CN107422867A - 触觉反馈键盘、方法及终端 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及触觉反馈技术领域，尤其是涉及一种触觉反馈键盘、方法及终端，以缓解现有技术中存在的薄型键盘无法提供有效触觉反馈的技术问题。包括：正面设置有按键图案的面板、与所述面板的背面相连的中框、与所述中框的背面相连并且与所述中框之间具有间隙的PCB背板、位于所述中框与所述PCB背板之间的压电元件、通过从PCB背板引出的导线与所述压电元件电路连接的电路模块，其中，所述电路模块与键盘分离。本发明提供的触觉反馈键盘能够模拟机械按钮的触觉反馈，并且，由于电路模块与键盘分离，因而能够有效减小键盘的体积，符合键盘超薄化发展的趋势。
Description
技术领域
本发明涉及触觉反馈技术领域，尤其是涉及一种触觉反馈键盘、方法及终端。
背景技术
键盘是用于向计算机设备提供输入的一种装置。传统的键盘具有可移动的机械按键，当用户按压按键时，按键向下移动，向下移动的过程向用户提供了触感感觉，以指示按键已被致动。
随着键盘薄型化的趋势，键盘高度显著缩小，传统的具有较大按压行程的机械式键结构已难以适应键盘薄型化的发展趋势，目前薄型键盘多采用小行程的按键或触摸式按键结构。然而，无论是小行程的按键或是触摸式按键，用户均难以感受到有效的反馈，导致实际使用过程中，用户无法确认按压操作是否成功完成，因而造成了用户在操作上的诸多困扰。
因而，现有技术中的薄型键盘无法提供有效触觉反馈的问题成为人们亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种触觉反馈键盘、方法及终端，以缓解现有技术中存在的薄型键盘无法提供有效触觉反馈的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：
第一方面，本发明提供了一种触觉反馈键盘，包括：
正面设置有按键图案的面板、与所述面板的背面相连的中框、与所述中框的背面相连并且与所述中框之间具有间隙的PCB背板、位于所述中框与所述PCB背板之间的压电元件、通过从PCB背板引出的导线与所述压电元件电路连接的电路模块，其中，所述电路模块与键盘分离。
更进一步地，
所述中框贴合有所述压电元件的位置的周围设置有多个用于减小中框对压电元件的形变约束的通孔。
更进一步地，
所述通孔为长条形通孔。
更进一步地，
所述通孔的数量不少于三个，三个所述通孔分布于所述压电元件的三边并且互相不连接。
更进一步地，
所述压电元件与所述按键图案一一对应，并且所述压电元件在所述面板的正投影面积小于按键图案的面积。
第二方面，本发明提供了一种触觉反馈方法，所述电路模块接收由所述压电元件产生的模拟信号，生成按键位置信号和驱动信号，并将所述按键位置信号传递至计算机设备，将所述驱动信号传递至所述压电元件；
所述压电元件接收所述驱动信号，在所述驱动信号的作用下产生振动量并将所述振动量传递至所述面板。
更进一步地，
所述电路模块设置有时间阈值和电压阈值；
在所述模拟信号的电压大于电压阈值，并且，在所述模拟信号的持续时间超过时间阈值时，所述电路模块输出驱动信号至压电元件。
更进一步地，
所述电路模块还设置有时间间隔阈值；
在第二次模拟信号与第一次模拟信号的时间间隔超过所述时间间隔阈值时，判定所述第二次模拟信号有效。
更进一步地，
所述模拟信号包括由手指按压所述面板产生的触发信号，以及由手指逐渐远离所述面板产生的中断信号，所述触发信号和所述中断信号形成连续的波形信号；
在所述触发信号的电压大于电压阈值，并且，在所述触发信号的持续时间超过时间阈值时，所述电路模块输出驱动信号至所述压电元件；
在所述中断信号的电压大于电压阈值，并且，在所述中断信号的持续时间超过时间阈值时，所述电路模块输出驱动信号至所述压电元件。
第三方面，本发明提供了一种触觉反馈终端，包括上述的触觉反馈键盘。
结合以上技术方案，本发明能够达到的有益效果在于：
由于本发明提供了一种触觉反馈键盘，包括：正面设置有按键图案的面板、与所述面板的背面相连的中框、与所述中框的背面相连并且与所述中框之间具有间隙的PCB背板、位于所述中框与所述PCB背板之间的压电元件、通过从PCB背板引出的导线与所述压电元件电路连接的电路模块，其中，所述电路模块与键盘分离。
按压面板的正面按键图案，压力传递至压电元件，压电元件产生触发信号，触发信号通过从PCB背板引出的与所述压电元件电路连接的导线传递至电路模块，模拟信号经过电路模块的处理后输出驱动信号，驱动信号经过导线传递至压电元件，由于逆压电效应，压电元件产生形变振动量，振动量传递至面板并通过面板完成触觉反馈，上述触觉反馈键盘能够模拟机械按钮的触感感受，给予用户已经使可机械移动的按钮致动的感知。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的触觉反馈键盘的爆炸图；
图2为本发明实施例提供的触觉反馈键盘中的面板的正面示意图；
图3为本发明实施例提供的触觉反馈键盘中的中框的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的触觉反馈方法中的模拟信号与驱动信号的波形示意图。
图标：1－面板；2－中框；3－压电元件；4－PCB背板；21－通孔。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是：本文中述及的正面指的是朝向用户的一面，背面指背离用户的一面。例如，面板的正面指面板的朝向用户的一面，面板的背面指背离用户的一面。
下面结合附图对实施例1、实施例2和实施例3进行详细描述：
图1为本发明实施例提供的触觉反馈键盘的爆炸图；图2为本发明实施例提供的触觉反馈键盘中的面板的正面示意图；图3为本发明实施例提供的触觉反馈键盘中的中框的结构示意图；图4为本发明实施例提供的触觉反馈方法中的模拟信号与驱动信号的波形示意图。
实施例1
本实施例提供了一种触觉反馈键盘，请参照图1至图3，包括：
正面设置有按键图案的面板1、与面板1的背面相连的中框2、与中框2的背面相连并且与中框2之间具有间隙的PCB背板4、位于中框2与PCB背板4之间的压电元件3、通过从PCB背板4引出的导线与压电元件3电路连接的电路模块，其中，电路模块与键盘分离。
按压面板1的正面按键图案，压力传递至压电元件3，压电元件3产生模拟信号，模拟信号通过从PCB背板4引出的与压电元件3电路连接的导线传递至电路模块，模拟信号经过电路模块的处理后输出驱动信号，驱动信号经过导线传递至压电元件3，由于逆压电效应，压电元件3产生形变振动量，振动量传递至面板1并通过面板1完成触觉反馈，上述触觉反馈模拟机械按钮的触感感受，以给予用户已经使可机械移动的按钮致动的感知。并且，由于电路模块与键盘分离，因而能够有效减小键盘的体积，符合键盘超薄化发展的趋势。
上述，面板1，背面贴合于中框2，并且正面设置有与压电片一一对应的图案。面板1的材质为粘性模量较小的塑料，以便更容易传递压电片3的形变，从而更有利于增加局部的触觉反馈效果。并且可以实现键盘表面防水。
上述，PCB背板4，正面与中框2的背面相连接，并且在PCB背板4于中框2之间形成有用于容纳压电元件3的间隙。PCB背板4同时作为键盘的支撑板。
上述，压电元件3，设置于中框2的背面并且与按键图案一一对应。并且压电元件3在面板1的正投影面积小于按键图案的面积。
本实施例的可选方案中，压电片的材料包括但不限定于：无机压电材料、有机压电材料或复合压电材料。无机压电材料优选为压电陶瓷和压电晶体，压电陶瓷压电性强、介电常数高，可以加工成任意形状。压电晶体，例如石英，介电常数低，但稳定性好。有机压电材料，例如聚偏氟乙烯，材质柔韧，低密度，低阻抗和高压电常数。复合压电材料是无机压电陶瓷和有机高分子树脂构成的压电复合材料，兼备无机和有机压电材料的性能。上述可选方案中，较为优选地，压电片由陶瓷、PVDF(聚偏氟乙烯)或者电致伸缩材料中的任一种制成。较为优选地，压电体由单层压电陶瓷或多层压电陶瓷制成，形状为正方形、长方形或圆形。
上述，中框2，设置在面板1和压电片之间，中框2中部设置有开槽，压电元件3的四周固定于中框2的开槽边缘，
更进一步地，在开槽位置的周围设置有多个用于减小中框2对压电元件3的形变约束的通孔21。更进一步地，通孔21为长条形通孔21。更进一步地，通孔21的数量不少于三个，三个通孔21分布于压电元件3的三边并且互相不连接。更进一步地，通孔21的数量设置为四个，四个通孔21分布于压电元件3的四边，并且相互不连接。
由于中框2对应压电元件3的位置设置有开槽，并且在开槽位置的周围设置有多个通孔21，压电元件3能够贴合于中框2的通孔21下方与开槽之间的位置，在压电元件3产生振动的情况下，由于压电元件3的四周被中框2固定，中部处于自由状态，因而振动量能够集中于中部，并由中部传递至面框。通孔21能够显著减小金属中框2对压电片形变的束缚，使得压电片产生更大的形变，从而产生更大的振动能量。
实施例2
本实施例提供了一种触觉反馈方法，请结合图1至图4，
其中，包括以下步骤：
电路模块接收由压电元件3产生的模拟信号，生成按键位置信号和驱动信号，并将按键位置信号传递至计算机设备，将驱动信号传递至压电元件3；
压电元件3接收驱动信号，在驱动信号的作用下产生振动量并将振动量传递至面板1。
本发明的可选方案中，电路模块设置有时间阈值和电压阈值，更为详细地：
在模拟信号的电压大于电压阈值，并且，在模拟信号的持续时间超过时间阈值时，电路模块输出驱动信号至压电元件3。在模拟信号的电压不大于电压阈值，或者，在模拟信号的持续时间不超过时间阈值时，电路模块停止输出驱动信号至压电元件3。
本发明的可选方案中：
模拟信号包括由手指按压面板1产生的触发信号，以及由手指逐渐远离面板1产生的中断信号，触发信号和中断信号形成连续的波形信号；
在触发信号的电压大于电压阈值，并且，在触发信号的持续时间超过时间阈值时，电路模块输出驱动信号至压电元件3；当触发信号的电压大于0.08v，并且，当触发信号的持续时间超过10ms时，电路模块输出驱动信号至压电元件3。当触发信号的电压未超过0.08v，并且，当触发信号的持续时间不大于10ms时，电路模块不输出驱动信号至压电元件3，从而有效避免由于误操作造成的无效驱动信号的产生。
在中断信号的电压大于电压阈值，并且，在中断信号的持续时间超过时间阈值时，电路模块输出驱动信号至压电元件3。当中断信号的电压大于0.08v，并且，当中断信号的持续时间超过10ms时，电路模块输出驱动信号至压电元件3。当中断信号的电压未超过0.08v，并且，当中断信号的持续时间不大于10ms时，电路模块不输出驱动信号至压电元件3，从而有效避免由于误操作造成的无效驱动信号的产生。
本发明的可选方案中，电路模块还设置有时间间隔阈值，更为详细地：
时间间隔阈值用于：在第二次模拟信号与第一次模拟信号的时间间隔超过时间间隔阈值时，判定第二次模拟信号有效。即，每次按压面板1产生的模拟信号时间间隔超过时间间隔阈值时，按压才会被判定为有效触发。具体而言：较为优选地，时间间隔阈值设置为150ms，即当第二次模拟信号距第一模拟信号时间间隔超过150mS时，第二次模拟信号判定为有效信号。
实施例3
本实施例提供了一种触觉反馈终端，包括上述的触觉反馈键盘。
具体而言：
触觉反馈键盘包括：正面设置有按键图案的面板1、与面板1的背面相连的中框2、与中框2的背面相连并且与中框2之间具有间隙的PCB背板4、位于中框2与PCB背板4之间的压电元件3、通过从PCB背板4引出的导线与压电元件3电路连接的电路模块，其中，电路模块与键盘分离。按压面板1的正面按键图案，压力传递至压电元件3，压电元件3产生触发信号，触发信号通过从PCB背板4引出的与压电元件3电路连接的导线传递至电路模块，模拟信号经过电路模块的处理后输出驱动信号，驱动信号经过导线传递至压电元件3，由于逆压电效应，压电元件3产生形变振动量，振动量传递至面板1并通过面板1完成触觉反馈，上述触觉反馈模拟机械按钮的触感感受，以给予用户已经使可机械移动的按钮致动的感知由于电路模块与键盘分离，因而能够有效减小键盘的体积，符合键盘超薄化发展的趋势。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种触觉反馈键盘，其特征在于，包括：
正面设置有按键图案的面板、与所述面板的背面相连的中框、与所述中框的背面相连并且与所述中框之间具有间隙的PCB背板、位于所述中框与所述PCB背板之间的压电元件、通过从PCB背板引出的导线与所述压电元件电路连接的电路模块，其中，所述电路模块与键盘分离。
2.根据权利要求1所述的触觉反馈键盘，其特征在于，
所述中框贴合有所述压电元件的位置的周围设置有多个用于减小中框对压电元件的形变约束的通孔。
3.根据权利要求2所述的触觉反馈键盘，其特征在于，
所述通孔为长条形通孔。
4.根据权利要求3所述的触觉反馈键盘，其特征在于，
所述通孔的数量不少于三个，三个所述通孔分布于所述压电元件的三边并且互相不连接。
5.根据权利要求1所述的触觉反馈键盘，其特征在于，
所述压电元件与所述按键图案一一对应，并且所述压电元件在所述面板的正投影面积小于按键图案的面积。
6.一种采用了如权利要求1-5任一项所述的触觉反馈键盘的触觉反馈方法，其特征在于，
所述电路模块接收由所述压电元件产生的模拟信号，生成按键位置信号和驱动信号，并将所述按键位置信号传递至计算机设备，将所述驱动信号传递至所述压电元件；
所述压电元件接收所述驱动信号，在所述驱动信号的作用下产生振动量并将所述振动量传递至所述面板。
7.根据权利要求6所述的触觉反馈方法，其特征在于：
所述电路模块设置有时间阈值和电压阈值；
在所述模拟信号的电压大于电压阈值，并且，在所述模拟信号的持续时间超过时间阈值时，所述电路模块输出驱动信号至压电元件。
8.根据权利要求7所述的触觉反馈方法，其特征在于：
所述电路模块还设置有时间间隔阈值；
在第二次模拟信号与第一次模拟信号的时间间隔超过所述时间间隔阈值时，判定所述第二次模拟信号有效。
9.根据权利要求8所述的触觉反馈方法，其特征在于：
所述模拟信号包括由手指按压所述面板产生的触发信号，以及由手指逐渐远离所述面板产生的中断信号，所述触发信号和所述中断信号形成连续的波形信号；
在所述触发信号的电压大于电压阈值，并且，在所述触发信号的持续时间超过时间阈值时，所述电路模块输出驱动信号至所述压电元件；
在所述中断信号的电压大于电压阈值，并且，在所述中断信号的持续时间超过时间阈值时，所述电路模块输出驱动信号至所述压电元件。
10.一种触觉反馈终端，其特征在于，包括如权利要求6-9任一项所述的触觉反馈键盘。
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