Vehicle-mounted combined switch based on piezoelectric ceramics

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种基于压电陶瓷的车载组合开关，如图1~4所示，包括：

外壳1，内部为空腔，且顶部设置有多个安装口13，每个安装口13的底部设置向上凸起的支撑环面14；每个安装口13内均放置有功能组件，功能组件用来产生按压信号并对人员进行按压反馈；

装饰板2，设置在外壳1顶部，且遮盖住所有安装口13；装饰板2在车载组合开关的安装时会朝向人员供人员进行操作，其材质纹理与车辆的内外饰决定，可以为PC塑料或金属等材质，其厚度应保持在0.8mm左右，避免厚度太厚影响开关的灵敏度即按压的力值；装饰板2上设置出本车载组合开关控制的功能的图标，每个图标对应一个功能组件；

PCB板3(电路板)，设置在外壳1内部，主要用于安装本车载组合开关中需要用到的电路和电器元件。

上述的每个功能组件的具体结构如图2所示，包括从上到下设置的发光模块、FPC板5(柔性电路板)和压电陶瓷6；

发光模块顶面与装饰板2贴合，并与PCB板3电连接；

FPC板5与PCB板3电连接，且FPC板5顶部设置具有一定厚度的第一背胶51，第一背胶51对准压电陶瓷6的中心处；

压电陶瓷6的正极位于其中心处、负极位于其边缘处呈环形，正、负极分别通过呈圆片的双面导电胶布和呈环形片的双面导电胶布与FPC板5电连接，且压电陶瓷6底面边缘处与支撑环面14贴合，必要时压电陶瓷6底面边缘处还可以通过呈环状的第二背胶61粘在支撑环面14上，防止功能组件脱落；

PCB板3上设置有反馈电路，在PCB板3收集到压电陶瓷6产生的信号后，通过反馈电路控制对应功能组件中的发光装置发光，并且生成电信号驱动压电陶瓷6振动。

功能组件的具体工作原理如下：压电陶瓷6是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷现有材料，其在变形时能够产生电信号，在有电流输入时会产生变形；基于压电陶瓷6的特性，当人员按压装饰板2时，带动发光模块和第一背胶51下移，推动FPC板5和压电陶瓷6中心处向下，但是由于压电陶瓷6的边缘处被支撑环面14支撑住了，因此最终压电陶瓷6就会产生的是中心向下凹陷的形变进而产生电信号，电信号通过FPC板5传递至PCB板3上，再通过反馈电路的处理分析生成控制信号，这个控制信号除了会控制车上对应功能的开启、关闭，还会再去控制功能组件中的发光装置发光，并形成电信号通过FPC板5传递至压电陶瓷6上来驱动压电陶瓷6产生振动，从而保证通过光和触觉两种方式来对人员的按开关动作产生反馈。发光装置的发光模式可以根据具体的使用场景进行常亮常闭切换或者闪烁等模式的选择。

本组合开关中提供一种最优的反馈电路结构，如图5所示，包括收集模块71、控制模块72、信号生成模块73和电压增幅模块74；

收集模块71用于接收所述压电陶瓷6产生的电压信号，并将电压信号进行滤波整形和限幅后发送给控制模块72；

控制模块72使用ARMcortex-M4内核的MCU，在接收到有效按压信号后判断电压信号是否超过一定阈值，如果超过一定的阈值将认为是有效按压，此时就可以生成控制信号，车辆就可以根据控制信号来开启、关闭车上的对应功能，控制模块72还会将控制信号发送给信号生成模块73；

信号生成模块73在接收到控制信号后使用SPWM的方式生成正弦波信号，并通过电压增幅模块74将正弦波信号升压，升压后的高压正弦波信号驱动压电陶瓷6产生振动；电压增幅模块74包括升压电路和倍压电路，其中升压电路负责将电路从12V升到80V，倍压电路再将电压扩大5~6倍。

为了使振动的大小、模式能够产生变化来反馈出复杂开关的各个状态，反馈电路还包括多路转换模块75，用于接收控制模块72的控制信号并根据控制信号来选通一个或多个压电陶瓷6振动，从而使本车载组合开关的振动模式可调。

为了便于本组合开关的安装和维修，优选将外壳1设置成分体结构，包括相互卡接的上壳体11和下壳体12；上壳体11内设置向下开口的腔体，安装口13设置在上壳体11顶端，下壳体12用于封堵上壳体11的开口，且下壳体12的侧面与上壳体11的内壁贴合，这种结构可以将上壳体11和下壳体12之间的缝隙处设置到外壳1远离装饰板2的端面处，从而能够进一步地提升本组合开关的防水性能。

优选在装饰板2边缘设置有向下延伸的第一延伸环21，并在上壳体11顶端边缘设置有向上延伸的第二延伸环111；在装饰板2安装到上壳体11上时，第二延伸环111伸入第一延伸环21中，且第二延伸环111的外侧和第一延伸环21的内侧贴合，使第一延伸环21的底面低于第二延伸环111的顶面，并且使两者之间朝向外侧的缝隙处于外壳1的竖向侧面，从而能够再进一步地提升本组合开关的防水性能。

上壳体11和下壳体12优选使用以下结构进行卡接：下壳体12相对的两侧设置向上延伸的卡接环122，上壳体11的相对的两侧设置向外凸起的卡接块112；上壳体11和下壳体12通过卡接环122和卡接块112进行卡接，这种卡接结构简洁且便于拆装，能够有效降低生产成本。

在一些情况下，需要在下壳体12上开设出起到走线等作用的槽或者孔，槽或者孔的位置需要根据特定的使用场景进行设计，因此在上壳体11和下壳体12拼装时要保证下壳体12不会装反，因此本组合开关中通过在上壳体11底部设置多个定位槽113，并且使多个定位槽113的分布在卡接环122两侧不对称（比如两侧定位槽113的数量不同或者宽度不同等）来形成防呆结构，下壳体12侧面也设置与多个定位槽相互对应的多个向外凸起的定位块123，每个定位块123伸入对应的一个定位槽113中，来有效地避免下壳体12被装反。

安装口13侧面设置连通槽131；发光模块包括LED灯41和导光支架42；LED灯41安装在PCB板3上；导光支架42一端设置在装饰板2和FPC板5之间，另一端设置穿过连通槽131延伸至LED灯41顶部，导光支架42能够将LED灯41上的光从一端导致另一端，且导光支架42的中间段两侧与连通槽131侧壁贴合；通过导光支架42的结构，首先能够让LED灯41直接安装在PCB板3上，避免过多的走线，其次能够利用导光支架42的中间部分来对功能组件整体进行一个安装的导向和定位，使功能组件不会产生转动和晃动，从而保证功能组件的正常工作。

优选在导光支架42远离LED灯41的一端底部设置有通过OCA光学胶粘贴有全反射膜81，用于将向下的光进行向上的反射，增强打向装饰板2的光的强度。优选在装饰板2底面设置有通过OCA光学胶粘贴有扩散膜82，在导光支架42从下方将光打上来时，扩散膜82能够对光进行扩散，让光更加均匀。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。