CN113746466A - 一种新型非接触式旋转开关及利用其实现脉冲输出的方法 - Google Patents

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周柏
郭潜
高虎
程亚博
穆如传
李重希
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刘承志
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Abstract

本发明公开了一种新型非接触式旋转开关及利用其实现脉冲输出的方法，该旋转开关包括定子部分和转子部分，定子部分包括外壳和装在外壳内的解算板，解算板包括电路板和装在电路板上的磁转换芯片、微处理器、电源电路及驱动电路；转子部分包括设在解算板下方的转轴，转轴通过轴承装在外壳内，转轴顶端固定有柱形磁铁，转轴上固定安装有第一环形磁铁和第二环形磁铁，第二环形磁铁上方的转轴上固定安装有外齿轮，外壳上设有与外齿轮配合的内齿轮。本发明所述旋转开关的脉冲产生方式采用非接触式的磁电转换方案，具有更高的可靠性；通过齿轮间的吸力产生阻尼，实现精准定位；根据旋转方向不同输出不同相位的AB信号，可以用于判别旋转方向。

Description

一种新型非接触式旋转开关及利用其实现脉冲输出的方法
技术领域
本发明涉及旋转开关领域，具体涉及到一种新型的非接触式旋转开关及利用其实现脉冲输出的方法。
背景技术
旋转开关主要用于仪器前端面或者影音设备、家用电器的控制面板，主要作用为功能切换、音量调节、速度调节、温度调节等。传统的旋转开关采用动触片、静触片和弹簧进行定位调节，通过动簧片与静触片的通断输出脉冲电平。但是采用接触式方案的旋转开关的寿命较短，在长期使用后，动触片、静触片会存在触点接触不良，并且弹簧在达到疲劳寿命后存在断裂及塑性形变的风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种采用磁铁及齿轮进行定位控制并通过磁电转换芯片输出脉冲电平的非接触式旋转开关。
本发明所要解决的另一技术问题是针对现有技术的不足，提供一种采用非接触式的磁电转换方案来实现脉冲输出的方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种新型非接触式旋转开关，其特点是，该旋转开关包括定子部分和转子部分，
所述定子部分包括外壳和装在外壳内的解算板，解算板包括电路板和装在电路板上的磁转换芯片、微处理器、电源电路及驱动电路，微处理器、电源电路、驱动电路装在电路板的正面，磁转换芯片装在电路板的背面，磁转换芯片、电源电路、驱动电路均与微处理器连接；
所述转子部分包括设在解算板下方的转轴，转轴通过轴承装在外壳内，转轴顶端固定有沿转轴轴线设置的柱形磁铁，在转轴上从下往上固定安装有第一环形磁铁和第二环形磁铁，在第二环形磁铁上方的转轴上固定安装有外齿轮，在外壳上设有与外齿轮配合的内齿轮，外齿轮的齿顶与内齿轮的齿顶平齐，所述外壳、内齿轮、外齿轮采用导磁体，所述转轴与轴承之间、转轴与限位块之间均为间隙配合。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，在所述外齿轮上方的外壳内安装有与外齿轮上表面配合的限位块，限位块上开有供转轴穿过的通孔。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，在所述外壳底部设有环形凸台，所述轴承装在环形凸台内。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，在所述第一环形磁铁与第二环形磁铁之间设有支撑块，第一环形磁铁固定在支撑块底部，第二环形磁铁固定在支撑块顶部。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述支撑块为中部带孔的桶形结构，中部孔的内径与转轴外径相同。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，在所述转轴顶部设有用于放置柱形磁铁的凹台。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，在所述外壳底部设有方便该旋转开关安装于仪器设备上的螺纹接头。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述外壳包括顶部开口的壳体和设在开口处的盖板，所述转轴从壳体底部伸出。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述第一环形磁铁与第二环形磁铁均为轴向充磁的圆环形磁铁，第一环形磁铁采用弱磁体，第二环形磁铁和柱形磁铁采用强磁体，柱形磁铁为单对极径向充磁的圆柱形磁铁。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述外齿轮的齿数与旋转开关输出脉冲数量一致为n，内齿轮的齿数为m，所述的外齿轮与内齿轮的轮齿顶部厚度一致。
一种利用上述新型非接触式旋转开关实现脉冲输出的方法，其特点是，该方法为，转动转轴时，外齿轮在第二环形磁铁的磁化下与内齿轮产生吸力，使得旋转操作受到吸力的阻挡，从而实现对转轴转动位置的精确定位，同时，柱形磁铁的轴向磁场随着转轴的旋转而旋转，位于柱形磁铁正上方的磁转换芯片检测到磁场变化后输出正弦信号或余弦信号，微处理器通过采集的正弦信号或余弦信号而输出脉冲信号；
按压转轴时，第一环形磁铁与外壳产生吸力，使得按压操作受到吸力的阻挡，柱形磁铁的轴向磁场变化，磁转换芯片输出的正弦信号或余弦信号的幅值也随之变化，微处理器通过实时监测正弦信号或余弦信号的平方和变化而输出脉冲电平，每按动一次转轴，微处理器输出一个脉冲电平，
按压结束后，内齿轮与外齿轮的吸力不再平衡，外齿轮的齿顶部与内齿轮的齿顶部相吸对齐而再次达到平衡，从而实现转轴的复位，等待下一次对转轴的旋转或按压。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)旋转开关的脉冲产生方式采用非接触式的磁电转换方案，具有更高的可靠性；
(2)通过齿轮间的磁性吸力产生阻尼，以实现转轴的精准定位，而且具有更长的寿命；
(3)旋转开关集成旋转及按压功能，可以满足用户的不同操作需求；
(4)旋转开关根据旋转方向不同输出不同相位的AB信号，可以用于判别旋转方向。
附图说明
图1为本发明的新型非接触式旋转开关的结构示意图；
图2为本发明的新型非接触式旋转开关的内部配合图；
图3为本发明的解算板示意图；
图4为本发明的外齿轮与内齿轮的配合示意图；
图5为本发明的限位块、支撑块及磁环示意图；
图6为本发明的磁转换芯片输出波形传输原理图；
图7为本发明A通道和B通道输出脉冲示意图；
图8为本发明按压转轴输出脉冲示意图。
附图标记：1-壳体，2-转轴，3-盖板，4-轴承，5-第一环形磁铁，6-支撑块，7-第二环形磁铁，8-外齿轮，9-限位块，10-柱形磁铁，11-解算板，12-磁转换芯片，13-微处理器，14-电源电路，15-驱动电路，16-凹台，17-内齿轮，18-螺纹接头，19-环形凸台。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1-5，一种新型非接触式旋转开关，该旋转开关包括定子部分和转子部分，
所述定子部分包括外壳和装在外壳内的解算板11，解算板11包括电路板和装在电路板上的磁转换芯片12、微处理器13、电源电路14及驱动电路15，微处理器13、电源电路14、驱动电路15装在电路板的正面，磁转换芯片12装在电路板的背面，磁转换芯片12、电源电路14、驱动电路15均与微处理器13连接；
所述转子部分包括设在解算板11下方的转轴2，转轴2通过轴承装4在外壳内，转轴2顶端固定有沿转轴2轴线设置的柱形磁铁10，在转轴2上从下往上固定安装有第一环形磁铁5和第二环形磁铁7，在第二环形磁铁7上方的转轴2上固定安装有外齿轮8，在外壳上设有与外齿轮8配合的内齿轮17，
在所述外壳1内安装有用于支撑解算板的限位块9，限位块上开有供转轴穿过的通孔。在所述第一环形磁铁5与第二环形磁铁7之间设有支撑块6，所述旋转开关的支撑块6为中部带孔的桶形结构，孔的内径与转轴外径相同；第一环形磁铁5安装在支撑块6内部，并随着支撑块6朝下固定在转轴2上，第二环形磁铁7安装于支撑块6的顶部，外齿轮8安装于第二环形磁铁7的顶部，柱形磁铁10安装于转轴顶部的凹台16；所述的转轴2通过轴承4与壳体固定，壳体的底部有环形凸台19，环形凸台19高度与支撑块的下表面同齐；壳体的中部与外齿轮同高的位置有一圈内齿轮，限位块也为中部带孔的桶形结构，安装于壳体内齿轮上方；解算板安装于限位块的上方，而磁转换芯片安装于解算板的背面，并且处于柱形磁铁的正上方，所述的壳体底部圆柱面带有螺纹，可方便旋转开关安装于仪器设备的前面板。
所述壳体1、内齿轮17、外齿轮8、支撑块6为导磁体，即采用导磁材料制得相应的结构，盖板3、转轴2、限位块9采用非导磁材料，盖板和电路板可采用具有一定形变功能的材料制得，方便实现对转轴的按压，第一环形磁铁5与第二环形磁铁7均为轴向充磁的圆环形磁铁，其中第一环形磁铁5采用弱磁材料、第二环形磁铁7采用强磁材料，柱形磁铁10为单对极径向充磁的圆柱形磁铁，采用强磁材料，
所述外齿轮的齿数与旋转开关输出脉冲数量一致为n，内齿轮的齿数为m，所述的外齿轮与内齿轮的轮齿顶部厚度一致,外齿轮上的齿轮数为2n，内齿轮上的齿轮数为外齿轮上的齿轮数的约数倍。
旋转开关的转轴2与轴承4及限位块9均为间隙配合，转轴能够进行旋转及按压操作；当旋转开关静止时，第二环形磁铁7通过磁化使得齿轮8充满磁力与壳体内部的内齿轮17相吸，在外齿轮8顶部与内齿轮17顶部对齐时，此时吸力最大，转轴2在旋转方向达到平衡状态。而第一环形磁铁5与壳体1底部的吸力，使得壳体的底部环形凸台19与支撑块6的下表面接触，转轴在轴向达到平衡状态。
当旋转开关静止时，第二环形磁铁7通过磁化使得外齿轮8充满磁力与壳体内部的内齿轮17相吸，在外齿轮顶部与内齿轮顶部对齐时，此时吸力最大，转轴在旋转方向达到平衡状态。而第一环形磁铁5与壳体的吸力，使得壳体的底部环形凸台与支撑块的下表面接触，转轴在轴向达到平衡状态。
转动旋转开关的转轴时，由于内齿轮17与外齿轮8的吸力，需要一定的启动力矩，使得旋转操作具有一定的阻尼手感。操作者松手后，内齿轮与外齿轮的吸力不再平衡，将会使外齿轮的下一个齿顶部与内齿轮的齿顶部相吸对齐而再次达到平衡，即可起到定位的效果。按压旋转开关的转轴时，由于第一环形磁铁5与壳体1的吸力，需要一定的启动力矩，使得按压操作也具有一定的阻尼手感。旋转开关的转轴2向上进行轴向运动时，齿轮8上表面与限位块9接触，达到限位的效果。而在操作者松手后，第一环形磁铁5与壳体1的吸力，使得壳体的底部环形凸台19与支撑块6的下表面接触，转轴2在轴向再次达到平衡状态。
转动旋转开关的转轴2时，柱形磁铁10的轴向磁场产生旋转，而位于柱形磁铁正上方的磁转换芯片12检测到磁场变化后，即可输出两路相位差90度的正余弦信号V0Sinθ、V0Cosθ。微处理器13通过内部AD采集正余弦信号(指正弦信号或余弦信号)，然后进行细分并输出AB两路脉冲电平信号。转轴每转动一圈，微处理器输出24个脉冲电平。转轴顺时针旋转，A路信号超前B路信号90°；转轴逆时针旋转，B路信号超前A路信号90°。旋转停止时，AB通道均输出低电平。
按压旋转开关的转轴2时，柱形磁铁10的轴向磁场变强，磁转换芯片12输出的正余弦信号的幅值变大。微处理器通过实时监测正余弦信号V0Sinθ、V0Cosθ的平方和变化而输出脉冲电平，每按动一次旋转开关的转轴，微处理器输出一个脉冲高电平。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型非接触式旋转开关，其特征在于，该旋转开关包括定子部分和转子部分，
所述定子部分包括外壳和装在外壳内的解算板，解算板包括电路板和装在电路板上的磁转换芯片、微处理器、电源电路及驱动电路，微处理器、电源电路、驱动电路装在电路板的正面，磁转换芯片装在电路板的背面，磁转换芯片、电源电路、驱动电路均与微处理器连接；
所述转子部分包括设在解算板下方的转轴，转轴通过轴承装在外壳内，转轴顶端固定有沿转轴轴线设置的柱形磁铁，在转轴上从下往上固定安装有第一环形磁铁和第二环形磁铁，在第二环形磁铁上方的转轴上固定安装有外齿轮，在外壳上设有与外齿轮配合的内齿轮，外齿轮的齿顶与内齿轮的齿顶平齐，所述外壳、内齿轮、外齿轮采用导磁体，所述转轴与轴承之间、转轴与限位块之间均为间隙配合。
2.根据权利要求1所述的一种新型非接触式旋转开关，其特征在于，在所述外齿轮上方的外壳内安装有与外齿轮上表面配合的限位块，限位块上开有供转轴穿过的通孔。
3.根据权利要求1所述的一种新型非接触式旋转开关，其特征在于，在所述外壳底部设有用于安放轴承的环形凸台。
4.根据权利要求1所述的一种新型非接触式旋转开关，其特征在于，在所述第一环形磁铁与第二环形磁铁之间设有支撑块，第一环形磁铁固定在支撑块底部，第二环形磁铁固定在支撑块顶部，所述支撑块为中部带孔的桶形结构，中部孔的内径与转轴外径相同。
5.根据权利要求1所述的一种新型非接触式旋转开关，其特征在于，在所述转轴顶部设有用于放置柱形磁铁的凹台。
6.根据权利要求1所述的一种新型非接触式旋转开关，其特征在于，在所述外壳底部设有方便该旋转开关安装于仪器设备上的螺纹接头。
7.根据权利要求1所述的一种新型非接触式旋转开关，其特征在于，所述外壳包括顶部开口的壳体和设在开口处的盖板，所述转轴从壳体底部伸出。
8.根据权利要求1所述的一种新型非接触式旋转开关，其特征在于，所述第一环形磁铁与第二环形磁铁均为轴向充磁的圆环形磁铁，第一环形磁铁采用弱磁体，第二环形磁铁和柱形磁铁采用强磁体，柱形磁铁为单对极径向充磁的圆柱形磁铁。
9.根据权利要求1所述的一种新型非接触式旋转开关，其特征在于，所述外齿轮的齿数与旋转开关输出脉冲数量一致，所述的外齿轮与内齿轮的轮齿顶部平齐。
10.一种利用权利要求1-9任一项所述新型非接触式旋转开关实现脉冲输出的方法，其特征在于，该方法为，转动转轴时，外齿轮在第二环形磁铁的磁化下与内齿轮产生吸力，使得旋转操作受到吸力的阻挡，从而实现对转轴转动位置的精确定位，同时，柱形磁铁的轴向磁场随着转轴的旋转而旋转，位于柱形磁铁正上方的磁转换芯片检测到磁场变化后输出正弦信号或余弦信号，微处理器通过采集的正弦信号或余弦信号而输出脉冲信号；
按压转轴时，第一环形磁铁与外壳产生吸力，使得按压操作受到吸力的阻挡，柱形磁铁的轴向磁场也随之变化，磁转换芯片输出的正弦信号或余弦信号的幅值也随之变化，微处理器通过实时监测正弦信号或余弦信号的平方和变化而输出脉冲电平，按压结束后，内齿轮与外齿轮的吸力不再平衡，外齿轮的齿顶与内齿轮的齿顶相吸对齐而再次达到平衡，从而实现转轴的复位，等待下一次对转轴的旋转或按压。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120256715A1 (en) * 2008-04-04 2012-10-11 Correlated Magnetics Research, Llc Magnetic attachment system
CN106301331A (zh) * 2016-08-30 2017-01-04 长春三峰光电仪器制造有限公司 一种旋转开关
CN110995228A (zh) * 2020-01-02 2020-04-10 浦江坦朴电子科技有限公司 一种可调节的光电感应式电开关

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120256715A1 (en) * 2008-04-04 2012-10-11 Correlated Magnetics Research, Llc Magnetic attachment system
CN106301331A (zh) * 2016-08-30 2017-01-04 长春三峰光电仪器制造有限公司 一种旋转开关
CN110995228A (zh) * 2020-01-02 2020-04-10 浦江坦朴电子科技有限公司 一种可调节的光电感应式电开关

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