具有弹跳杂讯抑制功能的开关装置及抑制弹跳杂讯的方法
技术领域
本发明涉及开关装置，特别涉及具有弹跳杂讯抑制功能的开关装置及抑制弹跳杂讯的方法。
背景技术
现有的开关装置(如键盘按键或电子装置的按钮)多是通过多个电子接点的接触来触发电信号。上述触发方式于电子接点的接触瞬间会产生接触弹跳(contact bounce)杂讯，上述接触弹跳杂讯会造成开关装置对于按键状态的误判，而输出错误的开关信号。
请参阅图10，为现有技术的监控接触式开关的电信号的示意图。如图所示，当使用者按下按键(时间点T0)后，此按键的电信号会立刻上升至高电位，并触发一连串接触弹跳杂讯(即时间点T0至时间点T1之间的电信号)。
并且，当使用者释放按键(时间点T3)后，此按键的电信号会立刻下降至低电位，并触发一连串接触弹跳杂讯(即时间点T3至时间点T4之间的电信号)。
前述此段接触弹跳杂讯会导致开关装置误判此按键于短时间内被连续释放与按压，而于短时间内连续输出此按键的按压信号与释放信号(即错误的开关信号)，而造成用户不便。
为了抑制上述接触弹跳杂讯，并避免输出错误的开关信号，目前已有一种抑制弹跳杂讯的技术被提出。
具体而言，现有的抑制弹跳杂讯的技术是于使用者按压按键后(时间点T0)持续监控电信号的电位，并于电位维持稳定状态(时间点T1)时开始计时预设稳定时间(如4ms)，于电位维持稳定状态达到预设稳定时间(时间点T2)时才输出此按键的按压信号。
此外，当使用者释放按键后(时间点T3)，现有的抑制弹跳杂讯的技术同样会持续监控电信号的电位，并于电位维持稳定状态(时间点T4)时开始计时预设稳定时间(如4ms)，于电位维持稳定状态达到预设稳定时间(时间点T5)时才输出此按键的释放信号。
现有的抑制弹跳杂讯主要存在「触发延迟时间过长」及「触发延迟时间不固定」两个缺失。
关于触发延迟时间过长，当使用者按压/释放按键后，现有的抑制弹跳杂讯的技术必须于电位维持稳定状态达到预设稳定时间才能输出对应的按压/释放信号（以图10为例，按压延迟为12ms，释放延迟为11毫秒）。
关于触发延迟时间不固定，随着电子接点的老化，前述接触弹跳杂讯的持续时间可能增加，这使得现有的抑制弹跳杂讯的技术必须花更多时间等待电位维持稳定状态，而使得触发延迟时间增加。此外，由于不同按键的电子接点的状态不同(即接触弹跳杂讯的持续时间不同)，现有的抑制弹跳杂讯的技术会使得不同按键的触发延迟时间不同，而令使用者难以适应不同按键的不同触发延迟。
有鉴于此，目前亟待一种可解决上述技术问题的方案被提出。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种具有弹跳杂讯抑制功能的开关装置及抑制弹跳杂讯的方法，可即时触发开关信号，并可抑制弹跳杂讯。
为达到上述目的，本发明提供一种抑制弹跳杂讯的方法，其用于一开关装置，该开关装置包括一接触式开关、一处理单元及用以连接一电脑主机的一传输单元，该抑制弹跳杂讯的方法包括以下步骤：
a) 于该处理单元持续监控该接触式开关所触发的电信号；
b) 于依据该电信号判断该接触式开关被操作时，立即经由该传输单元对外输出对应该接触式开关及该电信号的状态的一开关信号；
c) 于该接触式开关被操作时计时一临界时间，并于该临界时间内停止判断该接触式开关是否被再次操作；及
d) 于该临界时间经过后，继续依据该电信号判断该接触式开关是否被再次操作。
可选的，其中该步骤b)是于该电信号的电位自高位降至低位，或者自低位升至高位时判定该接触式开关被操作。
可选的，其中该步骤b) 是于该电信号的电位降至低于一电位下限值或升至高于一电位上限值时判定该接触式开关被操作。
可选的，其中该临界时间不大于15毫秒。
可选的，其中该临界时间不小于10毫秒。
可选的，其中于该步骤a)之前还包括以下步骤：
e1) 于一手动调整模式下经由该传输单元接收一临界时间设定信号；及
e2) 依据该临界时间设定信号调整该临界时间。
可选的，其中还包括以下步骤：
f1) 于一自动调整模式下该接触式开关被操作时，检测该接触式开关所连续触发的该电信号；
f2) 识别该电信号中的一弹跳杂讯，并计算该弹跳杂讯的一杂讯时间；及
f3) 依据该杂讯时间调整该临界时间，其中调整后的该临界时间不小于该杂讯时间。
为达到上述目的，本发明还提供一种具有弹跳杂讯抑制功能的开关装置，其包括：
一接触式开关，于接受操作时触发电信号；
一传输单元，用以连接一电脑主机；及
一处理单元，电性连接该接触式开关与该传输单元，该处理单元于依据该电信号判断该接触式开关被操作时立即经由该传输单元对外输出该电信号所对应的一开关信号，计时一临界时间并于该临界时间内停止判断该接触式开关是否被再次操作，并于该临界时间经过后，继续依据该电信号判断该接触式开关是否被再次操作。
可选的，其中该接触式开关是于接受一按压操作时将该电信号的电位自高位降至低于一电位下限值，或于接受一释放操作时将该电信号的电位升至高于一电位上限值。
可选的，其中该临界时间不小于10毫秒且不大于15毫秒。
可选的，其中该处理单元于一手动调整模式下经由该传输单元接收一临界时间设定信号，并依据该临界时间设定信号调整该临界时间。
可选的，其中于一自动调整模式下该接触式开关被操作时，该处理单元检测该接触式开关所连续触发的该电信号，识别该电信号中的一弹跳杂讯，并计算该弹跳杂讯的一杂讯时间，并依据该杂讯时间调整该临界时间，调整后的该临界时间不小于该杂讯时间。
可选的，其中该接触式开关包括：
一第一导电片，电性连接该处理单元；
一第二导电片，电性连接该处理单元，该第一导电片及该第二导电片之间的一接触状态改变时触发该电信号；
一轴心结构，用以于一复位位置及一触发位置间移动以改变该第一导电片及该第二导电片之间的该接触状态；
一复位元件，用以提供一恢复力以朝该复位位置移动该轴心结构；及
一键帽，设置于该轴心结构上方，用以接受外力以朝该触发位置移动该轴心结构。
可选的，其中该接触式开关是机械式数位开关，该第一导电片及该第二导电片为可导电金属片，该第一导电片及该第二导电片的至少其中之一具有可挠性。
可选的，其中该接触式开关是薄膜式数位开关，该第一导电片及该第二导电片为可导电薄膜。
可选的，其中还包括一电路板及一开关阵列，该开关阵列包括该多个接触式开关，该处理单元经由该电路板电性连接该开关阵列及该传输单元。
可选的，其中该多个接触式开关分别对应不同的该多个临界时间。
本发明可消除按键触发的延迟，并抑制按键触发所造成的弹跳杂讯，进而提升用户体验。
附图说明
图1为本发明的一实施例的开关装置的架构图；
图2为本发明的另一实施例的开关装置的架构图；
图3为本发明的第一实施例的抑制弹跳杂讯的方法的流程图；
图4为本发明的第二实施例的手动调整临界时间的流程图；
图5为本发明的第三实施例的自动调整临界时间的流程图；
图6为本发明的一实施例的接触式开关的外观示意图；
图7A为图6的接触式开关于释放状态的剖视示意图；
图7B为图6的接触式开关于按压状态的剖视示意图；
图8A为本发明的一实施例的接触式开关于释放状态的剖视示意图；
图8B为图8A的接触式开关于按压状态的剖视示意图；
图9为本发明一实施例的监控接触式开关的电信号的示意图；
图10为现有技术的监控接触式开关的电信号的示意图。
其中，附图标记：
1…开关装置；10…处理单元；11…接触式开关；12…传输单元；13…开关阵列；
14…电路板；15…指示单元；2…电脑主机；30…键帽；31…轴心结构；32…开关壳体；320…上壳体；321…下壳体；33…复位元件；34…第一导电片；35…第二导电片；
40…第一导电片；400…第一接点；41…第二导电片；410…第二接点；42…阻隔薄膜；
43…定位孔；S10至S16…监控与抑制步骤；S20-S22…手动调整步骤；
S30至S34…自动调整步骤；S0至S3…时间点；T0至T5…时间点。
具体实施方式
下面结合图式和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并但所举实施例不作为对本发明的限定。
首请参阅图1，为本发明的一实施例的开关装置的架构图。如图所示，本发明提出一种开关装置1，主要包括至少一接触式开关11、传输单元12及电性连接接触式开关11及传输单元12的处理单元10。
接触式开关11(如手扳开关、按键、按钮或其他数位开关)用以接受使用者操作(如按压或释放操作)，并于接受使用者操作时触发对应的电信号(如改变电信号的电位)。
传输单元12用以有线/无线连接外部的电脑主机2(如行动装置、笔记型电脑、桌上型电脑等等)以进行信号传输。具体而言，传输单元12可为无线传输模组（如蓝牙无线传输模组或红外线无线传输模组），并可与电脑主机2直接建立无线连接，或经由与可卸式连接电脑主机2的无线传输器（dongle）建立无线连接来连接电脑主机2。或者，传输单元12可经由传输线（如USB传输线）可卸式连接电脑主机2。
处理单元10用以控制开关装置1。具体而言，处理单元10可持续监控接触式开关11是否触发电信号，并于收到接触式开关11所触发的电信号时，经由传输单元12输出对应的关关信号至电脑主机2，以使电脑主机2执行对应的功能(如输入对应的字元符号)。
续请参阅图2，为本发明的另一实施例的开关装置的架构图。于本实施例中，开关装置1(如键盘)还包括开关阵列13及电路板14。开关阵列13包括多个接触式开关11(如多个按键)。
并且，处理单元10、传输单元12及开关阵列13是共同设置于同一电路板14，处理单元10通过电路板14电性连接传输单元12及开关阵列13的各接触式开关11。
于一实施例中，开关装置1还包括一或多个指示单元15(如发光元件或发声元件)。指示单元15用以指示开关装置1的状态(如于开关装置1连接电脑主机2时点亮或响声)或指示对应的接触式开关11的状态(如于接触式开关11就绪时点亮或响声，或被按下时熄灭或响声)。
续请一并参阅图6至图7B及图9，图6为本发明的一实施例的接触式开关的外观示意图，图7A为图6的接触式开关于释放状态的剖视示意图，图7B为图6的接触式开关于按压状态的剖视示意图，图9为本发明一实施例的监控接触式开关的电信号的示意图。
于本实施例中，前述各接触式开关11可为机械式数位开关，并电性连接电路板14，且于电路板14上设置有对应的指示单元15(于此为LED)。
于一实施例中，各接触式开关11包括键帽30、轴心结构31、开关壳体32、第一导电片34、第二导电片35及复位元件33。开关壳体32可包括上壳体320及下壳体321。
第一导电片34及第二导电片35电性连接处理单元10，当第一导电片34及第二导电片35接触或分离（如第一导电片34及第二导电片35导接而形成回路，或者分离而形成断路）时，可触发不同电位的电信号。轴心结构31用以于复位位置及触发位置间移动以改变第一导电片34及第二导电片35之间的接触状态。复位元件33用以提供恢复力以朝复位位置移动轴心结构31。键帽30设置于轴心结构31上方，用以接受外力以朝触发位置移动轴心结构31。
于一实施例中，第一导电片34及第二导电片35为可导电金属片，且第一导电片34及第二导电片35的至少其中之一具有可挠性，而可于被轴心结构31推挤时产生形变并改变第一导电片34与第二导电片35之间的接触状态，进而触发不同电位的电信号。
举例来说，如图7A所示，于使用者未按压接触式开关11时，轴心结构31同时受复位元件33向上的恢复力及上壳体320向下的正向力而静力平衡于复位位置。于此状态下，第一导电片34及第二导电片35并未导接，因此接触式开关11的电信号呈现低电位(如图9的时间点S0之前的电位)。
如图7B所示，使用者可按压接触式开关11，而使键帽30连动轴心结构31向下移动至触发位置。此时，第一导电片34与第二导电片35导接，因此接触式开关11的电信号改变为高电位(如图9的时间点S0至S2之间的电位)。并且，于第一导电片34与第二导电片35接触瞬间，会产生弹跳杂讯(如图9的时间点S0与S1之间的杂讯)。
接着，于使用者释放接触式开关11时，轴心结构31同时受复位元件33向上的恢复力而移回复位位置。于此状态下，第一导电片34及第二导电片35断开，并且，于第一导电片34与第二导电片35断开瞬间，会产生弹跳杂讯(如图9的时间点S2与S3之间的杂讯)。
续请参阅图8A至图8B及图9，图8A为本发明的一实施例的接触式开关于释放状态的剖视示意图，图8B为图8A的接触式开关于按压状态的剖视示意图。
于本实施例中，前述各接触式开关11可为薄膜式数位开关。第一导电片40及第二导电片41为可导电薄膜。第一导电片40与第二导电片41之间铺设有阻隔薄膜42。阻隔薄膜42用以阻隔第一导电片40（包括电性连接处理单元10的第一接点400）与第二导电片41（包括电性连接处理单元10的第二接点410）。阻隔薄膜42上形成有与第一接点400及第二接点410垂直对齐的定位孔43。
如图8A所示，当键帽30未被施加外力时，轴心结构31处于复位位置，第一接点400与第二接点410不会导接。于此状态下，由于第一导电片40及第二导电片41并未导接，因此接触式开关11的电信号呈现低电位(如图9的时间点S0之前的电位)。
并且，如图8B所示，当键帽30被施加外力时，轴心结构31挤压第一导电片40，第一导电片40产生形变并使第一接点400穿过定位孔43接触第二接点410，而抵达触发位置。此时，第一接点400与第二接点410导接，因此接触式开关11的电信号改变为高电位(如图9的时间点S0至S2之间的电位)。并且，于第一接点400与第二接点410接触瞬间，会产生弹跳杂讯(如图9的时间点S0-S1之间的杂讯)。
接着，于使用者释放接触式开关11时，轴心结构31同时向上恢复至复位位置。于此状态下，第一接点400与第二接点410断开，并且，于第一接点400与第二接点410断开瞬间，会产生弹跳杂讯(如图9的时间点S2-S3之间的杂讯)。
虽于前述实施例中，接触式开关11是于被按压时触发高电位的电信号，于被释放时触发低电位的电信号，但不以此限定。
于一实施例中，接触式开关11亦可被修改为于被按压时触发低电位的电信号，于被释放时触发高电位的电信号。
接着详细说明本发明如何抑制前述抑制弹跳杂讯。本发明各实施例的抑制弹跳杂讯的方法可由图1、图2、图6至图8B所示任一开关装置1来加以实现。
续请一并参阅图3，为本发明的第一实施例的抑制弹跳杂讯的方法的流程图。具体而言，本实施例的抑制弹跳杂讯的方法包括以下步骤。
步骤S10：处理单元10持续监控接触式开关11所触发的电信号，如监控电信号的电位。
步骤S11：处理单元10依据所收到的电信号判断接触式开关11是否被操作，如于电信号的电位改变时判定接触式开关11被操作(如图9所示时间点S0或S2)。
于一实施例中，接触式开关11于接受使用者的按压操作时将电信号的电位自高位降至低位(如降至低于电位下限值，电位下限值可为0.3V)；或于接受使用者的释放操作时将电信号的电位自低位升至高位(如升至高于电位上限值，电位上限值可为0.7V)。借此，处理单元10可依据电信号的电位变化来判断接触式开关11接受了何种操作。
若处理单元10判定接触式开关11被操作，则执行步骤S12。否则，处理单元10再次执行步骤S11。
步骤S12：处理单元10依据被操作的接触式开关11及电信号的状态产生对应的开关信号，并立即经由传输单元12对外输出此开关信号。
举例来说，若接触式开关11为字母“K”的按键，处理单元10于侦测到接触式开关11被按压时，所输出的开关信号是用来指示电脑主机2“开始输入K”，于侦测到接触式开关11被释放时，所输出的开关信号是用来指示电脑装置2“停止输入K”。
请同时参阅图9及图10，本发明是于接触式开关11被操作时(即时间点S0或S2)直接输出开关信号，而现有的抑制弹跳杂讯的技术于接触式开关11被操作后(时间点T0或T3)，必须延迟至时间点T2或T5才能输出开关信号。借此，本发明确实可以消除按键触发的延迟。
值得一提的是，于发出开关信号的同时、之前或之后，处理单元10开始计时预设的临界时间。
于一实施例中，临界时间可为10ms、不大于15毫秒的任一时间值，或者不小于10毫秒的任一时间值，不加以限定。
于一实施例中，临界时间必须不小于弹跳杂讯的杂讯时间，前述杂讯时间可由实验测试、经验累积或统计来加以获得。
步骤S13：处理单元10于临界时间内停止判断接触式开关11是否被再次操作，即暂停监控接触式开关11。举例来说，处理单元10可直接忽略临界时间内的电信号的电位变化。
如图9所示，处理单元10于时间点S0或S2开始计时临界时间(于本例子中为10ms)，并忽略临界时间内的电信号(即忽略时间点S0-S1或时间点S2-S3之间的电信号变化)。
值得一提的是，由于弹跳杂讯通常是于此段临界时间内产生，本发明经由直接忽略此段临界时间的电信号变化，可有效达成抑制弹跳杂讯的功能。
步骤S14：处理单元10判断临界时间是否经过。若处理单元10判断临界时间经过，则执行步骤S15。否则，处理单元10再次执行步骤S14。
步骤S15：处理单元10于计时临界时间经过后，继续依据电信号判断接触式开关11是否被再次操作，即恢复监控接触式开关11。
步骤S16：处理单元10判断是否终止杂讯抑制功能，如使用者移除开关装置1或手动关闭杂讯抑制功能。
若处理单元10判断终止杂讯抑制功能，则结束方法的执行。否则，处理单元10再次执行步骤S11以持续执行杂讯抑制功能。
值得一提的是，虽于前述例子中，是以一组接触式开关11与临界时间为例进行说明，但不以此限定。
于一实施例中，本发明的抑制弹跳杂讯的方法可用于多个接触式开关11(如用于开关阵列13)。并且，前述多个接触式开关11分别对应多个临界时间，各接触式开关11所对应的临界时间可相同或不同。
续请一并参阅图3及图4，图4为本发明的第二实施例的手动调整临界时间的流程图。本实施例进一步提供一种手动调整临界时间功能，可供使用者依据个人喜好调整前述临界时间，以达到最佳的操作体验。
举例来说，当使用者觉得当前的临界时间过短，而无法抑制所有弹跳杂讯时(如发生同一按键的跳键现象)，可手动增加临界时间；当使用者觉得当前的临界时间过长时(如无法连续操作同一按键)，可手动缩减临界时间。
相较于图3所示的抑制弹跳杂讯的方法，本实施例的抑制弹跳杂讯的方法还包括用以实现手动调整临界时间功能的以下步骤。
步骤S20：处理单元10依据使用者操作切换至手动调整模式。于一实施例中，使用者是经由操作电脑主机2来使电脑主机2经由驱动程式控制开关装置1进入手动调整模式。
步骤S21：处理单元10经由传输单元12接收临界时间设定信号。于一实施例中，使用者是经由操作电脑主机2来输入期望时间，电脑主机2依据使用者所输入的期望时间产生临界时间设定信号，并传送至开关装置1。
步骤S22：处理单元10依据临界时间设定信号调整临界时间为使用者所输入的期望时间，借此完成临界时间的手动调整。
续请一并参阅图3及图5，图5为本发明的第三实施例的自动调整临界时间的流程图。本实施例进一步提供一种自动调整临界时间功能，可自动侦测接触式开关11的状态，并自动设定最佳的临界时间，以达到最佳的连续操作体验。
步骤S30：处理单元10依据使用者操作或自动切换至自动调整模式。于自动调整模式下，处理单元10持续监控接触式开关11所触发的电信号。
于一实施例中，使用者是经由操作电脑主机2来使电脑主机2经由驱动程式控制开关装置1进入自动调整模式。
步骤S31：处理单元10依据所收到的电信号判断接触式开关11是否被操作。
若处理单元10判定接触式开关11被操作，则执行步骤S32。否则，处理单元10再次执行步骤S31。
于一实施例中，驱动程式可控制电脑主机2于显示器上提示使用者依序操作各接触式开关11，以使处理单元10取得各接触式开关11的电信号。
步骤S32：处理单元10对接触式开关11所连续触发的电信号进行分析检测。
步骤S33：处理单元10识别电信号中的弹跳杂讯，并计算此弹跳杂讯的杂讯时间，即此弹跳杂讯的持续时间。
步骤S34：处理单元10依据杂讯时间调整临界时间，其中调整后的临界时间必须不小于杂讯时间以达到抑制弹跳杂讯的功能，借此完成临界时间的自动调整。。
于一实施例中，处理单元10可依据同一接触式开关11多次触发的电信号，并分别计算出对应的多个杂讯时间，再依据多个杂讯时间调整临界时间，如以多个杂讯时间的平均值或最大值作为临界时间。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
