CN204759379U - 一种力触摸屏 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种力触摸屏，包括基座和触摸受力板，触摸受力板的下表面上距离触摸受力板的几何中心等距离的位置处对称设置有四个力传感器；力触摸屏还包括与四个力传感器电连接、以接收触摸受力板上的触摸力信号并进行计算处理的信号处理及程序存储运行装置；四个力传感器本身、或者四个力传感器与触摸受力板之间、或者力传感器与基座底面之间设置有防止触摸受力板所受触压力过大损坏力传感器的过载保护体。本实用新型方案克服了电阻式和电容式触摸屏的不足，提高触摸屏的使用功能和使用效果和寿命，同时还降低了触摸屏的生产成本。

Description

一种力触摸屏

技术领域

本实用新型涉及定位输入装置技术领域，更具体地说，涉及一种力触摸屏。

背景技术

众所周知，现有的触摸屏通常采用电阻原理或电容原理，通过测量电压值或电流值的变化测定触摸位置，从而达到按键控制的作用。电阻式触摸屏是将矩形区域中触摸点(X，Y)的物理位置的判断转换为测量代表X坐标和Y坐标的电压，电阻触摸屏容易被划伤导致触摸屏不可用，还会有较大光损失使清晰度差，对于手持设备通常需要加大背光源来弥补透光性不好而会增加电池的消耗，电阻触摸屏是通过压力使导电层短路，反应迟钝；电容式触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的，通过检测人体触摸时触摸屏的四角上的电极中流出电流的大小，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，判断触摸点的位置，电容式触摸屏容易受环境干扰和噪声的影响而失真或误判，存在色彩失真和图像字符模糊的问题，电容触摸屏的成本高；同时，电阻式和电容式触摸屏都无法实现三维操作控制，即通过检测触摸屏受压力度的大小控制不同的效果或实现不同的功能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种通过检测力传感器的输出随着触摸受力板上触摸力的变化来判断触摸位置的力触摸屏。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

构造一种力触摸屏，包括基座和触摸受力板，其中，所述触摸受力板的下表面上距离所述触摸受力板的几何中心等距离的位置处对称设置有四个力传感器；所述力触摸屏还包括与四个所述力传感器电连接、以接收所述触摸受力板上的触摸力信号并进行计算处理的信号处理及程序存储运行装置；四个所述力传感器本身、或者所述力传感器与所述触摸受力板之间、或者所述力传感器与所述基座底面之间设置有防止所述触摸受力板所受触压力过大损坏所述力传感器的过载保护体。

本实用新型所述的力触摸屏，其中，所述基座上设置有用于在所述过载保护体被压缩至预定弹性形变时支撑所述触摸受力板的结构。

本实用新型所述的力触摸屏，其中，所述力传感器包括用于支撑受力产生形变的弹性体和用于根据所述弹性体形变产生输出信号变化的信号转换输出模块。

本实用新型所述的力触摸屏，其中，所述弹性体有与触摸力线性形变区域结构，所述信号转换输出模块设置于所述弹性体与触摸力线性形变区域。

本实用新型所述的力触摸屏，其中，所述过载保护体与所述力传感器一体设置；

或者，所述过载保护体与所述触摸受力板一体设置；

或者，所述过载保护体与所述基座一体设置。

本实用新型所述的力触摸屏，其中，所述信号处理及程序存储运行装置包括信号处理放大器、A/D转换器及程序存储及运行控制器。

本实用新型所述的力触摸屏，其中，所述程序存储及运行控制器包括用于将四个力传感器输出的压力信号变换量相加、根据输出力变化量总值的大小判断触摸力度大小的触摸力判断单元。

本实用新型所述的力触摸屏，其中，所述程序存储及运行控制器包括利用四个力传感器受力相同时刻输出压力信号变化量的比例和触摸力的相对位置距离成反比的关系、精确计算出触摸力在触摸板上位置的触摸位置判断单元。

本实用新型所述的力触摸屏，其中，所述程序存储及运行控制器包括根据所述触摸受力板上受到的触摸力度大小和触摸位置记录并描绘出触摸轨迹的记录单元。

本实用新型所述的力触摸屏，其中，所述程序存储及运行控制器包括通过检测力传感器输出变化量比例的变化趋势判断触摸点的移动方向的触摸移动方向判断单元。

本实用新型的有益效果在于：通过检测力传感器的输出判断触摸受力板上触摸位置，还可以通过检测触摸力度的强弱来实现更多的控制功能；同时通过设置防止所述触摸受力板所受触压力过大损坏力传感器的过载保护体，来实现对力传感器的保护，克服电阻式和电容式触摸屏的不足，提高触摸屏的使用功能和使用效果和寿命，同时还降低了生产成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型较佳实施例的力触摸屏的触摸受力板及力传感器安装位置结构示意图；

图2是本实用新型其中一实施例的力触摸屏装配图；

图3是本实用新型另一实施例的力触摸屏装配图；

图4是本实用新型较佳实施例的力触摸屏的力传感器及过载保护体结构示意图；

图5是本实用新型较佳实施例的信号处理及程序存储运行装置原理框图；

图6是本实用新型较佳实施例的程序存储及运行控制原理框图。

具体实施方式

本实用新型较佳实施例的力触摸屏结构如图1和图2所示，同时参阅图3和图4，包括基座40和触摸受力板10；其中，触摸受力板10的下表面上距离触摸受力板10的几何中心等距离的位置处对称设置有四个力传感器21、22、23和24；力触摸屏还包括与四个力传感器21、22、23和24电连接、以接收触摸受力板10上的触摸力信号并进行计算处理的信号处理及程序存储运行装置30；四个力传感器21、22、23和24本身、或者力传感器21、22、23和24与触摸受力板10之间、或者力传感器21、22、23和24与基座40底面之间设置有防止触摸受力板10所受触压力过大损坏力传感器21、22、23和24的过载保护体50。其中，信号处理及程序存储运行装置30包括信号处理放大器301、A/D转换器302及程序存储及运行控制器303，或者是能实现信号放大转换和处理运算同等功能的模块。

参阅图5，当有触摸力压在触摸受力板10上时，触摸受力板10传导力到力传感器21、22、23和24上，每个力传感器21、22、23和24受力后输出信号发生变化，力传感器21、22、23和24的输出信号经过信号处理放大器301和A/D转换器302处理后，输入程序存储及运行控制器303中，存储的特殊运算方案通过对四个力传感器21、22、23和24输入信号值的计算判断触摸的位置和力度的大小，程序存储及运行控制器303可以与相应的显示器件连接，显示通过特殊运算方案计算后的触摸位置和力的结果。

在进一步的实施例中，如图4所示，上述力触摸屏的力传感器21、22、23和24包括用于支撑受力的弹性体212和用于输出压力信号的信号转换输出模块213。

如图4所示，力触摸屏的弹性体212有与触摸力成线性形变区域结构，所述信号转换输出模块213设置于所述弹性体与触摸力线性形变区域。

其中，上述弹性体212可以采用具有弹性的任意材质制成；四个力传感器21、22、23和24优选设置在触摸受力板10的底面四角处。

在进一步的实施例中，如图2和图3所示，上述力触摸屏的基座40上设置有用于在过载保护体50被压缩至预定弹性形变时支撑触摸受力板10的支撑结构41。通过过载保护体50、触摸受力板10与基座40的配合，当触摸力过大的时候，过载保护体50产生较大的位移形变，促使触摸受力板10和基座40的支撑结构41直接接触，基座40直接承受触摸受力板10受到的过大触摸力，从而避免了过大的触摸力加载到力传感器21、22、23和24上而使其损坏。

在进一步的实施例中，上述力触摸屏的过载保护体50与力传感器21、22、23和24一体设置；或者，过载保护体50与触摸受力板10一体设置；或者，过载保护体50与基座40一体设置。当过载保护体50与力传感器21、22、23和24一体设置时，其设置在力传感器21、22、23和24的上方或下方；当与基座40一体设置时，位于基座40底面上与力传感器21、22、23和24对应的位置；当与触摸受力板10一体设置时，位于触摸受力板10下表面与力传感器21、22、23和24对应的位置。

在进一步的实施例中，如图6所示，上述力触摸屏的程序存储及运行控制器303包括用于将四个力传感器21、22、23和24输出的压力信号变换量相加、根据输出力变化量总值的大小判断触摸力度大小的触摸力判断单元313。当需要检测触摸在触摸受力板10上力的大小的时候，只需要将四个力传感器21、22、23和24输出到程序存储及运行控制器303的信号变化量进行相加，既可以计算出触摸力的强弱，并可根据程序存储及运行控制器303内预设定的值对触摸力进行量化。

在进一步的实施例中，如图6所示，上述力触摸屏的程序存储及运行控制器303包括利用四个力传感器21、22、23和24受力相同时刻输出压力信号变化量的比例和触摸力的相对位置距离成反比的关系、精确计算出触摸力在触摸受力板10上的触摸位置判断单元323。当需要判断触摸力在触摸受力板10上的位置时，对触摸受力板10上受力时四个力传感器输出信号的变化量进行比例计算，确定触摸位置。四个力传感器21、22、23和24中输出信号变化量相对比例越大的，触摸的位置越靠近对应的传感器安装的位置；输出变化量相对比例越相等，受力点越接近触摸受力板10的几何中心位置。

在进一步的实施例中，如图6所示，上述力触摸屏的程序存储及运行控制器303包括根据触摸受力板10上受到的触摸力度大小和触摸位置记录并描绘出触摸轨迹的记录单元333。通过程序存储及运行控制器303记录触摸力在触摸受力板10上的位置的同时，记录瞬态位置时的四个力传感器21、22、23和24的输出的变化量的总和，即可以描绘出触摸的痕迹，其中包括轨迹和触摸力度。

在进一步的实施例中，如图6所示，上述力触摸屏的程序存储及运行控制器303包括通过检测力传感器21、22、23和24输出变化量比例的变化趋势判断触摸点的移动方向的触摸移动方向判断单元343。应用判断位置的相同的方案，可以判断触摸点的移动方向。当其中两个力传感器21和22输出变化量的相对比例减小，而同时另外两个力传感器23和24输出变化量的相对比例增加，说明触摸点是从前面两个传感器21和22位置向后面两个传感器23和24的位置方向移动。

本实用新型的力触摸屏结构方案使用的触摸受力板不需要像电阻或电容触摸屏一样进行任何额外的添加物质的工艺处理，可以只是一个透明玻璃，只需其具有能将受到的压力传至力传感器的硬度即可，机械损坏后容易更换并且成本低，力传感器本身响应速度高，抗干扰能力强，既克服了电阻式触摸屏光损失大的和反应迟钝的缺点，又克服了电容式触摸屏抗干扰能力差的不足，同时又可以增加触摸力度控制的功能，实现触摸屏三维操控的多功能用途。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种力触摸屏，包括基座和触摸受力板，其特征在于，所述触摸受力板的下表面上距离所述触摸受力板的几何中心等距离的位置处对称设置有四个力传感器；所述力触摸屏还包括与四个所述力传感器电连接、以接收所述触摸受力板上的触摸力信号并进行计算处理的信号处理及程序存储运行装置；四个所述力传感器本身、或者所述力传感器与所述触摸受力板之间、或者所述力传感器与所述基座底面之间设置有防止所述触摸受力板所受触压力过大损坏所述力传感器的过载保护体。

2.根据权利要求1所述的力触摸屏，其特征在于，所述基座上设置有用于在所述过载保护体被压缩至预定弹性形变时支撑所述触摸受力板的支撑结构。

3.根据权利要求1所述的力触摸屏，其特征在于，所述力传感器包括用于支撑受力产生形变的弹性体和用于根据所述弹性体形变产生输出信号变化的信号转换输出模块。

4.根据权利要求3所述的力触摸屏，其特征在于，所述弹性体有与触摸力线性形变区域结构，所述信号转换输出模块设置于所述弹性体与触摸力线性形变区域。

5.根据权利要求1所述的力触摸屏，其特征在于，所述过载保护体与所述力传感器一体设置；

或者，所述过载保护体与所述触摸受力板一体设置；

或者，所述过载保护体与所述基座一体设置。

6.根据权利要求1所述的力触摸屏，其特征在于，所述信号处理及程序存储运行装置包括信号处理放大器、A/D转换器及程序存储及运行控制器。

7.根据权利要求6所述的力触摸屏，其特征在于，所述程序存储及运行控制器包括用于将四个力传感器输出的压力信号变换量相加、根据输出力变化量总值的大小判断触摸力度大小的触摸力判断单元。

8.根据权利要求6所述的力触摸屏，其特征在于，所述程序存储及运行控制器包括利用四个力传感器受力相同时刻输出压力信号变化量的比例和触摸力的相对位置距离成反比的关系、精确计算出触摸力在触摸板上位置的触摸位置判断单元。

9.根据权利要求7或8所述的力触摸屏，其特征在于，所述程序存储及运行控制器包括根据所述触摸受力板上受到的触摸力度大小和触摸位置记录并描绘出触摸轨迹的记录单元。

10.根据权利要求6所述的力触摸屏，其特征在于，所述程序存储及运行控制器包括通过检测力传感器输出变化量比例的变化趋势判断触摸点的移动方向的触摸移动方向判断单元。