一种基于压电效应的金属面板输入控制系统及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于压电效应的金属面板输入控制系统及其控制方法，包括有金属面板按键，所述金属面板按键下设置有压电传感器，所述压电传感器连接有用于放大压电传感器输出电压的信号放大器，所述信号放大器连接有判断输出电压大小以及输出电压持续时间长短的运算判断器，所述运算判断器连接有根据其判断信号来输出响应的控制器，通过触动压电传感器输出电压的大小、持续时间来判断输入的按键信号是否有效，大大提高了输入信号的准确性。
【专利说明】一种基于压电效应的金属面板输入控制系统及其控制方法
[【技术领域】]
[0001]本发明涉及一种基于压电效应的金属面板输入控制系统及其控制方法。
[【背景技术】]
[0002]目前触摸式按键的应用非常广泛，传统的机械触点式按键存在出点易损坏、卡死等缺点；电容式感应触摸开关面板存在触感差、当有导体靠近与夹层ITO工作面之间耦合出足够量容值的电容时，流走的电流就足够引起电容屏的误动作、当环境温度、湿度改变时，环境电场发生改变时，都会引起电容屏的漂移，造成输入触点的信息不准确等缺点；
[
【发明内容】
]
[0003]本发明克服了上述技术的不足，提供了一种基于压电效应的金属面板输入控制系统及其控制方法，通过触动压电传感器输出电压的大小、持续时间来判断输入的按键信号是否有效，大大提高了输入信号的准确性。
[0004]为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案:
[0005]—种基于压电效应的金属面板输入控制系统，包括有金属面板按键I，所述金属面板按键I下设置有压电传感器2，所述压电传感器2连接有用于放大压电传感器2输出电压的信号放大器3，所述信号放大器3连接有判断输出电压大小以及输出电压持续时间长短的运算判断器4，所述运算判断器4连接有根据其判断信号来输出响应的控制器5。
[0006]一种基于压电效应的金属面板输入控制方法，其步骤如下:
[0007]a、设定基准电压更新时间为T0，在基准电压更新时间TO内，运算判断器4取信号放大器3放大的实时电压信号平均值，设定该平均值为基准电压Va，当金属面板按键I被按压时，压电传感器2输出的实时按压电压为Vb，按压持续时间阈值为TI，实时电压与基准电压差值的按压阈值为VI，当金属面板按键I按压后被释放，压电传感器2输出实时释放电压为Vc，释放持续时间阈值为T2，实时电压与基准电压差值的释放阈值为V2，其中TO的取值范围为100毫秒彡TO ( 200毫秒，Va的取值范围为O彡Va彡5伏特，Vb的取值范围为O彡Vb彡5伏特，Tl的取值范围为100毫秒彡Tl ( 200毫秒，Vl的取值范围为0.5伏特^ Vl ^ 5伏特，Vc的取值范围为O < Vc < 5伏特，T2的取值范围为100毫秒彡T2 ( 200毫秒，V2的取值范围为0.5伏特< V2 < 5伏特；
[0008]b、当检测到金属面板按键I被触动时，运算放大器4判断实时按压电压与基准电压的差值Va-Vb是否大于按压阈值Vl ；
[0009]C、当运算放大器4判断Va-Vb大于Vl时，运算放大器4判断Va-Vb大于按压阈值Vl是否持续了时间Tl，否则重复步骤b ;
[0010]d、当运算放大器4判断Va-Vb大于按压阈值Vl是否持续了时间Tl时，运算放大器4判断实时释放电压与基准电压的差值Vc-Va是否大于释放阈值V2，否则重复步骤b ；
[0011]e、当运算放大器4判断实时释放电压与基准电压的差值Vc-Va大于释放阈值V2时，运算放大器4判断Vc-Va大于释放阈值V2是否持续了时间T2，否则重复步骤b ；
[0012]f、当运算放大器4判断Vc-Va大于释放阈值V2持续了时间T2，则控制器5输出金属面板按键I的控制信号，否则重复步骤b。
[0013]本发明的有益效果是:
[0014]本发明通过触动压电传感器输出的电压大小、持续时间来判断输入的按键信号是否有效，大大提高了按键输入的正确性；本发明的设计简单、成本低、响应速度快。
[【专利附图】
【附图说明】]
[0015]图1为本发明的结构示意图；
[0016]图2为本发明的流程图；
[0017]图3为本发明的一个有效电压信号示意图；
[0018]图4为本发明的一个无效电压信号示意图。
[【具体实施方式】]
[0019]下面结合附图与本发明的实施方式作进一步详细的描述:
[0020]如图1所示，一种基于压电效应的金属面板输入控制系统，包括有金属面板按键
I，所述金属面板按键I下设置有压电传感器2，所述压电传感器2连接有用于放大压电传感器2输出电压的信号放大器3,所述信号放大器3连接有判断输出电压大小以及输出电压持续时间长短的运算判断器4，所述运算判断器4连接有根据其判断信号来输出响应的控制器5。
[0021]按压按键时，按压的力度不同，使得压电传感器2发生的形变程度不同，从而改变压电传感器2输出的实时电压值，经过信号放大器3将实时电压值放大后传输到运算判断器4中，通过压电传感器2输出的实时电压大小、持续时间来判断按键输入信号是否有效。
[0022]如图2所示，一种基于压电效应的金属面板输入控制方法，其步骤如下:
[0023]步骤一、设定基准电压更新时间为TO，在基准电压更新时间TO内，运算判断器4取信号放大器3放大的实时电压信号平均值，设定该平均值为基准电压Va，当金属面板按键I被按压时，压电传感器2输出的实时按压电压为Vb，按压持续时间阈值为Tl，实时电压与基准电压差值的按压阈值为VI，当金属面板按键I按压后被释放，压电传感器2输出实时释放电压为Vc，释放持续时间阈值为T2，实时电压与基准电压差值的释放阈值为V2，其中TO的取值范围为100毫秒彡TO ( 200毫秒，Va的取值范围为O彡Va彡5伏特，Vb的取值范围为O SVb <5伏特，Tl的取值范围为100毫秒STl < 200毫秒，Vl的取值范围为0.5伏特^ Vl ^ 5伏特，Vc的取值范围为O彡Vc彡5伏特，T2的取值范围为100毫秒彡T2 ( 200毫秒，V2的取值范围为0.5伏特< V2 < 5伏特；
[0024]步骤二、当检测到金属面板按键I被触动时，运算放大器4判断实时按压电压与基准电压的差值Va-Vb是否大于按压阈值Vl ；
[0025]步骤三、当运算放大器4判断Va-Vb大于Vl时，运算放大器4判断Va-Vb大于按压阈值Vl是否持续了时间Tl，否则重复步骤二 ；
[0026]步骤四、当运算放大器4判断Va-Vb大于按压阈值Vl是否持续了时间Tl时，运算放大器4判断实时释放电压与基准电压的差值Vc-Va是否大于释放阈值V2，否则重复步骤-* ;
[0027]步骤五、当运算放大器4判断实时释放电压与基准电压的差值Vc-Va大于释放阈值V2时，运算放大器4判断Vc-Va大于释放阈值V2是否持续了时间T2，否则重复步骤二 ；
[0028]步骤六、当运算放大器4判断Vc-Va大于释放阈值V2持续了时间T2，则控制器5输出金属面板按键I的控制信号，否则重复步骤二。
[0029]当产品的材质、结构已经确定的情况下，无作用力时，由于外界干扰噪声的存在，基准电压Va是非固定的，会在干扰噪声内小幅度波动，因此基准电压Va会随环境的变化而进行自动调整。
[0030]在基准电压更新时间TO内，运算判断器4对通过信号放大器3放大的电压信号进行叠加并取其平均值，设定该平均值Va为基准电压。
[0031]一个输入按键信号的过程为金属面板按键I先按下后再释放的过程，这种有效触控的电压信号波形如图3，端口检测到在按键I按下阶段时，电压信号出现快速的下降趋势，下降到基准电压Va大于实时电压Vb，并持续了时间Tl ;在金属面板按键I释放阶段时，电压出现快速的上升趋势，上升到实时电压Vc大于基准电压Va，并持续了时间T2，然后电压再次快速出现下降衰减趋势。因此一个有效的按键必须包含两个有效时间段Tl和T2，以及基准电压Va、按键I按压电压Vb，按键I释放电压Vc，这三个有效信号之间的关系为Vc - Vb彡V2且Vb - Va彡VI，按键的灵敏度由Vl决定。
[0032]当金属面板按键I按下阶段时，电压信号出现快速的下降趋势，实时按压电压与基准电压的差值Va-Vb大于按压阈值VI，并持续了时间Tl时，按键I按下阶段有效；当金属面板按键I释放阶段时，电压出现快速的上升趋势，实时释放电压与基准电压的差值Vc-Va大于释放阈值V2，并持续了时间T2时，按键I释放阶段有效，因此运算放大器4判断按键I键入的信号有效，控制器5输出相应信息。
[0033]如图4所示，当力作用于非按键区域时，按键区域会弹起，当作用力消失时，按键区域反弹按压，这种情况与力作用于按键区域的情况相反。
[0034]当力作用于非按键区域时，端口检测得到电压信号先出现快速上升趋势，上升到实时电压Vb大于基准电压Va，并持续时间Tl，然后电压信号快速逐渐衰减，下降到实时电压Vc小于基准电压Va，并持续时间T2，再出现快速上升趋势。当端口检测到此波形电压信号时，控制器5自动屏蔽此信号，等待下一个电压信号。
【权利要求】
1.一种基于压电效应的金属面板输入控制系统，其特征在于:包括有金属面板按键(I)，所述金属面板按键(I)下设置有压电传感器(2)，所述压电传感器(2)连接有用于放大压电传感器(2)输出电压的信号放大器(3)，所述信号放大器(3)连接有判断输出电压大小以及输出电压持续时间长短的运算判断器(4)，所述运算判断器(4)连接有根据其判断信号来输出响应的控制器(5)。
2.根据权利要求1所述的一种基于压电效应的金属面板输入控制方法，其步骤如下: a、设定基准电压更新时间为T0，在基准电压更新时间TO内，运算判断器(4)取信号放大器(3)放大的实时电压信号平均值，设定该平均值为基准电压Va，当金属面板按键(I)被按压时，压电传感器(2)输出的实时按压电压为Vb，按压持续时间阈值为Tl，实时电压与基准电压差值的按压阈值为VI，当金属面板按键(I)按压后被释放，压电传感器(2)输出实时释放电压为Vc，释放持续时间阈值为T2，实时电压与基准电压差值的释放阈值为V2，其中TO的取值范围为100毫秒彡TO ( 200毫秒，Va的取值范围为O彡Va彡5伏特，Vb的取值范围为O彡Vb彡5伏特，Tl的取值范围为100毫秒彡Tl ( 200毫秒，Vl的取值范围为0.5伏特彡Vl ( 5伏特，Vc的取值范围为O彡Vc彡5伏特，T2的取值范围为100毫秒^ T2 ^ 200毫秒，V2的取值范围为0.5伏特< V2 < 5伏特； b、当检测到金属面板按键(I)被触动时，运算放大器(4)判断实时按压电压与基准电压的差值Va-Vb是否大于按压阈值Vl ； C、当运算放大器⑷判断Va-Vb大于Vl时，运算放大器⑷判断Va-Vb大于按压阈值Vl是否持续了时间Tl，否则重复步骤b ; d、当运算放大器(4)判断Va-Vb大于按压阈值Vl是否持续了时间Tl时，运算放大器(4)判断实时释放电压与基准电压的差值Vc-Va是否大于释放阈值V2，否则重复步骤b ; e、当运算放大器⑷判断实时释放电压与基准电压的差值Vc-Va大于释放阈值V2时，运算放大器(4)判断Vc-Va大于释放阈值V2是否持续了时间T2，否则重复步骤b ; f、当运算放大器(4)判断Vc-Va大于释放阈值V2持续了时间T2，则控制器(5)输出金属面板按键(I)的控制信号，否则重复步骤b。
【文档编号】H03K17/96GK104283542SQ201410372775
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】黄启均, 闫旺, 闫露生 申请人:华帝股份有限公司