用于电脑的多功能集成操控平台垫的制作方法

本实用新型涉及一种摆放在电脑台面上的大尺寸的鼠标垫，特别涉及一种将多种功能器件集成嵌置于该鼠标垫内层且能操控电脑主机的柔性智能操控平台垫。

背景技术：

随着经济社会和科技水平的不断发展、人们的收入持续增长以及消费观念的改变，目前，台式电脑的普及率非常之高。现有技术中，与台式电脑配套且可独立使用的功能器件或部件非常多，诸如麦克风(即传声器)、扬声器、摄像头组件、USB转接线、输入键盘、鼠标以及鼠标垫。

现有技术中上述功能器件或部件的组合，在消费者使用时存在如下不便：

1)连线较多、电脑桌面或桌下走线凌乱不整洁。如输入键盘的按键间隔缝隙极易存留灰尘或因不慎将水滴入，一旦如此，既难清理，还存在安全隐患。

2)接插件和连线较多，造成资源浪费。

3)若需要将电脑由一处搬往另一处时，需要转移的功能器件或部件既多又散乱。

4)各功能器件或部件均为包含了外壳的独立产品，若想对该独立产品进行功能性改进，则不是一件容易的事情，它需对电路和外壳重新设计，对产品市场需重新评估。比如，针对不断升级的网络游戏和办公软件，在玩游戏或办公过程中不断出现的功能性热键，目前采用的是同时按下多个按键以实现游戏中规定的功能或办公所期望达到的作用，在目前固定结构的输入键盘上是不可能增加新的按键，理由如下：其一，高端游戏的消费群体人数并不多，厂商家不会因此投巨资对输入键盘的布局重新设计以及重新开模生产。其二，不同的游戏会出现不同的功能性热键，即便是同一种游戏软件，功能性热键也会随着游戏的升级而不断转换或增加。因此，固定结构和布局的输入键盘是无法满足上述要求的。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种安装方便，易于卷挠携带且集成有若干个与台式电脑配套并可独立使用的功能器件或部件的用于电脑的多功能集成操控平台垫。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型的用于电脑的多功能集成操控平台垫，从上至下由依次叠摞的防水面层、弹性的仿真层、功能器件的电路板层和电绝缘的底层经粘接固连构成可卷挠成圆筒状的复合层，其中，

所述防水面层表面设有功能器件的图形提示以及操控功能器件且为手感外凸的操控键钮；

所述仿真层由具有指压位移大，释压回弹快可模拟机械式按键触感的硅胶、乳胶或其它环保型高回弹橡塑发泡材料所制；

所述功能器件为包含键盘输入、图文显示、语音输入输出、充电电池、摄像、键式电话和无线收发模块在内且可独立使用的器件中的一种或多种组合；

所述电路板层为FPC线路板，该FPC电路板上相关的操作触点为与所述操控键钮对应的电容式触摸按键，所述电容式触摸按键通过电容式触摸按键IC芯片与主控微处理器相接；

FPC电路板上的IC芯片和外围器件均为贴片元件，所述FPC电路板通过带接口的线缆或者以线缆集成方式插接在该平台垫边侧包含语音接口、主机耳机音频接口、显示器接口、USB接口或USB扩展多接口在内的接口连接盒与外置的电脑主机或电话接入端口相接；

所述主控微处理器采用带USB接口的MCU。

在所述电路板层与底层之间还设有防静电且可抗高频电磁干扰的屏蔽层。

在所述电路板层上设有至少一双针对使用者指压所述仿真层时，调节功能器件对应的电路中的IC芯片感应到该指压信号的灵敏度大小的微调键。

在所述电路板层上还设有可将所有功能器件对应的所述操控键钮锁闭的闭锁键。

所述功能器件为输入键盘和语音输入输出器件，在所述输入键盘对应的FPC电路板上还设有多个针对不同的复杂网络游戏、各种办公软件或个人习惯专门设置的功能热键。

所述的语音输入输出器件为设置在所述防水面层之下的麦克风和多个扬声器，所述麦克风的厚度为1.5mm-2.5mm，外径为2mm-5mm，所述麦克风位于该平台垫的中部、中上部或中下部且镶嵌固定在开设于仿真层上的暗孔中；所述扬声器的厚度为1.5mm-2.5mm，外径为20mm-50mm，所述扬声器位于该平台垫的中部、中上部、中下部或边侧部且镶嵌固定在开设于仿真层、FPC电路板和屏蔽层上的盲孔中。

所述扬声器的外径为20mm-30mm，其位于设置在平台垫的中部、中上部或中下部上的所述盲孔中。

所述防水面层由表面经防水处理的布料、皮革、真皮或硅胶薄膜所制；所述仿真层的厚度在2.0mm-5.0mm。

该平台垫上位于其右侧的区域为表面平整的鼠标滑动区。

所述的图文显示对应的功能器件为设置于该平台垫左上方或右上方凹位内的柔性显示屏，该柔性显示屏可向操作者旋转并使其屏面停留在与该平台垫表面成0-60度夹角范围的任一位置。

与现有技术相比，本实用新型将可独立使用的输入键盘、图文显示器、麦克风、扬声器、柔性充电电池、摄像头所用控制电路、办公电话和无线收发模块等功能器件或部件中的一个或多个组合，采用柔性结构集成在一块由防水面层、弹性的仿真层、功能器件的电路板层、防静电抗高频干扰的屏蔽层和电绝缘的底层构成的复合层中。这些功能器件或部件可与台式电脑配套使用，该结构可大大简化各种功能器件或部件与电脑主机的连接结构，消除繁多走线凌乱造成的安全隐患，还可避免出现现有技术中各功能器件或部件在使用时乱摆放或因不慎碰倒损坏等问题。同时，在无需昂贵的开模情况下，以较低的成本可以扩展各功能器件或部件升级所需的内部电路结构和外部操作结构。

本实用新型的平台垫柔性可卷，其解决了现有技术中电容式触控键盘均为刚性结构不方便携带的问题。其还通过设置微调键解决了触摸灵敏度(触摸距离)不可设置的问题。

附图说明

图1为本实用新型的平台垫各功能器件平面布局示意图之一。

图2为本实用新型的平台垫各功能器件平面布局示意图之二。

图3为图2中A－A剖视图。

图4为图2中B－B剖视图。

图5为图1中附加功能区的放大示意图。

图6为接口连接盒放大示意图。

图7为本实用新型的电路控制方框图。

图8为本实用新型的平台垫中的HUB电路(USB扩展)的电路原理图。

图9为右声道功率放大电路及扬声器的电路原理图(左声道的电路原理图与其类同，省略)。

图10为电容式触摸按键IC芯片的电路原理图。

图11为稳压芯片及滤波电路原理图。

图12为主控微处理器的电路原理图。

图13为USB总线接入连接示意图。

图14为音频输出电路原理图。

图15为麦克风连接示意图。

附图标记如下：

防水面层1、仿真层2、电路板层3、屏蔽层4、底层5、图形6、输入键盘61、柔性显示屏62、扬声器63、麦克风64、柔性充电器65、操控键钮66、线缆7、接口连接盒8、附加功能区9、微调键91、功能热键92、闭锁键93、鼠标垫区94、平台垫10。

具体实施方式

如图1－4所示，本实用新型的用于电脑的多功能集成操控平台垫10是一块可平铺在电脑桌、台或大板桌等支撑台面上的垫子，其厚度在5mm-10mm；该平台垫10的平面形状可为矩形、圆形、椭圆形或倒角多边形，其可沿至少一个方向卷绕并形成一个卷筒状，其面积大小可与所述支撑台面的面积相同。

该平台垫10为复合层，其从上至下由依次叠摞的防水面层1、弹性的仿真层2、功能器件的电路板层3、防静电抗高频电磁干扰的屏蔽层4和电绝缘的底层5构成，各层之间采用粘胶固定连接在一起。

一、防水面层1

防水面层1是在由布料、皮革、真皮、PU革(PU：中文名：聚氨酯，其是聚氨基甲酸酯的简称，英文名称是polyurethane)构成的基材表面进行防水处理，或者采用硅胶薄膜。

在所述防水面层1表面上设有表示各功能器件的图形6(即包括具有形状、色彩和/或方字的图案)或所在区域范围的提示信息，所述图形6或提示信息可以通过丝印方法或热转印方法实现，也可在防水面层1上通过粘贴事先制作好的图形6，还可通过与所述基材一体成形完成的图形6。

二、仿真层2

仿真层2由硅胶、乳胶或其它环保型高回弹橡塑发泡材料所制，该仿真层2具有现有技术中机械式按键的触压感(简称触感)，即当使用者用手指按压(简称指压)该仿真层2时，指压部位的仿真层2会产生较大的垂直位移，当释放指压后，指压部位的仿真层2可快速回弹至原先状态。

所述仿真层2的厚度选择在2.0mm-5.0mm。

三、电路板层3

1、电路板层3是由若干个FPC线路板构成，该FPC线路板可为单层板，也可为多层板，每个所述的功能器件对应有自己的线路板，这些线路板可以是独立设置，也可为集成设置并统一受控于相同的主控微处理器的电路。

所述主控微处理器为常规的带有USB接口的MCU(又称单片机)，本实用新型优选MCU的型号是CH588T的IC芯片。

2、所述功能器件为与键盘输入、图文显示、语音输入输出、充电电池、摄像、办公电话和无线收发模块有关的器件中的一种或多种组合，其可独立使用，也可作为台式电脑配置使用的器件，如输入键盘61、柔性显示屏62、麦克风64、扬声器63、柔性充电器65、摄像器件、键式电话(即按键式的固定电话)和无线收发装置等。

3、各功能器件对应的FPC电路板上，若需外触式的用以启动、关闭、设置或输入信息所用的操控键钮66时，那么在该FPC电路板上，对应所述操控键钮66的触点(也称操作触点)为电容式触摸按键。

按下所述操控键钮66是指操作者用手指按下防水面层1、弹性的仿真层2后(大约按下1mm-4mm的垂直距离)，电容式触摸按键IC才会感应到人体电场发生作用的，因此其有机械式按键的触感，解决了目前市场上电容式触控键盘无机械式按压手感的问题。

电容式触摸按键IC的工作原理大致如下：

任何两个导电的物体之间都存在着感应电容，一个按键即为一个焊盘与大地构成一个感应电容，在周围环境不变的情况下，该感应电容值是固定不变的微小值。当有人体手指靠近触摸按键时，人体手指与大地构成的感应电容并联焊盘与大地构成的感应电容，会使总感应电容值增加。电容式触摸按键IC在检测到某个按键的感应电容值发生改变后，将输出某个按键被按下的确定信号。

所述操控键钮66设置于各功能器件对应的区域范围并具有明显的标识，每个操控键钮66具有外凸表面，用手摸上去具有一定的外凸的感觉(简称手感外凸)。这样，有利于盲操作(即如在不看键盘按键的情况下，在键盘上盲打字一样)。

4、各功能器件对应的FPC电路板上的IC芯片(包括微处理器、单片机)和外围器件均为贴片元件，IC芯片的长×宽在(5mm-12mm)×(5mm-6mm)，外围器件(包括电阻、电容、电感、二极管和三极管)的厚度在0.5mm-2.5mm，外径在2mm-6mm，所述IC芯片和外围器件的壳体部分与所述的屏蔽层4相接，最好将该壳体部分嵌入设置于屏蔽层4上的凹坑中，这样有利于获得平整且厚度均匀的平台垫10。

所述的IC芯片最好是以其长边与卷挠方向垂直的方向设置，这样有利于使该平台垫10的曲率半径较小，即将该平台垫10卷挠成卷筒状时，该卷筒的直径较小，便于携带和存放。

5、在该平台垫10的边侧设有带USB接口的线缆7或者接口连接盒8。

带USB接口的线缆7是指该线缆7的内端接于FPC电路板上的主控微处理器和/或功能器件电路对应的接口，其外端通过USB接口接于外置的电脑主机、电话接入端口或其它功能设备。

如图6所示，接口连接盒8是指包含语音接口、主机耳机音频接口、显示器接口、USB接口和/或USB扩展多接口，其内端以线缆7集成方式插接在设于该平台垫10边侧部上的USB端口，其外端接于外置的电脑主机、电话接入端口或其它功能设备。

6、由于每个人在指压该平台垫10时，向下施加的压力因操作习惯有差别，即当有的人按压该平台垫10所施加的压力较轻，即手指触压点位置的仿真层2垂直压缩距离较短时，所述电容式触摸按键IC芯片(也称电容式触摸按键IC)对该压力信号的感知程度较弱，则会使该电容式触摸按键IC芯片不易识别该触压信号，导致信号遗漏；或者当有的人习惯施以较重的压力，即手指触压点位置的仿真层2垂直压缩距离较长时，所述电容式触摸按键IC芯片对该压力信号在较长的往返距离(该距离是指手指按压和提起的位移距离)内均有感知，这样，易使电容式触摸按键IC芯片在较长的时间内一直处于感知状态，导致信号滞留时间长。所以，为了使电容式触摸按键IC芯片适应不同按压信号，本实用新型在所述电路板层3上设有至少两个可调节电容式触摸按键IC芯片感知所述压力信号灵敏度大小的微调键91，两个微调键91一个将灵敏度调大，一个将灵敏度调小。这样，对于施压较轻的操作者而言，可将电容式触摸按键IC芯片的感知灵敏度调大些；相反，对于施压较重的操作者，则将该感知灵敏度调小些。

本实用新型将电容式触摸按键IC芯片的电容感应量对应的感应距离设置在1.5mm－2.5mm。

现有技术中将电容式触摸按键应用于刚性结构的触摸屏产品中，其感应距离是恒定值且不可调节。而本实用新型的产品为柔性可卷挠产品，使用电容式触摸按键就存在一个感应距离的调节问题，本实用新型通过设计所述的微调键91有效的解决了这个问题。7、当不使用本实用新型时，为了防止手、肘及其它重物不慎对所述操控键钮66施压而引起对应的功能器件动作，在该平台垫10上还设有将所有功能器件对应的所述操控键钮66锁闭的闭锁键93，该闭锁键93通过设于电路板层3上的电容式触摸按键IC芯片与主控微处理器相接。闭锁键93可与另外设置的开启键搭配使用，也可通过按压单个闭锁键93的次数设置锁闭或开启功能。

8、在该平台垫10上位于其右侧的区域设有专为鼠标操作使用的鼠标垫区94，该鼠标垫区94的表面为平整光滑面，在该区域对应的内层是否设置FPC电路板，视该平台垫10所拥有的各功能器件对应的电路板所需的空间要求而定。

四、屏蔽层4

屏蔽层4的厚度在0.05mm左右，其可防止该平台垫10周围环境中的静电和高频电磁信号对所述IC芯片和外围器件的干扰。

五、底层5

底层5由橡胶.硅胶等材料所制，其主要是起绝缘和防滑作用，绝缘是指隔离电路板层3与外界(包括所述支撑台面和人员)之间的电连接；防滑是指防止平铺于所述支撑台面上的平台垫10在该支撑台面上来回滑动。

六、所述微调键91、闭锁键93最好统一设置在专门的区域，如附加功能区9(如图1、5所示)。

七、本实用新型的工作原理及过程(参见图7－15所示)

1)使用者用手指按压设置于平台垫10上某一功能器件对应的操控键钮66，如输入键盘上的按键；

2)与该输入键盘上按键对应的电容式触摸按键IC感应到手指触接的信号并发送给主控微处理器MCU；

3)主控微处理器MCU再将信号转换成对应的功能码经HUB电路、带接口的线缆7或接口连接盒8传到电脑主机；

4)经电脑主机处理后，再将相关结果信息储存或者通过所述带接口的线缆7或接口连接盒8传送给柔性显示屏62显示出来(也可通过外接的显示装置显示)；如为语音结果信息则由扬声器63播放出来(也可通过插接的耳机输出)。

图8是本实用新型的HUB芯片电路(也称HUB电路，为USB扩展结构)：其中的HUB芯片的型号为AU6258，其上一路接主控微处理器MCU，二路经USB接口转出(这二路可接摄像头和鼠标)，还一路经USB总线连接于外置的电脑主机。

图9是本实用新型的右声道功率放大电路及扬声器示意图：功率放大芯片的型号为HT6871，其将电脑主机输出到平台垫的右声道音频信号进行功率放大，推动右声道扬声器发出声音。

本实用新型还设有左声道功率放大电路及扬声器，其电路结构与右声道的电路结构相同，因此，省略左声道功率放电路及扬声器的示意图。

图10为电容式触摸按键IC的电路示意图：该IC芯片的型号为HD6008，虚线内为触摸按键，此触摸按键为PCB PAD；人体手指按到触摸按键引起电场改变，并将此触摸按键感应信息通过I2C数据线(即图中的SDA1和SCL1)发送给主控微处理器MCU。

本实用新型中电容式触摸按键IC有若干个，具体个数根据各功能器件所需的操控键钮的数量而定。每个电容式触摸按键IC的功能和结构相同。

图11为稳压芯片及滤波电路：稳压芯片XC6206将接电脑主机的USB5V降压为3.3V，电容为滤波电容。

图12为主控微处理器MCU(也称单片机)的芯片电路：该芯片的型号为CH558T，通过I2C数据线接收由所述电容式触摸按键IC发送过来的触摸按键感应信息并转换为电脑主机能够识别并能运行的数据码值，然后将此数据码值通过USB端口发送给电脑主机(此单片机可接五颗电容式触摸按键IC芯片)。

另外，当锁闭所有操控键钮时，主控微处理器MCU则控制设置在平台垫上的三颗LED指示灯同时同步闪烁。这三颗LED指示灯可用输入键盘上的三个指示灯：Num Lock，Caps Lock，Scroll Lock替代。

图13为USB总线接入：一端连接到HUB电路；虚线框内为PCB焊盘，焊盘焊接连接到电脑主机的USB线缆。

图14为音频输出：信号连接至左右声道功率放大电路；虚线框内为PCB焊盘，焊盘焊接连接到电脑主机的音频线缆。

图15为麦克风：虚线框内为PCB焊盘，焊盘焊接连接到电脑主机的麦克风线缆。

实施例1

所述功能器件为输入键盘61，该输入键盘61位于该平台垫10的左下方或中下方，输入键盘61上所有按键均分别对应一个可显现的所述操控键钮66，每个操控键钮66均与设置于电路板层3上的键盘FPC电路板上的一个电容式触摸按键IC芯片相对应。

为了扩展其它功能性操作，在所述输入键盘61上还设有多个针对不同的复杂网络游戏、各种办公软件或个人习惯专门设置的功能热键92(可以设置在键盘区，也可设置在所述的附加功能区9)，在FPC电路板上，每个功能热键92对应一个电容式触摸按键IC芯片，所有电容式触摸按键IC芯片均受控于所述的主控微处理器。

实施例2

所述功能器件为语音输入输出器件，该语音输入输出器件为设置在所述防水面层1之下的麦克风64和多个扬声器63，其可通过所述的接口连接盒8与外置的电源电池相接为其提供工作电源，也可通过设置于该平台垫10中的柔性充电电池为其供电。

本实施例中的所述麦克风64的厚度为1.5mm-2.5mm，外径为2mm-5mm，所述麦克风64位于该平台垫10的中部、中上部或中下部，在麦克风64对应位置的仿真层2上设有暗孔，该麦克风64镶嵌并通过粘结固定在该暗孔中。麦克风64的拾音面朝向防水面层1，其通过两根直径为0.5mm-0.8mm，长度为10mm-20mm的导线焊接在对应的FPC电路板上。

本实施例中的所述扬声器63的厚度为1.5mm-2.5mm，外径为15mm-50mm，其可位于该平台垫10的中部、中上部、中下部或边侧部，在扬声器63对应位置的平台垫10上设有盲孔，该盲孔贯穿所述的防水面层1、仿真层2、FPC电路板和屏蔽层4，扬声器63镶嵌并通过粘结固定在该盲孔中。扬声器63的壳体嵌置在该盲孔中，扬声器63的振动膜表面由该盲孔的蔽口指向防水面层1外。其也可通过两根直径为0.5mm-0.8mm，长度为10mm-20mm的导线焊接在对应的FPC电路板上。

本实用新型中，当所述扬声器63的外径在15mm-30mm时，其可设置在平台垫10的中部、中上部或中下部，设置在这些部位不会影响该平台垫10卷挠成较小直径的卷筒。

本实用新型中，当所述扬声器63的外径在30mm-50mm时，其可设置在平台垫10的边侧部，这样，也不会影响该平台垫10卷挠成较小直径的卷筒。

实施例3

所述功能器件为图文显示部件，其为设置于平台垫10左上方或右上方上的柔性显示屏62及对应的FPC电路板。

在柔性显示屏62对应位置的平台垫10上设有凹位，该凹位为贯穿所述防水面层1、仿真层2的盲坑，柔性显示屏62可单侧旋转的嵌置在该凹位中，其通过VGA插头与外置的接收器相接。

柔性显示屏62下侧通过杆式铰接连接器连接在平台垫10上，其屏面部分可向操作者旋转，即向平台垫10上方旋转，并且可停留在与该平台垫10表面成0-60度夹角范围的任一位置。

所述柔性显示屏62可选择如下几种：

1)三星电子于今年2015年1月初推出的5英寸的柔性塑料平板液晶显示板。

2)京东方科技集团股份有限公司生产的可弯曲的柔性屏。

2016全球创新伙伴大会(IPC 2016)于北京举办，会上，京东方“黑科技”可弯曲的柔性屏现身。

简介：京东方柔性屏

这块屏幕非常的薄，厚度仅仅0.23毫米。如果减去保护膜和偏光片，整个显示屏其实只有不到0.04毫米，比印刷用的纸还要轻薄。颠覆常规液晶显示技术，柔性屏采用塑料板为基材，用OLED代替液晶来实现显示发光。

实施例4

所述功能器件为柔性充电器65，该柔性充电器65包括柔性电池和FPC充电电路。

所述柔性电池可选择如下几种：

1)台湾辉能科技推出的超薄可弯曲柔性电池FLCB。

台湾辉能科技公司自主研发的超薄柔性电池FLCB的厚度仅有0.33mm，可以像纸一样任意被裁减，而且穿刺、撕裂、撞击、甚至枪击都不会导致漏液。和纸不同的是，FLCB还能耐高温，1300摄氏度高温喷枪火烧它也不会起火或爆炸。

除了这些“怪异”的功能，作为电池来说，FLCB还可同时向多个模块供电。电池容量来说，一块182*230*0.4mm标准的FLCB容量为1000-1400mAh。

2)美国佛罗里达中央大学纳米技术研究中心实用新型的柔韧超级电池”。

简介：环球网2016年11月22日消息：据英国《每日邮报》11月21日报道，美国佛罗里达中央大学(UCF)纳米技术研究中心实用新型了一种柔韧性极高的“超级电池”，可使电话在几秒钟内充满电。研究人员采取全新方法实用新型出一款超级电容器，其电储量更大，可以连续使用30000次且性能始终如一，而传统的锂电池充电1500次性能就开始衰减了。若手机等电子设备配备这种电容器，则几秒之内就能充满电，每次充电可维持数星期。

实施例5

所述功能器件为摄像头组件，该摄像头组件包括可折叠摄像头和对应的FPC电路板。

可折叠摄像头为外置部件，其可通过所述的接口连接盒8或者设置在柔性显示屏62边侧的接口与对应的FPC电路板相接。

实施例6

所述功能器件为拨键电话，该拨键电话包括对应的操控键钮66(即普通电话上的按键)及对应的FPC电路板，该拨键电话可通过导线与所述的麦克风64、扬声器63连接，在所述的接口连接盒8或平台垫10边侧还设有耳机插接口。