[發明專利]檢測用戶手指施加靜態力與手指抖動大小的裝置及方法

有效

• 申請號: 201911421502.0
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111060235B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 高碩;陳君亮;石佳卉;代晏寧;徐立軍
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 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，所述壓阻傳感器的各檢測單元包括自上而下依次設置的第一電極，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用器、運放負反饋電路、射極跟隨器、模數轉換電路、微控制器；

所述多路復用器設有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用器的N*M個輸入端連接；所述多路復用器的輸出端與運放負反饋電路的負輸入端連接，各檢測單元的第二電極的輸出端均與負反饋電路的正輸入端連接；所述運放負反饋電路的輸出端通過射極跟隨器與模數轉換電路的輸入端連接；模數轉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用器的開關控制引腳相連，微控制器的DAC引腳與運放負反饋電路的正輸入端相連。

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

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用器的開關控制引腳向多路復用器發出命令，控制多路復用器每次只檢測一個檢測單元，并在時間τ內完成對全部檢測單元的依次檢測，然后反復在時間τ內對全部檢測單元進行檢測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，壓阻薄膜的電阻發生變化，將各檢測單元壓阻薄膜變化后電阻通過多路復用器輸入到運放負反饋電路中，利用運放負反饋電路將各檢測單元變化后電阻轉化為運放輸出電壓；

四、將各檢測單元運放輸出的電壓經過射極跟隨器，得到各檢測單元經運放負反饋電路后低輸出阻抗的輸出電壓，然后將其輸入模數轉換器中進行模數轉換后，傳給微控制器；

五、微控制器將得到的連續的時間τ內各檢測單元的電壓數據轉換成壓阻薄膜的電阻，并進行數據緩存，得到一個電阻時間序列串，并將電阻時間序列串上傳至數據處理中心；

六、數據處理中心接收到微控制器上傳的電阻時間序列串，通過現有的壓力-電阻標定曲線，將其重構成成壓力時間序列串，根據時間-檢測單元-電阻的映射關系，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行分析，評估各檢測單元壓力隨時間的變化情況，當壓力超過規定的閾值后，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；

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

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