CN110865680A - 一种多功能磁吸附式旋钮 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能磁吸附式旋钮，涉及电器领域。该多功能磁吸附式旋钮包括：固定板(1)，通过磁吸方式设于固定板正面的操作旋钮(4)，设于操作旋钮的触摸感应部(31)和信号磁体(3)，设于操作旋钮背面一侧的、用于与所述信号磁体配合检测所述操作旋钮的角位移数据的角位移传感器(7)，以及设于操作旋钮背面一侧的、用于通过所述固定板和所述操作旋钮检测来自所述触摸感应部的触摸动作的触摸感应传感器(9)。它集旋钮和触控开关于一体，不但具有旋钮功能和触控开关功能，而且操作非常便利。此外还具有密封性好、安全性高、便于固定板表面清洁、使用寿命长、适合小型化应用的特点。
Description
技术领域
本发明涉及电器领域，具体是一种多功能磁吸附式旋钮。
背景技术
相比机械式旋钮，磁吸附式旋钮不需要在面板上开孔，实现了操作旋钮与设备内部主控电路板的完全隔离，具有防水、防尘、防油污、安全性好、设备易清洁等优点，且能给与设备外观设计师更大的创意空间。
现有的磁吸附式旋钮大多仅具有单一的旋钮功能，难以实现“菜单操作”，即无法选择“确认”也无法操作“返回”。在实际的电器控制中，有时需要其它的一些功能键控制，例如，在用旋钮调节音量后、或者调节颜色分量后、或者调节亮度后等等情况下，需要下达“确认指令”；或者在返回上一级菜单时需要下达“返回指令”，等等，这些都需要配置功能键来实现，但是在面板增加配置功能键会影响到面板操作便捷性、面板的防水性、成本等。
发明内容
本发明的目的是提供一种多功能磁吸附式旋钮，以解决现有技术存在的上述缺陷，以及提高操作的便利性。
为达上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种多功能磁吸附式旋钮，其包括：
固定板(1)，其正面一侧设有旋转位(41)，背面一侧对应所述旋转位(41)设有定位磁体(6)；
操作旋钮(4)，其设有吸附磁体(2)、信号磁体(3)和触摸感应部(31)，所述吸附磁体(2)与所述定位磁体(6)配合将所述操作旋钮(4)吸附定位于所述旋转位(41)；
角位移传感器(7)，其设置于所述固定板(1)的背面一侧、且位置与所述信号磁体(3)对应，用于与所述信号磁体(3)配合检测所述操作旋钮(4)的角位移数据；以及
触摸感应传感器(9)，其设置于所述固定板(1)的背面一侧、且其触控输入脚与所述固定板(1)相连，用于通过所述固定板(1)和所述操作旋钮(4)检测来自所述触摸感应部(31)的触摸动作。
优选地，所述固定板(1)的背面一侧还设置有移开检测传感器(8)，所述移开检测传感器(8)的位置与所述信号磁体(3)对应，用于与所述信号磁体(3)配合检测所述操作旋钮(4)的移开动作和归位动作。
优选地，所述吸附磁体(2)和所述定位磁体(6)均为圆环结构。
优选地，以固定板(1)为参考平面，所述信号磁体(3)位于所述吸附磁体(2)的环内空间、所述环内空间的上方或所述环内空间的下方。
优选地，所述信号磁体(3)为单颗磁体、两颗磁体或多颗磁体。
优选地，所述触摸感应传感器(9)为独立的触摸传感芯片或具有触摸检测功能的其他功能芯片。
优选地，所述触摸感应传感器(9)的触控输入脚通过所述定位磁体(6)间接与所述固定板(1)相连。
优选地，所述触摸感应部(31)为所述操作旋钮(4)的整个外表面或部分外表面。
优选地，所述触摸感应部(31)为安装于所述操作旋钮(4)的片体，所述片体通过静电传导材料与所述信号磁体(3)和/或所述吸附磁体(2)相连。
优选地，所述移开检测传感器(8)和所述角位移传感器(7)为同一个磁敏角度传感器。
优选地，所述磁敏角度传感器为TMR磁敏角度传感器。
优选地，以固定板(1)为参考平面，所述磁敏角度传感器位于所述定位磁体(6)的环内空间、环内空间的上方或环内空间的下方。
优选地，所述触摸感应传感器为电容式触摸传感器。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本多功能磁吸附式旋钮集旋钮和触控开关于一体，不但具有旋钮功能和触控开关功能，而且操作非常便利。
其操作旋钮与控制电路板之间没有导线，不需要在固定板开孔，具有密封性好、安全性高且便于固定板表面清洁的特点。尤其对于厨房家电，比如煤气灶、抽油烟机，其易于清洁的特点体现得尤为明显。
操作旋钮的旋转与触控功能均不需要旋钮本身产生机械形变来实现，所以操作旋钮可以做到外观无缝隙，更加易于清洁，同时，无机械形变意味着使用寿命更长。
移开检测传感器和角位移传感器共用同一个磁敏角度传感器后，无需额外采用如霍尔传感器、红外光传感器、干簧管等来作为操作旋钮是否被移开/归位的检测手段，从而使成本更低以及更加适合小型化应用。
附图说明
图1为典型实施例多功能磁吸附式旋钮的结构示意图；
图2为固定板的背面一侧的俯视图；
图3为操作旋钮的仰视图；
图4为操作旋钮的俯视图
图5为触摸感应片的第一实施例的结构示意图；
图6为触摸感应片的第二实施例的结构示意图；
附图标记：1、固定板；2、吸附磁体；3、信号磁体；31、触摸感应部；32、触摸标识；4、操作旋钮；41、旋转位；5、电路基板；6、定位磁体；7、角位移传感器；8、移开检测传感器；9、触摸感应传感器；10、静电导体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
本多功能磁吸附式旋钮兼具旋钮功能和触控开关功能。
请参照图1-图4，本多功能磁吸附式旋钮包括：固定板1，操作旋钮4，信号磁体3，角位移传感器7，触摸感应传感器9，移开检测传感器8。
固定板1的正面一侧设有旋转位41，固定板1的背面一侧对应所述旋转位41设有定位磁体6。定位磁体6的安装方式可以但不限于以下方式：可以用胶水直接粘贴在固定板1背面，也可以内嵌于固定板1背面，还可以采用塑料、亚克力、金属支架支撑于固定板1背面。
操作旋钮4的内部固装有吸附磁体2，所述吸附磁体2与所述定位磁体6配合将所述操作旋钮4吸附定位于所述旋转位41。吸附磁体2和定位磁体6优选圆环结构，以利于操作旋钮4吸附定位居中。
本申请中所述旋转位41并没有具体尺寸约束，只是为了便于描述定位磁体6通过磁力使操作旋钮4固定于固定板1上的某个位置而设定的。
信号磁体3固装在操作旋钮4内部，其一方面为角位移传感器7提供旋转的南北磁场，以供检测操作旋钮4的角位移数据，实现旋钮功能；另一方面为移开检测传感器8提供磁场强度，以供检测操作旋钮4的移开动作和归位动作，实现开关功能。
信号磁体3可以位于吸附磁体2的环内空间、也可以位于所述环内空间的上方或所述环内空间的下方。信号磁体3允许与吸附磁体2有仰视重叠区域。信号磁体3可以是单颗磁体、两颗磁体或多颗磁体。
当为单颗磁体时，信号磁体3的形状可以但不限于圆柱形、方形、长条形或其它形状，以圆柱形为例，其南北磁极分布不同于吸附磁体2和定位磁体6(如图1所示)，操作旋钮4吸附于旋转位41，以固定板1作为参考平面，信号磁体3的磁极往往为一边南极一边北极，即为径向充磁(如图3所示)的磁体，以利于当操作旋钮4在旋转位41旋转时产生旋转的南北磁场。
应当理解，信号磁体3以产生旋转的南北磁场为目的，信号磁体3的充磁方式可以但不限于单纯的所述径向充磁，即：只要能随着操作旋钮4在旋转位41的旋转而在磁敏角度传感器的感应侧产生旋转的南北磁场，便满足要求。
当采用两颗磁体或多颗磁体，并分别将不同的磁极朝向角位移传感器7的感应侧时，同样也可以实现操作旋钮4在旋转位41旋转时产生旋转的南北磁场的目的。此外，也可以采用同一面具有多个南北磁极的单一磁体作为信号磁体3。
本实施例中，角位移传感器7和移开检测传感器8共用同一个磁敏角度传感器，即：磁敏角度传感器既用于检测操作旋钮4是否从旋转位41被移开/归位，还用于检测操作旋钮4的旋转角度，兼具感测磁场强度和旋转角度的能力。该磁敏角度传感器通过电路基板5支撑于所述固定板1的背面一侧，位置与所述信号磁体3对应，磁敏角度传感器可以置于电路基板5的正面，也可以置于电路基板5的反面。应当理解，通过共用同一个磁敏角度传感器后，进一步减少了电子元件，从而使成本更低以及更加适合小型化应用，但本发明并不限于此方式。
所述磁敏角度传感器优选TMR磁敏角度传感器，TMR磁敏角度传感器具备优越的抗干扰性与灵敏度，其温度特性也较其他技术的磁敏角度传感器好，能够更好地确保产品的稳定性。
操作旋钮4内还固设有触摸感应片，该触摸感应片用作触摸感应部31，用于接收用户的触摸操作。触摸感应片位于操作旋钮4顶部中心位置，其表面上设有触摸标志32(见图4)，触摸标志32可以是“HOME”、“确认”、“OK”或其它logo。触摸感应片通过静电传导材料与信号磁体3和/或吸附磁体2相连，以获得更优的人体电容感应效果，触摸感应片优选塑料片(如图6所示)，塑料片的形状可以是圆形、椭圆形或其它形状，其表面可以金属镀膜，触摸感应片还优选平面线圈(如图5所示)。可选用的静电传导材料包括但不限于亚克力、玻璃、塑料、金属，优选弹簧。此外，也可以将操作旋钮4的整个外表面或部分外表面作为触摸感应部31。
触摸感应传感器9通过所述电路基板5安装在所述固定板1的背面一侧，用来感应来自操作旋钮4的触摸操作。触摸感应传感器9的触控输入脚可以通过两种方式来检测来自于操作旋钮4的触摸操作。第一种方式：触控输入脚通过静电导体10(见图2)与定位磁体6相连，定位磁体6紧贴于或内嵌于固定板1，触摸操作产生的信号(电容值的变化)通过操作旋钮4、固定板1、定位磁体6传导至触摸感应传感器9。第二种方式：触控输入脚不经过定位磁体6，直接与固定板1相连，触摸操作产生的信号(电容值的变化)通过操作旋钮4、固定板1传导至触摸感应传感器9。这两种方式，连接的方式可以但不限为弹簧、顶针、连接器连接。触摸感应传感器9可以为独立的触摸传感芯片，也可以为带有触摸感应功能的其他功能芯片。
触摸感应传感器9优选合泰品牌电容式触摸传感器芯片，该品牌的触摸感应传感器9性能优越且性价比高，有利于产品的可靠性与成本优化。
在实际使用中，可以通过修改电路参数调节触摸感应传感器9的感应灵敏度来防止误操作，实现只有当用户触摸到触摸感应部31才会有效，而触摸操作旋钮4的其他区域时无效。触摸感应片的位置可以为操作旋钮4的顶部，也可以处于操作旋钮4的中部通过静电传导材料连接至操作旋钮4的表面位置，以便用户操作触控功能。在实际使用中，通常会在触摸感应部31镀膜或喷漆，此膜层或漆层也为触摸感应部31的一部分。
上述多功能磁吸附式旋钮的工作原理如下：
一方面，当在旋转位41旋转操作旋钮4时，信号磁体3所产生的南北磁场也同步旋转，角位移传感器7感应该南北磁场的旋转获得操作旋钮4的角位移数据，从而实现旋钮功能，该角位移数据可被用于各种连续性调节控制，例如音量调节、灯光亮度调节、风扇转速调节等等。另一方面，当手指接近或触摸到操作旋钮4上的触摸感应部31时，触摸感应传感器9所感测到的电容大小会发生改变。比如，当手指没有接近或触摸到触摸感应部31时，触摸感应传感器9所感测到的电容大小为Cx，当手指接近或触摸到触摸感应部31时，人体电容被感测到，假设人体电容的大小为Cf，触摸感应传感器9所感测到的电容大小为Cx+Cf，即感测到的电容大小发生了变化，该变化可以用来判断触摸感应部31是否有手指触摸或接近，从而实现触摸识别功能。该触摸识别功能可用于实现确认、返回等操作。第三方面，操作旋钮4处于旋转位41时和离开旋转位41时，所述磁敏角度传感器感应到的磁场强度不同，利用所感测到的磁场强度的不同，识别操作旋钮4是否从旋转位41移开或归位。因此通过移开/归位操作旋钮4，多功能磁吸附式旋钮也可以形成开关信号，以供控制使用。所有传感器所获得的数据将被交由后台的单片机或其它控制芯片来进行识别、处理分析，从而控制、驱动其他外围设备，如喇叭、LED、风扇等。
上述多功能磁吸附式旋钮至少具有以下有益效果：
1、它集旋钮和触控开关于一体，不但具有旋钮功能和触控功能，而且操作非常便利。其触控功能相当于苹果手机的HOME键功能，用户可以在此旋钮上完成如“选择”、“确认”、“返回”、甚至更复杂的“菜单”操作，可以替代传统的电器多按键操作面板，实现一键操作。
2、其利用电容感测和磁场进行通信，不需要在固定板1开孔连线，具有密封性好、安全性高且便于固定板表面清洁的特点。尤其对于厨房家电，比如煤气灶、抽油烟机，其易于清洁的特点体现得尤为明显。
3、操作旋钮的旋转与触控功能均不需要旋钮本身产生机械形变来实现，所以操作旋钮可以做到外观无缝隙，更加易于清洁，同时，无机械形变意味着更长的使用寿命。
4、无需额外采用如霍尔传感器、红外光传感器、干簧管等来作为操作旋钮是否被移开/归位的检测手段，具有更低的成本且更加适合小型化应用。
上述通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，这些详细的说明仅仅限于帮助本领域技术人员理解本发明的内容，并不能理解为对本发明保护范围的限制。本领域技术人员在本发明构思下对上述方案进行的各种润饰、等效变换等均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (11)
1.一种多功能磁吸附式旋钮，其特征在于，包括：
固定板(1)，其正面一侧设有旋转位(41)，背面一侧对应所述旋转位(41)设有定位磁体(6)；
操作旋钮(4)，其设有吸附磁体(2)、信号磁体(3)和触摸感应部(31)，所述吸附磁体(2)与所述定位磁体(6)配合将所述操作旋钮(4)吸附定位于所述旋转位(41)；
角位移传感器(7)，其设置于所述固定板(1)的背面一侧、且位置与所述信号磁体(3)对应，用于与所述信号磁体(3)配合检测所述操作旋钮(4)的角位移数据；以及
触摸感应传感器(9)，其设置于所述固定板(1)的背面一侧、且其触控输入脚与所述固定板(1)相连，用于通过所述固定板(1)和所述操作旋钮(4)检测来自所述触摸感应部(31)的触摸动作。
2.根据权利要求1所述的多功能磁吸附式旋钮，其特征在于，所述固定板(1)的背面一侧还设置有移开检测传感器(8)，所述移开检测传感器(8)的位置与所述信号磁体(3)对应，用于与所述信号磁体(3)配合检测所述操作旋钮(4)的移开动作和归位动作。
3.根据权利要求1所述的多功能磁吸附式旋钮，其特征在于：所述吸附磁体(2)和所述定位磁体(6)均为圆环结构。
4.根据权利要求3所述的多功能磁吸附式旋钮，其特征在于：以固定板(1)为参考平面，所述信号磁体(3)位于所述吸附磁体(2)的环内空间、所述环内空间的上方或所述环内空间的下方。
5.根据权利要求1所述的多功能磁吸附式旋钮，其特征在于：所述信号磁体(3)为单颗磁体、两颗磁体或多颗磁体。
6.根据权利要求1所述的多功能磁吸附式旋钮，其特征在于：所述触摸感应传感器(9)为独立的触摸传感芯片或具有触摸检测功能的其他功能芯片。
7.根据权利要求1所述的多功能磁吸附式旋钮，其特征在于：所述触摸感应传感器(9)的触控输入脚通过所述定位磁体(6)间接与所述固定板(1)相连。
8.根据权利要求1所述的多功能磁吸附式旋钮，其特征在于：所述触摸感应部(31)为所述操作旋钮(4)的整个外表面或部分外表面。
9.根据权利要求1所述的多功能磁吸附式旋钮，其特征在于：所述触摸感应部(31)为安装于所述操作旋钮(4)的片体，所述片体通过静电传导材料与所述信号磁体(3)和/或所述吸附磁体(2)相连。
10.根据权利要求2所述的多功能磁吸附式旋钮，其特征在于：所述移开检测传感器(8)和所述角位移传感器(7)为同一个磁敏角度传感器。
11.根据权利要求10所述的多功能磁吸附式旋钮，其特征在于：所述磁敏角度传感器为TMR磁敏角度传感器。
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