电容式按键结构和键盘的制作方法

本实用新型涉及键盘技术领域，特别涉及一种电容式按键结构和键盘。

背景技术：

目前常用的键盘有机械键盘和薄膜键盘，无论是机械键盘还是薄膜键盘，其触发方式都是通过两个电极接触形成导通电路而触发信号，这种触发方式会造成电极劳损，导致按键触发不灵敏，缩短使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种电容式按键结构，能够实现非接触式感应，延长按键的使用寿命。

本实用新型还提出一种具有上述电容式按键结构的键盘。

根据本实用新型的第一方面实施例的电容式按键结构，包括静电极，设置在一pcb板上，所述pcb板上设置有与所述静电极电性连接的走线；导向复位组件，设置在所述pcb板上，且覆盖于所述静电极；动电极，设置在所述导向复位组件上且位于所述静电极的上方，所述动电极在所述导向复位组件的作用下能够靠近或远离所述静电极，且所述动电极与所述静电极之间的最小间距大于零；键帽，与所述导向复位组件连接。

根据本实用新型实施例的电容式按键结构，至少具有如下有益效果：

静电极和动电极组成电容器，在使用时，当键帽被按下后，动电极在导向复位组件的作用下靠近静电极，电容器的静电电容量改变，静电极通过走线向外发送静电电容量的变化信号，从而判断按键被按下，在使用过程中，动电极和静电极之间的最小间距大于零，可以避免动电极和静电极发生劳损，有利于延长产品的使用寿命。

根据本实用新型的一些实施例，所述导向复位组件包括导向体、导向轴和复位构件，所述导向体内设置有凹腔，所述凹腔的开口朝向所述静电极，所述导向轴活动穿设于所述导向体，且所述导向轴的第一端位于所述凹腔内，所述动电极设置在所述导向轴的第一端，所述导向轴的第二端与所述键帽连接，所述复位构件套设在所述导向体外，且与所述键帽抵接。

根据本实用新型的一些实施例，所述导向复位组件包括导向体、导向轴和复位构件，所述导向体内设置有凹腔，所述凹腔的开口朝向所述静电极，所述导向轴活动穿设于所述导向体，且所述导向轴的第一端位于所述凹腔内，所述动电极设置在所述导向轴的第一端，所述导向轴的第二端与所述键帽连接，所述复位构件设置在所述凹腔内，且所述复位构件的一端与所述pcb板抵接，所述复位构件的另一端与所述导向轴抵接。

根据本实用新型的一些实施例，所述复位构件采用弹簧或弹力胶碗。

根据本实用新型的一些实施例，所述弹力胶碗采用硅胶碗或橡胶碗。

根据本实用新型的第二方面实施例的电容式键盘，包括信号采集模块和至少一个按键，所述按键采用上述的电容式按键结构，所述信号采集模块通过所述走线与所述静电极电性连接。

根据本实用新型实施例的电容式键盘，至少具有如下有益效果：

静电极和动电极组成电容器，在使用时，键帽被按下后，动电极在导向复位组件的作用下靠近静电极，电容器的静电电容量改变，静电极通过走线向信号采集模块发送静电电容量的变化信号，从而判断按键被按下，在使用过程中，动电极和静电极之间的最小间距大于零，可以避免动电极和静电极发生劳损，有利于延长产品的使用寿命。

根据本实用新型的一些实施例，所述信号采集模块包括第一信号采集芯片，所述第一信号采集芯片与所述按键的静电极电性连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述信号采集模块还包括第二信号采集芯片，所述第二信号采集芯片连接有至少两个所述第一信号采集芯片。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的电容式按键结构的纵剖面结构示意图之一；

图2为本实用新型实施例的电容式按键结构的纵剖面结构示意图之一；

图3为本实用新型实施例的电容式键盘的原理框图；

图4为图3示出的电容式键盘的信号采集模块的原理框图；

图5为图4示出的信号采集模块中第一信号采集芯片的电路原理图；

图6为图4示出的信号采集模块中第二信号采集芯片的电路原理图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

请参照图1，本实用新型的第一方面实施例公开一种电容式按键结构，包括静电极110、导向复位组件200、动电极300和键帽400，静电极110设置在一pcb板100上，pcb板100上设置有与静电极110电性连接的走线，需要说明的是，走线是线路板上的导电线路。导向复位组件200设置在pcb板100上，且覆盖于静电极110，需要说明的是，导向复位组件200可以与pcb板100直接或间接连接。动电极300设置在导向复位组件200上且位于静电极110的上方，动电极300在导向复位组件200的作用下能够靠近或远离静电极110，且动电极300与静电极110之间的最小间距大于零，键帽400与导向复位组件200连接。应当想到的是，键帽400设置在导向复位组件200的上方，键帽400的表面可以设置标识符，例如字母、数字、符号、文字或图案等。

静电极110和动电极300组成电容器，在使用时，当键帽400被按下后，动电极300在导向复位组件200的作用下靠近静电极110，电容器的静电电容量改变，静电极110通过走线向外发送静电电容量的变化信号，从而判断按键被按下，当键帽400被松开后，导向复位组件200带动键帽400和动电极300复位。在使用过程中，动电极300和静电极110之间的最小间距大于零，可以避免动电极300和静电极110直接接触，从而避免动电极300和静电极110发生劳损，有利于延长产品的使用寿命。

请参照图1，导向复位组件200包括导向体210、导向轴220和复位构件230，导向体210内设置有凹腔211，凹腔211的开口朝向静电极110，导向轴220活动穿设于导向体210，应当想到的是，导向体210上设置有通孔以便于导向轴220穿设在导向体210上，导向轴220的第一端位于凹腔211内，动电极300设置在导向轴220的第一端，具体的，动电极300可以粘贴或卡接在导向轴220上。需要说明的是，为了对导向轴220的最大复位行程进行限制，以避免导向轴220在复位时脱离导向体210，导向轴220第一端的直径或边长大于导向体210上的通孔的直径。导向轴220的第二端与键帽400连接，具体的，键帽400的底部设置有十字型的卡块410，导向轴220上设置有与卡块适配的卡槽221，键帽400和导向轴220通过卡块410和卡槽221的配合相互可拆卸连接。导向轴220能够上下运动以使动电极300远离或靠近静电极110，由于导向轴220的长度一定，当键帽400被按下时，导向体210可以对键帽400的最大行程进行限制，以实现动电极300与静电极110之间的最小间距大于零。需要说明的是，当动电极300靠近静电极110时会挤压少量的空气，被挤压的空气可以通过导向体210的装配间隙排出，也可以通过设置在导向体210上的排气孔排出。

请参照图1，在一些实施例中，复位构件230套设在导向体210外，且与键帽400抵接。复位构件230具有弹性，当键帽400被按下时，复位构件230压缩储能，当键帽400被松开时，复位构件230释能并推动键帽400复位，从而带动动电极300复位。

请参照图2，在另一些实施例中，复位构件230设置在凹腔211内，且复位构件230的一端与pcb板100抵接，复位构件230的另一端与导向轴220的第一端抵接。需要说明的是，为了避免破坏动电极300和静电极110组成的电容器，复位构件230采用绝缘件，或者，在pcb板100和复位构件230之间进行绝缘处理。

在一些实施例中，复位构件230采用弹簧或弹力胶碗。需要说明的是，弹力胶碗为采用热塑性材料制成的薄壁结构，具有一定的弹性。弹簧的弹力较强，复位速度较快，适用于灵敏度要求较高的按键。而与弹簧相比，压缩弹力胶碗所需的力较小，对于使用时间较多的按键，例如办公键盘的按键，来说，弹力胶碗可以减少手指的操作压力，有利于提高用户的体验感。具体的，弹力胶碗采用硅胶碗或橡胶碗。

请参照图3，本实用新型的第二方面实施例公开一种电容式键盘，包括信号采集模块120和至少一个按键，按键采用上述的电容式按键结构，信号采集模块120通过走线与按键的静电极110电性连接，信号采集模块120用于采集静电极110的静电电容量信号。

静电极110和动电极300组成电容器，当电容式键盘上电后，静电极110和动电极300的静电电容量进行初始化，信号采集模块120对静电极110的电容量进行持续检测。在使用时，当键帽400被按下后，动电极300在导向复位组件200的作用下靠近静电极110，电容器的静电电容量改变，静电极110通过走线向信号采集模块120发送静电电容量的变化信号，从而判断按键被按下，在使用过程中，动电极300和静电极110之间的最小间距大于零，可以避免动电极300和静电极110直接接触，从而避免动电极300和静电极110发生劳损，有利于延长产品的使用寿命。

请参照图4，本实用新型实施例的电容式键盘适用于不同的产品，例如，电脑键盘、密码器输入键盘或电子计算器的键盘等。根据产品类型的不同，电容式键盘的按键数量也会进行适应性的调整，当按键数量较少时，信号采集模块120包括第一信号采集芯片121，第一信号采集芯片121与按键的静电极110电性连接。

请参照图5，图5为电容式键盘的其中一个实施例的信号采集模块120的电路原理图。信号采集模块120包括信号采集芯片u1及其外围电路，信号采集芯片u1采用一款低功耗的coms微控制器，具有32个gpio(通用输入输出)接口，可以外接多达32个按键，满足大多数键盘的按键连接需求，需要说明的是，信号采集芯片u1是本实用新型实施例的第一信号采集芯片121的一个较佳实施例，而并非对第一信号采集芯片121进行具体限定。当按键被按下后，信号采集芯片u1可以通过检测按键的静电电容量变化来判断按键被触发，并通过查表的方式确认该按键所对应的数字、字母或符号等字符，且对外发送与字符相应的输出信号。具体的，信号采集芯片u1的第37引脚为其中一个gpio接口，该引脚通过走线与其中一个按键的静电极110电性连接，需要说明的是，走线上还可以设置电阻r1，通过调整电阻r1的阻值可以调整静电极110的静电电容量变化的灵敏程度。当信号采集芯片u1检测并判断静电极110对应的按键被触发后，信号采集芯片u1查找与静电极110对应的字符，例如，数字“1”、字母“m”或符号“+”等，信号采集芯片u1通过第38引脚和第39引脚对外发送与字符相应的输出信号。

请参照图4，在另一些实施例中，例如常规的电脑键盘，当按键的数量较多时，信号采集模块120还包括第二信号采集芯片122，第二信号采集芯片122连接有至少两个第一信号采集芯片121。第一信号采集芯片121分别与连接有若干个按键，当按键被按下后，与按键对应的第一信号采集芯片121对按键的静电电容量进行检测和判断，并将按键被触发的信号发送给第二信号采集芯片122，第二信号采集芯片122用于协调各个第一信号采集芯片121并将来自第一信号采集芯片121的信号进行对外输出。

请参照图6，图6为电容式键盘的其中一个实施例的第二信号采集芯片122的电路原理图。本实用新型实施例中信号采集模块120包括信号采集芯片u4及其外围电路，信号采集芯片u4与四片相同的第一信号采集芯片121连接，其中第一信号采集芯片121的电路原理图请参照图5，信号采集芯片u4的第31引脚和第32引脚与信号采集芯片u1的第39引脚和第38引脚连接，同理，信号采集芯片u4的第29引脚和第30引脚、第27引脚和第28引脚以及第25引脚和第26引脚分别与剩余的三片第一信号采集芯片121连接。信号采集芯片u4的第20引脚和第21引脚与对外通信接口p1连接，对外通信接口p1具体可以是usb接口。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。