CN110556261A - 无线旋钮控制器、旋钮及底座 - Google Patents

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周立功
范攀锋
白金龙
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    • H01H19/00Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand
    • H01H19/02Details
    • H01H19/10Movable parts; Contacts mounted thereon
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03CMODULATION
    • H03C1/00Amplitude modulation

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Abstract

本发明涉及一种无线旋钮控制器、旋钮及底座,设置有相互独立的旋钮和底座,旋钮设置有旋钮壳体,底座设置有底座壳体。角运动检测模块根据旋钮壳体的旋转角度获得的传感信号,在被调制电路调制成调制电信号后可通过第一线圈与第二线圈之间的耦合进行信息传递,无需设置任何开孔,有利于清洁维护和降低三防设计难度。同时,通过角运动检测模块检测旋钮的旋转角度,提高旋钮控制器的使用寿命和控制精度。

Description

无线旋钮控制器、旋钮及底座
技术领域
本发明涉及电子产品技术领域,特别是涉及一种无线旋钮控制器、旋钮及底座。
背景技术
开关控制是电子产品中的重要组成部分。以开关中的旋钮控制器为例,是许多电子产品,诸如家电类产品中不可或缺的开关调节机构。
传统的旋钮控制器内部设置有电位器,其工作原理是通过旋转电位器来改变电位器电阻值的大小,从而感应旋转幅度,起到对被控装置的调节作用。在具体结构上,旋钮控制器都是通过旋钮盖直接连接可变电阻调节杆,因此必须开设用于穿过可变电阻调节杆的通孔,造成旋钮控制器的三防设计难度大,易受污垢侵蚀,不便于进行清洁维护。同时,旋钮控制器内部的电位器容易磨损,影响旋钮控制器的使用寿命和控制精度。
综上,传统的旋钮控制器存在上述缺陷。
发明内容
基于此,有必要针对传统的旋钮控制器存在的缺陷,提供一种无线旋钮控制器、旋钮及底座。
一种无线旋钮控制器,包括旋钮和底座;
旋钮包括旋钮壳体,以及设置在旋钮壳体内的第一线圈、角运动检测模块和第一带内通信电路;
底座包括底座壳体,以及设置在底座壳体内的第二线圈和第二带内通信电路;其中,底座壳体还用于放置旋钮壳体;
角运动检测模块用于根据旋钮壳体的旋转角度获得传感信号,并将传感信号输出至第一带内通信电路;
第一带内通信电路用于根据传感信号生成调制电信号,并将调制电信号加载至第一线圈两端;
第二线圈用于根据第一线圈与第二线圈间的耦合,生成感应交流电信号;
第二带内通信电路用于根据感应交流电信号生成解调数据;其中,解调数据用于调节被控装置。
上述无线旋钮控制器,设置有相互独立的旋钮和底座,旋钮设置有旋钮壳体,底座设置有底座壳体。角运动检测模块根据旋钮壳体的旋转角度获得的传感信号,在被第一带内通信电路调制成调制电信号后可通过第一线圈与第二线圈之间的耦合进行信息传递,无需设置任何开孔,有利于清洁维护和降低三防设计难度。同时,通过角运动检测模块检测旋钮的旋转角度,提高旋钮控制器的使用寿命和控制精度。
在其中一个实施例中,第一带内通信电路包括负载调制电路;
负载调制电路用于接入传感信号,根据传感信号生成调制电信号,并将调制电信号加载至第一线圈两端。
在其中一个实施例中,第一带内通信电路还包括解调电路;
解调电路用于解调第一线圈感应到的调频信号。
在其中一个实施例中,第二带内通信电路包括谐振电路;
谐振电路用于根据感应交流电信号生成解调数据。
在其中一个实施例中,第二带内通信电路还包括逆变电路;
逆变电路用于将供电电源的供电转换为交流电信号,将交流电信号加载到第二线圈。
在其中一个实施例中,逆变电路包括半桥逆变电路或全桥逆变电路。
在其中一个实施例中,谐振电路包括LC串联谐振电路或LC并联谐振电路。
在其中一个实施例中,旋钮壳体内还设置有供电电路;
供电电路用于根据第一线圈与第二线圈的耦合,将第一线圈两端的电压转换为供电电压;其中,供电电压用于为设置在旋钮壳体内的模块和电路供电。
在其中一个实施例中,旋钮壳体内还设置有第一磁铁,底座壳体内还设置有第二磁铁;
旋钮壳体的底部通过第一磁铁与第二磁铁的相互吸引,吸附在底座壳体表面上。
在其中一个实施例中,还包括信息提示模块;
信息提示模块设置在旋钮壳体外部,用于获取根据传感信号进行信息提示。
在其中一个实施例中,信息提示模块包括显示屏;
显示屏设置在旋钮壳体顶部。
在其中一个实施例中,信息提示模块包括LED;
LED设置在旋钮壳体顶部。
在其中一个实施例中,还包括深色滤镜片;
深色滤镜片用于覆盖信息提示模块。
在其中一个实施例中,角运动检测模块包括陀螺仪传感器或惯性传感器。
一种旋钮,包括旋钮壳体,以及设置在所述旋钮壳体内的第一线圈、角运动检测模块和第一带内通信电路;
所述角运动检测模块用于根据所述旋钮壳体的旋转角度获得传感信号,并将所述传感信号输出至所述第一带内通信电路;
所述第一带内通信电路用于根据所述传感信号生成调制电信号,并将所述调制电信号加载至所述第一线圈两端;
所述第一线圈用于与底座的第二线圈耦合,将调制电信号传输至所述第二线圈。
一种底座,包括底座壳体,以及设置在所述底座壳体内的第二线圈和第二带内通信电路;
所述第二线圈用于与旋钮的第一线圈耦合,生成感应交流电信号;
所述第二带内通信电路用于根据所述感应交流电信号生成解调数据;其中,所述解调数据用于调节被控装置。
附图说明
图1为一实施方式的无线旋钮控制器结构剖面图;
图2为无线功率传输原理示意图;
图3为一实施方式的信号调制波形图;
图4为另一实施方式的信号调制波形图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的目的、技术方案以及技术效果,以下结合附图和实施例对本发明进行进一步的讲解说明。同时声明,以下所描述的实施例仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。
图1为一实施方式的无线旋钮控制器结构剖面图,如图1所示,一实施方式的无线旋钮控制器包括旋钮A和底座B;
旋钮A包括旋钮壳体1,以及设置在旋钮壳体1内的第一线圈5、角运动检测模块10和第一带内通信电路;
在其中一个实施例中,旋钮壳体1可选用全封闭结构的壳体。在其中一个实施例中,旋钮壳体1选用非导电材质的壳体,以避免对第一线圈5与第二线圈6间的耦合的影响。同时,为便于旋转旋钮壳体1,旋钮壳体1可选用圆柱壳体或圆台壳体。作为一个较优的实施方式,如图1所示,旋钮壳体1选用圆柱壳体,圆柱壳体放置在底座壳体2上,圆柱壳体的下表面与底座壳体2接触。
其中,角运动检测模块10用于检测旋钮壳体1的旋转角度,在旋钮壳体1产生旋转时,根据旋钮壳体1的旋转角度获得传感信号。在其中一个实施例中,角运动检测模块10包括陀螺仪传感器和惯性传感器。作为一个较优的实施方式,角运动检测模块10选用陀螺仪传感器。如图1所示,陀螺仪传感器设置在旋钮壳体1的中心,即圆柱壳体上下表面圆心的连线上,有利于准确获取旋钮壳体1的旋转角度。
作为一个较优的实施方式,如图1所示,旋钮壳体1内设置有第一电路板7,第一带内通信电路设置在第一电路板7上。其中,第一电路板7还可用于设置角运动检测模块10,以便于角运动检测模块10与第一带内通信电路间的走线。在其中一个实施例中,第一电路板7包括印制电路板或铜板。
底座B包括底座壳体2,以及设置在底座壳体2内的第二线圈6和第二带内通信电路8;其中,底座壳体2还用于放置旋钮壳体1;
在其中一个实施例中,底座壳体2可选用全封闭结构的壳体。在其中一个实施例中,底座壳体2选用非导电材质的壳体,以避免对第一线圈5与第二线圈6间的耦合的影响。同时,为便于放置旋钮壳体1,旋钮壳体1可选用圆柱壳体、圆台壳体、长方体壳体或立方体壳体等。
作为一个较优的实施方式,如图1所示,底座壳体2内设置有第二电路板8,第二带内通信电路设置在第二电路板8上。其中,第二电路板8还可用于设置第二线圈6,以便于第二线圈6与第二带内通信电路间的走线。在其中一个实施例中,第二电路板8包括印制电路板或铜板。作为一个较优的实施方式,如图1所示,第二电路板8通过螺钉9固定在底座壳体2上。
作为一个较优的方式,如图1所示,在旋钮壳体1中,第一电路板7设置在第一线圈5上方,第二电路板8设置在第二线圈6下方,以避免第一电路板7或第二电路板8对第一线圈5与第二线圈6间耦合效应的影响。
角运动检测模块10用于根据旋钮壳体1的旋转角度获得传感信号,并将传感信号输出至第一带内通信电路;
第二线圈6用于根据第一线圈5与第二线圈6间的耦合,生成感应交流电信号;
第二带内通信电路用于根据感应交流电信号生成解调数据;其中,解调数据用于调节被控装置。
第一带内通信电路用于根据传感信号生成调制电信号,并将调制电信号加载至第一线圈5两端;
其中,第一线圈5作为发射端,第二线圈6作为接收端,将需要通信的数据调制在功率传输信号上。通过第一线圈5和第二线圈6的耦合效应,将第一线圈5上的电压传递至第二线圈6,使第二线圈6上产生感应交流电信号。第二带内通信电路再根据该感应交流电信号生成解调数据。
在其中一个实施例中,第一带内通信电路包括负载调制电路;第二带内通信电路包括谐振电路;
负载调制电路用于接入传感信号,并根据调制控制器的控制生成调制电信号,并将调制电信号加载至第一线圈两端;
谐振电路用于根据感应交流电信号生成解调数据。
在其中一个实施例中,第一带内通信电路还包括解调电路;
解调电路用于解调第一线圈感应到的调频信号。
在其中一个实施例中,第二带内通信电路还包括逆变电路;
逆变电路用于将供电电源的供电转换为交流电信号,将交流电信号加载到第二线圈6。
在其中一个实施例中,逆变电路包括半桥逆变电路或全桥逆变电路。谐振电路包括LC串联谐振电路或LC并联谐振电路。
在其中一个实施例中,解调电路包括FSK解调芯片或ASK解调芯片。
图2为无线功率传输原理示意图,如图2所示,包括第二带内通信电路100,第二带内通信电路100内的逆变电路用于将供电电源的供电逆变为交流信号加载到第二线圈6上,第二带内通信电路100内的谐振电路的自有谐振频率F0=1/2π(LC)1/2,其谐振频率一般控制在几百KHz到几MHz范围内,谐振控制器控制其PWM频率在大于F0处,可使第二线圈6上的谐振电压大于输入电压几倍,利用磁感应原理采用定频调压或定压调频的方式实现功率的传输调节。
在其中一个实施例中,如图2所示,第一带内通信电路101内的负载调制电路,根据传感信号通过控制开关的通断,改变第一线圈5两端的等效阻抗。通过第一线圈5与第二线圈6间的耦合,改变第二线圈6两端的电压。基于此,通过负载调制电路的负载调制,改变第二线圈6两端的电压,使第二带内通信电路可根据第二线圈6两端的电压生成解调数据,实现数据通信。
在其中一个实施例中,图3为一实施方式的信号调制波形图,如图3所示,在第一带内通信电路和第二带内通信电路间采用调幅技术进行信号调制时,数据编码可采用双相符号编码,其通信速率控制在几十Kbps到几百Kbps。如图3所示,第二线圈6作为功率发射端,即TX线圈。TX线圈上的低电压幅值对应解调数据波形上的低电平,TX线圈上的高电压幅值对应解调数据波形上的高电平。在一个通信周期内解调数据波形的占空比为0.5时,对应解调数据“1”;TX线圈的电压幅值在一个通信周期内解调数据波形的占空比为0时,对应解调数据“0”。
在其中一个实施例中,图4为另一实施方式的信号调制波形图,如图4所示,在第一带内通信电路和第二带内通信电路间采用调频技术进行信号通信时,数据编码可采用双相符号编码,其通信速率控制在几十Kbps到几百Kbps。如图4所示,第二线圈6作为发射端,即TX线圈。TX线圈上的高频电压对应解调数据波形上的低电平,TX线圈上的低频电压对应解调数据波形上的高电平。在一个通信周期内解调数据波形的占空比为0.5时,对应解调数据“1”;TX线圈的电压幅值在一个通信周期内解调数据波形的占空比为0时,对应解调数据“0”。
上述一实施方式的无线旋钮控制器,设置有相互独立的旋钮A和底座B,旋钮A设置有旋钮壳体1,底座B设置有底座壳体2。角运动检测模块10根据旋钮壳体1的旋转角度获得的传感信号,在被第一带内通信电路进行负载调制后可通过第一线圈5与第二线圈6之间的耦合进行信息传递,无需设置任何开孔,有利于清洁维护和降低三防设计难度。同时,通过角运动检测模块10检测旋钮的旋转角度,提高旋钮控制器的使用寿命和控制精度。
在其中一个实施例中,旋钮壳体1内还设置有供电电路;供电电路用于根据第一线圈5与第二线圈6的耦合,将第一线圈5两端的电压转换为供电电压;其中,供电电压用于为设置在旋钮壳体1内的模块和电路供电。
其中,供电电路基于第一线圈5和第二线圈6间的无线功率传输构成电源电路,为旋钮壳体1内的模块和电路供电,包括角运动检测模块10、第一带内通信电路或其它电路模块等。
在其中一个实施例中,如图1所示,如图1所示,供电电路可设置在第一电路板7上,以便于旋钮壳体1内的整体走线。在其中一个实施例中,第一供电电路包括AC/DC电源模块。
通过第一供电电路和第二供电电路,使得旋钮壳体1内部的电路模块无需外接电源或内置电池即可获得供电,便于旋钮壳体1的全封闭一体设计的同时,有利于降低旋钮A的成本和整体体积。
在其中一个实施例中,旋钮壳体1内还设置有第一磁铁,底座壳体内还设置有第二磁铁;
旋钮壳体的底部通过第一磁铁与第二磁铁的相互吸引,吸附在底座壳体2表面上。
通过第一磁铁与第二磁铁的相互吸引,使旋钮壳体1吸附在底座壳体2表面上,便于固定旋钮壳体1,以及第一线圈5与第二线圈6间的相对位置。
在其中一个实施例中,如图1所示,第一磁铁3和第二磁铁4均为特定大小形状的圆环形磁铁,第一磁铁3和第二磁铁4相对设置,第一磁铁3与第二磁铁4相邻的一面的极性相反。通过选用圆环形磁铁,有利于稳定旋钮壳体1。
在其中一个实施例中,无线旋钮控制器还包括信息提示模块;
信息提示模块设置在旋钮壳体1外部,用于获取根据传感信号进行信息提示。
其中,信息提示模块用于进行信息提示,提示用户旋钮壳体1的旋转角度或被控装置的调节程度。
在其中一个实施例中,信息提示模块包括显示屏;
显示屏设置在旋钮壳体顶部。
如图1所示,显示屏11设置在旋钮壳体1上表面,用于将角运动检测模块10检测到的传感信号以可视化的形式,显示在显示屏11上。
信息提示模块包括LED;
LED设置在旋钮壳体顶部。
如图1所示,LED12设置在旋钮壳体1上表面,用于将角运动检测模块10检测到的传感信号以灯光的形式,显示在LED12上。
在其中一个实施例中,无线旋钮控制器还包括深色滤镜片;
深色滤镜片用于覆盖信息提示模块。
如图1所示,深色滤镜片13设置在信息提示模块上方,且与旋钮壳体1构成一体的几何结构。在信息提示模块没有显示的时,用户无法看透内部,在信息提示模块有显示的时候可看到在信息提示模块的提示信息,即通过深色滤镜片13可为信息提示模块提供保护,防止油污等污渍影响信息提示模块的正常工作。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种无线旋钮控制器,其特征在于,包括旋钮和底座;
所述旋钮包括旋钮壳体,以及设置在所述旋钮壳体内的第一线圈、角运动检测模块和第一带内通信电路;
所述底座包括底座壳体,以及设置在所述底座壳体内的第二线圈和第二带内通信电路;其中,所述底座壳体与所述旋钮壳体相对设置;
所述角运动检测模块用于根据所述旋钮壳体的旋转角度获得传感信号,并将所述传感信号输出至所述第一带内通信电路;
所述第一带内通信电路用于根据所述传感信号生成调制电信号,并将所述调制电信号加载至所述第一线圈两端;
所述第二线圈用于根据所述第一线圈与所述第二线圈间的耦合,生成感应交流电信号;
所述第二带内通信电路用于根据所述感应交流电信号生成解调数据;其中,所述解调数据用于调节被控装置。
2.根据权利要求1所述的无线旋钮控制器,其特征在于,所述第一带内通信电路包括负载调制电路;
所述负载调制电路用于接入所述传感信号,根据所述传感信号生成所述调制电信号,并将所述调制电信号加载至所述第一线圈两端。
3.根据权利要求2所述的无线旋钮控制器,其特征在于,所述第一带内通信电路还包括解调电路;
所述解调电路用于解调所述第一线圈感应到的调频信号。
4.根据权利要求1所述的无线旋钮控制器,其特征在于,所述第二带内通信电路包括谐振电路;
所述谐振电路用于根据所述感应交流电信号生成解调数据。
5.根据权利要求4所述的无线旋钮控制器,其特征在于,所述第二带内通信电路还包括逆变电路;
所述逆变电路用于将所述供电电源的供电转换为交流电信号,将所述交流电信号加载到所述第二线圈。
6.根据权利要求4所述的无线旋钮控制器,其特征在于,所述谐振电路包括LC串联谐振电路或LC并联谐振电路。
7.根据权利要求4所述的无线旋钮控制器,其特征在于,所述旋钮壳体内还设置有供电电路;
所述供电电路用于根据所述第一线圈与所述第二线圈的耦合,将所述第一线圈两端的电压转换为供电电压;其中,所述供电电压用于为设置在所述旋钮壳体内的模块和电路供电。
8.根据权利要求1所述的无线旋钮控制器,其特征在于,所述旋钮壳体内还设置有第一磁铁,所述底座壳体内还设置有第二磁铁;
所述旋钮壳体的底部通过所述第一磁铁与所述第二磁铁的相互吸引,吸附在所述底座壳体表面上。
9.根据权利要求1所述的无线旋钮控制器,其特征在于,还包括信息提示模块;
所述信息提示模块设置在所述旋钮壳体外部,用于获取根据所述传感信号进行信息提示。
10.根据权利要求9所述的无线旋钮控制器,其特征在于,所述信息提示模块包括显示屏;
所述显示屏设置在所述旋钮壳体顶部。
11.根据权利要求1至10任意一项所述的无线旋钮控制器,其特征在于,所述角运动检测模块包括陀螺仪传感器或惯性传感器。
12.一种旋钮,其特征在于,包括旋钮壳体,以及设置在所述旋钮壳体内的第一线圈、角运动检测模块和第一带内通信电路;
所述角运动检测模块用于根据所述旋钮壳体的旋转角度获得传感信号,并将所述传感信号输出至所述第一带内通信电路;
所述第一带内通信电路用于根据所述传感信号生成调制电信号,并将所述调制电信号加载至所述第一线圈两端;
所述第一线圈用于与底座的第二线圈耦合,将调制电信号传输至所述第二线圈。
13.一种底座,其特征在于,包括底座壳体,以及设置在所述底座壳体内的第二线圈和第二带内通信电路;
所述第二线圈用于与旋钮的第一线圈耦合,生成感应交流电信号;
所述第二带内通信电路用于根据所述感应交流电信号生成解调数据;其中,所述解调数据用于调节被控装置。
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