电容式压力传感转换装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种电容式压力传感转换装置，包括弹性按键和基板，弹性按键的底面涂覆有导电涂层，与所述基板上的导电铜箔相对，所述导电涂层与所述导电铜箔形成电容的两极；所述弹性按键和基板之间设有弹性介质支撑件，使所述弹性按键与所述基板之间保持一个电容检测间距，按压所述弹性按键从而改变所述电容检测间距的距离值，产生按压力与电容量变化之间的转换输出。将低端单片机的电子设备结合本实用新型专利技术电容式压力传感转换装置，充分利用低端单片机的计算处理能力，改善数据处理效率，从而在一般单片机上实现电容式压力传感转换并具有高分辨率输出。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电容式压力传感转换装置。
技术介绍
现有的电容式压力传感转换装置的工作原理是在压力受压面下设置两个相对的电极，电极间设置导电介质，在结构上形成一个低电压交流电场。在触摸受压面并施与压力时，由于电场特性，导体电极间会形成一个耦合电容，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指压力使到两电极的距离改变并成反比模拟反应，位于电极后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的压力量。而要在一个电子设备中使用电容式压力传感转换装置，一般设计均需配合使用较高级别的部件以取得相应效果。而此类压力感测零件的价格一般都较为昂贵，且其功耗也较高，不仅增加了制造成本，而且也随之要求配备高性能的配套电源供应模块，因此目前能够使用压力传感转换装置仅仅局限于一些大厂家的高端应用设备上。因此，不太适合超低功耗(几十微安(uA)级甚至几微安级以下的电流消耗)的嵌入式设备上使用压力传感输入，例如:遥控器。而随之电子设备的多元化发展，越来越多的低端设备也希望发展出多元化的应用方案，因此利用一般单片机作为设计主控器件设备成为其结合压力传感转换装置的瓶颈。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种电容式压力传感转换装置，可以在低端单片机上实现电容式压力传感。本技术的目的可通过以下的技术措施来实现:一种电容式压力传感转换装置，其特征在于:包括弹性按键和基板，弹性按键的底面为导电层，与所述基板上的导电铜箔相对，所述导电涂层与所述导电铜箔形成电容的两极；所述弹性按键和基板之间设有弹性介质支撑件，使所述弹性按键与所述基板之间保持一个电容检测间距，按压所述弹性按键从而改变所述电容检测间距的距离值，产生按压力与电容量变化之间的转换输出。所述支撑件为沿着所述弹性按键四周向下延伸至所述基板的弹性橡胶片。所述弹性按键的底面为外凸的弹性半球体，所述弹性半球体作为弹性介质支撑件；弹性半球体表面涂覆有导电涂层或者弹性半球体为导电体；所述基板上的导电铜箔为带缺口的环形金属极片，且所述环形金属极片位于所述半球体的正下方，半球体表面与环形金属极片形成电容的两极。所述基板上还设有接地铜箔线路，所述接地铜箔线路的末端位于所述环形金属极片的圆心处,正对上方半球体底面的中心位置。所述弹性按键的底面中央设有柱形弹性凸块，所述柱形弹性凸块作为弹性介质支撑件；柱形弹性凸块表面涂覆有导电涂层；所述基板上的导电铜箔线路为带缺口的环形金属极片，且所述环形金属极片位于弹性按键柱形凸块的正下方，且所述环形金属极片与所述弹性按键的底面的投影形状一致；柱形弹性凸块表面的导电涂层与环形金属极片形成电容的两极。所述基板上还设有接地铜箔线路，所述接地铜箔线路末端位于所述环形金属极片的中心处，正对上方的柱形凸块。本技术还可以通过以下技术措施来实现:包括按键、上PCB板和下PCB板，上、下PCB板的导电铜箔相对，导电铜箔形成电容的两极；所述两PCB板之间设置弹性橡胶支撑件，使两PCB板之间保持一个电容检测间距，按压所述按键从而改变所述电容检测间距的距离值，产生按压力与电容量变化之间的转换输出。所述下PCB板上分设至少两个互相分离的导电铜箔，各个导电铜箔在方形区域内或在圆形区域内均匀间隔分布；每个分离的导电铜箔与上PCB板之间各自设置弹性橡胶支撑件；上、下PCB板的导电铜箔之间形成至少两个电容。所述上PCB板的导电铜箔连接有接地线。本技术对比现有技术，有如下优点:1、本技术可以容易地应用于普遍按键设计上，主要是附加一个按钮以传递压力，采用了弹性材质以作电介质材，所以为电容结构附加了电极极间距离和回复静态距离的功能，其它如回弹机理均由电容性压力感测单元内弹性橡胶完成，所以，本技术利用弹性材质改变电极间的距离，这里没有电介质的变化，电容量只随间距变动；结构简单而且按材质可作适度调节传输曲线，以获得不同手感的效果；2、本技术可实现按压力的连续变化，转换为电容的连续变化，达到无级输出控制。同时，通过检测电容的输出变化，可以对应出按压力的变化，可以实现不同按压力输出不同的控制功能。3、本技术的电容式压力传感转换装置中的弹性按键设置了接地机构，S卩，弹性按键的底面作为电容的上层金属极片接地，所以测量中的讯号能有效的得到优良的抗干扰效果，对抗电磁波干扰或抗静电电击表现了良好的接地性能，能有效降低干扰和其它误触发问题；4、本技术为其相对于其它诸如电阻式或电感式设计有着优越的节能表现:本方法能按设定于闲置时进入超低功耗模式运作，使应用的电耗降低至仅对施加压力量作检测并能设定触发门阀使其只对设定压力作反应并唤醒其它部件，这使应用设计得以更有效节能并能快速响应触发动作。同时亦解决了使用者的误触发事故问题，作用仍涉及节能，而门阀值可自由设定以适应不同应用要求；5、本技术实现将低端单片机的电子设备结合电容式压力传感转换装置，充分利用低端单片机的计算处理能力，改善数据处理效率，从而在一般单片机上实现电容式压力传感转换装置并具有高分辨率输出；在不作太大的结构改良下，在现有的遥控器可达成360度全方位定位的功能。附图说明图1是本技术中弹性按键和PCB板的实施例一的竖向剖面示意图；图2是本技术中弹性按键和PCB板的实施例二的竖向剖面示意图；图3是本技术中弹性按键和PCB板的实施例三的竖向剖面示意图；图4是图3和图4所示PCB板的俯视图；图5本技术中实施例四的竖向剖面示意图；图6在现有遥控器上采用本技术的360度导航键示意图。具体实施方式如图1所示实施例一，弹性按键I采用方块型，沿着方块型四周向下延伸至PCB基板4的弹性橡胶片11作为支撑件，支撑件用于使两PCB基板之间保持一个电容检测间距，按压所述弹性按键从而改变所述电容检测间距的距离值，产生按压力与电容量变化之间的转换输出。弹性按键的底面与PCB基板4上的导电铜箔线路3相对，且底面上涂覆有导电涂层2，导电涂层2要连接接地线，导电涂层2可以选用炭涂料层。导电涂层与导电铜箔线路形成电容的两极。另外，也可采用弹性按键I与PCB基板之间设置海绵橡胶作为支撑件。上述实施例的原理如下:上述导电涂层与导电铜箔相当于两片金属导体，中间介质材料具有良好回复能力的现成的橡胶(Cellular Rubber)材料,其作用同时兼具电介质及位置记忆功能，一块金属片的连接到地GND，另一块金属片连接到电容感应芯片IC的通道输入口，两者间以弹性橡胶支撑隔离；此结构可形成物理意义上的电容。当压力作用于此感应部件上，橡胶则可看作为一弹簧物体，发生形变，压力越大，形变越厉害；橡胶会作反作用力给施力方，以达到平衡。由于电容公式C=KS/d，这里K为电介质常数，S为电极面积，d为两极间的距离。本技术中的电介质是空气，k是固定不变的，在改变d的值时，能改变C的值；而改变d的值与施加压力也成线性关系，从而可以计算施加的力度。当上方施加压力，由于原来两极相距为d0，而施加压力后为dl，得到一新的C值，所以施与不同压力F，就能直接改变d值，作用于本结构单元上的压力F与电容值变化量Λ C成一定的正比线性关系，但因橡胶机械特性有限制，不能无限压缩，所以线性度存在局限性，正比范围有局限，一般在600克以下的静态施压下均可表现良好线性度。这样本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容式压力传感转换装置，其特征在于：包括弹性按键和基板，弹性按键的底面为导电层，与所述基板上的导电铜箔相对，所述导电涂层与所述导电铜箔形成电容的两极；所述弹性按键和基板之间设有弹性介质支撑件，使所述弹性按键与所述基板之间保持一个电容检测间距，按压所述弹性按键从而改变所述电容检测间距的距离值，产生按压力与电容量变化之间的转换输出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李国基，
申请(专利权)人：骏升科技中国有限公司，
类型：实用新型
国别省市：