[發(fā)明專利]檢測用戶手指施加靜態(tài)力與手指抖動大小的裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911421502.0
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111060235B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高碩;陳君亮;石佳卉;代晏寧;徐立軍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18;G06F3/041
• 代理公司: 石家莊科誠專利事務(wù)所(普通合伙) 13113
• 代理人: 劉麗麗;劉蘭芳

1.一種檢測用戶手指施加靜態(tài)力與手指抖動大小的裝置，其特征在于：它包括壓阻傳感器、電路部分；

一）壓阻傳感器

所述壓阻傳感器包括N*M個檢測單元，其中N≥1，M≥1，且N、M均為整數(shù)，所述壓阻傳感器的各檢測單元包括自上而下依次設(shè)置的第一電極，壓阻薄膜和第二電極；

二）電路部分

所述電路部分包括多路復(fù)用器、運放負(fù)反饋電路、射極跟隨器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、微控制器；

所述多路復(fù)用器設(shè)有N*M個輸入端，所述N*M個檢測單元的第一電極的輸出端分別依次和多路復(fù)用器的N*M個輸入端連接；所述多路復(fù)用器的輸出端與運放負(fù)反饋電路的負(fù)輸入端連接，各檢測單元的第二電極的輸出端均與負(fù)反饋電路的正輸入端連接；所述運放負(fù)反饋電路的輸出端通過射極跟隨器與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端與微控制器的輸入端連接；

所述微控制器的控制引腳與多路復(fù)用器的開關(guān)控制引腳相連，微控制器的DAC引腳與運放負(fù)反饋電路的正輸入端相連。

2.一種檢測用戶手指施加靜態(tài)力與手指抖動大小的方法，采用權(quán)利要求1所述的檢測用戶手指施加靜態(tài)力與手指抖動大小的裝置來實現(xiàn)，其特征在于：該方法按照以下步驟順序進(jìn)行：

一、將各檢測單元從左到右，從上到下依次編號為1~N*M；

二、微控制器的控制引腳通過多路復(fù)用器的開關(guān)控制引腳向多路復(fù)用器發(fā)出命令，控制多路復(fù)用器每次只檢測一個檢測單元，并在時間τ內(nèi)完成對全部檢測單元的依次檢測，然后反復(fù)在時間τ內(nèi)對全部檢測單元進(jìn)行檢測P次，P≥2；

三、在觸摸時各檢測單元的壓阻薄膜受到力的作用后，由于壓阻效應(yīng)，壓阻薄膜的電阻發(fā)生變化，將各檢測單元壓阻薄膜變化后電阻通過多路復(fù)用器輸入到運放負(fù)反饋電路中，利用運放負(fù)反饋電路將各檢測單元變化后電阻轉(zhuǎn)化為運放輸出電壓；

四、將各檢測單元運放輸出的電壓經(jīng)過射極跟隨器，得到各檢測單元經(jīng)運放負(fù)反饋電路后低輸出阻抗的輸出電壓，然后將其輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，傳給微控制器；

五、微控制器將得到的連續(xù)的時間τ內(nèi)各檢測單元的電壓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成壓阻薄膜的電阻，并進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存，得到一個電阻時間序列串，并將電阻時間序列串上傳至數(shù)據(jù)處理中心；

六、數(shù)據(jù)處理中心接收到微控制器上傳的電阻時間序列串，通過現(xiàn)有的壓力-電阻標(biāo)定曲線，將其重構(gòu)成成壓力時間序列串，根據(jù)時間-檢測單元-電阻的映射關(guān)系，將壓力時間序列串分別映射到各檢測單元上，得到壓力-位置時間序列串，然后對各檢測單元的時間序列進(jìn)行分析，評估各檢測單元壓力隨時間的變化情況，當(dāng)壓力超過規(guī)定的閾值后，為一次有效的觸摸，并給出此次觸摸時等效靜態(tài)壓力的大小，手指抖動的幅度，以及手指的觸摸位置；

所述等效靜態(tài)壓力的大小為各檢測單元當(dāng)前時刻和前L次檢測次數(shù)的壓力的平均值，1≤L≤P-1；

手指抖動的幅度為各檢測單元當(dāng)前時刻和前L次檢測次數(shù)的壓力最大值與最小值的差值。