CN203759651U - 一种用于煤矿井下的电容感应式本质安全型键盘 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于煤矿井下的电容感应式本质安全型键盘，由键盘底座、键盘盖板及其内部的键盘电路构成，在键盘盖板一侧制有线缆孔，通过该线缆孔使用通讯线缆连接键盘电路和上位机，其主要技术特点是：所述键盘盖板安装在键盘底座上并通过密封胶条进行密封，在键盘盖板表面设有电容感应式键体。本实用新型采用电容感应技术制成，作为矿用隔爆兼本安型上位机的配接设备，具有外观美观、防尘防水、便于清理、重量轻、体积小，寿命长等特点，可广泛适合在煤矿井下含煤尘及瓦斯较多的危险易燃易爆的环境中。
Description
技术领域
本实用新型属于煤矿井下设备技术领域，尤其是一种用于煤矿井下的电容感应式本质安全型键盘。
背景技术
目前，煤矿井下的许多控制设备均采用计算机控制，与计算机配套的键盘通常采用机械按键式键盘，这种机械式键盘存在噪声大、易磨损、使用寿命低等问题，同时，其防水性、防尘性以及防油污性不高，并且井下的瓦斯和煤尘较多，经常导致键盘上经常附着大量的煤尘，难以清理附着在键盘上的污物。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种密封性能强、使用寿命长且易于清理的用于煤矿井下的电容感应式本质安全型键盘。
本实用新型解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种用于煤矿井下的电容感应式本质安全型键盘，由键盘底座、键盘盖板及其内部的键盘电路构成，在键盘盖板一侧制有线缆孔，通过该线缆孔使用通讯线缆连接键盘电路和上位机，所述键盘盖板安装在键盘底座上并通过密封胶条进行密封，在键盘盖板表面设有电容感应式键体。
而且，所述的电容感应式键体包括PCB板、传感焊盘、覆地层、绝缘覆盖保护膜，所述的传感焊盘设置在PCB板上，覆地层设置在传感焊盘周围的PCB板上，绝缘覆盖保护膜覆盖在传感焊盘上，在传感焊盘底部的PCB板上设有过线孔，在过线孔的端部设有I/O端口，传感焊盘通过I/O端口与键盘电路相连接。
而且，所述电容感应式键体为平面结构，该健体的边缘为圆弧形。
而且，所述的绝缘覆盖保护膜与传感焊盘采用粘贴方式结合在一起。
而且，所述的键盘盖板和键盘底座使用本质安全型材料制成。
而且，所述的键盘电路包括电容感应控制电路和隔离式电源模块，所述的 电容感应控制电路由键盘驱动检测电路、单片机、USB接口、光电耦合器依次连接构成，键盘驱动检测电路与每个健体的传感焊盘相连接用于检测感应信号，光电耦合器与上位机相连接实现输入输出信号的光电隔离功能；所述的隔离式电源模块的输入端通过一串联电阻和反向并联二极管连接到上位机上，该隔离式电源模块的输出端与电容感应控制电路相连接为其供电。
而且，所述的键盘盖板表面还设有鼠标触屏并与键盘电路中的单片机相连接。
本实用新型的优点和积极效果是：
本实用新型将电容感应技术应用到键盘上并制成密封一体的本质安全型键盘，可以有效地防水、防尘，并可直接擦拭，无机械磨损，有利于减少清理和维护键盘的时间和费用。本实用新型作为矿用隔爆兼本安型上位机的配接设备，具有外观美观、防尘防水、便于清理、重量轻、体积小，寿命长等特点，可广泛适合在煤矿井下含煤尘及瓦斯较多的危险易燃易爆的环境中。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的单个健体的结构示意图；
图3是本实用新型的键盘电路方框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述。
一种用于煤矿井下的电容感应式本质安全型键盘，如图1所示，由键盘底座2、键盘盖板5及其内部的键盘电路构成，键盘盖板和键盘底座使用本质安全型材料制成，键盘盖板安装在键盘底座上并通过两者结合处的密封胶条3进行密封，并使用十字槽盘头螺钉进行紧固，达到防水、防尘的功能，在键盘盖板表面设有电容感应式键体6和鼠标触屏4，在键盘盖板一侧制有线缆孔1，通过线缆孔使用通讯线缆将键盘电路与上位机相连接与上位机进行通信，在本实施例中，线缆孔使用满足IP54的出线嘴进行连接。
如图2所示，电容感应式键体采用纯平面结构，健体包括PCB板12、传感焊盘11、覆地层8、绝缘覆盖保护膜7，传感焊盘设置在PCB板上，覆地层设置 在传感焊盘周围的PCB板上，绝缘覆盖保护膜覆盖在传感焊盘上，该绝缘覆盖保护膜为透明材质并作为触摸键盘的表层，用于达到本质安全要求，保护传感焊盘免受煤矿井下环境影响，并防止手指直接接触。在传感焊盘底部的PCB板上设有过线孔9，过线孔的端部设有I/O端口10，通过I/O端口与键盘电路相连接。键体的形状可以做成任意形状，为了尽量避免尖端放电效应，应尽可能采用圆弧形作为健体的边缘。两相邻按键之间的距离足够大，以确保按下其中一个按键时，手指不会触及到其他的按键。由于空气的介电常数很低，绝缘覆盖保护膜与传感焊盘之间的空间间隙会降低传感焊盘的性能，因此，采用性能良好的粘合剂将两者紧贴一起，消除空气间隙。传感焊盘的距离、电源和地的距离均达到本质安全要求，PCB布线尽可能粗一点，上下层进行覆地，以增强散热效果。
如图3所示，键盘电路安装在键盘底座、键盘盖板构成的墙体内并通过通讯线缆与上位机相连接。该键盘电路包括电容感应控制电路和隔离式电源模块，所述的电容感应控制电路由键盘驱动检测电路、单片机、USB接口、光电耦合器依次连接构成，键盘驱动检测电路与每个健体的传感焊盘相连接用于检测感应信号，光电耦合器与上位机相连接实现输入输出信号的光电隔离功能。电容感应控制电路由隔离式电源模块供电，上位机提供的电源通过一串联电阻和反向并联二极管连接到隔离式电源模块的输入端，该隔离式电源模块的输出端与电容感应控制电路相连接为其供电。此外，键盘盖体上的鼠标触屏与单片机相连接，由单片机进行检测实现鼠标触摸功能。所述的电容感应控制电路的工作过程为：当手指接触绝缘覆盖保护膜时，相应的传感焊盘将检测到此信号，并将该信号传递给电容感应控制电路中的键盘驱动检测电路，然后将此信号传送给单片机进行处理，处理后的信号经过USB接口或者其它接口输出并通过光耦隔离器进行光电隔离处理，最终送给上位机。
本实用新型采用自电容感应原理，其工作原理为：使用一个传感焊盘，并测量该焊盘和地之间的电容，若将手指放在传感焊盘上，则电容会增加。当手指不在传感焊盘上端时，电容值为寄生电容CX(寄生电容CX与传感焊盘周围的 电场有关)，当手指触摸到传感焊盘上端的绝缘覆盖保护膜时，手指和传感焊盘会通过绝缘覆盖保护膜形成一个简单的平行板电容，这个电容为CY,它与空气介电常数ε0、绝缘覆盖保护膜绝缘常数εr、手指与传感焊盘上端绝缘覆盖保护膜的接触面积S成正比，与绝缘覆盖保护膜的厚度D成反比，即：因此，总的等效电容为Cq＝CX+CY。通过电容感应方法可以将传感焊盘上电容值转化为一次数字计数，如图4所示，数字计数将传感焊盘的状态分为触摸和无触摸两种，随着电容值的增加数字计数的数值也增加，从而确定是否发生触摸，以及发生触摸的具体位置。
需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。
Claims (7)
1.一种用于煤矿井下的电容感应式本质安全型键盘，由键盘底座、键盘盖板及其内部的键盘电路构成，在键盘盖板一侧制有线缆孔，通过该线缆孔使用通讯线缆连接键盘电路和上位机，其特征在于：所述键盘盖板安装在键盘底座上并通过密封胶条进行密封，在键盘盖板表面设有电容感应式键体。
2.根据权利要求1所述的一种用于煤矿井下的电容感应式本质安全型键盘，其特征在于：所述的电容感应式键体包括PCB板、传感焊盘、覆地层、绝缘覆盖保护膜，所述的传感焊盘设置在PCB板上，覆地层设置在传感焊盘周围的PCB板上，绝缘覆盖保护膜覆盖在传感焊盘上，在传感焊盘底部的PCB板上设有过线孔，在过线孔的端部设有I/O端口，传感焊盘通过I/O端口与键盘电路相连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于煤矿井下的电容感应式本质安全型键盘，其特征在于：所述电容感应式键体为平面结构，该健体的边缘为圆弧形。
4.根据权利要求2所述的一种用于煤矿井下的电容感应式本质安全型键盘，其特征在于：所述的绝缘覆盖保护膜与传感焊盘采用粘贴方式结合在一起。
5.根据权利要求1所述的一种用于煤矿井下的电容感应式本质安全型键盘，其特征在于：所述的键盘盖板和键盘底座使用本质安全型材料制成。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种用于煤矿井下的电容感应式本质安全型键盘，其特征在于：所述的键盘电路包括电容感应控制电路和隔离式电源模块，所述的电容感应控制电路由键盘驱动检测电路、单片机、USB接口、光电耦合器依次连接构成，键盘驱动检测电路与每个健体的传感焊盘相连接用于检测感应信号，光电耦合器与上位机相连接实现输入输出信号的光电隔离功能；所述的隔离式电源模块的输入端通过一串联电阻和反向并联二极管连接到上位机上，该隔离式电源模块的输出端与电容感应控制电路相连接为其供电。
7.根据权利要求6所述的一种用于煤矿井下的电容感应式本质安全型键盘，其特征在于：所述的键盘盖板表面还设有鼠标触屏并与键盘电路中的单片机相连接。
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| CN201420017177.8U CN203759651U (zh) | 2014-01-10 | 2014-01-10 | 一种用于煤矿井下的电容感应式本质安全型键盘 |
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|---|---|---|---|---|
| CN110117890A (zh) * | 2018-02-05 | 2019-08-13 | 松下家电研究开发（杭州）有限公司 | 一种液位检测装置、液位检测方法及洗衣机 |
| CN117743106A (zh) * | 2024-02-19 | 2024-03-22 | 宁波长壁流体动力科技有限公司 | 一种防爆本安型键盘的安全检测方法和防爆本安型键盘 |
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2014
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