CN119675651A - 一种线性感应的光感微动开关 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种线性感应的光感微动开关，该微动开关包括绝缘的基座、与基座配合形成安装腔的上壳、位于安装腔内并插入基座的导电支架、通过导电支架安装在安装腔内可导电的弹簧片、部分伸出上壳外并与弹簧片配合的操作块、位于安装腔内的PCB板、插入基座中并对弹簧并提供预压并形成弹簧片的上止位的可导电的限位架、位于安装腔内并插入基座的静触片。该微动开关提供上下行程基准较正，并利用三角槽配合对射式光感结构，能够实现连续的线性信号感应输出，类似霍尔器件的线性响应。

Description

一种线性感应的光感微动开关

技术领域

本申请涉及微动开关领域，特别是一种线性感应的光感微动开关。

背景技术

现有的微动开关技术在消费电子、工业自动化和智能设备中广泛应用，其主要功能是通过触发信号实现开关控制。然而，大多数现有的微动开关依赖机械式触发和固定的触发模式，例如简单的开-关控制。这种设计在普通场景下能够满足基本需求，但在某些需要精确控制和线性响应的应用中，例如汽车油门加速控制或游戏鼠标、专业按键设备的线性功能操作，其局限性明显。

传统的机械式微动开关因触点式设计难以提供连续且可调节的线性信号输出，通常只能实现二值化的操作（如“开”或“关”）。这种二值化设计无法满足对于线性变化输入的需求，限制了用户在精确调节时的灵敏度和反馈体验。虽然市场上已有一些磁感应技术实现类似霍尔效应的线性输出，但磁感应结构体积较大，设计复杂，且易受外界磁场干扰，导致设备性能的不稳定。此外，磁感应技术的高制造成本也使得其在小型消费电子领域的推广面临一定阻碍。

这些不足主要源于现有技术对高精度线性感应的支持不足，同时未能有效兼顾小型化和高灵敏度需求。在需要线性操作的场景下，例如精确调节加速力度的油门控制，或游戏鼠标、专业键盘中要求细腻控制力道的功能操作，这些技术限制严重影响了用户体验和设备的功能拓展。因此，研发一种能够实现信号线性输出的小型光感应微动开关显得尤为必要。

发明内容

本申请的目的旨在至少克服现有技术所存在的一处不足，提供一种线性感应的光感微动开关，该微动开关提供上下行程基准较正，并利用三角槽配合对射式光感结构，能够实现连续的线性信号感应输出，类似霍尔器件的线性响应。这一特性使得微动开关在提供高灵敏度触发的同时，还能满足用户对线性变化输入的需求。

为实现上述目的，本申请公开了一种线性感应的光感微动开关，该微动开关包括绝缘的基座、与基座配合形成安装腔的上壳、位于安装腔内并插入基座的导电支架、通过导电支架安装在安装腔内可导电的弹簧片、部分伸出上壳外并与弹簧片配合的操作块、位于安装腔内的PCB板、插入基座中并对弹簧并提供预压并形成弹簧片的上止位的可导电的限位架、位于安装腔内并插入基座的静触片，其中，所述限位架与弹簧片接触时形成上触发位，弹簧片与静触片接触导通时形成下触发位；所述PCB板上相对设置有一个光发射端以及一个光接收端，光发射端与光接收端间形成一个感应光路；所述弹簧片的活动端向基座方向伸出有一片隔光片，该隔光片在常态下将光发射端与光接收端间的光路隔离，且隔光片设置有一个下窄上宽的三角形感应开口，相适配的，基座及PCB板上设置有避让隔光片的缺口位，隔光片弹簧片的活动端下行时，三角形感应开口使感应光路导通，并光通量越来越大。

在一些实施例中，所述发射端与接收端分别是为发光二极管和光电晶体。

在一些实施例中，所述导电支架延伸出基座形成第一端子，相对的，静触片同样延伸出基座形成第二端子，第一端子与第二端子与外部电路相接。

在一些实施例中，所述静触形与动触点相对的一端弯折，形成更宽的导电接触面。

在一些实施例中，所述PCB板与若干穿过基座的引脚相接，通过引脚与外部的电路相接。

在一些实施例中，所述PCB板呈类U字形，中心开口用于避让动触片及隔光片。

在一些实施例中，所述弹簧片具有提供弹力的弯折结构。

与现有技术相比较，本申请至少具有以下一个有益效果：

1、实现了微动开关的连续线性信号输出，显著提升了在精细控制场景中的适用性，例如精确的油门调节或专业键盘按键操作。

2、通过光感应结构取代传统机械和磁感应方式，降低了体积和结构复杂度，同时避免了外界磁场干扰带来的不稳定性。

3、提供了高灵敏度触发与线性响应的双重优势，显著改善了用户体验和设备的功能拓展，尤其是在需要灵敏且细腻输入的场景中。

4、设计简单且体积小，适合小型消费电子产品，且降低了制造成本，使其具备更广泛的应用潜力。

以上列出的有益效果并非穷尽全部优势。其他潜在的有益效果及详细技术实施方式将在本申请的实施例或其他描述部分中进一步揭示。

附图说明

在结合附图阅读下文的具体实施方式后，将更好地理解本公开的多个方面，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。在附图中:

图1是本申请公开的一种实施例的结构示意图，图中省略了上壳。

图2是本申请公开的一种实施例在另一视角下的结构示意图，图中省略了上壳。

图3是本申请公开的一种实施例在又一视角下的结构示意图，图中省略了上壳。

图4是本申请公开的一种实施例中弹簧片的结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图描述本公开，其中的附图示出了本公开的若干实施例。然而应当理解的是，本公开可以以多种不同的方式呈现出来，并不局限于下文描述的实施例;事实上，下文描述的实施例旨在使本公开的公开更为完整，并向本领域技术人员充分说明本公开的保护范围。还应当理解的是，本文公开的实施例能够以各种方式进行组合，从而提供更多额外的实施例。

应当理解的是，在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元件。在附图中，为清楚起见，某些特征的尺寸可以进行变形。

应当理解的是，说明书中的用辞仅用于描述特定的实施例，并不旨在限定本公开。说明书使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)除非另外定义，均具有本领域技术人员通常理解的含义。为简明和/或清楚起见，对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

说明书使用的单数形式“一”、“所述”和“该”除非清楚指明，均包含复数形式。说明书使用的用辞“包括”、“包含”和“含有”表示存在所声称的特征，但并不排斥存在一个或多个其它特征。说明书使用的用辞“和/或”包括相关列出项中的一个或多个的任意和全部组合。

实施例

参照附图1-3，本实施例涉及一种线性感应的光感微动开关，其包括绝缘基座1、与基座1配合形成安装腔的上壳、插入基座1并位于安装腔内的导电支架、通过导电支架固定于安装腔内的可导电弹簧片2、部分伸出上壳并与弹簧片2配合的操作块5、位于安装腔内的PCB板9、插入基座1中并对弹簧片2提供预压并形成弹簧片2的上止位的限位架4、以及位于安装腔内并插入基座1的静触片3。应当理解的是，上述组件之间通过紧密配合形成一种结构紧凑的微动开关，从而提高整个装置的可靠性和适用性。

绝缘基座1采用高绝缘性能的工程塑料材质制成，其功能在于支撑并固定其他元件，确保微动开关在运行过程中保持稳定，不受外界环境因素如湿气或灰尘的影响。基座1与上壳结合形成一个密闭的安装腔，为内部组件提供保护，从而延长产品的使用寿命。此外，应当指出，基座1的结构设计有助于提高整体装置的抗冲击能力，使其能够适应不同应用环境中的需求。

导电支架通过插入基座1来支撑并固定弹簧片2的位置。导电支架由导电性能优良的金属材料制成，其功能在于为弹簧片2的安装提供稳定支撑，同时确保弹簧片2在电气信号的传输中保持良好的导电性能。本领域技术人员应当理解，导电支架的设计在确保整个微动开关的电气可靠性方面发挥了重要作用。

弹簧片2是由弹性和导电性优异的金属材料制成，通过导电支架安装在基座1内。弹簧片2的主要功能是根据操作块5的作用提供反向的弹性位移，从而在弹簧片2的不同位移状态下形成上触发位和下触发位。上触发位通过弹簧片2与限位架4接触形成，而下触发位则通过弹簧片2与静触片3接触形成，分别用于实现精确的止位和导通信号的输出。本领域普通技术人员应当理解，弹簧片2的设计使得该微动开关能够在多次使用过程中保持稳定的机械性能和导电性能。

限位架4插入基座1中，设置于弹簧片2的上方，主要由导电金属制成。当弹簧片2在操作块5的按压作用下运动时，限位架4提供了一个上止位。上触发位的作用是为弹簧片2提供一个稳定的位置，确保微动开关的动作过程具有重复性和精确性，这对线性信号的感应起着关键的较正作用。应当理解的是，限位架4的设计在提高装置整体稳定性方面具有重要的意义。

操作块5部分伸出上壳外，以便于用户操作。操作块5的材质为高强度工程塑料，具备足够的耐磨和抗冲击性能。用户通过施加外力按压操作块5，使操作块5推动弹簧片2产生弹性位移，最终实现微动开关的触发。本领域技术人员应当理解，操作块5的材料选择在确保设备耐久性和使用舒适度方面发挥了重要作用。

静触片3位于安装腔内，并与弹簧片2配合形成下触发位。当弹簧片2受力向下运动，直至与静触片3接触时，电路导通，完成信号的输出。静触片3采用优质导电金属，确保信号传递的可靠性和电路导通的低阻抗。应当理解的是，静触片3的导电性能和接触设计对于保证整个开关的导通可靠性至关重要。

PCB板9位于安装腔内，其上集成有光发射端7和光接收端6，这两个元件分别安装在PCB板9上并形成相对设置的关系。光发射端7发出红外光束，而光接收端6用于接收光束。隔光片8设置在弹簧片2的活动端并位于光路中，其材质为光学隔离材料，具有优异的光学密度，能够有效阻挡光的通过。在初始状态下，隔光片8完全隔断光发射端7与光接收端6之间的光路。应当指出，隔光片8的结构设计对于实现精确的光路控制具有重要作用。

当操作块5被按压，弹簧片2随之向下运动，隔光片8的三角形感应开口10逐步暴露光路。该三角形开口10下窄上宽，随着弹簧片2的下行运动，开口暴露的面积逐渐增大，从而使得光通量不断增加，光接收端6接收到的光信号也呈线性增加。这一设计确保了光通量的变化与弹簧片2的位移量之间形成线性关系，实现了精确的线性感应信号输出。本领域普通技术人员应当理解，光通量的逐渐变化有效地实现了对输出信号的线性控制，使得设备的适用范围得到了显著扩展。

光发射端7与光接收端6之间的光路逐步打开的过程中，光接收端6接收到不同强度的光信号，PCB板9中的处理电路将该信号进行处理和放大，输出一个与光通量变化相对应的模拟信号。这一线性变化的信号使得微动开关能够输出多级可调的信号，从而在实际应用中实现精细化的控制。这种通过调节光通量实现线性输出的方式，较传统的机械开关或磁感应开关，具有更高的灵敏度和响应速度，并避免了外界磁场对信号的干扰。

具体的工作步骤为：当用户按压操作块5，弹簧片2在其作用下逐渐下行，首先与限位架4接触，形成上触发位。此时，限位架4的作用是为弹簧片2提供一个止位，从而确保其在初始位置的稳定性。继续下压操作块5时，弹簧片2与静触片3接触，形成下触发位，实现电路导通，完成信号的输出过程。同时，弹簧片2的下行运动使隔光片8上的三角形感应开口10逐渐暴露光路，光通量随着弹簧片2的位移呈线性增大，从而输出与位移量相对应的线性信号。应当理解的是，通过上触发位和下触发位的设计，使得整个动作过程更加可靠和可预测，从而显著提高了设备的整体性能。

在实际应用中，例如在游戏鼠标的使用场景中，用户按压力度的变化能够通过操作块5驱动弹簧片2的下行位移，从而调节隔光片8上的感应开口10暴露的面积，最终使得光接收端6接收到不同程度的光通量，进而输出相应强度的信号。这种信号能够反映用户的按压幅度，提升鼠标在游戏场景中的精细控制能力，确保根据按压力度对游戏中的操作产生相应反馈，提供更加沉浸式的操作体验。本领域技术人员应当理解，这种精细的控制方式对于游戏体验的提升有显著的积极影响。在汽车油门踏板的应用中，该光感应微动开关同样可以根据驾驶员的踩踏力度产生线性变化的控制信号，从而实现平稳、精确的加速控制。

综上所述，本申请的线性感应光感微动开关通过巧妙的结构设计，利用弹簧片2的位移控制光通量的变化，从而实现线性信号的输出。其具有高灵敏度、良好的线性响应性能，且结构紧凑，适用于小型化的消费电子产品中。上触发位和下触发位分别用于提供止位和较正参考点，从而确保整个动作过程具有高度的重复性和精确性。应当理解的是，这种结构设计和工作原理使得该微动开关能够在各种需要精细控制的应用中表现出色，显著提升设备的用户体验和性能稳定性。

虽然已经描述了本公开的示范实施例，但是本领域技术人员应当理解的是，在本质上不脱离本公开的精神和范围的情况下能够对本公开的示范实施例进行多种变化和改变。因此，所有变化和改变均包含在权利要求所限定的本公开的保护范围内。本公开由附加的权利要求限定，并且这些权利要求的等同物也包含在内。

Claims (7)

1.一种线性感应的光感微动开关，其特征在于，该微动开关包括：绝缘的基座、与基座配合形成安装腔的上壳、位于安装腔内并插入基座的导电支架、通过导电支架安装在安装腔内可导电的弹簧片、部分伸出上壳外并与弹簧片配合的操作块、位于安装腔内的PCB板、插入基座中并对弹簧并提供预压并形成弹簧片的上止位的可导电的限位架、位于安装腔内并插入基座的静触片，其中，所述限位架与弹簧片接触时形成上触发位，弹簧片与静触片接触导通时形成下触发位；所述PCB板上相对设置有一个光发射端以及一个光接收端，光发射端与光接收端间形成一个感应光路；所述弹簧片的活动端向基座方向伸出有一片隔光片，该隔光片在常态下将光发射端与光接收端间的光路隔离，且隔光片设置有一个下窄上宽的三角形感应开口，相适配的，基座及PCB板上设置有避让隔光片的缺口位，隔光片弹簧片的活动端下行时，三角形感应开口使感应光路导通，并光通量越来越大。

2.如权利要求1中所述的一种线性感应的光感微动开关，其特征在于：所述发射端与接收端分别是为发光二极管和光电晶体。

3.如权利要求1中所述的一种线性感应的光感微动开关，其特征在于：所述导电支架延伸出基座形成第一端子，相对的，静触片同样延伸出基座形成第二端子，第一端子与第二端子与外部电路相接。

4.如权利要求1中所述的一种线性感应的光感微动开关，其特征在于：所述静触形与动触点相对的一端弯折，形成更宽的导电接触面。

5.在一些实施例中，所述PCB板与若干穿过基座的引脚相接，通过引脚与外部的电路相接。

6.如权利要求1中所述的一种线性感应的光感微动开关，其特征在于：所述PCB板呈类U字形，中心开口用于避让动触片及隔光片。

7.如权利要求1中所述的一种线性感应的光感微动开关，其特征在于：所述弹簧片具有提供弹力的弯折结构。