[发明专利]电容式压力传感转换装置及在低端单片机上实现电容式压力传感的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容式压力传感转换装置，还涉及一种使用电容式压力传感转换装置在低端单片机上实现电容式压力传感的方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明的另一个目的在于提供一种使用上述电容式压力传感转换装置在低端单片机上实现电容式压力传感的方法，该方法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，从而在一般单片机上实现电容式压力传感转换输出。

本发明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。

本发明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。

本发明一种使用所述的电容式压力传感转换装置在低端单片机上实现电容式压力传感的方法，所述单片机设备包括主控单片机模块（MCU）、自检式容性感测模块和至少两个电容式压力传感转换装置，所述主控单片机模块控制自检式容性感测模块并获取该自检式容性感测模块从电容式压力传感转换装置上采集得到的原始数据，然后主控单片机对原始数据进行触摸压力的变换计算，得到触摸点的受压量及位置。

所述变换计算过程为：将压力导致的行程变化转换成电容量变化输出，再将这些检测到的电容量变化对应转换成按压点的x,y，z轴三维位置参量输出。