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磁轴火了!艾为推出超高精度、微低功耗线性Hall磁轴键盘解决方案

2024-04-12


在科技日新月异的今天,机械键盘作为电脑外设的重要一员,其性能与品质不断提升,满足着玩家们日益增长的需求。常见的原厂樱桃轴有:青、红、黑、茶、银等。2023年外设圈被磁轴惊起了一片波澜,周更新、月换代,各种新品出现,加上下半年瓦罗兰特的爆火,让磁轴+RT(Rapid Trigger)组合在电竞圈起飞,传统厂家纷纷入局。

什么是磁轴?磁轴键盘的解决方案是什么?
谈到磁轴键盘之前我们先了解一下机械键盘的工作原理,机械键盘可以说是电脑键盘中历史最为久远的种类之一,键盘上的每一个按键,都是由弹簧和金属簧片组成的独立封装电气开关。基于金属接触式开关的原理,使触点导通或断开。

具体来说,机械键盘的每一颗按键都有一个单独的开关来控制闭合,这个开关也被称为“轴”,轴有很多分类,按压力度和行程也不尽相同,主要根据轴体颜色来进行区分。当用户按下按键时,轴体内部的两个弹簧互相接触,然后产生触发信号。
    
图1 机械键盘结构图 图2 机械键盘工作示意图



通过对机械键盘工作原理的解读,我们不难发现机械键盘采用了金属接触式开关,触发和抬起位置都是固定的,只有到了触发点才可以触发按键功能,只有开和关两种状态,在物理层面上由于机械键盘的按压与抬起整个行程较大,因此触发响应较慢,并且机械摩擦存在一定噪声,机械寿命也会相应缩短。

而磁轴键盘是一种创新设计的键盘,它采用了磁性轴心技术,与传统的机械键盘和薄膜键盘有所不同。磁性轴心能够让按键更加顺畅地运动,同时提供了更加精准和自动调节的触发点,让按键更加轻松高效。没有金属触点的设计可以降低机械故障和误触的概率,磁轴的压力曲线近乎一条直线,配合驱动可以自动调节触发键程,使得用户操作更加顺畅,实现快速触发。

什么是磁轴?

磁轴利用电磁原理,通过霍尔感应器与永磁铁感应来实现触发,从而提供更快速和更精准的触发体验。磁轴的构造相当简单,其核心组件包括轴芯、磁铁、霍尔传感器和弹簧。当轴体被按下时,磁铁会靠近霍尔传感器,导致霍尔电压超过阈值并触发相应的动作。
           
图3 磁轴键盘结构图 图4 磁轴键盘安装示意图

磁轴键盘的RT(Rapid Trigger)技术

RT技术简单理解就是,可以利用磁轴通过磁力与霍尔传感器磁力连接的特性(无物理链接),调节触发和抬起位置与行程长度,让极短行程实现触发与断开,从而实现比机械轴更快速的触发按键。
           

图5 RT技术原理图

磁轴键盘的优势

1. 自动调节触发键程,达到快速触发的效果,反应速度远超传统轴体十倍有余。
2. 无弹片接触的设计,使其线性触感更加顺滑,能承受超亿次的按压,提升耐用性。

3. 触发过程中没有延时,初始接触的同时就能触发相应的动作。


在电竞游戏中,速度是永恒不变的热题,磁轴+RT 技术的应用提升了机械键盘手感,更突显出在按压时可调节行程的导通技术。轴体可以允许玩家在0.4mm的超短键程与4.0mm的长键程之间自动调整触发距离,用户可自动调节磁轴键盘的触发键程,缩短行程达到快速触发,让游戏玩家开启竞技游戏的巅峰之旅。

在办公环境中,效率是优先思考的话题,因为磁轴的键程很短,可以理解为它是更短更快的银轴,磁轴能够实现更轻巧的按键、更顺滑的回弹,提升码字效率,让码农和办公人员事半功倍。

艾为超高精度、微低功耗线性Hall磁轴键盘系统解决方案

基于磁轴键盘实现方式,艾为电子推出超高精度、微低功耗线性Hall 磁轴键盘解决方案。该方案集成了高精度磁场强度检测模块、微低功耗处理模块、数据采集行程线型拟合三大核心单元。


图6 艾为磁轴键盘解决方案架构图

针对高精度磁场信号采集,微低功耗,高信噪比磁轴键盘和电磁遥感应用场景,艾为电子推出磁传感器AW86560DNR产品,该产品灵敏度为1.25mV/G,满足磁轴键盘不同磁场范围下的应用场景的位置精确检测。另外该系列产品支持-40℃~125℃工作环境,宽电压2.5~5.5V供电,20KHZ采样带宽和Sleep Mode等功能.

图7 AW86560DNR典型应用电路

▶ AW86560DNR系列典型特性

· 输入工作电压2.5V至5.5V
· Sleep Mode Current <1uA,相比传统产品功耗降低3000倍
· 输出静态工作点Vout=(VREF/2)
· Sensitivity Selection 
AW86560DNR:1.25mV/G
AW86561DNR:2.50mV/G
· 输出线性度 <±1.3%
· 支持温度-40℃~125℃
· Package: DFN2*3*0.75-6L

▶ AW8656XDNR产品特性实测

(a) Sleep Current VS Temperature (b) IQ Current VS Temperature  


(c)VOUT Range VS Magnetic File (d) VOUT Linearity VS Temperature


线性Hall AW86560DNR拥有超高的稳定性,响应速度高达20KHZ,优越的线性度和宽温度响应和微安级待机功耗,极大提升了产品的应用范围和精度检测控制要求。另外针对客户前期设计开发阶段,艾为电子提供磁仿真服务,有效减少前期开发和设计难度,为产品高效量产保驾护航。

磁轴模组位置检测结构堆叠参考

图8 结构参考示意图

随着全球数字化进程的加速和电脑外设的广泛普及,磁轴键盘这一创新型产品在全球市场上逐渐崭露头角,展现出强劲的增长势头,磁轴键盘独特的灵敏度控制功能受到了消费者极大追捧。它能够为每个按键单独设置灵敏度,充分满足个性化需求,为用户带来极致的使用体验。艾为电子在智能传感器方面已为多家终端制定该方案并实现量产,并为客户提供完善的软硬件系统级解决方案帮助终端实现智能升级。

艾为灯语赋能磁轴键盘酷炫灯效

随着电竞行业的持续下沉,高品质的电竞氛围灯效已成为电竞外设不可或缺的元素。艾为灯语®系列赋能电竞外设充满灯语艺术和电竞氛围。AW20216SQNR作为艾为灯语系列的重磅产品,驱动多达216路LED(72颗RGB灯珠),支持1680万全彩混色和256级细腻亮度调节。AW20216SQNR采用高性能消鬼影、低EMI、啸叫抑制等技术, 同时支持10MHz高速SPI接口,为电竞外设打造高端灯效提供优异的解决方案。