[發明專利]一種彈力曲線可變的磁懸浮鍵盤及其工作方法

有效

• 申請號: 201510044538.7
• 申請日: 2015-01-28
• 公開（公告）號: CN104599884B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 王洪君;孫超;李江濤;劉珂
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01H13/705
• 分類號: H01H13/705
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 呂利敏

技術領域

本發明涉及一種彈力曲線可變的磁懸浮鍵盤及其工作方法，屬于電學的技術領域。

背景技術

鍵盤是常用的電腦外設產品之一，目前公知的鍵盤主要分為機械式鍵盤、電容式鍵盤和薄膜式鍵盤，這類鍵盤一旦生產就不能改變其手感，機械鍵盤由于內置彈簧，其彈力幾乎與壓下距離成正比；電容式鍵盤以無彈性平面為主；而薄膜式鍵盤內含橡膠墊，彈力與距離成非線性關系。實際生活中，人們在不同的應用時，如游戲、打字、辦公，對鍵盤手感的需求不同，不同人的偏好也不相同，以上類別鍵盤難以滿足廣泛需求。另一方面，機械式鍵盤和薄膜式鍵盤都以觸點的機械接觸方式工作，有時用戶壓力不足或者觸點有灰垢容易造成接觸不良。

近期Darfon等公司設計了磁懸浮鍵盤，旨在降低鍵盤厚度，但依然不具有按鍵隨按壓距離動態改變受力的功能，即彈力曲線不能根據用戶調整。

中國專利文獻CN203218156U公開了一種磁懸浮鍵盤，包括底盤和按鍵，還包括與底盤連接并與按鍵對應的電磁鐵，所述底盤上接有罩蓋，罩蓋上設有能容納電磁鐵的鍵腔，該鍵腔頂部設有鍵孔；所述按鍵呈帽狀，其下端與鍵腔內壁滑動相接，上端穿出鍵孔，按鍵可沿鍵腔上下運動，按鍵下端頭受鍵孔壁限制，使其不會從鍵孔脫出；按鍵頂部設有永磁體，電磁鐵通電后，永磁體受磁力作用帶動按鍵懸浮于電磁鐵上部，電磁鐵外設有按鍵感應線圈。但是，該專利主要定義了磁懸浮鍵盤的基本結構，不具有更改彈力曲線及克服接觸不良現象的方法。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明公開了一種彈力曲線可變的磁懸浮鍵盤；

本發明還公開了上述磁懸浮鍵盤的工作方法；

本發明的技術方案為：

一種彈力曲線可變的磁懸浮鍵盤，包括底盤和設置在所述底盤上的磁懸浮按鍵，所述鍵盤根據實時獲取磁懸浮按鍵被壓下距離改變磁懸浮按鍵彈力。

根據本發明優選的，所述磁懸浮按鍵包括上方設有開口的固定外殼和設置在所述開口處的活動結構，所述活動結構包括鍵帽、鍵軸、懸浮強力磁鐵、銅箔，所述鍵帽、所述鍵軸、所述懸浮強力磁鐵依次連接，所述懸浮強力磁鐵下方設有銅箔，所述鍵軸穿過所述開口，所述鍵軸下端進入所述固定外殼內，所述鍵軸上端位于所述固定外殼外部，所述懸浮強力磁鐵受所述開口限制，使其不會從所述開口脫出；所述固定外殼內部底面與所述懸浮強力磁鐵相對位置上設有固定強力磁鐵，所述固定強力磁鐵與所述懸浮強力磁鐵極性相同，所述固定外殼內部底面還設有一個固定線圈，固定線圈上分別設有電極引線a、電極引線b，電極引線a、電極引線b穿過固定外殼引到固定外殼外部，所述固定強力磁鐵上設有兩片鐵片，兩片鐵片之間設有縫隙，兩片鐵片分別設有電極引線c、電極引線d，電極引線c、電極引線d穿過固定外殼引到固定外殼外部；

所述磁懸浮按鍵的控制電路包括微控制器、驅動電路、驅動電路輸出、信號輸出線路、信號輸入線路及分壓電阻，所述微控制器通過信號線連接所述驅動電路，所述驅動電路輸出連接所述電極引線a及所述電極引線b，所述微控制器通過所述信號輸出線路連接電極引線c，所述微控制器通過信號輸入線路連接所述電極引線d，所述信號輸入線路連接所述分壓電阻的一端，所述分壓電阻的另一端接地，所述微控制器包括模數轉換器ADC。

兩片鐵片之間設有縫隙，進行電信號隔離，使所述兩片鐵片與所述銅箔構成三導體電容器，用于檢測磁懸浮按鍵按壓距離。

此處設計的優勢在于，磁懸浮按鍵未接通電源時，所述固定強力磁鐵與所述懸浮強力磁鐵極性相同，處于相斥狀態，因此，所述活動結構處于自然懸浮狀態；兩片鐵片被所述固定強力磁鐵磁化，具有強磁力作用，此時，若用戶按下磁懸浮按鍵，所述懸浮強力磁鐵下移接近兩片鐵片，兩片鐵片同時被所述懸浮強力磁鐵與所述固定強力磁鐵的合磁場磁化，由于磁化方向相反，兩片鐵片顯示出弱磁性，所述固定強力磁鐵與所述懸浮強力磁鐵的斥力作用減弱，使用戶按下磁懸浮按鍵時產生的斥力不會過強。

根據本發明優選的，所述鐵片的形狀為半圓形。

根據本發明優選的，所述微控制器內置所述模數轉換器ADC。

根據本發明優選的，所述微控制器外置所述模數轉換器ADC，所述模數轉換器ADC連接所述信號輸入線路。

上述磁懸浮鍵盤的工作方法，具體步驟包括：

A、所述微控制器初始化，獲取彈力曲線

所述磁懸浮按鍵的控制電路接通電源，所述微控制器程序初始化，所述驅動電路初始化，所述微控制器獲取彈力曲線的離散值并將其加載到彈力曲線數組F[s]中,獲取彈力曲線，所述彈力曲線的離散值表示磁懸浮按鍵被壓下距離s時所述驅動電路應當輸出到固定線圈的電流；