压力传感器模组、压力检测装置及电子设备的制作方法

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、压力检测装置及电子设备。

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、压力检测装置及电子设备。

一种压力传感器模组，包括：

面板；

第一全桥电路，设置于所述面板，所述第一全桥电路的四个桥臂均为应变电阻；以及

第二全桥电路，设置于所述面板，所述第二全桥电路包括第一桥臂和第二桥臂，所述第一桥臂与所述第二桥臂不相连，且所述第一桥臂与所述第二桥臂均为非应变电阻；

所述第一全桥电路的输出端和所述第二全桥电路的输出端分别用于连接压力信号检测电路。

在其中一个实施例中，所述第二全桥电路还包括：第三桥臂和第四桥臂；

所述第三桥臂与所述第四桥臂不相连，所述第三桥臂和所述第四桥臂均为应变电阻。

在其中一个实施例中，所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂与所述第四桥臂位于同一平面。

在其中一个实施例中，所述第一桥臂和所述第二桥臂位于所述面板的一侧，所述第三桥臂与所述第四桥臂位于所述面板的另一侧。

在其中一个实施例中，所述第一全桥电路的两个桥臂位于所述面板的一侧，所述第一全桥电路的另外两个桥臂位于所述面板的另一侧。

在其中一个实施例中，所述第一桥臂的第一端和所述第四桥臂的第一端均用于电连接预设的正参考电压源，所述第一桥臂的第二端与所述第三桥臂的第一端电连接，所述第四桥臂的第二端与所述第二桥臂的第一端电连接，所述第三桥臂的第二端和所述第二桥臂的第二端均用于电连接预设的负参考电压源。

在其中一个实施例中，所述第一全桥电路包括：第一应变电阻、第二应变电阻、第三应变电阻和第四应变电阻；

所述第一应变电阻的第一端和所述第二应变电阻的第一端均用于电连接预设的正参考电压源，所述第一应变电阻的第二端与所述第三应变电阻的第一端电连接，所述第二应变电阻的第二端与所述第四应变电阻的第一端电连接，所述第三应变电阻的第二端和所述第四应变电阻的第二端均用于电连接预设的负参考电压源。

一种压力检测装置，包括上述任一项实施例所述的压力传感器模组；以及

处理器，分别与所述第一全桥电路和所述第二全桥电路电连接。

在其中一个实施例中，所述的压力检测装置还包括：

压力信号检测电路，所述处理器通过所述压力信号检测电路分别与所述第一全桥电路和所述第二全桥电路电连接。

一种电子设备，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、压力检测装置及电子设备，在所述面板承受压力时，通过所述第一全桥电路感应所述压力并产生第一差分输入信号，同时通过所述第二全桥电路内不相连的所述第一桥臂和所述第二桥臂(非应变电阻)配合，并产生第二差分输入信号，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，从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结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的第二全桥电路的电路结构示意图；

图3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；

图4为本申请一实施例提供的第一全桥电路的电路结构示意图；

图5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6为本申请一实施例提供的电子设备的原理框图。

10压力传感器模组

100面板

101压力信号检测电路

110第一表面

120第二表面

20压力检测装置

21处理器

200第一全桥电路

210第一应变电阻

220第二应变电阻

230第三应变电阻

240第四应变电阻

30电子设备

300第二全桥电路

301正参考电压源

302负参考电压源

310第一桥臂

320第二桥臂

330第三桥臂

340第四桥臂

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至图3，本申请一实施例提供一种压力传感器模组10，包括：面板100、第一全桥电路200以及第二全桥电路300。所述第一全桥电路200设置于所述面板100。所述第一全桥电路200的四个桥臂均为应变电阻。所述第二全桥电路300设置于所述面板100。所述第二全桥电路300包括第一桥臂310和第二桥臂320。所述第一桥臂310与所述第二桥臂320不相连，且所述第一桥臂310与所述第二桥臂320均为非应变电阻。所述第一全桥电路的输出端和所述第二全桥电路的输出端分别用于连接压力信号检测电路101。

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。

可以理解，所述第一全桥电路200的具体电路结构不做限制，只要能够感应所述压力并产生第一差分输入信号的功能即可。在一个实施例中，所述第一全桥电路200包括可四个桥臂，且每个桥臂均为应变电阻。在一个实施例中，四个桥臂可位于同一平面。

可以理解，所述第一全桥电路200设置于所述面板100的方式不限，只要保证所述第一全桥电路200固定于所述面板100即可。在一个实施例中，所述第一全桥电路200可粘贴在所述面板100上。在一个实施例中，所述第一全桥电路200也可镶嵌在所述面板100上。

可以理解，所述第二全桥电路300设置于所述面板100的方式不限，只要保证所述第二全桥电路300固定于所述面板100即可。在一个实施例中，所述第二全桥电路300可粘贴在所述面板100上。在一个实施例中，所述第二全桥电路300也可镶嵌在所述面板100上。

在一个实施例中，所述第二全桥电路300可包括第一桥臂310和第二桥臂320，且所述第一桥臂310与所述第二桥臂320均为非应变电阻。同时所述第一桥臂310与所述第二桥臂320不相连。也就是说，所述第一桥臂310与所述第二桥臂320之间未电连接。在一个实施例中，所述第一桥臂310与所述第二桥臂320均为非应变电阻是指：所述第一桥臂310与所述第二桥臂320均为普通电阻。

在一个实施例中，所述第二全桥电路300还包括：第三桥臂330和第四桥臂340。所述第三桥臂330与所述第四桥臂340不相连。所述第三桥臂330和所述第四桥臂340均为应变电阻。在一个实施例中，所述第三桥臂330与所述第四桥臂340不相连是指：所述第三桥臂330与所述第四桥臂340之间未电连接。在一个实施例中，所述压力信号检测电路101可采用传统的信号检测电路，如信号检测器等。

本实施例中，在所述面板100承受压力时，通过所述第一全桥电路200感应所述压力并产生第一差分输入信号，同时通过所述第二全桥电路300内不相连的所述第一桥臂310和所述第二桥臂320(非应变电阻)配合，利用所述第二全桥电路300感应所述压力并产生第二差分输入信号，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，从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310、所述第二桥臂320、所述第三桥臂330与所述第四桥臂340位于同一平面。即所述第一桥臂310、所述第二桥臂320、所述第三桥臂330与所述第四桥臂340均可位于所述面板100的第一表面110。通过这种摆放方式可确定是否响应所述面板100的受力。

请参见图3和图4，在一个实施例中，所述第一桥臂310和所述第二桥臂320位于所述面板100的一侧，所述第三桥臂330与所述第四桥臂340位于所述面板100的另一侧。在一个实施例中，所述第一全桥电路200的两个桥臂位于所述面板100的一侧，所述第一全桥电路200的另外两个桥臂位于所述面板100的另一侧。

在一个实施例中，所述第一桥臂310和所述第二桥臂320可位于所述面板100的第一表面110，所述第三桥臂330与所述第四桥臂340可位于所述面板100第二表面120。也就是说，所述第二全桥电路300内的非应变电阻位于所述第一表面110，应变电阻位于所述第二表面120。在一个实施例中，所述非应变电阻和所述应变电阻的位置关系可以互换。即所述第一桥臂310和所述第二桥臂320可位于所述面板100的第二表面120，所述第三桥臂330与所述第四桥臂340可位于所述面板100第一表面110。

在一个实施例中，由上述实施例可知，所述第一桥臂310和所述第二桥臂320始终位于同一平面，所述第三桥臂330与所述第四桥臂340始终位于同一平面。在一个实施例中，所述第一全桥电路200的任意两个桥臂可位于所述面板100的一侧(即第一表面110或第二表面120)，所述第一全桥电路200的另外两个桥臂可位于所述面板100的另一侧(即第二表面120或第一表面110)。

也就是说，所述第一全桥电路200的任意两个桥臂须与所述第一桥臂310和所述第二桥臂320位于同一平面，所述第一全桥电路200的另外两个桥臂须与所述第三桥臂330与所述第四桥臂340位于同一平面。通过这种摆放方式也可确定是否响应所述面板100的受力。

在一个实施例中，所述第一桥臂310的第一端和所述第四桥臂340的第一端均用于电连接预设的正参考电压源301。所述第一桥臂310的第二端与所述第三桥臂330的第一端电连接。所述第四桥臂340的第二端与所述第二桥臂320的第一端电连接。所述第三桥臂330的第二端和所述第二桥臂320的第二端均用于电连接预设的负参考电压源302。在一个实施例中，所述负参考电压源302可以接地，也可以不接地，具体可根据实际需求进行选择。

在一个实施例中，所述第一全桥电路200包括：第一应变电阻210、第二应变电阻220、第三应变电阻230和第四应变电阻240。所述第一应变电阻210的第一端和所述第二应变电阻220的第一端均用于电连接预设的正参考电压源301。所述第一应变电阻210的第二端与所述第三应变电阻230的第一端电连接。所述第二应变电阻220的第二端与所述第四应变电阻240的第一端电连接。所述第三应变电阻230的第二端和所述第四应变电阻240的第二端均用于电连接预设的负参考电压源302。

在一个实施例中，所述负参考电压源302可以接地，也可以不接地，具体可根据实际需求进行选择。在一个实施例中，所述第一应变电阻210和所述第三应变电阻230始终位于同一平面。在一个实施例中，所述第二应变电阻220和所述第四应变电阻240始终位于同一平面。

请参见图5，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分别与所述第一全桥电路200和所述第二全桥电路300电连接。在一个实施例中，可通过所述第一全桥电路200感应压力并生成第一差分输入信号；可通过所述第二全桥电路300感应所述压力并生成第二差分输入信号。同时可通过所述处理器21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面板100的受力。

在一个实施例中，所述第一全桥电路200和所述第二全桥电路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，可通过所述第一全桥电路200(应变电阻)感应所述面板100的受力(即实施者施加的压力)，并产生第一差分输入信号。同样的，可通过所述第二全桥电路300感应所述面板100的受力并产生第二差分输入信号。

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100的受力。具体的，假设所述第一全桥电路200的四个桥臂分别为r11、r12、r13和r14；所述第一桥臂310的电阻为r24、所述第二桥臂320的电阻为r21、所述第三桥臂330的电阻为r22、所述第四桥臂340的电阻为r23。其中，r24和r21为普通电阻(即非应变电阻)，r11、r12、r13、r14、r22和r23均为应变电阻。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*(r12/(r12+r11)-r14/(r13+r14))；

s2＝(s2+)-(s2-)＝vs*(r22/(r22+r24)-r21/(r21+r23))；

当所述面板100受到来自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。以图1为例，所有在同一平面的应变电阻(r11、r12、r13、r14、r22、r23)均由于拉伸阻值变大，而非应变电阻r23和r24的阻值不变，由上述公式可知，由于r11、r12等比变大，s1+(表示第一差分输入信号的正输入)信号不变；r13、r14等比变大，s1-(表示第一差分输入信号的负输入)信号不变；即s1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r22变大、r24不变，可知s2+(表示第二差分输入信号的正输入)信号变大；由于r23变大、r21不变，可知s2-(表示第二差分输入信号的负输入)信号变小；即s2变大。也就是说，此时所述第二差分输入信号变化明显。以图3为例，当电阻分布在不同平面时，沿受力方向外侧的应变电阻均由于拉伸阻值变大，沿受力方向内侧的应变电阻均由于挤压阻值变小，而非应变电阻r23和r24的阻值不变，同样导致第一差分信号s1变化不明显且第二差分信号s2的变化明显。

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不明显，所述第二差分输入信号变化明显，则所述处理器21响应所述面板100的受力。

当所述面板100受到沿y轴箭头方向的压力(即侧向受力)时，以图1为例，沿受力方向外侧的应变电阻(r12、r13和r23)由于拉伸阻值变大，沿受力方向内侧的应变电阻(r11、r14和r22)由于被挤压阻值变小，而非应变电阻r21和r24阻值不变。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变小、r12变大，s1+信号变大；r13变大、r14变小，s1-信号变小；即s1大幅变小。也就是说，此时所述第一差分输入信号变化明显。由于r22变小、r24不变，可知s2+信号变小；由于r23变大、r21不变，可知s2-信号变小；即s2变化不明显。

由上述逻辑可知，当所述面板100受到来自y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明显，所述第二差分输入信号变化不明显，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，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。

本实施例中，在所述面板100承受压力时，通过所述第一全桥电路200感应所述压力并产生第一差分输入信号，同时通过所述第二全桥电路300内不相连的所述第一桥臂310和所述第二桥臂320(非应变电阻)配合，利用所述第二全桥电路300感应所述压力并产生第二差分输入信号，并通过所述处理器21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，从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，所述压力检测装置20还包括：压力信号检测电路101。所述处理器21通过所述压力信号检测电路101分别与所述第一全桥电路200和所述第二全桥电路300电连接。在一个实施例中，所述压力信号检测电路101可以是信号检测器。在一个实施例中，通过所述压力信号检测电路101实时检测所述第一全桥电路200和所述第二全桥电路300输出端的信号，并将检测到的信号发送至所述处理器21，从而通过所述处理器21确定是否响应所述面板100的受力。

请参见图6，本申请另一实施例提供一种电子设备30，应用于上述任一项实施例所述的压力检测装置20。可选地，该电子设备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可设置在所述电子设备30的壳体中。例如设置在所述电子设备30壳体的内表面，以感应用户对所述电子设备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。

所述电子设备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，从而使得所述电子设备30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，本申请在所述面板100承受压力时，通过所述第一全桥电路200感应所述压力并产生第一差分输入信号，同时通过所述第二全桥电路300内不相连的所述第一桥臂310和所述第二桥臂320(非应变电阻)配合，并产生第二差分输入信号，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，从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实用新型专利范围的限制。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。