控制装置、按键控制方法、按键控制系统和终端的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及终端技术领域，具体而言，涉及一种控制装置、一种按键控制方法、一 种按键控制系统和一种终端。
【背景技术】
[0002] 随着终端技术的发展，运行于终端设备上的游戏也具有更强的娱乐性和交互性， 为了提高游戏体验，很多用户将游戏手柄通过USB或蓝牙等方式连接至终端，使用实体按键 代替终端上的虚拟按键对游戏场景中的对象进行操控。
[0003] 常规的终端游戏手柄虽然能够提升用户的游戏体验，但是仍具有以下不足：
[0004] (1)用户在使用游戏手柄玩游戏时，由于实体按键反馈力由按键垫片产生，而按键 垫片由塑胶与导电橡胶组成，用户的手指感受到的反馈力为固定值，因此较为单调，一定程 度上影响了用户的游戏体验；
[0005] (2)常规手柄的按键垫片在长时间按压之后耐疲劳性降低，因此手指获得的反馈 力变小，从而影响了用户的操作手感；
[0006] (3)按键垫片中的导电橡胶由于材质的问题易老化，并且易受到外界杂质的影响 而失效。
[0007] 因此，如何设计一种新的控制装置及其控制方案，以提升用户的操控体验成为亟 待解决的技术问题。
【发明内容】
[0008] 本发明正是基于上述技术问题至少之一，提出了一种新的控制装置及其控制方 案，通过设置具有电磁式力反馈的按键组件，实现了用户在按压按键时感受到动态的反馈 力的功能，提升了用户的游戏体验，提高了游戏手柄的使用寿命，并且使手柄的应用场合更 加广泛。
[0009] 有鉴于此，本发明提出了一种控制装置，包括:终端本体，设置有控制电路;至少一 个按键组件，设置于终端本体的键位区，按键组件包括:按键，按键的下方设置有磁性结构； 铁芯，分离地设置于磁性结构下方的键位区，铁芯缠绕有电磁线圈，电磁线圈连接至控制电 路，以获取控制电路施加的与目标电流值对应的电信号;距离传感器，设置于磁性结构和铁 芯之间，距离传感器连接至控制电路，用于测量磁性结构的下底面和铁芯的上顶面之间的 距离值，并作为参考距离值反馈至控制电路。
[0010]在该技术方案中，通过设置具有电磁式力反馈的按键组件，实现了用户在按压按 键时感受到动态的反馈力的功能，提升了用户的游戏体验，提高了游戏手柄的使用寿命，并 且使手柄的应用场合更加广泛。
[0011]具体地，施加到磁性结构的电磁力的计算也是控制过程的关键信息，计算磁性结 构与电磁线圈在不同的距离时电流与电磁力之间的关系公式为：
[0013] 其中，F为反馈力矩阵，A为电流系数矩阵，I为电流矩阵，心为第一个磁性结构所受 到的反馈力，an为第一个磁性结构在第i个位置时载有1A电流时电磁线圈对其施加的电磁 力，1:为第一个电磁线圈中的电流值，以此类推，实时控制时只要将F和I代入公式，便可计 算出控制电流，该方法计算量较小，因此能达到实时控制要求。
[0014] 在上述技术方案中，优选地，按键为绝缘刚性按键。
[0015] 在该技术方案中，通过设置绝缘刚性按键，一方面，提升了用户的触控手感，另一 方面，绝缘刚性按键更耐腐蚀，进一步地提升了按键装置的使用寿命。
[0016] 在上述技术方案中，优选地，控制电路还包括:通信模块，通过有线连接的方式和/ 或无线连接的方式连接至主控终端，用于将参考距离值传输至主控终端，并接收主控终端 发送的目标电流值。
[0017]在该技术方案中，通过使用通信模块与主控终端进行通信，将参考距离值发送至 主控终端，并接收目标电流值，提升了按键终端的反馈力调节过程的可靠性。
[0018] 具体地，以游戏场景为例，通过Micro USB(微型通用串行总线）接口或Lightning (苹果高速多功能I/O接口）接口或蓝牙接口与主控终端进行通信，根据不同游戏的场景接 收主控终端发送的反馈力数据，电磁力控制算法将反馈力数据转换为各个电磁线圈的电流 值，控制电路通过控制电磁线圈的电流，使其产生的磁场对磁性结构施加电磁力，而磁性结 构与游戏手柄的按键连在一起，可使用户手指感受到动态的反馈力。与此同时控制电路，将 距离传感器测量得到的磁性结构与电磁线圈的距离数据发送给主控终端，以控制主控终端 游戏场景中的对象。
[0019] 在上述任一项技术方案中，优选地，还包括:供电模块，供电模块包括电池插槽和/ 或充电储能电路，供电模块连接至控制电路。
[0020] 在该技术方案中，通过设置供电模块，实现了对控制装置的充电功能，并且能够将 电池电压转换为控制电路所需要的电负载。
[0021 ]在上述任一项技术方案中，优选地，距离传感器包括主动式红外传感器和/或被动 式红外传感器。
[0022] 在该技术方案中，通过设置红外传感器为主动式红外传感器和/或被动式红外传 感器，更进一步地提升了按键终端的反馈力调节过程的可靠性。
[0023] 具体地，红外传感器具有一对红外信号发射二极管和红外信号接收二极管，发射 管发射的红外光投射到永磁体后被反射，接收管接收反射后的红外光，通过相位或时差算 法测量出磁性结构与电磁线圈之间的距离，比如，利用红外光在待测距离上往返产生的相 位推移算出光束度越时间At，根据D = CAt/2得到距离值D，其中，C为红外光传播速度。
[0024] 主动式红外传感器和被动式红外传感器的区别在于主动式红外传感器可以主动 发射红外光束，被动式本身不发射红外光束，而是通过感测物体的红外辐射强度，并通过比 较预设辐射强度来确定距离值。
[0025]根据本发明第二方面，还提出了一种按键控制方法，包括:获取控制装置反馈的磁 性结构的下底面和铁芯的上顶面之间的距离值，并确定为参考距离值;根据参考距离值和 主控终端的运行场景确定目标距离值;根据磁性结构的下底面和铁芯的上顶面之间的预设 距离值、与磁性结构和铁芯之间的电磁力值、以及与电磁线圈的电流值的--对应关系，确 定与目标距离值对应的目标电流值;将目标电流值发送至控制装置的控制电路，以触发控 制电路向电磁线圈施加目标电流值对应的电信号。
[0026]在该技术方案中，通过获取控制装置中磁性结构与电磁线圈的距离以及主控终端 的运行场景确定用户操控控制装置时感测的反馈力对应的目标电流值并发送至控制装置 的控制电路，实现了通过控制电路向电磁线圈施加目标电流值对应的电信号，通过电磁感 应产生电磁力，实现了用户在按压按键时感受到动态的反馈力的功能，提升了将控制装置 作为游戏手柄时用户的游戏体验，提高了游戏手柄的使用寿命，并且使手柄的应用场合更 加广泛。
[0027] 在上述技术方案中，优选地，还包括:预存磁性结构的下底面和铁芯的上顶面之间 的预设距离值、与磁性结构和铁芯之间的电磁力值、以及与电磁线圈的电流值的一一对应 关系。
[0028] 在该技术方案中，通过预存磁性结构的下底面和铁芯的上顶面之间的预设距离 值、与磁性结构和铁芯之间的电磁力值、以及与电磁线圈的电流值的一一对应关系，实现了 用户在不同的应用场景中通过将按键下压不同的距离感测到不同的电磁力，使用户的操作 触感更多样性。
[0029] 具体地，当用户在玩反恐精英此类射击游戏时，通常有多种武器装备供用户选择， 虽然过程中使用不同的武器具有不同的声效，但是用户使用手柄操控时按压的触感并未有 变化，通过设置按键下磁性结构和铁芯之间的预设距离，磁性结构与铁芯之间的电磁力值 以及电磁线圈的电流值，就可以实现使用不同武器装备得到不同的按键反馈，比如使用手 枪和步枪分别反馈较小和较大的电磁力，又或者反馈抖动的力以模拟真实情景，使用户的 融入感更加充分。
[0030] 根据本发明第三方面，还提出了一种按键控制系统，包括:获取单元，用于获取控 制装置反馈的磁性结构的下底面和铁芯的上顶面之间的距离值，并确定为参考距离值;确 定单元，用于根据参考距离值和主控终端的运行场景确定目标距离值;确定单元还用于:根 据磁性结构的下底面和铁芯的上顶面之间的预设距离值、与磁性结构和铁芯之间的电磁力 值、以及与电磁线圈的电流值的一一对应关系，确定与目标距离值对应的目标电流值;按键 控制系统还包括:发送单元，用于将目标电流值发送至控制装置的控制电路，以触发控制电 路向电磁线圈施加目标电流值对应的电信号。
[0031] 在该技术方案中，通过获取控制装置中磁性结构与电磁线圈的距离以及主控终端 的运行场景确定用户操控控制装置时感测的反馈力对应的目标电流值并发送至控制装置 的控制电路，实现了通过控制电路向电磁线圈施加目标电流值对应的电信号，通过电磁感 应产生电磁力，实现了用户在按压按键时感受到动态的反馈力的功能，提升了将控制装置 作为游戏手柄时用户的游戏体验，提高了游戏手