CN109102974B - 一种360度碳膜电位器及其角度反馈方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子元器件技术领域，尤其是指一种360度碳膜电位器，包括电位器本体，还包括反馈模块、环状碳膜和动触头，所述环状碳膜固定于所述电位器本体，所述动触头滑动安装于所述电位器本体，所述碳膜设置有至少两个基准点，每相邻的两个基准点之间的夹角小于180°。本发明通过设置有一块环状的碳膜电位器，然后通过反馈模块来接收电压信号，能够反馈环状电位器上任意一点处的角度，实现了真正的360度反馈的效果，达成了真正意义上的360度碳膜电位器。同时本发明还提供了一种上述碳膜电位器的角度反馈方法，能够把碳膜电位器的角度进行反馈。

Description

一种360度碳膜电位器及其角度反馈方法

技术领域

本发明涉及电子元器件技术领域，尤其是指一种360度碳膜电位器及其角度反馈方法。

背景技术

电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。根据动作方式来分，电位器可分为直线电位器和旋转电位器，而由于旋转电位器的控制方式更加灵活，因此更受到人工智能及智能硬件的青睐。

在电位器中，碳膜电位器的生产成本相较于其他电位器更低，且耐磨性更好，因而广泛适用于各个领域中。目前市面上结合上述两种有点，出现了转动式的碳膜电位器，这些碳膜电位器虽然号称是360度的碳膜电位器，但是却是以以下任意一种方式来实现的：

(1)仅仅是物理机构能旋转360度，但控制逻辑没有360度，即碳膜没有完全闭合，有一段空白作为反馈电阻值的对比位置，这种碳膜电位器不能够实现逻辑上的360度。

(2)物理机构能旋转360度，控制逻辑有360度，其是通过设置有两块过半圈的碳膜交错设置，当经过交错处时，弹片由本来抵触的一块碳膜过度到另一碳膜，这种结构不仅导致碳膜电位器的体积过大，还容易使得在使用时出现卡顿；除此以外，还由于其设计两块碳膜之间的切换，因此算法非常复杂。

因此，市面上目前还没有一款真正意义上的360度碳膜电位器。

发明内容

本发明针对现有技术的问题提供一种360度碳膜电位器，利用一块碳膜即可完成360度逻辑的反馈。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种360度碳膜电位器，包括电位器本体、反馈模块、环状碳膜和动触头，所述环状碳膜固定于所述电位器本体，所述动触头滑动安装于所述电位器本体，所述环状碳膜设置有至少两个基准点，每相邻的两个基准点之间的夹角小于180°；

所述反馈模块包括芯片和数量与所述基准点数量相同的下拉电阻，每个基准点均连接于所述芯片，每个下拉电阻分别连接于所述芯片和一个基准点之间，所述动触头与所述环状碳膜抵触，所述动触头还用于接电。

进一步的，基准点的数量不小于三个，至少三个基准点等间隔地分布于所述环状碳膜。

进一步的，所述电位器本体包括底座、PCB板、转动头、弹片和环状银膜，所述PCB板设置于所述底座，所述环状银膜和所述环状碳膜均印刷于所述PCB板，所述环状碳膜位于所述环状银膜的外围；所述转动头设置于所述底座，所述弹片与所述转动头同步转动，所述动触头设置于所述弹片，所述弹片还设置有用于抵触所述环状银膜的连接脚；所述PCB板设置有引脚。

更进一步的，所述PCB板设置有通孔，所述通孔位于所述环状银膜的内围，所述转动头穿过所述通孔后可转动地设置于所述底座。

同时，本发明还提供了一种应用了上述360度碳膜电位器的反馈方法，包括以下步骤：

a.转动动触头，使得动触头在环状碳膜上滑动至待测点，设待测点为X点；

b.设工作电压为V，以其中一个基准点作为参考点，芯片获得所述一个基准点输出的电压为V₁，由V₁＝k₁*V得出所述一个基准点的反馈比例k₁；

c.由于X点与所述其中一个基准点把环状碳膜分割为并联的两段碳膜，因此把两段碳膜的电阻值分别记为R_顺和R_逆，得出环状碳膜的等效电阻R_等＝(R_顺*R_逆)/(R_顺+R_逆)；

d.设工作电压为V，所述一个基准点的下拉电阻为R，则测试比例k＝R/(R_等+R)，根据公式可以分别逆推出R_顺和R_逆的电阻值；

e.根据R_顺和R_逆的电阻值，推算出待测点X点与所述一个基准点之间的夹角α；

f.以另一基准点为参考点，芯片获得所述一个基准点输出的电压为V₁’，由V₁’＝k’*V得出所述另一基准点的反馈比例k’；所述一个基准点和所述另一基准点之间的夹角为180°。

g.由于X点与所述其中另一基准点把环状碳膜分割为并联的两段碳膜，因此把两段碳膜的电阻值分别记为R_顺’和R_逆’，得出环状碳膜的等效电阻R_顺’＝(R_顺’*R_逆’)/(R_顺’+R_逆’)；

h.设所述另一基准点的下拉电阻为R’，则测试比例k’＝R’/(R_等’+R’)，根据公式可以分别逆推出R_顺’和R_逆’的电阻值；

i.根据R_顺’和R_逆’的电阻值，推算出待测点X点与所述一个基准点之间的夹角β；

j.芯片根据α和β，推算出待测点X点的位置并进行输出。

具体的，在步骤a前，还包括：a’：分别测出每相邻的两个基准点之间的电阻值。

然后，步骤e还包括：选取R_顺和R_逆之间的最小值R_min，设所述一个基准点与另一基准点之间的电阻值为R_测，所述一个基准点与另一基准点之间的夹角为△θ，则α＝△θ*R_min/R_测。

具体的，在步骤a前，还包括：a”：设基准点数量为n，选定一个基准点为起始点，设该基准点为点1并逻辑定义其角度θ₁＝0°，转动动触头一圈，每转动到一个基准点时，记录其电压V_n并逻辑定义其角度为当n＝2时，则θ不等于180°。

本发明的有益效果：本发明通过设置有一块环状的碳膜电位器，然后通过反馈模块来接收电压信号，能够反馈环状电位器上任意一点处的角度，实现了真正的360度反馈的效果，达成了真正意义上的360度碳膜电位器。

附图说明

图1为实施例1的示意图

图2为实施例1的分解示意图。

图3为本发明的弹片的示意图。

图4为设置两个基准点时的示意图。

图5为实施例2和实施例3的示意图。

附图标记：1—电位器本体，2—环状碳膜，3—动触头，4—PCB板，5—转动头，6—弹片，7—环状银膜，8—通孔,9—连接脚，10—引脚,11—底座。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。以下结合附图对本发明进行详细的描述。

实施例1

如图1至图3所示，本发明提供了一种360度碳膜电位器，包括电位器本体1、反馈模块(图中未标注)、环状碳膜2和动触头3，所述环状碳膜2固定于所述电位器本体1，所述动触头3滑动安装于所述电位器本体1，所述环状碳膜2设置有至少两个基准点，每相邻的两个基准点之间的夹角小于180°；

如图4或图5所示，所述反馈模块包括芯片和数量与所述基准点数量相同的下拉电阻，每个基准点均连接于所述芯片，每个下拉电阻分别连接于所述芯片和一个基准点之间，所述动触头3与所述环状碳膜2抵触，所述动触头3还用于接电；具体的，本实施例中所采用芯片为EM78P372K。

如图5中所示，以基准点的数量为三个为例，三个基准点分别为点A、点B和点C，三个下拉电阻分别为R_A、R_B和R_C，则优选的，三个基准点分别处于环状碳膜2的三等分点上，每两个基准点之间的夹角为120°。当动触头3处于A点且输入电压为V时，即电流不经过碳膜而直接进入到芯片，因此芯片测得A点的电压值即为V；同理，当动触头3处于B点时，芯片测得B点的电压值即为V。

以测试X点的位置，并以A点为基准点为例，当动触头3滑动至X点时，输入电压V，X点和A点把环状碳膜2分为了两段，即X点到A点的顺时针段和逆时针段，分别记为R_顺和R_逆，由图4或图5中可知，测试的环状碳膜2可等效为R_顺和R_逆并联的电阻R_等，且R_等＝(R_顺*R_逆)/(R_顺+R_逆)；由于A点与芯片之间设置有下拉电阻R，因此可以得知A点此时的电压V₁＝k₁*V，其中k＝R/(R_等+R)。根据上述过程，可得知：只要得知V₁的的电压值，即可逆推出R_顺和R_逆的值，然后根据R_顺和R_逆的值推算出X点与A点之间的夹角，记为α。

但是，利用上述方式算出的夹角α，其只有大小而没有方向，因此还存在动触头3处于X’的位置。此时则需要对另一基准点进行测试，因此本实施例中，选取基准点B，在芯片测试出基准点B的电压值V’以后，再进行上述过程的逆推过程，则得出X点与B点之间的夹角为β，则得出X点的位置为图5中的X点或者X”点。再把上述结果综合A点出所得出的结果，即可得出X点的真实位置，从而由芯片进行输出。本发明通过简单的结构，利用一块碳膜即可完成结构和逻辑上的360度反馈效果，达成了真正意义上的360度碳膜电位器。

在本实施例中，基准点的数量只要不小于两个即可，实施者可以根据对于电位器的精度要求，来决定基准点的数量：需求精度越高，则基准点的数量就需要越多。在基准点只有两个时，两个基准点之间的夹角必须要小于180°；而当基准点的数量为偶数个时，所选择的两个基准点之间的夹角不能等于180°，否则就会出现无法精准定位X点位置的结果出现。同时，为了进一步提升测量的精度，当基准点的数量大于两个时，基准点优选是位于环状碳膜2的等分点上，即每相邻的两个基准点之间的夹角相等。

如图2和图3所示，具体的，在本实施例中，所述电位器本体1包括底座11、PCB板4、转动头5、弹片6和环状银膜7，所述PCB板4设置于所述底座11，所述环状银膜7和所述环状碳膜2均印刷于所述PCB板4，所述环状碳膜2位于所述环状银膜7的外围；所述转动头5设置于所述底座11，所述弹片6与所述转动头5同步转动，所述动触头3设置于所述弹片6，所述动触头3还设置有用于抵触环状银膜7的连接脚9；所述PCB板4设置有多个引脚10。即本发明是通过转动转动头5的方式来带动弹片6转动，从而使得位于弹片6的动触头3在环状碳膜2上进行滑动来实现动作的；其中，引脚10的数量与基准点的数量相等，即当设置有三个基准点时，则需要设置有三个引脚10，每个引脚10分别与一个基准点连接。

具体的，如图2所示，所述PCB板4设置有通孔8，所述通孔8位于所述环状银膜7的内围，所述转动头5穿过所述通孔8后可转动地设置于所述底座11。

实施例2

本实施例提供了一种应用于实施例1所述的360度碳膜电位器的反馈方法，具体为：包括以下步骤：

a.转动动触头3，使得动触头3在环状碳膜2上滑动至待测点，设待测点为X点；

b.设工作电压为V，以其中一个基准点作为参考点，芯片获得所述一个基准点输出的电压为V₁，由V₁＝k₁*V得出所述一个基准点的反馈比例k₁；

c.由于X点与所述其中一个基准点把环状碳膜2分割为并联的两段碳膜，因此把两段碳膜的电阻值分别记为R_顺和R_逆，得出环状碳膜2的等效电阻R_等＝(R_顺*R_逆)/(R_顺+R_逆)；

d.设工作电压为V，所述一个基准点的下拉电阻为R，则测试比例k＝R/(R_等+R)，根据公式可以分别逆推出R_顺和R_逆的电阻值；

e.根据R_顺和R_逆的电阻值，推算出待测点X点与所述一个基准点之间的夹角α；

f.以另一基准点为参考点，芯片获得所述一个基准点输出的电压为V₁’，由V₁’＝k’*V₁得出所述另一基准点的反馈比例k’；所述一个基准点和另一个基准点之间的夹角不等于180°。

g.由于X点与所述另一基准点把环状碳膜2分割为并联的两段碳膜，因此把两段碳膜的电阻值分别记为R_顺’和R_逆’，得出环状碳膜2的等效电阻R_顺’＝(R_顺’*R_逆’)/(R_顺’+R_逆’)；

h.设所述另一基准点的下拉电阻为R’，则测试比例k’＝R’/(R_等’+R’)，根据公式可以分别逆推出R_顺’和R_逆’的电阻值；

i.根据R_顺’和R_逆’的电阻值，推算出待测点X点与所述一个基准点之间的夹角β；

j.芯片根据α和β，推算出待测点X点的位置并进行输出。

具体的，在步骤a前，还包括：a”’：比较各个基准点的反馈电压，选取电压值最大的基准点作为参考点。由于根据并联电阻的公式可知，当R_顺和R_逆的电阻值之差越大时，其等效的并联电阻阻值R_等就会越小，然后由V₁＝k₁*V和k＝R/(R_等+R)而可得反馈电压V₁越大，而用使得R_顺和R_逆的电阻值大，则需要动触头3离该基准点近。因此，当选择电压值最大的基准点作为参考点时，则X点就会离该基准点最近。

实施例3

实施例2所述的反馈方法，是基于环状碳膜2均匀的状态下的，然而，基于目前碳膜印刷的缺陷，很多时候碳膜印刷都是不均匀的，会导致(如图3为例)如下情况：假设整个环状碳膜2的总阻值为360Ω，则由于印刷的缺陷，可能会导致AB点之间的总阻值为100Ω，BC点之间的总阻值为120Ω而AC点之间的总阻值为140Ω。

针对上述情况，本发明提供了一种反馈方法，与实施例2相比，不同之处在于：在步骤a前，还包括：a’：分别测出每相邻的两个基准点之间的电阻值。即在本发明的碳膜电位器进行组装前，先测出每相邻的两个基准点之间的电阻值，并且在进行反馈时，选取的两个基准点为相邻的两个基准点，能够在进一步减少因碳膜不均匀而导致的算法变复杂的问题。

具体的，在步骤a前，还需要确立起始点：以某一基准点(如图3中的A点)作为起始点，即A点的角度逻辑定义为0°，然后把动触头3转动一周，每当经过一个基准点时，记录该基准点的电压，并把该基准点的角度逻辑定义为度。即当算出α或β时，只需把对应的基准点的逻辑定义角度加上α或β，即可得知X点与起始点之间的夹角，从而获得X点的位置。而本实施例中需要记录基准点的电压，也是基于每个基准点输入的电压可能因碳膜印刷不均匀而导致有误差才进行测试的。此方式的好处是：当利用A点作为参考点时，只需把A点测出的电压V_A作为工作电压，动触头3移动至X点所测得的电压V₁＝k₁*V，从而来校正碳膜印刷工艺缺陷造成的公差。当然，当基准点只有两个时，θ₁只需要不等于180°即可。

具体的，步骤e还包括：选取R_顺和R_逆之间的最小值R_min，设所述一个基准点与另一基准点之间的电阻值为R_测，所述一个基准点与另一基准点之间的夹角为△θ，则α＝△θ*R_min/R_测。即该最小值R_min为X点离A点最短的距离所达到的阻值，使得X点与参考点A点之间的距离最短，能够减少因碳膜印刷不均匀所造成的误差。

步骤i还包括：选取R_顺’和R_逆’之间的最小值R_min’，设所述一个基准点与另一基准点之间的电阻值为R_测’，所述一个基准点与另一基准点之间的夹角为△θ，则β＝△θ*R_min’/R_测’。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种360度碳膜电位器的反馈方法，其特征在于：360度碳膜电位器包括电位器本体、反馈模块、环状碳膜和动触头，所述环状碳膜固定于所述电位器本体，所述动触头滑动安装于所述电位器本体，所述环状碳膜设置有至少两个基准点，每相邻的两个基准点之间的夹角小于180°；

所述反馈模块包括芯片和数量与所述基准点数量相同的下拉电阻，每个基准点均连接于所述芯片，每个下拉电阻分别连接于所述芯片和一个基准点之间，所述动触头与所述环状碳膜抵触，所述动触头还用于接电；

反馈方法包括以下步骤：

a.转动动触头，使得动触头在环状碳膜上滑动至待测点，设待测点为X点；

b.设工作电压为V，以其中一个基准点作为参考点，芯片获得所述一个基准点输出的电压为V₁，由V₁= k₁*V得出所述一个基准点的反馈比例k₁；

c.由于X点与所述其中一个基准点把环状碳膜分割为并联的两段碳膜，因此把两段碳膜的电阻值分别记为R_顺和R_逆，得出环状碳膜的等效电阻R_等=（R_顺*R_逆）/（R_顺+R_逆）；

d.设工作电压为V，所述一个基准点的下拉电阻为R，则测试比例k= R/（R_等+ R），根据公式可以分别逆推出R_顺和R_逆的电阻值；

e.根据R_顺和R_逆的电阻值，推算出待测点X点与所述一个基准点之间的夹角α；

f.以另一基准点为参考点，芯片获得所述另一基准点输出的电压为V₁’，由V₁’= k’* V₁得出所述另一基准点的反馈比例k’；所述一个基准点和另一个基准点之间的夹角不等于180°；

g.由于X点与所述另一基准点把环状碳膜分割为并联的两段碳膜，因此把两段碳膜的电阻值分别记为R_顺’和R_逆’，得出环状碳膜的等效电阻R_顺’=（R_顺’*R_逆’）/（R_顺’+R_逆’）；

h.设所述另一基准点的下拉电阻为R’，则测试比例k’= R’/（R_等’+ R’），根据公式可以分别逆推出R_顺’和R_逆’的电阻值；

i.根据R_顺’和R_逆’的电阻值，推算出待测点X点与所述另一基准点之间的夹角β；

j.芯片根据α和β，推算出待测点X点的位置并进行输出。

2.根据权利要求1所述的反馈方法，其特征在于：基准点的数量不小于三个，至少三个基准点等间隔地分布于所述环状碳膜。

3.根据权利要求1所述的反馈方法，其特征在于：所述电位器本体包括底座、PCB板、转动头、弹片和环状银膜，所述PCB板设置于所述底座，所述环状银膜和所述环状碳膜均印刷于所述PCB板，所述环状碳膜位于所述环状银膜的外围；所述转动头设置于所述底座，所述弹片与所述转动头同步转动，所述动触头设置于所述弹片，所述弹片还设置有用于抵触所述环状银膜的连接脚；所述PCB板设置有引脚。

4.根据权利要求3所述的反馈方法，其特征在于：所述PCB板设置有通孔，所述通孔位于所述环状银膜的内围，所述转动头穿过所述通孔后可转动地设置于所述底座。

5.根据权利要求1所述的反馈方法，其特征在于：在步骤a前，还包括：步骤a’：分别测出每相邻的两个基准点之间的电阻值。

6.根据权利要求5所述的反馈方法，其特征在于：步骤e还包括：选取R_顺和R_逆之间的最小值R_min，设所述一个基准点与另一基准点之间的电阻值为R_测，所述一个基准点与另一基准点之间的夹角为△θ，则α=△θ*R_min/R_测。

7.根据权利要求5所述的反馈方法，其特征在于：步骤i还包括：选取R_顺’和R_逆’之间的最小值R_min’，设所述一个基准点与另一基准点之间的电阻值为R_测’，所述一个基准点与另一基准点之间的夹角为△θ，则β=△θ*R_min’/R_测’ 。

8.根据权利要求1所述的反馈方法，其特征在于：在步骤a前，还包括：步骤a’’： 设基准点数量为n，当n＞2时，选定一个基准点为起始点，设该基准点为点1并逻辑定义其角度θ₁=0°，转动动触头一圈，每转动到一个基准点时，记录其电压V_n并逻辑定义其角度为θ_n=*360°；当n=2时，则θ不等于180°。

9.根据权利要求1所述的反馈方法，其特征在于：在步骤a前，还包括：步骤a’’’：比较各个基准点的反馈电压，选取电压值最大的基准点作为参考点。