压力传感器模组、压力检测装置及终端设备的制作方法

本申请涉及压力感应按键技术领域，特别是涉及压力传感器模组、压力检测装置及终端设备。

背景技术：

压力感应按键是基于压力感应技术的新型按键，采用压力感应结构代替机械按键结构，能够将施加在压力感应面板上的力转化为控制信号，从而实现相应的控制功能。相比于机械按键，压力感应按键具有灵敏度高、使用寿命长、占用面积小等优点，能够在众多领域代替原来的机械按键，为众多输入设备提供更丰富的人机交互方式。

目前，压力感应按键在电子设备上被广泛应用。压力感应按键在电子设备上的实现原理是将传感器贴合在中框内壁，通过感应边框的形变，并转换为电信号。通过一定算法识别为按键。但是边框的形变并不只在按压边框时产生，扭曲电子设备时中框也会产生形变。而现有的压力感应按键并不能正确识别正向及侧向按压信号，存在误识别的问题

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有的压力感应按键不能正确识别正向及侧向按压信号，存在误识别的问题，提供一种压力传感器模组、压力检测装置及终端设备。

一种压力传感器模组，包括：

全桥电路，所述全桥电路的至少两个桥臂设置于面板，用于感应所述面板的受力，所述全桥电路的输出端用于电连接压力信号检测电路，所述全桥电路包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂；以及

切换电路，分别与所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂和所述第四桥臂电连接，所述切换电路用于控制所述全桥电路在第一连接状态和第二连接状态之间切换；

所述第一连接状态为所述第一桥臂与所述第二桥臂电连接且所述第四桥臂与所述第三桥臂电连接，所述第二连接状态为所述第一桥臂与所述第四桥臂电连接且所述第二桥臂与所述第三桥臂电连接。

在其中一个实施例中，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂和所述第四桥臂均位于所述面板的第一表面或第二表面；或者，

所述第一桥臂和所述第二桥臂位于所述面板的第一表面，所述第三桥臂和所述第四桥臂位于所述面板的第二表面；

其中，所述第一表面与所述第二表面相对设置。

在其中一个实施例中，所述的压力传感器模组还包括：

支撑部件，设置于所述面板，所述第一桥臂和所述第二桥臂位于所述支撑部件的一侧，所述第三桥臂和所述第四桥臂位于所述支撑部件的另一侧；或者

所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂和所述第四桥臂位于所述支撑部件的同一侧；

其中，所述第一桥臂和所述第二桥臂在所述支撑部件的垂直投影处设置有镂空结构。

在其中一个实施例中，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂和所述第四桥臂均为力敏电阻。

在其中一个实施例中，所述第一桥臂和所述第二桥臂均为力敏电阻，所述第三桥臂和所述第四桥臂均为非力敏电阻；或者，

所述第一桥臂和所述第二桥臂均为非力敏电阻，所述第三桥臂和所述第四桥臂均为力敏电阻。

一种压力检测装置，包括上述任一项所述的压力传感器模组；以及

处理器，分别与所述全桥电路和所述切换电路电连接，用于控制所述切换电路将所述全桥电路在所述第一连接状态和所述第二连接状态之间切换。

在其中一个实施例中，当所述处理器控制所述切换电路将所述全桥电路切换在所述第一连接状态时，所述全桥电路用于感应压力并生成第一差分输入信号；

当所述处理器控制所述切换电路将所述全桥电路切换在所述第二连接状态时，所述全桥电路用于感应所述压力并生成第二差分输入信号；

所述处理器用于获取所述第一差分输入信号和所述第二差分输入信号，并基于所述第一差分输入信号和所述第二差分输入信号确定是否响应所述全桥电路的受力。

在其中一个实施例中，在所述面板受到压力时，所述处理器用于基于所述第一差分输入信号确定所述第一差分输入信号的变化幅度，并得到第一变化幅度；

所述处理器还用于基于所述第二差分输入信号确定所述第二差分输入信号的变化幅度，并得到第二变化幅度；

所述处理器将所述第一变化幅度与所述第二变化幅度进行比较，并基于比较结果确定是否响应所述面板的受力。

在其中一个实施例中，若所述第一变化幅度大于所述第二变化幅度，则确定所述面板正在受正向压力，所述处理器响应所述面板的受力。

在其中一个实施例中，若所述第一变化幅度小于所述第二变化幅度，则确定所述面板正在受侧向压力的按压，所述处理器不响应所述面板的受力。

在其中一个实施例中，所述处理器还用于：

当所述面板受正向压力的按压，输出按键信号；

当所述面板受侧向压力的按压，不输出按键信号。

一种终端设备，包括上述任一项实施例所述的压力检测装置。

与现有技术相比，上述压力传感器模组、压力检测装置及终端设备，在面板承受压力时，通过所述切换电路控制所述全桥电路在第一连接状态(即所述第一桥臂与所述第二桥臂电连接且所述第四桥臂与所述第三桥臂电连接)和第二连接状态(即所述第一桥臂与所述第四桥臂电连接且所述第二桥臂与所述第三桥臂电连接)之间切换，从而使得所述全桥电路感应所述压力并分别产生第一差分输入信号和第二差分输入信号，并基于所述第一差分输入信号和所述第二差分输入信号确定是否响应所述面板的受力，进而使得本申请能够正确识别正向和侧向按压信号，避免误识别现象，进而提高识别的可靠性。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的压力传感器模组的电路结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的压力传感器模组的结构示意图；

图3为本申请一实施例提供的全桥电路的电路连接示意图；

图4为本申请另一实施例提供的全桥电路的电路连接示意图；

图5为本申请另一实施例提供的压力传感器模组的结构示意图一；

图6为本申请另一实施例提供的压力传感器模组的结构示意图二；

图7为本申请一实施例提供的压力检测装置的电路原理框图；

图8为本申请一实施例提供的终端设备的电路原理框图。

10压力传感器模组

100面板

20压力检测装置

21处理器

200全桥电路

201正参考电压源

202负参考电压源

210第一桥臂

220第二桥臂

230第三桥臂

240第四桥臂

30终端设备

300切换电路

400支撑部件

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参见图1和图2，本申请一实施例提供一种压力传感器模组10，包括：全桥电路200以及切换电路300。所述全桥电路200的至少两个桥臂设置于面板100。所述全桥电路20用于感应所述面板100的受力。所述全桥电路200的输出端用于电连接压力信号检测电路。所述全桥电路200包括第一桥臂210、第二桥臂220、第三桥臂230、第四桥臂240。

所述切换电路300分别与所述第一桥臂210、所述第二桥臂220、所述第三桥臂230和所述第四桥臂240电连接。所述切换电路300用于控制所述全桥电路200在第一连接状态和第二连接状态之间切换。所述第一连接状态为所述第一桥臂210与所述第二桥臂220电连接且所述第四桥臂240与所述第三桥臂230电连接。所述第二连接状态为所述第一桥臂210与所述第四桥臂240电连接且所述第二桥臂220与所述第三桥臂230电连接。

在一个实施例中，所述全桥电路200的至少两个桥臂设置于面板100是指：当所述全桥电路200的中的两个桥臂设置于所述面板100，则剩余桥臂可设置在面板上或面板外。例如，当剩余桥臂设置在面板外时，该剩余桥臂可设置在主板上。也就是说，所述全桥电路200的至少两个桥臂设置于所述面板100，则剩余桥臂可设置在主板上。

在一个实施例中，所述全桥电路20用于感应所述面板100的受力是指：所述全桥电路20通过桥臂感应所述面板100的受力。具体的，所述全桥电路20可通过所述第一桥臂210和所述第二桥臂220感应所述面板100的受力。即此时所述第一桥臂210和所述第二桥臂220均为力敏电阻，所述第三桥臂230和所述第四桥臂240均为非力敏电阻。

在一个实施例中，所述全桥电路20也可通过所述第三桥臂230和所述第四桥臂240感应所述面板100的受力。即此时所述第三桥臂230和所述第四桥臂240均为力敏电阻，所述第一桥臂210和所述第二桥臂220均为非力敏电阻。在一个实施例中，所述全桥电路20也可通过所述第一桥臂210、所述第二桥臂220、所述第三桥臂230和所述第四桥臂240感应所述面板100的受力。即此时所述第一桥臂210、所述第二桥臂220、所述第三桥臂230和所述第四桥臂240均为力敏电阻。

在一个实施例中，所述第一桥臂210和所述第三桥臂230均与预设的正参考电压源201电连接。所述第四桥臂240和所述第二桥臂220均与预设的负参考电压源202电连接。在一个实施例中，所述负参考电压源202可以接地，也可以不接地，具体可根据实际需求进行选择。

可以理解，所述面板100的材质不限，只要能够承受实施者施加压力即可。在一个实施例中，所述面板100为刚性材料，例如金属板、玻璃板、塑料板、铝合金板或其它刚性材料。在一个实施例中，所述面板100也可以采用柔性材料，例如面板100为柔性电路板。在一个实施例中，所述全桥电路200的至少两个桥臂可粘贴或镶嵌在所述面板100上。在一个实施例中，所述压力信号检测电路可采用传统的信号检测电路，如信号检测器等。

可以理解，所述切换电路300的具体电路结构不做限制，只要具有控制所述全桥电路200在第一连接状态和第二连接状态之间切换的功能即可。在一个是实施例中，所述切换电路300可以是多路选择器。在一个实施例中，所述切换电路300也可以采用传统的切换电路拓扑。通过所述切换电路300控制所述全桥电路200在第一连接状态和第二连接状态之间切换。

具体的，所述第一连接状态是指：所述第一桥臂210与所述第二桥臂220电连接且所述第四桥臂240与所述第三桥臂230电连接(如图3所示)。所述第二连接状态是指：所述第一桥臂210与所述第四桥臂240电连接且所述第二桥臂220与所述第三桥臂230(如图4所示)。

本实施例中，在面板100承受压力时，通过所述切换电路300控制所述全桥电路200在第一连接状态(即所述第一桥臂210与所述第二桥臂220电连接且所述第四桥臂240与所述第三桥臂230电连接)和第二连接状态(即所述第一桥臂210与所述第四桥臂240电连接且所述第二桥臂220与所述第三桥臂230电连接)之间切换，从而使得所述全桥电路200感应所述压力并分别产生第一差分输入信号和第二差分输入信号，并基于所述第一差分输入信号和所述第二差分输入信号确定是否响应所述面板100的受力，进而使得本实施例能够正确识别正向和侧向按压信号，避免误识别现象，进而提高识别的可靠性。

在一个实施例中，所述第一桥臂210、所述第二桥臂220、所述第三桥臂230和所述第四桥臂240均位于所述面板100的第一表面或第二表面。或者，所述第一桥臂210和所述第二桥臂220位于所述面板100的第一表面，所述第三桥臂230和所述第四桥臂240位于所述面板100的第二表面(如图5所示)。其中，所述第一表面与所述第二表面相对设置。

在一个实施例中，所述第一桥臂210、所述第二桥臂220、所述第三桥臂230和所述第四桥臂240均位于所述面板100的第一表面或第二表面是指：所述第一桥臂210、所述第二桥臂220、所述第三桥臂230和所述第四桥臂240均位于所述面板100的顶部外表面或底部外表面。即所述第一表面可以是所述面板100的顶部外表面，所述第二表面可以是所述面板100的底部外表面。

请参见图6，在一个实施例中，所述的压力传感器模组10还包括：支撑部件400。所述支撑部件400设置于所述面板100。所述第一桥臂210和所述第二桥臂220位于所述支撑部件400的一侧，所述第三桥臂230和所述第四桥臂240位于所述支撑部件400的另一侧。或者，所述第一桥臂210、所述第二桥臂220、所述第三桥臂230和所述第四桥臂240位于所述支撑部件400的同一侧。其中，所述第一桥臂210和所述第二桥臂220在所述支撑部件400的垂直投影处设置有镂空结构。

在一个实施例中，所述支撑部件400为刚性材料，例如金属板、玻璃板、塑料板、铝合金板或其它刚性材料。在一个实施例中，所述支撑部件400也可以是柔性材料，例如泡棉等。

在一个实施例中，所述第一桥臂210和所述第二桥臂220在所述支撑部件400的垂直投影处设置有镂空结构是指：所述第一桥臂210和所述第二桥臂220在所述支撑部件400的垂直投影处并不是实体，即在投影处设置有所述镂空结构，从而可使得所述支撑部件400在收到压力时发生形变，进而使得所述全桥电路200能够感应所述面板100的受力，并生成对应的差分输入信号。在一个实施例中，所述镂空结构的具体形状不限，只要能够使所述支撑部件400在收到压力时发生形变即可。

在一个实施例中，也可通过多个(如两个)所述支撑部件400间隔设置(如图6所示)，此时可形成一个间隙。在一个实施例中，可将所述第一桥臂210、所述第二桥臂220、所述第三桥臂230和所述第四桥臂240设置在间隙，且所述第一桥臂210和所述第二桥臂220位于所述支撑部件400的底部外表面，所述第三桥臂230和所述第四桥臂240位于所述支撑部件400的顶部外表面。采用上述这种结构，可将所述支撑部件400替换为刚性支撑部件，例如金属板、玻璃板、塑料板、铝合金板或其它刚性支撑部件。

请参见图7，本申请另一实施例提供一种压力检测装置20，包括上述任一项实施例所述的压力传感器模组10以及处理器21。所述处理器21分别与所述全桥电路100和所述切换电路300电连接。所述处理器21用于控制所述切换电路300将所述全桥电路200在所述第一连接状态和所述第二连接状态之间切换。

在一个实施例中，所述切换电路300的具体电路结构可采用上述实施例所述的结构。在一个实施例中，所述处理器21可控制所述切换电路300将所述全桥电路200在所述第一连接状态和所述第二连接状态之间切换。具体的，当所述面板100收到压力时，所述处理器21可控制所述切换电路300将所述全桥电路200切换在所述第一连接状态，此时所述全桥电路100可用于感应压力并生成第一差分输入信号，并将所述第一差分输入信号发送至所述处理器21。

然后所述处理器21可控制所述切换电路300将所述全桥电路200切换在所述第二连接状态，此时所述全桥电路100用于感应所述压力并生成第二差分输入信号，同时将所述第二差分输入信号发送至所述处理器21。所述处理器21用于获取所述第一差分输入信号和所述第二差分输入信号，并基于所述第一差分输入信号和所述第二差分输入信号确定是否响应所述全桥电路的受力。具体的，所述处理器21可通过所述压力信号检测电路获取所述第一差分输入信号和所述第二差分输入信号。也就是说，所述压力信号检测电路可集成在所述处理器21内。

在一个实施例中，所述处理器21在获取所述第一差分输入信号和所述第二差分输入信号后，可基于所述第一差分输入信号和所述第二差分输入信号确定是否响应所述面板的受力。具体的，假设所述第一桥臂210的电阻为r11、所述第二桥臂220的电阻为r12、所述第三桥臂230的电阻为r13、所述第四桥臂240的电阻为r14。其中，r11、r12、r13、r14均为力敏电阻。如图6所示，当所述面板100受到沿z轴的压力(即正向受力)时，假设该压力的方向为沿z轴向下，即与z轴箭头方向相反，则沿受力方向外侧的力敏电阻(即所述第一桥臂210和所述第二桥臂220)由于拉伸阻值变大，则沿受力方向内侧的力敏电阻(所述第三桥臂230和所述第四桥臂240)由于挤压阻值变小，此时所述第一差分输入信号s1和所述第二差分输入信号s2的变化可由如下公式得出：

s1＝(s1+)-(s1-)＝vs*(r14/(r14+r11)-r12/(r13+r12))；

s2＝(s2+)-(s2-)＝vs*(r12/(r11+r12)-r14/(r13+r14))；

由上述公式可知，由于r11变大，r14变小，s1+(表示第一差分输入信号的正输入)信号变小；r13变小，r12变大，s1-(表示第一差分输入信号的负输入)信号变大；即s1变小。也就是说，此时所述第一差分输入信号变化明显。由于r11、r12等比变大，可知s2+(表示第二差分输入信号的正输入)信号基本不变；由于r13、r14等比变小，可知s2-(表示第二差分输入信号的负输入)信号基本不变；即s2基本不变。也就是说，此时所述第二差分输入信号变化不明显。

由上述逻辑可知，当所述面板100受到来自z轴的压力时，所述第一差分输入信号变化明显，所述第二差分输入信号变化不明显。也就是说，可通过所述第一差分输入信号的变化和所述第二差分输入信号的变化是否明显来判断所述面板100是否受到来自z轴的压力，从而所述处理器21可确定是否响应所述面板100的受力。在一个实施例中，当所述面板100受到压力时，若所述第一差分输入信号变化明显，所述第二差分输入信号变化不明显，则所述处理器21响应所述面板100的受力。

在一个实施例中，z轴的压力(即正向受力)是指：垂直于所述面板100的第一表面的压力。在一个实施例中，z轴的压力不仅仅指垂直于所述面板100的第一表面的压力，还可以指与z轴成一预设夹角的压力。所述预设夹角的范围可以是0-30°。

当所述面板100受到沿y轴箭头方向(如图6所示)的压力(即侧向受力)时，沿受力方向外侧的力敏电阻(即所述第二桥臂220和所述第四桥臂240)由于拉伸阻值变大，沿受力方向内侧的力敏电阻(即所述第一桥臂210和所述第三桥臂230)由于挤压阻值变小，此时所述第一差分输入信号s1和所述第二差分输入信号s2的变化可由上述公式得出。具体的，由于r11变大、r14等比变大，s1+信号变化不明显；r12变小、r13等比变小，s1-信号化不明显；即s1基本不变。也就是说，此时所述第一差分输入信号变化不明显。由于r11变大、r12变小，s2+信号变小；r13变小、r14变大，s2-信号变大；即s2变小。也就是说，此时所述第一差分输入信号变化明显。

由上述逻辑可知，当所述面板受到来自y轴的压力时，所述第一差分输入信号变化不明显，所述第二差分输入信号变化明显。也就是说，可通过所述第一差分输入信号的变化和所述第二差分输入信号的变化是否明显来判断所述面板100是否受到来自y轴的压力，从而所述处理器21可确定是否响应所述面板100的受力。在一个实施例中，当所述面板100受到压力时，若所述第一差分输入信号变化不明显，所述第二差分输入信号变化明显，则所述处理器21不响应所述面板100的受力。

在一个实施例中，y轴的压力(即侧向受力)是指：平行于所述面板100的第一表面的压力。在一个实施例中，y轴的压力不仅仅指平行于所述面板100的第一表面的压力，还可以指与y轴成一预设夹角的压力。所述预设夹角的范围可以是0-30°。

本实施例中，在面板100承受压力时，通过所述切换电路300控制所述全桥电路200在第一连接状态(即所述第一桥臂210与所述第二桥臂220电连接且所述第四桥臂240与所述第三桥臂230电连接)和第二连接状态(即所述第一桥臂210与所述第四桥臂240电连接且所述第二桥臂220与所述第三桥臂230电连接)之间切换，从而使得所述全桥电路200感应所述压力并分别产生第一差分输入信号和第二差分输入信号，并基于所述第一差分输入信号和所述第二差分输入信号确定是否响应所述面板100的受力，进而使得本实施例能够正确识别正向和侧向按压信号，避免误识别现象，进而提高识别的可靠性。

在一个实施例中，在所述面板100受到压力时，所述处理器21用于基于所述第一差分输入信号确定所述第一差分输入信号的变化幅度，并得到第一变化幅度。所述处理器21还用于基于所述第二差分输入信号确定所述第二差分输入信号的变化幅度，并得到第二变化幅度。所述处理器21将所述第一变化幅度与所述第二变化幅度进行比较，并基于比较结果确定是否响应所述面板100的受力。

在一个实施例中，所述处理器21可将所述第一变化幅度与所述第二变化幅度进行差值比较，若所述第一变化幅度大于所述第二变化幅度，则确定所述面板正在受正向压力的按压，此时所述处理器21可响应所述面板100的受力。在一个实施例中，若所述第一变化幅度小于所述第二变化幅度时，则可确定所述面板100正在受侧向压力的按压，此时所述处理器21可不响应所述面板100的受力。

在一个实施例中，当所述面板100受正向压力的按压，即当所述处理器21响应所述面板100的受力时，所述处理器21可输出触控指令。当所述面板100受侧向压力的按压，即当所述处理器21不响应所述面板100的受力时，所述处理器21不输出触控指令。可选地，该触控指令可以是按键指令或非按键指令。

请参见图8，本申请另一实施例提供一种终端设备30，包括上述任一项实施例所述的压力检测装置20。在一个实施例中，所述终端设备30可以是手机、平板电脑等移动终端，还可以是手环、手表、耳机等可穿戴设备，还可以是电子秤、智能马桶、移动电源、家用电器等电子设备。

在一个实施例中，所述压力传感器模组10可设置在所述终端设备30的壳体中。例如设置在所述终端设备30壳体的内表面，以感应用户对所述终端设备30壳体施加的压力。所述处理器21可设置在壳体中，或设置在壳体外(电子设备30内部)，本申请对此不作限定。

在一个实施例中，以手机为例，手机壳体包括中框和后盖。所述压力检测装置20中的所述压力传感器模组10可设置在手机中框或手机后盖上，与手机内部的处理器电连接，从而实现手机侧边框的压力触控功能或手机后盖的压力触控功能。

本实施例所述的终端设备30，可通过所述压力检测装置20确定是否响应所述面板100的受力，进而使得本实施例能够正确识别正向和侧向按压信号，避免误识别现象，进而提高识别的可靠性。

综上所述，本申请在面板100承受压力时，通过所述切换电路300控制所述全桥电路200在第一连接状态(即所述第一桥臂210与所述第二桥臂220电连接且所述第四桥臂240与所述第三桥臂230电连接)和第二连接状态(即所述第一桥臂210与所述第四桥臂240电连接且所述第二桥臂220与所述第三桥臂230电连接)之间切换，从而使得所述全桥电路200感应所述压力并分别产生第一差分输入信号和第二差分输入信号，并基于所述第一差分输入信号和所述第二差分输入信号确定是否响应所述面板100的受力，进而使得本申请能够正确识别正向和侧向按压信号，避免误识别现象，进而提高识别的可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。