感应按键及家用电器的制作方法

本实用新型涉及家电技术领域，尤其涉及一种感应按键及家用电器。

背景技术：

随着科技进步，家用电器的智能化程度越来越高，很多新技术逐渐应用到家用电器上。其中，手势识别技术由于其操作简单，例如滑一滑手或挥一挥手，就能操作家用电器，越来越受到用户的青睐。

现有技术中的手势识别技术常用的有电容识别技术。具体地，电容识别技术所对应的感应按键一般包括发射电极和接收电极，发射电极和接收电极之间形成电容。当用户的手在感应按键上移动时，电容发生变化，根据电容的变化可以识别用户的手所处的位置。

然而，现有的电容式感应按键无法识别较远的距离，对用户操作要求较高。

技术实现要素：

本实用新型提供一种感应按键及家用电器，以提高感应按键的识别距离，降低对用户的操作要求。

第一方面，本实用新型提供了一种感应按键，包括：第一印制电路板，所述第一印制电路板的底面设置有发射电极，所述第一印制电路板的顶面设置有多个接收电极，其中，

所述多个接收电极间隔设置，每个所述接收电极的至少部分与所述发射电极重叠设置，每个所述接收电极分别与所述发射电极之间形成分布电容。

本实施例提供的感应按键，通过在第一印制电路板的底面设置发射电极，在第一印制电路板的顶面设置多个接收电极，使得发射电极与接收电极之间形成了分布电容，由于多个接收电极间隔设置，每个接收电极的至少部分与发射电极重叠设置，即本实施例增加了发射电极与接收电极的重叠面积，当用户的手指操作该感应按键时，用户能够引起较大的分布电容的电容量变化，从而提高了感应按键的灵敏度，实现了用户的手指在较远距离的操作位置的识别。

在一种可能的设计中，所述多个接收电极包括至少四个第一接收电极，且其中四个第一接收电极分别位于上下左右四个方位，从而实现对用户的滑动手势的精准识别。

在一种可能的设计中，所述发射电极为环状电极。

在一种可能的设计中，每个所述接收电极的全部与所述发射电极重叠设置；或者

每个所述接收电极与所述发射电极的重叠区域沿着所述接收电极的长度方向分布，且所述重叠区域的面积至少为所述接收电极的面积的一半。

即本实施例增大了发射电极和接收电极的重叠区域，一方面增加了接收电极接收到的发射信号的强度，另一方面增强了发射电极的屏蔽作用，降低噪声干扰，当用户的手指操作该感应按键时，能够引起较大的分布电容的电容量变化，从而提高了感应按键的灵敏度。

在一种可能的设计中，所述多个接收电极还包括第二接收电极，所述第二接收电极设置在所述四个第一接收电极的中间。通过增加第二接收电极，三个接收电极与发射电极之间形成的分布电容发生变化，使得手势识别更加准确。

在一种可能的设计中，所述发射电极为覆铜形成的第一网格状电极。通过将发射电极设置为第一网格状电极，不仅能够节省材料，还能够减少发射电极的热量散发。

在一种可能的设计中，所述第一接收电极为覆铜形成的条状电极，所述第二接收电极为覆铜形成的第二网格状电极。中间的第二接收电极为覆铜形成的第二网格状电极，能够减小该第二接收电极与发射电极之间的静态分布电容，从而当第二接收电极与发射电极之间的分布电容的电容量发生变化时，使得该变化率更加明显，从而提高了感应按键的灵敏度。

在一种可能的设计中，还包括：第二印制电路板，所述第二印制电路板上设置有铺地层，所述第一印制电路板与所述第二印制电路板层叠设置，所述发射电极位于所述第一印制电路板与所述第二印制电路板之间，且与所述铺地层绝缘设置。

通过设置铺地层，能够起到减小环境噪音的作用，从而降低了环境噪音对分布电容的影响，增加了电容变化量，抗干扰好，从而提高了感应按键的灵敏度。

在一种可能的设计中，还包括：微控制单元，所述微控制单元分别与所述接收电极和所述发射电极连接，所述微控制单元用于根据所述分布电容的变化量确定触摸位置。

第二方面，本实用新型实施例提供一种家用电器，所述家用电器包括如上任一种可能的设计所述的感应按键。

本实用新型提供的家用电器，包括上述的感应按键，当用户的手指操作该家用电器中的感应按键时，由于多个接收电极间隔设置，每个接收电极的至少部分与发射电极重叠设置，即本实施例增加了发射电极与接收电极的重叠面积，当用户的手指操作该感应按键时，用户能够引起较大的分布电容的电容量变化，从而提高了感应按键的灵敏度，实现了用户的手指在较远距离的操作位置的识别。

本实用新型的构造以及它的其他实用新型目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

图1为本实用新型提供的感应按键的结构示意图一；

图2为本实用新型提供的感应按键的结构示意图二；

图3为本实用新型提供的感应按键的结构示意图三；

图4为本实用新型提供的发射电极的结构示意图；

图5为本实用新型提供的接收电极的结构示意图；

图6为本实用新型提供的感应按键的结构示意图四；

图7为本实用新型提供的感应按键的结构示意图五。

附图标记说明：

10-第一印制电路板；

20-发射电极；

21-中心区域；

22-四周区域；

30-接收电极；

31-第一接收电极；

32-第二接收电极；

40-第二印制电路板；

41-铺地层；

50-微控制单元。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型提供的感应按键的结构示意图一，如图1所示，本实用新型提供的感应按键包括第一印制电路板10，第一印制电路板(Printed circuit board，PCB)10的底面设置有发射电极20，第一印制电路板10的顶面设置有多个接收电极30，其中，多个接收电极30间隔设置，每个接收电极30的至少部分与发射电极20重叠设置，每个接收电极30分别与发射电极20形成分布电容。

该第一印制电路板10可以采用绝缘材料制成，例如常见的原料为电木板、玻璃纤维板，以及各式的塑胶板。例如以玻璃纤维、步织物料、以及树脂组成的绝缘部分，再以环氧树脂压制成黏合片使用。

在一种可能的实现方式中，由于接收电极30与发射电极20之间存在绝缘的第一印制电路板10，所以接收电极30与发射电极20之间形成分布电容。当用户的手指触摸或接近该感应按键时，影响了手指操作位置附近发射电极与接收电极之间的耦合，从而改变了这两个电极之间的分布电容的电容量，根据分布电容的电容量变化，可以得到用户的手指的操作位置。

在本实施例中，为了增加感应按键的识别距离，即在用户的手指没有接触感应按键时，也可以识别到用户手指的操作位置，即增加非接触识别的识别距离，本实施例中的每个接收电极30的至少部分与发射电极20重叠设置。由于接收电极30与发射电极20重叠设置，接收电极30与发射电极20之间的分布电容变大，当用户的手指操作该感应按键时，能够引起较大的分布电容的电容量变化，从而提高了感应按键的灵敏度，实现了用户的手指在较远距离的位置识别，该识别距离可达5厘米，用户即使不触摸该感应按键，用户也可以隔空操作该感应按键，避免用户在手上有污物时对感应按键污染。

本实施例对接收电极30与发射电极20重叠设置的重叠面积不做特别限制。本实施例所示的重叠是指接收电极30和发射电极20在第一印制电路板10上的投影重叠。例如，每个接收电极30的至少一半可以与发射电极20重叠设置，即增加二者之间的重叠面积，使得识别距离更远更精确。

该接收电极30可以为多个，例如两个或两个以上。该多个接收电极30可以排列成一行，也可以排列成一列，还可以排列成多行多列，还可以排列其它形状。

该接收电极30可以为条状、网格状等各种形状，在第一印制电路板10上设置的多个接收电极30的形状可以相同也可以不同。可选地，该多个接收电极30的大小可以相同也可以不同。

该多个接收电极30之间的间隔可以相同也可以不同，也可以部分间隔相同，部分间隔不同。其中，间隔是指两个接收电极之间是不连续的，中间存在一定的距离。

在本实施例中，对接收电极30的数量、排列方式、形状、大小以及接收电极之间的间隔距离不做特别限制，只要该接收电极30能够均匀间隔设置在第一印制电路板10上即可。

例如，该接收电极30的数量与排列方式可以与感应按键所对应的功能相同。例如，当感应按键具备3个功能时，则该感应按键的操作区被划分为3个区域，每个区域对应有一个接收电极，当用户的手指的操作位置位于一区域时，则对应触发该区域对应的功能。

再例如，在一种可能的实现方式中，如图1所示，第一印制电路板10为长方形，多个接收电极30包括至少四个第一接收电极31，其中四个第一接收电极31分别位于上下左右四个方位。

可选地，位于上下两个方位的第一接收电极31相互平行，位于左右两个方位的第一接收电极31相互平行。四个第一接收电极31围设成了环状，可选地，该发射电极20可以为环状电极，从而保证第一接收电极的至少部分与发射电极20重叠设置。

如此设置，可以实现对用户的手势识别，例如，用户的手从左滑到右时，根据左右两个第一接收电极31与发射电极20形成的分布电容的变化，可以获知用户的手从左滑到右，根据用户手势和预设手势进行比对，可以进行相应操作。

通过设置四个方向的第一接收电极31，可以进行多种手势识别，例如从左至右，从下至上，从左至上，从上至右等等。例如，当本实施例的感应按键应用于电磁炉时，可以根据识别到的从左至右的手势，来增加电磁炉的加热功率，可以根据识别到的从右至左的手势，来减小电磁炉的加热功率。

在本实施例中，通过在第一印制电路板10的两个面上来设置发射电极20和接收电极30。该发射电极20与接收电极30可以通过覆铜实现。其中，所谓覆铜，就是将PCB上的空间作为基准面，然后用固体通填。覆铜能够减小地线阻抗，提高抗干扰能力，还可以降低压降，提高电源效率。通过在第一印制电路板10上覆铜来得到感应按键，使得该感应按键结构简单，易于实现。

本实施例提供的感应按键，通过在第一印制电路板的底面设置发射电极，在第一印制电路板的顶面设置多个接收电极，使得发射电极与接收电极之间形成了分布电容，由于多个接收电极间隔设置，每个接收电极的至少部分与发射电极重叠设置，即本实施例增加了发射电极与接收电极的重叠面积，当用户的手指操作该感应按键时，用户能够引起较大的分布电容的电容量变化，从而提高了感应按键的灵敏度，实现了用户的手指在较远距离的操作位置的识别。

图2为本实用新型提供的感应按键的结构示意图二。如图2所示，多个接收电极30还包括第二接收电极32，第二接收电极32设置在四个第一接收电极31的中间。

通过在四个第一接收电极31之间设置第二接收电极32，在识别用户的滑动手势时，根据接收电极与发射电极之间的分布电容的变化，例如上中下的接收电极与发射电极之间的分布电容的变化，可以识别出用户的滑动手势为上中下，等等。通过增加第二接收电极32，三个接收电极与发射电极之间形成的分布电容发生变化，使得手势识别更加准确。

可选地，如图2所示，每个接收电极30的全部与发射电极20重叠设置。本实施例提供的发射电极20能够覆盖每个接收电极30积，即本实施例增加了发射电极的面积，由于发射电极的面积较大，一方面增加了发射信号的强度，另一方面增强了屏蔽作用，降低噪声干扰，当用户的手指操作该感应按键时，能够引起较大的分布电容的电容量变化，从而提高了感应按键的灵敏度。

图3为本实用新型提供的感应按键的结构示意图三，如图3所示，每个第一接收电极31与发射电极20的重叠区域沿着第一接收电极31的长度方向分布，且重叠区域的面积至少为第一接收电极31的面积的一半。

在本实施例中，以第一接收电极31为长方形为例进行说明，在具体实现过程中，该第一接收电极31还可以为梯形、正方形、圆缺形等形状，本实施例对第一接收电极31的形状不做特别限制。

其中，第一接收电极31的长度方向是指第一接收电极31的长度最长的方向。第一接收电极31与发射电极20的重叠区域在该长度方向上分布，且该重叠区域的面积的至少一半为第一接收电极31的面积的一半。

本实施例中绘示的发射电极20为一体成型的长方形结构，在具体实现过程中，该发射电极20还可以为其他结构，例如上述实施例中的环形结构，本实施例对发射电极20的结构不做特别限制。

可选地，在第二接收电极32位于多个第一接收电极31的中间时，若发射电极20为一体成型的长方形结构，则第二接收电极32的全部与所述发射电极20重叠。

可选地，在第二接收电极32位于多个第一接收电极31的中间时，该发射电极20还可以为分体结构，即包括上述的环形结构，以及与该第一接收电极31重叠设置的发射电极。

本实施例通过每个接收电极的至少一半面积与发射电极重叠设置，即本实施例增加了发射电极与接收电极的重叠面积，当用户的手指操作该感应按键时，用户能够引起较大的分布电容的电容量变化，从而提高了感应按键的灵敏度，实现了用户的手指在较远距离的操作位置的识别。

图4为本实用新型提供的发射电极的结构示意图。如图4所示，发射电极20为覆铜形成的第一网格状电极。通过将发射电极20设置为第一网格状电极，不仅能够节省材料，还利于感应按键的热量散发，同时网格覆铜更利于加工，可以防止和缓解铜箔胶粘焊接至PCB的时候产生的气体使铜箔起泡。

进一步地，由于位于第一印制电路板10的顶面的中心位置的第二接收电极32的面积大于围绕该第二接收电极32的周围间隔设置的第一接收电极31的面积，因此，为了保证用户操作区域各处的灵敏度一致，本实施例中的第一网格状电极的中心区域21的网格密度大于四周区域22的网格密度。

图5为本实用新型提供的接收电极的结构示意图。如图5所示，第一接收电极31为覆铜形成的条状电极，第二接收电极32为覆铜形成的第二网格状电极。

其中，中间的第二接收电极32为覆铜形成的第二网格状电极，能够减小该第二接收电极32与发射电极20之间的静态分布电容，从而当第二接收电极32与发射电极20之间的分布电容的电容量发生变化时，使得该变化率更加明显，从而提高了感应按键的灵敏度。

可选地，如图3和图4所示，第二网格状电极的网格密度小于第一网格状电极的中心区域21的网格密度。即第二网格状电极的网格相较于第一网格状电极的网格稀疏。

图6为本实用新型提供的感应按键的结构示意图四；如图6所示，本实施例在上述实施例的基础上，该感应按键还包括：第二印制电路板40，第二印制电路板40上设置有铺地层41，第一印制电路板10与第二印制电路板40层叠设置，发射电极20位于第一印制电路板10与第二印制电路板40之间，且与铺地层41绝缘设置。

本领域技术人员可以理解，在PCB板上的布线即发射电极和接收电极之间形成的分布电容起作用时，在一些情况下会产生天线效应，噪声就会通过布线向外发射，如果在PCB中存在不良接地的覆铜，覆铜就成了传播噪音的工具，因此，本实施例设计铺地层41，使得覆铜能够良好接地，从而实现了加大电流和屏蔽干扰的双重作用。

如图6所示，从上至下依次设置有接收电极30、第一印制电路板10、发射电极20、第二印制电路板40、铺地层41。即该感应按键具有两层印制电路板，也可以通俗的称为“三层板”，该三层可以理解为接收电极形成的层、发射电极形成的层以及该铺地层41。

本实施例通过将发射电极设置在接收电极和铺地层之间，该铺地层能够起到减小环境噪声的作用，从而降低了环境噪声对分布电容的影响，增加了电容变化量，抗干扰好，从而提高了感应按键的灵敏度。

图7为本实用新型提供的感应按键的结构示意图五。如图7所示，该感应按键还包括微控制单元50，微控制单元50分别与第一接收电极31和第二接收电极32和发射电极20连接，微控制单元50用于根据分布电容的变化量确定操作位置。

其中，微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit，CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、等周边接口，整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机。

在一种可能的实现方式中，发射电极20连接到微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)的发射端(TXD)，接收电极30连接到MCU的接收端(RD)。如图7所示，以5个接收电极为例，MCU50提供的接收端分别为RD0、RD1、RD2、RD3、RD4。

在具体实现过程中，该MCU可以控制TXD端发射固定频率的方波信号，频率范围在50K-1MHz间，从而减小环境噪音对识别效果的影响和增加分布电容的变化量。当手指在操作区一定位置移动时，会改变各个电极分布电容的大小，MCU50通过检测这5个接收电极的分布电容的变化，可以确定用户在操作区的操作位置。

可选地，在本实施例中，如图7所示，各接收电极与各自的接收端之间还串联有电阻，例如，RD0与接收电极之间串联有电阻R1、RD1与接收电极之间串联有电阻R2、RD2与接收电极之间串联有电阻R3、RD3与接收电极之间串联有电阻R4、RD4与接收电极之间串联有电阻R5。其中，该电阻R5具有限流的作用，通过调节电阻的大小，可以调节信号的强弱。

在本实施例中，为了减低PCB板的复杂度，以及便于布线，保证PCB的稳定性，本实施例中的MCU与该用于设置接收电极和发射电极的第一印制电路板单独设置，本领域技术人员可以理解，也即与第二印制电路板单独设置。

本实用新型还提供一种家用电器，所述该家用电器包括如上所述的触摸感应按键。

本实用新型提供的家用电器可以为电磁炉、电水壶、电饭锅、吸尘器、空气净化器等家用电器。

在具体实现过程中，可在电磁炉、电水壶、电饭锅、吸尘器、空气净化器等家用电器上设置操作界面，该操作界面包括多个操作区，每个操作区对应多个功能。例如，以电磁炉为例，该操作界面至少包括三个操作区，该三个操作区例如为开始加热区、停止加热区以及模式选择区，其中，模式选择区还可以包括多个模式子区。

在该操作界面的下方设置有该感应按键，其中感应按键中接收电极的数量以及位置对应于各操作区。当用户的手指在各操作区的上空隔空操作或者在该操作区上直接触摸操作时，根据各操作区对应的分布电容的变化，可以确定用户手指的操作位置，从而电磁炉执行相应的功能，例如开始加热，停止加热等。

本实用新型提供的家用电器，包括上述的感应按键，当用户的手指操作该家用电器中的感应按键时，由于多个接收电极间隔设置，每个接收电极的至少部分与发射电极重叠设置，即本实施例增加了发射电极与接收电极的重叠面积，当用户的手指操作该感应按键时，用户能够引起较大的分布电容的电容量变化，从而提高了感应按键的灵敏度，实现了用户的手指在较远距离的操作位置的识别。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

此外，在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”、“固定”、“安装”等应做广义理解，例如可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定、对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。