感器。所述便携式电子设备包括笔记本电脑、移动电话、MP3播放器、MP4播放器或数码 相机。—种信号传感方法，该方法包括感应用户在用户输入端上的滑动；将所述用户在所述用户输入端上滑动的推力转化为作用到所述第一压电体的压 力；第一压电体响应于所述作用到第一压电体的压力产生受力形变，并引起所述第一 压电体表面带电荷；将所述第一压电体表面的电荷作为传感信号输出。该方法进一步包括利用重力块在所述信号传感器具有瞬间加速度时向第一压电体施加与加速度相 关的压力；第一压电体响应于所述与加速度相关的压力产生受力形变，并引起所述第一压电 体表面带电荷；将所述第一压电体表面的电荷作为加速度传感信号输出。从上述技术方案可以看出，在本专利技术的技术方案中，用户输入端供用户在其上滑 动；力转化单元将用户滑动的推力转化为作用到第一压电体的压力；第一压电体产生受力 形变并引起表面带电荷；信号输出单元，用于将第一压电体表面的电荷作为传感信号输出。 由此可见，应用本专利技术以后，能够直接由用户的滑动而产生电传感信号，无需其它设备处理 器的干预即可以直接利用该信号传感器控制设备的各种具体应用，非常适合于各种便携式 电子设备，而且极大节约了成本。另外，由于压电体具有体积小，无磁场干扰和低功耗的优点，本专利技术尤其适用于移 动电话或其它便携式电子设备。而且，本专利技术实施方式通过过滤用户在用户输入端上的误操作滑动，避免了由于 使用者无交互意图的随机运动而产生错误输出的不足。不仅于此，本专利技术实施方式还提供 了一种结合基于加速度计的刮擦/滑动与敲击/摇动传感器的多功能输入传感器，应用范 围更加广泛。 附图说明图1为根据本专利技术的信号传感器的结构示意图。图2为根据本专利技术实施方式的信号传感器的结构示意图。图3为根据本专利技术实施方式的信号传感器的滑动示意图。图4为根据本专利技术另一实施方式的信号传感器的结构示意图。图5为根据本专利技术再一实施方式的信号传感器的结构示意图。图6为根据本专利技术的信号传感方法的流程示意图。具体实施例方式为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点表达得更加清楚明白，下面结合附 图及具体实施例对本专利技术实施方式再作进一步详细的说明。在本专利技术实施方式中，通过对使用压电感应材料的设计，使其能转化机械的刮擦/ 滑动和/或摇动/敲击等动作为电信号。图1为根据本专利技术的信号传感器的结构示意图。如图1所示，该信号传感器包括用户输入端101、力转化单元102、第一压电体103 和信号导出单元104，其中用户输入端101，用于供用户在其上滑动；力转化单元102，用于将用户在用户输入端101上滑动的推力转化为作用到第一 压电体103的压力；第一压电体103，用于响应于作用到第一压电体103的压力产生受力形变，并引起 第一压电体103表面带电荷；信号输出单元104，用于将第一压电体103表面的电荷作为传感信号输出。优选的，用户输入端101可以为按键或者触摸屏，供用户在其上滑动。当用户的手 指或其它部位在用户输入端101上滑动时，在所述用户输入端101上将产生关于滑动的推 力。而且，用户在用户输入端101上的滑动方向既可以是水平方向，也可以是垂直方向。用 户在用户输入端101上的滑动路径既可以是直线，也可以是折线或者弧线等，本专利技术实施 方式对此并无限定。用户输入端101的放置既可以是水平的，也可以是竖直的，或者是倾斜 的，无论用户输入端101如何放置，用户都可以在其上滑动，并产生关于滑动的推力。在一个实施方式中，力转化单元102可以为具有固定端的弹簧，第一压电体103位 于弹簧之上，且用户输入端101位于第一压电体103之上。当弹簧受到用户输入端101上 滑动的推力以及固定端的拉力的共同作用时，产生作用于第一压电体103的压力。第一压电体103由具有压电现象的介质构成，具有这种特性的材料通常是某些多晶体和非对称单晶体材料，可以包括压电陶瓷和压电晶体等。当第一压电体103的预极化 方向为纵向轴向极化时，当第一压电体103在垂直方向上受到外力的作用而变形时，其内 部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。此时，信号输出单元 104，可以将第一压电体103上产生的电荷导出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信号传感器，其特征在于，包括用户输入端、力转化单元、第一压电体和信号导出单元，其中：所述用户输入端，用于供用户在其上滑动；所述力转化单元，用于将所述用户在所述用户输入端上滑动的推力转化为作用到所述第一压电体的压力；所述第一压电体，用于响应于所述作用到第一压电体的压力产生受力形变，并引起所述第一压电体表面带电荷；所述信号输出单元，用于将所述第一压电体表面的电荷作为传感信号输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘广松，
申请(专利权)人：北京九鹤科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11