一種單表面位置傳感器及其定位方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種單表面位置傳感器及其定位方法，尤其是一種基于靜電感應的單 表面位置傳感器，屬于傳感器技術領域。
【背景技術】
[0002] 位置傳感器是一種廣泛應用的傳感器，其主要應用包括觸摸屏、物體定位與位移 測量控制等，尤其可顯著提高人機交互水平，具有便捷可靠的優(yōu)點。位置傳感器有兩大類， 包括接觸式和接近式，具體根據(jù)工作原理又可分為電容式、電磁式、壓電式、光電式、差動變 壓器式、電渦流式等。
[0003] 現(xiàn)有的傳感器為被動式傳感器，耗能高、體積大、分辨率低、成本較高。
[0004] 現(xiàn)有位置傳感器多使用基于傳感器陣列的數(shù)字化定位技術，根據(jù)傳感器陣列中感 受到刺激的傳感器位置來確定位置。這種數(shù)字化的傳感器定位精度受到傳感器陣列密度的 限制，且并且對傳感器工藝提出較高的要求高，成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為了減少傳感器耗能，提高分辨率以及降低成本，提出一種基于靜電與摩 擦原理的單表面位置傳感器。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種單表面位置傳感器，其特征在于，
[0007] 包含襯底層和感應電極；
[0008] 所述感應電極位于所述襯底層上方。
[0009] 進一步地，所述傳感器還包含摩擦層；
[0010] 所述摩擦層位于所述襯底層上方；
[0011] 所述摩擦層位于所述感應電極中間。
[0012] 進一步地，所述傳感器還包含摩擦層；
[0013] 所述摩擦層位于所述襯底層下方。
[0014] 進一步地，所述感應電極的數(shù)量為一個或一個以上。
[0015] 進一步地，各獨立的所述感應電極通過相同的負載電阻接地；使被測物體與所述 摩擦層產(chǎn)生至少一次接觸和分離，在所述各個負載電阻上產(chǎn)生不同的電壓輸出；通過分析 各個電極電壓的比值確定被測物體的位置。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種單表面位置傳感器的定位方法，適用于所述 的單表面位置傳感器，包括：
[0017] 將傳感器的工作區(qū)域劃分為多個測試點，依次對每個測試點進行感應測試，得到 每個測試點對應的各個電極的峰值電壓數(shù)據(jù)；
[0018] 根據(jù)每一行的測試點對應的各個電極的峰值電壓數(shù)據(jù)，擬合出每一行的橫向擬合 曲線，根據(jù)每一列的測試點對應的各個電極的峰值電壓數(shù)據(jù)，擬合出每一列的縱向擬合曲 線；
[0019] 將每條橫向擬合曲線上的被測位置的橫向電極峰值電壓比值對應的點相連或進 行擬合，得到曲線L 1;將每條縱向擬合曲線上的被測位置的縱向電極峰值電壓比值對應的 點相連或進行擬合，得到曲線L2;
[0020] 將所述曲線1^與L2的交點的坐標確定為所述被測位置的坐標。進一步地，所述的 將傳感器的工作區(qū)域劃分為多個測試點，依次對每個測試點進行感應測試，得到每個測試 點對應的各個電極的峰值電壓數(shù)據(jù)，包括：
[0021] 將傳感器的工作區(qū)域按橫向和縱向劃分為n*n個區(qū)域，依次對η2個測試點進行感 應測試，得到每個測試點對應的四個電極的峰值電壓；
[0022] 根據(jù)每個測試點對應的四個電極的峰值電壓，計算出每個測試點對應的橫向電極 峰值電壓比值和縱向電極峰值電壓比值。
[0023] 進一步地，所述根據(jù)每一行的測試點對應的各個電極的峰值電壓數(shù)據(jù)，擬合出每 一行的橫向擬合曲線，根據(jù)每一列的測試點對應的各個電極的峰值電壓數(shù)據(jù)，擬合出每一 列的縱向擬合曲線，包括：
[0024] 根據(jù)每一行的每個測試點對應的坐標，通過設定的橫向擬合公式對每一行的每個 測試點對應的橫向電極峰值電壓比值數(shù)據(jù)進行擬合，得到每一行的橫向擬合曲線；
[0025] 根據(jù)每一列的每個測試點對應的坐標，通過設定的縱向擬合公式對每一列的每個 測試點對應的縱向電極峰值電壓比值數(shù)據(jù)進行擬合，得到每一列的縱向擬合曲線。
[0026] 進一步地，所述將每條橫向擬合曲線上的被測位置的橫向電極峰值電壓比值對應 的點相連得到曲線L 1;將每條縱向擬合曲線上的被測位置的縱向電極峰值電壓比值對應的 點相連得到曲線L2，包括：
[0027] 在單表面位置傳感器上按壓需要定位的被測位置，得到被測位置對應的四個電極 的峰值電壓，計算出被測位置對應的橫向電極峰值電壓比值和縱向電極峰值電壓比值；
[0028] 根據(jù)被測位置對應的橫向電極峰值電壓比值在每條橫向擬合曲線上確定一個指 定點，將所有橫向擬合曲線上的指定點連接起來或進行擬合，得到被測位置的可能曲線L 1;
[0029] 根據(jù)被測位置對應的縱向電極峰值電壓比值在每條縱向擬合曲線上確定一個指 定點，將所有縱向擬合曲線上的指定點連接起來或進行擬合，得到被測位置的可能曲線L 2。
[0030] 本發(fā)明的益處為：
[0031] 1、本發(fā)明提出的單表面位置傳感器為主動式傳感器，相較于傳統(tǒng)傳感器減少了能 量使用。
[0032] 2、本發(fā)明提出的單表面位置傳感器可制作為柔性透明薄膜，可廣泛應用于便攜式 電子設備及可穿戴設備。
[0033] 3、本發(fā)明提出的單表面位置傳感器工藝簡單，成本低，有利于大規(guī)模生產(chǎn)。
[0034] 4、本發(fā)明提出的模擬定位方法理論可靠性高，穩(wěn)定性好，并且不受傳感其陣列密 度的限制，分辨率高。
【附圖說明】
[0035] 圖1為本發(fā)明的單表面位置傳感器三維結構示意圖；
[0036] 圖2為本發(fā)明單表面位置傳感器的俯視圖；
[0037] 圖3為本發(fā)明單表面位置傳感器的左視圖；
[0038] 圖4為本發(fā)明提供的摩擦層位于襯底層下方的二維單表面位置傳感器結構示意 圖；
[0039] 圖5為本發(fā)明提供的一維單表面位置傳感器結構示意圖；
[0040] 圖6為本發(fā)明實施例提供的一種單表面位置傳感器的定位方法的處理流程圖。
【具體實施方式】
[0041] 當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以 及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點，但此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解， 構成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā) 明的不當限定，如圖其中：
[0042] 顯然，本領域技術人員基于本發(fā)明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發(fā)明的保 護范圍。
[0043] 實施例1 :如圖1至圖3所不，本實施例提供一種單表面位置傳感器，包含襯底層1 和感應電極；感應電極3、感應電極4、感應電極5和感應電極6位于襯底層1上方。
[0044] 在優(yōu)選方案中，傳感器還包含摩擦層2 ;摩擦層2位于襯底層1上方；摩擦層2位 于感應電極3、感應電極4、感應電極5和感應電極6中間。
[0045] 在優(yōu)選方案中，如圖4所示，傳感器還包含摩擦層2 ;摩擦層2位于襯底層1下方； 感應電極3、感應電極4、感應電極5和感應電極6位于襯底層1上方。
[0046] 在優(yōu)選方案中，如圖5所示，二維傳感器的感應電極的數(shù)量為兩個或兩個以上；摩 擦層2位于襯底層1上方；摩擦層2位于感應電極3、感應電極4之間。