一种电容触摸屏操作手柄的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种电容触摸屏操作手柄。


背景技术：

[0002]
随着智能设备的普及，人们一天操作电容触摸屏幕触屏设备的时间越来越长。特别是现在手机游戏流行，游戏上面操作虚拟按键众多，玩家需要不停地进行快速准确的触屏操作，操作十分不方便。
[0003]
现有技术中代替人手触屏进行操作的方法有为键盘输入、鼠标输入以及手柄输入等。对于智能手机或平板电脑等移动终端而言，采用手柄输入的操作方式具有一定的优越性，尤其是对于游戏操作而言，过手柄输入可以降低游戏的操作难度，并提升可玩性。
[0004]
目前手柄输入多采用被动式电容触摸屏的操作方式，该方式相当于是利用金属或者其他导电物质把人手上的电热导入到终端电容触摸屏进行操作，但由于人体信号较弱，该方式在传递人体信号的过程中容易造成衰减，从而引起信号丢失，操作失败。虽然现有技术也提出了一些对人体信号进行放大的方案，但仍不能从根本上解决问题。
[0005]
为此，有人提出了主动式电容触摸屏触控手柄的方案，利用电容信号发射板向移动终端电容触摸屏发射电容触控信号，模仿人手触控点击，以实现触控操作。由于是主动发射信号，信号较强。
[0006]
但现有的主动式电容触摸屏触控手柄也有很多问题，比如经常出现失灵或反应迟缓的问题。


技术实现要素：

[0007]
本实用新型的目的是为了解决现有技术中电容触摸屏触控手柄操作中容易出现失灵或反应迟缓的问题，提出一种电容触摸屏操作手柄。
[0008]
为解决上述技术问题，本实用新型的电容触摸屏操作手柄包括依次电连接的操作按键、控制器、数字模拟转换电路及信号发生电路、发射端和触点，所述数字模拟转换电路及信号发生电路、发射端和触点设置于一感应主板上，所述感应主板置于一旋转夹头内，所述触点从所述旋转夹头露出，在所述旋转夹头夹住受控设备电容触摸屏时，所述触点会直接与受控设备屏幕直接或间接接触，当操作按键按下时，触点上会产生虚拟的触摸信号，模仿人的触摸动作。
[0009]
在一些实施例中，还具有如下特征：
[0010]
数字模拟转换电路及信号发生电路包括依次电连接的数字模拟转换电路、信号发生电路、高频信号产生电路、高频信号输出电路。
[0011]
还包括为电路供电的电池及升压电路，为电池充电路的充电接口和电池保护电路。
[0012]
发射端包含两类触点，其中一类为发射触点，用于输出信号；另一类为回收触点，用于回收信号；所述电容触摸屏操作手柄还包括信号识别及回收电路，所述回收触点与信
号识别及回收电路相连，信号识别及回收电路进而与控制器直接或间接相连。
[0013]
发射端和操作按键均至少有两个，一个发射端对应一个按键。
[0014]
还包括连发频率调节键，与控制器相连，以接收用户的调节操作，对发射端连发的频率进行调节，以适用不同规格的屏幕，实现不同频率的连发。
[0015]
旋转夹头上设置有弹性夹臂。
[0016]
旋转夹头包括旋转下盖、感应主板、旋转上盖，构成夹头部；还包括插销、扭簧，构成弹性夹臂；夹关部通过弹性夹臂固定于电容触摸屏操作手柄外壳上。
[0017]
还包括手柄握持及操作部，在手柄握持及操作部的壳体上设有插销孔，所述插销插入插销孔中把所述扭簧和夹头部固定于所述壳体上。
[0018]
扭簧为双扭簧。
[0019]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果有：本实用新型把触点做在电路板上，取消触摸信号的传输线，除了节省成本与降低生产难度外，由于节省了从电路板到触点的信号传输，消除了信号衰减，从而使信号更加稳定可靠，减少失灵和反应迟缓现象。而且本实施例单个触点的宽度也可以比现有技术的更小。
附图说明
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图1为本实用新型一实施例电路方框示意图。
[0021]
图2为本实用新型一实施例电路原理示意图。
[0022]
图3为本实用新型一实施例立体分解图。
[0023]
图4为本实用新型一实施例立体图。
[0024]
图5为本实用新型一实施例剖面图。
[0025]
图6a为本实用新型另一实施例单边双触点电路方框示意图。
[0026]
图6b为本实用新型另一实施例单边双触点电路原理示意图。
[0027]
图7a为本实用新型再一实施例双边双触点电路方框示意图。
[0028]
图7b为本实用新型再一实施例双边双触点电路原理示意图。
[0029]
图8为本实用新型又一实施例发射夹部分立体分解图。
[0030]
图9为本实用新型又一实施例发射夹部分立体分解剖面图。
[0031]
图10为本实用新型又一实施例扭簧立体图。
[0032]
图中，1、拉杆；2、拉杆硅胶垫；3、拉杆压簧；4、后盖；5、背按键； 6、后按键；7、上主板；8、顶盖；9、顶按键；10、导光柱；11、下主板； 12、面盖；13、主体硅胶；14、旋转下盖；15、硅胶垫；16、感应主板；17、旋转上盖；18、插销；19、扭簧。
具体实施方式
[0033]
本实用新型人发现，现有的主动式电容触摸屏触控手柄的发射信号不稳定，从而导致失灵问题；而现有的主动式电容触摸屏触控手柄，其信号输出点通过导线与电容信号发射板连接，是造成信号不稳定的一个原因；再者，由于主动式电容触摸屏触控手柄会向触摸屏发射信号，这样会造成对触摸屏的干扰，也一定程度上造成了信号不稳，操作失灵。在这种情况下，如果要实现每秒十几次甚至几十次的连击，那效果就更不可想象了。另外，两个触点在如果靠的太近，会有干扰问题，因此难以做到在较小尺寸范围内实现多触点排列。
[0034]
本实用新型下述实施例基于上述发现，提供一种电容触摸屏操作手柄，在解决信号稳定性的基础上，增加灵敏度、可靠性，并实现高频连击,即可以实现长按后持续触发点击屏幕的操作，并且可以调整点击的速度(或称频率，即每秒点击的次数)。
[0035]
实施例一
[0036]
针对现有技术中所出现的问题的原因分析，本实施例取消了连接信号输出点和电容信号发射板之间的连接导线，将触点直接设置在电路板(电容信号发射)上。
[0037]
如图1所示，本实施例的电容触摸屏操作手柄电路部分包括依次连接的操作按键(图中“按键一”)、控制器、数字模拟转换电路、信号发生电路、高频信号产生电路、高频信号输出电路、发射端、触点，以及为电路供电的电池及升压电路，为电池充电路的充电接口和电池保护电路。
[0038]
图2是本实施例的电路原理图。其中，数字模拟转换电路及信号发生电路对应图1中的数字模拟转换电路、信号发生电路、高频信号产生电路、高频信号输出电路。其中，数字模拟转换电路用于把控制器的数字信号模拟化，信号发生电路用于根据控制制的信号生成特定频率的方波等操作信号，高频信号产生电路用于根据信号发生电路的信号生成被控设备的屏幕能感应的高频信号以便模拟人手操作，该调频信号中调制有信号发生电路发来的信号，被控设备感应到该信号后会解读为人手的触摸操作。控制器(主控)提供的是pwm信号，达到连发的功能，这样可以模拟人手多次点击屏幕的功能。
[0039]
这里所说的“高频信号”即是指用于模仿人手触摸屏幕时所产生的信号。本实施例中，我们不是简单地把人手的触摸信号进行放大，而是通过高频振荡器主动产生一个模拟人手触摸的信号。因此，本实施例使用的是一种主动式触摸信号产生机制。
[0040]
图3、4、5分别是本实施例的实物产品的立体分解图、立体图和立体剖视图，本实施例把数字模拟转换电路、信号发生电路、高频信号产生电路、高频信号输出电路、发射端、触点均设置于感应主板16上，感应主板置于旋转上盖 17和旋转下盖14之间的空腔内，共同构成旋转夹头，触点从旋转夹头露出，在旋转夹头夹住被触控的受控设备电容触摸屏(如手机屏幕)时，触点会直接与受控设备屏幕直接或间接接触(如隔着防护贴膜)，当操作按键按下时，触点上会产生虚拟的触摸信号，模仿人的触摸动作。旋转夹头可旋转地安装于手柄握持及操作部。
[0041]
本实施例通过电路板元件与主控器控制模拟人手点击屏幕的操作，提升操作的体验。原理是通过电池电流转化为屏幕能够识别的电信号，模拟手指点击电容触摸屏幕。
[0042]
本实用新型把触点做在pcb板上(即感应主板16上)，除了节省成本与降低生产难度外，由于节省了从电路板到触点的信号传输，消除了信号衰减，从而使信号更加稳定可靠，减少失灵和反应迟缓现象。
[0043]
把触点做在pcb板上后，pcb板就必须靠近触点设置，即需要设置在旋转夹头上。这样有可能造成旋转夹头体积太大。为此，本实施例把低频电路部分做在上主板7和下主板11上(包括电源部分、控制器(主控)、升压电路、指示灯、频率调节电路等)，而触点所在的pcb板只是感应主板16部分，其上只有高频电路部分。上主板7和下主板11设置在旋转夹头外的部位(比如手柄握持及操作部的壳内)。这样，旋转夹头的体积就不会太大。事实上，由于信号强度好、衰减小、干扰少，本实施例单个触点的宽度甚至可以比现有技术的更小——现有技术只能做到最小5mm，而本实施例可以做到只有3mm。
[0044]
其操控原理是：按下电路板上的开关，电池产生电流，电路板将电池电流通过电路板上的电容电阻等电子元件转化成屏幕可以识别的电信号传输到与屏幕物理接触的接触的触点上.从而实现模拟手指点击的效果。
[0045]
其操控方法如下：
[0046]
第一步：将设备安装在电容触摸屏幕上，使发射端与屏幕上需要控制的虚拟按键接触。
[0047]
第二步：按下物理按键,电池输出电流。
[0048]
第三步：电路板通过相应电路将电流生成电容触摸屏幕可以感应到的信号，并传输到感应区发射端。其中电路可利用ic实现，ic的控制程序识别需要模拟生成的电信号频率与判断电流需传递给输出端上发射端的位置，并传递给输出端电路板。输出端电路板上的电阻、电容元件通过控制电流与电压，处理接收电流将电流转化为被操作设备可识别的电信号，并集中在输出端电路板上对应的发射端；
[0049]
第四步：与屏幕接触(物理接触，直接或者间接接触都可)的发射端将信号传递给电容触摸屏上对应的虚拟按键，从而实现点击操作。
[0050]
其中，与屏幕接触的发射端的触点位置应位于屏幕需要操作的按键位置上。该位置根据不同的操作需要而设置，比如，在手机游戏中，通常玩家可在游戏上自己设置按键位置。设置好之后，只要将旋转夹头上的发射触点对准该按键位置，然后夹住屏幕即可。
[0051]
实施例二
[0052]
为了进一步进加操作稳定性，减少反应迟缓，本实施例提出双触点的技术方案，即发射端包含两个触点:一个输出信号，一个回收信号，如图6a、6b所示，增加信号识别及回收电路及其触点(图中触点四)。
[0053]
通过触点四及其后续电路，形成屏幕与后续电路的回路，从而把触点三所形成的杂散电流进行回收，这样在发射端触点处形成的感应区域，能防止输出信号在屏幕残留形成干扰，从而可避免对屏幕形成干扰而造成的触摸控制失灵；另一方面，回收的电路可送入主控器中进行识别判断，从而可以识别触点三的信号发射是否符合要求，从而修正数字模拟转换电路及信号发生电路发产生的信号。
[0054]
实施例三
[0055]
如图7a、7b所示，本实施例在双触点方案的基础上，改为双边双触点(共四个触点，分为两组，一边一组)，增加了图中的触点一、触点二；相应地，按键也增加了一个按键一。这样，本实施例就有两个发射端、两个按键，可分别对应于人手的左手和右手操作。这样可适应更多的双手操作配合。由于通常玩家可在游戏上自己设置按键位置，所以虽然本实施例中的两个发射端的相对位置是固定死的，但实际中并不会影响使用。
[0056]
把两个发射端设置在同一个电路板上还有一个优势，就是两发射端之间触点的距离可以控制，尤其是我们可以比现有技术更加缩短触点距离。现有技术用排线的方式就无法缩短距离，因为如果要做3mm的触点距离，那么排线最大也只能是3mm，这个宽度的排线要焊在电路板上工艺是很难的，生产成本会提升很多，而且不良率会增加，还焊不牢固，折一下就断了。因此，本实施例通过取消连接信号输出点和电容信号发射板之间的连接导线，可以使触点距离减小。
[0057]
导致这一结果的另一个原因是，现有技术的导线导致了信号衰减，为了增加灵敏
度，只好加大感应面积；另外，导致的焊接也造成了工艺的复杂性和触点的面积加大。现有技术中触点面积太大会相互干扰。
[0058]
本实施例则没有这一问题。本实施例可在保证灵敏的前提下，触点小控制更精准，并且可以避免干扰。
[0059]
需要说明的是，虽然本实施例是两端则四触点，但理论上我们按键及对应的触点可以做继续增加。
[0060]
实施例四
[0061]
本实施例增设了连发频率调节键，以适用不同规格的屏幕，实现不同频率的连发。
[0062]
本实施例由于采用主动式触摸信号产生机制，通过高频振荡器主动产生一个模拟人手触摸的信号，这样就为“连发”提供了可能。所谓连发，是指用户只需操作一次按键，发射端就可以在屏幕上生成多次点击的模拟效果，比如每秒发射30次，模拟30次点击操作。这样，在游戏过程中，大大增加了用户操作的点击速度，增加了用户体验。
[0063]
由于不同屏幕性能不同，并不一定每种屏幕都能支持最高频率的点击，因此本实施例增加按键三，与控制器相连，用于调节连发的频率。控制器中事先存储有多个可选的连发频率数，可通过操作按键三进行选择。
[0064]
实施例五
[0065]
本实施例中，旋转夹头设置有弹性夹臂，以适应不同厚度的触摸屏。
[0066]
如图8、9所示并参见图3，旋转夹头包括；旋转下盖14、硅胶垫15、感应主板16、旋转上盖17、插销18、扭簧19。其中旋转下盖14、硅胶垫15、感应主板16、旋转上盖17统一构成夹头部，感应主板16有发射端及触点。零件 1-13构成手柄握持及操作部，其由后盖4、面盖12和顶盖8围成壳体。插销 18、扭簧19构成弹性夹臂。
[0067]
在面盖12上设有插销孔，插销18插入孔中把扭簧19和夹头部固定于面盖 12上，从而夹头部可在扭簧19作用下产生弹性回复力，以夹紧不同厚度的触摸屏。
[0068]
本实施例的弹性夹臂由于是设置在壳外，即不在夹头部的壳内，也不在握持部的壳内，恰好在二者之间的连接部，这样扭簧19在安装时无须放于一个凹陷中，因而便于安装和拆卸。
[0069]
另外，为了适应本实施例双端双触点的特点，本实施例的扭簧19为双扭簧, 如图所示。
[0070]
本实用新型实施例有如下优点：
[0071]
1、信号发射端集成在电路板上，而无需通过导线或其他有线形式将发射端与输出端连接。减少了信号在的传输距离，降低了信号在传输过程中的损耗，提高了灵敏度。提升了信号的强度，增强了设备的可靠性。
[0072]
2、两个信号发射端集成在同一电路板上，有利于固定两个信号发射端的距离，解决信号相互干扰的问题，同时降低了产品的生产成本，减少制造工序。与现有产品相比增加了一个发射端提升了使用操作的多样性。
[0073]
3、信号发射端的两个触点长宽减少，提升了信号发射的精确度及灵敏度，用更小的空间体积就可以实现模拟触屏操作，同时减少了在电路板上的占用空间，提升了电路板的空间利用率。
[0074]
4、信号发射端的发射与回收机制，保证了功能的稳定性的同时，避免了信号干扰。
[0075]
5、采用物理直接或间接与被操作设备接触，无需与被操作装置有线或无线连接，只需发射端与被操作设备直接或间接地进行物理接触，提升了产品使用的便捷性，降低了使用者安装的复杂性。
[0076]
6、可调连发信号的连发频率，从而实现生成不同频率的触发信号，可适应不同设备屏幕，兼容性得到大幅度的提升。
[0077]
7、大幅度缩小了发射端触点的大小，使信号发射更加聚焦精确。
[0078]
8、简化了使用的步骤，让产品更容易被用户使用。降低了上手难度。