申请/专利权人：深圳和而泰智能控制股份有限公司

申请日：2018-12-04

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN109375554B

主分类号：G05B19/042

分类号：G05B19/042

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2019.03.19#实质审查的生效;2019.02.22#公开

摘要：本申请涉及一种金属触控模组，包括依次层叠的金属面板、绝缘层和PCB板。所述绝缘层包括镂空区，所述PCB板包括感应区和单片机。所述感应区收容于所述镂空区内，所述感应区内至少包括第一感应电极和第二感应电极。当用户先后按压所述第一感应电极和所述第二感应电极时，所述单片机根据接收到信号的间隔时间或信号值大小差以判定当前用户触摸操作为按压模式或滑动模式后，所述单片机根据所述判定结果以输出与所述判定结果对应的控制指令。本申请金属触控模组采用较少的感应电极数量，可以实现更丰富的操作输入，提升了用户体验。

主权项：1.一种金属触控模组，其特征在于，包括依次层叠的金属面板、绝缘层和PCB板，所述绝缘层包括镂空区，所述PCB板包括感应区和单片机，所述感应区收容于所述镂空区内，所述单片机位于所述镂空区外，所述感应区内包括第一感应电极和第二感应电极，所述第一感应电极用于感应用户触摸操作后传送第一感应信号给所述单片机，所述第二感应电极用于感应所述用户触摸操作后发送第二感应信号给所述单片机，所述单片机根据所述第一感应信号和所述第二感应信号的间隔时间或信号值大小差以确定触摸操作类型，所述单片机根据所述确定触摸操作类型以确定控制指令；所述第一感应电极包括相对的第一端和第二端，所述第二感应电极包括相对的第三端和第四端，所述第一端与所述第三端之间间隔有第一间隙，所述第二端与所述第四端间隔有第二间隙，所述第一感应电极、所述第一间隙、所述第二感应电极和所述第二间隙合围成中空的封闭区间，所述封闭区间收容于所述感应区之内。

全文数据：金属触控模组及电器技术领域本申请涉及电器领域，尤其涉及一种包含金属触控板的电器。背景技术现有家用电器等产品上，多设有触控区域。触控区域的面板分为金属面板和非金属面板两类。相较于非金属面板，金属面板的触控按键具有易清洁、外观时尚、防水防尘和耐化学物腐蚀性好等优点。同时金属面板的密封性较好，其耐磨损能力和可靠性也更高。金属面板多采用压力检测和电磁感应检测等技术，通过电阻传感器或电磁转换传感器来实现金属面板信号的检测。这样对于信号的检测成本较高。现有技术中还提供了电容式触摸技术来对金属面板进行信号检测，相对成本较低，经济且容易实现。但是电容检测需要提供与按键对应数量的电容感应电极，在输入信号种类较多的情况下，电容感应电极的数量也会随之增加。在有限的触控区域内设置过多的电容感应电极，容易使得按键面积变小，不易于操作。发明内容本申请提出一种电容式金属触控模组，可感应多种触控模式，具体包括如下技术方案：一种金属触控模组，包括依次层叠的金属面板、绝缘层和PCB板，所述绝缘层包括镂空区，所述PCB板包括感应区和单片机，所述感应区收容于所述镂空区内，所述感应区内包括第一感应电极和第二感应电极，所述第一感应电极用于感应用户触摸操作后传送第一感应信号给所述单片机，所述第二感应电极用于感应所述用户触摸操作后发送第二感应信号给所述单片机，所述单片机根据所述第一感应信号和所述第二感应信号的间隔时间或信号值大小差以确定触摸操作类型，所述单片机根据所述触摸判定类型以确定控制指令。其中，所述单片机包括自激荡电路，所述自激荡电路朝向所述第一感应电极和所述第二感应电极分别发送交流信号以感知所述用户触摸操作。其中，所述触摸操作类型包括滑动模式，当所述触摸操作类型处于滑动模式时，所述单片机先接收到所述第一感应信号后接收到所述第二感应信号，所述控制指令为第一滑动指令；当所述单片机先接收到所述第二感应信号后接收到所述第一感应信号时，所述控制指令为第二滑动指令。其中，所述第一感应电极包括相对的第一端和第二端，所述第二感应电极包括相对的第三端和第四端，所述第一端与所述第三端之间间隔有第一间隙，所述第二端与所述第四端间隔有第二间隙，所述第一感应电极、所述第一间隙、所述第二感应电极和所述第二间隙合围成中空的封闭区间，所述封闭区间收容于所述感应区之内。其中，所述第一端设有第一伸入段，所述第一伸入段沿所述封闭区间的延伸方向伸入所述第三端；所述第四端设有第二伸入段，所述第二伸入段沿所述封闭区间的延伸方向伸入所述第二端。其中，所述封闭区间为圆环状，所述第一感应电极和所述第二感应电极均为与圆环状的所述封闭区间形状匹配的圆弧形。其中，所述感应区内还包括第三感应电极和第四感应电极，所述第一感应电极、所述第二感应电极、所述第三感应电极和所述第四感应电极呈中心对称状分布于所述感应区内。其中，所述绝缘层为刚性材料制备。其中，所述金属面板上设有与所述第一感应电极和所述第二感应电极分别位置对应的第一标识和第二标识。本申请还涉及一种电器，包括触控区，所述触控区内设有上述金属触控模组。本申请所述金属触控模组通过依次层叠的金属面板、包括镂空区的绝缘层、以及包括感应区的PCB板而在所述金属面板和所述感应区之间形成了电容结构。具体的，所述感应区内包括第一感应电极和第二感应电极，所述PCB板还包括分别与所述第一感应电极和所述第二感应电极电性连接的单片机。当用户触摸所述第一感应电极时，所述第一感应电极感应用户的触摸操作并传送第一感应信号给所述单片机。当用户触摸所述第二感应电极时，所述第二感应电极感应用户的触摸操作并传送第二感应信号给所述单片机。在按压模式下，所述单片机可以根据第一感应信号或第二感应信号分别发出相对应的控制指令给电器，以实现对应的功能开启或关闭。所述单片机还可以根据所述第一感应信号和所述第二感应信号的间隔时间或信号值大小差，来判定用户当前的触摸操作为滑动模式。在滑动模式下，所述单片机还可以发出与按压模式下不同的控制指令给电器，从而实现电器的另一功能的开启或关闭。由此，本申请金属触控模组在更少的感应电极的设置下，可以获得更丰富的控制指令输出，简化了所述PCB板内的结构，增大了单个感应电极的面积，可以有效防止误操作并提高电器的可靠性。附图说明图1是本申请所述金属触控模组的示意图；图2是本申请所述金属触控模组的剖面示意图；图3是本申请所述PCB板另一实施例的示意图；图4是本申请所述PCB板再一实施例的示意图；图5是本申请所述PCB板又一实施例的示意图；图6是本申请所述电器的示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。请参阅图1和图2所示的金属触控模组100。在第一方向001上，金属触控模组100包括依次层叠的金属面板10、绝缘层20和PCB板30。绝缘层20位于金属面板10和PCB板30之间。绝缘层20包括镂空区21，PCB板30包括感应区31和单片机32。感应区31的位置与镂空区21的位置对应，且感应区31收容于镂空区21之内。即感应区21穿过中空的绝缘层20与金属面板10相对。感应区31内包括第一感应电极51和第二感应电极52。可以理解的，第一感应电极51和第二感应电极52也与金属面板10呈隔空相对的状态。由此，在周期电流的激励条件下，第一感应电极51与其相对的金属面板10形成了第一电容01；第二感应电极52与其相对的金属面板10也形成了第二电容02。其中第一感应电极51与其相对的金属面板10中的金属面板10，是指金属面板10中沿第一方向001与第一感应电极51的面积相对的第一区域11。也即第一感应电极51沿第一方向001投影于金属面板10的第一区域11。相应的，第二感应电极52沿第一方向001投影于金属面板10的第二区域12。根据电容公式1：其中εr为介质介电电常数；ε0为真空中的绝对介电常数；A为两极板正对面积；d为两极板间垂直距离。可知，以第一电容01为例，在介质介电常数、绝对介电常数为定值，第一感应电极51和金属面板10的正对面积即第一区域11一定的前提下，第一电容01会因为第一感应电极51与金属面板10之间的距离变化而产生变化。因此，本申请金属触控模组100因为上述的结构设置，而具备了感应用户触摸操作的功能。用户在触摸第一区域11的时候，人体接地，从单片机32输出的周期性激荡电流经过第一电容01形成通路。且用户的触摸会使得金属面板10发生微小的变形，进而使得第一区域11与第一感应电极51之间的距离发生变化，第一电容01也随之变化。作用于第一感应电极51上的周期电流会因为第一电容01的变化而产生充放电的时间变化。因为第一感应电极51电性连接于单片机32，单片机32能通过周期电流的时间变化而感应到第一区域11被触摸的动作。也即第一感应电极51在感应用户的触摸操作后，将触摸操作转化为第一感应信号而传送给单片机32。同理的，第二感应电极52也能感应用户的触摸操作，并将触摸操作转化为第二感应信号发送给单片机32。本申请金属触控模组100用于电器200，如家电、遥控器或移动终端等产品的指令输入操作。可以理解的，根据单片机32感应到第一感应信号和或第二感应信号的间隔时间或差值大小，可以判断用户采用了何种触摸操作类型。例如，单片机32在接收到第一感应信号后，可以发送第一指令给电器200以实施或关闭某一功能，或者调整某一功能的强弱功率等。单片机32在接收到第二感应信号后，可以发送第二指令给电器200以实施或关闭某另一功能，或者调整某一功能的强弱功率等。其中第一指令和第二指令各自控制的电器200对应功能不相同，因而实现了用户对电器200不同功能的操作输入动作。上述的触摸操作类型为本申请金属触控模组100的按压模式。本申请金属触控模组100的触摸操作类型还可以包括滑动模式，用于感应用户从第一区域11至第二区域12的滑动触控操作。具体的，当用户先后触摸第一区域11和第二区域12后，单片机32先后接收到第一感应信号和第二感应信号。此时单片机32内预设有一阈值t，该阈值t为时间常量。当单片机32先后接收到的第一感应信号和第二感应信号之间的时间间隔落入该阈值t范围内时，单片机32判定用户对第一区域11和第二区域12的触摸操作为滑动操作，并且根据该滑动操作向电器输出第一滑动指令。可以理解的，电器200根据第一滑动指令行使的对应功能可以与第一指令或第二指令对应的功能都不相同。由此，本申请金属触控模组100在只设置两个感应电极的前提下，可以提供两个以上的控制指令给电器。当金属触控模组100的总面积有限的情况下，本申请金属触控模组100可以通过更少的感应电极来实现更丰富的输入操作。可以理解的，更少数量的感应电极可以获得更大面积的触控面积，即第一区域11和第二区域12的面积更大，这也避免了在有限面积内各个触控区域面积太小，用户容易误触金属面板10而产生误操作输入的缺陷。需要提出的是，因为金属面板10为一个刚体，当第一区域11和第二区域12之间的间隔距离较短时，用户在触摸第一区域11时容易引起第二区域12也发生形变，从而使得第二感应电极52也发出第二感应信号给单片机32的情况。为了对应此种误差，单片机32内还可以内设另一阈值k，该阈值k为第一感应信号与第二感应信号的差值常量，当第一感应信号和第二感应信号的强弱差值落入该阈值k范围内时，单片机32可以判定当前用户的输入依然为按压模式，且根据信号强度更强的感应信号来发送其对应的指令给电器200。可以理解的，当用户的滑动操作是从第一区域11滑向第二区域12时，单片机32先接收到第一感应信号后接收第二感应信号，其对应的滑动输入操作为第一滑动指令。反之，当用户从第二区域12滑向第一区域11时，单片机32先接收到第二感应信号后接收到第一感应信号，此时对应的滑动输入操作为第二滑动指令。这样的实施例进一步丰富了本申请金属触控模组100的指令输入方式，且可靠性高，能有效过滤误操作的发生。单片机32作为周期电流的发出方，其周期电流需要持续提供，才能对用户任意时间的触控操作进行捕捉。周期电流可以来自外界电源的激励，此时单片机32还可以内设放大电路对外界电源进行升压，以提升第一感应信号和第二感应信号的初始强度，过滤干扰。还有一种实施方式，单片机32内设自激荡电路，该自激荡电路朝向第一感应电极51和第二感应电极52分别发送交流信号以感知用户的触摸操作。自激荡电路无需外接电源激励，可以简化PCB板30的电路结构。在图3的实施例中，第一感应电极51和第二感应电极52呈首尾相连的形状布置。且第一感应电极51和第二感应电极52之间为间隙设置。具体的，第一感应电极51包括相对的第一端101和第二端102，第二感应电极52包括相对的第三端103和第四端104。第一端101和第三端103的位置对应，且第一端101和第三端103之间间隔有第一间隙41；第二端102和第四端104的位置对应，且第二端102和第四端104之间间隔有第二间隙42。另一种描述方式，第一感应电极51、第一间隙41、第二感应电极52和第二间隙42合围成中空的封闭区间40。可以理解的，封闭区间40收容于感应区31之内。这样的设置使得第一感应电极51和第二感应电极52之间存在较为明显的间隔即封闭区间40的中空面积，同时第一间隙41和第二间隙42的存在可以在用户需要滑动触控操作时保证第一感应信号和第二感应信号之间的间隔时间较短，得以落入单片机32的时间阈值t范围之内。在图3的实施例中，封闭区间40为矩形。可以理解的，在其余一些实施例中，封闭区间40也可以为任意中空的形状。见图4的实施例，封闭区间40被设置为圆环状。相应的，第一感应电极51和第二感应电极52均为与圆环状的封闭区间40形状匹配的圆弧形。另一种描述方式，圆弧形的第一感应电极51和第二感应电极52合围出圆环状的封闭区间40。进一步的，第一感应电极51在第一端101处还设有第一伸入段511，第一伸入段511沿封闭区间40的延伸方向伸入第三端103。第一伸入段511伸入第三端103之后，当用户使用滑动触控模式从第一区域11滑至第二区域12，其手指滑至第一伸入段511的位置时会同时触发第一感应信号和第二感应信号。当然，根据公式1，第一电容01会因为其对应面积的减小而造成第一感应信号的强度由强变弱，而第二电容02会因为第一伸入段511的存在而增大了对应面积，使得第二感应信号由弱变强。在第一伸入段511的区域内，第一伸入段511依然通过第一间隙41与第三端103隔开。但单片机32接收到的第一感应信号和第二感应信号存在时间上的重叠，单片机32不能通过时间常量的阈值t来判定金属触控模组100的触控模式。因此，单片机32在此种实施例中是采用第一感应信号和第二感应信号的强弱差值k来判断触控模式的。当第一感应信号从强到弱，同时第二感应信号从弱到强的时候，单片机32可以判定当前用户是采用滑动触控模式在进行输入操作。此时单片机32对应发送第一滑动指令给电器200。相应的，第二感应电极52在第四端104处也设有第二伸入段521。第二伸入段521沿封闭区间40的延伸方向伸入第二端02。第二伸入段521与第一伸入段511的作用类似，也可以使得第一感应信号和第二感应信号出现重叠时段，并使得第一感应信号和第二感应信号分别呈强度递增和强度递减的方式传输给单片机32。这样的设置方式可以规避不同用户的操作习惯不同，在滑动操作时因为手指滑动的快慢问题，导致第一感应信号与第二感应信号的间隔时间超出预设的时间常量阈值t，而造成单片机32对用户的操作输入识别有误的缺陷。请参见图5。图5的实施例为当前较为常用的一种按键分布方式，即感应区31内还包括第三感应电极53和第四感应电极54，总共四个感应电极的分布方式。其中第一感应电极51、第二感应电极52、第三感应电极53和第四感应电极54呈中心对称的形状分布于感应区31内，且每一个感应电极都与单片机32电性连接。可以理解的，在图5所示的实施例中，在按压模式下，第一感应电极51、第二感应电极52、第三感应电极53和第四感应电极54可分别对应“上、右、下、左”四个方向的触控指令。而在滑动模式下，任意两个相邻的感应电极之间的来回滑动操作，都可以对应到两种滑动指令。由此，图5实施例的金属触控模组100在增加了两个感应电极之后，其输入指令的数量至少可以达到12个。这样的设置方式极大的增加了金属触控模组100可发出的指令数量，用户在采用本申请金属触控模组100时能够对电器200实现更丰富、细致的操作控制。可以理解的，在图5的实施例中，第一感应电极51同样可以设置第一伸入段511伸入第二感应电极52，同时第二感应电极52设置第二伸入段521伸入第三感应电极53，第三感应电极设置第三伸入段531伸入第四感应电极54，第四感应电极设置第四伸入段541伸入第一感应电极51。这样依次设置伸入段伸入其相邻的一个感应电极的方式有利于单片机32对于按压模式或者滑动模式的识别，避免误操作的发生。当然，感应电极的设置数量并不局限于两个或者四个，只要感应电极的数量为两个或两个以上，能够使得单片机32识别出滑动操作，都属于本申请金属触控模组100所要求保护的范围。一种实施例，为了使得金属面板10的变形更可控，避免按压第一区域11后第二区域12也随之发生较大变形，而对单片机32的信号识别产生干扰，适宜将绝缘层20的材料设置为刚性。刚性的绝缘层20可以控制金属面板10的变形，同时防止金属面板10每次变形过大而造成疲劳性的寿命缩短。另一种实施例，金属面板10上设有与第一感应电极51和第二感应电极52分别位置对应的第一标识61图中未示和第二标识62图中未示。可以理解的，第一标识61的位置收容于第一区域11内，或第一标识61的形状与第一区域11匹配，用以告知用户第一区域11的具体位置和形状。这样的设置可以将每一个感应电极的位置形象化，便于用户的操作输入。可以理解的，当感应电极的数量为多个时，标识的数量也随之为多个，每一个标识对应一个感应电极的位置，以便于用户进行更准确的触控操作。请参看图6，本申请还涉及一种电器200，包括触控区210。触控区210内设有上述的金属触控模组100。本申请电器200在金属触控模组100提供丰富触控操作的前提下，可以控制触控区210的面积，进而提升电器200的外观一致性，并使用户获得了更可靠的触控操作体验。以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

权利要求：1.一种金属触控模组，其特征在于，包括依次层叠的金属面板、绝缘层和PCB板，所述绝缘层包括镂空区，所述PCB板包括感应区和单片机，所述感应区收容于所述镂空区内，所述感应区内包括第一感应电极和第二感应电极，所述第一感应电极用于感应用户触摸操作后传送第一感应信号给所述单片机，所述第二感应电极用于感应所述用户触摸操作后发送第二感应信号给所述单片机，所述单片机根据所述第一感应信号和所述第二感应信号的间隔时间或信号值大小差以确定触摸操作类型，所述单片机根据所述确定触摸操作类型以确定控制指令。2.如权利要求1所述金属触控模组，其特征在于，所述单片机包括自激荡电路，所述自激荡电路朝向所述第一感应电极和所述第二感应电极分别发送交流信号以感知所述用户触摸操作。3.如权利要求2所述金属触控模组，其特征在于，所述触摸操作类型包括滑动模式，当所述触摸操作类型处于滑动模式时，所述单片机先接收到所述第一感应信号后接收到所述第二感应信号，所述控制指令为第一滑动指令；当所述单片机先接收到所述第二感应信号后接收到所述第一感应信号时，所述控制指令为第二滑动指令。4.如权利要求1～3任一项所述金属触控模组，其特征在于，所述第一感应电极包括相对的第一端和第二端，所述第二感应电极包括相对的第三端和第四端，所述第一端与所述第三端之间间隔有第一间隙，所述第二端与所述第四端间隔有第二间隙，所述第一感应电极、所述第一间隙、所述第二感应电极和所述第二间隙合围成中空的封闭区间，所述封闭区间收容于所述感应区之内。5.如权利要求4所述金属触控模组，其特征在于，所述第一端设有第一伸入段，所述第一伸入段沿所述封闭区间的延伸方向伸入所述第三端；所述第四端设有第二伸入段，所述第二伸入段沿所述封闭区间的延伸方向伸入所述第二端。6.如权利要求4所述金属触控模组，其特征在于，所述封闭区间为圆环状，所述第一感应电极和所述第二感应电极均为与圆环状的所述封闭区间形状匹配的圆弧形。7.如权利要求1～3任一项所述金属触控模组，其特征在于，所述感应区内还包括第三感应电极和第四感应电极，所述第一感应电极、所述第二感应电极、所述第三感应电极和所述第四感应电极呈中心对称状分布于所述感应区内。8.如权利要求1～3任一项所述金属触控模组，其特征在于，所述绝缘层为刚性材料制备。9.如权利要求1～3任一项所述金属触控模组，其特征在于，所述金属面板上设有与所述第一感应电极和所述第二感应电极分别位置对应的第一标识和第二标识。10.一种电器，其特征在于，包括触控区，所述触控区内设有如权利要求1～9任一项所述金属触控模组。

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