CN101782810B - 按压式操作装置及其运作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种按压式操作装置，使用含手指在内的物体按压一绝缘单元，并通过设置于该绝缘单元的导电单元以导通一基板上所设置的至少一开关单元。被导通的开关单元分别产生及其对应的一导电信号。一处理模块依据该导电信号以控制一操作物的移动。本发明的按压式操作装置以被导通的导电单元的数目与角度，来控制一操作物移动的方向与速度。由于该开关单元以该导电单元的机械性的接触来达成导通因此可克服现有技术中电压不稳定及易受电磁波干扰等缺失。另外本发明可利用施于该导电单元的力量大小与该被导通的开关单元的数目之间的关系，来达成控制操作物的移动速度，以及依据被导通的开关单元的角度，来控制操作物的移动方向。

Description

按压式操作装置及其运作方法

技术领域

本发明涉及一种按压式操作装置，特别涉及一种能依据使用者按压该操作装置的力量及位置，以操作一操作物的移动。

背景技术

请参阅图1及图1A所示，为中国台湾申请第229856号中的新型计算机指针装置，是利用变压器电磁感应原理，使用一组一次绕线作为发射绕阻2b，再用多组二次绕线作为检测绕阻2a，一次绕线与二次绕线间放置导磁组件4，当导磁组件4受压后其一次绕线与二次绕线间距改变，导致二次绕线输出的电压大小产生变化，经由信号放大、滤波及扫瞄，再经模拟转数字的转换器转成数字信号后进入中央处理器俗称CPU，由其电压的大小以运算出计算机光标的位移量；角度方向则依二次绕线所在的位置决定，因此，其二次绕线的数目愈多则位移的方向愈多。

此一运用变压器电磁一次绕线与二次绕线电磁藕合原理，由输出电压的大小来控制光标移动速度的快慢，理论上虽可达到控制计算机光标速度的功能，实际上有许多问题不易克服：比如所使用的一次绕线与二次绕线的特性牵涉导线的材质、导线的绕法及缠绕电线物体的材质，特性稍微变动便会大大影响输出电压，尤其按压时出力的大小其输出电压能否等比例输出也是一大挑战，亦即不易掌握其一致性，再则因电磁的信号极易由手机、电器产品或计算机产生，这些电磁波同样会经由电磁藕合影响到二次绕线的输出电压，因此，抗电磁干扰的隔绝能力又是一项十分艰巨的工程，凡此种种都是此一现有技术导入市场实际上面临的极大挑战。

发明内容

综观以上所述，为了改进上述现有的指针装置输出电压不稳定及易受电磁波干扰等缺失。本发明的目的在于，提供一种按压式操作装置，其利用按压一导电单元的方式，以使该导电单元接触并导通该开关单元，被导通的开关单元分别产生及其对应的一导电信号。使用处理模块依据该导电信号以控制一操作物的移动。

为了达到上述的目的，本发明提供一种按压式操作装置，用以操作一操作物，该按压式操作装置包含：一基板、多个开关单元、一导电单元、一处理模块。这些开关单元设置于该基板。该导电单元距离这些开关单元一预定距离，按压该导电单元以导通该开关单元，并使被导通的开关单元分别发出一导电信号。

该处理模块用以接收这些导电信号，并依据同时接收的导电信号的角度及数量，以控制该操作物进行移动。

为了达到上述的目的，本发明另提供一种按压式操作装置的运作方法，包含下列步骤：设置一导电单元与多个开关单元，该导电单元与这些开关单元间隔一预定距离。按压一导电单元，以使该导电单元导通至少一开关单元。每一导通的开关单元产生及对应一导电信号。依据同时产生的导电信号的角度与数量，以控制该操作物进行移动。

综上所述，本发明的按压式操作装置以被导通的开关单元的数目与角度，来控制一操作物移动的方向与速度。由于该开关单元以该导电单元的机械性的接触来达成导通因此可克服现有技术中电压不稳定及易受电磁波干扰等缺失。另外本发明可利用施于该导电单元的力量大小与该被导通的开关单元的数目之间的关系，来达成控制操作物的移动速度，以及依据被导通的开关单元的角度，来控制操作物的移动方向。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1现有的指针装置的立体图；

图1A现有的指针装置的剖面图；

图2本发明的按压式操作统第一实施例的上视示意图；

图3本发明的按压式操作装置第一实施例的剖视示意图；

图4及图4A，本发明的向量式按压装置第一实施例的使用示意图；

图5本发明的按压式操作统第二实施例的上视示意图；

图6本发明的按压式操作统第三实施例的上视示意图；

图7本发明的按压式操作装置第四实施例的剖视示意图；以及

图8及图9，本发明的按压式操作装置的操作方法的流程图。

其中，附图标记

现有技术

感应电路板2

检测绕阻2a

发射绕阻2b

弹性组件3

导磁组件4

软质面板5

本发明

按压式操作装置1000

基板100、底层基板100a

第一表面110

第二表面120

连接电路130

支撑单元200

绝缘单元300

导电单元400、底层导电单元400a

开关单元500、500a、500b、500c

第一开关单元500d

第二开关单元500e

底层开关单元500f

第一接点510

第二接点520

处理模块600

信号输出入单元610

信号分析单元620

计算机2000

显示屏幕2100

操作物2110

导电信号S1

控制信号S2

操作信号S3

第一位置P1

第一区域Z1

第二区域Z2

圆心C1

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

由于本发明的方法可广泛运用到各种不同的领域，其组合实施方式更是不胜枚举，故在此不再一一赘述，仅列举较佳的实施例加以具体说明。

请先参阅图2与图3，图2本发明的按压式操作系统第一实施例的俯视示意图，图3本发明的按压式操作装置第一实施例的剖视示意图。该按压式操作系统包含一按压式操作装置1000及一计算机2000。按压式操作装置1000耦接于计算机2000，计算机2000包含一显示屏幕2100，显示屏幕2100显示一操作物2110，操作物2110可为一光标或于任何可移动的影像对象。本发明由操作按压式操作装置1000以操作物2110移动的方向与速度。于另一实施例中操作物2110可为一实体对象，例如机器人、机器手臂、遥控载具等，该计算机2000可为控制该操作物活动的装置，例如控制该机器人、机器手臂、遥控载具活动的马达、处理器、及其相关电路及机构所构成，并未超出本发明的范围。

按压式操作装置1000包含一基板100、一支撑单元200、一绝缘单元300、一导电单元400、多个开关单元500、一处理模块600，处理模块600包含一信号输出入单元610与一信号分析单元620。

基板100可为一电路板，基板100可设有一第一表面110、一第二表面120、与一连接电路130。支撑单元200可设置于基板100的第一表面110上，绝缘单元300可与支撑单元200连接，并设置于第一表面110的上方。导电单元400可为一导电材质，并设置于绝缘单元300的下方，或是导电单元400可为一导电层以印刷电路的制作方式制作于绝缘单元300。导电单元400与第一表面110间隔一预定距离，其中绝缘单元300与导电单元400可为弹性材质，按压绝缘单元300可使导电单元400接触于开关单元500。

这些开关单元500可为导电材质构成的导电层，可经由印刷成型等方式形成于基板100的一第一表面110，这些开关单元500与导电单元400间隔一距离并相互对应。开关单元500可由一短路电路所构成，当导电单元400接触开关单元500时，可使开关单元500导通。

开关单元500可更进一步包含一第一接点510与一第二接点520，第一接点510邻近于第二接点520，第一接点510与第二接点520彼此绝缘，第一接点510与第二接点520分别经由连接电路130与信号输出入单元610电性连接，当导电单元400与第一接点510及第二接点520接触时，第一接点510可经由导电单元400电性连接于第二接点520，以使第一接点510、第二接点520、连接电路130与信号输出入单元610形成一回路。

于另一实施例中，第一接点510通过连接电路130连接到信号输出入单元610的输出端口(图未示)，第二接点520则连接到信号输出入单元610的输入端口，信号输出入单元610的输出端口可设定送出高电位或低电位信号，导通时其输入至信号输出入单元610的输入端口的信号即为所设定电位，反之未导通时即是另一电位信号。

处理模块600的信号输出入单元610可为一芯片及其相关电路所构成，并可设置于基板100的第二表面120。信号输出入单元610可对第一接点510传送一电流，当第一接点510与第二接点520导通后，第二接点520将电流传送回信号输出入单元610以形成一导电信号S1。

信号分析单元620可为一芯片及其相关电路所构成，信号分析单元620可设置于基板100的第一表面110。信号分析单元620与信号输出入单元610耦接，信号输出入单元610接收导电信号S1后传送一控制信号S2于信号分析单元620，信号分析单元620处理控制信号S2形成为一操作信号S3，以作操作物2110。其中按压式操作装置1000可将操作信号S3以有线或无线的方式传送于计算机2000以操作操作物2110，所述的有线或无线传送方式为现有技术，在此并不多加描述。

请参阅图4及图4A，本发明的按压式操作装置第一实施例的使用示意图。本发明可于每一开关单元500定义一移动方向，处理模块600依据被导通的开关单元500，以控制操作物2110的移动方向。于本实施例中，这些开关单元500环绕一圆心C1而成环状排列，这些开关单元500可具有三十六个，因此每一开关单元500间隔十度，并可以顺时钟或逆时钟方向由0度至350度依据对这些开关单元500设置一方向数据。

假定操作物2110为显示于显示屏幕2100上的光标。当使用者欲将光标于显示屏幕2100上往左移动时，可于图4A中的第一位置P1下压绝缘单元300，导电单元400亦于一第一区域Z1中接触基板100，因此图4第一区域Z1中的一开关单元500a被导电单元400导通。若开关单元500a被定义为相正左方(亦可为270度)，则开关单元500a被导通后发送一导电信号S1至信号输出入单元610，信号输出入单元610亦依据导电信号S1传送一控制信号S2给信号分析单元620，最后信号分析单元620发送一操作信号S3于计算机2000，以使该光标向左移动。

这些开关单元500的数目将决定检测按压的角度大小，如本实施例中为36组，其每一组的间隔角度即为10度，因此每一开关单元500可分别设有一移动方向值，可使操作物2110沿不同的一特定方向移动，可使操作物2110精确的沿想要的方向移动。

当提高多组的数目时，其间隔的角度也随的变小，比如开关单元500提高至72组时，所能检测的角度即降为5度，本发明未限定使用开关单元500的数目，其它角度则以此类推，因此，凡是以此方法达到检测压力及角度的方式，无论其开关单元500的数目的多少均属本发明所涵盖的范围。

于本实施例中亦可使用另一光标移动方向的判断方法，其于每一开关单元500分别设有一坐标，处理模块600依据接通的开关单元500的坐标与一参考坐标间的向量，以控制操作物2110的移动方向。于本实施例中该参考坐标可为圆心C1。

另外，当有多个开关单元500同时被导通时，信号分析单元620可依据被导通的开关单元500所设定的移动方向值的平均得出一移动方向，并使信号分析单元620依据同时接收的导电信号S1的数量，可控制操作物2110移动的速度及加速度的大小，意即，当多个被导通的开关单元500较单一被导通的开关单元500时，其控制操作物2110的移动速度及加速度较快。由于被导通的开关单元500数目与使用者按压绝缘单元300的力度成正比关系，因此本发明可将压力转换为操作物2110的速度及加速度值。

于本发明中，使用者可施加更大的施力下压绝缘单元300，因此导电单元400接触基板100的一第一表面110的第二区域Z2，第二区域Z2大于第一区域Z1，因此涵盖三个开关单元500a、500b、500c，并同时分别发送一导电信号S1。信号分析单元620于分析控制信号S2时，可得知三个开关单元500a、500b、500c被导通，并依据其所设定的移动方向值求取平均值，例如，开关单元500a代表朝向270度的移动方向，意即，由圆心C1朝向开关单元500a的位置的方向，开关单元500b代表朝向280度的方向，开关单元500c代表朝向260度的方向，因此可上述三个角度的平均可得出控制操作物2110件朝向270度的方向移动。另外，信号分析单元620分析控制信号S2，可得知具有三个开关单元500被导通，因此可判定使用者按压绝缘单元300的力量较大，可相对于前述仅有一开关单元500被导通时，增加该光标的移动速度。

只要重复上述步骤即可随时改变光标的移动方向及移动速度，因此可轻易的将光标移动至显示屏幕2100上所欲移动的位置。

请参阅图5，本发明的按压式操作系统第二实施例的俯视示意图。与第一实施例不同的是，开关单元500的排列方式为直线式排列，操作按压式操作装置1000可操作操作物2110沿一轴向移动。其中这些开关单元500具有相邻的一第一开关单元500d及一第二开关单元500e，第一开关单元500d用以发出一第一导电信号S1及第二开关单元500e用以发出一第二导电信号S1。处理模块600判断接收第一导电信号S1及第二导电信号S1的顺序，以操作操作物2110移动的方向。

举例而言，第一开关单元500d先被导通，处理模块600先接收到第一导电信号S1，随后第二开关单元500e被导通，处理模块600收到第二导电信号S1，因此处理模块600可控制操作物2110于显示屏幕2100中由上往下移动。反之处理模块600先接收到第二导电信号S1，在收到第二导电信号S1，则可控制操作物2110于显示屏幕2100中，由下往上移动。

上述的方法亦可为，将第一开关单元500d及第二开关单元500e分别设有一第一坐标及一第二坐标，处理模块600依据接收第一导电信号S1及第二导电信号S1的顺序，及所对应的第一坐标及一第二坐标，而算出第一开关单元500d相对于第二开关单元500e的方向，以进而控制操作物2110移动的方向，例如处理模块600依序接收到第一导电信号S1，随后接收到第二导电信号S1，因此可以第一坐标为起始点，第二坐标为终点，以计算出一向量，以进而控制操作物2110移动的方向。此方法亦可用于其它实施例中。

另外，处理模块600可依据先后接收到第一导电信号S1与第二导电信号S1的时间，来控制操作物2110的移动速度，举例而言，第一导电信号S1于一第一时间发出，第二导电信号S1于一第二时间发出，当该第一时间与该第二时间的时间差越小时，代表使用者于滑动并按压绝缘单元300的速度越快，因此处理模块600可控制操作物2110的移动速度越快。此控制操作物2110的移动速度可使用于其它实施例中。

请参阅图6，本发明的按压式操作统第三实施例的俯视示意图。与第一实施例不同的是，开关单元500采多圈环状的排列。如图所述开关单元500采用内外五圈排列方式，每一组开关单元500均连接至信号输出入单元610，依据本发明的方法当然也可选择更多圈的排列方式，每一圈的接点数目亦可改成其它多组数以调整检测的角度。

如本实施例图示每一圈共有十六组开关单元500均匀分布，每一组接点与接点的间隔为22.5度，所有开关单元500的信号汇总至信号输出入单元610，开关单元500的信号再经信号分析单元620运算后，得出速度及方向的数据，如前所述，开关单元500在多圈排列时，其速度值除可由单圈上受到按压的开关单元500导通的数目算出外，也可以增加在单一角度上开关单元500导通的数目，如此一来，可增加速度的变化范围。

请参阅图7，本发明的按压式操作装置第四实施例的剖视示意图。与第三实施例不同的是，除了开关单元500采多圈环状排列之外，这些开关单元500分别设置于多层，导电单元400具有多个。本实施例以两层为例，三层以上亦依据本发明可轻易的实施。如图7所示，由下而上叠置有一底层基板100a、多个底层开关单元500f、一底层导电单元400a、基板100、开关单元500、导电单元400、绝缘单元300。意即，底层开关单元500f设置于底层基板100a，底层导电单元400a是距离这些底层开关单元500f一底层预定距离并设置于底层基板100a的上方，基板100叠置于底层导电单元400a的第一表面110上方。

当使用者由绝缘单元300轻微向下按压时，会使导电单元400导通至少一开关单元500，此时底层导电单元400a并不接触底层开关单元500f，因此当使用者轻微向下按压时，其判断操作物2110的移动速度及方向的方式可与前述的实施例相同，其可使操作物2110沿一参考平面进行平面运动。

但使用者进一步按压绝缘单元300时，会使导电单元400通至少一开关单元500，底层导电单元400a导通底层开关单元500f，并使开关单元500的至少一个分别发出一导电信号S1，这些底层开关单元500f的至少一个分别发出一底层导电信号S1，因此本发明可依据开关单元500与底层开关单元500f所导通的数目，能判断出于使用者所按压的不同力量。处理模块600亦可依据导电信号S1及底层导电信号S1的数目，而控制操作物2110垂直于该参考平面的移动速度，意即本发明可操作该操作物2110进行三维运动。

上述的方法亦可判断移动速度的分级范围加大。举例而言，若仅有一个开关单元500被导通定为第一速度等级，有两开关单元500被导通定为第二速度等级，若两开关单元500及一个底层开关单元500f被导通，则定为第三速度等级。

综上所述，请参考图8，本发明的按压式操作装置操作方法的流程图，下列的组件标号参考图1至图7。本发明的按压式操作装置1000运作方法包含下列步骤。

设置一导电单元400与多个开关单元500，导电单元400与这些开关单元500间隔一预定距离(步骤S101)。

按压一导电单元400，以使导电单元400导通至少一开关单元500(步骤S103)。

每一导通的开关单元500产生及对应一导电信号S1(步骤S105)。

依据导电信号S1及同时产生的导电信号S1的数量，以控制操作物2110移动的方向及速度，当同时产生的导电信号S1的数量越多时，代表使用者按压导电单元400的力量越大，可使操作物2110的移动速度越快。

另外控制操作物2110的移动方法可由下列方法完成，第一种方法为每一开关单元500定义有一移动方向，处理模块600依据被导通的开关单元500，以控制操作物2110的移动方向。

第二种方法为每一开关单元500分别设有一坐标，处理模块600依据接通的开关单元500的坐标，与一参考坐标间的向量，以控制操作物2110的移动方向(步骤S107)。

请参考图9，本发明的按压式操作装置的操作方法的另一流程图。本发明的按压式操作装置1000运作方法包含下列步骤。

设置一导电单元400与多个开关单元500，导电单元400与这些开关单元500间隔一预定距离(步骤S201)。

滑动地按压一导电单元400，以使导电单元400依序导通至少一开关单元500(步骤S203)。

每一导通的开关单元500产生及对应一导电信号S1(步骤S205)。

依据同时产生的导电信号S1的数量，与依序产生的导电信号S1，以控制操作物2110移动方向及速度(步骤S207)。

综上所述，本发明的按压式操作装置1000以被导通的导电单元400的数目与位置，来控制一操作物2110移动的方向与速度。由于开关单元500以导电单元400的机械性的接触来达成导通因此可克服现有技术中电压不稳定及易受电磁波干扰等缺失，另外本发明可利用施于导电单元400的力量大小与该被导通的开关单元500的数目之间的关系，来达成控制操作物2110的移动速度，与依据被导通的开关单元500，来控制操作物2110的移动方向，因此可利用本发明的按压式操作装置1000来操作操作物2110的移动。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种按压式操作装置，通过预先设置的开关单元位置的角度及开关单元导通数量的信号，用以操作一操作物，其特征在于，该按压式操作装置包含：

一基板；

多个开关单元，设置于该基板上表面的特定角度以分布于一个360度的平面；

一导电单元，距离这些开关单元一预定距离，按压该导电单元以导通至少一个该开关单元，并使被导通的开关单元分别发出一导电信号；

一处理模块，用以接收这些导电信号，并依据同时接收的导电信号的角度与数量，以控制该操作物进行移动；

一底层基板；

多个底层开关单元，设置于该底层基板上表面；

一底层导电单元，距离这些底层开关单元一底层预定距离并设置于该底层基板的上方，当该底层导电单元被按压以导通至少一个该底层开关单元时，并使被导通的底层开关单元分别发出一底层导电信号；

其中该基板叠置于该底层导电单元的上方，该处理模块，用以接收该底层导电信号，并依据所对应的底层开关单元，以及同时接收该底层导电信号及该导电信号的数量，以控制该操作物进行移动。

2.根据权利要求1所述的按压式操作装置，其特征在于，该处理模块依据同时接收的导电信号的数量，以控制该操作物移动的速度。

3.根据权利要求1所述的按压式操作装置，其特征在于，该基板为一印刷电路板，该开关单元印刷于该印刷电路板上。

4.根据权利要求1所述的按压式操作装置，其特征在于，该开关单元包括一第一接点与一第二接点，该第一接点与一第二接点彼此绝缘并分别与一信号输出入单元电性连接，当该导电单元接触该第一接点与该第二接点时，该第一接点经由该导电单元电性连接于该第二接点。

5.根据权利要求1所述的按压式操作装置，其特征在于，还进一步包含一绝缘单元，设置于该基板的上方，该导电单元设置于该绝缘单元的下方，并对应于该开关单元。

6.根据权利要求1所述的按压式操作装置，其特征在于，该处理模块包含：

一信号输出入单元，用以接收该导电信号，并产生一控制信号；

一信号分析单元，用以接收该控制信号，以运算出该操作物的移动方向及速度，并进一步产生一操作信号以控制该操作物。

7.根据权利要求1所述的按压式操作装置，其特征在于，这些开关单元具有一第一开关单元及一第二开关单元，该第一开关单元用以发出一第一导电信号，该第二开关单元用以发出一第二导电信号。

8.根据权利要求7所述的按压式操作装置，其特征在于，该处理模块判断接收第一导电信号及第二导电信号的顺序，以操作该操作物移动的方向。

9.根据权利要求7所述的按压式操作装置，其特征在于，该第一开关单元及一第二开关单元分别设有一第一坐标及一第二坐标，该处理模块依据接收第一导电信号及第二导电信号的顺序，及所对应的第一坐标及一第二坐标，以控制该操作物移动的方向。

10.根据权利要求1所述的按压式操作装置，其特征在于，每一开关单元定义有一移动方向，该处理模块依据被导通的开关单元所对应的位置的角度，以控制该操作物移动的方向。

11.根据权利要求1所述的按压式操作装置，其特征在于，当仅开关单元被导通时，该操作物进行平面运动，当该底层开关单元及该开关单元被导通时，该操作物进行三维运动。

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