金属压力按键技术介绍

深圳瑞浒科技有限公司 技术总监：廖光睿

现在行业内，海尔卡萨帝烤箱，科勒浴室镜都用上了纯压力的压感按键技术。这种技术是利用面壳的形变，来检测用户是否有按压动作；1，检测面壳形变，是用类似应变片的传感器，粘在面壳上，让传感器能跟随面壳弯曲；2，传感器弯曲会让分布于传感器表面的感应电阻被拉伸，产生微小的阻值变化。通常用四个感应电阻，组成惠斯通电桥，更有利于小信号的检测。是不是有点复杂，下面我们分步来解释：

1，检测面壳形变，如下图，

任何材质的面板，受到压力时，都会产生形变。常用的铝合金面板，厚度在0.6mm，面积为20mmx20mm，给中心施加1.5N的压力，中心位置会向下形变4um。这样的形变，传感器就能准确地检测到。这个技术支持铝板0.5mm至1.2mm; 支持不锈钢面板0.4mm至1.0mm；塑料外壳支持0.5mm至3mm厚；在这个厚度范围内都能准确的检测到1.5N按压力的信号。通常考虑到面板材料自身的可靠性，不会被按变形、被按塌陷的问题，铝合金一般选用0.5-0.6mm的厚度，不锈钢选用0.6mm的厚度，塑料选用1mm的厚度，这样面板即可靠，信号也比较大。

2，感应电阻，如下图

传感器黑色部分，有4个感应电阻。

压感按键传感器单元采用压阻式压力传感器原理的惠斯通桥式结构，其中R1、R3为可变电阻。当面板形变时，R1、R3的阻值发生变化，通过24位高精度ADC检测S+、S-两端电压变化，从而实现压力的检测。

上图是两个按键的检测电路图，J8、J9是两个按键传感器的接口，通过U5B, U5A,微分放大电路，将差分信号放大1000倍左右，输出给U2，STM32F030芯片的ADC采集口，转为数字信号，芯片内部通过简单的算法，判断按键是否被按压，输出信号。U2芯片通过2个LED和蜂鸣器，指示按键判断结果。

审核编辑 黄宇