CN208061061U - 一种多功能操作钮 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能操作钮。该多功能操作钮包括磁性件、移动支架及3D霍尔感应器；3D霍尔感应器固定在一PCB板上；移动支架对应3D霍尔感应器可活动设置于PCB板上，移动支架可沿X方向和Y方向移动；磁性件可活动设置在移动支架上，并与3D霍尔感应器正对设置，磁性件可沿Z方向选择性靠近或远离3D霍尔感应器及绕Z方向旋转。通过按压、旋转或推动本实用新型提供的多功能操作钮，能够实现多种功能，从而减少设备中控制多功能操作钮的数量，同时简化机械结构，提高多功能操作钮的密封性能，减少接触式磨损。

Description

一种多功能操作钮

技术领域

本实用新型实施例涉及多功能操作钮技术领域，尤其涉及一种多功能操作钮。

背景技术

随着汽车工业发展和普及，车内人机交互面板出现越来越多的控制多功能操作钮，控制多功能操作钮的形式也多样化，包括如按键、操作钮、拨杆和推杆等。这些控制多功能操作钮实现对整车越来越多的功能控制，如空调开启，音量调节，风量调节，以及中控屏的菜单选择等。由于控制多功能操作钮的数量越来越多，不利于操作及整车美观，所以现代汽车要求一个多功能操作钮能够实现多种操作，以实现多种功能。

现在，多功能控制多功能操作钮大都采用机械编码器实现其旋转操作对应的功能。但机械编码器存在机械结构复杂，设计难度高，接触式磨损较大，防尘、防水性能差，不抗震及成本高等问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种多功能操作钮，通过按压、旋转或推动等操作，实现多种对应的功能，从而减少设备中控制多功能操作钮的数量，同时简化机械结构，提高多功能操作钮的密封性能，减少接触式磨损。

本实用新型实施例提供了一种多功能操作钮，包括磁性件、移动支架及3D霍尔感应器；

3D霍尔感应器固定且电连接于一电路板上；

移动支架可推动地设置于电路板上；

磁性件可旋转且可按压地设置于移动支架上，并与3D霍尔感应器正对设置。

可选的，移动支架设有移动机构，电路板上对应移动机构设置有导向机构，移动机构配合导向机构用于实现移动支架的推动动作。

可选的，移动机构包括四个滑杆；导向机构包括与滑杆对应的四个滑槽，每个滑槽呈十字形。

可选的，该多功能操作钮还包括磁性件固定机构，磁性件固定机构用于将磁性件固定于移动支架上且带动磁性件旋转。

可选的，该多功能操作钮还包括顶盖，顶盖盖住磁性件固定机构及磁性件，并通过磁性件固定机构与磁性件保持相对固定，用于做按压动作和旋转动作。

可选的，顶盖通过恢复机构连接在移动支架上，恢复机构用于使顶盖恢复至初始位置。

可选的，磁性件为径向充磁的圆柱形或圆环形磁铁。

本实用新型实施例提供的多功能操作钮，磁性件可旋转且可按压地设置于移动支架上，移动支架可推动地设置于电路板上，3D霍尔感应器固定且电连接于电路板上，与磁性件相对设置，通过按压、旋转磁性件或推动移动支架，使磁性件和3D霍尔感应器发生相对运动，3D霍尔感应器将感应到的磁场强度变化进行处理，并转换为电信号发送给外部处理器，外部处理器根据该电信号判断出具体的操作动作，并发出相应的控制信号，实现相应的功能。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的多功能操作钮的装配图；

图2是本实用新型实施例二提供的一种多功能操作钮的动作识别方法的流程图；

图3是本实用新型实施例二提供的一种多功能操作钮的动作识别的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

本实用新型实施例一提供一种多功能操作钮，图1为本实用新型实施例一提供的多功能操作钮的装配图，如图1所示，该多功能操作钮包括磁性件100、移动支架200及3D霍尔感应器300。其中，3D霍尔感应器300固定且电连接于一电路板400上。移动支架200可推动地设置于电路板400上。磁性件100可旋转且可按压地设置于移动支架200上，并与3D霍尔感应器正对设置。如图1所示，通过按压操作，磁性件100可相对于3D霍尔感应器300沿Z方向向下运动，接近3D霍尔感应器300；通过旋转操作，磁性件100可在水平面内绕磁性件100的竖轴旋转；通过推动操作，推动移动支架200在水平面内沿X方向和Y方向平移，进而带动磁性件100在其所在平面内沿X方向和Y方向平移，磁性件100相对于3D霍尔感应器300沿X方向和Y方向运动。其中，X方向、Y方向和Z方向互相垂直。磁性件100和3D霍尔感应器300发生相对运动过程中，3D霍尔感应器300用于检测X、Y和Z方向的磁感应强度的变化。具体的，磁性件100和3D霍尔感应器300发生相对运动时，沿X、Y和Z方向穿过3D霍尔感应器300的磁通量发生变化，分别引起X、Y和Z方向的磁感应强度的变化，3D霍尔感应器300将磁感应强度的变化，转换为电信号，并通过电路板400上的电路传送给外部处理器，外部处理器根据该电信号判断出具体的操作动作，并发出相应的控制信号，实现相应的功能。

本实用新型实施例提供的多功能操作钮，磁性件可旋转且可按压地设置于移动支架上，移动支架可推动地设置于电路板上，3D霍尔感应器固定且电连接于电路板上，并与磁性件相对设置，通过按压、旋转磁性件或推动移动支架，使磁性件和3D霍尔感应器发生相对运动，引起3D霍尔感应器内部磁感应强度的变化，3D霍尔感应器将磁感应强度的变化转换为电信号，传送给外部处理器，外部处理器根据该电信号判断出具体的操作动作，并发出相应的控制信号，实现相应的功能。

继续参考图1，可选的，移动支架200设有移动机构，电路板上对应移动机构设置有导向机构，移动机构配合导向机构用于实现移动支架的推动动作。可选的，移动机构包括四个滑杆201，四个滑杆201呈十字形分布；导向机构包括与滑杆201对应的四个滑槽401，每个滑槽401呈十字形。需要说明的是，上述滑杆201和滑槽401只是用于实现移动支架200的四向移动的一种实现方式，在其他实施例中，移动机构和导向机构也可以是其他形式，本实用新型在此不再赘述。

继续参考图1，可选的，该多功能操作钮还包括磁性件固定机构501，该多功能操作钮还包括顶盖500。可选的，磁性件固定机构501可以是卡扣，设置于顶盖500内部，用于将磁性件100固定于移动支架200上。顶盖500盖住磁性件固定机构501及磁性件100，并通过磁性件固定机构501与磁性件100保持相对固定，用于做按压动作和旋转动作。具体可以通过按压和旋转顶盖500实现按压动作和旋转动作。

可选的，顶盖500通过恢复机构(图中未示出)连接在移动支架200上，恢复机构用于使顶盖500恢复至初始位置。在其中一实施例中，恢复机构可以是弹簧复位机构，用于在完成按压动作后，使顶盖500和磁性件100恢复至初始位置。

继续参考图1，可选的，磁性件100为径向充磁的圆柱形或圆环形磁铁。相应的，顶盖500内部为圆柱形空腔。移动支架200为圆管状结构，顶盖500扣置于移动支架200上。

实施例二

本实用新型实施例二提供一种多功能操作钮的动作识别方法，该多功能操作钮为本实用新型实施例一中任意所述的多功能操作钮，图2是本实用新型实施例二提供的一种多功能操作钮的动作识别方法的流程图，如图2所示，该多功能操作钮的动作识别方法包括：

S1：通过3D霍尔感应器读取多功能操作钮动作过程中在3D霍尔感应器感应方向上的磁感应强度变化值，其中，感应方向包括相互垂直的X方向、Y方向和Z方向。

继续参考图1，磁性件100和3D霍尔感应器300发生相对运动过程中，3D霍尔感应器300用于检测X、Y和Z方向的磁感应强度的变化。具体的，磁性件100和3D霍尔感应器300发生相对运动时，沿X、Y和Z方向穿过3D霍尔感应器300的磁通量发生变化，分别引起X、Y和Z方向的磁感应强度的变化。

S2：根据感应方向上的磁感应强度的变化值识别出多功能操作钮的操作动作。

3D霍尔感应器300将磁感应强度的变化，转换为电信号，并通过电路板400上的电路传送给外部处理器，外部处理器根据该电信号判断出具体的操作动作，并发出相应的控制信号，实现相应的功能。

本实用新型实施例提供的多功能操作钮的动作识别方法，通过3D霍尔感应器读取多功能操作钮动作过程中在3D霍尔感应器感应方向上的磁感应强度变化值，3D霍尔感应器将磁感应强度的变化转换为电信号，传送给外部处理器，外部处理器根据该电信号判断出具体的操作动作，并发出相应的控制信号，实现相应的功能。

可选的，多功能操作钮中的磁性件为径向充磁的磁铁，径向与XY面平行；根据感应方向上的磁感应强度变化值识别出多功能操作钮的操作动作，包括：

对感应方向的磁感应强度变化值进行归一化，即将有量纲的数值，经过变换，化为无量纲的数值，成为标量，使物理系统数值的绝对值变成某种相对值关系。具体的，3D霍尔感应器识别X、Y和Z方向磁感应强度变化的最大值，将操作动作过程中，X、Y和Z方向磁感应强度的变化值对比最大值转换成百分比值。

根据归一化后的X、Y和Z方向磁感应强度的变化值，分别描绘出X、Y和Z方向上的磁感应强度变化曲线。

将磁感应强度变化曲线的变化参量与设定参量进行对比，识别出多功能操作钮的操作动作。

可选的，将磁感应强度变化曲线的变化参量与设定参量进行对比，识别出多功能操作钮的操作动作，包括：

若磁感应强度变化曲线的变化参量满足在X方向上的磁感应强度逐渐增大，和/或在Y方向上的磁感应强度逐渐增大，且在Z方向上的磁场强度变化始终为0，则判定多功能操作钮的操作动作为按压动作。

按压操作过程中，磁性件100沿Z方向接近3D霍尔感应器300，在X方向和Y方向上无位移，也不发生旋转。由于磁场方向平行于XY平面，所以XY平面的磁通量的矢量和始终为零，即Z方向上无磁感应强度的变化。越接近磁性件100，磁感线密度越大。若磁性件100在初始位置时，磁场方向与X方向平行，那么，YZ平面的磁通量变大；若磁性件100在初始位置时，磁场方向与Y方向平行，那么，XZ平面的磁通量变大；若磁性件100在初始位置时，磁场方向既不与X方向平行，又不与Y方向平行，则YZ平面和XZ平面的磁通量都变大变大。外部处理器以此为依据判断多功能操作钮的操作动作为按压动作。

可选的，将磁感应强度变化曲线的变化参量与设定参量进行对比，识别出多功能操作钮的操作动作，包括：

若磁感应强度变化曲线的变化参量满足在X方向上的磁感应强度变化曲线按第一正弦曲线变化，在Y方向上的磁感应强度变化曲线按第二正弦曲线变化，第一正弦曲线和第二正弦曲线的相位差为90°，且在Z方向上的磁感应强度变化始终为0，则判定多功能操作钮的操作动作为旋转动作。

在旋转操作过程中，磁性件100绕中心轴旋转，在X方向、Y方向和Z方向上无位移。由于磁场方向平行于XY平面，所以XY平面的磁通量的矢量和始终为零，即Z方向上无磁感应强度的变化。X方向和Y方向上的磁感应强度变化曲线为两条相位相差90°的正弦曲线。外部处理器以此为依据判断多功能操作钮的操作动作为旋转动作。

可选的，判定多功能操作钮的操作动作为旋转动作时，还包括：

根据第一正弦曲线或第二正弦曲线的相位变化量确定多功能操作钮旋转的角度。具体的，以磁性件100在初始位置时，磁场方向平行于X方向且指向X的正方向为例，初始位置时，YZ平面的磁通量正向最大，XZ平面磁通量为零，即此时X方向的磁感应强度最大，Y方向的磁感应强度为零。顺时针旋转90°，对应的曲线第一象限内，随着相位角的增加，YZ平面的磁通量逐渐减少，直至为零；XZ平面磁通量逐渐增大，直至达到正向最大值，即X方向的磁感应强度由正最大逐渐减小直至为零，Y方向的磁感应强度由零逐渐增大直至正最大值。外部处理器根据上述相位和磁感应强度的对应关系，确定多功能操作钮旋转的角度。其他象限内旋转角度的判断与第一象限内旋转角度的判断类似，在此不再赘述。

可选的，判定多功能操作钮的操作动作为旋转动作时，还包括：

根据第一正弦曲线或第二正弦曲线的相位变化量确定多功能操作钮旋转的方向。具体的，以磁性件100在初始位置时，磁场方向平行于X方向且指向X的正方向为例，初始位置时，YZ平面的磁通量正向最大，XZ平面磁通量为零，即此时X方向的磁感应强度最大，Y方向的磁感应强度为零。顺时针旋转90°范围内，Y方向的磁感应强度正向增大；逆时针旋转，90°范围内，Y方向的磁感应强度负向增大。外部处理器以此确旋转方向。

可选的，将磁感应强度变化曲线的变化参量与设定参量进行对比，识别出多功能操作钮的操作动作，包括：

若磁感应强度变化曲线的变化参量满足在Z方向上的磁感应强度发生变化，则判定多功能操作钮的操作动作为推动动作；或者，

若磁感应强度变化曲线的变化参量满足在X方向上的磁感应强度逐渐减小，在Y方向上和Z方向上的磁感应强度变化始终为0，则判定多功能操作钮的操作动作为推动动作；或者，

若磁感应强度变化曲线的变化参量满足在Y方向上的磁感应强度逐渐减小，在X方向上和Z方向上的磁感应强度变化始终为0，则判定多功能操作钮的操作动作为推动动作。

可选的，推动动作包括X方向的推动动作和Y方向的推动动作，以磁性件100在初始位置时，磁场方向平行于X方向为例，XY方向磁通量矢量和为零，YZ平面的磁通量正向最大，XZ平面磁通量矢量和为零，即此时X方向的磁感应强度正最大，Y方向的磁感应强度为零，Z方向的磁感应强度为零；判定多功能操作钮的操作动作为推动动作，包括：

若在X方向上的磁感应强度逐渐减小，且在Z方向上的磁感应强度逐渐正向增大，则判定多功能操作钮的操作动作为X正方向的推动动作；

若在X方向上的磁感应强度逐渐减小，且在Z方向上的磁感应强度逐渐减小(负向增大)，则判定多功能操作钮的操作动作为X负方向的推动动作；

若在X方向上的磁感应强度逐渐减小，在Y方向上和所述Z方向上的磁感应强度变化始终为0，则判定多功能操作钮的操作动作为Y方向的推动动作。

以磁性件100在初始位置时，磁场方向平行于Y方向为例，XY方向磁通量矢量和为零，YZ平面的磁通量矢量和为零，XZ平面磁通量正向最大，即此时Y方向的磁感应强度正最大，X方向的磁感应强度为零，Z方向的磁感应强度为零；判定多功能操作钮的操作动作为推动动作，包括：

若在Y方向上的磁感应强度逐渐减小，且在Z方向上的磁感应强度逐渐正向增大，则判定多功能操作钮的操作动作为Y正方向的推动动作；

若在Y方向上的磁感应强度逐渐减小，且在Z方向上的磁感应强度逐渐减小(负向增大)，则判定多功能操作钮的操作动作为Y负方向的推动动作；

若在Y方向上的磁感应强度逐渐减小，在X方向上和所述Z方向上的磁感应强度变化始终为0，则判定多功能操作钮的操作动作为Y方向的推动动作。

图3是本实用新型实施例二提供的一种多功能操作钮的动作识别的流程图，如图3所示，可选的，该识别过程包括：

判断磁感应强度的变化参量是否符合按压操作时的磁感应强度的设定参量，若是，则判断该动作为按压操作；若否，则继续判断磁感应强度的变化参量是否符合旋转操作时磁感应强度的设定参量，若是，则判断该动作为旋转操作；若否，则继续判断磁感应强度变化参量是否符合四向推动操作时磁感应强度变化的设定参量，若是，则判断该动作为四向推动操作；若否，则判断该动作为误操作。

其中，判断磁感应强度的变化参量是否符合四向推动操作时磁感应强度变化的设定参量包括：

判断磁感应强度的变化参量是否符合+X向推动操作时磁感应强度变化的设定参量，若是，则判断该动作为+X向推动操作；

判断磁感应强度的变化参量是否符合-X向推动操作时磁感应强度变化的设定参量，若是，则判断该动作为-X向推动操作；

判断磁感应强度的变化参量是否符合+Y向推动操作时磁感应强度变化的设定参量，若是，则判断该动作为+Y向推动操作；

判断磁感应强度的变化参量是否符合-Y向推动操作时磁感应强度变化的设定参量，若是，则判断该动作为-Y向推动操作。

可选的，在判断磁感应强度的变化参量与+X、-X、+Y及-Y向推动操作时磁感应强度变化的设定参量都不符合时，则判断该动作为误操作。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种多功能操作钮，其特征在于，包括磁性件、移动支架及3D霍尔感应器；

所述3D霍尔感应器固定且电连接于一电路板上；

所述移动支架可推动地设置于所述电路板上；

所述磁性件可旋转且可按压地设置于所述移动支架上，并与所述3D霍尔感应器正对设置。

2.根据权利要求1所述的一种多功能操作钮，其特征在于，所述移动支架设有移动机构，所述电路板上对应所述移动机构设置有导向机构，所述移动机构配合所述导向机构用于实现所述移动支架的推动动作。

3.根据权利要求2所述的一种多功能操作钮，其特征在于，所述移动机构包括四个滑杆；所述导向机构包括与所述滑杆对应的四个滑槽，四个所述滑槽呈十字形排布，每个所述滑槽呈十字形。

4.根据权利要求1所述的一种多功能操作钮，其特征在于，还包括磁性件固定机构，所述磁性件固定机构用于将所述磁性件固定于所述移动支架上且带动所述磁性件旋转。

5.根据权利要求4所述的一种多功能操作钮，其特征在于，还包括顶盖，所述顶盖盖住所述磁性件固定机构及所述磁性件，并通过所述磁性件固定机构与所述磁性件保持相对固定，用于做按压动作和旋转动作。

6.根据权利要求5所述的一种多功能操作钮，其特征在于，所述顶盖通过恢复机构连接在所述移动支架上，所述恢复机构用于使所述顶盖恢复至初始位置。

7.根据权利要求1所述的一种多功能操作钮，其特征在于，所述磁性件为径向充磁的圆柱形或圆环形磁铁。