TWI720467B - 具有彈跳雜訊抑制功能的開關裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種具有彈跳雜訊抑制功能的開關裝置。開關裝置具有接觸式開關、傳輸單元及處理單元。接觸式開關於接受操作時觸發電訊號。傳輸單元用以連接電腦主機。處理單元於接觸式開關被操作時對外輸出對應的開關訊號，計時臨界時間並於臨界時間內停止判斷接觸式開關是否被再次操作，並於臨界時間經過後，繼續依據電訊號判斷接觸式開關是否被再次操作。本發明可消除按鍵觸發的延遲，並抑制按鍵觸發所造成的彈跳雜訊，進而提升用戶體驗。

Description

具有彈跳雜訊抑制功能的開關裝置

本發明涉及開關裝置，特別涉及具有彈跳雜訊抑制功能的開關裝置。

現有的開關裝置(如鍵盤按鍵或電子裝置的按鈕)多是通過多個電子接點的接觸來觸發電訊號。上述觸發方式於電子接點的接觸瞬間會產生接觸彈跳(contact bounce)雜訊，上述接觸彈跳雜訊會造成開關裝置對於按鍵狀態的誤判，而輸出錯誤的開關訊號。

請參閱圖10，為現有技術的監控接觸式開關的電訊號的示意圖。如圖所示，當使用者按下按鍵(時間點T0)後，此按鍵的電訊號會立刻上升至高電位，並觸發一連串接觸彈跳雜訊(即時間點T0至時間點T1之間的電訊號)。

並且，當使用者釋放按鍵(時間點T3)後，此按鍵的電訊號會立刻下降至低電位，並觸發一連串接觸彈跳雜訊(即時間點T3至時間點T4之間的電訊號)。

前述此段接觸彈跳雜訊會導致開關裝置誤判此按鍵於短時間內被連續釋放與按壓，而於短時間內連續輸出此按鍵的按壓訊號與釋放訊號(即錯誤的開關訊號)，而造成用戶不便。

為了抑制上述接觸彈跳雜訊，並避免輸出錯誤的開關訊號，目前已有一種抑制彈跳雜訊的技術被提出。

具體而言，現有的抑制彈跳雜訊的技術是於使用者按壓按鍵後(時間點T0)持續監控電訊號的電位，並於電位維持穩定狀態(時間點T1)時開始計時預設穩定時間(如4ms)，於電位維持穩定狀態達到預設穩定時間(時間點T2)時才輸出此按鍵的按壓訊號。

此外，當使用者釋放按鍵後(時間點T3)，現有的抑制彈跳雜訊的技術同樣會持續監控電訊號的電位，並於電位維持穩定狀態(時間點T4)時開始計時預設穩定時間(如4ms)，於電位維持穩定狀態達到預設穩定時間(時間點T5)時才輸出此按鍵的釋放訊號。

現有的抑制彈跳雜訊主要存在「觸發延遲時間過長」及「觸發延遲時間不固定」兩個缺失。

關於觸發延遲時間過長，當使用者按壓/釋放按鍵後，現有的抑制彈跳雜訊的技術必須於電位維持穩定狀態達到預設穩定時間才能輸出對應的按壓/釋放訊號(以圖10為例，按壓延遲為12ms，釋放延遲為11毫秒)。

關於觸發延遲時間不固定，隨著電子接點的老化，前述接觸彈跳雜訊的持續時間可能增加，這使得現有的抑制彈跳雜訊的技術必須花更多時間等待電位維持穩定狀態，而使得觸發延遲時間增加。此外，由於不同按鍵的電子接點的狀態不同(即接觸彈跳雜訊的持續時間不同)，現有的抑制彈跳雜訊的技術會使得不同按鍵的觸發延遲時間不同，而令使用者難以適應不同按鍵的不同觸發延遲。

有鑑於此，目前亟待一種可解決上述技術問題的方案被提出。

本發明提供一種具有彈跳雜訊抑制功能的開關裝置，可即時觸發開關訊號，並可抑制彈跳雜訊。

於一實施例中，一種具有彈跳雜訊抑制功能的開關裝置，包括接觸式開關、傳輸單元及電性連接接觸式開關與傳輸單元的處理單元。接觸式開關於接受操作時觸發電訊號。傳輸單元用以連接電腦主機。處理單元於依據電訊號判斷接觸式開關被操作時立即經由傳輸單元對外輸出電訊號所對應的開關訊號，計時臨界時間並於臨界時間內停止判斷接觸式開關是否被再次操作，並於臨界時間經過後，繼續依據電訊號判斷接觸式開關是否被再次操作。

本發明可消除按鍵觸發的延遲，並抑制按鍵觸發所造成的彈跳雜訊，進而提升用戶體驗。

1:開關裝置

10:處理單元

11:接觸式開關

12:傳輸單元

13:開關陣列

14:電路板

15:指示單元

2:電腦主機

30:鍵帽

31:軸心結構

32:開關殼體

320:上殼體

321:下殼體

33:復位元件

34:第一導電片

35:第二導電片

40:第一導電片

400:第一接點

41:第二導電片

410:第二接點

42:阻隔薄膜

43:定位孔

S10-S16:監控與抑制步驟

S20-S22:手動調整步驟

S30-S34:自動調整步驟

S0-S3:時間點

T0-T5:時間點

圖1為本發明的一實施態樣的開關裝置的架構圖；圖2為本發明的另一實施態樣的開關裝置的架構圖；圖3為本發明的第一實施例的抑制彈跳雜訊的方法的流程圖；圖4為本發明的第二實施例的手動調整臨界時間的流程圖；圖5為本發明的第三實施例的自動調整臨界時間的流程圖；圖6為本發明的一實施態樣的接觸式開關的外觀示意圖；圖7A為圖6的接觸式開關於釋放狀態的剖視示意圖；圖7B為圖6的接觸式開關於按壓狀態的剖視示意圖；圖8A為本發明的一實施態樣的接觸式開關於釋放狀態的剖視示意圖；圖8B為圖8A的接觸式開關於按壓狀態的剖視示意圖； 圖9為本發明一實施態樣的監控接觸式開關的電訊號的示意圖；及圖10為現有技術的監控接觸式開關的電訊號的示意圖。

下面結合圖式和具體實施例對本發明技術方案進行詳細的描述，以更進一步瞭解本發明的目的、方案及功效，但並非作為本發明所附申請專利範圍的限制。

首請參閱圖1，為本發明的一實施態樣的開關裝置的架構圖。如圖所示，本發明提出一種開關裝置1，主要包括至少一接觸式開關11、傳輸單元12及電性連接接觸式開關11及傳輸單元12的處理單元10。

接觸式開關11(如手扳開關、按鍵、按鈕或其他數位開關)用以接受使用者操作(如按壓或釋放操作)，並於接受使用者操作時觸發對應的電訊號(如改變電訊號的電位)。

傳輸單元12用以有線/無線連接外部的電腦主機2(如行動裝置、筆記型電腦、桌上型電腦等等)以進行訊號傳輸。具體而言，傳輸單元12可為無線傳輸模組(如藍芽無線傳輸模組或紅外線無線傳輸模組)，並可與電腦主機2直接建立無線連接，或經由與可卸式連接電腦主機2的無線傳輸器(dongle)建立無線連接來連接電腦主機2。或者，傳輸單元12可經由傳輸線(如USB傳輸線)可卸式連接電腦主機2。

處理單元10用以控制開關裝置1。具體而言，處理單元10可持續監控接觸式開關11是否觸發電訊號，並於收到接觸式開關11所觸發的電訊 號時，經由傳輸單元12輸出對應的關關訊號至電腦主機2，以使電腦主機2執行對應的功能(如輸入對應的字元符號)。

續請參閱圖2，為本發明的另一實施態樣的開關裝置的架構圖。於本實施例中，開關裝置1(如鍵盤)更包括開關陣列13及電路板14。開關陣列13包括多個接觸式開關11(如多個按鍵)。

並且，處理單元10、傳輸單元12及開關陣列13是共同設置於同一電路板14，處理單元10通過電路板14電性連接傳輸單元12及開關陣列13的各接觸式開關11。

於一實施例中，開關裝置1更包括一或多個指示單元15(如發光元件或發聲元件)。指示單元15用以指示開關裝置1的狀態(如於開關裝置1連接電腦主機2時點亮或響聲)或指示對應的接觸式開關11的狀態(如於接觸式開關11就緒時點亮或響聲，或被按下時熄滅或響聲)。

續請一併參閱圖6至圖7B及圖9，圖6為本發明的一實施態樣的接觸式開關的外觀示意圖，圖7A為圖6的接觸式開關於釋放狀態的剖視示意圖，圖7B為圖6的接觸式開關於按壓狀態的剖視示意圖，圖9為本發明一實施態樣的監控接觸式開關的電訊號的示意圖。

於本實施例中，前述各接觸式開關11可為機械式數位開關，並電性連接電路板14，且於電路板14上設置有對應的指示單元15(於此為LED)。

於一實施例中，各接觸式開關11包括鍵帽30、軸心結構31、開關殼體32、第一導電片34、第二導電片35及復位元件33。開關殼體32可包括上殼體320及下殼體321。

第一導電片34及第二導電片35電性連接處理單元10，當第一導電片34及第二導電片35接觸或分離(如第一導電片34及第二導電片35導接而形成迴路，或者分離而形成斷路)時，可觸發不同電位的電訊號。軸心結構31用以於復位位置及觸發位置間移動以改變第一導電片34及第二導電片35之間的接觸狀態。復位元件33用以提供恢復力以朝復位位置移動軸心結構31。鍵帽30設置於軸心結構31上方，用以接受外力以朝觸發位置移動軸心結構31。

於一實施例中，第一導電片34及第二導電片35為可導電金屬片，且第一導電片34及第二導電片35的至少其中之一具有可撓性，而可於被軸心結構31推擠時產生形變並改變第一導電片34與第二導電片35之間的接觸狀態，進而觸發不同電位的電訊號。

舉例來說，如圖7A所示，於使用者未按壓接觸式開關11時，軸心結構31同時受復位元件33向上的恢復力及上殼體320向下的正向力而靜力平衡於復位位置。於此狀態下，第一導電片34及第二導電片35並未導接，因此接觸式開關11的電訊號呈現低電位(如圖9的時間點S0之前的電位)。

如圖7B所示，使用者可按壓接觸式開關11，而使鍵帽30連動軸心結構31向下移動至觸發位置。此時，第一導電片34與第二導電片35導接，因此接觸式開關11的電訊號改變為高電位(如圖9的時間點S0-S2之間的電位)。並且，於第一導電片34與第二導電片35接觸瞬間，會產生彈跳雜訊(如圖9的時間點S0-S1之間的雜訊)。

接著，於使用者釋放接觸式開關11時，軸心結構31同時受復位元件33向上的恢復力而移回復位位置。於此狀態下，第一導電片34及第二導電 片35斷開，並且，於第一導電片34與第二導電片35斷開瞬間，會產生彈跳雜訊(如圖9的時間點S2-S3之間的雜訊)。

續請參閱圖8A至圖8B及圖9，圖8A為本發明的一實施態樣的接觸式開關於釋放狀態的剖視示意圖，圖8B為圖8A的接觸式開關於按壓狀態的剖視示意圖。

於本實施例中，前述各接觸式開關11可為薄膜式數位開關。第一導電片40及第二導電片41為可導電薄膜。第一導電片40與第二導電片41之間鋪設有阻隔薄膜42。阻隔薄膜42用以阻隔第一導電片40(包括電性連接處理單元10的第一接點400)與第二導電片41(包括電性連接處理單元10的第二接點410)。阻隔薄膜42上形成有與第一接點400及第二接點410垂直對齊的定位孔43。

如圖8A所示，當鍵帽30未被施加外力時，軸心結構31處於復位位置，第一接點400與第二接點410不會導接。於此狀態下，由於第一導電片40及第二導電片41並未導接，因此接觸式開關11的電訊號呈現低電位(如圖9的時間點S0之前的電位)。

並且，如圖8B所示，當鍵帽30被施加外力時，軸心結構31擠壓第一導電片40，第一導電片40產生形變並使第一接點400穿過定位孔43接觸第二接點410，而抵達觸發位置。此時，第一接點400與第二接點410導接，因此接觸式開關11的電訊號改變為高電位(如圖9的時間點S0-S2之間的電位)。並且，於第一接點400與第二接點410接觸瞬間，會產生彈跳雜訊(如圖9的時間點S0-S1之間的雜訊)。

接著，於使用者釋放接觸式開關11時，軸心結構31同時向上恢復至復位位置。於此狀態下，第一接點400與第二接點410斷開，並且，於第一接點400與第二接點410斷開瞬間，會產生彈跳雜訊(如圖9的時間點S2-S3之間的雜訊)。

雖於前述實施例中，接觸式開關11是於被按壓時觸發高電位的電訊號，於被釋放時觸發低電位的電訊號，但不以此限定。

於一實施例中，接觸式開關11亦可被修改為於被按壓時觸發低電位的電訊號，於被釋放時觸發高電位的電訊號。

接著詳細說明本發明如何抑制前述抑制彈跳雜訊。本發明各實施例的抑制彈跳雜訊的方法可由圖1、圖2、圖6至圖8B所示任一開關裝置1來加以實現。

續請一併參閱圖3，為本發明的第一實施例的抑制彈跳雜訊的方法的流程圖。具體而言，本實施例的抑制彈跳雜訊的方法包括以下步驟。

步驟S10：處理單元10持續監控接觸式開關11所觸發的電訊號，如監控電訊號的電位。

步驟S11：處理單元10依據所收到的電訊號判斷接觸式開關11是否被操作，如於電訊號的電位改變時判定接觸式開關11被操作(如圖9所示時間點S0或S2)。

於一實施例中，接觸式開關11於接受使用者的按壓操作時將電訊號的電位自高位降至低位(如降至低於電位下限值，電位下限值可為0.3V)；或於接受使用者的釋放操作時將電訊號的電位自低位升至高位(如升至高於電位上限 值，電位上限值可為0.7V)。藉此，處理單元10可依據電訊號的電位變化來判斷接觸式開關11接受了何種操作。

若處理單元10判定接觸式開關11被操作，則執行步驟S12。否則，處理單元10再次執行步驟S11。

步驟S12：處理單元10依據被操作的接觸式開關11及電訊號的狀態產生對應的開關訊號，並立即經由傳輸單元12對外輸出此開關訊號。

舉例來說，若接觸式開關11為字母「K」的按鍵，處理單元10於偵測到接觸式開關11被按壓時，所輸出的開關訊號是用來指示電腦主機2「開始輸入K」，於偵測到接觸式開關11被釋放時，所輸出的開關訊號是用來指示電腦裝置2「停止輸入K」。

請同時參閱圖9及圖10，本發明是於接觸式開關11被操作時(即時間點S0或S2)直接輸出開關訊號，而現有的抑制彈跳雜訊的技術於接觸式開關11被操作後(時間點T0或T3)，必須延遲至時間點T2或T5才能輸出開關訊號。藉此，本發明確實可以消除按鍵觸發的延遲。

值得一提的是，於發出開關訊號的同時、之前或之後，處理單元10開始計時預設的臨界時間。

於一實施例中，臨界時間可為10ms、不大於15毫秒的任一時間值，或者不小於10毫秒的任一時間值，不加以限定。

於一實施例中，臨界時間必須不小於彈跳雜訊的雜訊時間，前述雜訊時間可由實驗測試、經驗累積或統計來加以獲得。

步驟S13：處理單元10於臨界時間內停止判斷接觸式開關11是否被再次操作，即暫停監控接觸式開關11。舉例來說，處理單元10可直接忽略臨界時間內的電訊號的電位變化。

如圖9所示，處理單元10於時間點S0或S2開始計時臨界時間(於本例子中為10ms)，並忽略臨界時間內的電訊號(即忽略時間點S0-S1或時間點S2-S3之間的電訊號變化)。

值得一提的是，由於彈跳雜訊通常是於此段臨界時間內產生，本發明經由直接忽略此段臨界時間的電訊號變化，可有效達成抑制彈跳雜訊的功能。

步驟S14：處理單元10判斷臨界時間是否經過。若處理單元10判斷臨界時間經過，則執行步驟S15。否則，處理單元10再次執行步驟S14。

步驟S15：處理單元10於計時臨界時間經過後，繼續依據電訊號判斷接觸式開關11是否被再次操作，即恢復監控接觸式開關11。

步驟S16：處理單元10判斷是否終止雜訊抑制功能，如使用者移除開關裝置1或手動關閉雜訊抑制功能。

若處理單元10判斷終止雜訊抑制功能，則結束方法的執行。否則，處理單元10再次執行步驟S11以持續執行雜訊抑制功能。

值得一提的是，雖於前述例子中，是以一組接觸式開關11與臨界時間為例進行說明，但不以此限定。

於一實施例中，本發明的抑制彈跳雜訊的方法可用於多個接觸式開關11(如用於開關陣列13)。並且，前述多個接觸式開關11分別對應多個臨界時間，各接觸式開關11所對應的臨界時間可相同或不同。

續請一併參閱圖3及圖4，圖4為本發明的第二實施例的手動調整臨界時間的流程圖。本實施例進一步提供一種手動調整臨界時間功能，可供使用者依據個人喜好調整前述臨界時間，以達到最佳的操作體驗。

舉例來說，當使用者覺得當前的臨界時間過短，而無法抑制所有彈跳雜訊時(如發生同一按鍵的跳鍵現象)，可手動增加臨界時間；當使用者覺得當前的臨界時間過長時(如無法連續操作同一按鍵)，可手動縮減臨界時間。

相較於圖3所示的抑制彈跳雜訊的方法，本實施例的抑制彈跳雜訊的方法更包括用以實現手動調整臨界時間功能的以下步驟。

步驟S20：處理單元10依據使用者操作切換至手動調整模式。於一實施例中，使用者是經由操作電腦主機2來使電腦主機2經由驅動程式控制開關裝置1進入手動調整模式。

步驟S21：處理單元10經由傳輸單元12接收臨界時間設定訊號。於一實施例中，使用者是經由操作電腦主機2來輸入期望時間，電腦主機2依據使用者所輸入的期望時間產生臨界時間設定訊號，並傳送至開關裝置1。

步驟S22：處理單元10依據臨界時間設定訊號調整臨界時間為使用者所輸入的期望時間，藉此完成臨界時間的手動調整。

續請一併參閱圖3及圖5，圖5為本發明的第三實施例的自動調整臨界時間的流程圖。本實施例進一步提供一種自動調整臨界時間功能，可自動偵測接觸式開關11的狀態，並自動設定最佳的臨界時間，以達到最佳的連續操作體驗。

步驟S30：處理單元10依據使用者操作或自動切換至自動調整模式。於自動調整模式下，處理單元10持續監控接觸式開關11所觸發的電訊號。

於一實施例中，使用者是經由操作電腦主機2來使電腦主機2經由驅動程式控制開關裝置1進入自動調整模式。

步驟S31：處理單元10依據所收到的電訊號判斷接觸式開關11是否被操作。

若處理單元10判定接觸式開關11被操作，則執行步驟S32。否則，處理單元10再次執行步驟S31。

於一實施例中，驅動程式可控制電腦主機2於顯示器上提示使用者依序操作各接觸式開關11，以使處理單元10取得各接觸式開關11的電訊號。

步驟S32：處理單元10對接觸式開關11所連續觸發的電訊號進行分析檢測。

步驟S33：處理單元10識別電訊號中的彈跳雜訊，並計算此彈跳雜訊的雜訊時間，即此彈跳雜訊的持續時間。

步驟S34：處理單元10依據雜訊時間調整臨界時間，其中調整後的臨界時間必須不小於雜訊時間以達到抑制彈跳雜訊的功能，藉此完成臨界時間的自動調整。。

於一實施例中，處理單元10可依據同一接觸式開關11多次觸發的電訊號，並分別計算出對應的多個雜訊時間，再依據多個雜訊時間調整臨界時間，如以多個雜訊時間的平均值或最大值作為臨界時間。

當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，本發明所屬技術領域中具有通常知識者當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的申請專利範圍。

1:開關裝置

10:處理單元

11:接觸式開關

12:傳輸單元

2:電腦主機

Claims (9)

1. 一種具有彈跳雜訊抑制功能的開關裝置，包括：一接觸式開關，於接受操作時觸發電訊號，包括一第一導電片，電性連接該處理單元；一第二導電片，電性連接該處理單元，該第一導電片及該第二導電片之間的一接觸狀態改變時觸發該電訊號；一軸心結構，用以於一復位位置及一觸發位置間移動以改變該第一導電片及該第二導電片之間的該接觸狀態；一復位元件，用以提供一恢復力以朝該復位位置移動該軸心結構；及一鍵帽，設置於該軸心結構上方，用以接受外力以朝該觸發位置移動該軸心結構；一傳輸單元，用以連接一電腦主機；及一處理單元，電性連接該接觸式開關與該傳輸單元，該處理單元於依據該電訊號判斷該接觸式開關被操作時立即經由該傳輸單元對外輸出該電訊號所對應的一開關訊號，計時一臨界時間並於該臨界時間內停止判斷該接觸式開關是否被再次操作，並於該臨界時間經過後，繼續依據該電訊號判斷該接觸式開關是否被再次操作。
2. 如請求項1所述的具有彈跳雜訊抑制功能的開關裝置，其中該接觸式開關是於接受一按壓操作時將該電訊號的電位自高位降至低於一電位下限值，或於接受一釋放操作時將該電訊號的電位升至高於一電位上限值。
3. 如請求項1所述的具有彈跳雜訊抑制功能的開關裝置，其中該臨界時間不小於10毫秒且不大於15毫秒。
4. 如請求項1所述的具有彈跳雜訊抑制功能的開關裝置，其中該處理單元於一手動調整模式下經由該傳輸單元接收一臨界時間設定訊號，並依據該臨界時間設定訊號調整該臨界時間。
5. 如請求項1所述的具有彈跳雜訊抑制功能的開關裝置，其中於一自動調整模式下該接觸式開關被操作時，該處理單元檢測該接觸式開關所連續觸發的該電訊號，識別該電訊號中的一彈跳雜訊，並計算該彈跳雜訊的一雜訊時間，並依據該雜訊時間調整該臨界時間，調整後的該臨界時間不小於該雜訊時間。
6. 如請求項1所述的具有彈跳雜訊抑制功能的開關裝置，其中該接觸式開關是機械式數位開關，該第一導電片及該第二導電片為可導電金屬片，該第一導電片及該第二導電片的至少其中之一具有可撓性。
7. 如請求項1所述的具有彈跳雜訊抑制功能的開關裝置，其中該接觸式開關是薄膜式數位開關，該第一導電片及該第二導電片為可導電薄膜。
8. 如請求項1所述的具有彈跳雜訊抑制功能的開關裝置，其中更包括一電路板及一開關陣列，該開關陣列包括該多個接觸式開關，該處理單元經由該電路板電性連接該開關陣列及該傳輸單元。
9. 如請求項8所述的具有彈跳雜訊抑制功能的開關裝置，其中該多個接觸式開關分別對應不同的該多個臨界時間。

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