CN105281732A - 一种感应式开关旋钮及其编码方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种感应式开关旋钮及其编码方法，包括感应开关电路板与感应旋钮，所述感应开关电路板与所述感应旋钮分别放置在操作面板的两侧，感应开关电路板与感应旋钮通过两个相互吸引的永磁体来定位，应开关电路板还设置有分布在同一圆弧上的多个霍尔开关，感应旋钮还包括旋钮基座、以及均匀分布在旋钮基座内壳的同一圆周上的多个永磁体，其特征在于：霍尔开关个数为2X个；永磁体个数为4Y个，X、Y为自然数，两个相邻感应磁极为N的永磁铁与两个相邻感应磁极为S的永磁铁的交替放置；霍尔开关与永磁体所在的圆处在空间的同心圆上；且每一组霍尔开关在圆弧上的布局角度与相邻两个永磁体在圆弧上的布局角度一致。本发明结构新颖，通用性强。

Description

一种感应式开关旋钮及其编码方法

技术领域

本发明涉及一种开关旋钮，特别是涉及一种感应式开关旋钮及其编码方法。

背景技术

现有的开关旋钮大都属于物理连接的开关旋钮，如电位器式开关旋钮、带杆编码式开关旋钮，这种物理连接的旋钮不仅在使用中会因机械结构的磨损影响使用寿命，同时物理连接的旋钮在使用时由于需要在电器设备的面板上开孔，破坏设备外壳的完整性和密封性，导致面板的受力强度会大大削弱，还会导致设备外部的污染物进入设备内部，对设备内部的零部件和电路构成污染和破坏，同时在一定程度上也妨碍了面板的清洁。

为此，人们提出了一种感应式开关旋钮，如授权公开号为CN101005280B(专利号为ZL200610033206.X)的中国发明专利就公布了这样一种感应编码开关，其包括感应开关板与感应旋钮，所述感应开关板与所述感应旋钮分别放置在操作面板的两侧，并通过所述感应开关板中心的第一永磁体与所述感应旋钮中心的第二永磁体的相互吸引来定位，所述感应开关板包括均匀分布在同一圆周上的n(n＞＝3)个霍尔开关，所述感应旋钮包括用来固定第二永磁体的底座、安装在该底座上的旋钮以及均匀分布在该旋钮内壳的同一圆周上的m(m为偶数)个永磁体，通过旋转所述旋钮产生相对于所述感应开关板变化的磁场。在该结构中，霍尔开关的最少个数为3，旋钮内部的永磁体与开关板上的霍尔开关的布局为固定方式，即：旋钮内部的永磁体中，相邻永磁体之间的磁极方向相反；并且用来判断旋钮的旋转方向和旋钮旋转一周的编码点数的编码软件也是固定的，如果永磁体与开关板上的霍尔开关的布局发生变化，则用来判断旋钮的旋转方向和旋钮旋转一周的编码点数的编码软件就不能使用，编码软件的通用性不强。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种结构通用性强的感应式开关旋钮。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种编码软件通用性强的感应式开关旋钮的编码方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：感应式开关旋钮，包括感应开关电路板与感应旋钮，所述感应开关电路板与所述感应旋钮分别放置在操作面板的两侧，所述感应开关电路板中心设置有第一永磁体，所述感应旋钮中心设有第二永磁体，感应开关电路板与感应旋钮通过第一永磁体与第二永磁体的相互吸引来定位，所述感应开关电路板还设置有分布在同一圆弧上的多个霍尔开关，所述感应旋钮还包括用来固定第二永磁体的旋钮基座、以及均匀分布在旋钮基座内壳的同一圆周上的多个永磁体，其特征在于：

所述感应开关电路板上设置的霍尔开关个数为2X个，X为自然数，且两个霍尔开关为一组，一共分为X组，分别记为H11、H12、H21、H22、H31、H32、……HX1、HX2，其中H11和H12为一组，H21和H22为一组，……HX1和HX2为一组，其沿着感应开关电路板上的圆弧分布的顺序依次为H11、H21、H31、……HX1、H12、H22、H32、……HX2；

所述感应旋钮内壳上设置的永磁体个数为4Y个，Y为自然数，并且按照两个相邻感应磁极为N的永磁铁与两个相邻感应磁极为S的永磁铁的形式交替放置；

2X个霍尔开关所在的圆弧与4Y个永磁体所在的圆处在空间的同心圆上；

且每一组霍尔开关在圆弧上的布局角度与相邻两个永磁体在圆弧上的布局角度一致。

所述感应旋钮旋转一周所能感应到的编码数为4X*Y。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种具有上述结构的感应式开关旋钮的编码方法，用于判断感应旋钮的旋转方向及编码数，其特征在于：

判断感应旋钮为顺时针旋转还是逆时针旋转的方法为：

设霍尔开关当检测到N极或S极磁场并大于其触发值时变为低电平，以“0”表示，并一直保持，直到检测到S极或N极磁场并大于触发值时变为高电平，以“1”表示，即霍尔开关只有两种状态“0”和“1”，同时由于感应开关电路板上设置的霍尔开关与感应旋钮内壳上永磁铁之间的位置关系，旋钮顺时针旋转和逆时针旋转时，每组霍尔开关的编码组合以及组合发生的顺序是唯一确定；因此在旋钮旋转时根据采集当前每组霍尔开关的编码状态组合与上一次该组霍尔开关的编码状态组合进行比较，便可确认旋钮是顺时针旋转还是逆时针旋转；

统计所有组霍尔开关编码组合发生变化次数的总和，便可确定感应旋钮在旋转过程中的编码数。

与现有技术相比，本发明的优点在于：感应开关电路板上的霍尔开关与感应旋钮上的永磁体之间的布局结构新颖，编码软件通用性较强。

附图说明

图1为本发明实施例中以8个永磁体、2组霍尔开关为例的感应式开关旋钮结构示意图；

图2为图1例中感应旋钮仰视图；

图3为图1例中感应开关电路板的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本实施例提供的感应式开关旋钮，包括感应开关电路板2与感应旋钮1，所述感应开关电路板2与所述感应旋钮1分别放置在操作面板3的两侧，本实例中操作面板3为玻璃面板，所述感应开关电路板中心设置有第一永磁体21，所述感应旋钮中心1设有第二永磁体11，感应开关电路板2与感应旋钮1通过第一永磁体21与第二永磁体11的相互吸引来定位；所述感应开关电路板2还设置有分布在同一圆弧上的2X个霍尔开关22；所述感应旋钮1还包括用来固定第二永磁体的旋钮基座11、以及均匀分布在旋钮基座内壳的同一圆周上的4Y个永磁体12，2X个霍尔开关通过感应旋钮旋转时磁场的变化，确定感应旋钮旋转方向及感应编码数。

为确保感应开关电路板能实时有效检测感应旋钮磁场变化，2X个霍尔开关22中两个为一组，一共分为X组，分别记为H11、H12、H21、H22、H31、H32、……HX1、HX2，其中H11和H12为一组，H21和H22为一组，……HX1和HX2为一组，其沿着感应开关电路板上的圆弧分布的顺序依次为H11、H21、H31、……HX1、H12、H22、H32、……HX2；4Y个永磁体的充磁方向为垂直方向，并按两个相邻感应磁极为N的永磁铁与两个相邻感应磁极为S的永磁铁的形式交替放置，即N，N，S，S交替放置；且每一组霍尔开关[H11、H12]、[H21、H22]、[H31、H32]、……[HX1、HX2]在圆弧上的布局角度与相邻两个永磁体在圆弧上的布局角度一致，并在空间上处在半径相当的同心圆上；该结构中，感应式开关旋钮中感应旋钮旋转一周所能感应到的编码数为4X*Y。

上述感应式开关旋钮的编码方法中，判断感应旋钮为顺时针旋转还是逆时针旋转的方法为：

设霍尔开关当检测到N极或S极磁场并大于其触发值时变为低电平，以“0”表示，并一直保持，直到检测到S极或N极磁场并大于触发值时变为高电平，以“1”表示，即霍尔开关只有两种状态“0”和“1”，同时由于感应开关电路板上设置的霍尔开关与感应旋钮内壳上永磁铁之间的位置关系，旋钮顺时针旋转和逆时针旋转时，每组霍尔开关的编码组合以及组合发生的顺序是唯一确定；因此在旋钮旋转时根据采集当前每组霍尔开关的编码状态组合与上一次该组霍尔开关的编码状态组合进行比较，便可确认旋钮是顺时针旋转还是逆时针旋转；

判断感应旋钮旋转一周的编码数的方法为：统计所有组霍尔开关编码组合发生变化次数的总和，便可确定感应旋钮在旋转过程中的编码数。

感应旋钮旋转一周所能感应到的编码数，相当于感应旋钮旋转一周具有的档位数。本实施例中，如果感应旋钮旋转一周只需要4个档位，我们只需要采用4个永磁体和2个霍尔开关；如果感应旋钮旋转一周需要8个档位，此时便有两种选择，一种是采用4个永磁体和4个霍尔开关，第二种是采用8个永磁体和2两个霍尔开关，对于这两种方案，本申请中的编码软件不需做任何改变，只需将永磁体和霍尔开关的布局按照上述规定的要求作调节，同时使用者可以选择两种方案中最低成本的一种，但是两种方案的效果完全一致。

例如，以旋钮基座1上具有8个永磁体12-1、12-2、……12-8的情况下达到编码数为16为例，其采用了A、B两组霍尔开关22-1、22-2、22-3、22-4，8个永磁体12-1、12-2、……12-8均匀分布在旋钮基座11内壳同一圆周上，并按两个相邻感应磁极为N的永磁铁与两个相邻感应磁极为S的永磁铁的形式交替放置，即N，N，S，S交替放置；四个霍尔开关22-1、22-2、22-3、22-4，按照霍尔开关22-1、霍尔开关22-3为一组，霍尔开关22-2、霍尔开关22-4为一组布置在感应开关电路板2上，且霍尔开关22-1、霍尔开关22-3之间的圆弧角度与相邻两个永磁体在圆弧上的布局角度一致，霍尔开关22-1、霍尔开关22-3之间的圆弧角度与相邻两个永磁体在圆弧上的布局角度一致；参见如图1～3所示，A、B两组霍尔开关的感应响应除存在超前或滞后半拍(相邻两磁铁的角度为一拍，相邻磁铁角度的一半为半拍)外，其余都一致；霍尔开关当检测到N极磁场并大于其触发值时变为低电平，以“0”表示，并一直保持，直到检测到S极磁场并大于触发值时变为高电平以“1”表示，即霍尔开关只有两种状态“0”和“1”；当感应旋钮顺时针旋转一周时，A组1号霍尔开关和A组2号霍尔开关的对应编码组合为01，00，10，11，01，00，10，11，当感应旋钮逆时针旋转一周时，A组1号霍尔开关和A组2号霍尔开关的对应编码组合为01，11，01，00，10，11，01，00；这样通过A组1号和2号霍尔开关上一次状态编码组合与旋转时新状态的编码组合进行比较，就可以确定感应旋钮的旋转方向，如果A组两个霍尔开关上一次状态编码组合为“01”，A组两个霍尔开关新状态编码组合为“00”，则判断感应旋钮为顺时针旋转，如果A组两个霍尔开关上一次状态的编码组合为“01”，A组两个霍尔开关新状态的编码组合为“11”，则判断感应旋钮为逆时针旋转；然后统计所有组霍尔开关状态组合的变化次数，便及可以确定感应旋钮旋转时的编码数。由于B组与A组存在超前或滞后的半拍，其响应编码一致，所以感应旋钮中同一个永磁体转到下一个相邻永磁体时被A/B两组霍尔开关先后编码了两次，使感应旋钮的精度提高了一倍。

Claims (3)

1.一种感应式开关旋钮，包括感应开关电路板与感应旋钮，所述感应开关电路板与所述感应旋钮分别放置在操作面板的两侧，所述感应开关电路板中心设置有第一永磁体，所述感应旋钮中心设有第二永磁体，感应开关电路板与感应旋钮通过第一永磁体与第二永磁体的相互吸引来定位，所述感应开关电路板还设置有分布在同一圆弧上的多个霍尔开关，所述感应旋钮还包括用来固定第二永磁体的旋钮基座、以及均匀分布在旋钮基座内壳的同一圆周上的多个永磁体，其特征在于：

所述感应开关电路板上设置的霍尔开关个数为2X个，X为自然数，且两个霍尔开关为一组，一共分为X组，分别记为H11、H12、H21、H22、H31、H32、……HX1、HX2，其中H11和H12为一组，H21和H22为一组，……HX1和HX2为一组，其沿着感应开关电路板上的圆弧分布的顺序依次为H11、H21、H31、……HX1、H12、H22、H32、……HX2；

所述感应旋钮内壳上设置的永磁体个数为4Y个，Y为自然数，并且按照两个相邻感应磁极为N的永磁铁与两个相邻感应磁极为S的永磁铁的形式交替放置；

2X个霍尔开关所在的圆弧与4Y个永磁体所在的圆处在空间的同心圆上；

且每一组霍尔开关在圆弧上的布局角度与相邻两个永磁体在圆弧上的布局角度一致。

2.根据权利要求1所述的感应式开关旋钮，其特征在于：所述感应旋钮旋转一周所能感应到的编码数为4X*Y。

3.一种如权利要求1所述的感应式开关旋钮的编码方法，用于判断感应旋钮的旋转方向及编码数，其特征在于：

判断感应旋钮为顺时针旋转还是逆时针旋转的方法为：

设霍尔开关当检测到N极或S极磁场并大于其触发值时变为低电平，以“0”表示，并一直保持，直到检测到S极或N极磁场并大于触发值时变为高电平，以“1”表示，即霍尔开关只有两种状态“0”和“1”，同时由于感应开关电路板上设置的霍尔开关与感应旋钮内壳上永磁铁之间的位置关系，旋钮顺时针旋转和逆时针旋转时，每组霍尔开关的编码组合以及组合发生的顺序是唯一确定；因此在旋钮旋转时根据采集当前每组霍尔开关的编码状态组合与上一次该组霍尔开关的编码状态组合进行比较，便可确认旋钮是顺时针旋转还是逆时针旋转；

统计所有组霍尔开关编码组合发生变化次数的总和，便可确定感应旋钮在旋转过程中的编码数。