[发明专利]一种抗振型传感触碰开关及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及从操作者触碰行为的发生到产生明确开关输出信号的一种方法及抗振型传感触碰开关。

背景技术

目前的触碰(摸)开关主要有微动机械式、电容电荷传感式和单体压电式三种方式。

微动机械式开关结构具有成本低、便于制造和有稳定状态拾取功能等特点，但微动机械结构由于具有运动部件，需要在硬质面板上开孔，这样就形成了缝隙，其防水性能需要通过其它方式来进行弥补。微动机械开关同时具有机械磨损问题，导致一定的操作次数之后需要更换。

电容电荷传感式开关由于采用了非机械检测方式，避免了由于机械结构的运动部件而需要在硬质面板上开孔的问题，易于实现全密封结构，面板可以采用光洁平整的玻璃、塑料等非金属材料，便于清洁，也没有机械磨损，大大提高了工作寿命，同时具有稳定状态拾取功能，并且对外部机械振动有很好的免疫力，目前已经被广泛采用于墙面开关、智能手机和电脑触摸屏。但电容电荷传感开关对物体的导电和介电参数的变化较为敏感，例如外部静电或被水浸渍、飞溅后和高湿度环境下，电容电荷传感开关会产生误动作或动作灵敏度下降的问题，也无法使用金属等导电材料制作面板。

单体压电式开关属于力敏传感的一种，无机械运动部件，具有电容传感方式所不具备的防水防静电功能，可以采用金属面板，已经用于工业控制系统以部分替代微动机械开关。但同样因为出于前述的力敏传感灵敏度和抗干扰之间的固有矛盾，为了提高抗振动干扰特性，目前的压电开关多以牺牲操作灵敏度为代价，多采用单体按钮封装形式，内部传感电路基本采用线性衰减积分电路方式，这导致目前的压电开关的操作灵敏度比电容触碰开关为低，并且实验证明：即便如此，传统压电开关的线性衰减和积分电路方式，并不能够完全阻止高冲击振动干扰下的误动作。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足而提供一种抗振同时又具备较高操作灵敏度的力敏传感触碰开关。可以采用压电、磁电类的换能式传感器，也可以采用电参量类的电容传感器、电阻传感器或电感传感器中的任意一种，将触碰的微小压力转换为电信号，再经过信号处理，然后输出明确的开关信号。克服了电容电荷传感方式对外部物体移动形成的电导和电介质参数变化敏感容易形成误动作的问题，也克服了普通压电传感方式中操作灵敏度较低、并不能够完全阻止高冲击干扰下的误动作的问题。可以适用于包括高静电和有水操作等更广泛的触碰开关应用场合，并可以使用金属等导电材料制作面板。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种抗振型传感触碰开关，包括：触碰面板、力敏传感器、结合件，所述的力敏传感器通过结合件固定在触碰面板背面，所述的力敏传感器与抗干扰信号处理电路连通，最后与开关脉冲形成电路连通；所述的抗干扰信号处理电路为限幅积分电路；所述的开关脉冲形成电路具有一定的输入阈值。

作为本发明所述的抗振型传感触碰开关的一种优选方案，所述的限幅积分电路为二极管限幅积分电路或软件控制的限幅积分处理程序。

作为本发明所述的抗振型传感触碰开关的一种优选方案，所述的结合件为粘合剂层、弹簧、压块中的任意一种或它们的组合。

作为本发明所述的抗振型传感触碰开关的一种优选方案，所述的一块触碰面板对应多个力敏传感器，所述的结合件上设有阻断墙结构，可以避免触碰面板受到的应力分散到多个力敏传感器上。

作为本发明所述的抗振型传感触碰开关的一种优选方案，所述的开关置入全密封的壳体内，可以适用于防水要求较高的场所。

作为本发明所述的抗振型传感触碰开关的一种优选方案，所述的力敏传感器为压电或磁电类的换能式传感器、电容传感器、电阻传感器、电感传感器中的任意一种或它们的组合。

作为本发明所述的抗振型传感触碰开关的一种优选方案，所述的力敏传感器和抗干扰信号处理电路间非必须的设有信号放大器，如果力敏传感器输出的电信号足够强，可以不需要信号放大器，当力敏传感器输出的电信号较弱时，需要信号放大器将电信号放大，当触碰信号和干扰信号的动态范围过大，所述的信号放大器需要有增益稳定电路、幅度限制电路或幅度稳定电路。

一种抗振型传感触碰开关控制方法，触碰面板受到触碰按压的力量和外界干扰作用力后产生形变，通过结合件传递到力敏传感器，力敏传感器将这两种形变转换成电信号；限幅积分电路根据传感器输出电信号的频谱特征来区分出触碰按压和干扰信号，干扰信号因为频谱特征的原因经过限幅积分电路处理后输出的直流电压无法达到开关脉冲形成电路的输入阈值。