一種用于煤礦井下的電容感應(yīng)式本質(zhì)安全型鍵盤的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于煤礦井下的電容感應(yīng)式本質(zhì)安全型鍵盤，由鍵盤底座、鍵盤蓋板及其內(nèi)部的鍵盤電路構(gòu)成，在鍵盤蓋板一側(cè)制有線纜孔，通過該線纜孔使用通訊線纜連接鍵盤電路和上位機，其主要技術(shù)特點是：所述鍵盤蓋板安裝在鍵盤底座上并通過密封膠條進行密封，在鍵盤蓋板表面設(shè)有電容感應(yīng)式鍵體。本實用新型采用電容感應(yīng)技術(shù)制成，作為礦用隔爆兼本安型上位機的配接設(shè)備，具有外觀美觀、防塵防水、便于清理、重量輕、體積小，壽命長等特點，可廣泛適合在煤礦井下含煤塵及瓦斯較多的危險易燃易爆的環(huán)境中。
【專利說明】—種用于煤礦井下的電容感應(yīng)式本質(zhì)安全型鍵盤
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于煤礦井下設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種用于煤礦井下的電容感應(yīng)式本質(zhì)安全型鍵盤。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，煤礦井下的許多控制設(shè)備均采用計算機控制，與計算機配套的鍵盤通常采用機械按鍵式鍵盤，這種機械式鍵盤存在噪聲大、易磨損、使用壽命低等問題，同時，其防水性、防塵性以及防油污性不高，并且井下的瓦斯和煤塵較多，經(jīng)常導(dǎo)致鍵盤上經(jīng)常附著大量的煤塵，難以清理附著在鍵盤上的污物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種密封性能強、使用壽命長且易于清理的用于煤礦井下的電容感應(yīng)式本質(zhì)安全型鍵盤。
[0004]本實用新型解決現(xiàn)有的技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]一種用于煤礦井下的電容感應(yīng)式本質(zhì)安全型鍵盤，由鍵盤底座、鍵盤蓋板及其內(nèi)部的鍵盤電路構(gòu)成，在鍵盤蓋板一側(cè)制有線纜孔，通過該線纜孔使用通訊線纜連接鍵盤電路和上位機，所述鍵盤蓋板安裝在鍵盤底座上并通過密封膠條進行密封，在鍵盤蓋板表面設(shè)有電容感應(yīng)式鍵體。
[0006]而且，所述的電容感應(yīng)式鍵體包括PCB板、傳感焊盤、覆地層、絕緣覆蓋保護膜，所述的傳感焊盤設(shè)置在PCB板上，覆地層設(shè)置在傳感焊盤周圍的PCB板上，絕緣覆蓋保護膜覆蓋在傳感焊盤上，在傳感焊盤底部的PCB板上設(shè)有過線孔，在過線孔的端部設(shè)有I/O端口，傳感焊盤通過I/O端口與鍵盤電路相連接。
[0007]而且，所述電容感應(yīng)式鍵體為平面結(jié)構(gòu)，該健體的邊緣為圓弧形。
[0008]而且，所述的絕緣覆蓋保護膜與傳感焊盤采用粘貼方式結(jié)合在一起。
[0009]而且，所述的鍵盤蓋板和鍵盤底座使用本質(zhì)安全型材料制成。
[0010]而且，所述的鍵盤電路包括電容感應(yīng)控制電路和隔離式電源模塊，所述的電容感應(yīng)控制電路由鍵盤驅(qū)動檢測電路、單片機、USB接口、光電耦合器依次連接構(gòu)成，鍵盤驅(qū)動檢測電路與每個健體的傳感焊盤相連接用于檢測感應(yīng)信號，光電耦合器與上位機相連接實現(xiàn)輸入輸出信號的光電隔離功能；所述的隔離式電源模塊的輸入端通過一串聯(lián)電阻和反向并聯(lián)二極管連接到上位機上，該隔離式電源模塊的輸出端與電容感應(yīng)控制電路相連接為其供電。
[0011]而且，所述的鍵盤蓋板表面還設(shè)有鼠標(biāo)觸屏并與鍵盤電路中的單片機相連接。
[0012]本實用新型的優(yōu)點和積極效果是:
[0013]本實用新型將電容感應(yīng)技術(shù)應(yīng)用到鍵盤上并制成密封一體的本質(zhì)安全型鍵盤，可以有效地防水、防塵，并可直接擦拭，無機械磨損，有利于減少清理和維護鍵盤的時間和費用。本實用新型作為礦用隔爆兼本安型上位機的配接設(shè)備，具有外觀美觀、防塵防水、便于清理、重量輕、體積小，壽命長等特點，可廣泛適合在煤礦井下含煤塵及瓦斯較多的危險易燃易爆的環(huán)境中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本實用新型的單個健體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是本實用新型的鍵盤電路方框圖。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖對本實用新型實施例做進一步詳述。
[0018]一種用于煤礦井下的電容感應(yīng)式本質(zhì)安全型鍵盤，如圖1所示，由鍵盤底座2、鍵盤蓋板5及其內(nèi)部的鍵盤電路構(gòu)成，鍵盤蓋板和鍵盤底座使用本質(zhì)安全型材料制成，鍵盤蓋板安裝在鍵盤底座上并通過兩者結(jié)合處的密封膠條3進行密封，并使用十字槽盤頭螺釘進行緊固，達到防水、防塵的功能，在鍵盤蓋板表面設(shè)有電容感應(yīng)式鍵體6和鼠標(biāo)觸屏4，在鍵盤蓋板一側(cè)制有線纜孔1，通過線纜孔使用通訊線纜將鍵盤電路與上位機相連接與上位機進行通信，在本實施例中，線纜孔使用滿足IP54的出線嘴進行連接。
[0019]如圖2所示，電容感應(yīng)式鍵體采用純平面結(jié)構(gòu)，健體包括PCB板12、傳感焊盤11、覆地層8、絕緣覆蓋保護膜7，傳感焊盤設(shè)置在PCB板上，覆地層設(shè)置在傳感焊盤周圍的PCB板上，絕緣覆蓋保護膜覆蓋在傳感焊盤上，該絕緣覆蓋保護膜為透明材質(zhì)并作為觸摸鍵盤的表層，用于達到本質(zhì)安全要求，保護傳感焊盤免受煤礦井下環(huán)境影響，并防止手指直接接觸。在傳感焊盤底部的PCB板上設(shè)有過線孔9，過線孔的端部設(shè)有I/O端口 10，通過I/O端口與鍵盤電路相連接。鍵體的形狀可以做成任意形狀，為了盡量避免尖端放電效應(yīng)，應(yīng)盡可能采用圓弧形作為健體的邊緣。兩相鄰按鍵之間的距離足夠大，以確保按下其中一個按鍵時，手指不會觸及到其他的按鍵。由于空氣的介電常數(shù)很低，絕緣覆蓋保護膜與傳感焊盤之間的空間間隙會降低傳感焊盤的性能，因此，采用性能良好的粘合劑將兩者緊貼一起，消除空氣間隙。傳感焊盤的距離、電源和地的距離均達到本質(zhì)安全要求，PCB布線盡可能粗一點，上下層進行覆地，以增強散熱效果。
[0020]如圖3所示，鍵盤電路安裝在鍵盤底座、鍵盤蓋板構(gòu)成的墻體內(nèi)并通過通訊線纜與上位機相連接。該鍵盤電路包括電容感應(yīng)控制電路和隔離式電源模塊，所述的電容感應(yīng)控制電路由鍵盤驅(qū)動檢測電路、單片機、USB接口、光電耦合器依次連接構(gòu)成，鍵盤驅(qū)動檢測電路與每個健體的傳感焊盤相連接用于檢測感應(yīng)信號，光電耦合器與上位機相連接實現(xiàn)輸入輸出信號的光電隔離功能。電容感應(yīng)控制電路由隔離式電源模塊供電，上位機提供的電源通過一串聯(lián)電阻和反向并聯(lián)二極管連接到隔離式電源模塊的輸入端，該隔離式電源模塊的輸出端與電容感應(yīng)控制電路相連接為其供電。此外，鍵盤蓋體上的鼠標(biāo)觸屏與單片機相連接，由單片機進行檢測實現(xiàn)鼠標(biāo)觸摸功能。所述的電容感應(yīng)控制電路的工作過程為:當(dāng)手指接觸絕緣覆蓋保護膜時，相應(yīng)的傳感焊盤將檢測到此信號，并將該信號傳遞給電容感應(yīng)控制電路中的鍵盤驅(qū)動檢測電路，然后將此信號傳送給單片機進行處理，處理后的信號經(jīng)過USB接口或者其它接口輸出并通過光耦隔離器進行光電隔離處理，最終送給上位機。
[0021]本實用新型采用自電容感應(yīng)原理，其工作原理為:使用一個傳感焊盤，并測量該焊盤和地之間的電容，若將手指放在傳感焊盤上，則電容會增加。當(dāng)手指不在傳感焊盤上端時，電容值為寄生電容cx(寄生電容Cx與傳感焊盤周圍的電場有關(guān))，當(dāng)手指觸摸到傳感焊盤上端的絕緣覆蓋保護膜時，手指和傳感焊盤會通過絕緣覆蓋保護膜形成一個簡單的平行板電容，這個電容為CY，它與空氣介電常數(shù)Stl、絕緣覆蓋保護膜絕緣常數(shù)手指與傳感焊盤上端絕緣覆蓋保護膜的接觸面積S成正比，與絕緣覆蓋保護膜的厚度D成反比，SP:
Cy =^1，因此，總的等效電容為Cq = CX+CY。通過電容感應(yīng)方法可以將傳感焊盤上電容
值轉(zhuǎn)化為一次數(shù)字計數(shù)，如圖4所示，數(shù)字計數(shù)將傳感焊盤的狀態(tài)分為觸摸和無觸摸兩種，隨著電容值的增加數(shù)字計數(shù)的數(shù)值也增加，從而確定是否發(fā)生觸摸，以及發(fā)生觸摸的具體位置。
[0022]需要強調(diào)的是，本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實用新型包括并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案得出的其 他實施方式，同樣屬于本實用新型保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于煤礦井下的電容感應(yīng)式本質(zhì)安全型鍵盤，由鍵盤底座、鍵盤蓋板及其內(nèi)部的鍵盤電路構(gòu)成，在鍵盤蓋板一側(cè)制有線纜孔，通過該線纜孔使用通訊線纜連接鍵盤電路和上位機，其特征在于:所述鍵盤蓋板安裝在鍵盤底座上并通過密封膠條進行密封，在鍵盤蓋板表面設(shè)有電容感應(yīng)式鍵體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于煤礦井下的電容感應(yīng)式本質(zhì)安全型鍵盤,其特征在于:所述的電容感應(yīng)式鍵體包括PCB板、傳感焊盤、覆地層、絕緣覆蓋保護膜，所述的傳感焊盤設(shè)置在PCB板上，覆地層設(shè)置在傳感焊盤周圍的PCB板上，絕緣覆蓋保護膜覆蓋在傳感焊盤上，在傳感焊盤底部的PCB板上設(shè)有過線孔，在過線孔的端部設(shè)有I/O端口，傳感焊盤通過I/O端口與鍵盤電路相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于煤礦井下的電容感應(yīng)式本質(zhì)安全型鍵盤，其特征在于:所述電容感應(yīng)式鍵體為平面結(jié)構(gòu)，該健體的邊緣為圓弧形。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于煤礦井下的電容感應(yīng)式本質(zhì)安全型鍵盤,其特征在于:所述的絕緣覆蓋保護膜與傳感焊盤采用粘貼方式結(jié)合在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于煤礦井下的電容感應(yīng)式本質(zhì)安全型鍵盤,其特征在于:所述的鍵盤蓋板和鍵盤底座使用本質(zhì)安全型材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的一種用于煤礦井下的電容感應(yīng)式本質(zhì)安全型鍵盤，其特征在于:所述的鍵盤電路包括電容感應(yīng)控制電路和隔離式電源模塊，所述的電容感應(yīng)控制電路由鍵盤驅(qū)動檢測電路、單片機、USB接口、光電耦合器依次連接構(gòu)成，鍵盤驅(qū)動檢測電路與每個健體的傳感焊盤相連接用于檢測感應(yīng)信號，光電耦合器與上位機相連接實現(xiàn)輸入輸出信號的光電隔離功能；所述的隔離式電源模塊的輸入端通過一串聯(lián)電阻和反向并聯(lián)二極管連接到上位機上，該隔離式電源模塊的輸出端與電容感應(yīng)控制電路相連接為其供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于煤礦井下的電容感應(yīng)式本質(zhì)安全型鍵盤,其特征在于:所述的鍵盤蓋板表面還設(shè)有鼠標(biāo)觸屏并與鍵盤電路中的單片機相連接。
【文檔編號】G06F3/02GK203759651SQ201420017177
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】薛紅偉, 任鴻艷, 樊海春, 申軍軍 申請人:天津華寧電子有限公司