金属触摸按键及其检测电路的制作方法

1.本实用新型涉及按键领域，特别涉及一种金属触摸按键及其检测电路。


背景技术：

2.现有技术中的金属触摸按键采用形变量检测，通过人体触摸按键固定位置上方的金属表面，使金属产生形变量。形变量检测不仅按键位置固定，限制了用户触摸使用按键位置，而且对金属厚度和用户触摸力度要求高，一旦金属厚度过厚或者用户触摸力度不够，就会导致触摸信号识别错误，影响用户的体验感。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术按键位置固定的缺陷，提供一种金属触摸按键及其检测电路。
4.本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
5.一方面，本实用新型提供一种金属触摸按键的检测电路，金属触摸按键包括触摸面板，检测电路包括差分放大器、外接电源、采样电阻、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；
6.触摸面板与差分放大器的第一输入端电连接；
7.差分放大器的第一输入端与第一电阻的一端电连接，第一电阻的另一端与采样电阻的一端电连接，采样电阻的另一端与外接电源连接，第二电阻的一端连接外接电源，第二电阻的另一端与差分放大器的第二输入端电连接，差分放大器的第二输入端与第三电阻的一端电连接，第三电阻的另一端接地；
8.第四电阻的一端与差分放大器的第一输入端电连接，第四电阻的另一端与差分放大器的输出端电连接。
9.可选地，差分放大器的第一输入端是差分放大器的反相输入端；差分放大器的第二输入端是差分放大器的同相输入端。
10.可选地，检测电路还包括第一电容；第一电容的一端和差分放大器的正向电源端电连接，第一电容的另一端接地。
11.可选地，检测电路还包括第二电容和第五电阻；第五电阻的一端和差分放大器的输出端电连接，第五电阻的另一端和第二电容一端电连接，第二电容的另一端接地。
12.可选地，触摸面板带有第一电位。
13.可选地，第一电位小于或者等于24v。
14.可选地，采样电阻大于或者等于1kω。
15.可选地，第一电阻，第二电阻，第三电阻和第四电阻的阻值相等或第一电阻，第二电阻，第三电阻和第四电阻的阻值成比例关系。
16.另一方面，本实用新型提供一种金属触摸按键，金属触摸按键包括触摸面板和如上述任一项的检测电路。
17.可选地，金属触摸按键还包括绝缘支架，触摸面板固定在绝缘支架上。
18.本实用新型的积极进步效果在于：
19.本实用新型提供的金属触摸按键采用全界面开放式空间触摸，不限定用户的触摸位置，检测电路通过分析用户触发电流值的大小，判断用户接触金属面板的面积和接触时长，设定按键控制指令，提升用户的体验感。
附图说明
20.图1为本实用新型一示例性实施例提供的一种金属触摸按键的检测电路的电路结构示意图；
21.图2为本实用新型一示例性实施例提供的一种金属触摸按键的结构示意图；
22.图3为本实用新型一示例性实施例的金属触摸按键的绝缘支架的结构示意图。
具体实施方式
23.下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。
24.参见图1，本实施例提供了一种金属触摸按键的检测电路，该检测电路包括差分放大器2、外接电源3、采样电阻rs、第一电阻r11、第二电阻r12、第三电阻r13和第四电阻r14。
25.参见图1，触摸面板1与差分放大器2的第一输入端21电连接。
26.差分放大器2的第一输入端21与第一电阻r11的一端电连接，第一电阻r11的另一端与采样电阻rs的一端电连接，采样电阻rs的另一端与外接电源3连接，第二电阻r12的一端连接外接电源3，第二电阻r12的另一端与差分放大器2的第二输入端22电连接，差分放大器2的第二输入端22与第三电阻r13的一端电连接，第三电阻r13的另一端接地；第四电阻r14的一端与差分放大器2的第一输入端21电连接，第四电阻r14的另一端与差分放大器2的输出端23电连接。
27.在一个实施例中，差分放大器的第一输入端是差分放大器的反相输入端；差分放大器的第二输入端是差分放大器的同相输入端。
28.流经第一电阻r11的电流为i11，流经第四电阻r14的电流为i14，差分放大器2的第一输入端21的电压为u-，差分放大器2的第二输入端22的电压为u+，差分放大器2的输出端23的电压为uo，采样电阻rs上的电压为urs，外接电源3的电压为us，外接电源3的电压值可以为5v(伏特)。
29.因为差分放大器2的第一输入端21虚断，r11与r14相当于串联，电流i11＝i14，参见图1可知：
30.i11＝(urs
–
u-)/r11；
31.i14＝(u
‑–
uo)/r14；
32.所以(urs
–
u-)/r11＝(u
‑–
uo)/r14。
33.因为差分放大器2的第一输入端21和第二输入端22虚短，且差分放大器2的第二输入端22接地；所以u-＝u+。
34.因为(urs
–
u-)/r11＝(u
‑–
uo)/r14；
35.又因为u+＝us*r13/(r13+r12)；
36.所以当us＝0，则u-＝u+＝0，uo＝-r14urs/r11；
37.所以当urs＝0，则uo＝(1+r14/r11)*r13*us/(r13+r12)；
38.所以uo＝-r14urs/r11+(1+r14/r11)*r13*us/(r13+r12)；
39.所以在r11、r12、r13和r14值确定后，uo与urs存在一定关系。
40.用户触摸到触摸面板1，相当于在检测电路中串联电阻，因此i11会发生变化，导致urs发生变化。该检测电路连接检测引脚ad，从而检测到触摸信号，并根据触摸信号设定按键动作。
41.在一个实施例中，检测电路还包括第一电容c11；第一电容c11的一端和差分放大器2的正向电源端电连接，第一电容c11的另一端接地，从而起到滤波的作用，防止干扰的输入信号。
42.在一个实施例中，检测电路还包括第二电容c12和第五电阻r15；第五电阻r15的一端和差分放大器2的输出端23电连接，第五电阻r15的另一端和第二电容c12一端电连接，第二电容c12的另一端接地，从而起到滤波的作用，防止干扰的输出信号。
43.在一个实施例中，触摸面板1带有第一电位。
44.在一个实施例中，第一电位小于或者等于24v，从而保障流经人体电流的安全性。
45.在一个实施例中，由于人体干燥环境中，人体电阻r0大约在2kω(千欧)至20mω(兆欧)范围内，为使检测数据呈现更大的变化量，采样电阻rs大于或者等于1kω。
46.在一个实施例中，第一电阻r11，第二电阻r12，第三电阻r13和第四电阻r14的阻值相等。
47.又因为uo＝-r14*urs/r11+(1+r14/r11)*r13*us/(r13+r12)；
48.则uo＝us
–
urs。
49.因此，参见图1，当us为定值时，数据采样值与urs呈线性关系。
50.在一个实施例中，第一电阻r11，第二电阻r12，第三电阻r13和第四电阻r14的阻值成比例关系。
51.参见图2-3，本实施例提供了一种金属触摸按键，该金属触摸按键包括触摸面板1和如上述实施例提供的任一项检测电路。
52.在一个实施例中，参见图3，金属触摸按键还包括绝缘支架4，触摸面板1固定在绝缘支架4上，从而保障用户使用产品的安全性。
53.虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。