专利名称：震动触发开关装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制电子装置的震动触发开关装置。
背景技术：
电子装置通常具有几个按钮或者按键，用于操作各种功能，更多的特征往往需要使用多个按钮或者按钮的组合。
对于这些产品，常常有一个或两个频繁使用的受欢迎的功能。多数产品会提供用户易于接近的大的、单一功能按钮。例如，多数心率监控器手表经常包括大的“快速开始”按钮，在按压时，该按钮立即将表从时间模式转换到心率测量模式。另一个例子是闹钟，其上常常有大的打盹按钮，用于使闹钟暂时停止发出嘟嘟警报声。
然而，当电子装置中具有一个以上的受欢迎的特征时，可能会出现冲突，而且各个用户可能会对他们最需要的特征不同的喜好。每个特征都用专用按钮来实现显然是不可行的。既便不是不可能，但在某些情况下难以提供大按钮，例如在腕表上。在某些情况下，当特定的按钮被指定实现某一功能时，该按钮可能难以定位或者按压，尤其是在黑暗环境中或者当用户较忙时，例如在锻炼身体时。
现有技术的实例可以在美国专利No.5946274中找到，该专利披露了组合到电子装置中的震动开关和压力探测开关，用于执行诸如打开腕表背光灯的自动操作。该设计的缺点之一是将许多零件放置到像腕表这样小的电子装置中，不仅相对复杂而且造价昂贵。
发明内容
本发明通过提供一种新颖的或改良的震动触发(或称为激活)开关(或称为切换)装置，避免或者至少减轻了上述问题和缺点。
根据本发明的第一方面，提供了一种震动触发开关装置，包括压电元件和输出电路，所述压电元件具有用于接收机械震动的主体和在主体接收到震动时间输出电输出信号的端子，所述输出电路与端子连接，用于将所述输出信号转换成用于控制电子电路的逻辑信号。
优选地，当在其端子施加电信号时，压电元件能够产生声音。
更优选地，压电元件包括压电蜂鸣器。
优选地，输出电路包括用于放大所述输出信号的放大电路，和用于随后对所述输出信号进行整形的整形电路。
根据本发明的第二方面，提供了一种装有如权利要求1所述震动触发开关装置的电子装置，还包括壳体和包含位于壳体内的控制单元的操作电路，其中压电元件的主体与壳体成固定关系定位，用于接收施加到壳体上的所述震动，压电元件的端子连接为向控制单元提供所述输出信号，从而使控制单元执行特定的功能。
优选地，压电元件的主体牢固地固定到所述壳体以便与壳体一起振动。
更优选地，压电元件的主体包括平的基部，所述平的基部以平放状态抵靠着壳体的内表面。
在优选地实施例中，控制单元能够响应来自压电元件的端子的所述输出信号，执行至少两个功能，并且控制单元包括选择部件，用于使用户能够从这些功能中选择一个功能执行。
优选地，压电元件与操作电路连接，用于操作从而提供音频信号。
优选地，电子装置为运动手表。
优选地，电子装置是闹钟。
下面参照附图，通过示例对本发明进行详细描述，其中图1是根据本发明震动触发开关装置的实施例的功能框图；图2是图1所示开关装置的详细电路图；图3是装有图1所示开关装置的第一电子装置的示意主视图；图4是戴在手腕上的图3所示电子装置的侧视图；
图5是装有图1所示开关装置的第二电子装置的示意主视图。
具体实施例方式
首先参照如图1到图4，其示出了实施本发明震动触发或轻拍开关装置(或称为切换装置)100，包括压电元件10和用于压电元件10的输出电路20。所述压电元件10由压电蜂鸣器10方便地实施，压电蜂鸣器10由粘在平的铜制基盘12上的压电晶体或者陶瓷11制成，它们一起组成了可以经历或者接收由诸如轻拍所引起的机械震动、冲击或振动的主体13。
基盘12，和压电陶瓷11的外表面分别用作蜂鸣器10的正负端子，即阳极10A和阴极10B。当在端子10A和10B之间施加电压AC时，压电陶瓷11产生小量的变形，从而发出声音。反之，当阳极10A与正电压源连接时，当压电陶瓷11或者蜂鸣器主体13通常经受震动或者轻拍时，阴极10B输出电信号。
蜂鸣器10作为震动传感器或者探测器，当由轻微震动触发时产生输出信号(以下简称蜂鸣信号)。输出电路20与阴极10B连接，输出电路20被设计成将蜂鸣信号从模拟信号转换成逻辑高信号，用于对诸如运动手表400(如图3和图4所示)或者闹钟500(如图5所示)等电子装置的操作电路的MCU(微处理器控制单元)300进行控制。蜂鸣器10优选地也用于实现通常已知的功能，即发出诸如报警信号或者按键嘟嘟声等声音。
蜂鸣器10设有分流线圈14，其阳极10A与3V电压连接，其阴极10B经由NPN晶体管202的集电极和发射极接地。晶体管202是实施电子装置普通操作的操作电路的一部分。其基极用作输入端，用于接收嘟嘟控制信号，以便以约为2KHz至4KHz的频率开关晶体管202，从而驱动蜂鸣器10产生嘟嘟声。
输出电路20由放大电路210和整形电路220实施。放大电路与蜂鸣器10的阴极10B连接，用于对蜂鸣信号进行放大，整形电路用于随后将放大了的蜂鸣信号整形为逻辑(高)信号。原始蜂鸣信号的频率一般大约是5KHz、周期大约是2.2ms，具有由输出电路20加以识别或者探测的超过0.35V的振幅。
如图所示，放大电路210装有主有源元件的NPN晶体管211(Q6)。晶体管211(Q6)的基极、集电极和发射极分别与第一电阻R28和第二电阻R30以及与电容器C25并联的第三电阻R31相连接，第一电阻R28和第二电阻R30连接到2.1V的电压，第三电阻R31接地。从主晶体管211的基极到地包括第二NPN晶体管212(Q6’)，第二NPN晶体管212(Q6’)连接作为与可变电阻R29串连的二极管，用于温度补偿。从主晶体管211的基极到地的另一个NPN晶体管203连接用作反向偏置的二极管，用于防止反向偏置。主晶体管211的基极利用由电阻R22和电容器C23串连而成、用于匹配阻抗/电压的耦合电路201与蜂鸣器10的阴极10B的连接。晶体管211的集电极经由电容器C24将蜂鸣信号输出到整形电路220。
整形电路220由PNP晶体管221(Q13’)来实现，PNP晶体管221的基极对放大的蜂鸣信号进行输入。晶体管221的发射极和基极分别直接和经由电阻R33与3V电压相连接，PNP晶体管221的集电极经由与电容器C27并联的电阻R34接地。所述集电极用作整个输出电路20的输出端子21，并且当晶体管221在由蜂鸣器10产生且由放大电路210增强的蜂鸣信号触发而传导时，所述集电极产生逻辑高(3V)信号(对于MCU300)。
图3和图4示出了第一电子装置，即装有作为本发明主题的轻拍开关装置100的运动手表400，运动手表400具有包含4个控制按键401的塑料表壳410，并与一对塑料表带413相连接。表壳410包括塑料前透镜411，且被金属后盖412所封闭，其内容纳了安装到印刷电路板430上的LCD显示器420，所述印刷电路板承载有MCU300以及开关装置100的输出电路20的电子操作电路。
蜂鸣器10位于表壳410内并固定到其上，从而施加到表壳410上的任何震动都能到达蜂鸣器10或者被蜂鸣器10所接收到。更加具体地，例如，蜂鸣器基盘12平放抵靠着后盖412的内表面且通过凝胶或者胶牢固地固定到其上。如图所示，蜂鸣器阳极10A(即基盘12)和阴极10B(即压电陶瓷11)通过相应的接触弹簧431和432电连接到电路板430，接触弹簧431和432贯穿电路元件延伸。利用弹簧432，蜂鸣器输出，即阴极10B经由输出电路20连接到MCU300。
运动手表400用作腕表，用于包括定时器和警报等功能的记时，还可用作心率监控器，用于测量和计算心率以及相关的运动数据。这些功能都由MCU300或者在其控制下实现。
轻拍开关装置100全部安装在表壳410内部并且用于触发MCU300，以执行选自许多预定功能的具体功能，例如将工作模式从时间模式开关到心率模式(F1)、用于暂时停止报警的打盹按钮(F2)、或者用于停止手表功能的开始/停止按钮。用户只要简单地按照手册(或者屏幕上)的指示，例如使用手表400的按键401，就能将这些功能之一编程(安排)或分配给开关装置100，从而使开关装置100可以用于执行此功能，以便满足他/她的个人需要或者偏好。
在操作时，只要用户轻拍表壳410，例如轻拍手表透镜411，则由于轻拍所引起的震动或者振动经由表壳410的主体传递到达后盖412，从而传递到与后盖牢固接触的蜂鸣器10。当振动时，蜂鸣器10由于压电作用输出电压信号，该电压信号被弹簧431反馈到输出电路20和弹簧432用于进行放大，然后整形成逻辑高信号，用于触发MCU300以便执行编程的功能，例如，从时间模式转换到心率模式(F1)。
图5示出了第二电子装置，即利用同样的震动触发/轻拍开关装置100的闹钟500，闹钟500具有塑料壳510、LCD显示器520和5个控制按键501。包含有MCU300的电子操作电路以及开关装置100的输出电路20都安装到位于壳体510内部的印刷电路板上。例如，蜂鸣器10使用诸如胶体等实现直接牢固地连接/安装为抵靠在壳体510的前/后壁的内表面上，从而使蜂鸣器10更有效地对作用到壳体510上的轻拍进行探测。
操作大体上是相同的。当用户轻拍钟的壳体510时，因轻拍而引起的震动或振动经由壳510的主体传递到达蜂鸣器10，在振动时蜂鸣器10通过压电作用输出电压信号，该信号被输出电路20放大并整形，以便触发MCU300，从而执行编程的诸如小睡警报(F2)的功能。
作为本发明主题的震动触发开关装置的实施是基于本来就存在于大多数电子装置中压电元件或者蜂鸣器，所述大多数电子装置使用时需要发出声音，例如需要产生嘟嘟报警信号。开关装置利用蜂鸣器的易于可利用的或者其它多余不用的反向压电作用，而不会花费更多额外的费用(也就是说，只要使用一些晶体管和电阻器)。不需要特殊的或者复杂的振动/震动。
开关装置非常简单并且易于操作，甚至在黑暗中或者当用户没有时间，例如在锻炼时，只要简单地轻拍(或者轻叩，敲击等)其内部使用了开关装置的电子装置的壳体/外壳或者主体即可。所得到的这些优点当然很值得在产品上付出很少的额外费用。
以上仅通过示例对本发明进行描述，本领域的技术人员不超出权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可以对所描述的实施例进行各种改变和/或变更。
权利要求
1.一种震动触发开关装置，包括压电元件，所述压电元件具有用于接收机械震动的主体和用于在主体接收到震动时输出电输出信号的端子；和输出电路，所述输出电路与端子连接，将所述输出信号转换为逻辑信号，用于控制电子电路。
2.根据权利要求1所述的震动触发开关装置，其特征在于，当在压电元件的端子施加电信号时，所述压电元件能够产生声音。
3.根据权利要求2所述的震动触发开关装置，其特征在于，所述压电元件包括压电蜂鸣器。
4.根据权利要求1所述的震动触发开关装置，其特征在于，所述输出电路包括用于放大所述输出信号的放大电路和用于随后整形所述输出信号的整形电路。
5.一种电子装置，装有如权利要求1至4中任一项所述的震动触发开关装置，所述电子装置进一步包括壳体和在壳体内包含控制单元的操作电路，其特征在于，压电元件的主体与壳体成固定关系定位，用于接收施加到壳体上的震动，且压电元件的端子连接为向控制单元提供所述输出信号，用于使控制单元执行特定的功能。
6.根据权利要求5所述的电子装置，其特征在于，压电元件的主体牢固低固定到壳体上用于随其振动。
7.根据权利要求6所述的电子装置，其特征在于，压电元件的主体包括平的基部，所述平的基部抵靠着壳体内表面平放。
8.根据权利要求5所述的电子装置，其特征在于，控制单元响应来自压电元件端子的所述输出信号，能够执行至少两个功能，并且控制单元包括选择部件，用于使用户能从这些功能中选择其中之一执行。
9.根据权利要求5所述的电子装置，其特征在于，压电元件与操作电路连接，用于操作以便提供音频信号。
10.根据权利要求5所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置是运动手表。
11.根据权利要求5所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置是是闹钟。
全文摘要
一种震动触发开关装置(100)，包括压电蜂鸣器(10)，所述压电蜂鸣器(10)具有用于接收机械震动的主体(13)和用于当主体(13)接收到震动时输出电输出信号的端子(10A/10B)；和输出电路(20)，所述输出电路与端子(10A/10B)连接，用于将所述输出信号转换为逻辑信号，以便控制运动手表(400)的电子电路，从而例如执行诸如警报打盹的特定的可编程功能。
文档编号G04G99/00GK101034889SQ20071008557
公开日2007年9月12日 申请日期2007年3月12日 优先权日2006年3月10日
发明者陈炜文 申请人:万威科研有限公司