CN206584312U - 一种实现隔空反应的键位和键盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种实现隔空反应的键位，包括键位本体，与所述的键位本体对应设置的光敏组合元件，在键位本体具有控制器电路板，控制器电路板与光敏组合元件相连，光敏组合元件采集位于键位本体上方光环境的变化，控制器电路板包括与光敏组合元件相连的以下的电路模块：隔空信号处理单元，接收所述的光环境的变化，通过A/D转换成数字量的隔空信号数据；比较器电路单元，用于将数字量的隔空信号数据与预设的参数进行比较，若高于预设的参数，启动按键模式，若低于预设的参数，维持常态模式。本实用新型提出了一种实现隔空反应的键盘。实施本实用新型的实现隔空反应的键位和键盘能实现“隔空”按键。

Description

一种实现隔空反应的键位和键盘

技术领域

本实用新型涉及一种键位，特别涉及一种实现隔空反应的键位和键盘。

背景技术

键（Key）就是一种开关，一般有两种状态，一种是它的常态，也就是本来状态，另一种是选择状态，就是在外界影响下离开常态后的一个不稳定的状态，当外界影响终止时，又回到常态。

键盘是键的集合，作为一种常用的输入设备，键盘的键种类不同而不同，目前的键盘有多种，例如目前广泛使用的机械式键盘、薄膜式键盘、电容式键盘等等，都是通过检测装置检测键的状态是按压或者松开方式输入的，当用手指或者其它方式向下按压某个键时，采集该键状态的电路产生反映该键状态的信号，当松开时，该键复位，采集该键状态的电路将采集到该键复位的信息，使用该键盘的主机通过接收到采集键状态的电路所产生的信号确认是否该键盘中键是否被选择。无论哪种按键，其操作都需要与健体本身的接触。这限制了其某些场合的接触，例如：

1、医院、机场、车站等人流大、传染性强场合的仪器设备；

2、煤气灶、电磁炉等表面油污严重的家用电器；

3、高电压的危险设备。

还有众多应用场合，有强烈的卫生、健康、安全需求，传统按键都无法满足。

发明内容

为了解决以上的问题，本实用新型提供一种用于隔空反应的键位及键盘，本实用新型按键可以在非接触情况下实现触摸。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型公开了一种实现隔空反应的键位，包括键位本体，与所述的键位本体对应设置的光敏组合元件，在所述的键位本体具有控制器电路板，所述的控制器电路板与所述的光敏组合元件相连，所述的光敏组合元件采集位于所述的键位本体上方的光环境的变化，所述的控制器电路板包括与所述的光敏组合元件相连的以下的电路模块：

隔空信号处理单元，用于接收所述的光环境的变化，并通过A/D转换成数字量的隔空信号数据；

比较器电路单元，用于将所述的数字量的隔空信号数据与预设的参数进行比较，若高于预设的参数，启动按键模式，若低于预设的参数，维持常态模式。

进一步地，所述的隔空信号处理单元包括电压放大电路单元，与所述的电压放大电路单元相连的滤去噪音的滤波电路单元，与所述的滤波电路单元相连接的模数转换单元，所述的模数转换单元与所述的比较器电路单元相连。

进一步地，所述的键位还包括与所述的模数转换单元连接的模拟开关装置，用于对多路模拟信号进行监控，将多路模拟信号切换到同一个模数转换装置输入。

进一步地，当所述的健位有多个时，所述的比较器电路单元包括以下的电路单元：

存储单元，用于存储多个数字量的隔空信号数据；

计算单元，若所述的多个数字量的隔空信号数据数值相同，则维持常态模式，若所述的多个数字量的隔空信号数据数值相异，选择最大的隔空信号数据数值与预设的参数进行比较，若高于预设的参数，启动按键模式，若低于预设的参数，维持常态模式。

进一步地，所述的键位还包括与所述的光敏组合元件对应设置的发光单元，用于当光照度数值低于预设的光照度参数时，启动发光单元。

本实用新型公开了一种实现隔空反应的键盘，包括多个键位，所述的键位为上述的键位。

实施本实用新型的一种用于隔空反应的键位及键盘，具有以下有益的技术效果：

区别于现有技术中薄膜按键、机械按键、电容按键需要直接接触键位，本实用新型的技术方案的键体采用的是光敏元件，当手指或者其他物体隔空接触在按键位置时，将遮挡住此处的外部光线，或者反射键位本体发射出来的光线，利用光敏元件，对外部光环境的变化进行检测，进而判断该位置是否有按键触摸的动作，实现“隔空”接触键位，人手无需接触面板，卫生、健康、操作灵活。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的实现隔空反应的键位的功能方框图。

图2为隔空反应的原理图。

图3为本实用新型的实现隔空反应的键盘外部结构示意图。

图4为实用新型的实现隔空反应的键盘内部电路结构示意图。

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1及图2，本实用新型的实施例，一种实现隔空反应的键位1， 包括键位本体10，与键位本体10对应设置的光敏组合元件20，在键位本体10具有控制器电路板30，控制器电路板30与光敏组合元件20相连，

光敏组合元件20采集位于键位本体10上方的光环境变化，控制器电路板30包括与光敏组合元件20相连的以下的电路模块：

隔空信号处理单元301，用于接收所述的光环境的变化，并通过A/D转换成数字量的隔空信号数据；

比较器电路单元302，用于将所述的数字量的隔空信号数据与预设的参数进行比较，若高于预设的参数，启动按键模式，若低于预设的参数，维持常态模式。

隔空信号处理单元301包括电压放大电路单元，与电压放大电路单元相连的滤去噪音的滤波电路单元，与滤波电路单元相连接的模数转换单元(ADC)，模数转换单元与比较器电路单元302相连。

键位1还包括与模数转换单元连接的模拟开关装置（SW），用于对多路模拟信号进行监控，将多路模拟信号切换到同一个模数转换装置输入。

如图2所示，隔空反应的原理在于，外部电压经过分压电阻R1进入光发射管D1A，光发射管D1A发出光线，遇到遮挡物后反射，反射到光接收管D2B。

光接收管D2B与分压电阻R2之间的共同接点为B点，控制器电路板30上的处理单元MCU 采集光接收管处 B 点的电压。遮挡物距离光发射管D1A/光接收管D2B越近，B 点电压变化越剧烈，具体是变高还是变低，是由外部自然环境光和健位本身发射的光线综合决定。根据 B 点电压的变化，判定遮挡物距离的远近，进而实现隔空触摸。

当健位有多个时，比较器电路单元302包括以下的电路单元：

存储单元，用于存储多个数字量的隔空信号数据；

计算单元，若多个数字量的隔空信号数据数值相同，维持常态模式，若多个数字量的隔空信号数据数值相异，选择最大的隔空信号数据数值与预设的参数进行比较，若高于预设的参数，启动按键模式，若低于预设的参数，维持常态模式。

更进一步地，键位还包括与光敏组合元件对应设置的发光单元，用于当光照度数值低于预设的光照度参数时，启动发光单元。

一种采用光敏元件的键及使用该键的键盘，键体（键位本体）采用的是一对发射/接收光敏元件，当手指或者其他物体“隔空”接触在按键位置时，将遮挡住此处的外部光线，或者反射健体本身发射的光线，也就是此处的光环境发生了变化。利用光敏元件，对外部光环境的变化进行检测，进而判断该位置是否有按键触摸的动作。键体所处光环境的变化，会引起光敏接收元件电阻或者电流的变化，利用一种信号采集电路，采集光敏器件的变化情况，进而判断此处是否有按键触摸动作。

使用的是普通、低成本的光敏器件作为光传感器，产品价格低廉，适合市场普遍推广。

硬件设计和生产工艺简单，简单几个电子元器件即可，无需额外的光发射装置。

相对于薄膜按键、机械按键、电容按键等，本技术方案在非接触的情况下实现按键操作，卫生、健康、安全。

请参阅图3及图4，一种实现隔空反应的键盘100，包括多个键位，键位为上述的键位1。

更佳地，键盘100包括有由光敏器件D1、D2…Dn加上外围电路组成的键体，在每个键上还设置有一个发光二极管L1、L2.....Ln对键体上方进行照射，R1、R2.....Rn及RL1、RL2.....RLn为分压电阻，S1、S2.....Sn为电压信号采集点。

这里加入发光二极管L1、L2.....Ln的作用：为其对应的光敏器件提供光源，判断光敏电阻处是否有光的反射，进而判断是否有触摸动作。

本发明使用的是普通、低成本的光敏器件作为光传感器，产品价格低廉，适合市场普遍推广，硬件设计和生产工艺简单，简单几个电子元器件即可，相对于薄膜按键、机械按键、电容按键等，在非接触的情况下实现按键操作，卫生、健康、安全，本方案借助的是外部的自然光、灯光或者内部的LED光，是100nm～2400nm之内所有的光谱，而非仅仅红外光，且无须特别的光发射装置。

实施本实用新型的一种用于键位隔空反应的键位及键盘，具有以下有益的技术效果：

区别于现有技术中薄膜按键、机械按键、电容按键需要直接接触键位，本实用新型的技术方案的键体采用的是光敏元件，当手指或者其他物体隔空遮挡在按键位置时，将遮挡住此处的外部光线，利用光敏元件，对外部光环境的变化进行检测，进而判断该位置是否有按键触摸的动作，实现“隔空”接触键位，可以在非接触的情况下实现按键操作，卫生、健康、安全。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种实现隔空反应的键位，包括键位本体，与所述的键位本体对应设置的光敏组合元件，在所述的键位本体具有控制器电路板，所述的控制器电路板与所述的光敏组合元件相连，其特征在于，所述的光敏组合元件采集位于所述的键位本体上方的光环境的变化，所述的控制器电路板包括与所述的光敏组合元件相连的以下的电路模块：

隔空信号处理单元，用于接收所述的光环境的变化，并通过A/D转换成数字量的隔空信号数据；

比较器电路单元，用于将所述的数字量的隔空信号数据与预设的参数进行比较，若高于预设的参数，启动按键模式，若低于预设的参数，维持常态模式。

2.根据权利要求1所述的键位，其特征在于，所述的隔空信号处理单元包括电压放大电路单元，与所述的电压放大电路单元相连的滤去噪音的滤波电路单元，与所述的滤波电路单元相连接的模数转换单元，所述的模数转换单元与所述的比较器电路单元相连。

3.根据权利要求2所述的键位，其特征在于，所述的键位还包括与所述的模数转换单元连接的模拟开关装置，用于对多路模拟信号进行监控，将多路模拟信号切换到同一个模数转换装置输入。

4.根据权利要求1所述的键位，其特征在于，当所述的健位有多个时，所述的比较器电路单元包括以下的电路单元：

存储单元，用于存储多个数字量的隔空信号数据；

计算单元，若所述的多个数字量的隔空信号数据数值相同，则维持常态模式，若所述的多个数字量的隔空信号数据数值相异，选择最大的隔空信号数据数值与预设的参数进行比较，若高于预设的参数，则启动按键模式，若低于预设的参数，则维持常态模式。

5.根据权利要求1至4任一项所述的键位，其特征在于，所述的键位还包括与所述的光敏组合元件对应设置的发光单元，用于当光照度数值低于预设的光照度参数时，启动发光单元。

6.一种实现隔空反应的键盘，包括多个键位，其特征在于，所述的键位为权利要求1至5任一项所述的键位。