靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)及機(jī)械式鍵盤(pán)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)并提供了一種工藝比較簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、行程比較長(zhǎng)、觸感比較穩(wěn)定、磨損率比較小、接觸穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)的靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)及機(jī)械式鍵盤(pán)，所述機(jī)械式鍵盤(pán)包括底蓋、中板、上蓋、靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)、線路板和電容式檢測(cè)芯片，所述靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)包括底座（1）、設(shè)置在所述底座（1）上的彈簧（2）、壓住彈簧并與所述底座（1）滑動(dòng)配合的活動(dòng)軸（3）、壓住所述活動(dòng)軸（3）并與所述底座（1）相適配的上殼（4）以及設(shè)置在所述底座（1）上的固定電極（6）和活動(dòng)電極（7）、位于所述固定電極（6）和所述活動(dòng)電極（7）之間的絕緣介質(zhì)層（8），所述活動(dòng)電極（7）上的彈臂（71）與所述活動(dòng)軸（3）的撥爪楔形斜面（31）相接觸。
【專利說(shuō)明】靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)及機(jī)械式鍵盤(pán)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)及機(jī)械式鍵盤(pán)。

【背景技術(shù)】
[0002]按照鍵盤(pán)的工作原理和按鍵方式的不同，可以劃分為四種:1、機(jī)械式鍵盤(pán)，采用類似金屬接觸式開(kāi)關(guān)，工作原理是使觸點(diǎn)導(dǎo)通或斷開(kāi)，具有工藝簡(jiǎn)單、噪音大、易維護(hù)的特點(diǎn)；2、導(dǎo)電橡膠式鍵盤(pán)，觸點(diǎn)的結(jié)構(gòu)是通過(guò)導(dǎo)電橡膠相連，鍵盤(pán)內(nèi)部有一層凸起帶電的導(dǎo)電橡膠，每個(gè)按鍵都對(duì)應(yīng)一個(gè)凸起，按下時(shí)把下面的觸點(diǎn)接通，這種鍵盤(pán)是市場(chǎng)由機(jī)械鍵盤(pán)向薄膜鍵盤(pán)的過(guò)渡產(chǎn)品；3、塑料薄膜式鍵盤(pán)，鍵盤(pán)內(nèi)部共分三層，實(shí)現(xiàn)了無(wú)機(jī)械磨損，其特點(diǎn)是低價(jià)格、低噪音和低成本，已占領(lǐng)市場(chǎng)絕大部分份額；4、無(wú)接點(diǎn)靜電電容式鍵盤(pán)，特點(diǎn)是無(wú)磨損且密封性較好，電容式鍵盤(pán)是基于電容式開(kāi)關(guān)的鍵盤(pán)，原理是通過(guò)按鍵改變電極間的距離產(chǎn)生電容量的變化，暫時(shí)形成震蕩脈沖允許通過(guò)的條件，這種開(kāi)關(guān)是無(wú)觸點(diǎn)非接觸式的，磨損率極小甚至可以忽略不計(jì)，也沒(méi)有接觸不良的隱患，具有噪音小，容易控制手感，可以制造出高質(zhì)量的鍵盤(pán)，使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。另外，隨著電腦的發(fā)展，電腦軟件的更新?lián)Q代與不斷升級(jí)，用電腦游戲娛樂(lè)已經(jīng)成為人們使用電腦必不可少的項(xiàng)目，現(xiàn)在大多數(shù)的電腦游戲中，電腦用戶追求打字、打游戲的爽利、快速的手感，對(duì)鍵盤(pán)都用機(jī)械軸式的鍵盤(pán)手感來(lái)達(dá)到要求，所以機(jī)械軸開(kāi)關(guān)鍵盤(pán)是電腦游戲玩家的首選鍵盤(pán)。但現(xiàn)有的機(jī)械軸開(kāi)關(guān)的兩電極是用金屬觸點(diǎn)摩擦式接觸，是電阻式的電流導(dǎo)通方式，這樣不僅需要采用貴重的金屬金或銀(接觸性能良好穩(wěn)定)而導(dǎo)致產(chǎn)品價(jià)格偏高，而且在兩個(gè)觸屏上電鍍的工藝和難度相對(duì)偏高，重要的是，金屬觸點(diǎn)在使用過(guò)程中需要反復(fù)摩擦接觸，所以會(huì)因觸點(diǎn)變形、氧化造成接觸不良，一個(gè)觸點(diǎn)的不良，就導(dǎo)致一個(gè)鍵盤(pán)是壞品，這種傳統(tǒng)機(jī)械軸的安全可靠性和壽命就大打拆扣，目前一些廠商就因?yàn)槭褂脡勖婚L(zhǎng)或是產(chǎn)品接觸不穩(wěn)定等因素造成大批量退貨。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝比較簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、行程比較長(zhǎng)、觸感比較穩(wěn)定、磨損率比較小、接觸穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)的靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)及機(jī)械式鍵盤(pán)。
[0004]本發(fā)明一種靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)所采用的技術(shù)方案是:所述靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)包括從下到上依次設(shè)置的底座、設(shè)置在所述底座上的彈簧、壓住彈簧并與所述底座滑動(dòng)配合的活動(dòng)軸、壓住所述活動(dòng)軸并與所述底座相適配的上殼以及設(shè)置在所述底座上的固定電極和活動(dòng)電極、位于所述固定電極和所述活動(dòng)電極之間的絕緣介質(zhì)層，所述活動(dòng)電極上的彈臂與所述活動(dòng)軸的撥爪楔形斜面相接觸，所述活動(dòng)電極與所述固定電極遠(yuǎn)離或者接近引發(fā)電容值的變化輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)功能。
[0005]所述絕緣介質(zhì)層可以是固體或液體或氣體中的一種，所述絕緣介質(zhì)層設(shè)置在所述固定電極或所述活動(dòng)電極或所述固定電極和所述活動(dòng)電極上。
[0006]所述靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)還包括發(fā)光LED，所述發(fā)光LED固定在所述上殼上，其焊腳穿過(guò)所述底座，所述底座與所述上殼卡扣配合為一個(gè)整體機(jī)械開(kāi)關(guān)軸。
[0007]本發(fā)明一種機(jī)械式鍵盤(pán)所采用的技術(shù)方案是:所述機(jī)械式鍵盤(pán)包括電容式檢測(cè)芯片和與所述電容式檢測(cè)芯片電連接的線路板，所述線路板上設(shè)置有矩陣電路，所述矩陣電路與所述電容式檢測(cè)芯片電連接，所述電容式檢測(cè)芯片上包括:
電容掃描模塊，用于對(duì)與所述線路板上連接的若干個(gè)所述靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)進(jìn)行掃描采樣；
信息過(guò)濾模塊，用于控制濾波延時(shí)去抖電路對(duì)所述電容掃描模塊采集到的采樣值進(jìn)行過(guò)濾；
信息判別模塊，用于控制斯密特觸發(fā)器對(duì)過(guò)濾后的采樣值進(jìn)行比較，超過(guò)所述斯密特觸發(fā)器預(yù)設(shè)最大值的則發(fā)送按鍵信息到鍵碼輸出模塊；
鍵碼輸出模塊，用于接收所述信息判別模塊的按鍵信息并根據(jù)該按鍵信息確定對(duì)應(yīng)的碼值匯報(bào)給主機(jī)。
[0008]所述機(jī)械式鍵盤(pán)還包括底蓋、設(shè)置在所述底蓋上與所述底蓋相連接的中板、設(shè)置在所述中板上方且與所述底蓋相適配的上蓋，所述上蓋上設(shè)置有若干個(gè)金剛套以及卡扣設(shè)置在所述金剛套上的鍵帽，所述線路板設(shè)置在所述底蓋與所述中板之間，若干個(gè)所述靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)均卡扣設(shè)置在所述中板上，所述靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)的頂部與所述鍵帽相接觸，所述固定電極和所述活動(dòng)電極的焊腳穿過(guò)所述中板并與所述線路板焊接固定。
[0009]所述底蓋上設(shè)有螺釘，所述螺釘穿過(guò)所述底蓋與所述中板螺紋連接。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:由于本發(fā)明包括所述靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)包括從下到上依次設(shè)置的底座、設(shè)置在所述底座上的彈簧、壓住彈簧并與所述底座滑動(dòng)配合的活動(dòng)軸、壓住所述活動(dòng)軸并與所述底座相適配的上殼以及設(shè)置在所述底座上的固定電極和活動(dòng)電極、位于所述固定電極和所述活動(dòng)電極之間的絕緣介質(zhì)層，所述活動(dòng)電極上的彈臂與所述活動(dòng)軸的撥爪楔形斜面相接觸，所述活動(dòng)電極與所述固定電極遠(yuǎn)離或者接近引發(fā)電容值的變化輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)功能，這種結(jié)構(gòu)可通過(guò)電容式檢測(cè)芯片進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，所述活動(dòng)軸向下滑動(dòng)，從而使所述活動(dòng)電極與所述固定電極之間的距離會(huì)發(fā)生變化，造成所述活動(dòng)電極遠(yuǎn)離或接近固定電極，兩電極遠(yuǎn)離或者接近引發(fā)電容值的變化輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)功能，兩電極間有所述絕緣介質(zhì)層防止兩電極相碰，兩電極之間沒(méi)有摩擦接觸，沒(méi)有電流通過(guò)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，無(wú)需采用價(jià)格昂貴的金屬金或銀進(jìn)行焊點(diǎn)，降低生產(chǎn)成本的同時(shí)也省去了焊點(diǎn)的工藝，而且，可以將機(jī)械式鍵盤(pán)和電容鍵盤(pán)的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，重要的是，與現(xiàn)有機(jī)械式鍵盤(pán)相比，極大的提高了產(chǎn)品使用壽命，所以電性能安全可靠的，可以從以往的按鍵次數(shù)提高到幾十倍或者是幾百倍按鍵次數(shù)，壽命可以達(dá)5000萬(wàn)，所以本發(fā)明工藝比較簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、行程比較長(zhǎng)、觸感比較穩(wěn)定、磨損率比較小、接觸穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)的爆炸圖；
圖2是本發(fā)明靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)初始狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)按下?tīng)顟B(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明的原理框圖；
圖5是本發(fā)明的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所不,本發(fā)明所述機(jī)械式鍵盤(pán)包括底蓋、設(shè)置在所述底蓋上與所述底蓋相連接的中板、設(shè)置在所述中板上方且與所述底蓋相適配的上蓋、電容式檢測(cè)芯片和與所述電容式檢測(cè)芯片電連接的線路板，所述上蓋上設(shè)置有若干個(gè)金剛套以及卡扣設(shè)置在所述金剛套上的鍵帽，所述線路板設(shè)置在所述底蓋與所述中板之間，若干個(gè)所述靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)均卡扣設(shè)置在所述中板上，所述靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)的頂部與所述鍵帽相接觸，所述線路板上設(shè)置有矩陣電路，所述矩陣電路與所述電容式檢測(cè)芯片電連接，所述靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)包括從下到上依次設(shè)置的底座1、設(shè)置在所述底座I上的彈簧2、壓住彈簧并與所述底座I滑動(dòng)配合的活動(dòng)軸3、壓住所述活動(dòng)軸3并與所述底座I相適配的上殼4以及設(shè)置在所述底座I上的固定電極6和活動(dòng)電極7、位于所述固定電極6和所述活動(dòng)電極7之間的絕緣介質(zhì)層8，所述絕緣介質(zhì)層設(shè)置在所述固定電極6或所述活動(dòng)電極7或所述固定電極6和所述活動(dòng)電極7上，所述活動(dòng)電極7上的彈臂71與所述活動(dòng)軸3的撥爪楔形斜面31相接觸，所述活動(dòng)電極7與所述固定電極6遠(yuǎn)離或者接近引發(fā)電容值的變化輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)功能，所述固定電極6和所述活動(dòng)電極7的焊腳穿過(guò)所述中板并與所述線路板焊接固定，所述底蓋上設(shè)有螺釘，所述螺釘穿過(guò)所述底蓋與所述中板螺紋連接。
[0013]所述電容式檢測(cè)芯片包括:電容掃描模塊，用于對(duì)于所述線路板上連接的若干個(gè)所述靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)進(jìn)行掃描采樣；信息過(guò)濾模塊，用于控制濾波延時(shí)去抖電路對(duì)所述電容掃描模塊采集到的采樣值進(jìn)行過(guò)濾；信息判別模塊，用于控制斯密特觸發(fā)器對(duì)過(guò)濾后的采樣值進(jìn)行比較，超過(guò)所述斯密特觸發(fā)器預(yù)設(shè)最大值的則發(fā)送按鍵信息到鍵碼輸出模塊；鍵碼輸出模塊，用于接收所述信息判別模塊的按鍵信息并根據(jù)該按鍵信息確定對(duì)應(yīng)的碼值匯報(bào)給主機(jī)。
[0014]本發(fā)明的工作原理為:
a.主機(jī)與主控芯片通過(guò)通訊接口連通并初始化；
b.所述電容式檢測(cè)芯片的電容掃描模塊對(duì)連接到所述線路板上的所有靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)進(jìn)行掃描采樣；
c.所述信息過(guò)濾模塊濾波延時(shí)去抖電路對(duì)所述電容掃描模塊采集到的采樣值進(jìn)行過(guò)濾，該過(guò)濾方式包括平均值濾波、IIR濾波和Jitter濾波；
d.信息判別模塊控制斯密特觸發(fā)器對(duì)過(guò)濾后的采樣值進(jìn)行比較，超過(guò)所述斯密特觸發(fā)器預(yù)設(shè)最大值的則發(fā)送按鍵信息到鍵碼輸出模塊，低于所述斯密特觸發(fā)器的最大值則回到所述步驟b，而低于所述斯密特觸發(fā)器預(yù)設(shè)的最小值則發(fā)送按鍵抬起信息到所述主機(jī)；
e.鍵碼輸出模塊接收所述信息判別模塊的按鍵信息并根據(jù)該按鍵信息確定對(duì)應(yīng)的碼值匯報(bào)給主機(jī)。
[0015]本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于機(jī)械式鍵盤(pán)領(lǐng)域。
【權(quán)利要求】
1.一種靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)，其特征在于:所述靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)包括從下到上依次設(shè)置的底座(I)、設(shè)置在所述底座(I)上的彈簧(2)、壓住彈簧并與所述底座(I)滑動(dòng)配合的活動(dòng)軸(3)、壓住所述活動(dòng)軸(3)并與所述底座(I)相適配的上殼(4)以及設(shè)置在所述底座(I)上的固定電極(6)和活動(dòng)電極(7)、位于所述固定電極(6)和所述活動(dòng)電極(7)之間的絕緣介質(zhì)層(8)，所述活動(dòng)電極(7)上的彈臂(71)與所述活動(dòng)軸(3)的撥爪楔形斜面(31)相接觸，所述活動(dòng)電極(7)與所述固定電極(6)遠(yuǎn)離或者接近引發(fā)電容值的變化輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)，其特征在于:所述絕緣介質(zhì)層(8)可以是固體或液體或氣體中的一種，所述絕緣介質(zhì)層(8)設(shè)置在所述固定電極(6)和/或所述活動(dòng)電極(7)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)，其特征在于:所述靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)還包括發(fā)光LED (5)，所述發(fā)光LED (5)固定在所述上殼(4)上，其焊腳穿過(guò)所述底座(I )，所述底座(I)與所述上殼(4)卡扣配合為一個(gè)整體機(jī)械開(kāi)關(guān)軸。
4.一種包括權(quán)利要求1所述靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)的機(jī)械式鍵盤(pán)，其特征在于:所述機(jī)械式鍵盤(pán)還包括電容式檢測(cè)芯片和與所述電容式檢測(cè)芯片電連接的線路板，所述線路板上設(shè)置有矩陣電路，所述矩陣電路與所述電容式檢測(cè)芯片電連接，所述電容式檢測(cè)芯片上包括: 電容掃描模塊，用于對(duì)與所述線路板上連接的若干個(gè)所述靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)進(jìn)行掃描采樣； 信息過(guò)濾模塊，用于控制濾波延時(shí)去抖電路對(duì)所述電容掃描模塊采集到的采樣值進(jìn)行過(guò)濾； 信息判別模塊，用于控制斯密特觸發(fā)器對(duì)過(guò)濾后的采樣值進(jìn)行比較，超過(guò)所述斯密特觸發(fā)器預(yù)設(shè)最大值的則發(fā)送按鍵信息到鍵碼輸出模塊； 鍵碼輸出模塊，用于接收所述信息判別模塊的按鍵信息并根據(jù)該按鍵信息確定對(duì)應(yīng)的碼值匯報(bào)給主機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)械式鍵盤(pán)，其特征在于:所述機(jī)械式鍵盤(pán)還包括底蓋、設(shè)置在所述底蓋上與所述底蓋相連接的中板、設(shè)置在所述中板上方且與所述底蓋相適配的上蓋，所述上蓋上設(shè)置有若干個(gè)金剛套以及卡扣設(shè)置在所述金剛套上的鍵帽，所述線路板設(shè)置在所述底蓋與所述中板之間，若干個(gè)所述靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)均卡扣設(shè)置在所述中板上，所述靜電容機(jī)械軸開(kāi)關(guān)的頂部與所述鍵帽相接觸，所述固定電極(6)和所述活動(dòng)電極(7)的焊腳穿過(guò)所述中板并與所述線路板焊接固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)械式鍵盤(pán)，其特征在于:所述底蓋上設(shè)有螺釘，所述螺釘穿過(guò)所述底蓋與所述中板螺紋連接。
【文檔編號(hào)】H03K17/975GK104410399SQ201410701346
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】黎柏松 申請(qǐng)人:珠海市智迪科技有限公司