[實用新型]基于壓電效應的按鍵輸入裝置和電子設備

有效

• 申請號: 201520332442.6
• 申請日: 2015-05-21
• 公開（公告）號: CN204721331U
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發明（設計）人: 李喜民;張瑞斌;廖杰
• 申請（專利權）人: 廣東安居寶數碼科技股份有限公司
• 主分類號: H03K17/96
• 分類號: H03K17/96
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 王程

技術領域

本實用新型涉及按鍵控制領域，特別是涉及一種基于壓電效應的按鍵輸入裝置和電子設備。

背景技術

現有的按鍵輸入裝置有兩種形式，一種是通過機械觸點控制按鍵輸入，另一種是觸摸控制按鍵輸入。

采用機械觸點控制按鍵輸入，通常采用傳統的機械結構的具有觸點式通斷的傳動開關裝置實現，比如微動開關。其具有電路簡單、有機械手感和電磁兼容(EMC)方面的抗擾能力強的優點。但機械觸點控制按鍵輸入有以下缺點：有壽命限制；觸點易受濕度環境的影響而氧化導致接觸不良以致按鍵功能出錯或失效；按鍵盤表面的面板不能防塵、防水、防各類油污的侵入；機械按鍵的手感受限于選用的按鍵和結構的設計；在開關中會有電火花產生的隱患。因具有上述缺點，容易導致按鍵輸入不準確的問題。

采用觸摸控制按鍵輸入，通常采用電容觸摸按鍵，使用電容式按鍵板和單片機，通過使用單片機精確計算觸摸點的位置。因觸摸實現按鍵控制無機械觸點所以按鍵盤表面可做成一體化面板，因而可以有效解決面板不能防塵、防水、防各類油污的侵入的問題，因采用電容變化檢測方式實現按鍵，所以觸摸的反應時間快，觸摸力度也非常小。但電容式觸摸屏必需要有電容變化的物體或人體觸摸才能觸發按鍵響應，按鍵面板表面雖可防塵、防水、防各類油污的侵入，但可能會由于附在按鍵表面的水、各類油污、液態物體而導致按鍵原有功能錯亂或失效，在電磁兼容(EMC)的抗擾能力綜合性能上明顯要差于機械按鍵，且附在按鍵盤上的面板只能是絕緣性的材料，不能采用金屬材質的面板。因具有上述缺點，容易導致按鍵輸入不準確的問題。

實用新型內容

基于此，有必要提供一種有精確輸入的基于效應的按鍵輸入裝置和電子設備。

一種基于壓電效應的按鍵輸入裝置，包括按鍵、電壓比較器和微控制器，按鍵下設置有壓電材料，電壓比較器的第一輸入端與壓電材料連接，第二輸入端輸入參考電壓，輸出端與微控制器的輸入端連接；

壓電材料在外力按壓按鍵時產生第一電壓，壓電材料為壓電陶瓷片；

電壓比較器比較第一電壓和參考電壓的大小，并根據比較結果輸出矩形波信號；

微控制器接收矩形波信號并在接收的矩形波信號為有效矩形波信號時輸出與有效矩形波信號對應按鍵的鍵值。

在其中一種實施方式中，電壓比較器的輸出端連接上拉電阻，電壓比較器第一輸入端為同相輸入端，第二輸入端為反相輸入端，電壓比較器在第一電壓大于參考電壓時輸出高電平，在第一電壓小于參考電壓時輸出低電平。

在其中一種實施方式中，壓電材料分別連接第一電容的一端、第一電阻的一端以及電壓比較器的同相輸入端，第一電容的另一端和第一電阻的另一端接地。

在其中一種實施方式中，還包括參考電壓設定電路，電壓比較器的第二輸入端連接參考電壓設定電路，參考電壓設定電路包括第二電阻、第三電阻和第二電容，電壓比較器的反相輸入端分別連接第二電容、第二電阻和第三電阻的一端，第二電阻的另一端連接電源，第三電阻和第二電容的另一端接地。

在其中一種實施方式中，微控制器的輸出端分別連接蜂鳴器驅動電路和指示燈驅動電路，微控制器在輸出脈沖信號對應按鍵的鍵值時，向蜂鳴器驅動電路和指示燈驅動電路發送驅動信號。

在其中一種實施方式中，微控制器具有串行接口，串行接口為I2C、UART和SPI中的任意一種。

一種電子設備，具有上述的基于壓電效應的按鍵輸入裝置。

該基于壓電效應的按鍵輸入裝置，通過利用壓電材料的壓電效應，采用壓力形變變化量的檢測方式實現按鍵功能，所以觸摸的按壓力度相對機械按鍵更小，并且相對于傳統的機械按鍵具有無機械觸點，無磨損，無電火花產生，使用壽命明顯延長的優點。因無機械觸點所以按鍵盤表面可做成一體化面板，因而可以有效解決面板不能防塵、防水、防各類油污的侵入的問題。按鍵面板既可采用金屬材質的面板材料，也可采用絕緣性質的面板材料。該按鍵輸入裝置通過微控制器在接收到有效脈沖信號時輸出對應按鍵的鍵值，能夠濾除各種抖動干擾和環境震動干擾，從而實現按鍵的精確輸入。

附圖說明

圖1為一種基于壓電效應的按鍵輸入裝置的模塊圖；

圖2為壓電陶瓷片安裝示意圖；

圖3A為的壓電陶瓷片的左視圖；

圖3B為壓電陶瓷片的后視圖；

圖4為另一種基于壓電效應的按鍵輸入裝置的模塊圖；

圖5為一種電壓比較器輸出的矩形波的波形圖；

圖6為電壓信號輸入電壓比較器之前的波形圖；