CN213483629U - 一种中心定位式多功能磁吸附旋钮 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种中心定位式多功能磁吸附旋钮，其包括固定板(1)和操作旋钮(4)，固定板的背面一侧设有定位磁体(7)、角位移传感器(9)和触摸感应传感器(10)，操作旋钮(4)设有吸附磁体(2)、信号磁体(3)和触摸感应部(21)，所述吸附磁体设置于以操作旋钮(4)底部为参考平面的所述操作旋钮的中心，所述信号磁体(3)设置于所述吸附磁体(2)的俯视外侧或延伸至所述吸附磁体(2)的俯视外侧。本磁吸附旋钮的定位磁体和吸附磁体只有一种稳定状态，能够使操作旋钮准确回归到旋转位，而且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。

Description

一种中心定位式多功能磁吸附旋钮

技术领域

本实用新型涉及电器领域，具体是一种中心定位式多功能磁吸附旋钮。

背景技术

相比机械式旋钮，磁吸附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。

如图1所示，现有的磁吸附旋钮包括固定板1、操作旋钮4和角位移传感器9，固定板1的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7；操作旋钮4设有吸附磁体2和信号磁体3，所述吸附磁体2用于与所述定位磁体7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 9设置于所述固定板1的背面一侧，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。其中，吸附磁体2和定位磁体7采用磁环。这类磁吸附旋钮存在以下缺陷：定位磁体7和吸附磁体2存在多种稳定状态，一种是，两个磁环重合时，操作旋钮4正常吸附归位居中于旋转位41，另一种是两个磁环处在图2所示状态时，达到力平衡，导致操作旋钮4无法自动吸附归位居中于旋转位41。由于存在上述第二种状态，在实际应用中需要人工加以外力才能使操作旋钮4归位居中，而在未归位居中时，操作旋钮4所受的吸附力较小，容易受轻微外力影响导致错误移位、误转动、易掉落等不良后果，在影响用户体验的同时也给操作带来一定的潜在安全性风险。

另一方面，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”；或者需要进行模式切换操作等等，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。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种中心定位式多功能磁吸附旋钮，以解决现有技术存在的上述缺陷。

为达上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种中心定位式多功能磁吸附旋钮，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) 的中心设有定位磁体(7)；

操作旋钮(4)，其设有吸附磁体(2)和信号磁体(3)，所述吸附磁体(2)用于与所述定位磁体(7)配合将所述操作旋钮(4)吸附定位于所述旋转位(41)；以及

角位移传感器(9)，其设置于所述固定板(1)的背面一侧，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；

以所述操作旋钮(4)的底部为参考平面，所述吸附磁体(2)设置于所述操作旋钮(4)的俯视中心位置，所述信号磁体(3)设置于所述吸附磁体(2)的俯视外侧或延伸至所述吸附磁体(2)的俯视外侧；

所述操作旋钮(4)还设有触摸感应部(21)，所述固定板(1)的背面一侧还设有触摸感应传感器(10)，所述触摸感应传感器(10)的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 (21)的触摸动作。

优选地，所述定位磁体(7)和电路基板之间还设有导电弹簧(8)，所述触摸感应传感器(10)的触控输入脚依次经所述导电弹簧(8)、所述定位磁体(7)后与所述固定板(1)相连。

优选地，所述定位磁体(7)和所述固定板(1)之间还设有导电海绵(6)。

优选地，所述固定板(1)的背面一侧对应所述信号磁体(3)还设有移开检测传感器，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，所述移开检测传感器和所述角位移传感器(9)为同一个传感器。

优选地，所述移开检测传感器为霍尔磁传感器，所述角位移传感器(9)为 AMR磁敏角度传感器。

在一种方案中，所述信号磁体(3)为间隔分布于以所述旋钮(4)的轴线为中心的圆周(31)上的多个磁块，且至少一个南极和至少一个北极朝向所述操作旋钮(4)的底部。

在另一种方案中，所述信号磁体(3)为单颗径向充磁的磁环，所述信号磁体 (3)的磁极个数为两个或多个。

还有一种方案中，所述信号磁体(3)为单颗轴向充磁的磁柱，所述信号磁体 (3)的磁极个数为两个或多个。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本磁吸附旋钮的吸附磁体设置于操作旋钮的中心，定位磁体与旋转位的中心正对，定位磁体和吸附磁体只有一种稳定状态，即只有二者的端部正对时是稳定的，因此定位磁体和吸附磁体配合能够使操作旋钮准确回归到旋转位，以此提高产品用户体验的同时，也增强了产品可靠性。

本磁吸附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。

附图说明

图1为现有磁吸附旋钮的结构示意图；

图2为定位磁体和吸附磁体的另一种稳定状态；

图3为第一实施磁吸附旋钮的结构示意图；

图4为第一实施例中信号磁体的结构示意图；

图5为操作旋钮端部的触摸标识的示意图；

图6为触摸感应片的一实施例的结构示意图；

图7为触摸感应片的另一实施例的结构示意图；

图8为第二实施磁吸附旋钮的结构示意图；

图9为第二实施例中信号磁体的结构示意图；

图10为第三实施磁吸附旋钮的结构示意图；

图11为第三实施例中信号磁体的结构示意图；

附图标记：1、固定板；2、吸附磁体；21、触摸感应部；22、触摸标识；3、信号磁体；31、圆周；4、操作旋钮；41、旋转位；5、电路基板；6、导电海绵； 7、定位磁体；8、导电弹簧；9、角位移传感器；10、触摸感应传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

第一实施例：

请参照图3，本磁吸附旋钮包括：固定板1，操作旋钮4，信号磁体3，角位移传感器9。

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的中心设有定位磁体7。定位磁体7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。当采用支架支撑时，定位磁体7与固定板1之间安装导电海绵6以消除两者之间的隔空间隙，使触摸效果更好。导电海绵6也可以用其他静电传导材料替代，如弹簧、塑料片等。

操作旋钮4的中心固装有吸附磁体2，所述吸附磁体2与所述定位磁体7 配合将所述操作旋钮4吸附定位于所述旋转位41。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7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。

以所述操作旋钮4的底部为参考平面，所述吸附磁体2设置于所述操作旋钮4的俯视中心位置，所述信号磁体3设置于所述吸附磁体2的俯视外侧，信号磁体3为角位移传感器9提供变化的磁场，以供检测操作旋钮4的角位移数据，实现旋钮功能。

角位移传感器9固装在所述固定板1的背面一侧，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。角位移传感器9为AMR磁敏角度传感器，通过电路基板5安装于所述固定板1的背面一侧，位置与所述信号磁体3 对应，AMR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。

参照图4，第一实施例中，信号磁体3包括两个磁块，一个磁块的南极朝向所述操作旋钮4的底部，另一个磁块的北极朝向所述操作旋钮4的底部，两个磁块等间隔设置于以所述操作旋钮4的中心为圆心的圆周31上。结合图3、图4，当在旋转位41旋转操作旋钮4时，信号磁体3同步转动，在角位移传感器9的感应侧产生南北极交替变换的磁场，角位移传感器9感应该南北极交替变换的磁场，得到操作旋钮4的角位移数据。根据以上原理可知，当信号磁体 3设计为数量更多的磁块时，也可以实现随着操作旋钮4在旋转位41旋转，在角位移传感器9的感应侧产生南北极交替变换的磁场，即：本信号磁体3可以包括更多数量的磁块，本申请不对磁块的数量做限制。

参照图3，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21，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22(见图5)，触摸标志22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吸附磁体2和/或信号磁体3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7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21。

参照图3，固定板1的背面一侧还设有触摸感应传感器10，触摸感应传感器10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10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与定位磁体7相连，定位磁体7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7传导至触摸感应传感器 10，其中可选用的静电导体包括但不限于亚克力、玻璃、塑料、金属，优选弹簧8。第二种方式：触控输入脚不经过定位磁体7，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10。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10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10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10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21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21镀膜或喷漆，此膜层或漆层也为触摸感应部21的一部分。

进一步在固定板1的背面一侧对应所述信号磁体3还设置有移开检测传感器，本实施例中，移开检测传感器和角位移传感器9为同一个传感器。移开检测传感器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，可以利用移开检测的结果实现开关功能。移开检测的原理是：操作旋钮4 处于旋转位41时和离开旋转位41时，所述移开检测传感器感应到的磁场强度不同，因此通过移开/归位操作旋钮4可以形成开关信号，以供控制使用。本实施例将移开检测传感器和角度传感器7共用同一个磁敏角度传感器，这样减少了电子元件，使成本更低以及更加适合小型化应用。可以理解，移开检测传感器也可以采用一个独立的霍尔磁传感器。

上述磁吸附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产生南北极交替变换的磁场，角位移传感器9感应该南北极交替变换的磁场获得操作旋钮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21时，触摸感应传感器10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21时，触摸感应传感器10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21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10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21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，因此通过移开/ 归位操作旋钮4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。

第二实施例：

请参照图8，第二实施例中，磁吸附旋钮包括：固定板1，吸附磁体2，信号磁体3，操作旋钮4，电路基板5，导电海绵6，定位磁体7，导电弹簧8，角位移传感器9，移开检测传感器，触摸感应部21，触摸感应传感器10。

除信号磁体3外，其余均与第一实施例相同，此处不再赘述。

请参照图9，在第二实施例中，信号磁体3为单颗径向充磁的磁环，磁极个数为两个，一个N极一个S极。

结合图8和图9，当在旋转位41旋转操作旋钮4时，信号磁体3同步转动，在角位移传感器9的感应侧产生南北极交替变换的磁场，角位移传感器9感应该南北极交替变换的磁场，得到操作旋钮4的角位移数据。应当指出，作为信号磁体3的磁环的磁极的数量可以为更多，本申请不对其数量做限制。

第三实施例：

请参照图10，第三实施例中，磁吸附旋钮包括：固定板1，吸附磁体2，信号磁体3，操作旋钮4，电路基板5，导电海绵6，定位磁体7，导电弹簧8，角位移传感器9，移开检测传感器，触摸感应部21，触摸感应传感器10。

除信号磁体3外，其余均与第一实施例相同，此处不再赘述。

请参照图10和图11，在第三实施例中，信号磁体3为单颗轴向充磁的磁柱，其磁极个数为两个，一个N极一个S极。信号磁体3的位置横跨所述吸附磁体2，延伸至所述吸附磁体2外侧。当在旋转位41旋转操作旋钮4时，信号磁体3同步转动，在角位移传感器9的感应侧产生南北极交替变换的磁场，角位移传感器9感应该南北极交替变换的磁场，得到操作旋钮4的角位移数据。应当指出，作为信号磁体3的磁柱的磁极的数量可以为更多，本申请不对其数量做限制。

由上述可见，本磁吸附旋钮的吸附磁体2设置于操作旋钮4的中心，定位磁体7与旋转位41的中心正对，定位磁体7和吸附磁体4只有端部正对时相对位置是稳定的，即只有一种稳定状态，因此定位磁体7和吸附磁体2的配合，能够使操作旋钮4准确回归到旋转位41，以此提高产品用户体验的同时，也增强了产品可靠性。另一方面，在操作旋钮4设有触摸感应部21，在固定板1的背面一侧设有触摸感应传感器10，触摸感应传感器10的触控输入脚与固定板1 相连，触摸感应传感器10通过固定板1和操作旋钮4能够检测来自触摸感应部 21的触摸动作，以此使得本磁吸附旋钮具备旋钮功能和触控开关功能，而且在执行旋钮功能的同时，手指不需移开旋钮即可执行触控功能，使得操作非常便利。

上述通过具体实施例对本实用新型进行了详细的说明，这些详细的说明仅仅限于帮助本领域技术人员理解本实用新型的内容，并不能理解为对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员在本实用新型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实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种中心定位式多功能磁吸附旋钮，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)的中心设有定位磁体(7)；

操作旋钮(4)，其设有吸附磁体(2)和信号磁体(3)，所述吸附磁体(2)用于与所述定位磁体(7)配合将所述操作旋钮(4)吸附定位于所述旋转位(41)；以及

角位移传感器(9)，其设置于所述固定板(1)的背面一侧，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；

其特征在于：

以所述操作旋钮(4)的底部为参考平面，所述吸附磁体(2)设置于所述操作旋钮(4)的俯视中心位置，所述信号磁体(3)设置于所述吸附磁体(2)的俯视外侧或延伸至所述吸附磁体(2)的俯视外侧；

所述操作旋钮(4)还设有触摸感应部(21)，所述固定板(1)的背面一侧还设有触摸感应传感器(10)，所述触摸感应传感器(10)的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(21)的触摸动作。

2.根据权利要求1所述的中心定位式多功能磁吸附旋钮，其特征在于：所述定位磁体(7)和电路基板之间还设有导电弹簧(8)，所述触摸感应传感器(10)的触控输入脚依次经所述导电弹簧(8)、所述定位磁体(7)后与所述固定板(1)相连。

3.根据权利要求2所述的中心定位式多功能磁吸附旋钮，其特征在于：所述定位磁体(7)和所述固定板(1)之间还设有导电海绵(6)。

4.根据权利要求1所述的中心定位式多功能磁吸附旋钮，其特征在于：所述固定板(1)的背面一侧对应所述信号磁体(3)还设有移开检测传感器，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。

5.根据权利要求4所述的中心定位式多功能磁吸附旋钮，其特征在于：所述移开检测传感器和所述角位移传感器(9)为同一个传感器。

6.根据权利要求4所述的中心定位式多功能磁吸附旋钮，其特征在于：所述移开检测传感器为霍尔磁传感器，所述角位移传感器(9)为磁敏角度传感器。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的中心定位式多功能磁吸附旋钮，其特征在于：所述信号磁体(3)为间隔分布于以所述旋钮(4)的轴线为中心的圆周(31)上的多个磁块，且至少一个南极和至少一个北极朝向所述操作旋钮(4)的底部。

8.根据权利要求1至6中任意一项所述的中心定位式多功能磁吸附旋钮，其特征在于：所述信号磁体(3)为单颗径向充磁的磁环，所述信号磁体(3)的磁极个数为两个或多个。

9.根据权利要求1至6中任意一项所述的中心定位式多功能磁吸附旋钮，其特征在于：所述信号磁体(3)为单颗轴向充磁的磁柱，所述信号磁体(3)的磁极个数为两个或多个。

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