TWI549034B

TWI549034B - 電子裝置

Info

Publication number: TWI549034B
Application number: TW104105680A
Authority: TW
Inventors: 郭家榮; 劉明峰; 張凱蒂; 卓秀清
Original assignee: 佳世達科技股份有限公司
Priority date: 2015-02-17
Filing date: 2015-02-17
Publication date: 2016-09-11
Also published as: US20160238433A1; TW201631448A

Description

電子裝置

本發明描述一種電子裝置，尤指一種具有測重功能的電子裝置。

隨著科技進步，各種電子裝置被廣泛地應用於日常生活中，常見的電子裝置多半結合觸控板或是觸控螢幕以讓使用者獲得更好的操作體驗。一般觸控板或是觸控螢幕常使用電容式的觸控感測(Capacitive Touch Sensing)或是電阻式的觸控感測(Resistive Touch Sensing)。電容式觸控面板是利用數排之透明電極與人體之間的靜電結合所產生之電容變化，從所產生之誘導電流來檢測其座標。而電阻式觸控面板主要由上下兩組ITO導電層疊合而成，使用時利用壓力使上下電極導通，經由控制器測知面板電壓變化而計算出接觸點位置進行輸入。電容式觸控面板以消費性電子產品為應用大宗，與電阻式觸控面板相比，電容式觸控面板表現出更加良好的觸控性能及反應時間，使用者僅輕輕碰觸就能迅速感應，對觸碰力道的反應性非常靈敏，且有良好的使用壽命。

雖然電子裝置結合電容式觸控面板已在日常生活中隨處可見，但仍有許多功能有待擴充。舉例來說，當使用者出國時，可能會攜帶重量不一的行李，而各國機場的入關及出關常常對攜帶行李的重量有所限制。此時，若使用者未攜帶重量檢測裝置，可能會因無法自行檢測行李重量而在登機程序上花費多餘時間。另一個例子為，當使用者於購物時，許多計價方式為依照購物商品的重量計算價錢。此時，若使用者未攜帶重量檢測裝置，可能會無法自行檢測購物商品的重量而在計價時受騙或吃虧。然而，以目前的電子裝置而言，並無提供一種簡便且準確的重量檢測功能。並且，結合電子裝置以及重量檢測系統需要加裝額外的測重電路，除了影響電子裝置的耗能，亦影響其電路佈局的體積。

因此，發展一種電子裝置，在不改變其內部電路的前提下，具有準確的重量檢測功能是非常重要的。

本發明一實施例描述了一種電子裝置，包含殼體、觸控板、處理器及一組導電橡膠。觸控板具有接觸面，處理器設置於殼體內，耦接於觸控板，其中當待測物體提供重力於該組導電橡膠且該組導電橡膠碰觸接觸面時，處理器於觸控板偵測一數值，並根據數值取得待測物體的重量。

100、200、300、400、500、600‧‧‧電子裝置

10、101、102、103、104、105、106、110‧‧‧導電橡膠

20‧‧‧載體

30‧‧‧機身殼體

40‧‧‧觸控板

50‧‧‧處理器

60‧‧‧接地埠

D‧‧‧待測物體

R‧‧‧接觸區域

RC‧‧‧顯示區域

21‧‧‧背蓋

V1‧‧‧顯示區

V2‧‧‧非顯示區

90‧‧‧掛勾

P、P’‧‧‧空間座標

211、212、311、312‧‧‧面

S‧‧‧平面

第1圖係為本發明第一實施例之電子裝置的架構圖。

第2圖係為本發明第1圖實施例在初始化時，顯示觸控面板所顯示的測重資訊示意圖。

第3圖係為本發明第1圖實施例在測重時，顯示觸控面板所顯示的測重資訊示意圖。

第4圖係為本發明第二實施例之電子裝置的架構圖。

第5圖係為本發明第三實施例之電子裝置的架構圖。

第6圖係為本發明第四實施例之電子裝置的架構圖。

第7A圖係為本發明第五實施例之電子裝置的架構圖。

第7B圖係為第7A圖實施例之電子裝置的剖面圖。

第8圖係為本發明第六實施例之電子裝置的架構圖。

第1圖係為本發明第一實施例之電子裝置100的架構圖。電子裝置100包含導電橡膠10、載體20、殼體30、觸控板40及處理器50。電子裝置100具有量測待測物體D之重量的能力。觸控板40設置於殼體30之一面，且具有一個接觸面以感測各種碰觸物體的接觸面積。處理器50設置於殼體30內，耦接於觸控板40。載體20用來乘載待測物體D。導電橡膠10設置於觸控板40的接觸面與載體20之間。導電橡膠10具有接地埠60，用以將導電橡膠10接地以增加電子裝置100的測重效能。載體20設置於待測物體D與導電橡膠10之間。在本實施例中，載體20係為任何具備乘載待測物體D之能力的物體，可為金屬材質或非金屬材質。導電橡膠10主要以高性能矽橡膠為基料，配特種填料(如銅鍍銀、鋁鍍銀、玻璃鍍銀、石墨鍍鎳顆粒等)和助劑。導電橡膠10在本發明中可為任何具有彈性係數之導電性物體，其彈性係數可為任何數值，但基於成本、損耗與變形能力等因素，較佳的選擇鎳-銅、銀-玻璃、銀包銅作為導電填料，更能發揮本發明的效益。觸控板40係為電容式觸控面板，且當觸控板40被觸控時，會透過自容式(Self-Capacitance)感測法或互容式(Mutual-Capacitance)感測法產生電容值。當導電橡膠10透過接地埠60接地時，因導電橡膠10與觸控板40上的接觸面會有較大動態範圍(Dynamic Range)的電容值而增加電子裝置100的測重效能。在本實施例中，待測物體D提供向下的正向力(重力)，而處理器50可依照導電橡膠10與觸控板40上對應的電容值，透過查詢表(Table)或轉換公式(Transfer Function)計算待測物體D的重量。此外，雖然電子裝置100係使用載體20以乘載待測物體D，然而本發明卻不限於此，其它實施例中的電子裝置100亦可使用導電橡膠10直接乘載待測物體D。以下將詳述本發明之電子裝置100的測重流程以及測重原理。

這裡舉一個例子來詳述電子裝置100的測重流程以及測重原理。若使用者欲量測重量為W_D的待測物體D之重量，使用者必須要將待測物體 D置放於電子裝置100的載體20上。此時，待測物體D的重力透過載體20傳至導電橡膠10，使導電橡膠10發生形變(被壓縮)。換言之，此時導電橡膠10底部所受的總重量為待測物體D的重量W_D、載體20的重量W₂₀以及導電橡膠10本身的重量W₁₀。導電橡膠10此時發生形變的態樣為壓縮性形變，故導電橡膠10的底面積將會變大，導致導電橡膠10與觸控板40接觸面的接觸面積亦會增加。在本實施例中，觸控板40係為電容式觸控面板，因此符合C=εA/d的接觸電容公式。在此公式中，C係為等效接觸電容值，ε係為介電質常數，A係為接觸面積，d係為電容兩夾板的等效距離。因此，在參數ε及d為固定的條件下，接觸面積A與接觸電容值C為正比關係。因此，當導電橡膠10與觸控板40接觸面的接觸面積A增加時，接觸電容值C亦會增加。處理器50偵測觸控板40受到上述重力影響後的接觸面積A及對應的接觸電容值C後，即可透過查詢表或轉換公式計算對應估測重量W_Est。此時，若處理器50計算出的估測重量W_Est有高度的準確性，則估測重量W_Est應滿足W_Est=W_D+W₁₀+W₂₀的關係。為了求得待測物體D的重量W_D，使用者必須取得電子裝置100初始化的重量。因此，使用者須將待測物體D由電子裝置100上的載體20移除。此時，導電橡膠10底部所受的總重量為載體20的重量W₂₀以及導電橡膠10本身的重量W₁₀。由於導電橡膠10所受的重量減低，因此導電橡膠10與觸控板40接觸面的接觸面積A將變小，而導致接觸電容值C降低。處理器50偵測出觸控板40受到待測物體D重力移除後的接觸面積A及接觸電容值C後，即可透過查詢表或轉換公式計算對應初始化重量W_Ini。此時，若處理器50計算出的初始化重量W_Ini有高度的準確性，則初始化重量W_Ini應滿足W_Ini=W₁₀+W₂₀的關係。隨後，處理器50將計算待測物體D的估測重量W_{D_Est}，且待測物體D的估測重量W_{D_Est}將等於重量W_Est減去重量W_Ini，即W_{D_Est}=W_Est-W_Ini。

第2圖係為電子裝置100在初始化時，顯示觸控面板所顯示的測重資訊示意圖，而第3圖係為電子裝置100在測重時，顯示觸控面板所顯示的測重資訊示意圖。在本實施例中，觸控板40係為顯示觸控面板。於第2圖中，觸控板40顯示了導電橡膠10與觸控板40接觸面的接觸區域R對應的類比對數位轉換(Analog to Digital Converter，ADC)數值之資訊，以及接觸區域R之外對應的ADC數值之資訊。在此，接觸區域R內的ADC數值均遠高於接觸區域R之外的ADC數值。在本實施例中，由於接觸區域R內的ADC數值正比於導電橡膠10與觸控板40接觸電容值C，故ADC數值越高表示觸控板40受到的重力越大。在本實施例中，由於觸控板40係為電容式觸控面板，因此觸控板40包含觸控訊號傳輸層及觸控訊號接收層，而每層具有複數條觸控訊號傳輸線以及觸控訊號接收線。在第2圖中，觸控板40將顯示導電橡膠10與觸控板40接觸面的接觸座標，如顯示區域RC所示。在顯示區域RC中，X軸為觸控訊號接收線的索引(Index)，Y軸為觸控訊號傳輸線的索引，顯示區域RC中高亮度的部分即為導電橡膠10與觸控板40接觸面的接觸區域。同樣地，在第3圖中，觸控板40也顯示了導電橡膠10與觸控板40接觸面的接觸區域R對應的ADC數值之資訊及接觸區域R之外對應的ADC數值之資訊。觸控板40亦於顯示區域RC顯示導電橡膠10與觸控板40接觸面的接觸座標及接觸區域。然而，對比於第2圖中電子裝置100尚未放置待測物體D時之初始化狀態，於第3圖電子裝置100受到待測物體D重力的影響下，由於導電橡膠10更壓縮，故第3圖的接觸區域R之面積會比第2圖的接觸區域R更大。並且，第3圖顯示區域RC中之高亮度部分的面積亦比第2圖顯示區域RC中之高亮度部分的面積更大，表示導電橡膠10受到待測物體D重力的壓縮下，使得與觸控板40接觸面的接觸區域跨越了更多的觸控訊號接收線及觸控訊號傳輸線。在本實施例中，由於觸控板40能即時性(Real Time)地顯示了導電橡膠10接觸於觸控板40接觸面的座標資訊、面積資訊及數值資訊(ADC數值)，因此使用者可隨時觀看並理解電子裝置100量測待測物體D時之重力變化。

第4圖及第5圖描述了本發明之具有測重功能的電子裝置200及 300。在第4圖及第5圖的實施例中，導電橡膠10可為多個導電橡膠101、102、103與104的組合，而這些導電橡膠之彈性係數必須相同。並且，第4圖及第5圖的實施例中，利用待測物體D之重力壓縮導電橡膠101、102、103與104使之發生形變，而處理器50透過觸控板40取得導電橡膠101、102、103與104接觸面積總和A1與接觸電容值C的變化，再透過查詢表或轉換公式計算待測物體D的重量W_D之流程，同於前述第一實施例中電子裝置100的流程，因此不再贅述，若這些導電橡膠之彈性係數或其他特性不相同，仍要實施本發明則需要針對每一個導電橡膠特定的查詢表或轉換公式計算，而非如前所述直接加總就可以進行估算。以下將詳細描述第4圖及第5圖之電子裝置200及300之實施例，其設計結構以及如何使用其測重功能的方法。

第4圖係為本發明第二實施例之電子裝置200的架構圖。在第4圖中，電子裝置200具有背蓋21。背蓋21的設置方式可為將其側邊(本實施例為背蓋21的上側邊)樞接於殼體30的側邊(本實施例為下側邊)。背蓋21亦可為電子裝置200用來保護殼體30的殼套，以卡固方式樞接於殼體30。當背蓋21收合時具有保護觸控板40或電池(未圖示)的功能。背蓋21具有第一面211及第二面212，導電橡膠101、102、103與104設置於第二面212上。當使用者欲使用電子裝置200量測待側物體D的重量W_D時，須將背蓋21第二面212的導電橡膠101、102、103與104碰觸於觸控板40的接觸面。使用者接下來須將待側物體D放置於背蓋21的第一面211上，使背蓋21的第一面211乘載待測物體D。因此，待測物體D會產生重力，透過背蓋21使導電橡膠101、102、103與104發生形變，而處理器50將依此計算出待測物體D的重量W_D。在第4圖的實施例中，處理器50計算待測物體D的重量W_D之方式可為取得待測物體D提供重力時之估測重量W_Est，減去待測物體D重力移除時之初始化重量W_Ini，其中重量W_Est等於背蓋21的重量，導電橡膠101、102、103與104之總重量W₁₀與待測物體D之重量W_D之總和。重量W_Ini等於背蓋21的重量，與導電橡膠101、102、103與104之總重量W₁₀之總和。然而，雖然本發明之電子裝置200係以背蓋21乘載待測物體D，然而本發明卻不限於此，其它實施例中，電子裝置200可用任何樞接於殼體30的平面乘載待測物體D，例如使用側蓋以乘載待測物體D。

第5圖係為本發明第三實施例之電子裝置300的架構圖。在第5圖中，電子裝置300之殼體30具有第一面311及第二面312。第一面311上具有觸控板40，且包含接觸面。第二面312用以乘載待側物體D。在電子裝置300中，導電橡膠101、102、103與104放在一平面S上，用以承載殼體30並接觸於觸控板40的接觸面，殼體30做為一載盤來承載待側物體D。當使用者欲使用電子裝置300量測待側物體D的重量W_D時，須將待側物體D置於殼體30之第二面312上。此時，待測物體D會產生重力，透過殼體30使導電橡膠101、102、103與104發生形變，而處理器50將依此計算出待測物體D的重量W_D。在本實施例中，處理器50計算待測物體D的重量之方式可為取得待測物體D提供重力時之估測重量W_Est，減去待測物體D重力移除時之初始化重量W_Ini，其中重量W_Est等於殼體30以及內部元件所有的重量，與待測物體D的重量W_D之總和。重量W_Ini等於殼體30以及內部元件所有的重量。本發明的導電橡膠101、102、103與104因要承載電子裝置300，可做一體成型的設計，例如第5圖中四個導電橡膠101、102、103與104的底部相互連接而一體成形，可更穩定地支撐電子裝置300，並依使用者的需求可設計做三點式、長條式的變化。

第6圖係為本發明第四實施例之電子裝置400的架構圖。在第6圖中，電子裝置400的導電橡膠110係隱藏於殼體30內，觸控板40相對於殼體30可上下移動。換言之，導電橡膠110設置於觸控板40之背側與殼體30之底側間，觸控板40之背側具有觸控功能。當使用者欲使用電子裝置300量測待側物體D的重量W_D時，須將待側物體D放於觸控板40之上。此時，受到待側物體D的重力影響而觸控板40下壓使隱藏於殼體30內的導電橡膠110發生形變而相對觸控板40之背側進行接觸。而處理器50將依相對觸控板40之背側的接觸面積，計算待測物體D的重量W_D，於此實施例導電橡膠110為一口字形用以支撐觸控板40，然本發明不限於此形狀的支撐方式。

第7A圖係為本發明第五實施例之電子裝置500的架構圖。在第7A圖中，電子裝置500包含觸控板40的表面，其包含了顯示區V1以及非顯示區V2。顯示區V1用以顯示影像，而非顯示區V2可用以設置接收按鍵或是觸碰符號等不具顯示功能的區域。導電橡膠105與106可隱藏於殼體30內。第7B圖為第7A圖之空間座標P-P’截面的剖面圖，電子裝置500的表面設置透明保護板70。而透明保護板70的面積可約略等於電子裝置500的上表面的面積，其下設置導電橡膠105與觸控面板40，觸控面板40可由殼體30內部結構固定，在第7A圖的實施例中，導電橡膠105與106分別設置於電子裝置500的兩側邊用以支撐透明保護板70，當待側物體D放置於透明保護板70的上方時，因重力壓擠導電橡膠105與106使透明保護板70相對於殼體30移動，造成導電橡膠105與106與觸控面板40的接觸面積同時發生改變。觸控面板40與先前技術較大的差異處在於觸控面板40除了顯現於顯示區V1外，更延伸至非顯示區V2以用於實施本發明的秤重功能。當使用者欲使用電子裝置500量測待側物體D的重量W_D時，須將待側物體D置於透明保護板70之上。此時，導電橡膠105與106將受到待側物體D的重力影響而發生形變，處理器50將依此計算待測物體D的重量W_D。

第8圖係為本發明第六實施例之電子裝置600的架構圖。在第8圖中，電子裝置600與電子裝置200相似，差異之處為電子裝置600具有掛勾90，而掛勾90接於背蓋21之一側(本實施例為下側)以及殼體30之一側(本實施例為下側)，用以懸掛待測物體D。當使用者欲使用電子裝置600量測待側物體D的重量W_D時，須將待測物體D懸掛於掛勾90之下。此時，待測物體D會提供向下的正向力(重量W_D)，而因掛勾90接於背蓋21及殼體30之一側，故垂直向下的正向力(重量W_D)會等於背蓋21由左至右的壓力P₂₁，以及殼體30由右至左的壓力P₃₀之合力。在此情況下，背蓋21由左至右的壓力P₂₁的水平分量P_L會擠壓導電橡膠101、102、103與104。同理，殼體30由右至左的壓力P₃₀的水平分量P_R亦擠壓導電橡膠101、102、103與104。更精確地說，壓力P_R、壓力P_L、壓力P₂₁及壓力P₃₀的關係為P_R=P₃₀cos(θ₁)以及P_L=P₂₁cos(θ₂)，其中θ₁係為壓力P_R與壓力P₃₀方向的夾角，而θ₂係為壓力P_L-與壓力P₂₁方向的夾角。導電橡膠101、102、103與104同時受到壓力P_R與壓力P_L的擠壓後，其與觸控板40接觸面的接觸面積總和A1將發生改變，處理器50即依此計算待測物體D的重量W_D。

在上述所有實施例中，雖然本發明應用四個導電橡膠101、102、103與104於電子裝置中以實現量測待測物體D的功能。但本發明卻不限於此，其它實施例中亦可使用任何數量的導電橡膠以達成測重功能。並且，本發明之導電橡膠的形狀亦不限制於圓柱體，其它實施例亦可使用任何形狀的導電橡膠。然而，應了解的是，使用圓柱體的導電橡膠由於受力平均，將更敏感地反應出重力對於接觸面積的影響，使重量的量測結果更準確。

綜上所述，本發明揭露一種電子裝置，能在不改變內部電路結構的前提下，具有高精準度的重量檢測功能。本發明電子裝置實現測重功能之方法在於利用導電橡膠受到待測物體之重力影響而發生形變，使導電橡膠與觸控面之接觸面積改變，電子裝置內部之處理器即根據偵測到觸控面上之接觸面積變化而估測待測物體的重量。此外，由於本發明之電子裝置之導電橡膠與機身殼體可為一體成形之設計，使用者攜帶電子裝置時等同於攜帶一個小型的測重裝置。因此，本發明之電子裝置在需要自行檢測重量的場合時，具有高度的便利性。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100‧‧‧電子裝置

10‧‧‧導電橡膠