CN114623761A - 位置检测装置及方法、文娱用具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁传感器的应用领域，为了解决现有位置检测装置结构尺寸较大、结构较为复杂的技术问题，提供一种位置检测装置及方法、文娱用具，位置检测装置包括基体、运动件和检测单元；运动件具有N个第一拨动部，检测单元包括磁传感器和旋转件，旋转件具有磁体和沿周向分布的N个第二拨动部；旋转件具有第二定位凸部，基体具有沿旋转件的周向交替分布的N个第一定位凸部和N个定位凹区；各第一拨动部及各第二拨动部的运动轨迹均经过预设位置，且在任一第二拨动部运动至预设位置时，第二定位凸部被定位在定位凹区中；第一拨动部在运动时拨动位于预设位置的第二拨动部。本发明既能检测运动件的位置范围，又有利于位置检测装置的小型化设计。

Description

位置检测装置及方法、文娱用具

技术领域

本发明涉及磁传感器的应用领域，具体涉及一种位置检测装置及方法、文娱用具。

背景技术

对于运动行程较大的机构而言，往往也需要结构足够大的检测装置来检测其运动位置，或者采用多个检测装置来检测其运动位置，导致位置检测装置的经济性较差，且不适合应用于要求小型化结构的场合，适用范围较窄。

发明内容

本发明的目的之一是为了克服现有技术的上述缺陷，提供一种结构简单、且便于小型化设计的位置检测装置。

本发明提供的位置检测装置包括基体、运动件和检测单元，运动件以确定的规律可运动地设于基体；运动件具有N个第一拨动部，N为大于或等于2的整数；检测单元包括磁传感器和可转动地设于基体的旋转件，旋转件具有磁体和N个第二拨动部，各第二拨动部沿旋转件的周向分布，磁传感器用于检测磁体的角度位置；旋转件具有第一定位凸部，基体具有第二定位凸部，或旋转件具有第二定位凸部，基体具有第一定位凸部；第一定位凸部的数量为N个，各第一定位凸部沿沿旋转件的周向依次间隔分布，N个第一定位凸部分隔出N个定位凹区，各定位凹区与各第一定位凸部沿旋转件的周向交替分布，定位凹区沿旋转件的轴向朝向第二定位凸部；各第二拨动部的运动轨迹均经过同一预设位置，各第二拨动部与各定位凹区一一对应，在任一第二拨动部位于预设位置时，第二定位凸部被定位在对应的定位凹区；各第一拨动部的运动轨迹均经过预设位置，第一拨动部在运动经过预设位置时拨动位于预设位置的第二拨动部，旋转件在拨动力的作用下旋转，第二定位凸部在相对第一定位凸部旋转的同时沿旋转件的轴向相对第一定位凸部移动并越过与其相邻的其中一侧的第一定位凸部，对第二定位凸部定位的定位凹区以及位于预设位置的第二拨动部被同步切换。

由上可见，本发明采用第一定位凸部与第二定位凸部的配合能够消除惯性对旋转件旋转过程中停留位置的影响，使得每当有第一拨动部波动第二拨动部时，运动件运动的位置范围、第二定位凸部被第一定位凸部定位的位置以及位于预设位置的第二拨动部被同步切换，进而使得运动件在运动至不同位置范围时，能够对应于旋转件停留在不同的确定角度位置，本发明运动件的位置范围与旋转件停留的各角度位置具有一一对应关系，因而在位置检测装置掉电重启的情况下，仍然能通过检测旋转件的角度位置来获知运动件当前所处的位置范围。

相较于运动件与旋转件采用齿轮传动实现上述目的的方案而言，本发明的旋转件与运动件无需始终保持传动接触（无需始终啮合），就能确保运动件的各位置范围与旋转件停留的各角度位置具有一一对应关系，使得本发明能够在确保第一拨动部与第二拨动部数量一致（确保运动件的各位置范围与旋转件停留的各角度位置具有一一对应关系）的情况下，无需要求第一拨动部的行程与第二拨动部的行程一致，本发明能够将旋转件的尺寸设计得比较小（例如运动件也做旋转运动，旋转件的直径可以设计得比运动件的直径小），本发明既能通过仅检测一个旋转件（一个磁体）的角度位置来确定运动件的运动位置范围，又有利于缩减位置检测装置的结构尺寸，简化位置检测装置的结构，有利于位置检测装置的小型化设计。

一个优选的方案是，第一定位凸部与第二定位凸部的配合具有相对旋转件的周向和轴向均倾斜设置的倾斜引导面，第二定位凸部与第一定位凸部在倾斜引导面的引导作用下相对运动。

由上可见，倾斜引导面的设计使得旋转件的运动更加顺畅，避免第一定位凸部与第二定位凸部互相卡死。

进一步的方案是，倾斜引导面包括第一定位凸部的沿轴向一侧的壁面，各第一定位凸部的沿轴向一侧的壁面依次连接形成一条带状曲面，带状曲面沿旋转件的周向延伸的轨迹呈波浪线形。

由上可见，这样进一步有利于旋转件的运动流畅。

进一步的方案是，位置检测单元还包括预紧件，预紧件的预紧力倾向于迫使第二定位凸部被定位在定位凹区中。

由上可见，这样有利于确保第一定位凸部与第二定位凸部的配合稳定，进一步有利于确保旋转件的运动与运动件的运动的对应关系稳定。

更进一步的方案是，预紧件被连接在基体与旋转件之间；或设于旋转件的定位凸部（第一定位凸部或第二定位凸部）相对第二拨动部可沿旋转件的轴向移动，预紧件被连接在旋转件的主体结构与定位凸部之间。

更进一步的方案是，倾斜引导面包括互相连接的第一引导段和第二引导段，在第一拨动部拨动第二拨动部时，第二定位凸部从一个定位凹区出发相对第一定位凸部运动，第一定位凸部与第二定位凸部先在拨动力的作用下克服预紧件的预紧力沿第一引导段相对运动，直至第一定位凸部与第二定位凸部相对运动至第二引导段时，第一拨动部与第二拨动部脱离接触，第一定位凸部与第二定位凸部在预紧件的预紧力作用下沿第二引导段相对运动，直至第二定位凸部配合至另一个定位凹区中；第一定位凸部具有第一引导段和第二引导段，或第二定位凸部具有第一引导段和第二引导段；同一定位凸部的第一引导段与第二引导段的朝向沿旋转件的周向相背。

由上可见，这样旋转件只需在第一拨动部的波动作用下转过第一引导段，使得旋转件在被拨动旋转较小角度后，能够旋转一个较大的角度，这样可以将第一拨动部拨动第二拨动部的角度区间缩小，以便于在大量设置第一拨动部和第二拨动部的情况下，降低运动干涉；并且由于第一拨动部在第二定位凸部与第一定位凸部尚未完成定位配合的情况下便与第二拨动部脱离接触，这样在第一拨动部的一次拨动作用下，第二拨动部不容易因转动惯性而越过两个第一定位凸部，一方面进一步有利于确保旋转件的运动位置与运动件的运动位置范围的对应关系稳定，另一方面也可以将倾斜引导面设置得更加平缓，进一步有利于旋转件的转动顺畅，有利于确保运动件的运动顺畅。

另一个优选的方案是，运动件可转动地设于基体，各第一拨动部沿运动件的转动周向分布；或运动件可移动地设于基体，各第一拨动部沿运动件的移动方向分布。

再一个优选的方案是，第一拨动部呈板状，第一拨动部的主面法线沿第一拨动部的运动方向，第二拨动部呈板状，第二拨动部的主面法线沿旋转件的切向。

由上可见，这样有利于缩减第一拨动部和第二拨动部在其运动方向上的尺寸，以便于沿运动方向设置足够数量的第一拨动部和第二拨动部，以提升对运动件的运动位置范围的检测精度（可以将运动件的每个运动位置范围的区间大小缩小）。

又一个优选的方案是，运动件可转动地设于基体，旋转件的直径小于或等于运动件的直径的1/2。

又一个优选的方案是，第二定位凸部的数量为N个，各第二定位凸部沿旋转件的周向分布，各第二定位凸部被一一对应定位在各定位凹区。

由上可见，这样有利于提升旋转件与基体配合的稳定性。

还一个优选的方案是，位置检测装置包括第一旋盘和第二旋盘，第一旋盘与第二旋盘分别相对基体可转动，第一旋盘的旋转轴线与第二旋盘的旋转轴线重合，第一旋盘位于第二旋盘的径向外侧；第一旋盘为运动件，或第二旋盘为运动件。

进一步的方案是，基体包括互相固定的底座和支撑架，底座具有第一安装腔和第二安装腔，第二安装腔位于第一安装腔的上方，第二安装腔与第一安装腔被隔板密封隔开，磁传感器位于第一安装腔中，支撑架、旋转件、第一旋盘及第二旋盘均设于第二安装腔中；支撑架包括主面法线平行于旋转轴线的环向板，环向板与隔板之间具有间隔空间，环向板绕旋转轴线延伸；第一旋盘包括依次连接的外周壁板、环状端板和内周壁板，环状端板的主面法线平行于旋转轴线，环状端板覆盖在环向板的上侧，内周壁板从环状端板的径向内侧端朝下延伸，外周壁板从环状端板的径向外侧端朝下延伸，支撑架限制第一旋盘沿径向运动；第二拨动部设于内周壁板或外周壁板；旋转件安装在环向板与隔板之间的间隔空间中。

本发明的目的之二是为了提供一种应用于前述位置检测装置的位置检测方法，位置检测装置存储有磁体的角度位置与运动件所处的位置范围之间的对应关系；包括：检测单元根据前述的对应关系以及磁传感器检测到的磁体的角度位置来确定运动件所处的位置范围。

本发明的目的之三是为了克服现有技术的上述缺陷，提供一种结构简单、且便于小型化设计的文娱用具。

本发明提供的文娱用具包括基体、第一旋盘、第二旋盘和检测单元，第一旋盘与第二旋盘分别相对基体可转动，第一旋盘的旋转轴线与第二旋盘的旋转轴线重合，第一旋盘位于第二旋盘的径向外侧；第一旋盘上具有第一标识，第二旋盘上具有第二标识；第一旋盘为运动件，或第二旋盘为运动件；运动件具有N个第一拨动部；检测单元包括磁传感器和可转动地设于基体的旋转件，旋转件具有磁体和N个第二拨动部，各第二拨动部沿旋转件的周向分布，磁传感器用于检测磁体的角度位置；旋转件具有第一定位凸部，基体具有第二定位凸部，或旋转件具有第二定位凸部，基体具有第一定位凸部；第一定位凸部的数量为N个，各第一定位凸部沿旋转件的周向依次间隔分布，N个第一定位凸部分隔出N个定位凹区，各定位凹区与各第一定位凸部沿旋转件的周向交替分布，定位凹区沿旋转件的轴向朝向第二定位凸部；各第二拨动部的运动轨迹均经过同一预设位置，各第二拨动部与各定位凹区一一对应，在任一第二拨动部位于预设位置时，第二定位凸部被定位在对应的定位凹区；各第一拨动部的运动轨迹均经过预设位置，第一拨动部在运动经过预设位置时拨动位于预设位置的第二拨动部，旋转件在拨动力的作用下旋转，第二定位凸部在相对第一定位凸部旋转的同时沿旋转件的轴向相对第一定位凸部移动并越过与其相邻的其中一侧的第一定位凸部，第二定位凸部所处的定位凹区以及位于预设位置的第二拨动部被同步切换。

附图说明

图1是本发明文娱用具实施例的立体图。

图2是本发明文娱用具实施例的隐藏旋盘后的立体剖视图，图2的剖切面过旋盘的旋转轴线。

图3是图2中曲线L1左侧部分的局部放大图。

图4是本发明文娱用具实施例的立体剖视图，图4的剖切面偏离旋盘的旋转轴线，且平行于旋盘的旋转轴线。

图5是图4中曲线L2左侧部分的局部放大图。

图6是本发明文娱用具实施例中第一旋盘的结构图。

具体实施方式

本实施例的文娱用具为算术学习盘，位置检测装置用于本实施例的算术学习盘，请参照图1至图6，算术学习盘包括底座1、隔板2、支撑架3、电路板6、三个旋盘4和三个检测单元5，三个旋盘4分别为第一旋盘4a、第二旋盘4b和第三旋盘4c，三个检测单元5分别为第一单元5a、第二单元5b和第三单元5c。

请参照图2及图3，底座1、隔板2和支撑架3固定连接构成本发明的基体的实例，旋盘4构成本发明的运动件的实例。

请参照图4及图5，隔板2将底座1的内部空间分隔为第一安装腔11和第二安装腔12，隔板2与底座1密封固定连接，第一安装腔11为封闭腔，电路板6被密封安装在第一安装腔11中，第二安装腔12位于第一安装腔11的上方，第二安装腔12的顶部敞开，支撑架3和三个旋盘4均从第二安装腔12的顶部敞口装入第二安装腔12中。

请参照图2及图3，第二安装腔12的法线沿竖直方向Z的截面轮廓形状呈圆形，隔板2的上侧壁（第二安装腔12的底壁）上具有安装筋板21，安装筋板21呈圆筒状，安装筋板21的中心线与第二安装腔12的中心线（沿竖直方向Z）重合，支撑架3被固定连接于安装筋板21。

请参照图2及图3，支撑架3具有主面法线沿竖直方向Z的第一环板31（环向板的一个实例）和第二环板32（环向板的另一实例），第一环板31及第二环板32的中心线均与第二安装腔12的中心线重合，第一环板31位于第二环板32的径向外侧，第一环板31与第一安装腔11的内侧周壁面之间形成有第一环形槽G1，第一环板31与第二环板32之间形成有第二环形槽G2和第三环形槽G3，第二环板32的径向内侧形成有第四环形槽G4和圆截面腔G5。

具体地，请参照图2及图3，第一环板31的径向内侧端与第二环板32的径向外侧端通过第一凹状槽壁33连接，第一凹状槽壁33的外侧周壁面与安装筋板21的内侧周壁面贴合并固定，第一凹状槽壁33上连接有沿环板周向延伸的分隔筋板34，分隔筋板34将第一凹状槽壁33的槽腔分隔为靠近第一环板31一侧的第二环形槽G2和靠近第二环板32一侧的第三环形槽G3；第二环板32的径向内侧端连接有第二凹状槽壁35，第二凹状槽壁35围成第四环形槽G4，第二凹状槽壁35的径向内侧形成圆截面腔G5。

请参照图4至图6，三个旋盘4的旋转轴线均与第二安装腔12的中心线重合，第一旋盘4a、第二旋盘4b和第三旋盘4c沿径向由外至内依次分布，每个旋盘4分别包括依次连接的外周壁板41、环状端板42和内周壁板43，环状端板42的主面法线沿竖直方向Z，外周壁板41从环状端板42的径向外侧端竖直向下延伸，内周壁板43从环状端板42的径向内侧端竖直向下延伸。

请参照图4至图6，外周壁板41上连接有多个第一拨片44（第一拨动部的实例），多个第一拨片44沿对应外周壁板41的周向阵列分布，第一拨片44呈板状，第一拨片44的主面法线沿其运动方向（其所在位置的切向）。

请参照图4及图5，第一旋盘4a的环状端板42a覆盖在第一环板31的上侧，第一旋盘4a的外周壁板41a及第一拨片44a插于第一环形槽G1中，第一旋盘4a的内周壁板43a插接于第二环形槽G2中，第一旋盘4a通过其内周壁板43a与第二环形槽G2的槽壁配合进行径向定位；第二旋盘4b的环状端板42b覆盖在第二环板32的上侧，第二旋盘4b的外周壁板41b及第一拨片插于第三环形槽G3中，第二旋盘4b的内周壁板插接于第四环形槽G4中，第二旋盘4b通过其内周壁板与第四环形槽G4的槽壁配合进行径向定位；第三旋盘4c整体插接于圆截面腔G5中。

请参照图2及图4，隔板2的上侧壁（第二安装腔12的底壁）上还具有沿竖直方向Z伸于第一安装腔11中的定位柱22，定位柱22的中心线与第二安装腔12的中心线重合，第三旋盘4c的内周壁板43c套于定位柱22上，第三旋盘4c通过其内周壁板43c与定位柱22的配合进行径向定位。

请参照图2至图5，检测单元5包括旋转件51、螺旋压簧52和磁传感器53，支撑架3具有三根沿竖直方向Z延伸的安装轴36，三根安装轴36与三个旋转件51一一对应，旋转件51具有柱状主体511、永磁体512、多个第二拨片513（第二拨动部的实例）和多个第一定位凸部514，安装轴36沿竖直方向Z穿过对应柱状主体511的安装孔，旋转件51可绕对应的安装轴36转动且可沿对应的安装轴36移动，旋转件51的转动轴线和移动方向均沿竖直方向Z，柱状主体511的下端具有绕对应安装轴36一周的环状槽，永磁体512呈环状，永磁体512固定嵌于柱状主体511下端的环状槽中，第二拨片513从柱状主体511的外周壁面向径向外侧凸出，第一定位凸部514位于永磁体512的径向外侧，第一定位凸部514从柱状主体511的下端向下凸出，各第二拨片513沿旋转件51的旋转周向阵列分布，各第一定位凸部514沿旋转件51的旋转周向阵列分布，每两个相邻的第一定位凸部514之间形成一个定位凹区，各第一定位凸部514与各定位凹区沿旋转件51的旋转周向交替分布，第一定位凸部514的下侧壁面与定位凹区的下侧壁面为倾斜引导面，各第一定位凸部514的下侧壁面与各定位凹区的下侧壁面连接形成一条带状曲面S，该带状曲面S沿旋转件51的周向延伸的轨迹呈波浪线形。

具体地，第二拨片513呈板状，第二拨片513的主面法线沿其运动方向，也即第二拨片513的主面法线沿其所在位置的切向。

请参照图2及图3，三组检测单元5的磁传感器53均设于电路板6，隔板2的上侧壁上具有三组第二定位凸部23，三组第二定位凸部23与三组第一定位凸部514一一对应，第二定位凸部23从隔板2的上侧壁面向上延伸。

螺旋压簧52套于安装轴36上，螺旋压簧52的上端与支撑架3抵接，螺旋压簧52的下端与旋转件51抵接，在螺旋压簧52的抵接作用下，第二定位凸部23被定位在定位凹区中。

优选地，每组第二定位凸部23的个数与对应第一定位凸部514的个数相等，各第二定位凸部23一一对应与各定位凹区配合。

磁传感器53设于电路板6上，磁传感器53检测对应永磁体512的角度位置，进而确定旋转件51的角度位置。

具体地，请参照图2及图4，三根安装轴36中，一根从第一环板31的下侧主面向下延伸，第一单元5a设于第一环板31的下方，第一单元5a与第一旋盘4a对应，另两根分别从第二环板32的下侧主面向下延伸，第二单元5b和第三单元5c分别设于第二环板32的下方，其中第二单元5b偏向于靠近第二环板32的径向外侧端，第二单元5b与第二旋盘4b对应，第三单元5c偏向于靠近第二环板32的径向内侧端，第三单元5c与第三旋盘4c对应。

第一旋盘4a的第一拨片44数量、第一单元5a的第二拨片513数量、第一单元5a的第一定位凸部514数量以及第一单元5a对应的第二定位凸部23数量相等，且均为N1，在第二定位凸部23配合于定位凹区中时（第一定位凸部514与第二定位凸部23的配合对旋转件51进行周向定位），第一单元5a的其中一片第二拨片513位于预设位置，位于预设位置的第二拨片513从对应的柱状主体511沿第一旋盘4a的径向朝外延伸，第一旋盘4a的各第一拨片44的旋转路径均经过前述的预设位置，第一单元5a的每片第二拨片513的旋转路径均经过前述的预设位置。

在第一旋盘4a转动使得其中一片第一拨片44经过预设位置时，能够拨动位于预设位置的第二拨片513，拨动力迫使第一单元5a的旋转件51转动，并且在第一定位凸部514与第二定位凸部23的配合作用下（引导作用），拨动力迫使第一单元5a的旋转件51沿轴向（竖直方向Z）向上运动，直至第一定位凸部514越过对应第二定位凸部23的最高点，然后第一单元5a的旋转件51在对应螺旋压簧52的挤压力作用下沿轴向向下运动，直至第二定位凸部23与另一定位凹区完成配合，第一单元5a的另一第二拨片513转动至预设位置，在此过程中，第一单元5a的旋转件51旋转360/N1度。

综上所述，第一旋盘4a每旋转360/N1度拨动第一单元5a的旋转件51转动一次，第一单元5a的旋转件51一次转动360/N1度，因此，第一单元5a的旋转件51停留的N1个角度位置分别对应第一旋盘4a的N1个角度范围，第一单元5a的旋转件51所停留的角度位置与第一旋盘4a所处的角度范围具有一一对应关系，即使是本实施例的算术学习盘在断电重启后，仍然能通过第一单元5a检测的旋转件51所处的角度位置，来得出第一旋盘4a所处的角度范围。

本实施例的算术学习盘存储有第一单元5a的旋转件51（永磁体512）所停留的角度位置与第一旋盘4a所处的角度范围的对应关系，本实施例的位置检测方法为：根据前述的对应关系以及第一单元5a检测到的旋转件51所处的角度位置，来对应得出第一旋盘4a所处的角度范围。

本实施例能通过检测第一单元5a的旋转件51的角度，来得出第一旋盘4a处于N1个角度范围中的哪一个，当然，本实施例可以增加或减少N1的数量，来改变对第一旋盘4a角度检测的精度。

具体地，请参照图5，第一定位凸部514的下侧壁面（倾斜引导面）具有互相连接的第一引导段S1和第二引导段S2，第一引导段S1相对旋转件51的轴向和周向均倾斜设置，第二引导段S2相对旋转件51的轴向和周向均倾斜设置，第一引导段S1与第二引导段S2的朝向沿旋盘4的周向相背，优选地，在第一拨片44拨动第二拨片513时，第二定位凸部23从其当前所在的定位凹区出发相对第一定位凸部514运动，第一定位凸部514与第二定位凸部23先在拨动力的作用下克服螺旋压簧52的预紧力沿第一引导段S1相对运动，在此阶段中旋盘4在转动的同时也沿轴向朝上运动，直至第一定位凸部514与第二定位凸部23相对运动至第二引导段S2时，第一拨片44与第二拨片513脱离接触，第一定位凸部514与第二定位凸部23在螺旋压簧52的预紧力作用下沿第二引导段S2相对运动，在此阶段中旋盘4在转动的同时也沿轴向朝下运动，直至第二定位凸部23配合至另一个定位凹区中。这样旋盘4只需被拨动较小角度，就能旋转一个较大的角度，有利于缩减第二拨片513被第一拨片44拨动的行程角度，使得本实施例能够增多第二拨片513与第一拨片44的数量而不造成第一拨片44与第二拨片513的运动干涉，有利于提升本实施例检测旋盘4角度位置的精度，同时这样也有利于确保旋盘4的运动规律稳定、顺畅。

同理，第二单元5b能够检测第二旋盘4b处于N2个角度范围中的哪一个，第三单元5c能够检测第三旋盘4c处于N3个角度范围中的哪一个。

根据本申请技术方案的工作原理，N1、N2与N3可以为大于或等于2的整数。具体地，本实施例的N1为9，N2与N3均为6，可选择地，在本发明的其它实施例中，N1、N2和N3也可以设为其它数值，以使N1、N2和N3的值与需要检测对应旋盘的角度范围的数量相等，例如可以将N1设为8、10等其它数值。

第二单元5b与第二旋盘4b的配合，以及第三单元5c与第三旋盘4c的配合均可以参照第一单元5a与第一旋盘4a的配合。

不同之处在于，由于第二旋盘4b的第一拨片44位于第三环形槽G3中，因而本实施例为第一凹状槽壁33开设有缺孔，缺孔的一端连通至第三环形槽G3，缺孔的另一端连通至第二环板32与隔板2之间的空间（安装第二单元5b的旋转件51的空间），缺孔的位置与第二单元5b沿第二旋盘4b的径向正对，这样便于第二单元5b的第二拨片513沿第二旋盘4b的径向通过缺孔伸入第三环形槽G3，进而便于使第三环形槽G3中的第一拨片44能够拨到第二单元5b的第二拨片513，有利于顺利实现对第二旋盘4b角度位置的检测。

进一步地，底座1的外周壁面上刻有指示标识（图中未示出），第一旋盘4a上刻有N1个第一算术标识（第一标识的实例），第二旋盘4b上刻有N2个第二算术标识（第二标识的实例），第三旋盘4c上刻有N3个第三算术标识，第一单元5a用于检测第一旋盘4a所处的角度位置，从而得出哪个第一算术标识与指示标识沿旋盘4的径向正对，第二单元5b用于检测第二旋盘4b所处的角度位置，从而得出哪个第二算术标识与指示标识沿旋盘4的径向正对，第三单元5c用于检测第三旋盘4c所处的位置，从而得出哪个第三算术标识与指示标识沿旋盘4的径向正对，这样算术学习盘能够识别小朋友正在学习的算术知识，以便于与小朋友进行学习互动，有利于提升小朋友的学习乐趣。

并且，相较于旋盘4与旋转件51采用齿轮传动实现对旋盘4角度位置检测的方案而言，由于本实施例旋转件51与旋盘4无需始终保持传动接触，就能确保旋盘4的各角度范围与旋转件51停留的各角度位置具有一一对应关系，使得本实施例能够在确保旋盘4的各角度范围与对应旋转件51的停留角度一一对应（第一拨片44与第二拨片513的数量一致）的情况下，不要求第一拨片44的行程与第二拨片513的行程一致，本发明能够将旋转件51的尺寸设计得比较小（旋转件51的直径可以设计得比外周壁板41的直径小），本实施例能够缩减检测单元的结构尺寸，有利于算术学习盘的结构小型化。

具体地，磁传感器53可以是基于磁阻效应或霍尔效应的磁传感器53，例如公开号为CN109855668A及CN106405454A的发明专利申请中的磁角度传感器，又例如公开号为CN206455664U的实用新型专利中的磁编码芯片。

可选择地，在本发明的其它实施例中，支撑架3被分割为沿第二安装腔12的圆周方向分布的至少两段，各段之间互相隔开，这样方便在支撑架3与底座1之间安装螺旋压簧52和旋转件51。

可选择地，在本发明的其它实施例中，螺旋压簧52被设置在柱状主体511与第二拨片513之间，第二拨片513在跟随柱状主体511旋转的同时相对柱状主体511沿轴向移动。

可选择地，在本发明的其它实施例中，也可以取消螺旋压簧52，第二定位凸部23在重力作用下落入定位凹区，从而被第一定位凸部514定位。

可选择地，在本发明的其它实施例中，位置检测装置例如也可以用于电梯，以检测电梯所处的楼层位置。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.位置检测装置，包括基体和运动件，所述运动件以确定的规律可运动地设于所述基体；

其特征在于：

所述运动件具有N个第一拨动部，N为大于或等于2的整数；

所述位置检测装置还包括检测单元，所述检测单元包括磁传感器和可转动地设于所述基体的旋转件，所述旋转件具有磁体和N个第二拨动部，各第二拨动部沿所述旋转件的周向分布，所述磁传感器用于检测所述磁体的角度位置；

所述旋转件具有第一定位凸部，所述基体具有第二定位凸部；或所述旋转件具有第二定位凸部，所述基体具有第一定位凸部；

第一定位凸部的数量为N个，各第一定位凸部沿所述旋转件的周向依次间隔分布，N个第一定位凸部分隔出N个定位凹区，各定位凹区与各第一定位凸部沿所述旋转件的周向交替分布，定位凹区沿所述旋转件的轴向朝向第二定位凸部；

各第二拨动部的运动轨迹均经过同一预设位置，各第二拨动部与各定位凹区一一对应，在任一第二拨动部位于所述预设位置时，第二定位凸部被定位在对应的定位凹区；

各第一拨动部的运动轨迹均经过所述预设位置，第一拨动部在运动经过所述预设位置时拨动位于预设位置的第二拨动部，所述旋转件在拨动力的作用下旋转，第二定位凸部在相对第一定位凸部旋转的同时沿所述旋转件的轴向相对第一定位凸部移动并越过与其相邻的其中一侧的第一定位凸部，对第二定位凸部定位的定位凹区以及位于所述预设位置的第二拨动部被同步切换。

2.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于：

第一定位凸部与第二定位凸部的配合具有相对所述旋转件的周向和轴向均倾斜设置的倾斜引导面，第二定位凸部与第一定位凸部在所述倾斜引导面的引导作用下相对运动。

3.根据权利要求2所述的位置检测装置，其特征在于：

所述倾斜引导面包括第一定位凸部的沿所述轴向一侧的壁面，各第一定位凸部的沿所述轴向一侧的壁面依次连接形成一条带状曲面，所述带状曲面沿所述旋转件的周向延伸的轨迹呈波浪线形。

4.根据权利要求2所述的位置检测装置，其特征在于：

所述位置检测单元还包括预紧件，所述预紧件的预紧力倾向于迫使第二定位凸部被定位在定位凹区中。

5.根据权利要求4所述的位置检测装置，其特征在于：

所述预紧件被连接在所述基体与所述旋转件之间；或设于所述旋转件的定位凸部相对第二拨动部可沿所述旋转件的轴向移动，所述预紧件被连接在所述旋转件的主体结构与定位凸部之间。

6.根据权利要求4所述的位置检测装置，其特征在于：

所述倾斜引导面包括互相连接的第一引导段和第二引导段，在第一拨动部拨动第二拨动部时，第二定位凸部从一个定位凹区出发相对第一定位凸部运动，第一定位凸部与第二定位凸部先在拨动力的作用下克服所述预紧件的预紧力沿第一引导段相对运动，直至第一定位凸部与第二定位凸部相对运动至第二引导段时，第一拨动部与第二拨动部脱离接触，第一定位凸部与第二定位凸部在所述预紧件的预紧力作用下沿第二引导段相对运动，直至第二定位凸部配合至另一个定位凹区中；

第一定位凸部具有第一引导段和第二引导段，或第二定位凸部具有第一引导段和第二引导段；同一定位凸部的第一引导段与第二引导段的朝向沿所述旋转件的周向相背。

7.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于：

所述运动件可转动地设于所述基体，各第一拨动部沿所述运动件的转动周向分布；或

所述运动件可移动地设于所述基体，各第一拨动部沿所述运动件的移动方向分布。

8.根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于：

第一拨动部呈板状，第一拨动部的主面法线沿第一拨动部的运动方向，第二拨动部呈板状，第二拨动部的主面法线沿所述旋转件的切向；

所述运动件可转动地设于所述基体，所述旋转件的直径小于或等于所述运动件的直径的1/2；

第二定位凸部的数量为N个，各第二定位凸部沿所述旋转件的周向分布，各第二定位凸部被一一对应定位在各定位凹区。

9.根据权利要求1至8任一项所述的位置检测装置，其特征在于：

所述位置检测装置包括第一旋盘和第二旋盘，第一旋盘与第二旋盘分别相对所述基体可转动，第一旋盘的旋转轴线与第二旋盘的旋转轴线重合，第一旋盘位于第二旋盘的径向外侧；

第一旋盘为所述运动件，或第二旋盘为所述运动件。

10.根据权利要求9所述的位置检测装置，其特征在于：

所述基体包括互相固定的底座和支撑架，所述底座具有第一安装腔和第二安装腔，第二安装腔位于第一安装腔的上方，第二安装腔与第一安装腔被隔板密封隔开，所述磁传感器位于第一安装腔中，所述支撑架、所述旋转件、第一旋盘及第二旋盘均设于第二安装腔中；

所述支撑架包括主面法线平行于所述旋转轴线的环向板，所述环向板与所述隔板之间具有间隔空间，所述环向板绕所述旋转轴线延伸；

第一旋盘包括依次连接的外周壁板、环状端板和内周壁板，所述环状端板的主面法线平行于所述旋转轴线，所述环状端板覆盖在所述环向板的上侧，所述内周壁板从所述环状端板的径向内侧端朝下延伸，所述外周壁板从所述环状端板的径向外侧端朝下延伸，所述支撑架限制第一旋盘沿径向运动；

第二拨动部设于所述内周壁板或所述外周壁板；

所述旋转件安装在所述环向板与所述隔板之间的间隔空间中。

11.位置检测方法，其特征在于：应用于如权利要求1至10任一项所述的位置检测装置；

所述位置检测装置存储有所述磁体的角度位置与所述运动件所处的位置范围之间的对应关系；

方法包括：

所述检测单元根据所述对应关系以及所述磁传感器检测到的所述磁体的角度位置来确定所述运动件所处的位置范围。

12.文娱用具，包括基体、第一旋盘和第二旋盘，第一旋盘与第二旋盘分别相对所述基体可转动，第一旋盘的旋转轴线与第二旋盘的旋转轴线重合，第一旋盘位于第二旋盘的径向外侧；

第一旋盘上具有第一标识，第二旋盘上具有第二标识；

其特征在于：

第一旋盘为运动件，或第二旋盘为运动件；

所述运动件具有N个第一拨动部；

所述文娱用具还包括检测单元，所述检测单元包括磁传感器和可转动地设于所述基体的旋转件，所述旋转件具有磁体和N个第二拨动部，各第二拨动部沿所述旋转件的周向分布，所述磁传感器用于检测所述磁体的角度位置；

所述旋转件具有第一定位凸部，所述基体具有第二定位凸部；或所述旋转件具有第二定位凸部，所述基体具有第一定位凸部；

第一定位凸部的数量为N个，各第一定位凸部沿所述旋转件的周向依次间隔分布，N个第一定位凸部分隔出N个定位凹区，各定位凹区与各第一定位凸部沿所述旋转件的周向交替分布，定位凹区沿所述旋转件的轴向朝向第二定位凸部；

各第二拨动部的运动轨迹均经过同一预设位置，各第二拨动部与各定位凹区一一对应，在任一第二拨动部位于所述预设位置时，第二定位凸部被定位在对应的定位凹区；

各第一拨动部的运动轨迹均经过所述预设位置，第一拨动部在运动经过所述预设位置时拨动位于预设位置的第二拨动部，所述旋转件在拨动力的作用下旋转，第二定位凸部在相对第一定位凸部旋转的同时沿所述旋转件的轴向相对第一定位凸部移动并越过与其相邻的其中一侧的第一定位凸部，第二定位凸部所处的定位凹区以及位于所述预设位置的第二拨动部被同步切换。

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