[發明專利]一種電容式觸摸傳感器、電子皮膚和智能機器人

在審

• 申請號: 201810093946.5
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108446042A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 孫滕諶;張大華;莊瑋
• 申請（專利權）人: 北京他山科技有限公司
• 主分類號: G06F3/041
• 分類號: G06F3/041;G06F3/044;H03K17/96;G01L5/16
• 代理公司: 北京金之橋知識產權代理有限公司 11137
• 代理人: 林建軍

1.一種電容式觸摸傳感器，其特征在于：所述觸摸傳感器包括多個傳感器單元，每個傳感器單元包括4個多功能層，各多功能層包含對應的一個區域，4個多功能層構成兩個電容C1和C2；

每個多功能層的內部均設置有兩層電極，上層為十字形公共電極，下層為與上層十字型公共電極對應的4個獨立電極，所述十字形公共電極和4個獨立電極構成4個平行板電容；所述十字型公共電極接激勵信號，獨立電極接模數轉換電路。

2.根據權利要求1所述的一種電容式觸摸傳感器，其特征在于：第一多功能層和第三多功能層等高且相對設置，第二多功能層和第四多功能層等高且相對設置；第一多功能層和第三多功能層的中心距為d1，第二多功能層和第四多功能層的中心距為d2，d1與d2的比值為1.2-5；第一多功能層與第三多功能層的高度為h1，第二多功能層和第四多功能層的高度為h2，h1與h2的差值為1-3mm。

3.根據權利要求1或2所述的一種電容式觸摸傳感器，其特征在于：每個多功能層包含的區域包括與多功能層對應的上部和底部，上部由柔性導電材料構成，柔性導電材料的外部設置有由柔性絕緣材料構成的保護層，底部包括多層PCB板或FPC板，PCB板或FPC板下面設置有柔性絕緣層，柔性絕緣層下面設置有由模擬開關控制的接地屏蔽層，由模擬開關控制的接地屏蔽層下面設置有絕緣保護層；第一層PCB板或FPC板上設置有與每個多功能層對應的環狀電極，第二層PCB板或FPC板上設置有圓形電極，圓形電極上設置有過孔，所述過孔連接環狀電極與圓形電極，以形成獨立的導電區域，所述上部與底部之間電連接；所述上層十字型公共電極通過設置在所述多功能層內部的中心導電柱電連接在所述第一層PCB板或FPC板上，所述下層獨立電極直接設置在所述第一層PCB板或FPC板上。

4.根據權利要求1或2所述的一種電容式觸摸傳感器，其特征在于：所述多功能層覆蓋在所述上層十字型公共電極和下層獨立電極的外部；所述多功能層通過模擬開關分別接地或者連接到多功能層內部的平行板電容激勵信號，實現多功能層的接地屏蔽或接等電位屏蔽。

5.根據權利要求4所述的一種電容式觸摸傳感器，其特征在于：所述多功能層通過模擬開關連接在處理器上，所述處理器連接在外電路上；

所述多功能層通過模擬開關的分時切換及總線的控制來分區域屏蔽傳感器：其中，每個測量周期T由兩個子周期T1和T2構成：

在T1時，第一多功能層接多功能層的激勵信號，第三多功能層接模數轉換電路，第二多功能層和第四多功能層同時接地，或第二多功能層和第四多功能層同時接其內部平行板電容公共電極的激勵信號；將控制第一多功能層和第三多功能層內部平行板電容的模擬開關斷開，同時將控制第二多功能層和第四多功能層內部平行板電容的模擬開關接其內部平行板電容公共電極的激勵信號；

在T2時，第二多功能層接多功能層的激勵信號，第四多功能層接模數轉換電路，第一多功能層和第三多功能層同時接地，或第一多功能層和第三多功能層同時接其內部平行板電容公共電極的激勵信號；將控制第二多功能層和第四多功能層內部平行板電容的模擬開關斷開，同時將控制第一多功能層和第三多功能層內部平行板電容的模擬開關接其內部平行板電容公共電極的激勵信號；

在接下來的T3周期內，將處于屏蔽狀態的傳感器單元的4個多功能層同時接地，或同時接其內部平行板電容公共電極的激勵信號，并將4個多功能層內部平行板電容的公共電極接通對應的公共電極的激勵信號，使處于屏蔽狀態的傳感器單元能測三維力的變化，其中的T3＝T。

6.根據權利要求5所述的一種電容式觸摸傳感器，其特征在于：所述測量周期T為1-20ms，且T1＝T2＝0.5T。

7.根據權利要求3所述的一種電容式觸摸傳感器，其特征在于：所述柔性導電材料為有機導電銀膠材料，所述有機導電銀膠材料與所述多功能層之間設有導電銀膠粘結層。

8.根據權利要求7所述的一種電容式觸摸傳感器，其特征在于：所述多功能層的上部和底部之間通過導電膠粘結或壓接形成電連接；所述導電柱通過焊接、壓接或導電膠電連接在所述第一層PCB板或FPC板上。