CN101499380B - 一种自动调节键盘触感的键盘和计算机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动调节键盘触感的键盘和计算机，其中键盘包括多个按键；一个按键电路板，设置在所述多个按键的下方，用于在所述多个按键中每一个按键被按下时产生相应的按键信号；其中多个按键中的一个按键包括：键帽；永磁体，设置在所述键帽的下方；弹性元件，设置在所述永磁体的下方，用于支撑所述键帽以及所述永磁体，在所述按键被按下时产生弹力；电磁铁，设置在所述一个按键对应位置的下方，且与所述永磁体的极性相对，用于当所述电磁铁通电时，产生与所述永磁体的相斥的力。应用本发明提供的技术，能够根据使用者的不同感受而进行调整，并且使用者在更换了新的键盘之后，在很短的时间内就能适应使用新键盘时的手感。

Description

一种自动调节键盘触感的键盘和计算机

技术领域

本发明涉及计算机管理技术，特别是指一种自动调节键盘触感的键盘和计算机。

背景技术

随着个人计算机的普及，用户不再仅仅满足于计算机所带来的获取信息方面的便利，而是对个人应用计算机过程中的感受越来越重视。其中，影响用户感受的很重要的一个方面就是键盘，键盘外观虽然可以做的很美观，但是触感方面通常都是由最初的设计所决定的，不能够根据使用者的不同感受而进行调整，并且使用者在更换了新的键盘之后，需要很长一段时间来适应新的键盘的使用手感。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动调节键盘触感的键盘和计算机，用于解决现有技术中，计算机键盘无法根据使用者的不同感受而进行调整的缺陷。

本发明实施例提供一种键盘，包括：多个按键；一个按键电路板，设置在所述多个按键的下方，用于在所述多个按键中每一个按键被按下时产生相应的按键信号；其中多个按键中的一个按键包括：键帽；传感器元件，用于感知按键的弹力，并转化为弹力信号发送；永磁体，设置在所述键帽的下方；弹性元件，设置在所述永磁体的下方，用于支撑所述键帽以及所述永磁体，在所述按键被按下时产生弹力；电磁铁，设置在所述一个按键对应位置的下方，且与所述永磁体的极性相对，用于当所述电磁铁通电时产生与所述永磁体相斥的相斥力。

所述的键盘中，所述的键盘还包括：电源，与所述电磁铁连接，用于对所述电磁铁供电。

所述的键盘中，所述键盘还包括：调节电路，设置在所述电磁铁和所述电源之间，用于通过调节所述电磁铁的电流来调节所述电磁铁与所述永磁体之间相斥力的大小。

所述的键盘中，所述调节电路具体为：可变电阻，设置在所述电磁铁和所述电源之间，用于通过改变所述可变电阻的阻值来调节电流的大小。

所述的键盘中，所述调节电路具体为：多个不同阻值的电阻，每个所述多个不同阻值的电阻的第一端与所述电磁铁连接；一开关，所述开关的第一端与所述的电源连接，所述开关的第二端与每一个所述电阻的第二端连接，用于通过导通所述多个不同阻值的电阻中的特定电阻来调节电流的大小。

一种计算机，包括：键盘，所述键盘包含多个按键以及设置在所述多个按键的下方且在每个所述多个按键被按下时产生相应按键信号的按键电路板；其中所述多个按键中的一个按键包括：键帽；传感器元件，用于感知按键的弹力，并转化为弹力信号发送；永磁体，设置在所述键帽的下方；弹性元件，设置在所述永磁体的下方，用于支撑所述键帽以及所述永磁体，在所述一个按键被按下时产生回弹力；电磁铁，设置在所述一个按键对应位置的下方，且与所述永磁体的极性相对，用于当所述电磁体通电时产生与所述永磁体相斥的相斥力。

所述的计算机中，所述计算机还包括：电源，用于对所述计算机供电；调节电路，设置在所述电磁铁和所述电源之间，用于通过调节所述电磁铁的电流来调节所述电磁铁与所述永磁体之间相斥力的大小。

所述的计算机中，所述调节电路具体为：模式选择单元，用于根据用户的触发选择对应的管理模式并发送触发信号通知嵌入式控制器；嵌入式控制器，与所述模式选择单元连接，用于识别所述触发信号，并接收来自所述传感器元件的弹力信号，根据所述触发信号和所述弹力信号确定管理策略，并根据确定的所述管理策略产生控制信号；电源管理集成电路，与所述嵌入式控制器连接，用于根据所述控制信号输出相应的电流。

所述的计算机中，所述管理策略是弹力曲线，该弹力曲线的两个变量分别是所述按键的行程和弹力；当初始按住所述按键时所述弹力大，此后随着所述按键的行程增大，则对应的弹力减小；或者，当初始按住所述按键时所述弹力小，此后随着所述按键的行程增大，则对应的弹力加大。

所述的计算机中，所述调节电路具体为：触发单元，用于产生按键触发信号；嵌入式控制器，与所述触发单元连接，用于识别所述按键触发信号，并根据所述按键触发信号产生控制信号；电源管理集成电路，与所述嵌入式控制器连接，用于根据所述的控制信号输出的相应电流。

应用本发明提供的技术，能够根据使用者的不同感受而进行调整，并且使用者在更换了新的键盘之后，在很短的时间内就能适应使用新键盘时的手感；而且增加的成本有限。

附图说明

图1为本发明实施例计算机键盘按键的结构示意图；

图2为本发明实施例计算机键盘工作原理示意图；

图3为本发明实施例中优选管理策略示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术特征和实施效果更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明的技术方案进行详细描述。

目前大部分计算机键盘的按键主要由四部分构成，如图1所示：键帽，弹性元件，X型支架，按键电路板和键盘底板。本发明中，在键帽下面固定一个永磁体，N极朝下，同时在键盘的每一个按键的键帽下方加上电磁铁，或者将键盘底板用电磁铁制成，N极向上；利用电磁铁的可调节磁力来调节下方电磁铁与上方永磁体之间的斥力，从而调节按键的弹力，改善使用者使用键盘时的触感。例如，在电磁铁不通电的情况下，不提供与永磁体之间的斥力，那么用户使用起来就和现有键盘的使用感觉一样；当电磁铁通电的情况下，产生与永磁体之间的斥力，从而改善用户使用键盘时的手感。

为了充分揭示本发明技术的技术特征，以下选择优选实施例进行描述，仍然以最为常用的键盘的按键为例，一个键盘会包括多个按键，键盘包括一个按键电路板，设置在所述多个按键的下方，用于在多个按键中的每一个按键被按下时产生相应的按键信号来作为计算机的输入；对于所述按键中的一个按键，如图1所示，包括：键帽；

永磁体，设置在所述键帽的下方，通常是固定在键帽的下表面；

弹性元件，设置在所述键帽和所述按键电路板之间，用于支撑所述键帽以及所述永磁体，用于为所述一个按键在被按下时提供恢复原状的弹力；

电磁铁，设置在一个按键对应位置的下方，例如，可以设置在所述按键电路板之上或者之下，或者设置在所述弹性元件的底部；且该电磁铁与所述永磁体的极性同极相对，用于当所述电磁体通电时，产生与所述永磁体的相斥的力。

还可以进一步包括：两个支架，出于力学的考虑，支架通常呈X型，设置在所述键帽的下方，用于保证按键能在被垂直按下的过程中不发生横向的移动，可以与弹性元件一起提供一个回复的弹力，并可以进一步用于固定键帽以及该键帽下方的永磁体。

键盘还包括：电源，与所述电磁铁连接，用于对电磁铁供电。

键盘还包括：调节电路，分别与所述的电磁铁和所述的电源连接，通常是将所有的电磁铁串联连接，用于调节通过所述调节电路中电流的大小来调节电磁铁与永磁体之间的相斥力大小。

调节电路具体包括：一开关，所述开关的第一端与所述的电源连接，第二端与一个可变电阻连接；所述可变电阻可以是：

线性可变电阻，设置在所述的电磁铁和所述的电源之间，用于通过调节所述可变电阻的阻值调节电流的大小，电流的大小决定电磁铁所能提供的磁力的大小。

所述可变电阻还可以是并联的多个不同阻值的电阻，每个电阻的第一端与所述电磁铁连接；所述开关的第一端与所述的电源连接，所述开关的第二端与每一个该电阻的第二端连接，用于通过导通包含所述多个不同阻值的电阻中的某一个或者几个特定电阻来调节回路中电流的大小。

所述各个电磁铁通过相应的调节电路为其供电，其中的一种优选实施例是将所有的电磁铁用调节电路为其供电；对于调节电路除了增加一个可变电阻用于限流，同时增加相应的开关，用于通过调节电流的关断导通或者是所述可变电阻的阻值来调节调节电路的电流的大小，从而改变电磁铁的磁力。

如图2所示，是上述技术方案的工作原理，其中箭头表示信号的流向，由于键盘的老化，或者是使用者需要来自按键的更为符合自己使用习惯的弹力，通过开关来改变调节电路的电流，电流的改变会导致永磁体与电磁铁之间的斥力改变，则按键的弹力也相应的发生变化。

对于线性可变电阻，开关可以采用连续控制模式，即控制的电流的大小在预定的范围内可以是任何一个数值；对于并联的多个不同阻值的电阻，也可以是采用档位控制，即控制的电流的大小在预定范围内只能是若干个具体的离散数值。以档位控制方式为例子，如果是使用者需要按键的弹力较小，则可以将开关设置在最低的档位，此时通过电磁铁的电流很小甚至是没有，键盘按键的弹力完全由弹性元件(例如橡胶碗)提供；如果使用者手力比较大，则可以将开关设置在允许通过调节电路的电流较大甚至达到最大的数值，此时永磁体和电磁铁之间的斥力变大。

所述开关可以是一个机械齿轮或者是受程序控制的电子开关，如果采用电子开关，则进一步可以在计算机中设置一个管理终端，用于管理电子开关，这需要增加一个电源管理集成电路(Power IC)，同时需要在键帽上增加一个传感器元件(Cap Sensor)，以及一个嵌入式控制器(Embedded Controller)，用户通过管理终端选择弹力管理策略：

其中：

管理终端可以提供一个图形化的界面，使得使用者能够很方便的进行操作，并选择管理策略；

所述管理策略是事先设定的，是特定的一种弹力曲线，如图3所示，其中，纵轴表示键盘按键弹力范围，单位是克，实践证明最大弹力以不超过50或者60克(对应的是0.49-0.59牛顿)为宜；横轴则表示按键行程，单位是毫米(mm)，最大行程通常在2.0-2.7毫米左右。由图中所描述的曲线可以知道，所述弹力曲线可以有多种选择。

输入电磁铁的电流不是一个固定的值，而是根据弹力曲线相应的动态调整电流，例如刚刚按下按键时弹力较大，随着键帽向下的行程增大则弹力减小，对应的电流就是前期较大，后期较小。

模式选择单元，用于根据用户的触发选择对应的管理模式并发送信号通知嵌入式控制器；所述管理模式通常包括：小孩模式、女性模式、男性模式以及自定义模式。

嵌入式控制器用于接收来自所述模式选择单元的信号，并根据管理模式自动寻找对应的管理策略。当选择不同的管理模式时，由嵌入式控制器在不同的管理策略中进行选择；以图3所示的两个不同的管理策略所对应的弹力曲线为例，如果选择男性模式，则选择上面的弹力曲线，如果是女性或者小孩模式，则选择下面的弹力曲线作为管理策略。而对管理模式的选择可以通过在计算机的图形化界面中进行选择来触发所述嵌入式控制器，或者通过在键盘上设置不同的快捷键来对应不同的管理模式。

嵌入式控制器还用于接收来自传感器元件的感应数据；并在使用者选择了模式之后，将该模式对应的指令发送给电源管理集成电路，电源管理集成电路会根据指令和选择的管理策略对应的弹力曲线对按键进行管理，例如：当所述按键的弹力的数值小于自己的预期时，通过增加所述调节电路的电流来增加所述永磁体和电磁铁之间的斥力；当所述按键的弹力的数值大于自己的预期时，通过减小所述调节电路的电流来减小所述永磁体和电磁铁之间的斥力。

应用上述技术，本发明提供了一种自动调节键盘触感的计算机，所述计算机的键盘中：在每一个按键的下方固定一个永磁体，并在该永磁体的下方设置另一个电磁铁，且两者之间同极相对。

所述电磁铁通过调节电路连接，该调节电路中设置一个可变电阻用于对通过该调节电路的电流进行限流；且在调节电路中设置有开关，用于调节电流的大小。所述开关可以是机械开关或者是电子开关，且既可以是档位也可以是连续调节的方式进行。

计算机的调节电路中增加一个触发单元、电源管理集成电路，以及一个嵌入式控制器。

触发单元，通常是位于键盘的一个若干个按键，用于产生按键触发信号；

嵌入式控制器，与触发单元连接，用于识别所述触发单元的按键触发信号，并根据所述按键信号产生控制信号；

电源管理集成电路，与所述嵌入式控制器连接，用于根据所述的控制信号输出的相应电流。

以上实施例中，仅仅依赖来自触发单元的触发信号来控制输出的电流，为了在使用者使用键盘时提供更为舒适的手感，本发明所提供的优选实施例中还可以进一步在按键中增加传感器元件，用于感知按键的弹力，并转化为弹力信号发送。

且调节电路还包括：模式选择单元，用于根据用户的触发选择对应的管理模式并发送触发信号通知嵌入式控制器；嵌入式控制器，与所述模式选择单元连接，用于识别所述模式选择单元的触发信号，并接收来自触发单元的按键触发信号，根据两个所述信号确定管理策略，并根据确定的所述管理策略产生控制信号；电源管理电源管理集成电路，与所述嵌入式控制器连接，用于根据所述的控制信号输出相应的电流。

所述管理策略可以由弹力曲线进行描述，如图3所示，该弹力曲线的两个变量分别是所述按键的行程和弹力；当初始按住所述按键时，弹力较大，此后随着按键的行程增大，则对应的弹力减小；或者，当初始按住所述按键时，弹力较小，此后随着所述按键的行程增大，则对应的弹力加大。

应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，所有的参数取值可以根据实际情况调整，且在该权利保护范围内。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种键盘，其特征在于，包括：

多个按键；

一个按键电路板，设置在所述多个按键的下方，用于在所述多个按键中每一个按键被按下时产生相应的按键信号；

其中多个按键中的一个按键包括：

键帽；

传感器元件，用于感知按键的弹力，并转化为弹力信号发送；

永磁体，设置在所述键帽的下方；

弹性元件，设置在所述永磁体的下方，用于支撑所述键帽以及所述永磁体，在所述按键被按下时产生弹力；

电磁铁，设置在所述一个按键对应位置的下方，且与所述永磁体的极性相对，用于当所述电磁铁通电时产生与所述永磁体相斥的相斥力。

2.根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述的键盘还包括：

电源，与所述电磁铁连接，用于对所述电磁铁供电。

3.根据权利要求2所述的键盘，其特征在于，所述键盘还包括：

调节电路，设置在所述电磁铁和所述电源之间，用于通过调节所述电磁铁的电流来调节所述电磁铁与所述永磁体之间相斥力的大小。

4.根据权利要求3所述的键盘，其特征在于，所述调节电路具体为：

可变电阻，设置在所述电磁铁和所述电源之间，用于通过改变所述可变电阻的阻值来调节电流的大小。

5.根据权利要求3所述的键盘，其特征在于，所述调节电路具体为：

多个不同阻值的电阻，每个所述多个不同阻值的电阻的第一端与所述电磁铁连接；

一开关，所述开关的第一端与所述的电源连接，所述开关的第二端与每一个所述电阻的第二端连接，用于通过导通所述多个不同阻值的电阻中的特定电阻来调节电流的大小。

6.一种计算机，其特征在于，包括：

键盘，所述键盘包含多个按键以及设置在所述多个按键的下方且在每个所述多个按键被按下时产生相应按键信号的按键电路板；

其中所述多个按键中的一个按键包括：

键帽；

传感器元件，用于感知按键的弹力，并转化为弹力信号发送；

永磁体，设置在所述键帽的下方；

弹性元件，设置在所述永磁体的下方，用于支撑所述键帽以及所述永磁体，在所述一个按键被按下时产生回弹力；

电磁铁，设置在所述一个按键对应位置的下方，且与所述永磁体的极性相对，用于当所述电磁体通电时产生与所述永磁体相斥的相斥力。

7.根据权利要求6所述的计算机，其特征在于，所述计算机还包括：

电源，用于对所述计算机供电；

调节电路，设置在所述电磁铁和所述电源之间，用于通过调节所述电磁铁的电流来调节所述电磁铁与所述永磁体之间相斥力的大小。

8.根据权利要求7所述的计算机，其特征在于，所述调节电路具体为：

模式选择单元，用于根据用户的触发选择对应的管理模式并发送触发信号通知嵌入式控制器；

嵌入式控制器，与所述模式选择单元连接，用于识别所述触发信号，并接收来自所述传感器元件的弹力信号，根据所述触发信号和所述弹力信号确定管理策略，并根据确定的所述管理策略产生控制信号；

电源管理集成电路，与所述嵌入式控制器连接，用于根据所述控制信号输出相应的电流。

9.根据权利要求8所述的计算机，其特征在于，所述管理策略是弹力曲线，该弹力曲线的两个变量分别是所述按键的行程和弹力；

当初始按住所述按键时所述弹力大，此后随着所述按键的行程增大，则对应的弹力减小；

或者，当初始按住所述按键时所述弹力小，此后随着所述按键的行程增大，则对应的弹力加大。

10.根据权利要求7所述的计算机，其特征在于，所述调节电路具体为：

触发单元，用于产生按键触发信号；

嵌入式控制器，与所述触发单元连接，用于识别所述按键触发信号，并根据所述按键触发信号产生控制信号；

电源管理集成电路，与所述嵌入式控制器连接，用于根据所述的控制信号输出的相应电流。

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