[發(fā)明專利]一種柔性壓電裝置、柔性壓電式輸入設(shè)備及其輸入方法

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• 申請日: 2022-07-20
• 公開（公告）號: CN115172582A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫磊;李涵博;趙彥保;王治華;鄒雪艷
• 申請（專利權(quán)）人: 河南大學
• 主分類號: H01L41/047
• 分類號: H01L41/047;G06F3/041;H01L41/18;H01L41/31
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙) 41104
• 代理人: 劉建芳

1.一種柔性壓電裝置，其特征在于，包括柔性壓電薄膜層、導電材料層、第一絕緣層以及第二絕緣層，其中柔性壓電薄膜層的上表面與第一絕緣層下表面貼合，柔性壓電薄膜層的下表面與導電材料層上表面貼合，導電材料層下表面與第二絕緣層上表面貼合；在導電材料層設(shè)置有多個引流點。

2.如權(quán)利要求1所述的柔性壓電裝置，其特征在于，所述柔性壓電薄膜層、所述導電材料層、所述第一絕緣層以及所述第二絕緣層均為矩形，在導電材料層4個角的位置各設(shè)置一個引流點。

3.如權(quán)利要求1或2所述的柔性壓電裝置，其特征在于，所述柔性壓電薄膜是在PVDF粉末中加入納米碳粉和納米ZnO采用靜電紡絲方法制備而成。

4.如權(quán)利要求3所述的柔性壓電裝置，其特征在于，所述柔性壓電薄膜的制備方法具體包括以下步驟：

（1）將納米碳粉、納米ZnO和PVDF粉末按照質(zhì)量比為1：15：100的比例準備，將DMF和丙酮按照體積比為3：2的比例配置；

（2）按照濃度11.6g/mL為標準，取一定質(zhì)量的溶質(zhì)和一定體積的溶劑放置在密封的瓶中，在溫度30℃下攪拌3-5小時；

（3）上述溶液超聲30分鐘，然后將溶液轉(zhuǎn)移至注射器中開始靜電紡絲過程，該過程中控制溶液的進料速度為1.5 mL/h，室溫控制在40℃以下，濕度在60%以下，金屬電極尖端距離接地鋁箔板15cm，外加電場電壓15Kv;

（4）將收集到的納米纖維連帶鋁箔板放入烘箱中烘干，最后冷卻至室溫。

5.一種柔性壓電式輸入設(shè)備，其特征在于包括柔性壓電式輸入單元，所述柔性壓電式輸入單元包括柔性壓電裝置、用于將柔性壓電裝置在引流點產(chǎn)生的電流放大的信號放大電路、AD轉(zhuǎn)換電路、用于根據(jù)柔性壓電裝置上不同引流點產(chǎn)生的電流大小的比值輸出設(shè)定數(shù)據(jù)或命令的信號處理模塊以及通訊模塊；所述柔性壓電裝置包括柔性壓電薄膜層、導電材料層、第一絕緣層以及第二絕緣層，其中柔性壓電薄膜層的上表面與第一絕緣層下表面貼合，柔性壓電薄膜層的下表面與導電材料層上表面貼合，導電材料層下表面與第二絕緣層上表面貼合；在導電材料層設(shè)置有多個引流點；柔性壓電裝置的每個引流點分別連接信號放大電路的輸入端，信號放大電路的輸出端連接AD轉(zhuǎn)換電路的輸入端，AD轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接信號處理模塊的輸入端，信號處理模塊的輸出端連接至通訊模塊的輸入端。

6.如權(quán)利要求5所述的柔性壓電式輸入設(shè)備，其特征在于，所述柔性壓電式輸入單元的信號放大電路包括4個相同的信號放大單元，所述信號放大單元包括運算放大器、第一電阻、第二電阻以及電容，其中第一電阻、第二電阻以及電容的第一端分別連接至引流點，第一電阻的第二端連接至運算放大器的反相輸入端；運算放大器的電源端接入直流電源；運算放大器的同相輸入端和運算放大器的負極接線端子均接地；運算放大器的輸出端與第二電阻的第二端以及電容的第二端相連接。

7.如權(quán)利要求6所述的柔性壓電式輸入設(shè)備，其特征在于，所述柔性壓電式輸入單元的AD轉(zhuǎn)換電路包括4個相同的AD轉(zhuǎn)換單元，所述AD轉(zhuǎn)換單元包括AD轉(zhuǎn)換芯片、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第二電容以及穩(wěn)壓芯片，其中AD轉(zhuǎn)換芯片的地址引腳、接地引腳均接地，AD轉(zhuǎn)換芯片的基準電壓引腳分別連接第四電阻的第二端與第五電阻的第一端，第四電阻的第一端分別與第二電容的第一端、穩(wěn)壓芯片的參考極以及穩(wěn)壓芯片的陰極連接；穩(wěn)壓芯片的陰極還通過第三電阻連接至直流電壓源；穩(wěn)壓芯片的陽極、第五電阻的第二端、第二電容的第二端均接地。

8.如權(quán)利要求5所述的柔性壓電式輸入設(shè)備，其特征在于，所述信號處理模塊采用單片機，所述通訊模塊采用串/并口、USB接口或者藍牙設(shè)備。

9.一種基于權(quán)利要求5所述的柔性壓電式輸入設(shè)備的輸入方法，其特征在于包括以下步驟：

A將柔性壓電裝置上表面或下表面分為多個大小形狀相同的矩形區(qū)域，并對這些區(qū)域進行編號；

B按壓柔性壓電裝置的某一位置，并輸出該點所屬矩形區(qū)域的編號；

C根據(jù)輸出的矩形區(qū)域編號輸出設(shè)定的字符或命令。

10.如權(quán)利要求9所述的柔性壓電式輸入單元的輸入方法，其特征在于，步驟B具體包括以下過程：

定義四個引流點產(chǎn)生的電流比值的范圍與矩形區(qū)域的對應(yīng)關(guān)系，按壓柔性壓電裝置的某一點時，根據(jù)4個引流點產(chǎn)生的電流大小的比值即可確定所按壓的矩形區(qū)域，并輸出其編號。