CN209355950U - 转动检测模块及包含其的电子设备 - Google Patents

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黄为为
张炼
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Abstract

本申请提供一种转动检测模块及包含其的电子设备，该转动检测模块包括：壳体，壳体的材料为磁屏蔽材料；旋转部件，旋转部件穿设于壳体；磁性部件，磁性部件位于壳体内，且磁性部件与旋转部件一体旋转；磁性传感器，磁性传感器位于壳体内，且相对于磁性部件设置，磁性传感器用于感应磁性部件的旋转角度和/或感应磁性部件沿旋转部件的轴向的位移。该电子设备包括该转动检测模块。本实用新型通过整体结构的设置有效的降低了壳体内部磁场的泄露和壳体外部磁场对转动检测模块的影响，提高检测的准确性；并通用模块化设置，有效地降低了生产成本，且具有通用性高的有益效果。

Description

转动检测模块及包含其的电子设备
技术领域
本申请涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种转动检测模块及包含其的电子设备。
背景技术
智能手表因其具备较多功能和实用性而逐渐被广泛使用。当前智能手表的交互方式主要有按键、触摸屏、语音、表冠。表冠在智能手表中主要被用作两个功能：其一被用作按键操作，其二被用作旋转操作。
现有的表冠实现方式主要有机械编码器、光学方式、磁学方式。
通过机械编码器的工作原理：该机械编码器可以对表轴状态进行编码，在通过MCU(微控制单元，英文全称：Microcontroller Unit)读取编码的变化判断表轴的旋转。
通过光学方式的工作原理：基于光学导航技术追踪表针旋转按压的轨迹，传感器内部自动处理成数字量，主控读取此数字量来处理，进而进行智能手表APP菜单的切换等的操作。
通过磁学方式的工作原理：通过设置磁性体及磁性传感器的方式实现表冠旋转的检测。
上述表冠实现方式中，机械编码器存在耐受操作次数少等可靠性问题，同时存在旋转分辨率低的问题；光学方式存在成本高的问题，功耗相对较高。而在磁学方式中，由于磁性体的磁场容易受到周围磁场的变化而减低了其准确性。
实用新型内容
本实用新型提供一种转动检测模块及包含其的电子设备，其可提高检测结果的准确性，且具有成本低、通用性高的有益效果。
为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种转动检测模块。所述转动检测模块包括：
壳体，所述壳体的材料为磁屏蔽材料；
旋转部件，所述旋转部件穿设于所述壳体；
磁性部件，所述磁性部件位于所述壳体内，且所述磁性部件与所述旋转部件一体旋转；
磁性传感器，所述磁性传感器位于所述壳体内，且相对于所述磁性部件设置，所述磁性传感器用于感应所述磁性部件的旋转角度和/或感应所述磁性部件沿所述旋转部件的轴向的位移。
可选的，所述转动检测模块还包括柔性电路板，所述柔性电路板插设于所述壳体，所述磁性传感器设于所述柔性电路板位于所述壳体内的一端。
可选的，所述柔性电路板位于所述壳体内的一端固定于所述壳体的内表面。
可选的，所述柔性电路板位于所述壳体内的一端与所述壳体的内表面之间设有胶黏层，所述柔性电路板通过所述胶黏层固定于所述壳体的内表面。
可选的，所述转动检测模块还包括阻尼部件，所述阻尼部件设于所述壳体，所述阻尼部件与所述旋转部件配合用于限定所述旋转部件的转动。
可选的，所述阻尼部件与所述旋转部件卡扣配合用于限定所述旋转部件的转动。
可选的，所述旋转部件的端部设有齿轮，所述阻尼部件与所述齿轮卡扣配合用于限定所述齿轮的转动。
可选的，所述阻尼部件为弹性结构体，所述弹性结构体的端部卡设于所述齿轮的齿槽中，以限制所述齿轮的转动。
可选的，所述转动检测模块还包括旋钮，所述旋钮固定连接于所述旋转部件的端部，设置于所述壳体外。
可选的，所述转动检测模块还包括阻尼部件，所述阻尼部件相对于所述旋钮设置，所述阻尼部件与所述旋钮配合用于限定所述旋转部件的转动。
本实用新型实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的转动检测模块。
上述实施例的转动检测模块中，通过整体结构的设置有效的降低了壳体内部磁场的泄露和壳体外部磁场对转动检测模块的影响，提高检测的准确性；并通用模块化设置，有效地降低了生产成本，且具有通用性高的有益效果。
附图说明
图1至图9是实施例1的转动检测模块的结构视图；
其中，图1是实施例1的转动检测模块的立体结构图；
图2是实施例1的转动检测模块的另一角度的立体结构图；
图3是图2中A-A方向的剖视图；
图4是实施例1的转动检测模块的再一角度的立体结构图；
图5为实施例1的磁性部件的结构视图；
图6为实施例1的磁性部件与磁性传感器的相对位置示意图；
图7为实施例1的磁性部件转动一周时，磁性传感器的三轴磁感应强度和相位与磁性部件的角度之间的关系图；
图8为实施例1的磁性部件的另一实施方式的结构视图；
图9为实施例1的磁性部件的另一实施方式与磁性传感器的相对位置示意图。
图10是实施例2的转动检测模块的立体结构视图。
附图标记说明
壳体10
旋转部件20
磁性部件30
磁性传感器40
柔性电路板50
连接器60
弹性结构体70
齿轮80
齿槽81
旋钮90
凹槽91
旋转部件的轴向F
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“多个”包括两个，相当于至少两个。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
实施例1
图1至图9是实施例1的转动检测模块的结构视图。
本实用新型的实施例1提供一种转动检测模块，该转动检测模块应用于电子设备，用于检测设备中的相关部件的转动及位移，如应用在智能穿戴设备，具体地，如应用在智能手表的表冠中；再如，可以应用于电机转动的检测，也可以应用于自行车车轮转动参数的检测。
在本实施例中，转动检测模块包括：壳体10、旋转部件20、磁性部件30、磁性传感器40、柔性电路板50和连接器60。
壳体10的材料为磁屏蔽材料。如市售的磁性屏蔽材料SPC系列产品，该系列产品均为钢材。其中英文缩写SPC中第一个英文字母表示材质，即S(英文全称：Steel)表示钢材；第二个SPC英文字母表示形状种类用途，即P(英文全称：Plate)表示板；第三个英文字母表示钢材种类，即C(英文全称：Cold)表示冷轧。该SPC系列产品包括SPCE、SPCD等不同牌号产品，其中第四英文字母表示冲压级别，如E(英文全称：Elongation)表示深冲级；而D(英文全称：deep drawn)表示深拉伸级。
旋转部件20穿设于壳体10。磁性部件30位于壳体10内，且磁性部件30固定连接于旋转部件20，且与旋转部件20一体旋转。磁性传感器40位于壳体10内，且相对于磁性部件30设置，磁性传感器40用于感应磁性部件30的旋转角度和/或感应磁性部件30沿旋转部件的轴向F的位移。
这样，通过将磁性部件30和磁性传感器40均设置于壳体10内，并设置壳体10的材料为磁屏蔽材料，一方面可以降低转动检测模块内磁性部件30对外的磁辐射；另外一方面可以降低转动检测模块外的磁场对内部磁场的干扰，增强磁性传感器40检测的准确性。
柔性电路板50插设于壳体10，磁性传感器40设于柔性电路板50位于壳体10内的一端。连接器60设于柔性电路板50位于壳体10外的一端，用于与电子设备连接，连接器60用于和主板进行电源及信号的连接。通过设置柔性电路板50，使转动检测模块更易装配于不同的电子设备中。磁性传感器40通过SMT(表面贴装技术，英文全称：Surface MountTechnology)安装于柔性电路板50上。
在本实施例中，柔性电路板50位于壳体10内的一端固定于壳体10的内表面。具体地，柔性电路板50位于壳体10内的一端与壳体10的内表面之间设有胶黏层(图中未标示)，柔性电路板50通过所述胶黏层固定于壳体10的内表面。
在本实施例中，所述转动检测模块应用于智能穿戴设备，所述转动检测模块作为表冠，旋转部件20为转动轴，磁性部件30为磁铁，磁性部件30的形状为闭合的环形结构，如图5所示。
磁性部件30跟随旋转部件20转动，转动时磁性部件30的N极和S极的位置发生变化。磁性传感器40位于磁性部件30的下方，可以检测磁性部件30的N极和S极的变化，并根据N极和S极的强度给出当前旋转部件20所在的角度。
在图6中，展示了磁性部件30在旋转部件20上的位置以及和磁性传感器40的相对位置，即环形的磁性部件30套设于旋转部件20外，磁性传感器40位于磁性部件30的正下方，磁性部件30的N极设置于所述磁性部件30远离所述磁性传感器40的一端，磁性部件30的S极设置于所述磁性部件30靠近所述磁性传感器40的一端。磁性传感器40的检测原理如下：磁性部件30的N极和S极在旋转过程中，造成的周围磁场变化。磁场的变化反映在磁性传感器40在X轴、Y轴及Z轴方向上的磁感应强度的分布。X轴方向即旋转部件的轴向F，X轴方向上的磁感应强度为BX；Y轴方向上的磁感应强度为BY；Z轴方向上的磁感应强度为BZ，图7中所展示的为旋转部件20转动一周时，BX、BY、BZ磁感应强度的一个周期性的变化，通过检测磁感应强度的幅度及相位，可以计算出旋转部件20的旋转角度。同样，表冠的按键功能也是通过磁性传感器40检测磁性部件30的周围磁场变化而实现的。在按下按键时，即，旋转部件20沿旋转部件的轴向F产生位移时，磁性部件30和磁性传感器40的位置相对于没有按下按键时发生了变化，而这种变化体现在磁性传感器40感应到的磁感应强度大小的变化。通过判定磁感应强度的变化可实现按键是否按下的检测。
在另一实施方式中，如图8中所示，磁性部件30可以为条状。条状的磁性部件30嵌设于旋转部件20上，如图9所示，磁性部件30的N极设置于所述磁性部件30远离所述磁性传感器40的一端，磁性部件30的S极设置于所述磁性部件30靠近所述磁性传感器40的一端。而磁性传感器40相对于磁性部件30的设置位置也可以左右移动。
在本实施例中，转动检测模块还包括旋钮90，旋钮90固定连接于旋转部件20的端部，设置于壳体10外，旋钮90作为操作部件供使用者旋转和/或按压以带动旋转部件20的旋转和/或旋转部件20的沿轴向F的位移。
使用时，将柔性电路板50位于壳体10外的一端的连接器与电子设备连接，当旋转和/或按压旋钮90时，带动旋转部件20的旋转和/或旋转部件20的沿轴向F的位移，从而使磁场发生变化，磁性传感器40采集相应的数据并将该数据传递给电子设备的主板，主板根据该数据控制电子设备的其他部件执行相应操作。
所述转动检测模块还包括阻尼部件，所述阻尼部件与旋转部件20配合用于限定旋转部件20的转动。这样，通过阻尼部件与旋转部件20配合，在旋转旋转部件20时会产生一定的阻力，减缓旋转部件20的旋转速度，从而能够给用户带来阻尼感，提高用户体验的舒适感。在本实施例中，所述阻尼部件设于壳体10外，在其他实施例中，所述阻尼部件也可以设置在壳体10内。
在本实施例中，所述阻尼部件与旋转部件20卡扣配合用于限定旋转部件20的转动，但是本实用新型并不仅限于此。在其他实施例中，阻尼部件与旋转部件20也可以通过采用其他结构来完成限位配合来实现，如设置旋转部件20为外周缘表面粗糙的转动轴，即转动轴的表面沿周向设有若干凸起，阻尼部件通过卡设于转动轴的表面的相邻的两个凸起之间而形成卡扣配合。或者，转动轴的表面沿周向设有若干凹槽，阻尼部件通过卡设于转动轴的表面的凹槽而形成卡扣配合。
在本实施例中，旋转部件20的另一端部设有齿轮80，所述阻尼部件为弹性结构体70，齿轮80及弹性结构体70均位于壳体10外；弹性结构体70的一端固定于壳体10的外表面，另一端卡设于齿轮80的齿槽81中，以限制齿轮80的转动。弹性结构体70与齿轮80配合的具体过程：当弹性结构体70卡入齿轮80的齿槽81内，会限定齿轮80的转动；同时，由于弹性结构体70是具有弹性的，继续转动旋转部件20的作用力大于弹性结构体70所能承受的最大阻力时，弹性结构体70会从齿轮80的齿槽81内弹出，从而齿轮80与旋转部件20同步继续转动，之后弹性结构体70在自身的弹性恢复力的作用下复位进入齿轮80的下一个齿槽81中，从而重复上述动作，而使得在旋转旋转部件20时产生持续的阻尼感。在本实施例中，弹性结构体70设于壳体10的外表面，与设置于壳体10外的齿轮80配合，在其他实施例中，也可以将弹性结构体70设于壳体10内，与设置于壳体10内的齿轮80进行配合。
在本实施例中，弹性结构体70卡设于齿轮80的齿槽81的一端的形状为弧形，更有利于弹性结构体70的“弹开-复位”反复运动过程。
上述实施例的转动检测模块中，通过整体结构的设置有效的降低了壳体10内部磁场的泄露和壳体10外部磁场对转动检测模块的影响，提高检测的准确性；并通用模块化设置，有效地降低了生产成本，且具有通用性高的有益效果。
实施例2
图10是实施例2的转动检测模块的立体结构视图。本实施例的转动检测模块的整体结构基本和实施例1中的结构相同，其不同的之处在于，将阻尼部件相对于旋钮90设置，通过阻尼部件与旋钮90配合用于限定旋转部件20的转动。具体地，所述阻尼部件为弹性结构体70，通过弹性结构体70与旋钮90配合限定旋转部件20的转动。
在本实施例中，旋钮90为圆柱形，且表面沿周向设有凹槽91，凹槽91的设置能够满足旋转的需要；并且，也可以通过弹性结构体70卡设于旋钮90的表面的凹槽91而与旋钮90形成卡扣配合，从而实现转动旋钮90时产生阻尼感。
在其他实施例中，阻尼部件可以是两个，其中一个阻尼部件与旋钮90形成卡扣配合，另一个可以与实施例1中的齿轮形成卡扣配合，通过在不同的位置同时设置阻尼部件，而加强旋转旋转部件20时产生的阻尼感。但是本实用新型并不仅限于此，阻尼部件可以是两个以上，通过两个以上的阻尼部件与旋转部件20固定连接的不同部件配合和/或与旋转部件20的直接配合，而使得在旋转旋转部件20时产生持续的阻尼感。
在其他实施例中，还可以通过设置回弹机构对旋钮90沿旋转部件20的轴向F位移后实现自动复位，即在按下旋钮90后，旋钮90可以通过回弹机构的实现自动复位。或者，也可以通过设置限位机构对旋钮90沿旋转部件20的轴向F位移实现限位，即在按下旋钮90后，旋钮90能够保持在按下的位置，再在外力的作用下离开按下的位置，回到初始没有被按下的位置。回弹机构及限位机构的结构为现有技术，在此不多做累述。
上述实施例的转动检测模块中，通过整体结构的设置有效的降低了壳体10内部磁场的泄露和壳体10外部磁场对转动检测模块的影响，提高检测的准确性；并通用模块化设置，有效地降低了生产成本，且具有通用性高的有益效果。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种转动检测模块，其特征在于，所述转动检测模块包括：
壳体，所述壳体的材料为磁屏蔽材料；
旋转部件，所述旋转部件穿设于所述壳体；
磁性部件，所述磁性部件位于所述壳体内，且所述磁性部件与所述旋转部件一体旋转；
磁性传感器，所述磁性传感器位于所述壳体内，且相对于所述磁性部件设置，所述磁性传感器用于感应所述磁性部件的旋转角度和/或感应所述磁性部件沿所述旋转部件的轴向的位移。
2.如权利要求1所述的转动检测模块，其特征在于，所述转动检测模块还包括柔性电路板，所述柔性电路板插设于所述壳体，所述磁性传感器设于所述柔性电路板位于所述壳体内的一端。
3.如权利要求2所述的转动检测模块，其特征在于，所述柔性电路板位于所述壳体内的一端固定于所述壳体的内表面。
4.如权利要求3所述的转动检测模块，其特征在于，所述柔性电路板位于所述壳体内的一端与所述壳体的内表面之间设有胶黏层，所述柔性电路板通过所述胶黏层固定于所述壳体的内表面。
5.如权利要求1所述的转动检测模块，其特征在于，所述转动检测模块还包括阻尼部件，所述阻尼部件与所述旋转部件配合用于限定所述旋转部件的转动。
6.如权利要求5所述的转动检测模块，其特征在于，所述阻尼部件与所述旋转部件卡扣配合用于限定所述旋转部件的转动。
7.如权利要求6所述的转动检测模块，其特征在于，所述旋转部件的端部设有齿轮，所述阻尼部件与所述齿轮卡扣配合用于限定所述齿轮的转动。
8.如权利要求7所述的转动检测模块，其特征在于，所述阻尼部件为弹性结构体，所述弹性结构体的端部卡设于所述齿轮的齿槽中，以限制所述齿轮的转动。
9.如权利要求1所述的转动检测模块，其特征在于，所述转动检测模块还包括旋钮，所述旋钮固定连接于所述旋转部件的端部，设置于所述壳体外。
10.如权利要求9所述的转动检测模块，其特征在于，所述转动检测模块还包括阻尼部件，所述阻尼部件相对于所述旋钮设置，所述阻尼部件与所述旋钮配合用于限定所述旋转部件的转动。
11.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求1-10中任意一项所述的转动检测模块。
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