CN102012763A - 抗干扰的坐标输入装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗干扰的坐标输入装置及方法，属于电数字数据处理技术领域。本发明所述装置包括：固态面板、控制模块、与控制模块电气连接的形变传感器，还包括力敏传感器，该力敏传感器与控制模块电气连接，由控制模块通过力敏传感器输出的信号判断出力敏传感器被触发后，根据形变传感器输出的信号获得固态面板上的触发位置。采用本发明所述的方案，能有效排除形变传感器感应到的非触点产生的形变信号，具有抗外部干扰的作用。

Description

抗干扰的坐标输入装置及方法

技术领域

本发明涉及电数字数据处理领域，尤其涉及一种抗干扰的坐标输入装置及方法。

背景技术

随着电子信息设备的快速发展，人们与电子信息设备的输入交互不再局限于对按键的操作，而是越来越多地喜欢通过直接点击显示屏来进行输入交互。

现有技术中，通过将形变传感器，如：电阻式传感器或电容式传感器设置在显示屏上面，作为电阻式触摸面板或电容式触摸面板，这样，用户使用手指、或笔等输入设备点击触摸面板后，通过传感器产生的电信号可以计算出点击的坐标值，进而通过显示屏实现人机交互。

但是，上述方案中，电阻式传感器或电容式传感器是均匀地设置在整个显示屏上面，而传感器的材料和厚度可减弱到达显示屏的光、以及通过显示屏透射和反射的光，因而影响了显示屏的显示效果。尤其对于无需背光的反射式显示屏而言，将传感器设置在反射式显示屏上面，会降低显示屏的反射亮度，极大地影响显示屏的显示效果，且损害了人眼的健康。

为提高显示屏的显示效果，目前的做法是将形变传感器设置在显示屏的下面、或者显示屏的外侧，通过形变传感器感应显示屏所产生的形变，并根据形变传感器输出的信号确定触摸位置。但是，实际应用中，在用户点击电子设备的机壳、或者有外部力传导到机壳时，机壳的振动也会使显示屏产生形变，在这种情况下，如果显示屏产生的形变被形变传感器所感应到，就会输出信号，并引起电子信息设备的误操作。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是消除点击机壳或外部压力对坐标输入装置的干扰。

（二）技术方案

为达到上述技术方案，本发明提出了一种抗干扰的坐标输入装置，包括：固态面板、控制模块、与控制模块电气连接的形变传感器，还包括力敏传感器，该力敏传感器与控制模块电气连接，由控制模块通过力敏传感器输出的信号判断出力敏传感器被触发后，根据形变传感器输出的信号获得固态面板上的触发位置。

上述方案中，所述控制模块包括：处理单元和多路放大单元，其中，

处理单元，用于检测力敏传感器输出的信号，当力敏传感器输出的信号超过预设阈值时，使能多路放大单元，对经多路放大单元放大的形变传感器输出的信号进行处理后，确定固态面板上的触发位置；

多路放大单元，用于在接收到处理单元的使能信号后放大形变传感器输出的信号。

上述方案中，所述固态面板为显示屏。

上述方案中，所述形变传感器的数量为多个，并且所述形变传感器均匀设置于所述固态面板的下侧边缘。

上述方案中，所述力敏传感器设置于固态面板下侧的中心部分。

上述方案中，所述固态面板为反射式显示屏。

上述方案中，所述固态面板上方设置有透明保护层。

上述方案中，所述形变传感器的数量为多个，并且所述形变传感器均匀设置于所述透明保护层的下侧且在所述固态面板的边缘外侧。

上述方案中，所述力敏传感器设置于所述透明保护层的下侧且在所述固态面板的边缘外侧。

上述方案中，所述固态面板为透射式显示屏。

本发明还提供了一种坐标输入装置的抗干扰方法，该坐标输入装置包括：固态面板、控制模块、与控制模块电气连接的形变传感器，该方法包括下列步骤：

设置力敏传感器，由控制模块检测力敏传感器输出的信号；

根据力敏传感器输出的信号判断出力敏传感器被触发；

根据形变传感器输出的信号获得固态面板上的触发位置。

上述方案中，所述根据力敏传感器输出的信号判断出力敏传感器被触发包括：

将力敏传感器输出的信号与预设的阈值相比较，当力敏传感器输出的信号超过预设的阈值时，判断出力敏传感器被触发。

 

（三）有益效果

本发明所提供的抗干扰的坐标输入装置及方法中，通过在坐标输入装置中设置力敏传感器，并根据力敏传感器输出的信号判断出力敏传感器被触发后，根据形变传感器输出的信号获得固态面板上的触发位置。

采用本发明所述的方案，只有在点击固态面板表面时，力敏传感器才会被触发，形变传感器输出的信号方为有效信号，根据形变传感器输出的信号即可确定点击位置。本发明方案能够有效排除固态面板表面无点击力时，形变传感器所感应到的形变信号，从而消除机壳振动或外部振动使固态面板发生形变而对形变传感器检测点击位置造成的干扰，避免了电子信息设备的误操作，改善了设备的触控特性。

另外，当形变传感器和力敏传感器均设置在显示屏的下侧时，所述显示屏可以为反射式显示屏，有利于保护人眼的健康。

附图说明

图1是本发明的抗干扰的坐标输入装置实施例一的示意图；

图2是本发明的抗干扰的坐标输入装置实施例二的示意图；

图3是本发明的抗干扰的坐标输入装置的控制模块结构示意图；

图4是本发明的坐标输入装置的抗干扰方法的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明提供的坐标输入装置，包括：固态面板、控制模块、与控制模块电气连接的形变传感器以及力敏传感器，该力敏传感器与控制模块电气连接，由控制模块通过力敏传感器输出的信号判断出力敏传感器被触发后，根据形变传感器输出的信号获得固态面板上的触发位置。以下具体实施例中，固态面板为显示屏。

力敏传感器接收固态面板表面受到的压力，并产生相应的电信号，常用的力敏传感器如：压阻式传感器。形变传感器在受力后会发生形变，并根据压电效应产生电信号，常用的形变传感器如：压电陶瓷。

当点击固态面板表面时，固态面板表面发生形变，并将产生的振动波从点击位置传递到形变传感器，形变传感器接收到所述振动波后发生形变，并产生电信号。根据形变传感器产生的电信号就可以获得振动波的起始位置，也就是固态面板表面的点击位置。但是，当外部振动引起固态面板表面发生形变时，形变传感器也会因固态面板的振动而产生形变，并产生电信号，并因此获得非点击位置的坐标。

因而，由于力敏传感器与形变传感器不同的工作原理，导致力敏传感器只能检测有效的点击信号而无法确定具体的点击位置，只有在力敏传感器被触发，并判断该触发是一种有效的点击信号后，形变传感器输出的信号才会作为有效信号，通过使能放大后，进行处理并获得固态面板表面的点击位置。

如图1为根据本发明的抗干扰的坐标输入装置实施例一的结构示意图，坐标输入装置包括：壳体11、显示屏12、形变传感器13、力敏传感器14，控制模块15。

壳体11，用于支撑和固定显示屏12、形变传感器13、力敏传感器14和控制模块15；

显示屏12，用于根据输入设备16的点击力，发生相应的振动，并将产生的振动波传递出去；其中，显示屏12可以为各种形状，本实施例仅以矩形为例进行说明。这里，通过使用诸如笔、手指等作为输入设备16点击显示屏12，可计算出点击位置坐标，进而实现人机交互。

形变传感器13，设置于显示屏12的下侧，用于根据显示屏12的表面产生的振动波发生形变，并输出电信号；根据形变传感器输出的电信号可以获得振动波的起始位置，即显示屏表面的点击位置；其中，形变传感器输出的信号为模拟信号，该模拟的信号的波形、幅度、相位与输入设备16的材料性质、点击力度、点击速度和点击位置有关；其中，形变传感器13可以设置多个，本实施例设置了四个形变传感器13，并分别通过粘贴的方式设置于显示屏12下侧的四角区域。力敏传感器14，可通过粘贴的方式设置于显示屏12的下侧，用于根据显示屏12表面受到的点击力，输出相应的信号；当显示屏12表面没有点击力时，则不会输出信号；其中，力敏传感器14输出的信号为模拟信号，该模拟的电信号的波形、幅度、相位与输入设备16的材料性质、点击力度、点击速度和点击位置有关；优选地，力敏传感器14设置于显示屏12下侧的中间区域。在本实施例中，力敏传感器输出的信号为电信号。

控制模块15，用于通过力敏传感器输出的信号判断出力敏传感器被触发后，根据形变传感器输出的信号获得显示屏上的触发位置。

由此可见，本方案是在显示屏12表面存在点击力、且点击力有效时，才对形变传感器输出的信号进行处理，并确定该点击位置坐标，因而能够避免在显示屏12无点击力时，由于机壳振动或外部振动使显示屏12发生形变而对点击位置坐标造成的干扰。

这里，由于力敏传感器和形变传感器均设置在显示屏下面，不会对显示屏接收的外部光线造成影响，因此为了能够有效的保护人眼健康，较佳地，所述显示屏12可以为反射式显示屏；另外，由于反射式显示屏是利用外部光线所反射的光线照亮屏幕的，所以具有节能环保等诸多优点。当然，所述显示屏12也可以为透射式显示屏，但是，由于透射式显示屏利用置于显示屏下方的“发光板”进行显示，因此不具有保护人眼健康的优势；透射式显示屏下方的发光板的光源可以采用例如发光二极管（LED）、冷阴极摄像管（CCFL）、EL冷光片等。

如图2所示为本发明的抗干扰的坐标输入装置实施例二的结构示意图，实施例二为实施例一的变型，在显示屏22上方设置一透明保护层21，用以保护显示屏22、形变传感器23、力敏传感器24以及控制模块25。

本实施例中，透明保护层21可以是玻璃或透明亚克力膜，并略大于显示屏22。为了提高显示效果，较佳地，显示屏22为透射式显示屏，诸如带背光的液晶显示屏；其中，显示屏22可以是各种形状，在本实施例中显示屏22为矩形。通过使用诸如笔、手指等作为输入设备26点击透明保护层21，由透明保护层21将作用力传导给显示屏22，在力敏传感器24被触发后，由形变传感器23输出信号计算出点击位置坐标，最终获得因透明保护层被点击而在显示屏上产生的触发位置，进而实现人机交互。

形变传感器23，设置于透明保护层21的下侧，且位于显示屏22边缘的外侧，用于根据透明保护层21表面产生的振动发生形变，并输出相应的电信号；较佳地，设置四个形变传感器23，所述形变传感器23可通过粘贴的方式设置于透明保护层21下侧的四角区域。

力敏传感器24，可通过粘贴的方式设置于透明保护层21的下侧，且位于显示屏22边缘的外侧，用于根据透明保护层21表面的点击力，输出相应的信号；当透明保护层21表面没有点击力时，则不会输出信号；其中，形变传感器23和力敏传感器24输出的信号的波形、幅度、相位均与输入设备26的材料性质、点击力度、点击速度和点击位置有关。本实施例中，力传感器输出的信号为电信号。

控制模块25，用于通过力敏传感器24输出的信号判断出力敏传感器被触发后，根据形变传感器23输出的信号获得透明保护层的触发位置。

由此可见，本方案是在透明保护层21表面存在点击力，且所述点击力有效时，才对形变传感器输出的电信号进行处理，并确定该点击位置坐标，因而能够避免透明保护层21表面无点击力时，由于机壳振动或外部振动使透明保护层21发生形变而对点击位置坐标造成的干扰。

图3为本发明图1和图2所示抗干扰的坐标输入装置中控制模块的结构示意图，包括：处理单元31和多路放大单元32；其中，

处理单元31，分别与多路放大单元32、力敏传感器电气连接，用于检测力敏传感器输出的信号，并当力敏传感器输出的信号超过预设的阈值时，使能多路放大单元32，并对经多路放大单元32放大的形变传感器的信号进行相应处理后，确定触发位置。所述阈值为判断力敏传感器输出的信号有效时的最低值，并且可通过处理单元根据实际情况进行设定；这里，所述处理单元31可以为单片机。

多路放大单元32，分别与各个形变传感器电气连接，用于在接收到处理单元的使能信号后放大形变传感器输出的信号。

所述处理单元31对多路放大单元32放大的形变传感器的信号进行相应处理，具体包括：实时采集经多路放大单元32放大的形变传感器的信号，并将上述信号进行模拟/数字转换,从转换成的数字信号中提取特征向量，并在预置的跟坐标对应的坐标特征量中找出与所提取的特征向量相一致的坐标特征向量，再根据坐标与坐标特征向量的对应关系，确定点击位置的坐标。

基于上述装置，本发明还提供了一种坐标输入装置的抗干扰方法，如图4所示，包括以下步骤：

步骤400：在坐标输入装置中设置力敏传感器；

本步骤中，坐标输入装置包括：固态面板、控制模块、与控制模块电气连接的形变传感器，对于图1所示的坐标输入装置，将力传感器设置在所述显示屏下侧的中心部分；对于图2所示的坐标输入装置，将力传感器设置在透明保护层的下侧且在显示屏的边缘外侧。

步骤401：检测力敏传感器输出的信号大小，并判断出力敏传感器是否被触发；如果判断力敏传感器被触发，则执行步骤402；否则，循环步骤401；

本步骤中，本发明所述抗干扰的坐标输入装置开机并初始化完成后，进入空闲等待状态；实时检测力敏传感器输出的信号，将力敏传感器输出的信号与预设的阈值相比较，当力敏传感器输出的信号超过预设的阈值时，则判断出力敏传感器被触发，并执行步骤402；否则，判断出力敏传感器没有被触发，返回步骤401；其中，所述阈值为判断力敏传感器输出的有效信号的最低值，并且可通过处理单元根据实际情况进行设定；在本实施例中，阈值可取100 mv。

步骤402：根据所述形变传感器输出的信号确定触发位置，然后返回步骤401。

本步骤中，当判断出力敏传感器被触发时，对所述形变传感器输出的信号进行处理，以确定触发位置；所述对形变传感器输出的信号进行处理，具体包括：分时轮流采集各形变传感器输出的信号，并将采集到的信号进行放大；将所述信号进行模拟/数字转换,从转换成的数字信号中提取特征向量；将提取的特征量与预置的跟坐标对应的坐标特征量进行匹配，从而确定触发位置，然后，返回步骤401，并等待输入设备的下一次点击操作。

综上所述，本发明能够排除形变传感器感应到的非点击产生的形变信号，因而具有较好的抗干扰的优点，可方便地与各种电子设备和通信设备结合，降低了电子设备和通信设备的成本，并改善了设备的触控特性。

以上所述仅是本发明的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种抗干扰的坐标输入装置，包括：固态面板、控制模块、与控制模块电气连接的形变传感器，其特征在于，还包括力敏传感器，该力敏传感器与控制模块电气连接，由控制模块通过力敏传感器输出的信号判断出力敏传感器被触发后，根据形变传感器输出的信号获得固态面板上的触发位置。

2.根据权利要求1所述的抗干扰的坐标输入装置，其特征在于，所述控制模块包括：处理单元和多路放大单元，其中，

处理单元，用于检测力敏传感器输出的信号，当力敏传感器输出的信号超过预设阈值时，使能多路放大单元，对经多路放大单元放大的形变传感器输出的信号进行处理后，确定固态面板上的触发位置；

多路放大单元，用于在接收到处理单元的使能信号后放大形变传感器输出的信号。

3.根据权利要求2所述的抗干扰的坐标输入装置，其特征在于，所述固态面板为显示屏。

4.根据权利要求3所述的抗干扰的坐标输入装置，其特征在于，所述形变传感器的数量为多个，并且所述形变传感器均匀设置于所述固态面板的下侧边缘。

5.根据权利要求4所述的抗干扰的坐标输入装置，其特征在于，所述力敏传感器设置于固态面板下侧的中心部分。

6.根据权利要求5所述的抗干扰的坐标输入装置，其特征在于，所述固态面板为反射式显示屏。

7.根据权利要求2所述的抗干扰的坐标输入装置，其特征在于，所述固态面板上方设置有透明保护层。

8.根据权利要求7所述的抗干扰的坐标输入装置，其特征在于，所述形变传感器的数量为多个，并且所述形变传感器均匀设置于所述透明保护层的下侧且在所述固态面板的边缘外侧。

9.根据权利要求8所述的抗干扰的坐标输入装置，其特征在于，所述力敏传感器设置于所述透明保护层的下侧且在所述固态面板的边缘外侧。

10.根据权利要求9所述的抗干扰的坐标输入装置，其特征在于，所述固态面板为透射式显示屏。

11.一种坐标输入装置的抗干扰方法，该坐标输入装置包括：固态面板、控制模块、与控制模块电气连接的形变传感器，其特征在于，包括下列步骤：

设置力敏传感器，由控制模块检测力敏传感器输出的信号；

根据力敏传感器输出的信号判断出力敏传感器被触发；

根据形变传感器输出的信号获得固态面板上的触发位置。

12.根据权利要求11所述的坐标输入装置的抗干扰方法，其特征在于，所述根据力敏传感器输出的信号判断出力敏传感器被触发包括：

将力敏传感器输出的信号与预设的阈值相比较，当力敏传感器输出的信号超过预设的阈值时，判断出力敏传感器被触发。

Images