CN105373049B - 一种提高车载硅胶按键可靠性的电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种提高车载硅胶按键可靠性的电路，包括电源、三极管、电阻、接触模块、硅胶按键、接地线以及连接MCU。本发明通过三极管电路、底部镀金属膜的硅胶按键、电容式感应电极等技术方案，减少硅胶按键机械磨损、延长使用寿命、增加硅胶按键的接触可靠性、功能实现的感应更加灵敏，在车载设备领域具有很广阔的应用前景。

Description

一种提高车载硅胶按键可靠性的电路

技术领域

本发明涉及一种提高按键可靠性的电路，具体涉及一种提高车载硅胶按键可靠性的电路。

背景技术

车载设备因为其特殊性，对按键的可靠性要求很高。硅胶由于具有吸附性能高、热稳定性好、高弹性、化学性质稳定、机械强度高等特性，在车载按键方面广泛应用。但硅胶按键的应用原理是：靠其底部镀上导电碳膜，接触镀金PCB导通，通过电阻分压响应按键检测功能。但碳膜长时间使用会导致接触电阻变化，甚至按键功能失效。现有技术的硅胶按键还存在接触电阻变化、不稳定等特性，从而导致按键功能不响应或者误操作。

中国专利CN104784928A公开了一种可变阻值的扳机按键及电子设备，其中的接触部件包括导电硅胶和碳膜，接触部件通过拨动按压键改变导电硅胶与碳膜的接触面积改变按键电路电阻值，其中不可避免地使用了碳膜硅胶的接触，而碳膜在长时间的按压、接触后，会使碳膜层随时间推移而产生接触电阻的变化，长时间后会导致按键功能失效。

中国专利CN202258938U公开了一种携带式电器按键模块结构，包括硅胶按钮，设有两个弧形导电碳膜粒与印刷电路板表面高阻值碳膜条对位设置，也具有碳膜易磨损的缺陷。

发明内容

基于现有技术的缺陷，本发明提供一种提高车载硅胶按键可靠性的电路，所述电路中至少包含电源、第一电阻、接触控制子电路、MCU电路。

所述电源为3.3V电源或模拟电源。

所述第一电阻与电源串联，阻值为3～10kΩ。

所述接触控制子电路包括三极管、第二电阻、接触模块、硅胶按键和接地线，所述接触控制子电路在所述提高车载硅胶按键可靠性的电路中至少包括一个，优选包含两个。

所述三极管为NPN型，当硅胶按键未按下时，所述接触模块电路流过的是低电平，此时为黑信号，这些信号传送至MCU电路后，MCU电路自动过滤；而当按键硅胶按键按下时，所述接触模块电路流过的是高电平，此时为红信号，信号直接传输至MCU电路处理，MCU电路根据信号指令进行相应操作。

所述第二电阻与所述三极管串联，阻值为10～25kΩ。

所述接触模块实现的一个技术方案是，所述接触模块为镀金印制电路板(PCB)上的一部分。

进一步地，所述电路还包括一个电容器，所述电容器主要用于消除按键抖动，所述电容器电容为0.1μF。所述电容器与所述接触模块并联。

各组件的连接关系如下：所述电源与所述第一电阻串联，所述第一电阻串联所述接触模块，所述硅胶按键设置在所述接触模块的上方，通过按下或松开分别与所述接触模块实现接触连接或断开。所述接触模块连接所述三极管，所述三极管的基电极与所述接触模块相连，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极接入MCU电路。

本发明提供所述提高车载硅胶按键可靠性电路的实现方法，即读键流程，如下：

首先程序初始化，等待取样电路稳定后，清零历史读键信息，系统进入延时程序，读取MCU指令；判别MCU命令，即按键是否按下，当按键没有按下时，MCU识别的是低电平的黑信号，系统自动返回清零历史读键信息程序；若按键按下时，MCU识别的是高电平的红信号；进入识别指令传达是否完毕的程序，即判别按键是否抬起，若按键未抬起则返回延时程序，若按键抬起则提取当前按键信息，进而提取当前按键功能，进入按键处理程序，以实现相应的功能，如下一曲、接电话等功能。

本发明的一个可选的技术方案是，所述硅胶按键底部镀有金属膜，当所述硅胶按键按下时与所述接触模块相连通所述硅胶按键采用金属膜，增加了电阻性，防潮性能好、不易磨损。

本发明的一个可选的技术方案是：所述接触模块为电容式感应电极，所述感应电极上方设置硅胶按键。

所述电容式感应电极为金属感应电极，所述金属感应电极的形状可以是圆形、方形、椭圆形、不规则多边形。

优选地，所述金属感应电极为圆形。

所述硅胶按键厚2～9mm，所述金属感应电极直径为5～12mm。

优选地，所述硅胶按键厚3～7mm，所述金属感应电极直径为6～10mm。

进一步优选地，所述硅胶按键厚5mm，所述金属感应电极直径为8mm。

所述硅胶按键在按下时，其下方能完全覆盖所述感应电极，并且与所述感应电极紧密贴合。

当所述人手指将所述硅胶按键按下与所述感应电极接触时，人体组织中的传导电解质引起电磁能量损耗，从而改变流经感应电极的电能变化，以实现接触控制的功能。

优选地，所述接触模块为单面板电极，电极对应的另一面金属刻蚀去除。

本发明的一个可选的技术方案是：所述硅胶按键上涂覆一层PET材料，增加按键的耐磨性与抗静电性能。

本发明涉及的提高车载硅胶按键可靠性的电路，搭建了三极管导通电路，按下按键使三极管导通到地，克服了现有技术接触电阻变化、不稳定等特性导致的按键功能不响应或误操作，从而可以稳定的实现MCU检测按键的功能。本发明的一个技术方案采用了底部镀金属膜的硅胶按键，减少所述硅胶按键机械磨损、延长使用寿命、增加硅胶按键的接触可靠性。本发明涉及的提高车载硅胶按键可靠性的电路的一个技术方案采用电容式感应电极，无需在所述硅胶按键下电镀导电碳膜或金属碳膜，而且功能实现的感应更灵敏、不易机械磨损、防水防污，在车载设备领域具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例1的电路图。

其中，图中标号表示的意义如下：

1、电源，2、第一电阻，3、接触控制子电路，4、MCU电路；

31、接触模块，32、三极管，33、第二电阻。

具体实施方式

下面通过具体实施例，进一步对本发明的技术方案进行具体说明。应该理解，下面的实施例只是作为具体说明，而不限制本发明的范围，同时本领域的技术人员根据本发明所做的显而易见的改变和修饰也包含在本发明范围之内。

实施例1

一种提高车载硅胶按键可靠性的电路，所述电路中包含电源1、第一电阻2、接触控制子电路3、MCU电路4。

所述电源1为3.3V电源或模拟电源。

所述第一电阻2与电源1串联，阻值为4.7kΩ。

所述接触控制子电路3包括三极管32、第二电阻33、接触模块31、硅胶按键和接地线，所述接触控制子电路3在所述提高车载硅胶按键可靠性的电路中包含两个。

所述三极管32为NPN型，当硅胶按键未按下时，所述接触模块31电路流过的是低电平，此时为黑信号，这些信号传送至MCU电路4后，MCU电路4自动过滤；而当按键硅胶按键按下时，所述接触模块31电路流过的是高电平，此时为红信号，信号直接传输至MCU电路4处理，MCU电路4根据信号指令进行相应操作。

所述第二电阻33与所述三极管32串联，阻值为15kΩ。

所述接触模块31为镀金印制电路板(PCB)上的一部分。

各组件的连接关系如下：所述电源1与所述第一电阻2串联，所述第一电阻2串联所述接触模块31，所述硅胶按键设置在所述接触模块31的上方，通过按下或松开分别与所述接触模块31实现接触连接或断开。所述接触模块31连接所述三极管32，所述三极管32的基电极与所述接触模块31相连，所述三极管32的发射极接地，所述三极管32的集电极接入MCU电路4。

本实施例所述提高车载硅胶按键可靠性电路的实现方法，即读键流程，如下：

首先程序初始化，等待取样电路稳定后，清零历史读键信息，系统进入延时程序，读取MCU指令；判别MCU命令，即按键是否按下，当按键没有按下时，MCU识别的是低电平的黑信号，系统自动返回清零历史读键信息程序；若按键按下时，MCU识别的是高电平的红信号；进入识别指令传达是否完毕的程序，即判别按键是否抬起，若按键未抬起则返回延时程序，若按键抬起则提取当前按键信息，进而提取当前按键功能，进入按键处理程序，以实现播放器的“下一曲”功能。

实施例2

本实施例与实施例1的区别为，在所述硅胶按键底部镀上金属膜、增加一个消除按键抖动的电容器。

一种提高车载硅胶按键可靠性的电路，所述电路中包含电源1、第一电阻2、接触控制子电路3、MCU电路4。所述电源1为3.3V电源或模拟电源。所述第一电阻2与电源1串联，阻值为8kΩ。所述接触控制子电路3包括三极管32、第二电阻33、接触模块31、电容器、硅胶按键和接地线，所述接触控制子电路3在所述提高车载硅胶按键可靠性的电路中包含两个。所述三极管为NPN型，当硅胶按键未按下时，所述接触模块31电路流过的是低电平，此时为黑信号，这些信号传送至MCU电路4后，MCU电路4自动过滤；而当按键硅胶按键按下时，所述接触模块31电路流过的是高电平，此时为红信号，信号直接传输至MCU电路4处理，MCU电路4根据信号指令进行相应操作。所述第二电阻33与所述三极管串联，阻值为10kΩ。所述接触模块31为镀金印制电路板(PCB)上的一部分。所述电容器主要用于消除按键抖动，所述电容器电容为0.1μF。所述硅胶按键，底部镀有金属膜，当按下时与接触模块31相连通。

各组件的连接关系如下：所述电源1与所述第一电阻2串联，所述第一电阻2串联所述接触模块31，所述硅胶按键设置在所述接触模块31的上方，通过按下或松开分别与所述接触模块31实现接触连接或断开。所述电容器与所述接触模块31并联，所述接触模块31连接所述三极管32，所述三极管32的基电极与所述接触模块31相连，所述三极管的发射极接地，所述三极管32的集电极接入MCU电路4。

本实施例所述提高车载硅胶按键可靠性电路的实现方法，即读键流程，如下：

首先程序初始化，等待取样电路稳定后，清零历史读键信息，系统进入延时程序，读取MCU指令；判别MCU命令，即按键是否按下，当按键没有按下时，MCU识别的是低电平的黑信号，系统自动返回清零历史读键信息程序；若按键按下时，MCU识别的是高电平的红信号；进入识别指令传达是否完毕的程序，即判别按键是否抬起，若按键未抬起则返回延时程序，若按键抬起则提取当前按键信息，进而提取当前按键功能，进入按键处理程序，以实现接电话、调节音量等功能。

实施例3

一种提高车载硅胶按键可靠性的电路，所述电路中包含电源1、第一电阻2、接触控制子电路3、MCU电路4。

所述电源1为3.3V电源或模拟电源。所述第一电阻2与电源1串联，阻值为3Ω。所述接触控制子电路3包括三极管32、第二电阻33、接触模块31、硅胶按键和接地线，所述接触控制子电路3在所述提高车载硅胶按键可靠性的电路中包含两个。所述三极管为NPN型，当硅胶按键未按下时，所述接触模块31电路流过的是低电平，此时为黑信号，这些信号传送至MCU电路4后，MCU电路4自动过滤；而当按键硅胶按键按下时，所述接触模块31电路流过的是高电平，此时为红信号，信号直接传输至MCU电路4处理，MCU电路4根据信号指令进行相应操作。所述第二电阻33与所述三极管串联，阻值为25kΩ。

所述接触模块31为电容式感应电极，所述感应电极上方设置硅胶按键。所述电容式感应电极为金属感应电极，所述金属感应电极的形状为圆形。所述硅胶按键厚5mm，所述金属感应电极直径为8mm。所述硅胶按键在按下时，其下方能完全覆盖所述感应电极，并且与所述感应电极紧密贴合。当所述人手指将所述硅胶按键按下与所述感应电极接触时，人体组织中的传导电解质引起电磁能量损耗，从而改变流经感应电极的电能变化，以实现接触控制的功能。所述接触模块为单面板电极，电极对应的另一面金属刻蚀去除。所述硅胶按键上涂覆一层PET材料，增加按键的耐磨性与抗静电性能。

各组件的连接关系如下：所述电源1与所述第一电阻2串联，所述第一电阻2串联所述接触模块31，所述硅胶按键设置在所述接触模块31的上方，通过按下或松开分别与所述接触模块31实现接触连接或断开。所述接触模块31连接所述三极管32，所述三极管32的基电极与所述接触模块31相连，所述三极管的发射极接地，所述三极管32的集电极接入MCU电路4。

Claims (9)

1.一种提高车载硅胶按键可靠性的电路的实现方法，其特征在于：所述电路中至少包含电源、第一电阻、接触控制子电路、MCU电路；

所述电源为3.3V电源或模拟电源；

所述第一电阻与电源串联，阻值为3～10kΩ；

所述接触控制子电路包括三极管、第二电阻、接触模块、硅胶按键和接地线，所述接触控制子电路在所述提高车载硅胶按键可靠性的电路中至少包括一个；

所述三极管为NPN型，当硅胶按键未按下时，所述接触模块电路流过的是低电平，此时为黑信号，这些信号传送至MCU电路后，MCU电路自动过滤；而当按键硅胶按键按下时，所述接触模块电路流过的是高电平，此时为红信号，信号直接传输至MCU电路处理，MCU电路根据信号指令进行相应操作；

所述第二电阻与所述三极管串联，阻值为10～25kΩ；

各组件的连接关系如下：所述电源与所述第一电阻串联，所述第一电阻串联所述接触模块，所述硅胶按键设置在所述接触模块的上方，通过按下或松开分别与所述接触模块实现接触连接或断开；所述接触模块连接所述三极管，所述三极管的基电极与所述接触模块相连，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极接入MCU电路；

所述实现方法的步骤如下：首先程序初始化，等待取样电路稳定后，清零历史读键信息，系统进入延时程序，读取MCU指令；判别MCU命令，即按键是否按下，当按键没有按下时，MCU识别的是低电平的黑信号，系统自动返回清零历史读键信息程序；若按键按下时，MCU识别的是高电平的红信号；进入识别指令传达是否完毕的程序，即判别按键是否抬起，若按键未抬起则返回延时程序，若按键抬起则提取当前按键信息，进而提取当前按键功能，进入按键处理程序，以实现相应的功能。

2.根据权利要求1所述提高车载硅胶按键可靠性的电路的实现方法，其特征在于：所述接触模块为镀金印制电路板(PCB)上的一部分。

3.根据权利要求1所述提高车载硅胶按键可靠性的电路的实现方法，其特征在于：所述硅胶按键底部镀有金属膜，当所述硅胶按键按下时与所述接触模块相连通。

4.根据权利要求1或3所述提高车载硅胶按键可靠性的电路的实现方法，其特征在于：所述接触模块为电容式感应电极，所述电容式感应电极上方设置硅胶按键。

5.根据权利要求4所述提高车载硅胶按键可靠性的电路的实现方法，其特征在于：所述电容式感应电极为金属感应电极，所述金属感应电极的形状是圆形、方形、椭圆形、不规则多边形。

6.根据权利要求5所述提高车载硅胶按键可靠性的电路的实现方法，其特征在于：所述金属感应电极为圆形；所述硅胶按键厚2～9mm，所述金属感应电极直径为5～12mm。

7.根据权利要求6所述提高车载硅胶按键可靠性的电路的实现方法，其特征在于：所述硅胶按键厚3～7mm，所述金属感应电极直径为6～10mm。

8.根据权利要求5～7任一项所述的提高车载硅胶按键可靠性的电路的实现方法，其特征在于：所述硅胶按键上涂覆有一层PET材料。

9.根据权利要求1～3或5～7任一项所述的提高车载硅胶按键可靠性的电路的实现方法，其特征在于：所述电路还包括一个电容器，所述电容器主要用于消除按键抖动，所述电容器电容为0.1μF；所述电容器与所述接触模块并联。