一種實現隔空反應的鍵位和鍵盤的製作方法
2023-07-04 01:22:51
本實用新型涉及一種鍵位，特別涉及一種實現隔空反應的鍵位和鍵盤。
背景技術：
鍵（Key）就是一種開關，一般有兩種狀態，一種是它的常態，也就是本來狀態，另一種是選擇狀態，就是在外界影響下離開常態後的一個不穩定的狀態，當外界影響終止時，又回到常態。
鍵盤是鍵的集合，作為一種常用的輸入設備，鍵盤的鍵種類不同而不同，目前的鍵盤有多種，例如目前廣泛使用的機械式鍵盤、薄膜式鍵盤、電容式鍵盤等等，都是通過檢測裝置檢測鍵的狀態是按壓或者鬆開方式輸入的，當用手指或者其它方式向下按壓某個鍵時，採集該鍵狀態的電路產生反映該鍵狀態的信號，當鬆開時，該鍵復位，採集該鍵狀態的電路將採集到該鍵復位的信息，使用該鍵盤的主機通過接收到採集鍵狀態的電路所產生的信號確認是否該鍵盤中鍵是否被選擇。無論哪種按鍵，其操作都需要與健體本身的接觸。這限制了其某些場合的接觸，例如：
1、醫院、機場、車站等人流大、傳染性強場合的儀器設備；
2、煤氣灶、電磁爐等表面油汙嚴重的家用電器；
3、高電壓的危險設備。
還有眾多應用場合，有強烈的衛生、健康、安全需求，傳統按鍵都無法滿足。
技術實現要素：
為了解決以上的問題，本實用新型提供一種用於隔空反應的鍵位及鍵盤，本實用新型按鍵可以在非接觸情況下實現觸摸。
本實用新型的技術方案是這樣實現的：
本實用新型公開了一種實現隔空反應的鍵位，包括鍵位本體，與所述的鍵位本體對應設置的光敏組合元件，在所述的鍵位本體具有控制器電路板，所述的控制器電路板與所述的光敏組合元件相連，所述的光敏組合元件採集位於所述的鍵位本體上方的光環境的變化，所述的控制器電路板包括與所述的光敏組合元件相連的以下的電路模塊：
隔空信號處理單元，用於接收所述的光環境的變化，並通過A/D轉換成數字量的隔空信號數據；
比較器電路單元，用於將所述的數字量的隔空信號數據與預設的參數進行比較，若高於預設的參數，啟動按鍵模式，若低於預設的參數，維持常態模式。
進一步地，所述的隔空信號處理單元包括電壓放大電路單元，與所述的電壓放大電路單元相連的濾去噪音的濾波電路單元，與所述的濾波電路單元相連接的模數轉換單元，所述的模數轉換單元與所述的比較器電路單元相連。
進一步地，所述的鍵位還包括與所述的模數轉換單元連接的模擬開關裝置，用於對多路模擬信號進行監控，將多路模擬信號切換到同一個模數轉換裝置輸入。
進一步地，當所述的健位有多個時，所述的比較器電路單元包括以下的電路單元：
存儲單元，用於存儲多個數字量的隔空信號數據；
計算單元，若所述的多個數字量的隔空信號數據數值相同，則維持常態模式，若所述的多個數字量的隔空信號數據數值相異，選擇最大的隔空信號數據數值與預設的參數進行比較，若高於預設的參數，啟動按鍵模式，若低於預設的參數，維持常態模式。
進一步地，所述的鍵位還包括與所述的光敏組合元件對應設置的發光單元，用於當光照度數值低於預設的光照度參數時，啟動發光單元。
本實用新型公開了一種實現隔空反應的鍵盤，包括多個鍵位，所述的鍵位為上述的鍵位。
實施本實用新型的一種用於隔空反應的鍵位及鍵盤，具有以下有益的技術效果：
區別於現有技術中薄膜按鍵、機械按鍵、電容按鍵需要直接接觸鍵位，本實用新型的技術方案的鍵體採用的是光敏元件，當手指或者其他物體隔空接觸在按鍵位置時，將遮擋住此處的外部光線，或者反射鍵位本體發射出來的光線，利用光敏元件，對外部光環境的變化進行檢測，進而判斷該位置是否有按鍵觸摸的動作，實現「隔空」接觸鍵位，人手無需接觸面板，衛生、健康、操作靈活。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實用新型的實現隔空反應的鍵位的功能方框圖。
圖2為隔空反應的原理圖。
圖3為本實用新型的實現隔空反應的鍵盤外部結構示意圖。
圖4為實用新型的實現隔空反應的鍵盤內部電路結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
請參閱圖1及圖2，本實用新型的實施例，一種實現隔空反應的鍵位1， 包括鍵位本體10，與鍵位本體10對應設置的光敏組合元件20，在鍵位本體10具有控制器電路板30，控制器電路板30與光敏組合元件20相連，
光敏組合元件20採集位於鍵位本體10上方的光環境變化，控制器電路板30包括與光敏組合元件20相連的以下的電路模塊：
隔空信號處理單元301，用於接收所述的光環境的變化，並通過A/D轉換成數字量的隔空信號數據；
比較器電路單元302，用於將所述的數字量的隔空信號數據與預設的參數進行比較，若高於預設的參數，啟動按鍵模式，若低於預設的參數，維持常態模式。
隔空信號處理單元301包括電壓放大電路單元，與電壓放大電路單元相連的濾去噪音的濾波電路單元，與濾波電路單元相連接的模數轉換單元(ADC)，模數轉換單元與比較器電路單元302相連。
鍵位1還包括與模數轉換單元連接的模擬開關裝置（SW），用於對多路模擬信號進行監控，將多路模擬信號切換到同一個模數轉換裝置輸入。
如圖2所示，隔空反應的原理在於，外部電壓經過分壓電阻R1進入光發射管D1A，光發射管D1A發出光線，遇到遮擋物後反射，反射到光接收管D2B。
光接收管D2B與分壓電阻R2之間的共同接點為B點，控制器電路板30上的處理單元 MCU 採集光接收管處 B 點的電壓。遮擋物距離光發射管D1A/光接收管D2B越近，B 點電壓變化越劇烈，具體是變高還是變低，是由外部自然環境光和健位本身發射的光線綜合決定。根據 B 點電壓的變化，判定遮擋物距離的遠近，進而實現隔空觸摸。
當健位有多個時，比較器電路單元302包括以下的電路單元：
存儲單元，用於存儲多個數字量的隔空信號數據；
計算單元，若多個數字量的隔空信號數據數值相同，維持常態模式，若多個數字量的隔空信號數據數值相異，選擇最大的隔空信號數據數值與預設的參數進行比較，若高於預設的參數，啟動按鍵模式，若低於預設的參數，維持常態模式。
更進一步地，鍵位還包括與光敏組合元件對應設置的發光單元，用於當光照度數值低於預設的光照度參數時，啟動發光單元。
一種採用光敏元件的鍵及使用該鍵的鍵盤，鍵體（鍵位本體）採用的是一對發射/接收光敏元件，當手指或者其他物體「隔空」接觸在按鍵位置時，將遮擋住此處的外部光線，或者反射健體本身發射的光線，也就是此處的光環境發生了變化。利用光敏元件，對外部光環境的變化進行檢測，進而判斷該位置是否有按鍵觸摸的動作。鍵體所處光環境的變化，會引起光敏接收元件電阻或者電流的變化，利用一種信號採集電路，採集光敏器件的變化情況，進而判斷此處是否有按鍵觸摸動作。
使用的是普通、低成本的光敏器件作為光傳感器，產品價格低廉，適合市場普遍推廣。
硬體設計和生產工藝簡單，簡單幾個電子元器件即可，無需額外的光發射裝置。
相對於薄膜按鍵、機械按鍵、電容按鍵等，本技術方案在非接觸的情況下實現按鍵操作，衛生、健康、安全。
請參閱圖3及圖4，一種實現隔空反應的鍵盤100，包括多個鍵位，鍵位為上述的鍵位1。
更佳地，鍵盤100包括有由光敏器件D1、D2…Dn加上外圍電路組成的鍵體，在每個鍵上還設置有一個發光二極體L1、L2.....Ln對鍵體上方進行照射，R1、R2.....Rn及RL1、RL2.....RLn為分壓電阻，S1、S2.....Sn為電壓信號採集點。
這裡加入發光二極體L1、L2.....Ln的作用：為其對應的光敏器件提供光源，判斷光敏電阻處是否有光的反射，進而判斷是否有觸摸動作。
本發明使用的是普通、低成本的光敏器件作為光傳感器，產品價格低廉，適合市場普遍推廣，硬體設計和生產工藝簡單，簡單幾個電子元器件即可，相對於薄膜按鍵、機械按鍵、電容按鍵等，在非接觸的情況下實現按鍵操作，衛生、健康、安全，本方案藉助的是外部的自然光、燈光或者內部的LED光，是100nm～2400nm之內所有的光譜，而非僅僅紅外光，且無須特別的光發射裝置。
實施本實用新型的一種用於鍵位隔空反應的鍵位及鍵盤，具有以下有益的技術效果：
區別於現有技術中薄膜按鍵、機械按鍵、電容按鍵需要直接接觸鍵位，本實用新型的技術方案的鍵體採用的是光敏元件，當手指或者其他物體隔空遮擋在按鍵位置時，將遮擋住此處的外部光線，利用光敏元件，對外部光環境的變化進行檢測，進而判斷該位置是否有按鍵觸摸的動作，實現「隔空」接觸鍵位，可以在非接觸的情況下實現按鍵操作，衛生、健康、安全。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。