CN108351667A - 具有同极布置的磁体的远程控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种远程控制系统(1)，包括：按钮(8)，用户沿施压方向(18)施加压力来按压按钮以输入信息；感应磁体(23)，当沿施压方向(18)观察时，感应磁体设置在按钮(8)的下侧；以及电枢磁体(27)，当沿施压方向(18)观察时，电枢磁体设置在按钮(8)的下方并且电枢磁体相对于按钮(8)是固定的，其中，感应磁体(23)与电枢磁体(27)的磁极(39,41)设置成：在与施压方向(18)相反的方向中按钮(8)与感应磁体(23)被施加压力以远离电枢磁体(27)。

Description

具有同极布置的磁体的远程控制系统

技术领域

本发明涉及一种远程控制系统。

背景技术

例如WO2010/119348A1中公开了一种远程控制系统。该远程控制系统包括：用于输入信息的按钮，用户沿施压方向向按钮施加压力；沿施压方向观察时设置在按钮的下侧上的球形感应磁体；以及相对于按钮固定在壳体上的环形电枢磁体。球形感应磁体和环形电枢磁体的磁极被设置成相反磁极。用户可以沿施压方向按压按钮来输入信息，使得球形感应磁体从位于环形电枢磁体中心的初始位置被推出。现在可以根据感应磁体下方磁场沿施压方向的变化来输入待输入的信息。如果用户释放施加至按钮的压力，则环形电枢磁体通过将球形感应磁体拉回到初始位置来使球形感应磁体复位并且因此使按钮复位。

发明内容

根据本发明的一个方面，远程控制系统包括：按钮，用户能够通过沿施压方向施加压力来按压该按钮以输入信息；感应磁体，当沿施压方向观察时，该感应磁体设置在按钮的下侧上；以及电枢磁体，当沿施压方向观察时，该电枢磁体设置在按钮下方并且与按钮相比是固定的，其中感应磁体的磁极和电枢磁体的磁极设置成使得具有感应磁体的按钮被逆着施压方向朝远离电枢磁体的方向被施加压力。

所述远程控制系统基于以下构思，即上述远程控制系统中的复位效果是由球形感应磁体和环形电枢磁体的反极性设置产生的。然而，当沿施压方向观察时，这种复位效果不是在按钮具有任意大的移动距离的情况下均有效，因为如果球形感应磁体被推动离开环形电枢磁体太远，则两个磁体将被设置成同极相斥的位置，并且环形电枢磁体排斥球形感应磁体。这会导致丧失复位效果。通过选择更大的磁体可以延长移动距离，但是组装空间将不得不通过难以接受的方式增加。由于远程控制系统是批量生产的产品，相应更大的磁体的成本也会以难以接受的方式增加。

这里，所述远程控制系统提供了一种从一开始就将电枢磁体和感应磁体设置成同极相斥的位置并且使它们朝向彼此同极相斥地移动的解决方案。这使得两个磁体彼此不断地相互排斥，因此避免了两个磁体在异极相吸和同极相斥布置之间的转变，从而仅通过两个磁体的磁力以及包括感应磁体的按钮的重力限制了按钮的移动距离。但是，上述远程控制系统的布置结构仍受到这种限制。

所述远程控制系统的另一个优点是两个磁体可以具有任意的几何形状。而由于所涉及的原理，上述远程控制系统中的两个磁体中的一个必须包围另一个磁体，这只可能使用环形磁体或U形磁体。

在一个实施方式中，所述远程控制系统包括当沿施压方向观察时设置在感应磁体和电枢磁体之间的测量传感器，以输出基于由感应磁体激励的传感磁场以及由电枢磁体激励的电枢磁场的按钮位置信号。

测量传感器在两个同极布置的磁体之间的布置结构不仅可以检测作为输入信息的按钮本身的按压，即被按压和不被按压。而且还可以识别按钮压力的中间状态。以这种方式，例如，可以在远程控制器上设置包括多个方向按钮的控制环，允许光标根据按钮的加压进深以不同的速度在屏幕上移动。

在所述远程控制系统的一个具体实施方式中，当沿施压方向观察时，测量传感器与电枢磁体成一定角度地设置，并与电枢磁体相距一定距离被固定。该实施方式基于以下构思，即当感应磁体被设置为与电枢磁体同极相斥时，在感应磁体朝向电枢磁体移动时，感应磁体将磁力线汇聚成磁场分布的最大值。如果两个磁体彼此非常靠近，则这种紧束程度高到使得磁力线几乎平行，就像细长线圈内部一样。以这种方式，与磁体异极对准情况下的离散场检测相比，可以通过测量传感器在场分布的更大区域上对磁场进行测量，使得可以在更大的按钮移动距离上利用磁场强度的增加，并且当测量传感器检测按钮位置时可以实现相应更高的灵敏度。

在所述远程控制系统的一个优选实施方式中，测量传感器设置在距离电枢磁体一定距离处，并且在该点固定。以这种方式，可以增加可由测量传感器测量的场分布的面积。

在所述远程控制系统的另一实施方式中，测量传感器连接到电路板上，当沿运动方向观察时，该电路板设置在电枢磁体前方的壳体中。以这种方式，用于输入信息的电子分析系统可以位于测量传感器附近。

在所述远程控制系统的另一实施方式中，电路板具有进入开口，当按钮被按下时，感应磁体可进入该进入开口中。通过这种方式，两个磁体可以彼此更加靠近，使得磁场可以汇聚到磁场分布接近理论上可设想的最大值的程度。

在所述远程控制系统的又一实施方式中，当感应磁体处于初始位置时，测量传感器被设置为与距离感应磁体相比距离电枢磁体更近。以这种方式，可以完全利用测量传感器具有高灵敏度的磁场分布区域。

在另一实施方式中，所述远程控制系统包括壳体，该壳体具有用于沿施压方向引导按钮的引导部件。该实施方式基于以下构思：磁体的反极布置会导致磁体彼此排斥，但是由于两个磁体趋向于以同极的方向对齐，因此它们相对彼此的位置是不稳定的。引导部件可以用于稳定两个磁体彼此的不稳定位置。

在另一实施方式中，所述远程控制系统包括限制部件，该限制部件用于限制按钮在引导部件中逆着施压方向的移动。该限制部件可以用于选择感应磁体的任何初始位置，其不要求两个磁体的磁性排斥力和包括按钮的感应磁体的重力平衡。

在所述远程控制系统的一个具体实施方式中，所述限制部件是当沿施压方向观察时在按钮的下侧与按钮成一角度地突出的插件。设置在按钮下侧上的插件允许按钮与壳体相平。

在所述远程控制系统的一个优选实施方式中，所述插件在所述引导部件中被引导。通过这种方式，还为按钮提供了防扭转保护，以防止在沿施压方向观察时按钮在壳体中围绕其自身轴线转动。

在所述远程控制系统的一个更优选实施方式中，设置有测量传感器的上述电路板包括凹部，插件可以沿施压方向沉入该凹部中。在插件到达按钮之前和到达按钮沿施压方向的最大可能提升量之前，凹部防止按钮上的插件接触电路板。

在所述远程控制系统的又一实施方式中，按钮是开关的一部分，感应磁体偏心地附接到中心轴上，并且以所述中心轴为基准，在与感应磁体相对的另一侧上，在开关上附接另一感应磁体。通常，开关需要可以使开关绕其转动的枢转轴承。然而，由于开关需要由至少三个磁体完全保持，其中两个按钮可以在开关上被独立地按压，所以这种枢转轴承对于所述实施方式而言已经被摒弃。

在所述远程控制系统的另一实施方式中，当沿施压方向观察时，电枢磁体与感应磁体排成一线，并且当沿施压方向观察时与另一感应磁体成一线设置的另一电枢磁体固定在壳体上。以这种方式，可以以小的几何尺寸设置两个电枢磁体，从而节省安装空间、重量和成本。

附图说明

通过对以下结合附图更详细地描述的实施方式的说明，上述的本发明的特性、特征和优点以及实现它们的方式将变得更清楚。附图如下：

图1示出了远程控制系统的立体图；

图2示出了图1的远程控制系统的下壳体的一部分的立体图；

图3示出了图1的远程控制系统的上壳体的一部分的立体图；

图4示出了图1的远程控制系统中的控制环的立体图；

图5示出了图1的远程控制系统中的电路板的从下方观察安装有图4所示的控制环的一部分；

图6示出了图1的远程控制系统的平面图；

图7示出了图1的远程控制系统的沿着图6的A-A'线的截面图；

图8示出了图1的远程控制系统的沿着图6的B-B'线的截面图；

图9示出了相对于电枢磁体处于第一位置的感应磁体的示意图；

图10示出了相对于电枢磁体处于第二位置的感应磁体的示意图；

图11示出了相对于电枢磁体处于第三位置的感应磁体的示意图；以及

图12示出了感应磁体和电枢磁体周围的磁场特性的视图。

具体实施方式

在附图中，相同的技术特征使用相同的附图标记，并且仅描述一次。这些附图仅是示意性的，尤其是并不反映实际的几何比例。参照图1，示出了远程控制系统1的立体图。

远程控制系统1包括壳体、第一键盘4和第二键盘6，壳体包括上壳体2和下壳体3，第一键盘4具有多个按钮5，并且第二键盘6具有多个按钮5。为了清楚起见，在附图中并未使用附图标记标出键盘4、6中的所有按钮5。

键盘4和6通过控制环7彼此分开，控制环7包括第一按钮8、第二按钮9、第三按钮10和第四按钮11。这四个按钮用于在未示出的多媒介系统上移动控制光标，并因此设置在四个可能的移动方向且围绕确认按钮12以90°的间距设置。

远程控制系统1可以设置有其他显示元件13，例如小灯，其可以用于向远程控制系统1的用户显示远程控制系统1的功能状态。

下面将描述远程控制系统1中控制环7所处的一个区域14来更详细地解释本发明。然而，这不应该被认为是限制性的，因为以下构思基本上可以被转用到键盘4、6中的任何按钮5。

下面参照图2至图8更详细地描述远程控制系统1在该区域14中的内部布局。

在区域14中，下壳体3包括插件15并且上壳体2包括套件16，以将下壳体3与上壳体2连接，该连接可以通过类似于例如从EP2620044A1中的方式执行并使下壳体3与上壳体2彼此连接在一起。替代地或附加地，也可以通过其他任何方式将下壳体3和上壳体2彼此粘合、拧合或被永久固定在一起。

上壳体2设置有用于引导控制环7的套环17，控制环7可以在套环17中沿着或逆着按钮5、8、9、10、11的施压方向18移动。绕套环17设置多个凹部19。绕控制环7设置从控制环7径向突出的多个插件20，并且当沿施压方向18观察时，插件20设置在控制环7的下侧上。凹部19和插件20设置成使得控制环7只能在特定旋转位置插入套环17中。为了使控制环7在套环17中仅有单一旋转位置，这些凹部19与插件20应当具有彼此不同的周向间距。

作为套环17的替代或附加方案，可以在下壳体3中设置导轨21以引导插件20。为此，导轨21可以由使得插件20能以低摩擦方式滑动的材料制成，这样插件20的引导部件永久耐磨。为了确保控制环7的上述特定的旋转位置，插件20和导轨21可具有不同的宽度22。

当沿施压方向18观察时，第一感应磁体23设置在控制环7上的第一按钮8下方，第二感应磁体24设置在控制环7上的第二按钮9下方，第三感应磁体25设置在控制环7上的第三按钮10下方，第四感应磁体26设置在控制环7上的第四按钮11下方。当在控制环7上沿施压方向按压按钮8至11时，这些感应磁体23至26也相应地移动。此外，在下壳体3上固定有第一电枢磁体27、第二电枢磁体28、第三电枢磁体29和第四电枢磁体30。电枢磁体27至30设置成：将控制环7插入套环17中并将上壳体2和下壳体3组装在一起之后，第一电枢磁体27位于第一感应磁体23下方并被其覆盖，第二电枢磁体28位于第二感应磁体24下方并被其覆盖，第三电枢磁体29位于第三感应磁体25下方并被其覆盖，第四电枢磁体28位于第四感应磁体26下方并被其覆盖。

当沿施压方向18观察时，将上壳体2和下壳体3组装在一起时，电路板31安装在感应磁体23至26与电枢磁体27至30之间，为感应磁体23至26提供进入开口32和为插件20提供凹部33。如图5所示，一些进入开口32和凹部33也可以为一整件的形式。另外，电路板31还可以设置有供插件15和套件16使用的孔34。

当沿施压方向18观察时，测量传感器35与进入开口32隔开一定距离设置在电路板31的下侧，其检测磁体23至26和27至30的磁场，并以如图9至图11所示的按钮位置信号43的方式将其传送至电路板31上的分析电路。测量传感器35可以基于任何物理原理，例如磁阻、霍尔效应、磁致伸缩或振荡。这里不需要特定的物理测量原理。

最后，另一电路板37通过扣合件36保持在控制环7的中央，在另一电路板37上具有用于检测确认按钮12的任何启动的电子电路。检测到的启动通过导线38传送到电路板31。另外，为导线38和扣合件36设置了间隙，为了清楚起见，在图5中未通过附图标记标出。为了清楚起见，扣合件36在图5中也没有以附图标记标出。另外，在电路板31上还设置有其他电子部件，但是为了清楚起见并未通过附图标记标出这些电子部件。

下面通过图9至11来描述借助于测量传感器35来检测控制环7上的按钮8至11之一的按钮压力。

远程控制系统1中，所有磁体23至26和27至30均具有磁力线40起始的北极39和磁力线40结束的南极41。图9至图11为第一静止电枢磁体27和可以相对于该静止电枢磁体27移动的第一感应磁体23的示意图，图中示意性示出它们的磁极39、41以及在远程控制系统1中的磁体23至26和27至30的磁力线40。以下的说明是基于代表远程控制系统1中的所有磁体23至26和27至30的第一感应磁体23和第一电枢磁体27。

在远程控制系统1中，电枢磁体27和感应磁体23彼此同极相斥地设置。这意味着，当沿施压方向观察时，两个对等的磁极39、41朝向彼此指向。以这种方式，在两个磁体23、27之间形成中性区42，其中不存在磁场或仅存在不可察觉的磁场。

如果测量传感器35居中设置在电枢磁体27和感应磁体23之间，则当相应的第一按钮8沿施压方向18被按压并且因此感应磁体23朝向电枢磁体27移动时，测量传感器35接收到的磁力线40将持续减少，并且由测量传感器35发出的相应按钮位置信号43将持续下降。从根本上讲，这已经可以用于检测按钮8至11的位置。然而，在这个星云状图中的磁力线40的减少非常小，使得通过测量传感器35从技术上可以实现的灵敏度不足以检测相应按钮8在各种位置状态下的按钮压力。

为此目的，将简要讨论图12，其示出了第一电枢磁体27和第一感应磁体23的磁场量(强度)44的路线随着按钮的沿施压方向18的压力的位置45变化的变化图。磁场量44的路线是由细长的载流线圈的比率导出的，并且是定性表示的。

在电枢磁体27和感应磁体23之间居中设置的测量传感器35被固定在与电枢磁体27具有距离46处。在该距离46处，测量传感器35检测作为磁场量44的某一初始值47。由于图12所示的测量传感器35的设置使得当感应磁体23朝着电枢磁体27移动时中性区42中的电枢磁体27的磁场减弱，因此磁场量44必然从初始值47开始减小。这种减小是渐近的，相应地测量传感器35具有低灵敏度。

为了增加测量传感器35的灵敏度，测量传感器35不是居中地设置在两个磁体23、27之间，而是如图9至图11所示位于与两个磁体23、27相距一偏心距离48处。

在该偏心距离48处，两个磁体彼此设置地越近，磁力线40越成束分布。这意味着，从图12中所示的初始值47开始，磁场强度的量不会减小反而增加，并因此向最大值49移动。当出现图10中所示的极限情况时，即磁力线40在测量传感器35中对称地成束，磁场强度的量达到最大值49。如果感应磁体23超过该按钮位置45，磁场强度的量44再次下降。但是，可以利用磁场强度的量44在初始值47与最大值49之间的全部增加的部分，并可以使用测量传感器35实现相应的高灵敏度。

如果测量传感器35相对于感应磁体23和电枢磁体27以偏心距离48偏置，则测量传感器35将从中性区42移出。在该设置中，电枢磁体27用作支撑磁体，其将测量传感器35移送至具有初始值47的工作点，从该位置开始，可以以高灵敏度检测磁场随感应磁体23的任何移动的变化。以这种方式，从测量传感器35发出的按钮位置信号43甚至可以可靠地检测相应按钮8的中间位置。同时，两个磁体23、27相互排斥，使得按钮8可靠地复位到初始位置。

Claims (15)

1.一种远程控制系统(1)，包括：

按钮(8)，用户沿施压方向(18)施加压力来按压所述按钮以输入信息；

感应磁体(23)，当沿所述施压方向(18)观察时，所述感应磁体设置在所述按钮(8)的下侧；以及

电枢磁体(27)，当沿所述施压方向(18)观察时，所述电枢磁体设置在所述按钮(8)的下方并且所述电枢磁体与所述按钮(8)相比是固定的，其中，所述感应磁体(23)与电枢磁体(27)的磁极(39,41)设置成：在与所述施压方向(18)相反的方向中所述按钮(8)与所述感应磁体(23)被施加压力以远离所述电枢磁体(27)。

2.根据权利要求1所述的远程控制系统(1)，包括当沿所述施压方向(18)观察时设置在所述感应磁体(23)和所述电枢磁体(27)之间的测量传感器(35)，所述测量传感器(35)用于输出按钮位置信号(43)，所述按钮位置信号基于由所述感应磁体(23)激励的感应磁场(40)和由所述电枢磁体(27)激励的电枢磁场(40)。

3.根据权利要求2所述的远程控制系统(1)，其中，当沿所述施压方向(18)观察时，所述测量传感器(35)设置且固定在与所述电枢磁体(27)相距的一定距离(46)处。

4.根据权利要求2或3所述的远程控制系统(1)，其中，当沿所述施压方向(18)观察时，所述测量传感器(35)设置且固定在与所述电枢磁体(27)有角度地相距的一定距离(48)处。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的远程控制系统(1)，其中，所述测量传感器(35)设置在电路板(31)上，所述电路板(31)在沿施压方向观察时设置在所述电枢磁体(27)的前方。

6.根据权利要求5所述的远程控制系统(1)，其中，所述测量传感器(35)设置在与所述电枢磁体(27)对向的所述电路板(31)的一侧上。

7.根据权利要求5或6所述的远程控制系统(1)，其中，所述电路板(31)设置有进入开口(32)，当所述按钮(8)被按压时，所述感应磁体(23)能够进入所述进入开口中。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的远程控制系统(1)，其中，在所述感应磁体(23)的初始位置中，所述测量传感器(35)设置在：与相距所述感应磁体(23)的距离相比，与所述电枢磁体(27)相距更小的距离(46)处。

9.根据前述权利要求中任一项所述的远程控制系统(1)，包括：壳体(2,3)，具有沿所述施压方向(18)引导所述按钮(8)的引导部件(17,21)。

10.根据权利要求9所述的远程控制系统(1)，包括限制部件(20)，用于限制所述按钮(8)在所述引导部件(17,21)中逆着所述施压方向(18)的移动。

11.根据权利要求10所述的远程控制系统(1)，其中，所述限制部件(20)为插件(20)，当沿所述施压方向(18)观察时，所述插件(20)从所述按钮(8)的下侧且与所述按钮(8)成角度地突出。

12.根据权利要求11所述的远程控制系统(1)，其中，所述插件(20)在所述引导部件(17,21)中被引导。

13.根据权利要求9或12所述的远程控制系统(1)，其中，所述电路板(31)包括凹部(33)，所述插件(20)能够沿所述施压方向18)进入所述凹部中。

14.根据前述权利要求中任一项所述的远程控制系统(1)，其中，所述按钮(8)是开关(7)的一部分，所述感应磁体(23)相对于中心轴偏心地附接至所述开关(7)，并且以所述中心轴为基准，在与所述感应磁体(23)相对的另一侧上，另一感应磁体(25)附接至所述开关(7)。

15.根据权利要求14所述的远程控制系统(1)，其中,当沿所述施压方向(18)观察时，所述电枢磁体(27)与所述感应磁体(23)排成一线，并且当沿所述施压方向(18)观察时，与所述另一感应磁体(25)成一线设置的另一电枢磁体(29)固定在所述壳体(2，3)上。