用于力感测的装置和方法以及电子设备与流程

本公开内容涉及人机交互的，并且特别地涉及用于力感测的装置和方法以及电子设备。

背景技术：

1、近几十年来，已见证了各种电子设备在人们的日常生活中的快速发展。为了方便使用，开发了许多输入装置来帮助用户与电子设备交互。力敏或应变敏输入装置正变得越来越流行，因为它们为用户与各种电子设备之间的交互提供非常方便的力感测方法。例如，用户可以通过简单地用手指或手写笔触摸、按压、轻敲、握住或拉伸操作界面来向移动电话或电脑输入指令。

2、设置有力敏或应变敏输入装置的操作界面通常位于电子设备的可变形部分，例如柔性显示器上的虚拟键盘或虚拟按钮、塑料壳的弹性部分、金属外壳的减薄部分等。力敏或应变敏输入装置检测操作界面的变形，即检测由操作引起的力或应变，从而使得电子设备能够识别这样的操作。图1是常规技术中电子设备的力敏或应变敏输入装置的结构示意图。如图1所示，力敏或应变敏输入装置包括位于电子设备1的操作界面2处的力传感器3、以及模数比较器(adc)4。力传感器3被配置成生成电信号并将该电信号传输至adc 4。adc 4被配置成将这样的信号与由预设阈值信号限定的阈值进行比较，并输出其状态指示比较结果的信号。阈值表示要由电子设备识别的变形程度。然后，结果被传输至控制器(或处理器)5，并且控制器(或处理器)5基于信号的状态确定操作区域是否变形。

3、通常，力传感器通过使用力传感器的电特性来反映操作区域处的力或应变，并且电特性对温度敏感。例如，电特性可以与电阻有关，电阻根据力传感器材料的电阻温度系数而强烈地取决于温度。同样，与电感有关的电特性也取决于温度。

4、电子设备的快速发展进一步导致电子设备内的温度环境变得越来越复杂。一方面，电子设备的小型化给散热带来了巨大的挑战，并且当电子设备在不同的操作模式例如加速模式、节能模式和睡眠模式之间切换时，壳体内的温度会急剧地改变。在另一方面，考虑到各种应用场景，电子设备的环境温度相当不稳定。例如，可穿戴电子设备与人体的皮肤进行热交换，因此，用户进行某些运动时的外壳温度高于用户休息时的外壳温度。再例如，室外电子设备在晴朗的天气被加热，以及在多云天气或下雨的天气被冷却。由于力传感器的电特性例如电阻和电感取决于温度，因此当温度不稳定时，力传感器的输出信号会相对于理论值漂移。即使在操作界面没有变形时，每次漂移输出信号达到由阈值信号限定的阈值时，在adc处的比较结果也将指示操作界面已变形。因此，控制器或处理器基于错误检测发出指令，并且电子设备不能正常工作。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，根据本公开内容的实施方式提供了以下技术方案。

2、在第一方面，根据本公开内容的实施方式提供了一种用于力感测的装置。该装置位于电子设备中，并且该电子设备包括可变形部分。该装置包括传感器和滤波器。传感器被配置成生成第一信号，其中，第一信号基于传感器的至少一部分的变形和传感器的至少一部分的温度来确定，并且传感器的一部分附接至可变形部分。滤波器被配置成接收第一信号，以及从第一信号中去除变化以获取第二信号，其中，变化是由于传感器的一部分的温度引起的。

3、在一个实施方式中，该装置还包括至少一个比较器。至少一个比较器中的比较器被配置成：接收第二信号；基于第二信号和阈值信号来确定可变形部分是否变形；以及生成第三信号，其中，第三信号响应于确定可变形部分变形而处于激活状态。

4、在一个实施方式中，该装置还包括模数转换器。滤波器是模拟滤波器，并且模数转换器被配置成在将第二信号输入至比较器之前将第二信号转换成数字信号。或者，滤波器是数字滤波器，并且模数转换器被配置成在将第一信号输入至滤波器之前将第一信号转换成数字信号。

5、在一个实施方式中，该装置还包括附接至可变形部分的柔性层。传感器的一部分经由柔性层的至少一部分附接至可变形部分。

6、在一个实施方式中，传感器的一部分是应变敏元件。

7、在一个实施方式中，传感器包括惠斯通电桥电路和放大器电路。惠斯通电桥电路的臂包括应变敏元件。放大器电路包括运算放大器。运算放大器的反相输入端子和同相输入端子分别耦接至惠斯通电桥电路的两个输出端子。运算放大器的输出端子耦接至滤波器的输入端子。第一信号包括从运算放大器的输出端子输出的第一信号。

8、在一个实施方式中，应变敏元件是应变计。

9、在一个实施方式中，应变敏元件是应变计的金属箔图案，并且柔性层是在其上印刷金属箔图案的背衬层。

10、在一个实施方式中，传感器的一部分嵌入柔性层内。

11、在一个实施方式中，柔性层包括以下中的一者或两者：由热绝缘材料制成的层和热扩散层。在热扩散层中，沿热扩散层的厚度的热导率小于与热扩散层的厚度垂直的平面内的热导率。

12、在一个实施方式中，在热扩散层中，沿热扩散层的厚度的热导率是与热扩散层的厚度垂直的平面内的热导率的十分之一。

13、在一个实施方式中，热绝缘材料的热导率沿柔性层的厚度等于或小于0.1w/mk。

14、在一个实施方式中，热绝缘材料包括一个或更多个石墨片、岩棉或浆状物。

15、在一个实施方式中，柔性层的一部分的厚度在25um至500um之间。

16、在一个实施方式中，滤波器包括高通滤波器、带通滤波器或带阻滤波器中的至少一者。

17、在一个实施方式中，模数转换器与电路中的传感器、滤波器或比较器中的至少一者集成。

18、在一个实施方式中，阈值信号包括用于压缩的阈值信号。比较器还被配置成基于第二信号和用于压缩的阈值信号来确定可变形部分是否被挤压。第三信号响应于可变形部分被挤压而处于激活状态。

19、在一个实施方式中，阈值信号包括用于张拉的阈值信号。比较器还被配置成基于第二信号和用于张拉的阈值信号来确定可变形部分是否被拉伸。第三信号响应于可变形部分被拉伸而处于激活状态。

20、在第二方面，根据本公开内容的实施方式提供了一种电子设备。该电子设备包括上述装置中的任一个、可变形部分和硬件模块。硬件模块被配置成接收第二信号，其中，硬件模块的状态响应于第二信号的状态改变而改变。或者，硬件模块被配置成接收第三信号，其中，硬件模块的状态响应于第三信号处于激活状态而改变。

21、在一个实施方式中，硬件模块包括以下中的至少一者：处理器、控制器、显示器、扬声器、开关或指示灯。

22、在一个实施方式中，电子设备包括以下中的至少一者：移动电话、手表、眼镜、头戴式显示设备、耳塞、键盘或平板电脑。

23、在第三方面，根据本公开内容的实施方式提供了一种用于力感测的方法。该方法应用于电子设备，并且该方法包括：由传感器生成第一信号，其中，第一信号基于传感器的至少一部分的变形和传感器的至少一部分的温度来确定，并且传感器的一部分附接至电子设备的可变形部分；通过滤波器接收第一信号；以及通过滤波器从第一信号去除变化以获取第二信号，其中，该变化是由于传感器的一部分的温度引起的。

24、在一个实施方式中，该方法还包括：由至少一个比较器中的比较器接收第二信号；由比较器基于第二信号和阈值信号来确定可变形部分是否变形；以及由比较器生成第三信号，其中，第三信号响应于确定可变形部分变形而处于激活状态。

25、提供了用于力感测的装置和方法以及电子设备。该装置包括传感器和滤波器。所述传感器被配置成生成第一信号，所述第一信号基于传感器的至少一部分的变形和传感器的至少一部分的温度来确定。传感器的一部分附接至电子设备的可变形部分。滤波器被配置成接收第一信号，以及从第一信号中去除变化以获取第二信号，其中，变化是由于传感器的一部分的温度引起的。与第一信号相比，第二信号对温度不太敏感，因此可以更准确地指示可变形部分的变形。当可变形部分变形时，电子设备可以做出准确的响应。