一种可改变按键克力的按键及机械键盘的制作方法

1.本发明涉及机械键盘领域，特别涉及一种可改变按键克力的按键及机械键盘。


背景技术：

2.机械键盘作为高端产品的代表，受到越来越多使用者尤其是游戏玩家的喜爱。随之而来的是，使用者对机械键盘的要求也越来越高，现有的机械键盘也越来越不能满足使用者的需求；例如，常见的机械键盘是通过按键行程的大小来直接决定该按键的导通与否，受按键固定机械结构限制，整个机械键盘制造出来后，按键导通行程固定，按键导通触发条件以及按键响应时间不可调，容易误触发，也不能很好地贴合不同使用者的使用习惯，同时同一个使用者的使用习惯随着时间可能发生改变，机械键盘也不能进行相应的调整。
3.专利号为：201620675841.7、专利名称为：一种具有模拟渐变量的光导式按键开关及机械键盘，其所公开的光导式机械键盘即为一种典型的通过按键行程的大小来决定按键是否导通的光导式按键及机械键盘。该专利中，光导式按键的第二挡光装置设置在第一导光体和第二导光体之间，其上部为直角梯形体、下部为矩形体，用户将按柄按下后，第一导光体到第二导光体的单位时间内的光照强度逐渐变化(常闭时逐渐变强，常开时逐渐变弱)，加在光接收元件上的电压就会有一线性的变化，从而实现了模拟渐变输入的功能。在上述过程中，光导式按键开关是以按键行程为按键导通参数，以常闭开关举例，其运行过程是：按键行程越大
→
单位光照强度越大
→
光接收元件上的电压增大至设定值所需的时间越小
→
按键导通所需时间越短；该技术方案的优点是：将按键行程作为按键导通参数，对应按键导通时间，比较直观；该技术方案的缺点是：除了按键导通行程固定、按键导通触发条件以及按键响应时间不可调、容易误触发之外，还有光接收元件与单片机之间需要进行模数转换，要用到a/d转换模块，a/d转换模块的存在使得：(1)增加了单个按键的硬件成本，一个键盘有上百个按键，硬件成本累加效应更加明显；(2)增加了数据处理时间，降低了按键的响应时间；(3)每个按键的光接收元件需要并联一个电容，作为稳压单元，同样增加了按键及键盘的硬件成本。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种可改变按键克力的按键。
5.本法明的另一目的在于提供一种可改变按键克力的机械键盘。
6.本发明的又一目的在于提供一种机械键盘。
7.本发明的目的通过以下的技术方案实现：
8.一种可改变按键克力的按键，其特征在于：将按键下压克力数值作为单个按键的导通条件，下压克力数值与响应时间形成比例函数关系；
9.采用常闭开关的单个按键的运行过程是：按键克力越大，按键行程越大，单位光照强度越大，光敏接收元件的进光量达到预设值所需时间越小，按键导通所需时间越短；如果
按键克力到达预设值，则按键光敏接收元件接收的进光量达到预设值，则按键导通，如果按键克力小于预设值，则光敏接收元件接收的进光量会随着时间而累加，最终达到预设值，进而按键最终也会导通；
10.同理，采用常开开关的单个按键的运行过程是：按键克力越大，按键行程越大，单位光照强度越小，光敏接收元件的进光量达到截止所需时间越小。
11.所述按键为光导式按键，所述光导式按键的第一导光体和第二导光体之间设置有第一挡光装置，第一挡光装置上部为直角梯形体、类直角梯形体、直角三角形体、类直角三角形体中的一种，下部为矩形体；所述光导式按键将按键克力数作为按键导通参数，用户将按键的按柄按下后，第一导光体到第二导光体的单位时间内的光照强度逐渐变化，同时第二导光体传输至光敏接收元件的进光量随光照照度、光照时间而变化，光敏接收元件的进光量达到预设值，单片机读取到该预设值，光导式按键导通。
12.所述光导式按键的光路为h型，所述光导式按键包括设置在pcb板上的led发射元件，光敏接收元件也设置在pcb板上；所述led发射元件和光敏接收元件之间通过第二挡光装置隔开；所述第一导光体设置在led发射元件的上方，所述第二导光体设置在光敏接收元件的上方，所述第一导光体上设有透光部和第一反光部，所述第二导光体上设有第二反光部；所述透光部用于透射led发射元件所发射的光；所述第一反光部将led发射元件所发射的光反射到第二反光部，经第二反光部反射后回到光敏接收元件；所述第一挡光装置用于遮挡从第一导光体传输到第二导光体的光，其中第一挡光装置的倾斜面方向与第一导光体到第二导光体的光传输方向垂直。
13.所述led发射元件为单色led灯、双色led灯或rgb三基色led灯。
14.所述光导式按键的光路为n型，所述光导式按键包括设置在pcb板上的led发射元件，光敏接收元件也设置在pcb板上；所述led发射元件和光敏接收元件之间通过第二挡光装置隔开；所述第一导光体设置在led发射元件的上方，所述第二导光体设置在光敏接收元件的上方，所述第一导光体上设有第一反光部，所述第二导光体上设有第二反光部；所述第一反光部将led发射元件所发射的光反射到第二反光部，经第二反光部反射后回到光敏接收元件；所述第一挡光装置用于遮挡从第一导光体传输到第二导光体的光，其中第一挡光装置的倾斜面方向与第一导光体到第二导光体的光传输方向垂直。
15.所述光导式按键的还包括设置在pcb板上的led背光灯，光导式按键的本体上设有用于透射led背光灯所发出光的导光板，光导式按键的本体包括壳体和设置在壳体上的按柄，所述壳体上设有与导光板相匹配的导光槽。
16.所述第一反光部向左侧倾斜设置，所述第二反光部向右侧倾斜设置。
17.所述光敏接收元件为光敏二极管或光敏三极管。
18.所述第一导光体、第二导光体均为单体形式，且装配在壳体中，或第一导光体、第二导光体与壳体之间采用双色模注塑成型。
19.所述按键为常闭形式，当按柄未按下时，所述第一挡光装置使第一导光体到第二导光体的光传输路径隔断；当按柄按下时，带动第一挡光装置向下移动，使第一导光体到第二导光体的光传输路径导通。
20.所述按键开关为常开形式，当按柄未按下时，所述第一挡光装置使第一导光体到第二导光体的光传输路径导通；当按柄按下时，带动第一挡光装置向下移动，使第一导光体
到第二导光体的光传输路径隔断。
21.所述按键为磁轴按键。
22.本发明的另一目的通过以下的技术方案实现：
23.一种可改变按键克力的机械键盘，包括pcb板以及在pcb板上设置的多个按键，所述按键根据其所处的机械键盘位置设置不同的克力数值来决定其是否导通；所述按键导通的克力值通过上位机调整。
24.所述机械键盘通过上位机收集使用者每个按键的下压克力数值，作为ai智能学习模型的训练集，ai智能学习模型根据使用者的使用习惯，持续更新多个按键克力布局供使用者选用。通过ai智能学习，了解使用者按键习惯，为使用者智能提供更加个性化合理化的按键克力布局；出厂可以预设符合绝大多数的人体工程的科学的按键克力布局。
25.本发明的又一目的通过以下的技术方案实现：
26.一种机械键盘，若其按键采用不具备模拟渐变的机械轴或者磁轴或者光轴，则直接按照人体工程布局安装不同克力的按键在对应位置。
27.本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
28.1、本发明将键盘不同区域设置有不同按键克力的按键，将不同手指对应的按键导通所需的下压克力数值不同，按键克力布局更加合理，不仅能很好地解决键盘按键误触发，而且能够更好地适应人体工程布局，按键体验感更好。
29.2、本发明将按键下压克力数值作为单个按键的导通条件，能够在不改变机械机构的前提条件下，下压克力数值与响应时间形成比例函数关系，在同等条件下，能够实现更快的响应速度；而现有机械键盘在按键只有导通与非导通两个状态，键盘结构一旦固定，其响应速度也随之固定，与下压克力数值无关。
30.3、本发明以按键下压克力数值作为单个按键的导通条件，机械键盘不同区域的按键，相应地设置不同的克力数值。
31.当按键采用常闭光学模拟渐变开关时，使用者向下按压克力数值达到预设值，该按键导通；同时，使用者向下按压克力数值越大，按键下压行程越大，光轴机械键盘按键的光发射端到光接收端的进光量越大，按键导通的触发时间越小，向下按压按键克力数值与按键导通时间成反比例函数关系；由此利用该反比例函数关系读取按键导通时间长短来发码，即根据不同的按键下压克力发码。
32.同理，当机械键盘为光轴机械键盘，且按键采用常开光学模拟渐变开关时，根据不同的设计电路，使用者向下按压克力数值与按键导通时间成正比例或者反比例函数关系；同样可利用该正比例或者反比例函数关系读取按键导通时间长短来发码，即能实现根据不同的按键下压克力发码。
33.4、本发明的光导式按键的光敏接收元件不需要并联一个电容，同时光敏接收元件与单片机之间不需要设置a/d转换模块，与通过按键行程的大小来决定按键是否导通的光导式按键(例如专利201620675841.7)相比，硬件结构进一步简化，能够有效降低成本；且因减少了a/d转换模块，中间环节的数据处理时间相应减少，单片机所需的读取时间减少，最终达到按键导通响应时间减少的目的。
34.本发明硬件结构得以简化的根本原因在于按键导通的设计思路不一样。与通过按键行程的大小来决定按键是否导通的光导式按键(例如专利201620675841.7)相比，本发明
最核心的区别在于：本发明是以按键下压克力数值作为单个按键的导通条件，机械键盘不同区域的按键，相应地设置不同的克力数值，以常闭开关举例，单个按键的运行过程是：按键克力越大
→
按键行程越大
→
单位光照强度越大
→
光敏接收元件的进光量达到预设值所需时间越小
→
按键导通所需时间越短。二者之间的区别进一步阐明如下：前者一旦按键行程到达预设值，光接收元件接收的光照强度对应的电压也达到预设值，按键导通，如果按键行程小于预设值，即使按键在此处停留再长时间，按键也不会导通；而本发明按键克力虽然与按键行程有关(按键克力越大，按键行程越大)，但与前者的按键导通逻辑完全不一样，本发明按键克力到达预设值，则光敏接收元件接收的进光量达到预设值，则按键导通，如果按键克力小于预设值，则光敏接收元件接收的进光量会随着时间而累加，最终达到预设值，进而按键最终也会导通。
附图说明
35.图1为本发明实施例1的可改变按键克力的光导式按键的结构示意图，此时光导式按键的光路为h型。
36.图2为本发明实施例1的可改变按键克力的光导式按键的本体的结构示意图。
37.图3为本发明实施例2的可改变按键克力的光导式按键的结构示意图，此时光导式按键的光路为n型。
38.图4为本发明实施例2的可改变按键克力的光导式按键的本体的结构示意图。
39.图5为按键克力与按键导通时间的函数关系示意图。
40.其中：
41.图1-2中，1-pcb板，2-led发射元件，3-光敏接收元件，4-壳体，5-按柄，6-第一导光体，7-第二导光体，8-透光部，9-第一反光部，10-第二反光部，11-背光路径，12-光传输路径，13-第一挡光装置，14-弹性装置，15-第二挡光装置。
42.图3-4中，1-pcb板，2-led发射元件，3-光敏接收元件，4-led背光灯，5-壳体，6-按柄，7-第一导光体，8-第二导光体，9-第一反光部，10-第二反光部，11-光传输路径，12-第一挡光装置，13-弹性装置，14-第二挡光装置，15-导光板，16-固定板。
具体实施方式
43.下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
44.实施例1
45.如图1、2、5，一种可改变按键克力的光导式按键，所述光导式按键的第一导光体和第二导光体之间设置有第一挡光装置，第一挡光装置上部为直角梯形体，下部为矩形体；所述光导式按键将按键克力数作为按键导通参数，用户将按键的按柄按下后，第一导光体到第二导光体的单位时间内的光照强度逐渐变化，同时第二导光体传输至光敏接收元件的进光量随光照照度、光照时间而变化，光敏接收元件的进光量达到预设值，单片机读取到该预设值，光导式按键导通。
46.第一挡光装置上部还可以采用类直角梯形体，或者直角三角形体，或者类直角三角形体。类直角梯形体与直角梯形体的区别在与斜边，直角梯形体的斜边为一直线，类直角
梯形体的斜边为固定曲率或者可变曲率的曲线。直角三角形体与类直角三角形体之间的区别同样如此。
47.所述光导式按键的光路为h型，所述光导式按键包括设置在pcb板上的led发射元件，光敏接收元件也设置在pcb板上；所述led发射元件和光敏接收元件之间通过第二挡光装置隔开，第二挡光装置采用挡光板；所述第一导光体设置在led发射元件的上方，所述第二导光体设置在光敏接收元件的上方，所述第一导光体上设有透光部和第一反光部，所述第二导光体上设有第二反光部；所述透光部用于透射led发射元件所发射的光；所述第一反光部将led发射元件所发射的光反射到第二反光部，经第二反光部反射后回到光敏接收元件；所述第一挡光装置用于遮挡从第一导光体传输到第二导光体的光，其中第一挡光装置的倾斜面方向与第一导光体到第二导光体的光传输方向垂直。
48.所述led发射元件为单色led灯、双色led灯或rgb三基色led灯。
49.所述第一反光部向左侧倾斜设置，所述第二反光部向右侧倾斜设置。
50.所述光敏接收元件为光敏三极管。
51.所述第一导光体、第二导光体与壳体之间采用双色模注塑成型。
52.所述按键为常闭形式，当按柄未按下时，所述第一挡光装置使第一导光体到第二导光体的光传输路径隔断；当按柄按下时，带动第一挡光装置向下移动，使第一导光体到第二导光体的光传输路径导通。
53.一种可改变按键克力的机械键盘，包括pcb板以及在pcb板上设置的多个按键开关，每个按键开关包括可上下移动的按柄；所述按键根据其所处的机械键盘位置设置不同的克力数值来决定其是否导通；所述按键导通的克力值通过上位机调整。
54.根据不同手指对应的按键设置相对应的人体工程按键克力，比如食指好发力，接下来是中指，无名指，小拇指发力最弱，这样可以给左手食指对应的按键4、5、r、t、f、g、v、b空格键设置相对重的克力才能触发导通，给左手中指对应的按键3、e、d、c设置按键相对较重的克力触发导通，给左手无名指对应的按键2、w、s、x、alt_left设置按键按一般重的克力才能触发导通，还有左小拇指对应的按键esc、tab、caps、shift_left、ctrl_left、win、1、q、a、z、alt_left设置按键设置相对较轻的克力才能触发导通，右手亦按此设置，这样真正使键盘做到人体工程力学设计。
55.一种可改变按键克力的机械键盘的工作过程，包括以下步骤：
56.以按键下压克力数值作为单个按键的导通条件，机械键盘不同区域的按键，相应地设置不同的克力数值；
57.当机械键盘为光轴机械键盘，且按键采用常闭光学模拟渐变开关时，使用者向下按压克力数值达到预设值，该按键导通；同时，如图5，使用者向下按压克力数值越大，按键下压行程越大，光轴机械键盘按键的光发射端到光接收端的进光量越大，按键导通的触发时间越小，向下按压按键克力数值与按键导通时间成反比例函数关系；由此利用该反比例函数关系读取按键导通时间长短来发码，即根据不同的按键下压克力发码；
58.按键下压行程越大，发射到接收的进光量越多大，同时对应按键按压压克力越大，就单片机而言，此时io口作为输入端口判断高低电压的标准在电压稳定的情况下是一个不变的常数，此时光轴进光量越大，按键触发的时间就越小。
59.假设按键全部按到底，这时进光量最大，克力最重，此时按键只需要15us触发导
通。
60.又假设上述所有电路按键都不变，只有按键按下了一半行程，按键按压克力大概是按到底的一半，进光量是最大进光量的一半，那么触发此按键的时间至少15us以上才能触发此按键。
61.实施例2
62.如图3、4，除了以下内容与实施例1不同之外，其余内容均与实施例1相同。
63.所述光导式按键的光路为n型，所述光导式按键包括设置在pcb板上的led发射元件，光敏接收元件也设置在pcb板上；所述led发射元件和光敏接收元件之间通过第二挡光装置隔开，第二挡光装置采用挡光板；所述第一导光体设置在led发射元件的上方，所述第二导光体设置在光敏接收元件的上方，所述第一导光体上设有第一反光部，所述第二导光体上设有第二反光部；所述第一反光部将led发射元件所发射的光反射到第二反光部，经第二反光部反射后回到光敏接收元件；所述第一挡光装置用于遮挡从第一导光体传输到第二导光体的光，其中第一挡光装置的倾斜面方向与第一导光体到第二导光体的光传输方向垂直。
64.所述光导式按键的还包括设置在pcb板上的led背光灯，光导式按键的本体上设有用于透射led背光灯所发出光的导光板，光导式按键的本体包括壳体和设置在壳体上的按柄，所述壳体上设有与导光板相匹配的导光槽。
65.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。