CN106130533A - 一种光电感应旋钮组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光电感应旋钮组件。其包括面板、旋钮和电路板，旋钮和面板之间还设置有分解齿轮、旋钮底座、黑白反光圈以及多个阻尼弹片，电路板朝向黑白反光圈的对立面上设置两个光电管，利用光电管采集黑白反光圈反射回的反射光，并产生相应的周期脉冲信号波形，再由微控制器根据收到的周期脉冲信号，发出控制信号给相应的功能控制模块。本发明光电感应旋钮组件，简单有效，实用性高，且成本低廉，利用两个光电管在顺时/逆时针转时输出不同时序相位的脉冲信号来判断旋钮正反旋转的状态，解决了传统旋钮装置使用的编码器或电位器的接触点易磨损且寿命短的缺陷，以及解决了因器件体积大限制了结构装置和PCB小型化的要求。

Description

一种光电感应旋钮组件
技术领域
本发明涉及汽车电学技术领域，尤其涉及汽车操控台上的调节旋钮，尤其涉及一种光电感应旋钮组件。
背景技术
调节旋钮广泛应用在各类电子产品中，如车载音响的音量旋钮、收音的选台旋钮、空调的风量/温度调节旋钮等。传统的调节旋钮装置是使用结构类似的可变电位器或编码器来实现其功能，如附图1所示，电位器72’固定设置在电路板70’上，电路板70’上还设置有与电位器72’电连接的连接器71’，旋钮10’可分离套装固定在电位器72’的轴心上，转动旋钮10’时，电位器72’的轴心转动，继而输出对应的阻值变化。这种旋钮结构具有如下缺点：1.可变电位器和编码器是属于有触点的电子元件，根据触点与被触点不同位置的接触与不接触，来实现功能变化，但接触点在转动磨擦时容易磨损，如一般编码器的触点寿命约在2万次左右，电位器的碳膜触点寿命约在1.5万次左右，存在易磨损寿命短的缺陷；2.整个旋钮结构体积大、组装复杂，由于旋钮一般直接安装在编码器或电位器上,为了保证安装上旋钮时旋转编码器或电位器时因受力而不受损坏, 编码器或电位器都不能做的太小,否则受力易损坏,所以器件体积大,从而限制了旋钮结构和PCB电路板小型化的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光电感应旋钮组件。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种光电感应旋钮组件，其包括面板、安装在面板前方表面上的旋钮、以及设置在所述面板后方并与所述旋钮对应的电路板，所述旋钮与电路板之间还设置有一呈圆环状的、且与所述电路板并列设置的黑白反光圈，所述黑白反光圈朝向所述电路板一侧的表面上均匀形成有多个呈放射状排布、且呈黑白间隔设置的反光区，所述电路板朝向所述黑白反光圈的反光区的对立面上安装设置有处在同一直线上的两个光电管，两个所述光电管分别对应设置在所述黑白反光圈的外径线的两端，两个所述光电管分别对应采集接收所述反光区反射回的反射光。
在优选的实施例中，所述面板的前方表面上形成有一内凹的圆柱形的安装槽，所述旋钮可嵌入所述安装槽内，所述安装槽的槽底处形成有两个与所述光电管相对应的光电感应孔；所述旋钮与所述面板的安装槽之间还设置有分解齿轮、旋钮底座以及多个阻尼弹片，所述黑白反光圈设置在所述旋钮底座与面板的安装槽之间、并与所述旋钮底座固定连接，所述分解齿轮设置在所述旋钮和旋钮底座之间，多个所述阻尼弹片分别设置在所述分解齿轮的外侧、且均与其轮齿相抵触；多个所述阻尼弹片分别固定设置在所述旋钮的内部；所述旋钮与所述旋钮底座之间通过第一螺钉固定连接，所述分解齿轮与所述面板的安装槽之间通过第二螺钉固定连接。
在优选的实施例中，所述旋钮朝向所述面板的尾端处形成有一内凹的圆柱形的内腔，所述内腔的开口朝向所述面板；所述旋钮尾端的端面上形成有一与所述内腔同中心轴设置的环形的旋转槽，所述分解齿轮的轮齿部分可插入所述旋转槽内；所述旋钮尾端的端面上还形成有多个环绕所述旋转槽设置的弧形的定位槽，所述定位槽靠近所述旋转槽的中部与所述旋转槽相通形成T字型，所述阻尼弹片可被嵌入所述定位槽内。
在优选的实施例中，所述阻尼弹片包括一弯折呈V状的弹片本体，所述弹片本体的两端可被嵌入所述旋钮上的弧形定位槽的两端，所述弹片本体的弯折部从定位槽的T字部位伸出至所述旋转槽内，所述弹片本体的弯折处可在所述旋转槽内与所述分解齿轮的轮齿相抵触，所述弹片本体在所述分解齿轮施与的外力的作用下可呈现开合运动。
在优选的实施例中，所述旋钮底座呈圆环柱状，其内部形成第一通口；所述旋钮底座上均匀形成有多个可贯穿其两端的第一安装孔；所述旋钮底座朝向所述旋钮的一端的端面上形成有多个第一限位柱、朝向所述黑白反光圈的另一端的端面上形成有多个第二限位柱。
在优选的实施例中，所述旋钮的尾端端面上形成有多个与所述旋钮底座上的第一安装孔相对应的第二安装孔，利用所述第一螺钉依序穿过所述第一安装孔和第二安装孔，可将所述旋钮与旋钮底座固定在一起；所述旋钮的尾端端面上还形成有与所述旋钮底座上的第一限位柱相对应、用于防止旋钮和旋钮底座错位安装的第一限位孔。
在优选的实施例中，所述黑白反光圈的内部形成有第二通口，所述第一通口与第二通口同轴贯通设置；所述黑白反光圈的外边缘处形成有多个与所述旋钮底座上的第二限位柱相对应的限位口；所述黑白反光圈与所述旋钮底座相互紧贴、并使所述限位口卡在所述第二限位柱处，可使所述黑白反光圈与旋钮底座连接在一起。
在优选的实施例中，所述分解齿轮朝向所述面板安装槽的一端的端面上形成有一呈圆柱状的安装台，所述安装台可插入所述面板的安装槽内；所述安装台的顶端形成有多个定位柱。
在优选的实施例中，所述面板的安装槽的槽底处形成有多个与所述分解齿轮上的定位柱相对应的定位孔，所述第二螺钉从所述面板的后面依序穿过所述定位孔、所述黑白反光圈的第二通口、所述旋钮底座的第一通口、以及所述分解齿轮上的定位柱、可将所述分解齿轮固定连接在所述面板的安装槽内。
在优选的实施例中，所述电路板上还设置有与所述光电管电连接的连接器。
本发明光电感应旋钮组件的有益效果在于：通过在旋钮与电路板之间还设置一黑白反光圈，并在电路板朝向黑白反光圈的反光区的对立面上设置两个光电管，利用光电管采集黑白反光圈反射回的反射光，并产生相应的周期脉冲信号波形，再由微控制器MCU根据收到的周期脉冲信号，最后发出控制信号给相应的功能控制模块。本发明光电感应旋钮组件，简单有效，实用性高，且成本低廉，利用两个光电管在顺时/逆时针转时输出不同时序相位的脉冲信号来判断旋钮正反旋转的状态，解决了传统旋钮装置使用的编码器或电位器的接触点易磨损且寿命短的缺陷，以及解决了因器件体积大限制了结构装置和PCB小型化的要求。
附图说明
图1为背景技术中旋钮组件的立体分解示意图。
图2为一实施例中光电感应旋钮组件的立体分解示意图。
图3为一实施例中另一角度的光电感应旋钮组件的立体分解示意图。
图4为图2中面板的局部立体示意图。
图5为图2中旋钮的后视图。
图6为图2中阻尼弹片的主视图。
图7为图2中黑白反光圈的后视图。
图8为图2中分解齿轮、阻尼弹片和旋钮的装配关系图。
图9为图3中光电感应旋钮组件的局部装配示意图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例及附图对本发明的光电感应旋钮组件作进一步详细描述。
请参见图2和图3，一种光电感应旋钮组件，其包括面板60、安装在面板60前方表面上的旋钮10、以及设置在面板60后方并与旋钮10对应的电路板70。
优选的，旋钮10与电路板70之间还设置有一呈圆环状的、且与电路板70并列设置的黑白反光圈50，黑白反光圈50朝向电路板70一侧的表面上均匀形成有多个呈放射状排布、且呈黑白间隔设置的反光区，电路板70朝向黑白反光圈50的反光区的对立面上安装设置有处在同一直线上的两个光电管80，两个光电管80分别对应设置在黑白反光圈50的外径线的两端，两个光电管80分别对应采集接收反光区反射回的反射光，光电管80经过黑白反光圈50的白色和黑色区域时，在白色区域收到反射光，会输出低电平，在黑色区域收不到反射光，则输出电平不变并保持高电平。
请同时参见图4，面板60的前方表面上形成有一内凹的圆柱形的安装槽61，旋钮10可嵌入安装槽61内，安装槽61的槽底处形成有两个与光电管80相对应的光电感应孔63，黑白反光圈50上黑色和白色区域产生的发射光经该光电感应孔63传送至光电管80处；旋钮10与面板60的安装槽61之间还设置有分解齿轮30、旋钮底座40以及多个阻尼弹片20，黑白反光圈50设置在旋钮底座40与面板60的安装槽61之间，黑白反光圈50与旋钮底座40固定连接，分解齿轮30设置在旋钮10和旋钮底座40之间，多个阻尼弹片20分别设置在分解齿轮30的外侧、且均与其轮齿相抵触；多个阻尼弹片20分别固定设置在旋钮10的内部；旋钮10与旋钮底座40之间通过第一螺钉91固定连接，分解齿轮30与面板60的安装槽61之间通过第二螺钉92固定连接。
请同时参见图5，旋钮10朝向面板60的尾端处形成有一内凹的圆柱形的内腔15，内腔15的开口朝向面板60；旋钮10尾端的端面上形成有一与内腔15同中心轴设置的环形的旋转槽11，分解齿轮30的轮齿部分可插入旋转槽11内；旋钮10尾端的端面上还形成有多个环绕旋转槽11设置的弧形的定位槽12，定位槽12靠近旋转槽11的中部与旋转槽11相通形成T字型，阻尼弹片20可被嵌入定位槽12内。
请同时参见图6和图8，阻尼弹片20包括一弯折呈V状的弹片本体21，弹片本体21的两端可被嵌入旋钮10上的弧形定位槽12的两端，弹片本体21的弯折部从定位槽12的T字部位伸出至旋转槽11内，弹片本体21的弯折处可在旋转槽11内与分解齿轮30的轮齿相抵触，弹片本体21在分解齿轮30施与的外力的作用下可呈现开合运动。常态下，如图8中A部分所示，弹片本体21的弯折部抵触在分解齿轮30的轮齿的凹部位置，转动分解齿轮30时，其轮齿的凸起部分则抵触弹片本体21的弯折部，使之向外扩张并使V状的夹角变大，此时，弹片本体两端在弧形定位槽12内分别向两端移动，阻尼弹片20与分解齿轮30的配合使用，可对分解齿轮30旋转时起到有效的阻尼作用以及分解档位作用。
请同时参见图9，旋钮底座40呈圆环柱状，其内部形成第一通口41；旋钮底座40上均匀形成有多个可贯穿其两端的第一安装孔42；旋钮底座40朝向旋钮10的一端的端面上形成有多个第一限位柱43、朝向黑白反光圈50的另一端的端面上形成有多个第二限位柱44。
旋钮10的尾端端面上形成有多个与旋钮底座40上的第一安装孔42相对应的第二安装孔14，利用第一螺钉91依序穿过第一安装孔42和第二安装孔14，可将旋钮10与旋钮底座40固定在一起；旋钮10的尾端端面上还形成有与旋钮底座40上的第一限位柱43相对应、用于防止旋钮10和旋钮底座40错位安装的第一限位孔13，当旋钮底座40和旋钮10相贴时，将旋钮底座40的第一限位柱43插入旋钮10上的一限位孔13内，可完成旋钮底座40和旋钮10的定位，再利用第一螺钉91将他们锁定连接。
请同时参见图8，黑白反光圈50的内部形成有第二通口51，旋钮底座40上的第一通口41与第二通口51同轴贯通设置；黑白反光圈50的外边缘处形成有多个与旋钮底座40上的第二限位柱44相对应的限位口52；黑白反光圈50与旋钮底座40相互紧贴、并使限位口52卡在旋钮底座40的第二限位柱44处，可使黑白反光圈50与旋钮底座40连接在一起。
分解齿轮30朝向面板60安装槽61的一端的端面上形成有一呈圆柱状的安装台31，安装台31可插入面板60的安装槽61内，在安装台31的顶端形成有多个定位柱32。
面板60的安装槽61的槽底处形成有多个与分解齿轮30上的定位柱32相对应的定位孔62，第二螺钉92从面板60的背面依序穿过定位孔62、黑白反光圈50的第二通口51、旋钮底座40的第一通口41、以及分解齿轮30上的定位柱32、可将分解齿轮30固定连接在面板60的安装槽61内。
其他的，电路板70上还设置有与光电管80电连接的连接器71，利用导线可将连接器71与车体的中控系统电连接，光电管80采集从黑白反光圈50上的黑色和白色区域产生的发射光，并产生相应的周期脉冲信号波形，再由微控制器MCU根据收到的周期脉冲信号，最后发出控制信号给相应的功能控制模块。
综上，本发明光电感应旋钮组件，通过在旋钮与电路板之间还设置一黑白反光圈，并在电路板朝向黑白反光圈的反光区的对立面上设置两个光电管，利用光电管采集黑白反光圈反射回的反射光，并产生相应的周期脉冲信号波形，再由微控制器MCU根据收到的周期脉冲信号，最后发出控制信号给相应的功能控制模块。本发明光电感应旋钮组件，简单有效，实用性高，且成本低廉，利用两个光电管在顺时/逆时针转时输出不同时序相位的脉冲信号来判断旋钮正反旋转的状态，解决了传统旋钮装置使用的编码器或电位器的接触点易磨损且寿命短的缺陷，以及解决了因器件体积大限制了结构装置和PCB小型化的要求。
虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种光电感应旋钮组件，其包括面板、安装在面板前方表面上的旋钮、以及设置在所述面板后方并与所述旋钮对应的电路板，其特征在于，所述旋钮与电路板之间还设置有一呈圆环状的、且与所述电路板并列设置的黑白反光圈，所述黑白反光圈朝向所述电路板一侧的表面上均匀形成有多个呈放射状排布、且呈黑白间隔设置的反光区，所述电路板朝向所述黑白反光圈的反光区的对立面上安装设置有处在同一直线上的两个光电管，两个所述光电管分别对应设置在所述黑白反光圈的外径线的两端，两个所述光电管分别对应采集接收所述反光区反射回的反射光。
2.根据权利要求1所述的光电感应旋钮组件，其特征在于，所述面板的前方表面上形成有一内凹的圆柱形的安装槽，所述旋钮可嵌入所述安装槽内，所述安装槽的槽底处形成有两个与所述光电管相对应的光电感应孔；所述旋钮与所述面板的安装槽之间还设置有分解齿轮、旋钮底座以及多个阻尼弹片，所述黑白反光圈设置在所述旋钮底座与面板的安装槽之间、并与所述旋钮底座固定连接，所述分解齿轮设置在所述旋钮和旋钮底座之间，多个所述阻尼弹片分别设置在所述分解齿轮的外侧、且均与其轮齿相抵触；多个所述阻尼弹片分别固定设置在所述旋钮的内部；所述旋钮与所述旋钮底座之间通过第一螺钉固定连接，所述分解齿轮与所述面板的安装槽之间通过第二螺钉固定连接。
3.根据权利要求2所述的光电感应旋钮组件，其特征在于，所述旋钮朝向所述面板的尾端处形成有一内凹的圆柱形的内腔，所述内腔的开口朝向所述面板；所述旋钮尾端的端面上形成有一与所述内腔同中心轴设置的环形的旋转槽，所述分解齿轮的轮齿部分可插入所述旋转槽内；所述旋钮尾端的端面上还形成有多个环绕所述旋转槽设置的弧形的定位槽，所述定位槽靠近所述旋转槽的中部与所述旋转槽相通形成T字型，所述阻尼弹片可被嵌入所述定位槽内。
4.根据权利要求3所述的光电感应旋钮组件，其特征在于，所述阻尼弹片包括一弯折呈V状的弹片本体，所述弹片本体的两端可被嵌入所述旋钮上的弧形定位槽的两端，所述弹片本体的弯折部从定位槽的T字部位伸出至所述旋转槽内，所述弹片本体的弯折处可在所述旋转槽内与所述分解齿轮的轮齿相抵触，所述弹片本体在所述分解齿轮施与的外力的作用下可呈现开合运动。
5.根据权利要求2所述的光电感应旋钮组件，其特征在于，所述旋钮底座呈圆环柱状，其内部形成第一通口；所述旋钮底座上均匀形成有多个可贯穿其两端的第一安装孔；所述旋钮底座朝向所述旋钮的一端的端面上形成有多个第一限位柱、朝向所述黑白反光圈的另一端的端面上形成有多个第二限位柱。
6.根据权利要求5所述的光电感应旋钮组件，其特征在于，所述旋钮的尾端端面上形成有多个与所述旋钮底座上的第一安装孔相对应的第二安装孔，利用所述第一螺钉依序穿过所述第一安装孔和第二安装孔，可将所述旋钮与旋钮底座固定在一起；所述旋钮的尾端端面上还形成有与所述旋钮底座上的第一限位柱相对应、用于防止旋钮和旋钮底座错位安装的第一限位孔。
7.根据权利要求5所述的光电感应旋钮组件，其特征在于，所述黑白反光圈的内部形成有第二通口，所述第一通口与第二通口同轴贯通设置；所述黑白反光圈的外边缘处形成有多个与所述旋钮底座上的第二限位柱相对应的限位口；所述黑白反光圈与所述旋钮底座相互紧贴、并使所述限位口卡在所述第二限位柱处，可使所述黑白反光圈与旋钮底座连接在一起。
8.根据权利要求7所述的光电感应旋钮组件，其特征在于，所述分解齿轮朝向所述面板安装槽的一端的端面上形成有一呈圆柱状的安装台，所述安装台可插入所述面板的安装槽内；所述安装台的顶端形成有多个定位柱。
9.根据权利要求8所述的光电感应旋钮组件，其特征在于，所述面板的安装槽的槽底处形成有多个与所述分解齿轮上的定位柱相对应的定位孔，所述第二螺钉从所述面板的后面依序穿过所述定位孔、所述黑白反光圈的第二通口、所述旋钮底座的第一通口、以及所述分解齿轮上的定位柱、可将所述分解齿轮固定连接在所述面板的安装槽内。
10.根据权利要求9所述的光电感应旋钮组件，其特征在于，所述电路板上还设置有与所述光电管电连接的连接器。
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