一种具有多功能层的接触传感器、应用该接触传感器的按钮和汽车的制作方法

本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种具有多功能层的接触传感器、应用该接触传感器的按钮和汽车，适用于人工智能的技术领域。

背景技术

传统的电容触摸传感器采用单层结构可检测人手触摸但无法检测人手接近及检测压力。

传统差动式电容传感器的受压膜片电极位于两个固定电极之间，构成两个电容器。在压力的作用下一个电容器的容量增大而另一个则相应减小，测量结果由差动式电路输出。它的固定电极是在凹曲的玻璃表面上镀金属层而制成。过载时膜片受到凹面的保护而不致破裂。差动电容式压力传感器比单电容式的灵敏度高、线性度好，但加工较困难(特别是难以保证对称性)。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有多功能层的接触传感器、应用该接触传感器的按钮和汽车，该传感器易于加工，生产效率高。

本发明提供的一种具有多功能层的接触传感器，其特征在于：包括柔性基材，柔性基材包括基材主体和与基材主体的两端相连接的引线部，柔性基材的正面设有多功能层，柔性基材的背面设有压力检测极板，多功能层上包括宽极板平面电容和窄极板平面电容，压力检测极板包括上极板和下极板，上极板和下极板两者在基材主体上的投影重合，且上极板和下极板之间设有弹性绝缘层，

柔性基材上设有线路分别和宽极板平面电容、窄极板平面电容以及压力检测极板电连接。

其中，所述基材主体为折叠成型的基材主体。

其中，所述折叠成型的基材主体的形状包括条形对折、四角内折、四边对折或圆形对折。

其中，所述基材主体包括两层，上极板和下极板分别分布于两层基材主体的背面。

其中，所述线路包括模拟开关和处理器，处理器判断人手接近或者触摸传感器时，控制模拟开关将压力检测极板接地，处理器判断人手下压触摸传感器时，控制模拟开关将宽极板平面电容和窄极板平面电容接地。

其中，所述压力检测极板设有两个。

其中，所述宽宽极板平面电容为c1，窄极板平面电容为c2，压力检测极板分别是c3和c4，传感器待机状态，

宽极板平面电容c1的一个极板c1-1和窄极板平面电容c2的一个极板c2-1分别通过模拟开关k3和k5接处理器的激励信号端，

宽极板平面电容c1的另一个极板c1-2和窄极板平面电容c2的另一个极板c2-1分别通过模拟开关k4和k6接处理器的电容转换器cdc，

压力检测极板c3的一个极板c3-1和压力检测极板c4的一个极板c4-1分别接处理器的电容转换器cdc，压力检测极板c3的另一个极板c3-2和压力检测极板c4的另一个极板c4-2分别通过模拟开关k1和k2和处理器的激励信号端连接。

其中，模拟开关k1、k2、k3、k4、k5和k6均为单刀双掷开关。

其中，宽极板平面电容和/或窄极板平面电容感应到人手时，模拟开关k1和k2均接地，压力检测极板感应到人手的压力时，模拟开关k3、k4、k5和k6均接地。

所述窄极板平面电容位于宽极板平面电容的两个极板之间，宽极板平面电容的宽度是窄极板平面电容的两倍。

其中，所述宽极板平面电容的面积大于压力检测极板的面积。

其中，所述窄极板平面电容位于宽极板平面电容的两个极板之间。

其中，所述折叠成型的基材主体上的多功能层因基材主折叠后分成表面和底面，多功能层的表面设有弹性绝缘层，多功能层的底面设有胶层。

本发明还提供了一种按钮，其特征在于：包括如上所述的一种具有多功能层的接触传感器。

本发明还提供了一种汽车，其特征在于，包括上述的按钮。

本发明的实施包括以下技术效果：

本发明的一种具有多功能层的接触传感器，将包括模拟开关和处理器的线路布置于柔性基材，柔性基材的正面设有多功能层，柔性基材的背面设有压力检测极板，多功能层上包括宽极板平面电容和窄极板平面电容，压力检测极板包括上极板和下极板，上极板和下极板两者在基材主体上的投影重合，使得上极板和下极板形成压力检测极板，然后在上极板和下极板之间设有弹性绝缘层使得两者之间绝缘，也即是本发明的传感器，只需要完成柔性基材的制作，在柔性基材的中间固定弹性绝缘层，就完成了传感器的制作，本发明的传感器易于加工，生产效率高。

本发明的传感器连线方便，可以实现精密印刷，兼具接近、接触和按压的三态感应功能。

以上的传感器应用于按钮，使得按钮具有感应人手接近、接触和按压功能。

以上的按钮应用于汽车，可使得汽车的按钮使用起来更为舒适和方便。

当人手接近传感器时，宽极板平面电容首先检测到人手，当人手逐渐接近，宽极板平面电容值逐渐减小，而窄极板平面电容探测距离近不受人手影响，电容值基本不变，从而向处理器反馈为接近传感器；当人手触摸到传感器表面进入窄极板平面电容探测区域后，宽极板平面电容和窄极板平面电容同时受人手影响从而向处理器反馈为触摸传感器，当人手按压传感器时，压力检测极板电容的两个极板之间的距离变小，反馈为按压传感器。

附图说明

图1是实施例1的fpc基材的正面图。

图2是实施例1的fpc基材的背面图。

图3是实施例1的fpc基材折叠后的正面图。

图4是实施例1的fpc基材折叠后的背面图。

图5是实施例1的fpc基材二次折叠了引线部之后的正面图。

图6是实施例1的传感器和人手接近的示意图。

图7是实施例1的传感器被人手按压的示意图。

图8是实施例1的线路图。

图9是实施例2的其中一个基材主体层的示意图。

图10是实施例2的另一个基材主体层的示意图。

图1至图10中包括：

基材主体11、引线部12；

压力检测极板c1、压力检测极板c1的一个极板c1-1、压力检测极板c1的另一个极板c1-2、压力检测极板c2、压力检测极板c2的一个极板c2-1、压力检测极板c2的另一个极板c2-2、窄极板平面电容c3、窄极板平面电容的一个极板c3-1、窄极板平面电容的另一个极板c3-2、宽极板平面电容c4、宽极板平面电容的一个极板c4-1、宽极板平面电容的另一个极板c4-2；

压力检测极板间的常态下的距离h、压力检测极板被按压时的极板间距离h1。

具体实施方式

下面将结合实施例以及附图对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

实施例1。

本实施例的一种具有多功能层的接触传感器，如图1至图5所示，包括fpc基材，fpc基材包括折叠成型的基材主体11和与基材主体11的两端相连接的引线部12，fpc基材的正面设有多功能层，fpc基材的背面设有压力检测极板，多功能层上包括宽极板平面电容和窄极板平面电容，压力检测极板包括上极板和下极板，上极板和下极板两者在折叠成型的基材主体11上的投影重合，且上极板和下极板之间设有弹性绝缘层，

fpc基材上设有线路分别和宽极板平面电容、窄极板平面电容以及压力检测极板电连接。

本实施例的一种具有多功能层的接触传感器，将包括模拟开关和处理器，cpu的线路布置于fpc基材，fpc基材的正面设有多功能层，fpc基材的背面设有压力检测极板，多功能层上包括宽极板平面电容和窄极板平面电容，压力检测极板包括上极板和下极板，上极板和下极板两者在基材主体11上的投影重合，将fpc基材折叠后，使得上极板和下极板形成压力检测极板，然后在上极板和下极板之间设有弹性绝缘层使得两者之间绝缘。本发明的传感器，只需要完成fpc基材的制作，再将fpc基材折叠后，在中间固定弹性绝缘层，就完成了传感器的制作，本发明的传感器易于加工，生产效率高。

如图8所示，所述线路包括模拟开关和处理器，处理器判断人手接近或者触摸传感器时，控制模拟开关将压力检测极板接地，处理器判断人手下压触摸传感器时，控制模拟开关将宽极板平面电容和窄极板平面电容接地。

其中，所述压力检测极板设有两个，可更准确地感应到人手按压传感器。

其中，所述窄极板平面电容位于宽极板平面电容的两个极板之间，由于宽极板平面电容和窄极板平面电容的极板尺寸及极板间距不同造成探测距离不同，因此，可通过宽极板平面电容和窄极板平面电容来判断人手是接近还是触摸到传感器。宽极板平面电容的宽度可以是窄极板平面电容的宽度的1.1-10倍。

具体的，宽极板平面电容的宽度是窄极板平面电容的两倍能达到最佳的效果。

具体的，所述宽极板平面电容的面积大于压力检测极板的面积，即宽极板平面电容能完全覆盖压力检测极板，起到在压力极板工作时，宽极板平面电容能起屏蔽外界干扰的作用。

其中，所述折叠成型的基材主体11上的多功能层因基材主折叠后分成表面和底面，多功能层的表面设有弹性绝缘层，多功能层的底面设有胶层。

如图8所示，所述宽极板平面电容为c1，窄极板平面电容为c2，压力检测极板分别是c3和c4，传感器待机状态，

宽极板平面电容c1的一个极板c1-1和窄极板平面电容c2的一个极板c2-1分别通过模拟开关k3和k5接处理器的激励信号端，

宽极板平面电容c1的另一个极板c1-2和窄极板平面电容c2的另一个极板c2-1分别通过模拟开关k4和k6接处理器的电容转换器cdc，

压力检测极板c3的一个极板c3-1和压力检测极板c4的一个极板c4-1分别接处理器的电容转换器cdc，压力检测极板c3的另一个极板c3-2和压力检测极板c4的另一个极板c4-2分别通过模拟开关k1和k2和处理器的激励信号端连接。

其中，模拟开关k1、k2、k3、k4、k5和k6均为单刀双掷开关。

其中，宽极板平面电容c4和/或窄极板平面电容c3感应到人手时，模拟开关k1和k2均接地，压力检测极板c1和/或c2感应到人手的压力时，模拟开关k3、k4、k5和k6均接地。

如图6所示，当人手接近传感器时，宽极板平面电容c4首先检测到人手，当人手逐渐接近，宽极板平面电容c4的值逐渐减小，而窄极板平面电容c3的探测距离近不受人手影响，电容值基本不变，从而向处理器反馈为人手接近传感器；当人手触摸到传感器表面进入窄极板平面电容c3的探测区域后，宽极板平面电容c4和窄极板平面电容c3同时受人手影响从而向处理器反馈为人手触摸传感器，此时模拟开关k1和k2均接地以避免对宽极板平面电容c3和窄极板平面电容c4造成串扰。

检测到人手触摸传感器后模拟开关k3、k4、k5和k6均接地，模拟开关k1和k2分别接处理器的激励信号，压力检测极板电容c1和/或压力检测极板电容c2开始测量人手压力。模拟开关k3、k4、k5和k6均接地可形成屏蔽层，避免外部因素对压力检测极板电容c1或压力检测极板电容c2的测量结果产生影响。

如图7所示，当人手按压传感器时，压力检测极板电容c1和/或c2的两个极板之间的距离变小，反馈为人手按压传感器。

其中，所述折叠成型的基材主体11的形状包括条形对折、四角内折、四边对折或圆形对折。如图1至5所示的基材主体11为条形对折，简单易实现。当然，还可通过四角内折、四边对折或圆形对折等方式来实现。

本实施例的传感器连线方便，可以实现精密印刷，兼具接近、接触和按压的三态感应功能。

本实施例还提供了一种按钮，包括如上述任一项所述的一种具有多功能层的接触传感器，使得按钮具有感应人手接近、接触和按压传感器的功能。

本发明还提供了一种汽车，包括上述的按钮，使得汽车的按钮使用起来更为舒适和方便。

实施例2。

本实施例的其他结构和实施例1相同，不同之处在于：所述基材主体包括两层，上极板和下极板分别分布于两层基材主体的背面，即基材主体不是折叠成型，而是用两个基材主体层层压形成。

如图9所示为其中一个基材主体层，其正面设有宽极板平面电容c1的一段c1-1-1和宽极板平面电容c1的一段c1-2-1，还设有窄极板平面电容c2的一段c2-1-1和窄极板平面电容c2的一段c2-1-1，背面设有压力极板电容c3的一个极板c3-1和压力极板电容c4的一个极板c4-1。

如图10所示为另一个基材主体层，其正面设有宽极板平面电容c1的另一段c1-1-2和宽极板平面电容c1的另一段c1-2-2，还设有窄极板平面电容c2的另一段c2-1-2和窄极板平面电容c2的另一段c2-1-2，背面设有压力极板电容c3的另一个极板c3-2和压力极板电容c4的另一个极板c4-2。

图9和图10的两个基材主体层层叠在一起时，两层之间设有弹性绝缘层，使得压力极板电容c3-1和c3-2构成压力极板电容c3，同理，压力极板电容c4-1和c4-2构成压力极板电容c4。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。