CN105187041A - 一种磁力反馈的无触点开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁力反馈的无触点开关，包括底座、开关元件、外壳、第一磁性材料部、按键、第二磁性材料部，外壳的敞口端与底座固定相连，外壳的另一端为通孔端，按键贯穿通孔，第一磁性材料部通过远离或靠近对开关元件进行触发，第一磁性材料部与第二磁性材料部相互吸引，开关元件固定设置于按键下部，开关元件为磁敏集成电路，开关元件的传感器是无触点的磁传感器。本发明采用集成电路作为开关元件，响应速度快，没有机械按钮的触点抖动问题，开关元件采用气密性封装，耐湿热，防尘，使用寿命长；本发明的磁力反馈的无触点开关采用磁钢与软磁材料作为力反馈的发生装置，确保按键具有普通按键的操作手感，同时能够持久保持该操作手感。

Description

一种磁力反馈的无触点开关

技术领域

本发明涉及一种开关，特别涉及一种磁力反馈的无触点开关。

背景技术

现有开关技术中，开关按键大多属于机械触点式，以弹簧或者金属簧片的形变力作为回复力，这种开关在使用过程中存在按键抖动的问题，同时还存在机械疲劳和锈蚀等问题，严重影响到产品的使用寿命。

市场上同时也存在一些高端按键，具有抗疲劳和耐腐蚀等特点，但是售价颇高。电容按键的应用，受到接触物体的限制，在非导体接触下，不能很好工作。电容按键属于接触操作，没有力反馈，按下动作是否有效，需要操作者进行判断。光电按键很容易受到强光、粉尘、油污等影响，容易出现失灵失控的故障。

发明内容

针对现有技术中开关按键存在的上述问题，本发明提供一种带力反馈，具有寿命长、耐高温、适用环境广泛的磁力反馈的无触点开关。

本发明的技术方案如下：

一种磁力反馈的无触点开关，包括底座、开关元件、外壳、第一磁性材料部、按键、第二磁性材料部，所述外壳的一端为设有敞口的敞口端，敞口端与底座固定相连，所述外壳的另一端为开设有通孔的通孔端，按键的一端穿过通孔延伸至整个装置外部，另一端向整个装置内部延伸，从而使按键能够沿贯通于通孔的方向运动，所述第一磁性材料部固定设置于按键向整个装置内部延伸的这一端上，通过远离或靠近对开关元件进行触发，所述第二磁性材料部固定设置于外壳通孔端的内壁上，第一磁性材料部与第二磁性材料部相互吸引，所述开关元件固定设置于按键下部，开关元件为磁敏集成电路，开关元件的传感器是无触点的磁传感器。本发明的开关按键采用磁敏集成电路作为开关元件，具有无触点、不产生电火花、无信号抖动、寿命长等优点；为了保证本发明的开关按键具有与机械按键一样的操作手感，采用磁力作为回复力；按键内设置的第一磁性材料部和第二磁性材料部，跟开关元件距离较近，这种紧密的磁路结构确保外界电磁或者永久磁钢对于按键内部的开关元件的影响很弱，几乎没有影响，因此，本发明的开关按键在电磁干扰环境也有很强的适用性。

作为本发明的进一步改进，所述无触点的磁传感器包括有源的霍尔集成电路和磁敏电阻，以及无源的零功耗磁敏传感器。本发明的开关元件的选择具有多样性，可针对不同行业进行配套安装：对于功耗要求严格的场合，可以采用低功耗传感器或者零功耗磁敏传感器作为按键传感器，对系统功耗分流很小；对于负载能力要求较高的场合，可以采用具有大电流输出能力的磁敏电路作为按键传感器，可保证负载正常工作。

作为本发明的进一步改进，所述第一磁性材料部为由磁钢组成的磁钢部，所述第二磁性材料部为由软磁材料组成的软磁材料部，磁钢部与软磁材料部相互吸引，磁钢部作为开关元件的触发体。本发明的开关按键采用磁钢与软磁材料的设计，两者在无外力作用时，会吸合在一起。当手指按下按键帽，需要克服磁钢和软磁材料的吸力，操作触感相当于普通机械触点开关。磁钢跟软磁材料间的吸力，与采用弹簧之弹力作为磁钢还原的回复力，具有更长的使用寿命。按键的磁回复力设计还考虑到了，磁钢对软磁材料的磁化作用，因此采用了软磁材料具有很高的矫顽力，其难以被磁化，确保了操作手感能够维持整个按键寿命；同时，由于软磁材料没有被磁化，那么对磁钢来说，它就处在“零磁场”的环境中，使磁钢寿命更长。本按键高矫顽力软磁材料与磁钢配合形成磁回复力的结构，与使用两个同极磁钢相排斥形成磁回复力的结构相比来说，具有更长寿命。

作为本发明的进一步改进，所述开关元件封装于底座或外壳中，采用气密性封装。本发明的开关元件封装于底座或外壳中，采用气密性封装，具有良好的环境适应能力，对于油污、粉尘、强光、加油站等恶劣环境都可以应对。

本发明的有益效果如下：

1、本发明的磁力反馈的无触点开关采用集成电路作为开关元件，响应速度快，同时没有机械按钮的触点抖动问题；开关元件采用气密性封装，耐湿热，防尘，具有使用寿命长的特点。

2、本发明的磁力反馈的无触点开关采用磁钢与软磁材料作为力反馈的发生装置，确保按键具有普通按键的操作手感，同时能够持久保持该操作手感。

附图说明

图1是开关按键未被按压状态下本发明的结构示意图；

图2是开关按键被按压状态下本发明的结构示意图。

图中：1、底座；2、开关元件；3、外壳；4、磁钢部；5、按键；6、软磁材料部。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例作进一步详细说明。

本发明一种磁力反馈的无触点开关的一种优选例的结构如图1和图2所示，包括底座1、开关元件2、外壳3、第一磁性材料部(作为本发明的优选实施方式，第一磁性材料部为由磁钢组成的磁钢部4)、按键帽5、第二磁性材料部(作为本发明的优选实施方式，第二磁性材料部为由软磁材料组成的软磁材料部6)。

底座1上设置有槽孔，将开关元件2安装在槽孔内。在底座1的四周设置卡扣，外壳3四周设置方孔，底座1上的卡扣和外壳3上的方孔相互连接完成固定配合。

开关元件2安装在底座1的槽孔中，并进行封装，其引脚裸露在底座外面。传感器是无触点的磁传感器，可以是有源的霍尔集成电路和磁敏电阻，也可以是无源的零功耗磁敏传感器。本发明仅描述开关元件2安装于底座1中的情形，开关元件2不局限于底座1中，亦可安装于外壳3内，其工作原理一致，不做赘述。

外壳3的一端设计为敞口，可以将底座装入其中；另一端中心开有圆孔，按键5透过圆孔露在外面，这端内部固定有软磁材料部6，与磁钢部4相互吸引。

磁钢部4固定在按键5的底部，通过远离和靠近的方式对底座1中的开关元件2进行触发。作为触发件磁钢部4，其材料优选为钕铁硼磁铁。

按键5的按键帽通过外壳3的圆孔露在外面，作为手指触碰的媒介。按键5的另一端设有槽孔，磁钢部4安装在该槽孔内，作为开关元件2的触发物体。

本发明一种磁力反馈的无触点开关的工作方式如下：

当按键无外力作用时，按键被吸合在外壳顶部，与底座分离，两者间有一定的间隙。此状态下，磁钢作用在磁敏传感器的磁感应强度较小，传感器未被触发，无信号输出。该状态如图1所示。

当按键被按下时，按键在外力作用下，克服与顶部的软磁材料的吸力，向底座靠近，磁钢接近传感器后，作用在传感器上的磁感应强度增加，传感器被触发，输出信号。该状态如图2所示。

当外力撤消后，按键帽在磁钢和软磁材料的吸合力下，恢复到初始状态，随着磁钢的远离，作用在传感器的磁感应强度减小，传感器停止工作，无信号输出。该状态如图1所示。

综上所述，本发明一种磁力反馈的无触点开关具有如下特点：

开关按键采用磁敏集成电路作为开关元件，具有无触点、不产生电火花、无信号抖动、寿命长等优点；开关元件的选择具有多样性，可针对不同行业进行配套安装：对于功耗要求严格的场合，可以采用低功耗传感器或者零功耗磁敏传感器作为按键传感器，对系统功耗分流很小；对于负载能力要求较高的场合，可以采用具有大电流输出能力的磁敏电路作为按键传感器，可保证负载正常工作。

开关元件封装于底座或外壳中，采用气密性封装，具有良好的环境适应能力，对于油污、粉尘、强光、加油站等恶劣环境都可以应对。按键内设置的软磁材料和触发磁钢，跟开关元件距离较近，这种紧密的磁路结构确保外界电磁或者永久磁钢对于按键内部的开关元件的影响很弱，几乎没有影响。因此，本按键在电磁干扰环境也有很强的适用性。

为了保证本无触点按键具有与机械按键一样的操作手感，采用磁力作为回复力。本按键采用磁钢与软磁材料的设计，两者在无外力作用时，会吸合在一起。当手指按下按键帽，需要克服磁钢和软磁材料的吸力，操作触感相当于普通机械触点开关。磁钢跟软磁材料间的吸力，与采用弹簧之弹力作为磁钢还原的回复力，具有更长的使用寿命。按键的磁回复力设计还考虑到了，磁钢对软磁材料的磁化作用，因此采用了软磁材料具有很高的矫顽力，其难以被磁化，确保了操作手感能够维持整个按键寿命；同时，由于软磁材料没有被磁化，那么对磁钢来说，它就处在“零磁场”的环境中，使磁钢寿命更长。本按键高矫顽力软磁材料与磁钢配合形成磁回复力的结构，与使用两个同极磁钢相排斥形成磁回复力的结构相比来说，具有更长寿命。因为同极相斥的关系，使得两个磁钢都处于“退磁场”中，使用时间稍久些两个磁钢的强度都会减弱，势必会影响到按键的使用和电气性能。

按键的设计，在无触点的基础上，兼顾了操作手感和使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种磁力反馈的无触点开关，其特征在于：包括底座(1)、开关元件(2)、外壳(3)、第一磁性材料部、按键(5)、第二磁性材料部，所述外壳(3)的一端为设有敞口的敞口端，敞口端与底座(1)固定相连，所述外壳(3)的另一端为开设有通孔的通孔端，按键(5)的一端穿过通孔延伸至整个装置外部，另一端向整个装置内部延伸，从而使按键(5)能够沿贯通于通孔的方向运动，所述第一磁性材料部固定设置于按键(5)向整个装置内部延伸的这一端上，通过远离或靠近对开关元件(2)进行触发，所述第二磁性材料部固定设置于外壳(3)通孔端的内壁上，第一磁性材料部与第二磁性材料部相互吸引，所述开关元件(2)固定设置于按键(5)下部，开关元件(2)为磁敏集成电路，开关元件(2)的传感器是无触点的磁传感器。

2.根据权利要求1所述的一种磁力反馈的无触点开关，其特征在于：所述无触点的磁传感器包括有源的霍尔集成电路和磁敏电阻，以及无源的零功耗磁敏传感器。

3.根据权利要求1或2所述的一种磁力反馈的无触点开关，其特征在于：所述第一磁性材料部为由磁钢组成的磁钢部(4)，所述第二磁性材料部为由软磁材料组成的软磁材料部(6)，磁钢部(4)与软磁材料部(6)相互吸引，磁钢部(4)作为开关元件(2)的触发体。

4.根据权利要求1所述的一种磁力反馈的无触点开关，其特征在于：所述开关元件(2)封装于底座(1)或外壳(3)中，采用气密性封装。