CN204537912U - 电容感应按键开关及采用所述按键开关的键盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电容感应按键开关及采用所述按键开关的键盘。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，所述框架收容所述导程柱，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设置的第一极板及第二极板，所述导程柱包括凸起，所述第一极板包括抵接端，所述抵接端弹性抵接所述导程柱的凸起，所述第二极板夹设在所述第一极板与所述导程柱之间，并相对所述导程柱固定设置。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，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，所述框架收容所述导程柱，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设置的第一极板及第二极板，所述导程柱包括凸起，所述第一极板包括抵接端，所述抵接端弹性抵接所述导程柱的凸起，所述第二极板夹设在所述第一极板与所述导程柱之间，并相对所述导程柱固定设置。

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，所述第一极板的抵接端自所述第一极板端部朝向所述导程柱方向延伸，并贯穿所述第二极板。

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，所述抵接端弹性抵接所述凸起，并随所述导程柱上下移动带动所述电容感应单元的电容值可调。

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，所述凸起自所述导程柱侧面延伸形成，当所述导程柱上下方向往复移动时，所述抵接端相对所述抵接端沿垂直于所述导程柱移动方向移动。

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，所述凸起配合所述抵接端推动所述第一极板相对所述第二极板旋转移动，当所述导程柱下移时，所述第一极板朝向靠近所述第二极板方向旋转移动，当所述导程柱上升时，所述第一极板朝向远离所述第二极板方向旋转移动。

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，所述第一极板包括二对称设置的弹性支架，所述第二极板包括镂空结构，所述第一极板的弹性支架贯穿所述第二极板的镂空结构，并与所述凸起弹性抵接。

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 述二弹性支架设于所述第一极板的一端，当所述导程柱下移时，推动所述弹性支架朝向远离所述第二极板方向旋转移动，当所述导程柱上升时，所诉第一极板朝向靠近所述第二极板方向旋转移动。

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，所述电容感应按键开关还包括弹性体，所述弹性体套设在所述导程柱外侧，并夹设在所述导程柱与所述框架之间。

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，所述第二极板的高度小于所述第一极板的高度。

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，所述框架收容所述导程柱，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设置的第一极板及第二极板，所述导程柱包括凸起，所述第一极板包括抵接端，所述抵接端弹性抵接所述导程柱的凸起，所述第二极板夹设在所述第一极板与所述导程柱之间，并相对所述导程柱固定设置。

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，推动所述第一极板相对所述第二极板靠近或者远离移动，进而改变所述组成所述电容感应单元的第一极板、第二极板之间的板间距离，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电极之间间距通过机械按压传递调整，避免电极之间的摩擦损耗，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电极，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是本实用新型提供第一实施方式的电容感应按键开关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是本实用新型提供第二实施方式的电容感应按键开关组装后的侧面剖视图；

图6是图5所示电容感应按键开关的分解示意图；

图7、图8是图5所示电容感应按键开关两种工作状态示意图；

图9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是本实用新型提供第一实施方式电容感应按键开关组装后的立体组装示意图，图2是图1所示电容感应按键开关的立体分解示意图。所述电容感应按键开关1包括键帽 11、导程柱13、弹性体14、框架15、电容感应单元17及导电线路19。

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。所述导程柱13包括凸起131。所述凸起131自所述导程柱13的侧面延伸形成，其设于所述导程柱13的中间部分。所述凸起131可以是与所述导程柱13一体结构，还可以是设置在所述导程柱13上的独立元件。

所述弹性体14是一不锈钢弹簧，其套设在所述导程柱13外侧。

所述框架15支撑所述弹性体14的一端，所述弹性体的另一端抵接所诉导程柱13，使得所述弹性体14夹设在所述框架15与所述导程柱13之间，当所述导程柱13在所述键帽11的作用下朝向所述框架15侧移动时，驱使所述弹性体14处于压缩状态；当施加至所述导程柱13的作用力消除时，所述弹性体14鉴于自身的弹性形变作用，推动所述导程柱13朝向远离所述框架15侧移动。所述框架15包括绝缘体151，所述绝缘体151自所述框架15的底板延伸形成。

所述电容感应单元17包括相对耦合间隔设置的第一极板171、第二极板173。所述框架15的绝缘体151夹设于所述第一极板171与所述第二极板173之间。所述第一极板171包括抵接端1711。所述抵接端1711自所述第一极板171的一端延伸形成。所述第二极板173包括缺口(图未示)，所述缺口是形成在所述第二极板173端部的镂空结构。所述抵接端1711贯穿所述第二极板173的缺口，并朝向所述导程柱13方向延伸设置。所述第二极板173设于所述第一极板171与所述导程柱13之间。所述抵接端1711弹性抵接所述导程柱13的凸起131。所述第一极板171、第二极板173的另一端则固设在 所述框架15上。当所述导程柱13的凸起131传递作用力至所述抵接端1711时，推动所述抵接端1711朝向所述远离所述第二极板173方向旋转移动，其旋转的圆心即所述第一导程柱171与所述框架15的交界点。当消除所述凸起131施加至所述抵接端1711的作用力时，则所述第一极板171自身的弹性形变特性，驱使所述第一极板171恢复至受力前状态，也就是说，所述第一极板171朝向所述第二极板173侧旋转移动。同时，所述第二极板173的高度小于所述第一极板171的高度，当所述第一极板171旋转移动时，所述第一极板171与所述第二极板173之间的相对面积始终是定量。

所述导电线路19是用以传输所述电容感应单元17的电容变量信号的导线，其一端连接所述第一极板171、第二极板173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17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，提供导程柱13、弹性体14及框架15，所述弹性体14套设在所述导程柱13外侧表面，且夹设在所述导程柱13与所述框架15之间，使得所述导程柱13悬设与所述框架15上侧，所述弹性体14一端抵接所述导程柱13，另一端抵接所述框架15表面。

其次，提供耦合设置的第一极板171、第二极板173，所述第二极板173的高度小于所述第一极板171，所述第一极板171、第二件173的一端固定在所述框架15上，另一端朝向远离所述框架15侧延伸设置。所述第一极板171的抵接端1711贯穿所述第二极板173的缺口1731并弹性抵接所述导程柱13的凸起131。

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，所述导程柱13的凸起131弹性抵接所述第一极板171的抵接端1711，则所述第一极板171处于朝向远离所述第二极板173的变形状态，即离所述第二极板173最远的状态。

工作状态二：当所述导程柱13下移时，所述抵接端1711沿所述凸起131的表面相对滑动，所述第一极板171朝向所述第二极板173移动至离所述第二极板173最近的状态。

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，则所述第一极板171朝向所述第二极板173旋转移动，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，所述压缩后的所述弹性体14产生反作用力，推动所述导程柱13沿竖直方向上移，同时所述凸起131推动所述第一极板171朝向远离所述第二极板173侧移动，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即为第一极板171与所述第二极板173之间的距离；S即为所述第一极板171与所述第二极板173之间的相对表面积；ε即为夹设于所述第一极板171与所述第二极板173之间的隔离体151的介电常数，k为静电常数，如此，因为所述第一极板171与所述第二极板173之间的相对面积不变，则所述感应电容 单元17的电容值C随着其间的间距对应变化，如此实现电容的变化。也就是说，当调整所述第一极板171与所述第二极板173之间的距离值时，则所述感应电容单元17的电容值对应调整。具体而言，当所述第一极板171受外力作用远离所述第二极板173倾斜时，则所述第一极板171与所述第二极板173之间的间距增大，根据电容值的计算公式：C＝εS/4πkd，对应所述感应电容单元17的电容值减小。当所述第一极板171与所述第二极板173相对间隔最小时，则所述感应电容单元17的电容值最大。因此，当所述第一极板171自远离所述第二极板173状态旋转为靠近所述第二极板173的状态时，所述感应电容单元17的电容值逐渐增大；反之，则所述感应电容单元17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间距，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17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17相互电导通。当所述控制单元接收到所述电容感应单元17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17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17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17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17的电容值随着第一极板171的旋转移动，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17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的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中设置电容值随耦合极板171、173间距的变化，感应所述电容感应单元17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。

再请同时参阅图5及图6，图5是本实用新型第二实施方式的电容感应单元组装后的侧面剖视图，图6是图5所示电容感应按键开关分解示意图。本实施方式与上一实施方式基本相同，唯区别在于：所述第一极板271包括二对称设置的弹性支架2711，所述弹性支架2711自所述第一极板271的中部朝向所述靠近所述框架25侧延伸形成。 所述第二极板273对应包括镂空结构(图未示)。所述弹性支架2711贯穿所述第二极板273的镂空结构，并抵接所述导程柱23的凸起231。

当所述导程柱23未下移动时，则所述第一极板271与所述第二极板273之间的间距最大；当所述导程柱23下移时，则所述第一极板271与所述第二极板273之间的间距最小，具体如图7及图8所示。

在请参阅图9，是本实用新型一种键盘的立体结构示意图。所述键盘3包括多个阵列设置的电容感应按键开关及支撑板31，所述支撑板31包括多个通孔311，所述电容感应按键开关分别对应贯穿所述支撑板31的通孔311并部分收容所述通孔311内，所述电容感应按键开关是本实用新型第一实施方式及第二实施方式所揭示的电容感应按键开关1或者2。

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 (10)

1.一种电容感应按键开关，其包括：

键帽；

导程柱，所述键帽盖设所述导程柱；

框架，所述框架收容所述导程柱，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设置的第一极板及第二极板，所述导程柱包括凸起，所述第一极板包括抵接端，所述抵接端弹性抵接所述导程柱的凸起，所述第二极板夹设在所述第一极板与所述导程柱之间，并相对所述导程柱固定设置。

2.根据权利要求1所述的电容感应按键开关，其特征在于，所述第一极板的抵接端自所述第一极板端部朝向所述导程柱方向延伸，并贯穿所述第二极板。

3.根据权利要求2所述的电容感应按键开关，其特征在于，所述抵接端弹性抵接所述凸起，并随所述导程柱上下移动带动所述电容感应单元的电容值可调变化。

4.根据权利要求3所述的电容感应按键开关，其特征在于，所述凸起自所述导程柱侧面延伸形成，当所述导程柱上下方向往复移动时，所述抵接端相对所述抵接端沿垂直于所述导程柱移动方向移动。

5.根据权利要求4所述的电容感应按键开关，其特征在于，所述凸起配合所述抵接端推动所述第一极板相对所述第二极板旋转移动，当所述导程柱下移时，所述第一极板朝向靠近所述第二极板方向旋转移动，当所述导程柱上升时，所述第一极板朝向远离所述第二极板方向旋转移动。

6.根据权利要求1所述的电容感应按键开关，其特征在于，所述第一极板包括二对称设置的弹性支架，所述第二极板包括镂空结 构，所述第一极板的弹性支架贯穿所述第二极板的镂空结构，并与所述凸起弹性抵接。

7.根据权利要求6所述的电容感应按键开关，其特征在于，所述二弹性支架设于所述第一极板的一端，当所述导程柱下移时，推动所述弹性支架朝向远离所述第二极板方向旋转移动，当所述导程柱上升时，所诉第一极板朝向靠近所述第二极板方向旋转移动。

8.根据权利要求1所述的电容感应按键开关，其特征在于，所述电容感应按键开关还包括弹性体，所述弹性体套设在所述导程柱外侧，并夹设在所述导程柱与所述框架之间。

9.根据权利要求1所述的电容感应按键开关，其特征在于，所述第二极板的高度小于所述第一极板的高度。

10.一种键盘，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9中任意一项权利要求所述的电容感应按键开关。