CN108628467B

CN108628467B - 使用磁场进行输入检测的输入设备

Info

Publication number: CN108628467B
Application number: CN201710179061.2A
Authority: CN
Inventors: 张春来; 赵克龙; D·M·莱恩; 翟斌; 杨平
Original assignee: Microsoft Technology Licensing LLC
Current assignee: Microsoft Technology Licensing LLC
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2021-05-07
Anticipated expiration: 2037-03-23
Also published as: CN108628467A; US20180277058A1; US10459543B2

Abstract

本公开的各实施例总体上涉及使用磁场进行输入检测的输入设备。具体地，描述了具有带有多个齿的轮子的输入设备的示例，其中至少多个齿包括含铁或磁性材料。磁体被设置以提供第一磁场，第一磁场吸引多个齿的含铁或磁性材料以在从第一位置向第二位置移动轮子时提供制动动作。磁片被设置以提供第二磁场，第二磁场引起磁片当从第一位置向第二位置移动轮子时基于对多个齿的含铁或磁性材料的磁性吸引力来形变。被耦合到磁片的应变传感器可以检测由磁片的形变引起的应变，并且提供指示应变的电子信号。

Description

使用磁场进行输入检测的输入设备

技术领域

本公开的各实施例总体上涉及计算机领域，具体地涉及使用磁场进行输入检测的输入设备。

背景技术

计算设备的使用在当今变得越来越普遍。计算设备通常采用各种输入设备以允许用户与计算设备交互。一些计算设备允许使用鼠标来引起光标在计算设备的显示器上的移动。鼠标通常具有被配置为在计算设备上引起输入的一个或多个轮子，输入通常是滚动通过文档或图形地呈现在设备的显示器上的其他项目的滚动动作。轮子本质上通常是机械的，并且包括棘轮毂，棘轮毂接合一个或多个弹簧构件以提供制动动作和/或检测轮子在各种棘轮位置之间的运动。随着时间的推移，这些机械部件可能损坏，这可能导致作为鼠标的输入机构的轮子发生故障。

发明内容

以下提供一个或多个方面的简化发明内容，以便提供对这些方面的基本理解。该发明内容不是所有预期方面的广泛概述，并且既不旨在标识所有方面的关键或重要元素，也不旨在描绘任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现一个或多个方面的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。

在示例中，提供了一种输入设备，该输入设备包括具有芯的轮子，该芯具有设置在芯的外边缘上的多个齿，在多个齿之间具有多个沟槽，其中至少多个齿包括含铁或磁性材料。输入设备还包括磁体，该磁体被设置成提供第一磁场，该第一磁场吸引多个齿的含铁或磁性材料以在从第一位置向第二位置移动轮子时提供制动动作，输入设备还包括磁片，该磁片被设置成提供第二磁场，该第二磁场引起磁片在从第一位置向第二位置移动轮子时基于对多个齿的含铁或磁性材料的磁性吸引力来形变。输入设备还包括应变传感器，该应变传感器耦合到磁片，并且被配置为检测由磁片的形变引起的应变并且提供指示应变的电子信号。

在另一示例中，提供了一种用于在输入设备处生成信号的方法。该方法包括经由应变传感器检测达到阈值的应变，其中应变通过磁片来施加，磁片经由对轮子的芯的多个齿中的一个或多个齿的磁性吸引力来形变，轮子从第一位置向第二位置移动，其中多个齿包括含铁材料。该方法还包括经由处理器基于达到阈值的应变来生成电子信号，以及经由处理器使用计算设备和输入设备之间的接口来向计算设备传输电子信号。

为了实现前述和相关目的，一个或多个方面包括在下文中充分描述并且在权利要求中具体指出的特征。以下描述和附图详细地阐述了一个或多个方面的某些说明性特征。然而，这些特征仅指示可以采用各个方面的原理的各种方式中的几个，并且本描述意图包括所有这些方面及其等同物。

附图说明

图1是具有用于从应变传感器提供信号的导线的输入设备的示例的透视图；

图2A是沿着图1的输入设备的线2A-2A的横截面图；

图2B是图2A的输入设备的横截面的透视图；

图2C是图2A的输入设备的轮子和磁体结构的横截面的透视图；

图2D是具有非对称轮廓的齿的轮子和图2A的输入设备的磁体结构的另一示例的横截面的透视图；

图3是可以采用本文中所描述的输入设备的鼠标的示例的局部剖切透视图；

图4是包括可以从输入设备接收信号的计算设备的计算环境的示例的示意图；以及

图5是用于从输入设备向计算设备提供信号的方法的示例的流程图。

具体实施方式

以下结合附图阐述的详细描述意图作为各种配置的描述，而非意图表示可以实践本文中所描述的概念的仅有的配置。详细描述包括用于提供对各种概念的透彻理解的目的的具体细节。然而，本领域技术人员应当理解，这些概念可以在没有这些具体细节的情况下实施。在一些情况下，以框图形式示出了公知的部件，以便避免模糊这些概念。

本公开描述了用于计算设备的输入设备的各种示例，该计算设备配置有多个磁体以提供用于输入设备的移动的感知的机械动作以及/或者检测输入设备的移动。例如，输入设备可以是包括具有芯的轮子的编码器，该芯具有设置在芯的外边缘上的多个齿，在齿轮或齿轮状结构中在多个齿之间具有多个沟槽。多个齿和/或整个芯可以包括含铁或磁性材料。输入设备还可以包括磁体，该磁体被设置成提供磁场，该磁场吸引多个齿的含铁或磁性材料，并且因此抵抗每个齿远离磁体的运动，以当在不同位置之间移动轮子时提供制动动作(例如，在芯的每个齿处)。此外，磁片可以被设置以提供另一磁场，该磁场引起磁片当在不同位置之间移动轮子时基于对多个齿的含铁或磁性材料的磁性吸引力来与制动动作相关联地形变。应变传感器可以被耦合到磁片并且被配置为检测由磁片的形变引起的应变(或力)。应变传感器可以提供指示应变的电子信号。因此，例如，当轮子在各位置之间移动时的每个制动动作与导致用于应变传感器生成电子信号的足够应变的磁片的每个形变之间可以存在一一对应关系。在实现中，电子信号可以是对应于轮子的移动的编码器信号，其中编码器信号可以被提供作为到计算机设备的输入，诸如以控制滚动通过文档或在设备的显示器上图形呈现的其他项目，在音频设备上控制音量输入等。

现在转到图1至图5，参考可以执行本文中所描述的动作或操作的一个或多个部件和一个或多个方法来描述示例，其中用虚线表示的部件和/或动作/操作可以是可选的。虽然以特定顺序呈现下面在图5中描述的操作，但是在一些示例中，取决于实现，可以改变动作和执行动作的部件的顺序。此外，在一些示例中，动作、功能和/或所描述的部件中的一个或多个可以由专门编程的处理器、执行专门编程的软件或计算机可读介质的处理器、或通过硬件部件和/或能够执行所描述的动作或功能的软件部件的任何其他组合来执行。

参考图1、图2A、图2B和图2C，示例性输入设备100可以包括轮子104和壳体106，轮子104可旋转地安装到壳体106。壳体106可以包括轮轴108，轮子104的轮毂109可以附接到轮轴108，以便于轮子104围绕轮轴108在方向107上的旋转运动。在示例中，轮子104可以包括固定地附接到轮毂109的芯110，其中芯110具有由对应的多个沟槽105限定的多个齿111。例如，芯110可以是齿轮，或者可以具有齿轮形状，其中多个齿111基本上在围绕芯110的多个沟槽之间等间隔。在一个示例中，多个齿111中的至少一部分齿可以包括能够被吸引到磁场的含铁或磁性材料。在另一示例中，轮子104的所有多个齿111和/或整个芯110可以包括含铁或磁性材料。另外，轮子104可以包括设置在芯110上的保护层112。例如，保护层112可以包括但不限于弹性体材料(诸如硅树脂)或任何其他材料，以比多个齿111提供更舒适的表面(例如，向接触轮子104的用户)。此外，保护层112可以包括多个棘爪或脊113，以向表面提供纹理，从而当用户旋转轮子104时实现增加的抓握。

输入设备100还可以包括一个或多个磁体114，磁体114固定地安装在壳体106内能够生成可以吸引轮子104的多个齿111中的一个或多个齿的磁场的位置处。例如，一个或多个磁体114可以紧固在支承框架115的一个或多个内壁内，支承框架115固定地安装在壳体106的一个或多个内壁内。一个或多个磁体114可以以到轮子104的足够的距离定位在壳体106内以及/或者位于与轮子104相切地间隔开的位置，以使得多个齿111能够被吸引到磁场。例如，一个或多个磁体114可以被定位成使得具有北极极性的一个或多个磁体114的端部面向轮子104，以便磁性地吸引多个齿111。例如，一个或多个磁体114可以包括堆叠在彼此之上的多个磁体，其中多个磁体中的每个磁体的北极面向轮子104。在另一示例中，一个或多个磁体114可以包括被配置为Halbach阵列磁体的多个磁体，以具有空间旋转的磁化模式。例如，在该示例中，一个或多个磁体114可以包括多个永磁体，这些永磁体增大面向轮子104的端部上的磁场，同时在相对端部(例如，不面向轮子的端部)上将场消除到几乎为零。一个或多个磁体可以被放置在离轮子104一定距离处，以在旋转轮子104时提供期望水平的制动力。

多个磁体114的构造可以在轮子104的多个齿111中的每个齿被旋转以定位成与一个或多个磁体114相邻时提供制动动作。例如，每次多个齿111中的一个齿进入由一个或多个磁体114生成的磁场中时，齿可以被吸引到磁场，并且可以需要较小的力来移动，使得磁场将齿偏置成基本上与一个或多个磁体114对准，例如在与线117(图2A)对准的平面中，该平面是在磁场的最高强度部分所在的平面。因此，旋转轮子104以将齿(例如，齿130)移动到磁场之外，例如在线117(图2A)的平面之外，可能需要额外的力。随着轮子104的旋转继续，下一个齿(例如，齿132)可以被吸引到磁场等，从而当多个齿111中的每个齿与磁场旋转对准(例如，沿着线117)时提供制动动作。

另外，输入设备100可以包括磁片116，磁片116可以与应变传感器118组合使用，以当轮子104相对于磁片116旋转时，基于磁性吸引力来检测磁片116附近的多个齿111中的齿的存在。磁片116可以包括可以基于磁场的变化而弹性形变的基本上任何平面磁性材料片。例如，磁片116可以被定位在距离轮子104足够远的距离处以及/或者位于与轮子104相切地间隔开的平面中，并且可以被对准以具有能够在磁片116的至少一侧提供吸引磁场的极性。此外，磁片116可以具有允许基于磁场的差异来使悬置部分(例如，片的中间区域)形变的尺寸和厚度。在示例中，磁片116固定地安装在壳体106的内壁和支承框架115的端壁之间的一个或多个外围点或边缘处。利用这种构造，当轮子104旋转时，多个齿111中的每个齿可以使得磁片116的至少部分(例如，悬置的中间区域的部分)能够通过磁性吸引力从相对更远离齿的第一状态形变到相对更靠近齿的第二形变状态(例如，朝向齿；垂直于轮子的切线)。例如，当齿的纵轴与线117对准时，磁片116的该部分的形变可以处于最大值。此外，当齿穿过并且经过磁场时，磁片116的该部分可以形变回到第一状态，例如，当齿的纵轴旋转成与线117不对准时。磁片116的该部分在第一状态和第二形变状态之间的形变可以是在方向119上(例如，平行于线117)。

如图2C所示，轮子104可以在从磁片116的顶部到磁片116的底部的方向上旋转。当齿130从齿在线117上方的第一位置行进到齿与线117对准的第二位置时，磁片116可以从在磁片116上在线117上方的点开始的第一状态形变，并且当轮子104朝向线117旋转时可以继续形变。当轮子104朝向线117旋转时，磁片116的最大形变点可以改变并且与齿130对准，从而当齿130与线117对准时导致摇摆式运动，并且当轮子沿着箭头134的方向被旋转时继续在线117下方移动。应变传感器118可以检测磁片116的形变，并且因此可以生成应变输出。

来自应变传感器118的输出可以指示具有最大形变点的磁片116的面积。例如，来自应变传感器118的输出可以是指示最大形变点的波。因此，应变输出(例如，波的)的曲线可以指示轮子104是否从磁片116的顶部朝向磁片116的底部旋转，反之亦然。例如，如果应变传感器118输出应变曲线作为指示相对于应变传感器118的区域(例如，中心部分)的应变的波，则该波可以指示齿130相对于应变传感器118的区域的位置，其中波中的最高点可以指示轮子104与应变传感器118的区域(例如，沿着线117的中心部分)对准。在一个示例中，尽管未示出，但轮子104或壳体的部分(例如，轮毂109、芯110等)可以包括传感器以跟踪轮子104的运动方向(例如，沿箭头的方向134或相反方向)，其可另外从输入设备100输出(例如，与应变或由通过检测应变传感器118上的应变达到阈值而引起的运动的指示一起)。

另外，在示例中，应变传感器118的区域可以是偏心部分，使得应变曲线可以指示轮子104的旋转方向(例如，较短的波(持续时间)可以指示一个旋转方向(例如，沿箭头134的方向)，并且较长的波可以指示另一旋转方向)。在又一示例中，应变传感器118可以输出指示在应变传感器118的多个区域处的应变的应变曲线，例如在应变传感器118的中心部分周围的位置处，并且波形曲线可以对应地指示旋转方向。因此，在任何情况下，例如，可以基于应变曲线来对应地确定轮子104的运动方向，并且轮子104和/或壳体106可以不使用传感器来检测旋转方向，如上所述。

在另一示例中，如图2D所示，轮子104的多个齿可以具有不对称轮廓。在该示例中，当轮子104旋转时由应变传感器118输出的应变曲线可以指示旋转方向。在该示例中，具有较长的起始(持续时间)的波可以指示在箭头134的方向上的旋转方向，因为齿的侧面138具有比侧面136更长的曲线。类似地，例如，具有较短的开始的波可以指示与箭头134相反的另一旋转方向，因为齿的侧面136具有比侧面136更短的曲线。在又一示例中，多个齿可以各自具有不同的轮廓以指示方旋转向(例如，多个齿可以具有三个不同轮廓的图案，并且分析相邻的应变曲线(例如，在时间上相邻)可以指示旋转方向)。

另外，磁片116可以被耦合到应变传感器118，使得应变传感器118可以基于对多个齿111中的齿的吸引力经由形变施加的应变来检测磁片116何时形变。应变传感器118的适当示例包括但不限于，当应变或压力被施加时其电阻改变的平面材料片，例如箔应变计、应变敏感电阻器、压电材料、应变计或能够测量施加到磁片116的应力、应变或力的任何其它材料或装置。例如，磁片116和应变传感器118可以彼此耦合使得磁片116的形变导致应变传感器118的形变，应变传感器118可以检测该形变并且将其转换为相应的电信号。在一个实现方式中，磁片116和应变传感器118可以被层压成单个层压对象。如图所示，在一个实现方式中，磁片116可以被定位成面向轮子104，其中应变传感器118在磁片116的相对侧上；然而，在另一配置中，应变传感器118可以被定位在磁片116侧，使得应变传感器118面向轮子104。此外，一个或多个孔径(诸如磁片116和/或应变传感器118和一个或多个磁体114的端部之间的孔径120或诸如磁片116和/或应变传感器118和轮子104之间的孔径120)可以由部件的构造限定，以允许足够的空间用于磁片116的形变运动。

在任何情况下，应变传感器118可以检测磁片116的形变作为施加到应变传感器118的应变。应变传感器118可以检测应变的大小，并且可以将应变输出到处理器以进一步处理。例如，到达阈值的应变可以被解释为轮子104从第一旋转位置(例如，其中齿130的第一纵轴基本上在沿着线117对准的磁场的最高强度部分中的平面中)到第二位置(例如，其中齿132的第一纵轴基本上在沿着线117对准的磁场的最高强度部分中的平面中)的移动。另外，在以下之间可以基本上具有一对一的映射：(1)当将轮子104从第一位置移动到第二位置时，由多个齿111中的齿对由一个或多个磁体114生成的磁场的吸引力引起的制动动作，例如与线117对准；以及(2)具有足以被解释为轮子104从第一位置移动到第二位置的应变的磁片116的形变。换句话说，轮子104的第一位置可以对应于与一个或多个磁体114相邻(例如与线117对准)的轮子104的第一部分(例如，第一齿)，并且第二位置可以对应于与一个或多个磁体114相邻(例如与线117对准)的轮子104的第二部分(例如，相邻的第二齿)。因此，在这种情况下，第一位置和第二位置是轮子104对应于多个齿111中的相邻齿的纵轴的角位置的旋转位置。

在其它示例中，轮子104从第一位置到第二位置的移动的解释可以对应于经由应变传感器118检测应变(或力)的组合(例如，达到第一阈值的应变，随后是达到第二阈值的应变等)。在任何情况下，处理器(未示出)可以解释来自应变传感器118的应变测量值，以确定轮子104在多个位置之间的移动。例如，处理器然后可以经由有线接口或无线接口向计算设备提供一个或多个信号，例如但不限于指示轮子104的运动、速度、方向和/或位置的脉冲串。

另外，应变传感器118可以被容纳在壳体106内并且被连接到一个或多个导线121、123，用于从应变传感器118提供应变测量或相关信号。

因此，输入设备100可以被配置为使得一个或多个磁体114生成磁场，该磁场将相应的齿偏置到轮子104的多个齿111，以沿着线117对准。此外，当在该对齐位置时，磁片116和相应的齿之间的对应吸引力引起磁片116的形变，其可以被应变传感器118检测。因此，当轮子104旋转时，应变传感器118可以输出对应于由应变传感器118上的对应应变引起的磁片116的形变的电信号，其指示轮子104的移动、速度、方向和/或位置。在一些实现方式中，输入设备100的此构造可以提供无接触、便宜、高效和精确的编码设备。

参考图3，示出了可以采用输入设备100的鼠标300的透视图的示例。例如，鼠标300可以包括如下鼠标，该鼠标可以采用输入设备100的轮子104、壳体106等从鼠标300来接收用户的输入，例如以控制滚动通过文档或以图形方式呈现在与鼠标通信的计算设备的显示器上的其他项目。例如，鼠标300可以包括导线302，该导线302可以被连接到用于与计算设备通信(例如，经由处理器，未示出)的接口，以提供与从应变传感器118接收的信号相关的信号，其可以指示鼠标300中的轮子104的移动、速度、方向和/或位置。在示例中，可以设想输入设备100的其他配置，诸如定位在计算设备的壳体内(例如，用于提供滚动特征、音量调节或基本上任何可编程输入)，其可以包括位于操纵杆或游戏板上、定位在电子笔上、定位在家庭家电或其他物联网(IoT)设备等上的个人计算设备、汽车中的计算设备等。

参考图4，示出了计算环境400的示意图的示例。计算环境400可以包括计算设备402，诸如个人计算机、平板计算机、混合计算机(例如，具有可分离键盘的平板计算机)等。在该示例中，计算设备402可以包括用于执行与操作系统相对应的指令的处理器404、在操作系统上执行的一个或多个应用等。计算设备402还可以包括用于与其他设备(诸如输入设备410)通信的接口部件406。计算设备402还可以可选地包括或被连接到被配置为显示来自计算设备402的输出的显示器408，诸如液晶显示器(LCD)、等离子体显示器等。

计算环境400还可以包括用于向计算设备402提供输入的输入设备410。例如，输入设备410可以包括用于提供对应于轮子104的移动的输入的输入设备100。输入设备410可以包括处理器412，该处理器412用于从应变传感器118接收信号并且经由接口部件414向计算设备402提供对应的信号。在具体示例中，接口部件406、414可以包括基本上任何有线接口部件或无线接口部件(例如，通用串行总线(USB)、火线等、端口、蓝牙、无线局域网(WLAN)、近场通信(NFC)等、收发器等)，其促进在输入设备410和计算设备402之间传送信号。在示例中，应变传感器118可以向处理器412提供应变测量，如上所述，该应变可以由被附接到应变传感器118的磁片116的形变引起。处理器412可以基于来自应变传感器118的测量来生成用于与计算装置402通信的一个或多个信号410(例如，指示检测到的应变的信号，该应变对应于输入设备的轮子104的运动、速度、方向和/或位置)。

参考图5，结合图4，示出了用于从输入设备生成信号的方法500的示例。例如，方法500可以由如本文中所描述的一个或多个输入设备(诸如输入设备100、410、鼠标300等中的至少一个)来执行。

在方法500中，在动作502处，可以检测到达到阈值的应变，其中应变基于经由对输入设备的旋转轮子的磁性吸引力而发生形变的磁片。例如，应变传感器118(例如，结合处理器412)可以检测达到阈值的应变。如针对输入设备100所描述和示出的，应变传感器118可以被耦合到磁片116，并且轮子104可以包括具有多个齿111的芯110，多个齿111可以基于磁片116和多个齿111中的齿之间的磁性吸引力来引起磁片116的悬置部分的形变。因此，当轮子104旋转时，磁片116可以朝向轮子104和远离轮子104形变(沿方向119)。当处理器412检测到达到阈值应变的应变(例如，以及/或者实现一个或多个其它阈值的一个或多个其它应变)时，处理器412可以确定轮子从第一位置移动到第二位置。另外，如所描述的，基于检测到的应变曲线(例如，当前应变和先前应变或在一段时间内的其它应变)，处理器412可以确定相对于磁片116轮子104旋转的方向。

在方法500中，在动作504处，电子信号可以基于达到阈值的应变来生成。例如，处理器412可以基于达到阈值的应变来生成电子信号。处理器412可以生成要由计算设备402解释为输入设备410的轮子的移动、速度、方向和/或位置的信号，例如当从第一位置移动到第二位置时。例如，如所描述的，处理器412可以生成信号以基于检测到的应变(和/或先前的应变)的曲线来指示轮子相对于其在输入设备(诸如鼠标)内的定位向前移动或向后移动。

在方法500中，在动作506处，电子信号可以使用计算设备和输入设备之间的接口被传输给计算设备。例如，处理器412可以使用计算设备402和输入设备410之间的接口例如经由接口部件414将电子信号传输给计算设备402。在示例中，处理器412可以使用有线接口(诸如USB、火线等)、无线接口(诸如蓝牙、WLAN、NFC等)等将电子信号传输给计算设备402。在示例中，计算设备402可以将该信号解释为在活动应用中提供滚动特征以导航文档、网页等的命令。例如，滚动可以是向上滚动或向下滚动(或者向左滚动或右滚动)等，其可以基于由应变曲线指示的方向来确定。

作为示例，元件或元件的任何部分或者元件的任何组合可以用包括一个或多个处理器的“处理系统”来实现。处理器的示例包括微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件(PLD)、状态机、门控逻辑、离散硬件电路以及被配置为执行本公开中描述的各种功能的其他合适的硬件。处理系统中的一个或多个处理器可以执行软件。软件应当被广义地解释为表示指令、指令集、代码、代码段、程序代码、程序、子程序、软件模块、应用、软件应用、软件包、例程、子例程、对象、可执行文件、执行线程、过程、功能等，无论是否被称为软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或其它。

因此，在一个或多个方面中，所描述的功能中的一个或多个功能可以用硬件、软件、固件或其任何组合来实施。如果用软件实现，则这些功能可以作为一个或多个指令或代码在计算机可读介质上存储或者编码。计算机可读介质包括计算机存储介质。存储介质可以是可以由计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限制，这样的计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其他磁性存储设备、或者可以用于携带或存储指令或数据结构的形式的期望的程序代码并且可以由计算机访问的任何其他介质。如本文中所使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光盘、数字多功能光盘(DVD)和软磁盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘使用激光光学地再现数据。上述的组合也应当被包括在计算机可读介质的范围内。

提供先前描述以使所属领域的技术人员能够实践本文中所描述的各种方面。本领域技术人员容易理解对这些方面的各种修改，并且本文中定义的一般原理可以应用于其他方面。因此，权利要求并不旨在限于本文中所示的各方面，而是符合与语言权利要求一致的全部范围，其中对单数形式的元件的引用不意在表示“一个且仅一个”，除非具体地如此陈述，而是“一个或多个”。除非另有特别说明，否则术语“一些”是指一个或多个。本领域的普通技术人员而言已知或稍后已知的本文中所描述的各种方面的元件的所有结构和功能等同物通过引用明确地并入本文，并且意图被权利要求所涵盖。此外，本文中公开的内容不旨在献给公众，而不管这样的公开是否在权利要求中明确地陈述。除非使用短语“用于...的装置”来明确地叙述该元件，否则不将权利要求要素解释为装置加功能。

Claims

1.一种输入设备，包括：

壳体；

轮子，所述轮子被可旋转地安装到所述壳体，所述轮子包括芯，所述芯具有设置在所述芯的外边缘上的多个齿，所述多个齿之间具有多个沟槽，其中至少所述多个齿包括含铁或磁性材料；

磁体，所述磁体被安装在所述壳体内以提供第一磁场，所述第一磁场吸引所述多个齿的所述含铁或磁性材料，以便在从第一位置向第二位置移动所述轮子时提供制动动作；

磁片，所述磁片被安装在所述壳体内以提供第二磁场，所述第二磁场引起所述磁片的至少部分当从所述第一位置向所述第二位置移动所述轮子时基于对所述多个齿的所述含铁或磁性材料的磁性吸引力来形变；以及

应变传感器，所述应变传感器耦合到所述磁片并且被配置为：

检测由所述磁片的形变引起的应变；以及

提供指示所述应变的电子信号。

2.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述应变传感器被配置为至少部分基于检测到由所述磁片的形变引起的所述应变达到阈值应变，来提供所述电子信号。

3.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述磁片被固定在所述壳体中的一个或多个外围边缘处并且在中间区域中具有悬置部分。

4.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述磁体包括多个永磁体，所述多个永磁体被配置为使得所述多个永磁体中的相邻磁体具有面对所述轮子的相似的极性，使得所述多个永磁体的一部分提供所述第一磁场，所述第一磁场在所述轮子从所述第一位置向所述第二位置移动时吸引所述多个齿的所述含铁或磁性材料。

5.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述磁体包括以Halbach阵列配置的多个磁体，所述多个磁体在所述轮子上的所述多个齿的最接近的端部上提供所述第一磁场。

6.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述第一位置对应于所述轮子的第一旋转位置，在所述第一旋转位置处，所述多个齿中的第一齿的第一纵轴与对应于所述磁体的磁场的最高强度部分的平面对准，并且其中所述第二位置对应于所述轮子的第二旋转位置，在所述第二旋转位置处，所述多个齿中的第二齿的第二纵轴与对应于所述磁体的所述磁场的所述最高强度部分的所述平面对准，其中所述第一齿和所述第二齿是所述多个齿中的相邻齿。

7.根据权利要求1所述的输入设备，还包括处理器，所述处理器从所述应变传感器接收所述电子信号并且经由所述输入设备与计算设备之间的接口向所述计算设备传输对应的电子信号。

8.根据权利要求7所述的输入设备，其中所述应变传感器至少部分基于确定由所述电子信号指示的所述应变达到阈值应变来向所述计算设备传输所述对应的电子信号。

9.根据权利要求7所述的输入设备，其中所述计算设备基于从所述输入设备接收的所述电子信号来显示滚动动作。

10.根据权利要求7所述的输入设备，其中所述输入设备位于鼠标中，所述鼠标被配置为向所述计算设备传输所述对应的电子信号。

11.根据权利要求7所述的输入设备，其中所述计算设备基于从所述输入设备接收的所述电子信号来控制音量。

12.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述磁片被设置在所述壳体内与所述轮子切线间隔开的平面中。

13.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述应变传感器与所述磁片耦合以定义层压对象。

14.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述多个齿具有非对称轮廓。

15.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述应变传感器被配置为提供所述电子信号以至少部分基于所述应变的曲线来指示在从所述第一位置向所述第二位置移动时所述轮子的方向。

16.一种用于在输入设备处生成信号的方法，包括：

经由应变传感器检测达到阈值的应变，其中所述应变由磁片经由对从第一位置向第二位置移动的轮子的芯的多个齿中的一个或多个齿的磁性吸引力发生形变引起，其中所述多个齿包括含铁或磁性材料；

经由处理器基于达到所述阈值的所述应变来生成电子信号；以及

经由所述处理器使用计算设备与所述输入设备之间的接口来向所述计算设备传输所述电子信号。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一位置对应于与被定位成与所述磁片相邻的磁体有磁性吸引力的所述多个齿中的第一齿，其中所述磁片提供第一磁场并且所述磁体提供第二磁场，并且其中所述第二位置对应于与所述磁体有磁性吸引力的所述多个齿中的第二齿，其中所述第一齿和所述第二齿是所述多个齿中的相邻齿。

18.根据权利要求16所述的方法，其中所述磁片的至少一部分当被吸引到所述多个齿中的所述一个或多个齿时垂直于所述轮子的切线发生形变。

19.根据权利要求16所述的方法，其中所述磁片的至少一部分在可旋转地保持所述轮子的壳体中定义的孔径内发生形变，并且其中所述磁片位于与所述轮子切线间隔开的平面中。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述磁片和所述应变传感器被耦合在一起以定义层压对象。