一种信息输入装置及信号处理方法与流程

本发明涉及终端技术领域，尤其涉及一种信息输入装置及信号处理方法。

背景技术：

目前终端设备，尤其是智能便携终端设备，越来越多采用触摸屏获取用户输入的信息以实现终端与用户之间的人机交互操作，但实体按键仍然必不可少，如智能手机或平板电脑通常需设有开机键、音量调节键等实体按键。

现有终端的实体按键一般为机械按键，机械按键的安装一般要在终端机壳上开孔，组装好后机械按键与终端机壳之间有空隙存在，容易进水、进液、进油污等，且按键弹片易老化，存在使用寿命的问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种信息输入装置及信号处理方法，用以解决现有终端采用实体机械按键存在的防水防尘性能差、使用寿命较短的问题。

本发明实施例提供了一种信息输入装置，包括：金属层，传感器激励电路，感应器，其中：

所述金属层，用于接受按压操作以产生形变，所述金属层和所述传感器激励电路之间具有供所述金属层形变的空间；

所述传感器激励电路，用于生成磁场，以使得所述金属层产生电涡流，进而所述金属层发生形变时，所述金属层产生的电涡流根据所述金属层的形变程度影响所述激励电路的感抗；以及根据所述感抗输出相应的振荡信号；

所述感应器，用于检测所述传感器激励电路输出的振荡信号的振荡频率，并在检测到的振荡频率的变化量符合设定阈值时，产生触发信号。

相应地，本发明实施例还提供了一种信号处理方法，所述方法包括：

信息输入装置接受用户在所述信息输入装置上的按压并产生形变；

所述信息输入装置产生的电涡流根据所述信息输入装置的形变程度影响所述信息输入装置的等效电感，并根据所述等效电感产生相应的振荡信号；

若确定所述振荡信号的振荡频率的变化量符合设定阈值，则产生触发信号。

本发明有益效果如下：

信息输入装置可包括金属层，传感器激励电路，感应器；其中，金属层可用于接受按压操作以产生形变，金属层和传感器激励电路之间具有供金属层形变的空间；传感器激励电路可用于生成磁场，以使得所述金属层产生电涡流，进而所述金属层发生形变时，所述金属层产生的电涡流根据所述金属层的形变程度影响所述激励电路的感抗；以及根据所述感抗输出相应的振荡信号；感应器可用于检测传感器激励电路输出的振荡信号的振荡频率，并在检测到的振荡频率的变化量符合设定阈值时，产生触发信号。也就是说，可利用金属层与传感器激励电路和感应器组成电涡流式传感器，实现感应作用于金属层上的按压操作并产生触发信号的功能，无需按键弹片，且安装时无需在终端机壳上开孔；因此，可替代实体机械按键，解决了现有终端采用实体机械按键存在的防水防尘性能差、使用寿命较短的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1所示为本发明实施例一中的信息输入装置的结构示意图；

图2所示为本发明实施例一中的传感器激励电路的结构示意图；

图3所示为本发明实施例一中的金属层与传感器激励线圈耦合的等效电路图；

图4所示为本发明实施例一中的传感器激励线圈的FPCB板走线示意图；

图5所示为本发明实施例一中的感应器的结构示意图；

图6所示为本发明实施例一中的信息输入装置的详细结构示意图；

图7所示为本发明实施例二中的信号处理方法的步骤流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本发明实施例一提供了一种信息输入装置，可作为一功能单元集成在手机、平板电脑、智能手表、电视、PC机等终端中，用于响应于用户的按压操作产生按键触发信号。具体地，如图1所示，其为本发明实施例一中所述装置的结构示意图，所述装置可包括金属层101，传感器激励电路102，感应器103，其中：

所述金属层101，用于接受按压操作以产生形变，所述金属层101和所述传感器激励电路102之间具有供所述金属层101形变的空间；

所述传感器激励电路102，用于生成磁场，以使得所述金属层101产生电涡流，进而所述金属层101发生形变时，所述金属层101产生的电涡流根据所述金属层101的形变程度影响所述激励电路102的感抗；以及根据所述感抗输出相应的振荡信号；

所述感应器103，用于检测所述传感器激励电路102输出的振荡信号的振荡频率，并在检测到的振荡频率的变化量符合设定阈值时，产生触发信号。

也就是说，可利用金属层与传感器激励电路和感应器组成电涡流式传感器，实现感应作用于金属层上的按压操作并产生触发信号的功能，无需按键弹片，且安装时无需在终端机壳上开孔；因此，可替代实体机械按键，解决了现有终端采用实体机械按键存在的防水防尘性能差、使用寿命较短的问题。

可选地，如图2所示，所述传感器激励电路102可包括振荡驱动电路201、电容202和传感器激励线圈203，其中：

所述传感器激励线圈203，用于通以交变电流产生磁场，以使得所述金属层101表面产生电涡流，所述电涡流产生与所述磁场相反的感应磁场，当所述金属层101发生形变时，所述金属层101与所述传感器激励线圈203之间的距离发生变化，感应磁场影响所述传感器激励线圈203的等效电感发生相应变化；

所述电容202，用于与所述传感器激励线圈203并联形成LC振荡回路；

所述振荡驱动电路201，用于为所述LC振荡回路提供交变电流，以使得所述LC振荡回路产生振荡信号。

需要说明的是，根据法拉第电磁感应定律，当所述振荡驱动电路201为所述传感器激励线圈203提供交变电流I1之后，供所述金属层101形变的空间内便会产生磁场H1；置于磁场H1中的所述金属层101表面便会产生感应电流I2，感应电流I2在所述金属层101内是闭合的，被称为电涡流或涡流；电涡流I2(感应电流I2)又在供所述金属层101形变的空间内产生新的磁场(感应磁场)H2。根据楞次定律，感应磁场H2将会反作用于磁场H1，使得所述传感器激励线圈203的等效电感发生变化。

具体地，所述金属层101与所述传感器激励线圈203耦合的等效电路如图3所示，所述金属层101上形成的电涡流I2可等效成一个短路环中的电流短路环可认为是一匝短路线圈，电阻为R₂、电感为L₂。所述传感器激励线圈203与所述金属层101等效为两个相互耦合的线圈，所述传感器激励线圈203与所述金属层101间存在一个互感M。根据该等效电路得到电路方程组为：

可确定所述传感器激励线圈203的等效电感为：

由上式可知，等效电感L是M的平方的函数。又由于M是所述传感器激励线圈203与所述金属层101之间的间距x的函数，间距x越小，互感值M越大；所以等效电感L也是所述传感器激励线圈203与所述金属层101之间的间距x的函数，间距x越小，等效电感L的值越小。

进一步地，所述电容202与所述传感器激励线圈203并联形成LC振荡回路，所述LC振荡回路根据等效电感L产生相应振荡频率的振荡信号。因此，所述感应器103可通过检测所述传感器激励电路102(LC振荡回路)输出的振荡信号的振荡频率，确定所述传感器激励线圈203与所述金属层101之间的间距x或确定所述传感器激励线圈203与所述金属层101之间的间距x的变化量，从而确定是否有按压操作作用于所述金属层101。

优选地，所述金属层101可设置于所述传感器激励线圈203外侧且与所述传感器激励线圈203相对的位置。进一步可选地，所述传感器激励线圈203在FPCB(Flexible Printed Circuit Board，柔性印刷电路板)板上的走线可如图4所示。也就是说，为了实现最佳的感应效果，所述金属层101所在的第一平面与所述传感器激励线圈203走线所在的第二平面平行，且所述金属层101与所述传感器激励线圈203走线相对。

进一步可选地，所述金属层101可为所述信息输入装置所在终端的金属机壳的设定区域；或所述金属层101可设置于所述信息输入装置所在终端的机壳的设定区域内侧。

也就是说，当所述信息输入装置所在终端的机壳为金属机壳时，可直接将金属机壳的设定区域，具体可为按键按压区域，设置为所述金属层101；当所述信息输入装置所在终端的机壳为非金属机壳，如塑料壳时，可将所述金属层101设置于塑料机壳的按键按压区域的内侧。由此可见，本实施例提供的所述信息输入装置可适用于金属机壳的终端，也可适用于非金属机壳的终端，适用范围不受终端机身材质的限制，适用范围较广。

进一步可选地，所述金属层101的厚度不大于设定的厚度阈值(可根据实际使用情况灵活设置)。也就是说，为了方便接受按压产生形变，所述金属层101的厚度需要设置的很薄。具体地，当所述金属层101为所述信息输入装置所在终端的金属机壳的按键按压区域时，可设置该按键按压区域的金属的厚度不高于设定的厚度阈值；当所述金属层101设置于终端的非金属机壳的按键按压区域的内侧时，可设置该非金属机壳的按键按压区域以及所述金属层101的厚度之和不高于设定的厚度阈值，本实施例在此不再赘述。

可选地，如图5所示，所述感应器103可包括检测模块501和数字处理模块502，其中：

所述检测模块501，用于检测所述LC振荡回路产生的振荡信号的振荡频率，并根据检测到的振荡频率确定所述传感器激励线圈203的等效电感；

所述数字处理模块502，用于在确定所述检测模块501检测到的等效电感的减小量不小于第一设定减小量阈值时，产生基于按压行程的所述触发信号。

需要说明的是，由于所述LC振荡回路产生的振荡信号的振荡频率为根据检测到的所述LC振荡回路产生的振荡信号的振荡频率，便可确定所述传感器激励线圈203的等效电感L，因此，所述感应器103可根据确定的所述传感器激励线圈203的等效电感L的减小量，确定有按压动作作用于所述金属层101(确定输出基于按压行程的触发信号)。

同样可选地，由于所述传感器激励线圈203的等效电感L(x)是所述传感器激励线圈203与所述金属层101之间的间距x的函数，而所述LC振荡回路产生的振荡信号的振荡频率为因此，根据检测到的所述LC振荡回路产生的振荡信号的振荡频率可确定所述传感器激励线圈203与所述金属层101之间的间距x；进而，所述感应器103还可根据确定的所述传感器激励线圈203与所述金属层101之间的间距x的减小量，确定有按压动作作用于所述金属层101(确定输出基于按压行程的触发信号)。

本实施例仅仅是以所述感应器103通过确定所述传感器激励线圈203的等效电感L的减小量来确定有按压动作作用于所述金属层101为例，不排除所述感应器103还可通过确定所述传感器激励电路102输出的振荡信号的振荡频率f的增量，或通过确定所述传感器激励线圈203与所述金属层101之间的间距x的减小量来确定有按压动作作用于所述金属层101。

也就是说，所述检测模块501，还可用于检测所述LC振荡回路产生的振荡信号的振荡频率；相应地，所述数字处理模块502，用于在确定所述检测模块501检测到的振荡频率的增量不小于第一设定增量阈值时，产生基于按压行程的所述触发信号。所述检测模块501，还可用于检测所述LC振荡回路产生的振荡信号的振荡频率，并根据检测到的振荡频率确定所述传感器激励线圈203与所述金属层101之间的间距；相应地，所述数字处理模块502，用于在确定所述传感器激励线圈203与所述金属层101之间的间距的减小量不小于第二设定减小量阈值时，产生基于按压行程的所述触发信号。本实施例在此不作任何限定。

另外，需要说明的是，所述第一设定减小量阈值可根据实际使用情况灵活设置，所述第一设定减小量阈值可用于调节按键按压的行程，即可用于调节按键的灵敏度；当需要按键的灵敏度较高时，则可将所述第一设定减小量阈值设置为一较低的值，当需要按键的灵敏度较低时，则可将所述第一设定减小量阈值值设置为一较高的值，本实施例在此不再赘述。

可选地，所述数字处理模块502，还可用于在确定所述检测模块501检测到的等效电感的增量不小于第二设定增量阈值(可根据实际使用情况灵活设置)时，产生基于释放行程的所述触发信号。

与产生基于按压行程的触发信号的方法类似，所述感应器103可根据确定的所述传感器激励线圈203的等效电感L的增量、所述传感器激励电路102输出的振荡信号的振荡频率f的减小量或所述传感器激励线圈203与所述金属层101之间的间距x的增量，确定作用于所述金属层101的按压动作结束，并输出相应的基于释放行程的触发信号，本实施例在此不再赘述。

可选地，所述数字处理模块502，还可用于在确定所述检测模块501检测到的等效电感的电感值不高于第一设定阈值(可根据实际使用情况灵活设置)时，输出第一信号；在确定所述检测模块501检测到的等效电感的电感值不低于第二设定阈值(可根据实际使用情况灵活设置，所述第二设定阈值高于所述第一设定阈值)时，输出第二信号。

例如，所述数字处理模块502可在确定所述检测模块501检测到的等效电感的电感值不高于第一设定阈值时，输出低电平信号；在确定所述检测模块501检测到的等效电感的电感值不低于第二设定阈值时，输出高电平信号；因此，所述数字处理模块502的输出信号为方波信号，且可将该方波信号的低电平信号作为基于按压行程的触发信号，将该方波信号的上升沿作为基于释放行程的触发信号。

进一步可选地，所述信息输入装置，还可包括处理器(图1中未示出)，可用于接收所述感应器输出的触发信号，并根据接收到的触发信号生成相应的控制命令。

进一步可选地，所述处理器，可具体用于根据在设定的时间内接收到的基于按压行程的触发信号(或基于释放行程的触发信号)的次数生成相应的控制命令。例如，所述处理器确定在设定的时间内接收到的2次基于按压行程的触发信号(或2次基于释放行程的触发信号)，则生成与“双击按键”相对应的控制命令。

进一步可选地，所述处理器，可具体用于根据接收到的基于按压行程的触发信号、接收到的基于释放行程的触发信号以及接收基于按压行程的触发信号的时间与接收基于释放行程的触发信号的时间之间的时间间隔生成相应的控制命令。例如，所述处理器确定接收基于按压行程的触发信号的时间与接收基于释放行程的触发信号的时间之间的时间间隔不低于设定的时间长度阈值，则生成与“长按按键”相对应的控制命令。

本发明实施例中，可选地，所述信息输入装置可以做成按键，且按键的形状可以是圆形，也可以是椭圆形，也可以是腰圆形，本实施例在此不作任何限定。

下面将以具体实例为例，对本发明实施例提供的信息输入装置进行详细说明。假设某金属机壳的终端设置有3个实体按键，则信息输入装置的详细结构示意图可如图6所示；又假设按键2被用户按压，则该信息输入装置的工作原理如下：

振荡驱动电路为按键1、按键2、以及按键3的传感器激励线圈提供交变电流，按键1、按键2、以及按键3的形变空间中均形成磁场；按键1、按键2、以及按键3的按键按压区域均产生电涡流，且按键1、按键2、以及按键3的按键按压区域中产生的电涡流分别在按键1、按键2、以及按键3的形变空间中产生感应磁场。

按键2的按键按压区域接受按压操作产生形变；按键2的按键按压区域与按键2的传感器激励线圈之间的距离减小，按键2的按键按压区域产生的感应磁场影响按键2的传感器激励线圈的等效电感，使得按键2的传感器激励线圈的等效电感减小；检测模块检测按键2输出的振荡信号的振荡频率，并根据检测到的振荡频率确定按键2的传感器激励线圈的等效电感；数字处理模块确定按键2的传感器激励线圈的等效电感的减小量不小于设定减小量阈值，产生按压信号(基于按压行程的触发信号)并通过输出端口OUT2输出。可选地，处理器的设定输入端口接收到端口OUT2输出的按压信号，生成与“按压按键2”相对应的控制命令。

综上所述，本发明实施例提供的信息输入装置可包括金属层，传感器激励电路，感应器；其中，金属层可用于接受按压操作以产生形变，金属层和传感器激励电路之间具有供金属层形变的空间；传感器激励电路可用于生成磁场，以使得所述金属层产生电涡流，进而所述金属层发生形变时，所述金属层产生的电涡流根据所述金属层的形变程度影响所述激励电路的感抗；以及根据所述感抗输出相应的振荡信号；感应器可用于检测传感器激励电路输出的振荡信号的振荡频率，并在检测到的振荡频率的变化量符合设定阈值时，产生触发信号。也就是说，可利用金属层与传感器激励电路和感应器组成电涡流式传感器，实现感应作用于金属层上的按压操作并产生触发信号的功能，无需按键弹片，且安装时无需在终端机壳上开孔；因此，可替代实体机械按键，解决了现有终端采用实体机械按键存在的防水防尘性能差、使用寿命较短的问题。

另外，当所述信息输入装置所在终端的机壳为金属机壳时，可直接将金属机壳的设定区域，具体可为按键按压区域，设置为金属层；当所述信息输入装置所在终端的机壳为非金属机壳，可将金属层设置于塑料机壳的按键按压区域的内侧，因此，本实施例提供的所述信息输入装置可适用于金属机壳的终端，也可适用于非金属机壳的终端，适用范围不受终端机身材质的限制，适用范围较广。

实施例二：

基于同样的发明构思，本发明实施例二提供了一种信号处理方法，可用于手机、平板电脑、智能手表、电视、PC机等终端对于按键触发信号产生的控制。具体地，如图7所示，其为本发明实施例二中所述方法的步骤流程图，可包括：

步骤701：信息输入装置接受用户在所述信息输入装置上的按压并产生形变；

步骤702：所述信息输入装置产生的电涡流根据所述信息输入装置的形变程度影响所述信息输入装置的等效电感，并根据所述等效电感产生相应的振荡信号；

步骤703：若确定所述振荡信号的振荡频率的变化量符合设定阈值，则产生触发信号。

可选地，所述若确定所述振荡信号的振荡频率的变化量符合设定阈值，则产生触发信号，可具体包括：

检测所述振荡信号的振荡频率，并根据检测到振荡频率确定所述信息输入装置的等效电感；

若确定检测到的等效电感的减小量不小于设定减小量阈值，则产生基于按压行程的所述触发信号，和/或若确定检测到的等效电感的增量不小于设定增量阈值，则产生基于释放行程的所述触发信号。

可选地，所述方法还可包括：根据产生的触发信号生成相应的控制命令。

本发明实施例提供的信号处理方法，信息输入装置可接受用户在所述信息输入装置上的按压并产生形变；所述信息输入装置产生的电涡流根据所述信息输入装置的形变程度影响所述信息输入装置的等效电感，并根据所述等效电感产生相应的振荡信号；以及，若确定所述振荡信号的振荡频率的变化量符合设定阈值，则产生触发信号。这样，信息输入装置便可实现感应按压操作并产生触发信号的功能，无需按键弹片，且安装时无需在终端机壳上开孔；因此，可替代实体机械按键，解决了现有终端采用实体机械按键存在的防水防尘性能差、使用寿命较短的问题。

需要说明的是，附图和说明书中的任何元素数量均用于示例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。

本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其它可编程数据处理设备上，使得在计算机或其它可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。