CN210628152U - 一种模拟按键及具有该模拟按键的终端设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种终端设备及模拟按键，包括壳体、多级键帽、弹性元件、感应器和处理器，各级键帽依次滑动连接，最底级的键帽与壳体的顶面滑动连接；最顶级的键帽与壳体之间设置有用于推动各级键帽复位的弹性元件；感应器用于获取最顶级的键帽相对壳体底面的距离、速度、加速度中的至少一个；处理器与感应器电连接，用于根据感应器的输出信号确定模拟按键的按压状态变化，并根据按压状态变化发出对应的操作信号。该模拟按键通过多级键帽的设置，按键行程为各级键帽的行程总和。由于各级键帽可相对滑动，故对于相同厚度的壳体，多级键帽的总行程显著大于单级键帽的行程，从而对于轻薄终端设备也能够实现大行程，进而提供良好的手感。

Description

一种模拟按键及具有该模拟按键的终端设备

技术领域

本实用新型涉及按键技术领域，更具体地说，涉及一种模拟按键，还涉及一种具有该模拟按键的终端设备。

背景技术

手机处理器能力的提升带动了手机游戏的发展。现有专业游戏手柄多比较厚重，不便于携带。而现有手机游戏手柄要么牺牲了模拟按键，要么模拟按键行程短，牺牲了手感。

综上所述，如何有效地解决手机游戏手柄等轻薄终端的模拟按键行程短使得手感较差等问题，是目前本领域技术人员需要解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种模拟按键及具有该模拟按键的终端设备，该模拟按键的结构设计可以有效地解决的手机游戏手柄等轻薄终端其模拟按键行程短使得手感较差问题。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种模拟按键，包括模拟按键，包括壳体、多级键帽、弹性元件、感应器和处理器，各级所述键帽依次与相邻的键帽相对滑动连接，最底级的所述键帽与所述壳体相对滑动连接；最顶级的所述键帽与所述壳体之间设置有所述弹性元件；所述感应器用于获取最顶级的所述键帽相对所述壳体底面的距离、速度、加速度中的至少一个信号；所述处理器与所述感应器电连接，用于根据所述感应器输出的信号确定所述模拟按键的按压状态变化，并根据所述按压状态变化发出对应的操作信号。

优选地，上述模拟按键中，各级所述键帽与所述壳体之间分别设置有所述弹性元件。

优选地，上述模拟按键中，各级所述键帽依次套设安装。

优选地，上述模拟按键中，最顶级的所述键帽以下的各级所述键帽顶端分别开设有安装孔，上一级的所述键帽分别限制安装在下一级所述键帽的所述安装孔中，且能够沿所述安装孔滑动。

优选地，上述模拟按键中，除最底级的所述键帽之外的各级所述键帽顶端均具有向外延伸形成的凸缘，所述凸缘用于与下一级的所述键帽顶端相抵以推动其下移。

优选地，上述模拟按键中，所述感应器为光电感应器，所述光电感应器固定于最顶级的所述键帽和与所述键帽相对的壳体底面中的一者，并向另一者发送检测光，且接收所述检测光的反射光。

优选地，上述模拟按键中，所述光电感应器为红外距离传感器。

优选地，上述模拟按键中，所述感应器为霍尔传感器，与所述霍尔传感器配合的设置有磁铁，所述霍尔传感器与所述磁铁中的一者固定于最顶级的所述键帽上，另一者固定于和所述键帽相对的所述壳体的底面上。

优选地，上述模拟按键中，所述感应器为超声波测距传感器，所述超声波测距传感器固定于最顶级的所述键帽和与所述键帽相对的壳体底面中的一者，并向另一者发送超声波，且接收所述超声波的反射波。

本实用新型提供的模拟按键，包括壳体、多级键帽、弹性元件、感应器和处理器。其中，各级键帽依次与相邻的键帽相对滑动连接，最底级的键帽与壳体相对滑动连接；最顶级的键帽与壳体之间设置有弹性元件；感应器用于获取最顶级的键帽至壳体底面的距离、速度、加速度中的至少一个信号；处理器与感应器电连接，用于根据感应器输出的信号确定模拟按键的按压状态变化，并根据按压状态变化发出对应的操作信号。

应用本实用新型提供的模拟按键，用户按压按键时，由于各级键帽依次滑动连接，故最顶级的键帽先相对其下一级的键帽滑动，当其下移到一定行程后则带动下一级的键帽滑动，如此各级键帽由最顶级键帽至最底级键帽依次带动滑动，直至最底级的键帽相对壳体下移，感应器获取最顶级的键帽相对壳体底面之间的距离、速度、加速度信号，处理器根据感应器的输出信号确定模拟按键的按压行程、按压速度、按压加速度中的至少一个，从而根据按压行程发出对应的操作信号。通过多级键帽的设置，多级键帽提供的按键行程为各级键帽的行程总和。由于各级键帽可相对滑动，故对于相同厚度的壳体，多级键帽的总行程显著大于单级键帽的行程，从而对于轻薄终端设备，该模拟按键也能够实现大行程，进而提供良好的手感。

本实用新型还提供了一种终端设备，该终端设备包括上述任一种模拟按键。由于上述的模拟按键具有上述技术效果，具有该模拟按键的终端设备也应具有相应的技术效果。

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为本实用新型一个具体实施例的模拟操作键的剖面结构示意图；

图2为图1的爆炸结构示意图；

图3为图1对应的键帽按压状态示意图；

图4为图1对应的外部结构示意图；

图5为图3对应的外部结构示意图；

图6为本实用新型另一个具体实施例的模拟操作键的剖面结构示意图。

附图中标记如下：

壳体1，键帽2，一级键帽21，二级键帽22，弹性元件3，一级弹性元件31，二级弹性元件32，电路板4，感应器5，处理器6，霍尔传感器7，磁铁8。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种模拟按键及具有该模拟按键的终端设备，以在有限空间内实现大行程模拟按键应用，增加用户体验。

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做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1-3。图1为本实用新型一个具体实施例的模拟操作键的剖面结构示意图；图2为图1的爆炸结构示意图；图3为图1对应的键帽按压状态示意图。

在一个具体实施例中，本实用新型提供的模拟按键，包括壳体1、多级键帽2、弹性元件3、感应器5和处理器6。

其中，壳体1的形状可根据需要设置，此处不做具体限定，壳体1用于安装键帽2。各级键帽2依次滑动连接，且由最顶级键帽至最底级键帽依次带动滑动，最底级的键帽2与壳体1的顶面滑动连接。也就是上级的键帽2滑动至与相邻的下级键帽2相抵后带动下级键帽2一起滑动，则在用户按压按键时，最顶级键帽2受力下移，并逐级带动下级的键帽2下移。具体键帽2的级数可根据行程需要设置，此处不做具体限定。如附图1-3所示，设置两级键帽2，一级键帽21为最顶级键帽，二级键帽22为最底级键帽。一级键帽21下移一定行程后带动二级键帽22随之一起下移，一级键帽21相对二级键帽22的行程与二级键帽22相对壳体1的行程之和为按键的总行程。二级键帽22与壳体1的顶面滑动连接，也就是其能够相对壳体1滑动且被壳体1限位而不能与壳体1脱离。一级键帽21与二级键帽22依次滑动连接，指一级键帽21能够相对二级键帽22滑动，即上级的键帽2能够相对下级键帽2滑动，且键帽2由于限位不能与壳体1或其他键帽2脱离，保持滑动配合关系。

各级键帽2与壳体1之间设置有用于推动各级键帽2复位的弹性元件3。通过弹性元件3的设置，在键帽2下移时作用于弹性元件3使其变形，则在外力释放键帽2时，由于弹性元件3的作用推动键帽2复位。且弹性元件3为用户按压键帽2提供力度反馈。具体弹性元件3可以为弹簧，也可以为密封气腔、磁性件等能够提供弹性力的材料件或结构件。弹性元件3为弹簧时，具体可以为压缩弹簧，压缩弹簧的两端分别与键帽2和壳体1相抵。采用压缩弹簧，便于安装。

感应器5用于感应最顶级的键帽2至壳体1底面之间的距离。感应器5具体可以采用测距传感器，如红外测距传感器、超声波测距传感器等，也可以采用滑动变阻器、编码器等能够随距离变化输出不同信号的距离感应器5。具体可参考现有技术中常规模拟按键的相应设置，此处不做具体限定。

处理器6与感应器5电连接，用于根据感应器5的输出信号确定模拟按键的按压行程，并根据按压行程发出对应的操作信号。具体的，处理器6包括处理模块和存储模块，处理模块在接收到感应器5的输出信号后，根据存储模块中预存信息确定模拟按键的按压行程、按压的速度、按压的加速度信息，再根据按压行程发出对应的操作信号，如控制车速加速、减速等。处理器6的具体工作原理可参考现有技术中常规模拟按键的相应设置，此处不做具体限定。

应用本实用新型提供的模拟按键，用户按压按键时，由于各级键帽2依次滑动连接，故最顶级的键帽2先相对其下一级的键帽2滑动，当其下移到一定行程后则带动下一级的键帽2滑动，如此各级键帽2由最顶级键帽至最底级键帽依次带动滑动，直至最底级的键帽2相对壳体1下移，感应器5获取最顶级的键帽2相对壳体1底面之间的距离、速度、加速度信号，处理器6根据感应器5的输出信号确定模拟按键的按压行程、按压速度、按压加速度中的至少一个，从而根据按压行程发出对应的操作信号。通过多级键帽2的设置，多级键帽2提供的按键行程为各级键帽2的行程总和。由于各级键帽2可相对滑动，故对于相同厚度的壳体1，多级键帽2的总行程显著大于单级键帽2的行程，从而对于轻薄终端设备，该模拟按键也能够实现大行程，进而提供良好的手感。

进一步地，各级键帽2与壳体1之间分别设置有弹性元件3。也就是弹性元件3也设置多级，对应各级键帽2分别设置弹性元件3，则在外力释放键帽2后，各级弹性元件3分别作用于对应的键帽2，以将各级键帽2推动复位。如附图1-3所示，键帽2包括一级键帽21和二级键帽22时，相应的设置一级弹性元件31和二级弹性元件32，用户按压一级键帽21，一级键帽21下移并使一级弹性元件3变形31，一级键帽21下移一定行程后带动二级键帽22随之一起下移，二级弹性元件32相应变形，提供更大的行程及力度反馈。通过多级弹性元件3的设置，使得各级键帽2复位更为可靠，且为用户提供更好的按压手感。在弹性元件3为弹簧时，则具体可以为压缩螺旋弹簧，各级弹簧可以依次套设，节约空间。

由于各级键帽2依次相对滑动连接，也可以在最顶级的键帽2与壳体1之间设置弹性元件3，外力释放键帽2时，弹性元件3推动最顶级的键帽2复位，则最顶级键帽2可逐级带动下级的各级键帽2复位。

为了节约空间，各级键帽2依次套设安装。如上级键帽2依次套设于下级键帽2内部安装，具体的，最顶级的键帽2以下的各键帽2顶端分别开设有安装孔，上一级的键帽2分别限制安装在下一级键帽2的安装孔中，且能够沿安装孔滑动。需要说明的是，限制安装指上一级的键帽2安装在下一级键帽2的安装孔中，能够沿安装孔滑动但并不能与相互配合的键帽或壳体1脱离。或者也可以设置为上级键帽2依次套设于下级键帽2外部安装。通过套设安装，上级的键帽2可以收纳至下级的键帽2内，减少了空间占用，便于模拟按键在轻薄产品上的应用。

在上级键帽2依次套设于下级键帽2内部安装的情况下，具体的，最底级的键帽2之上的各级键帽2顶端均具有向外延伸形成的凸缘，凸缘用于与下一级的键帽2顶端相抵以推动其下移。由于上级键帽2滑动安装于下级键帽2内，则通过凸缘的设置，当上级键帽2相对下级键帽2下移至凸缘与下级键帽2相抵时，则可推动下级键帽2一起滑动，由此实现键帽2由最顶级键帽最底级键帽依次滑动。

为了限制键帽2滑动的极限位置，对键帽2下方壳体1内的元件起到保护作用，最顶级的键帽2内可以固定连接限位柱，在其下移至限位柱与壳体1相抵时，则最顶级键帽2不能继续下移，则其不会继续带动下方各级键帽2下移。通过在键帽2内设置限位柱，在键帽2抬起状态下，限位柱不会占用壳体1内部空间。根据需要，也可以将限位柱固定于壳体1内与顶级键帽2相对的位置。在最顶级的键帽2内连接有限位柱的情况下，则感应器5可以感应限位柱底端与壳体1之间的距离，也可以感应键帽2顶面与壳体1之间的距离，限位柱也可以为最顶级键帽2的壳体，当最顶级键帽2的壳体抵住壳体1时，最顶级键帽2不能继续下移。

具体的，各级键帽2相对于下一级键帽2的行程可设置为相等，则各级键帽2按压至极限位置时，各级键帽2整体所占高度小，从而能够满足对厚度要求更小的终端设备的模拟按键需要。对于同等厚度的壳体，则对于N级键帽2的总行程可为单级键帽2行程的N倍。

在上述各实施例中，感应器5为光电感应器5，光电感应器5固定于最顶级的键帽2和与键帽2相对的壳体1底面中的一者，并向另一者发送检测光，且接收检测光的反射光。具体的，光电感应器5包括光发射部和光接收部，其中，光发射部发送检测光，光接收部接收检测光的反射光。处理器6与光接收部电连接。随着用户对键帽2的按压，最顶级键帽2与壳体1底面之间的距离减小，则检测光的折返距离减小，从而使得反射回光接收部的反射光变化，光接收部通过将反射光的变化转换为数字信号并传输至处理器6。根据需要，光接收部也可以将反射光变化对应的模拟信号并传输至处理器6。

光电感应器5具体可以为红外距离传感器，按键位置的变化引起红外距离传感器输出的变化。壳体1的底面可以设置电路板4，红外距离传感器贴装在电路板4上，并通过I2C或者ADC口与处理器6相连接。

根据需要，感应器5也可以为超声波测距传感器，超声波测距传感器固定于最顶级的键帽2和与键帽2相对的壳体1底面中的一者，并向另一者发送超声波，且接收超声波的反射波。超声波测距传感器的工作原理与光电传感器的测距原理类似，此处不再赘述。

以上说明了感应器5采用光电传感器的情况，根据需要，感应器5也可以为霍尔传感器7，与霍尔传感器7配合的设置有磁铁8，霍尔传感器7与磁铁8中的一者固定于最顶级的键帽2上，另一者固定于和键帽2相对的壳体1的底面上。请参阅图6，图6为本实用新型另一个具体实施例的模拟操作键的剖面结构示意图。以霍尔传感器7固定于壳体1的底面，最顶级键帽2上设置磁铁8为例，键帽2的移动带动磁铁8的移动，磁铁8相对于霍尔传感器7距离的变化改变了霍尔传感器7周边磁场强度，进一步影响霍尔传感器7输出。则处理器6根据活儿传感器输出的变化，输出相应的控制信号。

感应器5也并不局限于上述各类传感器，根据需要也可以为滑动变阻器或编码器等。如采用滑动变阻器时，与滑动变阻器连接的设置检测电路，则可将滑动变阻器的滑片与最顶级键帽2连接，随键帽2相对壳体1移动，改变滑动变阻器接入检测电路部分电阻线的长度来改变电阻，从而逐渐改变检测电路中的电流的大小。处理器6根据检测电路电信号的变化输出相应的控制信号。

在上述各实施例的基础上，还可以增加数值按键，实现数值按键与模拟按键复用，实现更多功能，如开枪时，模拟按键实现扳机扣动，用数字按键实现扳机触发完成开枪动作等。具体数值按键的结构请参考现有技术，此处不再赘述。

基于上述实施例中提供的模拟按键，本实用新型还提供了一种终端设备，该终端设备包括上述实施例中任意一种模拟按键。由于该终端设备采用了上述实施例中的模拟按键，所以该终端设备的有益效果请参考上述实施例。

该终端设备具体可以为手机游戏手柄，也可以为其他需要设置模拟按键的轻薄设备等。采用上述模拟按键，能有效改善便携式轻薄手柄无法实现模拟按键或者模拟按键行程短的缺陷，在有限空间内实现大行程模拟按键应用，增加用户体验。

具体的，上述壳体1可以为终端设备的外壳，也就是直接利用终端设备的外壳作为模拟按键的壳体1，简化了结构，节约了空间。根据需要，上述壳体1也可以为单独设置的壳体1，也就是在终端设备的外壳内对应模拟按键设置壳体1。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种模拟按键，其特征在于，包括壳体(1)、多级键帽(2)、弹性元件(3)、感应器(5)和处理器(6)，各级所述键帽(2)依次与相邻的键帽相对滑动连接，最底级的所述键帽(2)与所述壳体(1)相对滑动连接；最顶级的所述键帽(2)与所述壳体(1)之间设置有弹性元件(3)；所述感应器(5)用于获取最顶级的所述键帽(2)相对所述壳体(1)底面的距离、速度、加速度中的至少一个信号；所述处理器(6)与所述感应器(5)电连接，用于根据所述感应器(5)输出的信号确定所述模拟按键的按压状态变化，并根据所述按压状态变化发出对应的操作信号。

2.根据权利要求1所述的模拟按键，其特征在于，各级所述键帽(2)与所述壳体(1)之间分别设置有所述弹性元件(3)。

3.根据权利要求1所述的模拟按键，其特征在于，各级所述键帽(2)依次套设安装。

4.根据权利要求1所述的模拟按键，其特征在于，最顶级的所述键帽(2)以下的各级所述键帽(2)顶端分别开设有安装孔，上一级的所述键帽(2)分别限制安装在下一级所述键帽(2)的所述安装孔中，且能够沿所述安装孔滑动。

5.根据权利要求4所述的模拟按键，其特征在于，除最底级的所述键帽(2)之外的各级所述键帽(2)顶端均具有向外延伸形成的凸缘，所述凸缘用于与下一级的所述键帽(2)顶端相抵以推动其下移。

6.根据权利要求1-5任一项所述的模拟按键，其特征在于，所述感应器(5)为光电感应器(5)，所述光电感应器(5)固定于最顶级的所述键帽(2)和与所述键帽(2)相对的壳体(1)底面中的一者，并向另一者发送检测光，且接收所述检测光的反射光。

7.根据权利要求6所述的模拟按键，其特征在于，所述光电感应器(5)为红外距离传感器。

8.根据权利要求1-5任一项所述的模拟按键，其特征在于，所述感应器(5)为霍尔传感器(7)，与所述霍尔传感器(7)配合的设置有磁铁(8)，所述霍尔传感器(7)与所述磁铁(8)中的一者固定于最顶级的所述键帽(2)上，另一者固定于和所述键帽(2)相对的所述壳体(1)的底面上。

9.根据权利要求1-5任一项所述的模拟按键，其特征在于，所述感应器(5)为超声波测距传感器，所述超声波测距传感器固定于最顶级的所述键帽(2)和与所述键帽(2)相对的壳体(1)底面中的一者，并向另一者发送超声波，且接收所述超声波的反射波。

10.一种终端设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的模拟按键。

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