專利名稱：按鍵開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種開關(guān)，更確切地說，是一種按鍵開關(guān)。
常用的按鍵開關(guān)，如鍵盤、家電用品上的按鍵及遙控器、工業(yè)用大電流控制開關(guān)等，對(duì)防水性、防塵性方面之設(shè)計(jì)，并不理想，同時(shí)按下多鍵時(shí)，常有錯(cuò)誤訊號(hào)、跳火等現(xiàn)象，尤其在快速鍵入時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)漏字的情形，并且，使用壽命亦較短。
為能較清楚地說明按鍵開關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，請(qǐng)先參閱下述的圖1至圖6。最早的按鍵開關(guān)是金屬機(jī)械式的，其開/關(guān)操作皆由彈簧片接觸造成，如圖1所示，該開關(guān)1主要由鍵帽11、柱塞12、彈簧13、固定彈簧片14及活動(dòng)彈簧片15構(gòu)成。按下鍵帽11時(shí)，柱塞12向下運(yùn)動(dòng)，迫使活動(dòng)彈簧片16的接點(diǎn)16與固定彈簧片14接觸，而形成″開″操作(見圖2)；放開鍵帽11時(shí)，彈簧13之力量將柱塞12頂回原位，使彈簧片15和14分開，而形成″關(guān)″操作(如圖1)。由于鍵盤、打字機(jī)等產(chǎn)品需求的按鍵數(shù)量較多，故需配合電子電路作矩陣式掃描，而矩陣接觸式掃描，則因其電子特性，當(dāng)同時(shí)按下矩陣中三鍵(含)以上時(shí)，常會(huì)跑出不必要的錯(cuò)鍵訊號(hào)，即所謂之″鬼鍵″(Ghost Key)，其情況如圖3所示。為解決鬼鍵(多字)問題，乃于每個(gè)按鍵上加入一只二極管19，如圖4所示，但此項(xiàng)技術(shù)終因成本太高而逐漸被市場(chǎng)淘汰。除了成本問題外，機(jī)械式按鍵開關(guān)尚有壽命太短、不能防水，且必須使用電路板等缺失。
為解決機(jī)械式按鍵開關(guān)的缺點(diǎn)，故發(fā)展出電容式開關(guān)2，如圖5所示，其乃利用電容原理，于按鍵內(nèi)加入海綿21及錫箔22，并配合電路板23，在每個(gè)接觸位置24的外圍包以地線25(參閱圖5a)。按鍵時(shí)，因電容之變化產(chǎn)生訊號(hào)，則可不必加上二極管19而解決了鬼鍵問題。如此，雖成本稍有降低；但因其電容量變化很小，且因人體具有靜電效應(yīng)，故極不穩(wěn)定，有隨時(shí)亂出訊號(hào)之虞，又因其結(jié)構(gòu)有海綿及錫箔，海綿遇水即硬化，故防水性差，并導(dǎo)致壽命極短，且必須配合電路板，不符合環(huán)保原則。目前已完全在市場(chǎng)上消失。
邇后，又出現(xiàn)無接觸式感應(yīng)開關(guān)(Contactless Induc-tive)，其情況是使用雙面電路板，開關(guān)上加上鐵心，按鍵時(shí)穿出電路板，再以變壓器之線圈放大訊號(hào)。然而，此一設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)不少，既無法有效控制其啟動(dòng)點(diǎn)行程(On/Off Po-int Travel)，且必須使用放大線圈及雙面電路板，故無防水性，對(duì)電子線路元件的公差要求極高，一般生產(chǎn)非常困難，成本亦過高，目前也已被淘汰。
最近幾年，IBM公司率先推出了一項(xiàng)新開關(guān)技術(shù)，即薄膜式開關(guān)(Membrance Switch)，如圖6所示，該開關(guān)3是在云母片31、32和33之上、下層分別印上銀箔34、35作為接觸產(chǎn)生訊號(hào)的接點(diǎn)。誠(chéng)如前述機(jī)械式開關(guān)一樣，其僅僅是將電路板改成云母片，彈簧片變成銀箔，是故鬼鍵問題仍然存在。由于云母片上很難固著二極管，就算用特殊方法接上了，成本將高得驚人。當(dāng)然，IBM公司也考慮到這點(diǎn)，故又提出一個(gè)犧牲功能的替代方案，用韌體(Firmware)將鬼鍵去除，而容許失去訊號(hào)，亦即當(dāng)使用者同時(shí)按下多鍵時(shí)(多于三鍵)，第三鍵以后的訊號(hào)不必理會(huì)，由韌體自動(dòng)去除，故若鍵入的速度太快，會(huì)有漏字情形出現(xiàn)，雖然犧牲了此一功能，且不可能完全防水，但這是唯一可降低成本、解決問題的方法，已比先前技術(shù)實(shí)用許多。
本發(fā)明的主要目的是提供一種嶄新的按鍵開關(guān)，即使同時(shí)按下多鍵，亦無多字、錯(cuò)字及漏字現(xiàn)象。另一目的是使能簡(jiǎn)單地調(diào)整啟動(dòng)點(diǎn)行程，以適應(yīng)使用者按鍵輕重不同的習(xí)慣。再一目的是使本發(fā)明按鍵開關(guān)確實(shí)能實(shí)現(xiàn)防水、防塵，并且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)容易，造價(jià)便宜。
實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明包含有一按鍵掃描裝置、一類比多工器、一信號(hào)放大器、一信號(hào)觸發(fā)裝置、一啟動(dòng)點(diǎn)調(diào)整裝置、一信號(hào)回授裝置、一信號(hào)鎖定裝置、一信號(hào)消除裝置、一中央處理單元(CPU)、一解碼器、一輸入/輸出連接器、一共振器、一指示顯示裝置以及一電流控制裝置。所說按鍵掃描裝置包含有一結(jié)合在鍵帽上的一段無磁性碳粉心和一單層式薄膜板；該薄膜板上在預(yù)定位置制有期望數(shù)目的供無磁性碳粉心通過的孔洞，并在該薄膜板之上、下表面分別印刷有圍繞于孔洞周圍的金屬箔，構(gòu)成交叉感應(yīng)的結(jié)點(diǎn)；無磁碳粉心設(shè)置在薄膜板上方，使其隨鍵帽之壓放而可進(jìn)出對(duì)應(yīng)的孔洞。如此所說的本發(fā)明，當(dāng)按鍵時(shí)，碳粉心會(huì)因掃描而有電流流動(dòng)，并產(chǎn)生微量磁力，再因按鍵產(chǎn)生之作用力，使碳粉心循孔洞穿透薄膜板，導(dǎo)致下方之回復(fù)訊號(hào)線產(chǎn)生微電流訊號(hào)，而后經(jīng)類比多工器選擇回復(fù)訊號(hào)來源，再經(jīng)放大器放大訊號(hào)，并由信號(hào)回授裝置回授消除不穩(wěn)定之雜訊或灰色電壓階，再經(jīng)電子電路，讀回啟動(dòng)點(diǎn)設(shè)定值，調(diào)整開/關(guān)之“致能位準(zhǔn)”，最后由信號(hào)鎖定裝置讀回訊號(hào)并消除之。這里所說的“致能位準(zhǔn)”是指觸發(fā)器能工作的位準(zhǔn)；調(diào)整開/關(guān)之“致能位準(zhǔn)”，即為調(diào)整觸發(fā)器上下開/關(guān)的工作位準(zhǔn)。
本發(fā)明中，信號(hào)之抓取系以“安培定則”方式形成，由電流轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)，加上作用力，再轉(zhuǎn)換為電流，并以中央處理器掃描單鍵而選擇。
為實(shí)現(xiàn)能簡(jiǎn)單地調(diào)整啟動(dòng)點(diǎn)行程，本設(shè)計(jì)在啟動(dòng)點(diǎn)調(diào)整裝置包含有一供調(diào)整開/關(guān)之行程的可變電阻。
為使本發(fā)明按鍵開關(guān)能更好地實(shí)現(xiàn)防水、防塵，可在薄膜板的上、下表面被覆一層絕緣漆。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，按鍵動(dòng)作非常穩(wěn)定，無鬼鍵，無錯(cuò)字、不漏字，啟動(dòng)點(diǎn)行程可調(diào)整；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料成本低，防水、防塵性好；再配合半導(dǎo)體技術(shù)，可將本發(fā)明的技術(shù)制成ASIC，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，進(jìn)而大量降低成本。
本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例如附圖所示。以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1為現(xiàn)有機(jī)械式按鍵開關(guān)于″關(guān)″狀態(tài)的剖面圖。
圖2為現(xiàn)有機(jī)械式按鍵開關(guān)″開″操作時(shí)的剖面圖。
圖3為現(xiàn)有機(jī)械式按鍵開關(guān)鬼鍵發(fā)生原因的示意圖。
圖4為現(xiàn)有機(jī)械式按鍵開關(guān)消除鬼鍵方法的示意圖。
圖5為現(xiàn)有電容式按鍵開關(guān)的示意圖。
圖5a為圖5中之電路板局部上視圖。
圖6為現(xiàn)有一種薄膜式按鍵載關(guān)的剖視示意圖。
圖7為本發(fā)明的線路方塊圖。
圖8為本發(fā)明啟動(dòng)點(diǎn)調(diào)整裝置線路圖。
圖9為本發(fā)明按鍵結(jié)構(gòu)之簡(jiǎn)單示意圖。
圖10為本發(fā)明初步訊號(hào)抓取示意圖。
圖1至圖6是現(xiàn)有技術(shù)的一些附圖，并已在前結(jié)合本發(fā)明的技術(shù)背景作了必要說明，故在此不再重復(fù)說明。
首先請(qǐng)參閱圖9、圖10。圖中標(biāo)號(hào)55為單層式薄膜板，在其預(yù)定位置上鉆有期望數(shù)目的孔洞56，對(duì)應(yīng)該孔洞56的上方設(shè)有結(jié)合于鍵帽上的無磁性碳粉心57，該碳粉心57隨鍵帽之壓放而可進(jìn)出孔洞56(因其運(yùn)用之技術(shù)與機(jī)械式開關(guān)大體相同，故在此不再作進(jìn)一步說明)。薄膜板55之上、下表面上分別印刷有圍繞于孔洞56周圍的銀箔58、59，構(gòu)成交叉感應(yīng)的結(jié)點(diǎn)，其中，銀箔58為掃描線S，銀箔59為回復(fù)線R。本實(shí)施例中，該薄膜板55的上、下表面被覆有一層絕緣漆。如此的按鍵結(jié)構(gòu)，當(dāng)按鍵時(shí)，即可使碳粉心57循孔洞56而穿透薄膜板55，形成“開”操作，其抓取信號(hào)以“安培定則”方式形成，由電流轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)，加上作用力，再轉(zhuǎn)換為電流，并以中央處理單元掃描而作單鍵選擇；當(dāng)手放開按鍵時(shí)，碳粉心57即離開孔洞56而復(fù)歸原狀，形成“關(guān)”操作。
圖7示出了本發(fā)明開關(guān)的電子控制線路，由圖見，該線路由按鍵掃描裝置41、類比多工器42、信號(hào)放大器43、信號(hào)觸發(fā)裝置44、啟動(dòng)點(diǎn)調(diào)整裝置45、信號(hào)回授裝置46、信號(hào)鎖定裝置47、信號(hào)消除裝置48、中央處理單元(CPU)49、解碼器50、一輸入/輸出連接器51、共振器52、指示顯示裝置以及一電流控制裝置按一定的連接條件構(gòu)成。該線路的工作方式是(1)、一次掃描一個(gè)鍵(常用技術(shù)中一次掃描一條)；(2)、由輸入/輸出連接器51掃描；(3)、回復(fù)訊號(hào)線返回讀入訊號(hào)，經(jīng)類比多工器42作選擇性傳輸；(4)、藉加入信號(hào)放大器43及回授控制裝置46回授控制，以提高感度及消除干擾；(5)、替信號(hào)觸發(fā)工作，定出上下限，作為讀取致能開/關(guān)點(diǎn)的高低位準(zhǔn)判定依據(jù)；(6)、按鍵信號(hào)鎖定，以供中央處理單元49讀取，并防止突波、雜訊等干擾；(7)、按鍵信號(hào)送回中央處理單元49處理；(8)、回授消除已讀取的按鍵信號(hào)。
由圖8所示啟動(dòng)點(diǎn)調(diào)整裝置線路圖見，在信號(hào)放大器43與觸發(fā)裝置44(本實(shí)施例中采用史密特觸發(fā)器)間裝有一只可變電阻40，則調(diào)整該可變電阻40，即可簡(jiǎn)單地改變按鍵的啟動(dòng)行程，以符合使用者按鍵輕重的不同習(xí)慣。
以下再結(jié)合圖9及圖10對(duì)本發(fā)明的動(dòng)作原理及訊號(hào)處理方式再作較詳細(xì)地?cái)⑹?。本發(fā)明的掃描部分全部接于一點(diǎn)，并以同一電阻拉到高電位，故當(dāng)掃描“低電位”時(shí)，將有電流通過電阻流向掃描線S(A)或掃描線S(B)，因同一電阻來源，故電流非常穩(wěn)定，而掃描線S(A)及掃描線S(B)又為開集極，所以不影響電流。當(dāng)使用者按鍵時(shí)，碳粉心57會(huì)因掃描而有電流流動(dòng)，并產(chǎn)生微量磁力，再因按鍵產(chǎn)生的作用力，使碳粉心57循孔洞56而穿透薄膜板55，導(dǎo)致下方之回復(fù)訊號(hào)線59產(chǎn)生微電流訊號(hào)，請(qǐng)同時(shí)參閱圖7，該訊號(hào)經(jīng)類比多工器42選擇回復(fù)訊號(hào)來源，再經(jīng)放大器43放大訊號(hào)(電流或電壓放大)，并由信號(hào)回授裝置46回授消除不穩(wěn)定之雜訊或灰色電壓階，再經(jīng)電子電路，讀回啟動(dòng)點(diǎn)設(shè)定值，調(diào)整觸發(fā)器上下開/關(guān)的“致能位準(zhǔn)”，最后由信號(hào)鎖定裝置47讀回訊號(hào)并清除之。
權(quán)利要求
1，一種按鍵開關(guān)，其特征在于包含有一按鍵掃描裝置(41)、一類比多工器(42)、一信號(hào)放大器(43)、一信號(hào)觸發(fā)裝置(44)、一啟動(dòng)點(diǎn)調(diào)整裝置(45)、一信號(hào)回授裝置(46)、一信號(hào)鎖定裝置(47)、一信號(hào)消除裝置(48)、一中央處理單元(CPU)(49)、一解碼器(50)、一輸入/輸出連接器(51)、一共振器(52)、一指示顯示裝置(53)以及一電流控制裝置(54)，其中，A，按鍵掃描裝置(41)包含有一結(jié)合在鍵帽上的一段無磁性碳粉心(57)和一單層式薄膜板(55)；該薄膜板(55)上在預(yù)定位置制有期望數(shù)目的供無磁性碳粉心(57)通過的孔洞(56)，并在該薄膜板(55)之上、下表面分別印刷有圍繞于孔洞(56)周圍的金屬箔(58、59)，構(gòu)成交叉感應(yīng)的結(jié)點(diǎn)；無磁碳粉心(57)設(shè)置在薄膜板(55)上方、使其隨鍵帽之壓放而可進(jìn)出對(duì)應(yīng)的孔洞(56)。B，當(dāng)按鍵時(shí)，碳粉心(57)會(huì)因掃描而有電流流動(dòng)，并產(chǎn)生微量磁力，再因按鍵產(chǎn)生之作用力，使碳粉心(57)循孔洞穿透薄膜板(55)，導(dǎo)致下方之回復(fù)訊號(hào)線產(chǎn)生微電流訊號(hào)，而后經(jīng)類比多工器(42)選擇回復(fù)訊號(hào)來源，再經(jīng)放大器(43)放大訊號(hào)，并由信號(hào)回授裝置(46) 回授消除不穩(wěn)定之雜訊或灰色電壓階，再經(jīng)電子電路，讀回啟動(dòng)點(diǎn)設(shè)定值，調(diào)整開/關(guān)之“致能位準(zhǔn)”，最后由信號(hào)鎖定裝置(47)讀回訊號(hào)并消除之。
2，根據(jù)權(quán)利要求1所述按鍵開關(guān)，其特征在于，其中信號(hào)之抓取系以“安培定則”方式形成，由電流轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)，加上作用力，再轉(zhuǎn)換為電流，并以中央處理器(CPU)掃描單鍵而選擇。
3，根據(jù)權(quán)利要求1所述按鍵開關(guān)，其特征在于，其中啟動(dòng)點(diǎn)調(diào)整裝置包含有一供調(diào)整開/關(guān)之行程的可變電阻(40)。
4，根據(jù)權(quán)利要求1所述按鍵開關(guān)，其特征在于，其中薄膜板(55)的上、下表面被覆有一層絕緣漆。
全文摘要
本發(fā)明是一種按鍵開關(guān)，主要特點(diǎn)是，包含有一按鍵掃描裝置，該掃描裝置系由結(jié)合在鍵帽上的碳粉心和一薄膜板構(gòu)成，薄膜板上在預(yù)定位置制有期望數(shù)目的供碳粉心通過的孔洞，并在該薄膜板之上、下表面分別印刷有圍繞于孔洞周圍的金屬箔，構(gòu)成交叉感應(yīng)的結(jié)點(diǎn)。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，按鍵動(dòng)作穩(wěn)定，無鬼鍵、無錯(cuò)字、不漏字，啟動(dòng)點(diǎn)行程可調(diào)整，及防水、防塵性好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01H13/00GK1162828SQ9611655
公開日1997年10月22日 申請(qǐng)日期1996年10月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月24日
發(fā)明者王烱中 申請(qǐng)人:王烱中