薄膜压力检测模组的制作方法

1.本发明涉及触控按键技术领域，具体为薄膜压力检测模组。


背景技术：

2.电容式感应触摸按键可以穿透绝缘物体材料外壳8mm以上，准确无误的侦测到手指的有效触摸，并保证了产品的灵敏度、稳定性、可靠性等不会因环境条件的改变或长期使用而发生变化，并且具有防水、强抗干扰能力、超强防护和超强适应温度范围，但在实际应用过程中，经常会出现指尖点触控点、手掌贴合在卡片的金属面板上等情况，导致误触发按键从而产生一系列不必要的操作，同时无法准确获取到触控的定位位置。
3.基于上述问题，亟待提出一种薄膜压力检测模组，根据采集器采集到的压强变化量可进行按压物体类型的区分，避免在手掌贴合的时候误触发其他按键，同时保障在手掌贴合时，按键仍然有效，通过监测多点位置对通电金属网区域的容值进行采集，根据不同按键区域的容值改变以准确获取触摸的定位位置。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供薄膜压力检测模组，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
6.薄膜压力检测模组，所述薄膜压力检测模组包括覆盖层、绝缘层、感应层、mcu数据处理模块以及fpc矩阵布线采集器层，所述覆盖层为通电金属布线层，所述绝缘层位于覆盖层与感应层中间，所述mcu数据处理模块包括电容数据采集器，所述电容数据采集器负责采集通电金属屏蔽网与fpc矩阵布线采集器层距离变化产生的容值变化，所述通电金属布线层与感应层组成电容，所述通电金属布线层为电容a极，所述感应层为电容b极。
7.进一步的，所述通电金属布线层包括a*b个区域，电容数据采集器采用a*b的fpc铜箔，其中每个fpc铜箔采集各自对应区域的容值，同时根据容值的区域差异定位触控按键的区域基线，一个fpc铜箔对应一个区域，在数据采集上，采集效率得到了提高，而且采集到的容值区域与fpc铜箔的位置相对应。
8.进一步的，采所述电容数据采集器采集到的数值包括tknbsa、tknbsb、tknbsc、tkd(n)、 tksd(n)，所述tknbsa为采集器通过一定时间间隔，在采集时，可能会导致电流不稳定，如不间隔取样，可能会导致数据出现误差，间隔一段时间，保证了电流能恢复稳定，减少数据误差，同时每次采集数据的间隔时间是一样的，便于数据的处理分析，在通电金属屏蔽网正向通电时采集到的第n个区域的电容数值，所述tknbsb为采集器通过一定时间间隔，在通电金属屏蔽网负向通电时采集到的第n个区域的电容数值，所述tknbsa和tknbsb的编码数值不同，所述tknbsc为解除屏蔽时第n个区域的电容数值，其中0<n<a*b，所述tknbsa、 tknbsb、tknbsc为定位触控按键区域的无按键基准数值，所述tknbsa、tknbsb、tknbsc可判断屏蔽层是否正常工作以及在tkd(n)产生0基准，所述tkd(n)、tksd(n)分别为通电金属屏蔽网与fpc矩阵布线采集器层之间的距离改变而导致的对应区域的容值变化量和压强变化
量。
9.进一步的，所述薄膜压力检测模组可根据采集器采集到的压强变化量tksd(n)进行按压物体类型的区分，所述按压物体类型根据压强阈值进行划分，不同类型的物体在按压时会产生不同的压强变化量，此时可以根据压强变化量所处的对应区间，进行按压物体类型的区分，避免在手掌贴合的时候误触发其他按键，同时保障在手掌贴合时，按键仍然有效。
10.进一步的，所述薄膜压力检测模组采用通电金属屏蔽网，以一定线宽及线距正负极并行走线，正负极以一定周期循环进行对调供电，以电池微小电流进行供电，并根据触控矩阵数量，在不同的区域采用不同的布线方式，调整循环弯折角度及平行距离差异，不同区域的布线差异会使采集到的各个区域的容值不同，根据不同区域的容值差异，可以快速定位触控按键的触控位置。
11.进一步的，所述通电金属屏蔽网作为电容中的一极，通过触摸的微小压力，改变通电金属屏蔽网与采集器之间的距离，进而改变电容值，同时根据在采集器取得的不同电容数值来进行触控按键位置的定位。
12.进一步的，所述薄膜压力检测模组正向通电时，若无按键按下，此时采集到的对应区域的容值tkn与当前的tknbsa接近，若有按键按下，则产生tkd(n)，且基线会趋向相对触控按键所在的编码区域，此时使用对应编码区域补偿tknbsa，产生一个接近于0的d
base
，使用tknbsa获取趋近于0的基准，此时tkd(n)发生变化，根据tkd(n)定位触摸位置，当负向通电时，同理但要将对比基线tknbsa换成tknbsb，其中0<n<a*b。
13.进一步的，所述d
base
为当前无按键按下的采集计数值，该采集计数值为通电金属板形成的电容a极与不同的电容b极之间形成的电容数值的采集计数值，在不同的通电相位时间段， d
base
的数值分别与tknbsa、tknbsb、tknbsc相近，若以手指按压时，需要用对应区域的基线进行修正以得到一段时间内接近0基准的d
base tkn，通过修正，能实现更精准的触控位置定位，其中，不同区域的基线也不同，若以绝缘物体按压时，无需此步骤修正。
14.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：根据采集器采集到的压强变化量可进行按压物体类型的区分，避免在手掌贴合的时候，误触发其他按键，同时保障在手掌贴合时，按键仍然有效，通过监测多点位置实现对通电金属网区域的容值进行采集，监测屏蔽网是否正常通电，根据不同按键区域的容值改变以准确获取触摸的定位位置。
附图说明
15.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
16.图1是本发明薄膜压力检测模组的装置结构示意图；
17.图2是本发明薄膜压力检测模组的基准编码数值获取步骤示意图；
18.图3是本发明薄膜压力检测模组的确定触控按键位置步骤示意图；
19.图4是本发明薄膜压力检测模组的通过tkd(n)定位触控按键位置步骤示意图；
20.图5是本发明薄膜压力检测模组的fpc矩阵布线采集器层示意图；
21.图6是本发明薄膜压力检测模组的触控按键分区示意图；
22.图7是本发明薄膜压力检测模组在采集器采集到的基线编码表；
23.图8是本发明薄膜压力检测模组的基准编码表；
24.图9是本发明薄膜压力检测模组的电容示意图；
25.图10是本发明薄膜压力检测模组的手指按压tk7波形示意图；
26.图11是本发明薄膜压力检测模组的戴手套的手指按压tk7波形示意图。
27.图12是本发明薄膜压力检测模组的的按压波形数列图；
28.图13是本发明薄膜压力检测模组的tk4、tk7布线及电流图。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.请参阅图1
‑
13，本发明提供技术方案：
31.薄膜压力检测模组，薄膜压力检测模组包括覆盖层、绝缘层、感应层、mcu数据处理模块以及fpc矩阵布线采集器层，其中，覆盖层为通电金属布线层，绝缘层位于覆盖层与感应层中间，mcu数据处理模块包括电容数据采集器，电容数据采集器负责采集通电金属屏蔽网与fpc矩阵布线采集器层距离变化产生的容值变化，通电金属布线层与感应层组成电容，通电金属布线层为电容a极，感应层为电容b极。
32.如图1、5、6所示，分别为装置结构图、fpc采集层示意图以及触控按键分区示意图，以3*4矩阵按键为例，覆盖层为通电金属布线层，电容数据采集器采用3*4的fpc铜箔，在金属布线层划分为12个区域，分别以分区命名给出编码表，在不同极性通电周期内，电容数据采集器采集到的数值包括tknbsa、tknbsb、tknbsc、tkd(n)、tksd(n)，tknbsa为采集器通过一定时间间隔，在通电金属屏蔽网正向通电时采集到的第n个区域的电容数值，tknbsb 为采集器通过一定时间间隔，在通电金属屏蔽网负向通电时采集到的第n个区域的电容数值， tknbsa和tknbsb的编码数值不同，tknbsc为解除屏蔽时第n个区域的电容数值，其中0<n<a*b， tknbsa、tknbsb、tknbsc为定位触控按键区域的无按键基准数值，tknbsa、tknbsb、tknbsc 可判断屏蔽层是否正常工作以及在tkd(n)产生0基准，tkd(n)、tksd(n)分别为通电金属屏蔽网与fpc矩阵布线采集器层之间的距离改变而导致的对应区域的容值变化量和压强变化量。
33.通电金属屏蔽网与采集器之间的距离改变而导致的容值变化量tkd(n)和压强变化量为 tksd(n)，薄膜压力检测模组可根据采集器采集到的压强变化量tksd(n)进行按压物体类型的区分，按压物体类型包括尖锐物体、手指、手掌等，按压物体类型根据压强阈值进行划分。
34.如图12所示，分别在b1极上以不同方式按键，以不同压力按压时，产生在金属屏蔽网 a极与bn极的行程不同，取得相对于0基准的不同高度的数值，最左侧波形数列是使用铅笔尖以50g力度点击触控点得到的数据序列，可见以尖锐物体按压取得的数值最高，因此在此卡片上，使用尖锐物体点击通电金属网时，可以最为精准灵敏的点击，用指甲可以取得近似的效果，左起第二个和第三个波形数列分别为戴厚毛绒手套与不戴厚毛绒手套以50g力度手指按压得到的数据序列，从图中可以看出相对于尖锐物体，数值相对较小，同样，是否
戴手套与所得数据序列几乎没有影响，两者数值接近，因此可以此作为判断的阈值，最右侧波形数列为手掌握笔贴在表面时所得到的数据序列，在实际应用中，经常会有指尖误触触控点、手掌贴合在卡片的金属面板上的情况，使用压强tksd判断可正确处理触控按键的响应。
35.如图9所示，当有物体按下时，此时通过按下时产生的微小压强来判断此类按键，根据电容公式c＝εs/d可知，当按下时，会改变通电金属网与采集层之间的距离，从而改变容值，压强越大则容值变化量越大，将通电金属网作为电容的一极，在固定时间内按压面积s是常量，缩小距离d，则容值迅速变大，此时采集到的数值与金属布线区域不相关，与通电金属网、采集层之间改变的距离呈正相关，tkd(n)增加的加速度与按压的压强正相关，使用的 fpc的绝缘层的厚度只有0.08mm，以70mm宽度的通电金属屏蔽网pcb来计算，弯曲度不足 0.1％，通电金属屏蔽网构成微小形成，因金属层厚度决定了手指按下的行程不会很大，但 0.08mm的行程已经足以用来采集数据，按压以50g力度作为轻按，以200g力度作为重按，无按压时，通电金属屏蔽网与感应层之间的空隙为0.08mm，此时通过tknbsa/b修正0基准 d
base
。
36.如图9所示，在不同通电时间段，mcu数据处理模块同时对所有的电容a
‑
b1、a
‑
b2、a
‑
b3 采集计数值后，得到当前的数值rawdata
a
‑
b1
、rawdata
a
‑
b2
、rawdata
a
‑
b3
，并再次取一段时间后的数值rawdata
a
‑
b1
、rawdata
a
‑
b2
、rawdata
a
‑
b3
，对两次取得的数值使用加权平均的方式得到d
base
tk
a
‑
b1
、d
base
tk
a
‑
b2
、d
base
tk
a
‑
b3
，在没有按键时，此数值平稳且接近同相位的基值，因此，没有按键时的数值不作为判断数值，故用同相位的基值修正为 0，称为0基准，图9中el1、el2为通电的电极，el1为正向的一组，el2为负向的一组，当有键按下时，在图中电容b1极对应的位置，有键按下，此时在电容a极与电容b1极之间，产生一个微小的形成，距离d会小于没有按下时的数值，根据公式c＝εs/d可知，相应位置的电容值会迅速变大，因此采集到的数值tkd(b1)相对于0基准迅速上升。
37.薄膜压力检测模组采用通电金属屏蔽网，以一定线宽及线距正负极并行走线，正负极以一定周期循环进行对调供电，以电池微小电流进行供电，并根据触控矩阵数量，在不同的区域采用不同的布线方式，调整循环弯折角度及平行距离差异，如图13所示，图中为tk4以及tk7的的布线和电流图，可以明显看出布线差异，当正向通电，若无按键按下时，采集到的对应区域的容值tkn与当前的tknbsa接近，若有按键按下时，则产生tkd(n)，且基线会趋向相对触控按键所在的编码区域，此时使用对应编码区域补偿tknbsa，产生接近于0的 d
base
，若是有物体按下，基线接近tknbsa，使用tknbsa获取趋近于0的基准，此时tkd(n) 发生变化，根据tkd(n)定位触摸按压的位置，以tk7为例，当使用手指按下tk7，以50g 左右的力度按压时，产生如图10所示的叠加波形，此时使用tk7的基线0x0746减去当前的 tkd(n)，则取得图11中所示的基于0基准的波形，当使用戴手套的手指使用同样力度按压时，此时的基线接近tknbsa(0x2750)，故使用tknbsa补偿，同样可以取得如图11所示的tkd(n)波形，使得基线的不同不会干扰按键的判断，当负向通电时，同以上步骤相同，但对比基线为tknbsb，当解除屏蔽时，按键无效，不进行运算，若需要取得触控按键位置时，与普通触控按键相同处理。
38.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存
在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
39.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。