利索能及
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专利号: 202110401976X
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电容式压电触摸虚拟按键,其特征在于:包括介质层(1)上通过至少两个铆钉(3)设定虚拟按键触摸区域(2),虚拟按键触摸区域(2)是一个两端固定梁结构,虚拟按键触摸区域(2)中的介质层(1)上表面设置触摸电容电极(4),触摸电容电极(4)与控制电路输入端连接,触摸电容电极(4)上设置若干个压电驱动陶瓷片(5),压电驱动陶瓷片(5)与控制电路输出端连接,触摸电容电极(4)上设置若干个压电能量收集陶瓷片(6),压电能量收集陶瓷片(6)与控制电路的输入端连接;所述压电驱动陶瓷片(5)为逆压电效应,用户抵贴虚拟按键触摸区域(2),触摸电容电极(4)接收信号并传输到控制电路输入端,控制电路输出端传输信号至压电驱动陶瓷片(5),压电驱动陶瓷片(5)振动,使虚拟按键触摸区域(2)振动,用户抵贴部位产生触觉;所述虚拟按键触摸区域(2)至少设置两个压电驱动陶瓷片(5),压电驱动陶瓷片(5)处于两端固定梁的固有振型的波峰波谷处,虚拟按键触摸区域(2)两个压电驱动陶瓷片(5)形成同频和同形的共振模态,在空间和时间上相差π/2,使虚拟按键触摸区域(2)上形成行波,行波为弹性体运动波,当用户抵贴部位在虚拟按键触摸区域(2)移动,使行波运动方向一致或相反时用户感受不同;用户在虚拟按键触摸区域(2)沿不同方向滑动时,会对行波产生不同的抑制效果,使虚拟按键触摸区域(2)的振动不同,压电能量收集陶瓷片(6)收集的信号不同,从而调节音量的大小。

2.一种电容式压电触摸虚拟按键设计方法,其特征在于,包括如权利要求1所述的电容式压电触摸虚拟按键并且包括如下步骤:

1)根据用户使用习惯在移动设备上选定虚拟按键触摸区域(2)位置、形状和尺寸;

2)选取介质层(1)作为虚拟按键触摸区域(2)的介质层,选取导电材料作为触摸电容电极(4),选取压电陶瓷材料作为压电驱动陶瓷片(5)和压电能量收集陶瓷片(6);通过振动力学及弹性力学知识结合ANSYS工程软件模拟计算分析得出压电驱动陶瓷片(5)的粘贴位置;

3)将虚拟按键触摸区域(2)所对应的电容电极连接到虚拟按键触摸区域(2)控制电路的相应输入通道;

4)将虚拟按键触摸区域(2)形成振动触觉的压电驱动陶瓷片(5)连接到控制电路的相应输出通道;

5)将虚拟按键触摸区域(2)中的压电能量收集陶瓷片(6)连接到控制电路的相应输入通道。

3.根据权利要求2所述的一种电容式压电触摸虚拟按键设计方法,其特征在于:步骤2)中,所述介质层(1)采用有机玻璃介质层、亚克力介质层、金属介质层中的任一种。

4.根据权利要求2所述的一种电容式压电触摸虚拟按键设计方法,其特征在于:步骤2)中,导电材料ITO为触摸电容电极(4),压电陶瓷材料PZT‑5压电陶瓷片作为压电驱动陶瓷片(5)和压电能量收集陶瓷片(6)。