CN112214133A - 一种压力触控板实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压力触控板实现方法，包括如下步骤：压阻薄膜的内表面层与数据采集矩阵表面紧密贴合，数据采集矩阵的电极分别接入到处理器IO上；处理器通过驱动电极添加驱动电压，通过感测电极对每组电极进行AD采样，采样数据通过运算推导出每个电极对之间的电阻值。根据压阻材料的特性算出每个点的压力，最终形成一帧压力矩阵。根据压力矩阵可以计算出触点的个数与位置并带有压力数据，结合多帧压力矩阵可以计算出各触点的移动情况以及压力变化情况，从而实现触控板各类手势判定并实现基于压力的更多丰富手势。本发明增加压力维度信息，丰富操作，解决使用环境问题，满足各种极端恶劣环境下应用，降低压力触控现有方案成本。

Description

一种压力触控板实现方法
技术领域
本发明涉及触控板技术领域，特别涉及一种压力触控板实现方法。
背景技术
目前市面上的触控板产品主要用于笔记本电脑，基本上为笔记本电脑的标配，同时也有了一些独立的触控板产品，可以用于不带触控板但有触控操作需求的产品，如平板等，以及对触控板有更高要求的群体。随着人机交互技术发展，消费者对操作体验也越来越被重视，其中多点触控和压力触控是主要的技术发展方向。
目前大多数触控板采用电容触控技术实现，虽然能支持多点触控，但还不能支持压力，无法区分触控压力的变化，将触控操作限制在二维领域。即使个别触控板已经支持压力触控，通常也是单点的，采用的方法通常是在电容触控方案上额外加入压力传感器，在制造以及成本上没有优势。此外当使用电脑时间较长，手指出汗时，触控板就不太灵光，经常出现打滑，另外在寒冷天气带手套情况下无法使用也是一个痛点。电容触控对环境适应性也较差，不适合在潮湿，多灰的环境工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压力触控板实现方法，增加压力维度信息，丰富操作，解决使用环境问题，满足各种极端恶劣环境下应用，降低压力触控现有方案成本，可以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种压力触控板实现方法，包括如下步骤：
步骤1：压阻薄膜的内表面层与数据采集矩阵表面紧密贴合，数据采集矩阵的电极分别接入到处理器IO上；
步骤2：处理器通过驱动电极添加驱动电压，通过感测电极对每组电极进行AD采样，采样的数据通过运算推导出每个电极对之间的电阻值；
步骤3：根据压阻材料的特性算出每个点的压力，最终形成一帧压力矩阵；
步骤4：根据压力矩阵可以计算出触点的个数与位置并带有压力数据，结合多帧压力矩阵可以计算出各触点的移动情况以及压力变化情况，从而实现触控板各类手势判定并实现基于压力的更多丰富手势。
优选的，所述实现装置包括压阻薄膜、数据采集矩阵和处理器，所述压阻薄膜分为外表面层和内表面层，外表面层与触控物接触，内表面层印刷有压阻材料，数据采集矩阵包含多组电极对，电极分为驱动电极和感测电极，两种电极成对出现并在同一平面规则分布，处理器包含多个IO及AD转换器，分别具有驱动能力和感测能力，同时负责数据采集及处理。
优选的，所述压阻薄膜采用绝缘基材，为柔性材料。
优选的，所述压阻材料包括相互混合的碳粒子聚合物、金属粒子、氧化物和有机物，其阻值随表面压力的变化而变化。
优选的，所述数据采集矩阵采用行列均匀分布方式，行列交汇处不直接相连，称之为电极，电极上表面与压阻薄膜内表面的压阻材料贴合。
优选的，所述处理器包括微处理器、通讯模块、存储器、模数转换单元、IO管理单元、驱动管脚、感应管脚，微处理器和通讯模块均与存储器、模数转换单元、IO管理单元连接，IO管理单元还与驱动管脚、感应管脚连接，模数转换单元与感应管脚连接。
优选的，包括触感反馈模块提供触感反馈，以区分轻按和重按。
优选的，触感反馈模块与触控板硬粘连，与处理器电连接并由处理器控制。
优选的，触感反馈模块反馈强度拥有至少一个等级，可以根据压力大小提供不同强度的反馈。
优选的，触感反馈模块为振动马达，尤其合适的是线性马达。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明制造简单，更轻薄，保持各位置按压力度的一致性，相对于电容触控+压力传感器方案，成本更低，功耗低。
2.采用物理接触方式实现，抗干扰能力强，可用于各类特殊或者极限环境中，如矿井，水下以及有粉尘油污等场景中。
3.支持导体触控和非导体触控，如绝缘物体或带手套等进行操作。触感反馈模块的加入可以减少机械结构的复杂度，更利于ID设计，整体更美观。
附图说明
图1为本发明压力触控板实现装置的原理图；
图2为本发明压阻薄膜的结构图。
图中：100、压阻薄膜；101、外表面层；102、内表面层；200、数据采集矩阵；300、处理器；301、微处理器；302、通讯模块；303、存储器；304、模数转换单元；305、IO管理单元；306、驱动管脚；307、感应管脚。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1-2，一种压力触控板实现方法，包括实现装置，实现装置包括压阻薄膜100、数据采集矩阵200和处理器300，压阻薄膜100分为外表面层101和内表面层102，外表面层101与触控物接触，压阻薄膜100采用绝缘基材，为柔性材料，并适合印刷，如PET，PC等材质，内表面层102印刷有压阻材料，包括相互混合的碳粒子聚合物、金属粒子、氧化物和有机物，其阻值随表面压力的变化而变化，数据采集矩阵200采用行列均匀分布方式，行列交汇处不直接相连，称之为电极，电极上表面与压阻薄膜内表面的压阻材料贴合，数据采集矩阵200包含多组电极对，电极分为驱动电极和感测电极，两种电极成对出现并在同一平面规则分布，处理器300包含多个IO及AD转换器，分别具有驱动能力和感测能力，同时负责数据采集及处理。
处理器300包括微处理器301、通讯模块302、存储器303、模数转换单元304、IO管理单元305、驱动管脚306、感应管脚307，微处理器301和通讯模块302均与存储器303、模数转换单元304、IO管理单元305连接，IO管理单元305还与驱动管脚306、感应管脚307连接，模数转换单元304与感应管脚307连接。一般地，可以增加通讯模块302，负责触控板与受控设备之间的通讯，包含多种实现方式，主要有USB；蓝牙；2.4G无线通讯；WIFI等。为提升体验，可添加触感反馈模块提供触感反馈，如压力等级反馈，以区分轻按和重按；反馈强度拥有至少一个等级，可以根据压力大小提供不同强度的反馈；模块通常为振动马达，尤其合适的是线性马达。可以支持多个压力等级，实现基于压力的多种操作，如轻按、重按等。同时基于高分辨率的特点，实现衍生功能，如写字板、小键盘等。压力传感层的精度和灵敏度与所述电极层密度有关，密度越大，精度和灵敏度也越高。
压阻薄膜100的内表面层102与数据采集矩阵200表面紧密贴合，数据采集矩阵200的电极分别接入到处理器IO上；处理器300通过驱动电极添加驱动电压，通过感测电极对每组电极进行AD采样，采样的数据通过运算推导出每个电极对之间的电阻值；根据压阻材料的特性算出每个点的压力，最终形成一帧压力矩阵；根据压力矩阵可以计算出触点的个数与位置并带有压力数据，结合多帧压力矩阵可以计算出各触点的移动情况以及压力变化情况，从而实现触控板各类手势判定并实现基于压力的更多丰富手势。
通常包括触感反馈模块提供触感反馈，以区分轻按和重按。触感反馈模块与触控板硬粘连，与处理器电连接并由处理器控制。触感反馈模块反馈强度拥有至少一个等级，可以根据压力大小提供不同强度的反馈。触感反馈模块为振动马达，尤其合适的是线性马达。
本发明通过感应触控表面的压力完成触控操作，支持多点触控以及多点压力触控，将控制信息提升一个维度。同时提升环境适应性，提升在恶劣环境下的使用体验。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压力触控板实现方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：压阻薄膜(100)的内表面层(102)与数据采集矩阵(200)表面紧密贴合，数据采集矩阵(200)的电极分别接入到处理器IO上；
步骤2：处理器(300)通过驱动电极添加驱动电压，通过感测电极对每组电极进行AD采样，采样的数据通过运算推导出每个电极对之间的电阻值；
步骤3：根据压阻材料的特性算出每个点的压力，最终形成一帧压力矩阵；
步骤4：根据压力矩阵可以计算出触点的个数与位置并带有压力数据，结合多帧压力矩阵可以计算出各触点的移动情况以及压力变化情况，从而实现触控板各类手势判定并实现基于压力的更多丰富手势。
2.如权利要求1所述的压力触控板实现方法，包括实现装置，其特征在于，所述实现装置包括压阻薄膜(100)、数据采集矩阵(200)和处理器(300)，所述压阻薄膜(100)分为外表面层(101)和内表面层(102)，外表面层(101)与触控物接触，内表面层(102)印刷有压阻材料，数据采集矩阵(200)包含多组电极对，电极分为驱动电极和感测电极，两种电极成对出现并在同一平面规则分布，处理器(300)包含多个IO及AD转换器，分别具有驱动能力和感测能力，同时负责数据采集及处理。
3.如权利要求2所述的压力触控板实现方法，其特征在于，所述压阻薄膜(100)采用绝缘基材，为柔性材料。
4.如权利要求2所述的压力触控板实现方法，其特征在于，所述压阻材料包括相互混合的碳粒子聚合物、金属粒子、氧化物和有机物，其阻值随表面压力的变化而变化。
5.如权利要求2所述的压力触控板实现方法，其特征在于，所述数据采集矩阵(200)采用行列均匀分布方式，行列交汇处不直接相连，称之为电极，电极上表面与压阻薄膜内表面的压阻材料贴合。
6.如权利要求2所述的压力触控板实现方法，其特征在于，所述处理器(300)包括微处理器(301)、通讯模块(302)、存储器(303)、模数转换单元(304)、IO管理单元(305)、驱动管脚(306)、感应管脚(307)，微处理器(301)和通讯模块(302)均与存储器(303)、模数转换单元(304)、IO管理单元(305)连接，IO管理单元(305)还与驱动管脚(306)、感应管脚(307)连接，模数转换单元(304)与感应管脚(307)连接。
7.如权利要求2所述的压力触控板实现方法，其特征在于，包括触感反馈模块提供触感反馈，以区分轻按和重按。
8.如权利要求7所述的压力触控板实现方法，其特征在于，触感反馈模块与触控板硬粘连，与处理器电连接并由处理器控制。
9.如权利要求7所述的压力触控板实现方法，其特征在于，触感反馈模块反馈强度拥有至少一个等级，可以根据压力大小提供不同强度的反馈。
10.如权利要求7所述的压力触控板实现方法，其特征在于，触感反馈模块为振动马达，尤其合适的是线性马达。
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