[發明專利]基于壓電材料的電容觸屏系統及相應的壓力檢測方法

在審

• 申請號: 201710438469.7
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107272948A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 高碩;王偉寧;鞏浩
• 申請（專利權）人: 北京中碩眾聯智能電子科技有限公司
• 主分類號: G06F3/041
• 分類號: G06F3/041;G06F3/044;G01L1/14
• 代理公司: 石家莊科誠專利事務所13113
• 代理人: 張紅衛,劉蘭芳

1.一種基于壓電材料的電容觸屏系統，它包括前端觸屏面板和后端電路，其特征在于：

①前端觸屏面板

所述前端觸屏面板包括三層信號采集層或者四層信號采集層；其中，

1）三層信號采集層

所述三層信號采集層包括自上而下依次設置的激勵電極層（1）、壓電材料層（2）和地電極層（3），所述壓電材料層（2）作為介電層、與作為電極板的激勵電極層（1）和地電極層（3）一起組成電容檢測部分，壓電材料層（2）作為壓力檢測層、與激勵電極層（1）和地電極層（3）一起組成壓力檢測部分；

2）四層信號采集層

所述四層信號采集層包括自上而下依次設置的壓電材料層（2）、激勵電極層（1）、絕緣層（4）和地電極層（3），所述激勵電極層（1）、絕緣層（4）和地電極層（3）一起構成電容檢測部分，所述壓電材料層（2）和激勵電極層（1）一起構成壓力檢測部分；

②后端電路

所述后端電路為第一后端電路或第二后端電路之一，其中：

第一后端電路

第一后端電路包括第一讀取電路和第一信號處理電路；

所述第一讀取電路包括依次串接的電荷放大器/電壓放大器、濾波單元、模數轉換單元、數據選擇器，其中濾波單元包括并聯的低通濾波單元和帶通濾波單元，模數轉換單元包括并聯的第一模數轉換單元和第二模數轉換單元；

所述電容檢測部分和壓力檢測部分的信號輸出端均與電荷放大器/電壓放大器的信號輸入端相連，低通濾波單元和帶通濾波單元的信號輸入端均與電荷放大器/電壓放大器的信號輸出端相連，低通濾波單元和帶通濾波單元的信號輸出端分別與第一模數轉換單元、第二模數轉換單元的模擬信號輸入端相連，第一模數轉換單元和第二模數轉換單元的數字信號輸出端均與數據選擇器的信號輸入端相連，數據選擇器的信號輸出端與第一信號處理電路的信號輸入端相連；

第二后端電路

第二后端電路包括第二讀取電路和第二信號處理電路；

所述第二讀取電路包括串聯的電荷放大器/電壓放大器和模數轉換單元；

所述電容檢測部分和壓力檢測部分的信號輸出端均與電荷放大器/電壓放大器的信號輸入端相連，電荷放大器/電壓放大器的信號輸出端與模數轉換單元的模擬信號輸入端相連，模數轉換單元的數字信號輸出端與第二信號處理電路的信號輸入端相連。

2.一種壓力檢測方法，其特征在于：它利用權利要求1所述的基于壓電材料的電容觸屏系統來實現，當后端電路采用第一后端電路時該方法為方法一，當后端電路采用第二后端電路時該方法為方法二，其中，

I.方法一

方法一包括依次進行的以下步驟：

第一步，觸屏動作發生時，電荷放大器/電壓放大器收集激勵電極層（1）、壓電材料層（2）上產生的混合電信號后放大成混合模擬電壓信號并將結果輸出至低通濾波單元和帶通濾波單元；

第二步，低通濾波單元將收到的混合模擬電壓信號進行處理后得到模擬壓力信號并將結果輸出至第一模數轉換單元，帶通濾波器將收到的混合模擬電壓信號進行處理后得到模擬電容信號并將結果輸出至第二模數轉換單元；

第三步，第一模數轉換單元將收到的模擬壓力信號轉換成數字信號并將結果輸出至數據選擇器，同時第二模數轉換單元將收到的模擬電容信號轉化成數字信號并將結果輸出至數據選擇器；

第四步，數據選擇器將收到的數字信號選擇輸出至第一信號處理電路；

第五步，第一信號處理電路將收到的電信號進一步判斷處理后輸出至控制單元，控制單元根據收到的電信號輸出相對應的控制信號；

II.方法二

方法二包括依次進行的以下步驟：

第一步，觸屏動作發生時，電荷放大器/電壓放大器收集激勵電極層（1）、壓電材料層（2）上產生的混合電信號后放大成混合模擬電壓信號并將結果輸出至模數轉換單元；

第二步，模數轉換單元將收到的混合模擬電壓信號轉換成混合數字信號并將結果輸出至第二信號處理電路；

第三步，第二信號處理電路一方面利用自身所存儲的低通濾波算法將收到的混合數字信號處理后得到壓力信號、另一方面利用自身所存儲的帶通濾波算法將收到的混合數字信號處理后得到電容信號；

第四步，控制單元根據第三步的處理結果進行進一步處理后輸出相對應的控制信號。