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；第一压电体，用于响应于用户在用户输入端上滑动的推力产生受力形变，并引起第一压电体表面带电荷，其中第一压电体的预极化方向与推力的方向在相同的平面内平行；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，无需信号处理装置而直接产生电传感信号，而且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，能够避免静电产生的干扰，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。不仅与此，无论是非屏幕领域还是屏幕领域，滑擦传感器的一个关键挑战是其可 能会经常由于静电而提供错误输出，从而产生错误的控制信号。
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、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；所述第一压电体，用于响应于所述用户在所述用户输入端上滑动的推力产生受力 形变，并引起所述第一压电体表面带电荷，其中所述第一压电体的预极化方向与所述推力 的方向在相同的平面内平行；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。该信号传感器进一步包括具有固定端的弹簧；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发生受力形变，并向所述用户提供反 作用力。该信号传感器进一步包括框架，用于容纳所述用户输入端、所述弹簧、所述第一压 电体和信号导出单元。该信号传感器进一步包括第二压电体，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，用于响应于所述用户在所述用户输入端上滑动的推力产生受力 形变，并引起所述第二压电体表面带电荷，从而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推力；第一压电体，进一步用于响应于所述与加速度相关的推力产生受力形变，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权利要求1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。一种信号传感方法，该方法包括感应用户在用户输入端上的滑动；响应于所述用户在所述用户输入端上滑动的推力产生受力形变，并引起所述第一 压电体表面带电荷，其中所述第一压电体的预极化方向与所述推力的方向在相同的平面内 平行；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 关的推力；第一压电体响应于所述与加速度相关的推力产生受力形变，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；第一压电体，用于响应于用户在用户输入端上滑动的推力产生受力形变，并引起第一压 电体表面带电荷，其中第一压电体的预极化方向与推力的方向在相同的平面内平行；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产生不同方向的同步电荷信号，增强了系统的纠错能 力，过滤由于用户静电等原因而产生的错误输入。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为根据本专利技术实施方式的逆压电效应的压电体纵向剖视示意图；图2为根据本专利技术实施方式的正压电效应的压电体纵向剖视示意图；图3为根据本专利技术实施方式的预极化方向与推力合力不平行时的纵向剖视示意 图；图4为根据本专利技术的信号传感器的结构示意图；图5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6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7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8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9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，利用切向压电体(即压电体的预极化方向与电极方向垂 直)本身的特性，使其对用户刮滑的力量和/或速度有准确的感应，并直接转化为有效的线 性电信号等。图1为根据本专利技术实施方式的逆压电效应的压电体纵向剖视示意图，其中为了更 清楚表达，省去了剖面线。逆压电效应是指对压电体施加交变电场引起压电体机械变形的现象。用逆压电效 应制造的变送器可用于电声和超声工程。压电敏感元件的受力变形有厚度变形型、长度变 形型、体积变形型、厚度切变型、平面切变型5种基本形式。压电晶体是各向异性的，并非所 有晶体都能在这5种状态下产生压电效应。例如石英晶体就没有体积变形压电效应，但具 有良好的厚度变形和长度变形压电效应。如图1所示，压电体101的预极化方向S为在压电体内水平从左到右，而施加的电 压为垂直于预极化方向从压电体101的上表面到下表面(也就是，压电体101的上表面电 荷为正，压电体101的下表面电荷为负)。此时，压电体101理论上将发生如图2右部分所 示的侧向扭曲形变，类似于压电体101受到了向右的推力F。相应地，下面介绍压电体的正压电效应。图2为根据本专利技术实施方式的正压电效应的压电体纵向剖视示意图，其中为了更 清楚表达，省去了剖面线。正压电效应是指当压电体受到某固定方向外力的作用时，内部就产生电极化现 象，同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，压电体又恢复到不带电的状 态；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；压电体受力所产生的电荷量与外力 的大小成正比。由图2可见，当压本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种信号传感器，其特征在于，包括用户输入端、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；所述第一压电体，用于响应于所述用户在所述用户输入端上滑动的推力产生受力形变，并引起所述第一压电体表面带电荷，其中所述第一压电体的预极化方向与所述推力的方向在相同的平面内平行；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