CN204465499U - 电容感应按键开关及采用所述电容感应按键开关的键盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电容感应按键开关。所述电容感应按键开关包括键帽、导程柱、框架及电容感应单元，所述键帽盖设所述导程柱，所述框架包括导程管，所述导程柱部分插入所述导程管内，所述导程柱相对所述框架往复运动，所述电容感应单元包括相对间隔耦合设置的第一极板及第二极板，所述第一极板包括本体部和弹性体，所述本体部及第二极板相对间隔设置于所述导程管外侧，所述弹性体套设于所述导程柱及导程管外侧，且其上端抵接所述导程柱，下端与所述本体部固定连接。本实用新型的电容感应按键开关可靠度高，成本低。同时本实用新型还提供一种采用上述电容感应按键开关的键盘。

Description

电容感应按键开关及采用所述电容感应按键开关的键盘

技术领域

本实用新型涉及电子输入设备，尤其涉及一种电容感应按键开关及采用所述电容感应按键开关的键盘。

背景技术

随着现代电子科技的发展，电子产品逐渐深入人们的生活中，各类电子产品，如电话机、手机、笔记本电脑、遥控器等伴随人们的日常生活。

按键单元作为上述电子产品的输入装置，其扮演的角色尤为重要。现有技术的按键单元主要采用薄膜开关作为开关元件，当按压按键时，所述按键下移过程中，施压至所述薄膜开关，驱使所述薄膜开关自身的导通，将物理机械输入信号转换为电子输入信号，实现输入动作。

然而，上述设计方案仍然存在如下缺陷：

首先，机械开关按键的电极之间需要相互反复接触实现导通，导致电极之间相互摩擦损耗，降低按键可靠度，缩短使用寿命；

其次，为了提高按压灵敏度，需要在电极表面设置金、银等导电性佳的材料，如此，导致成本增加。

实用新型内容

为了解决现有技术按键可靠度低及成本高的技术问题，本实用新型提供一种可靠度高级成本低的电容感应按键开关。

同时，本实用新型还提供一种采用上述电容感应按键开关的键盘。

一种电容感应按键开关，其包括键帽、导程柱、框架及电容感应单元，所述键帽盖设所述导程柱，所述框架包括导程管，所述导程柱部分插入所述导程管内，所述导程柱相对所述框架往复运动，电容感应单元，所述电容感应单元包括相对间隔耦合设置的第一极板及第二极板，所述第一极板包括本体部和弹性体，所述本体部及第二极板相对间隔设置于所述导程管外侧，所述弹性体套设于所述导程柱及导程管外侧，且其上端抵接所述导程柱，下端与所述本体部固定连接。

在本实用新型提供的电容感应按键开关的一种较佳实施例中，所述本体部顶端设有凹槽，所述弹性体下端卡设于所述凹槽内。

在本实用新型提供的电容感应按键开关的一种较佳实施例中，所述第一极板及第二极板均呈空心圆柱形，所述本体部的外径小于所述第二极板的内径。

在本实用新型提供的电容感应按键开关的一种较佳实施例中，所述本体部的高度小于所述第二极板的高度。

在本实用新型提供的电容感应按键开关的一种较佳实施例中，所述弹性体为一不锈钢弹簧。

在本实用新型提供的电容感应按键开关的一种较佳实施例中，所述框架还包括底板，所述导程管设于所述底板中心处，所述第二极板固定于所述底板上。

一种键盘，包括多个阵列设置的电容感应按键开关及支撑板，所述支撑板包括多个通孔，所述电容感应按键开关分别对应贯穿所述支撑板的通孔并部分收容所述通孔内，所述电容感应按键开关包括键帽、导程柱、框架及电容感应单元，所述键帽盖设所述导程柱，所述框架包括导程管，所述导程柱部分插入所述导程管内，所述导程柱相对所述框架往复运动，所述电容感应单元包括相对间隔耦合设置的第一极板及第二极板，所述第一极板包括本体部和弹性体，所述本体部及第二极板相对间隔设置于所述导程管外侧，所述弹性体套设于所述导程柱及导程管外侧，且其上端抵接所述导程柱，下端与所述本体部固定连接。

与现有技术相比，本实用新型提供的电容感应按键开关，设置电容感应单元，所述导程柱上下往复移动时，推动所述第一极板的弹性体的伸缩形变，进而改变组成所述电容感应单元的第一极板与第二极板之间的正对面积，实现电容感应单元的电容可调。在所述电容感应单元的耦合极板之间的正对面积通过机械按压传递调整，避免极板之间的摩擦损耗，有效保障电容器的可靠度，提高产品良率及使用寿命。另一方面，作为电容感应单元的极板，其相对之间不需要接触，所以不存在摩擦，不需要特别适用成本较高的良导体，进一步降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本实用新型提供电容感应按键开关一较佳实施例组装后的侧面剖视图；

图2是图1所示电容感应按键开关的分解示意图；

图3、图4是图1所示电容感应按键开关的两种工作状态示意图；

图5是本实用新型一种键盘的立体分解示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请同时参阅图1及图2，其中图1是本实用新型提供电容感应按键开关一较佳实施例组装后的侧面剖视图，图2是图1所示电容感应按键开关的分解示意图。所述电容感应按键开关1包括键帽11、导程柱13、框架15、电容感应单元(未标号)及导电线路17。

所述键帽11与输入操作者直接接触，当所述键帽11受外力作用时，其传递压力并随输入操作者的用力作用下沿竖直方向上下移动。

所述导程柱13整体呈长柱形，其一端抵接所述键帽11的内侧表面，另一端悬置设置。

所述框架15用于固定所述电容感应单元。所述框架15包括底板151和导程管152。所述导程管152设于所述底板151中心处。所述导程柱13部分插入所述导程管152内。所述导程柱13相对所述框架15往复运动。

所述电容感应单元包括相对耦合间设置的第一极板161及第二极板162。其中所述第一极板161包括本体部1611和弹性体1612。所述本体部1611及第二极板162的结构相同，均呈空心圆柱形，且所述本体部1611的外径小于所述第二极板162的内径，所述本体部1611的高度小于所述第二极板162的高度。所述本体部1611紧密套设在所述导程管152外侧并与所述底板151固定，所述第二极板162同样套设在所述导程管152外侧，但其与所述本体部1611之间相隔一定间距，所述第二极板162的下端固定于所述框架15的底板151上。所述本体部1611顶端设有凹槽(未标号)。所述弹性体1612为一不锈钢弹簧，其套设在所述导程柱13及导程管152外侧，且其上端与所述导程柱13抵接，下端卡设在所述本体部1611的凹槽内，以此与所述本体部1611紧固连接。所述弹性体1612与所述本体部1611固定连接，构成与所述第二极板162间隔耦合设置的第一极板161。当所述导程柱13传递作用力至所述弹性体1612时，使得所述弹性体1612压缩产生形变，导致所述第一极板161与所述第二极板162之间的正对面积增大，进而改变所述电容感应单元的电容值。当消除所述导程柱13施加至所述弹性体1612的作用力时，则所述弹性体1612自身的弹性形变特性驱使所述弹性体1612恢复至受力前状态，导致所述第一极板161与所述第二极板162之间的正对面积减少，进而改变所述电容感应单元的电容值。

所述导电线路17是用以传输所述电容感应单元的电容变量信号的导线，其一端连接所述第一极板161、第二极板162的一端，另一端则对应连接至所述电容感应按键开关1的控制单元(图未示)，所述控制单元接收来自所述电容感应按键开关1的电容感应单元的电容变化值，并对应产生控制信号驱动控制所述电容感应按键开关1的开关状态，以生成输入信号。

当组装所述电容感应按键开关1时，首先提供框架15和电容感应单元，将所述本体部1611紧密套设在所述框架15的导程管152上并与所述底板151固定，继而将所述弹性体1612套设在所述导程管152上，且其下端卡设在所述本体部1611的凹槽内，所述第二极板162固定在所述框架15的底板151上；

其次，提供导程柱13，将所述导程柱13部分插入所述导程管152内；

再者，提供键帽11，所述键帽11盖设所述导程柱13的一端，其内侧表面抵接所述导程柱13的一端。

至此，完成所述电容感应按键开关1的组装。

当所述电容感应按键开关1工作时，其包括两种工作状态，具体请参阅图3及图4：

工作状态一：当未受外力作用时，所述弹性体1612处于非变形状态，即所述第一极板161与所述第二极板162处于二者之间的正对面积最小的状态。

工作状态二：当所述导程柱13下移时，迫使所述弹性体1612压缩变形，所述第一极板161与所述第二极板162之间的正对面积逐渐增大。

具体而言，当操作者施加外力至所述键帽11，所述键帽11传递下压作用力至所述导程柱13，并朝向所述框架15侧下移，则所述弹性体1612被压缩变形，所述电容感应按键开关1自工作状态一变换为工作状态二。当所述导程柱13上移时，压缩后的所述弹性体1612产生反作用力，推动所述导程柱13沿竖直方向上移，所述弹性体1612逐渐恢复形变，即所述电容感应按键开关1自所述工作状态二变换为工作状态一。依据电容器的概念，其电容值通常代表其容纳电荷的本领，设定用字母C表示，则电容器的电容值C＝εS/4πkd，其中d为极板之间的间距，S代表极板的正对面积，ε代表介电常数，k为静电常数。具体在本实施方式中，d即为所述第一极板161与所述第二极板162之间的间距；S即为所述第一极板161与所述第二极板162之间的正对面积；ε即为空气的介电常数，k为静电常数，如此，因为所述第一极板161与所述第二极板162之间的间距不变，则所述电容感应单元的电容值C随着所述第一极板161与所述第二极板162之间的正对面积对应变化，如此实现电容的变化。也就是说，当调整所述第一极板161与所述第二极板162之间的正对面积时，则所述电容感应单元的电容值C对应调整。具体而言，当所述弹性体1612受外力作用压缩变形时，则所述第一极板161与所述第二极板162之间的正对面积增大，根据电容值的计算公式：C＝εS/4πkd，对应所述电容感应单元的电容值增大。当所述弹性体1612压缩到最大形变时，则所述电容感应单元的电容值最大。因此，当所述弹性体1612逐渐被压缩变形时，所述电容感应单元的电容值逐渐增大；反之，则所述电容感应单元的电容值逐渐减小。

在本实施方式中，可以设定当所述电容感应按键开关1未受外力作用时，处于导通状态，则当受外力按压作用时，所述电容感应按键开关1处于关闭状态；反之，也可设计当所述电容感应按键开关1未受外力作用时，处于关闭状态，则当受外力按压作用时，所述电容感应按键开关1处于导通状态，具体情况根据设计者需要，但凡是采用改变感应电容的耦合极板之间的正对面积，实现对电容感应单元电容值调整的技术方案皆属于本创作的创作宗旨，与本创作属于同样的发明创造范畴。

在上述实施方式中，设置有用于控制所述电容感应单元工作状态的控制单元(图未示)。所述控制单元通过导电线路与所述电容感应单元相互电导通。当所述控制单元接收到所述电容感应单元的电容值增幅在设定值范围内时，则所述控制单元对应输出高电平信号；反之，当所述控制单元接收到所述电容感应单元的电容值降幅在设定值范围内时，则所述控制单元对应输出低电平信号；在本实施方式中，设定所述控制单元输出低电平信号，代表所述电容感应按键开关1处于导通状态，即：输入信号产生；设定所述控制单元输出高电平信号，代表所述电容感应按键开关1处于关闭状态，即：未产生输入信号。

当然作为本实施方式的进一步改进，还可以设定当所述控制单元接收到所述电容感应单元的电容值增幅在设定值范围内时，则所述控制单元对应输出低电平信号；反之，当所述控制单元接收到所述电容感应单元的电容值降幅在设定值范围内时，则所述控制单元对应输出高电平信号；其中设定所述控制单元输出低电平信号，代表所述电容感应按键开关1处于关闭状态，即：未产生输入信号；设定所述控制单元输出高电平信号，代表所述电容感应按键开关1处于导通状态，即：产生输入信号。

综上，所述电容感应单元的电容值随着所述弹性体1612的伸缩形变而呈增幅变化或者降幅变化，当所述控制单元监测到所述电容感应单元的电容值变化量，对应反馈控制信号，控制所述电容感应按键开关1选择性处于导通状态或者关闭状态。根据电容感应按键开关1的设计需要，本领域技术人员可以自行设定调整其导通或者关闭的实现条件。

相较于现有技术，在本实用新型的电容感应按键开关1中，所述第一极板161及第二极板162组成的电容感应单元的电容值随着所述第一极板161的弹性体1612的伸缩形变而同步可调，即通过耦合的所述第一极板161与第二极板162之间的正对面积的变化，感应所述电容感应单元的电容变化值，进而将所述电容变化值信号转化为输入信号，实现信号输入，避免电极之间的摩擦损耗，且降低成本。

再请参阅图5，是本实用新型一种电容式键盘的立体结构示意图。所述键盘2包括多个阵列设置的电容感应按键开关1和支撑板23，所述支撑板23包括多个通孔231，所述电容感应按键开关1对应贯穿所述支撑板23的通孔231并部分收容所述通孔231内，所述电容感应按键开关1是上述电容感应按键开关。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种电容感应按键开关，其特征在于，包括：

键帽；

导程柱，所述键帽盖设所述导程柱；

框架，所述框架包括导程管，所述导程柱部分插入所述导程管内，所述导程柱相对所述框架往复运动；及

电容感应单元，所述电容感应单元包括相对间隔耦合设置的第一极板及第二极板，所述第一极板包括本体部和弹性体，所述本体部及第二极板相对间隔设置于所述导程管外侧，所述弹性体套设于所述导程柱及导程管外侧，且其上端抵接所述导程柱，下端与所述本体部固定连接。

2.根据权利要求1所述的电容感应按键开关，其特征在于，所述本体部顶端设有凹槽，所述弹性体下端卡设于所述凹槽内。

3.根据权利要求1所述的电容感应按键开关，其特征在于，所述本体部及第二极板均呈空心圆柱形，所述本体部的外径小于所述第二极板的内径。

4.根据权利要求3所述的电容感应按键开关，其特征在于，所述本体部的高度小于所述第二极板的高度。

5.根据权利要求1所述的电容感应按键开关，其特征在于，所述弹性体为一不锈钢弹簧。

6.根据权利要求1所述的电容感应按键开关，其特征在于，所述框架还包括底板，所述导程管设于所述底板中心处，所述第二极板固定于所述底板上。

7.一种键盘，包括多个阵列设置的电容感应按键开关及支撑板，所述支撑板包括多个通孔，所述电容感应按键开关分别对应贯穿所述支撑板的通孔并部分收容所述通孔内，其特征在于，所述电容感应按键开关是如权利要求1至6中任意一项权利要求所述的电容感应按键开关。