CN213904074U - 一种旋转表冠及腕戴设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种旋转表冠及腕戴设备，旋转表冠包括：表冠本体，其设有圆柱体结构的对径极化磁铁，对径极化磁铁的直径两侧分别是半圆柱结构的N磁极和半圆柱结构的S磁极；磁力检测装置，正对对径极化磁铁的端面设置，磁力检测装置包括环形分布的若干个用于测量对径极化磁铁的磁场变化的霍尔传感器。本申请在表冠上设置对径极化磁铁，以在表冠周边形成了周向不均的磁场状态，当表冠发生转动时，周边的磁场发生较大范围的变化，利用磁力检测装置对周向上是的磁场进行检测，从而能够得到变化的磁场，这种通过磁通量检测的获取方式更加准确。

Description

一种旋转表冠及腕戴设备

技术领域

本实用新型涉及表冠设计技术领域，更具体地说，涉及一种旋转表冠。此外，本实用新型还涉及一种包括上述旋转表冠的腕戴设备。

背景技术

目前，市场上智能手表的旋转表冠大多采用的是光学传感器检测表冠的旋转角度值。

然而，光学传感器存在检测数值离散性大、检测结果准确度差的缺陷。另外，光学传感器使用中受环境影响严重，对安装环境和表冠的柱体表面处理要求较高。因此使用光学传感器进行表冠检测，会对表冠的安装和使用造成较为严重的影响。

综上所述，如何避免表冠的旋转角度值的检测对安装环境要求过高的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种旋转表冠，该旋转表冠的通过检测表冠本体的磁通量获取表冠本体的转动角度，磁通量检测结果精确，受环境影响较小，并且对安装环境和表冠要求较低。

本实用新型的另一目的是提供一种包括上述旋转表冠的腕戴设备。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种旋转表冠，包括：

表冠本体，其设有圆柱体结构的对径极化磁铁，所述对径极化磁铁的直径两侧分别是半圆柱结构的N磁极和半圆柱结构的S磁极；

磁力检测装置，正对所述对径极化磁铁的圆柱体结构的端面设置，所述磁力检测装置包括环形分布的若干个用于测量所述对径极化磁铁的磁场变化的霍尔传感器。

优选的，所述磁力检测装置为检测芯片，包括至少8个周向均匀分布的所述霍尔传感器。

优选的，所述磁力检测装置为AM256-8位磁角度编码芯片。

优选的，所述霍尔传感器沿圆周阵列分布，且圆周阵列所在平面与所述对径极化磁铁的圆柱体结构的的端面平行，所述端面的圆心与所述圆周阵列的圆心的连线垂直于所述端面。

优选的，所述磁力检测装置固定于FPC线路板，且所述磁力检测装置设有增强应力强度的补强结构。

优选的，所述对径极化磁铁插入于所述表冠本体的内端凹槽中，所述对径极化磁铁的轴线与所述表冠本体的轴线共线。

一种腕戴设备，包括壳体、表冠和控制芯片，所述表冠为上述任一项所述的旋转表冠，所述控制芯片连接所述磁力检测装置。

优选的，所述表冠本体设于壳体，所述壳体设有用于固定所述磁力检测装置的凹槽，所述凹槽与安装所述表冠本体的通孔正对设置。

优选的，所述壳体为环形壳体，所述通孔沿径向设于所述壳体，所述凹槽为设于所述环形壳体的内圈的凹槽，所述凹槽的插入方向与所述通孔垂直。

优选的，所述控制芯片连接界面控制模块，所述控制芯片通过控制电路连接所述磁力检测装置，所述控制芯片控制所述界面控制模块根据所述磁力检测装置的检测结果进行界面功能控制。

本申请提供的旋转表冠通过在表冠本体上设置对径极化磁铁，从而在表冠周边形成了周向不均的磁场，当表冠本体发生转动时，周边的磁场发生较大范围的变化，利用磁力检测装置对周向上是的磁场进行检测，从而能够得到变化的磁场，变化的磁场可以用于反映出表冠的转动状态，包括转动角度、转速等，这种通过磁通量检测的获取方式更加准确，受环境影响较小，并且对安装环境和表冠要求较低。

本申请还提供了一种包括上述旋转表冠的腕戴设备。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的旋转表冠的示意图；

图2为本实用新型所提供的旋转表冠的正视图；

图3为本实用新型所提供的旋转表冠的底部的示意图；

图4为本实用新型所提供的旋转表冠的局部示意图；

图5为本实用新型所提供的旋转表冠的局部剖视图；

图6为本实用新型所提供的旋转表冠的表冠本体的示意图；

图7为本实用新型所提供的壳体的示意图；

图8为本实用新型所提供的壳体的正视图；

图9为本实用新型所提供的旋转表冠的FPC线路板的示意图；

图10为表冠本体的初始状态的电磁感应状态图；

图11为表冠本体旋转45度后的电磁感应状态图。

图1-图11中，附图标记包括：

壳体1、凹槽11、通孔12；

表冠本体2、对径极化磁铁21、磁力检测装置3、霍尔传感器31、FPC线路板4、补强结构5。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种旋转表冠，该旋转表冠的通过检测表冠的磁通量获取表冠的转动角度，磁通量检测结果精确，受环境影响较小，并且对安装环境和表冠要求较低。

本实用新型的另一核心是提供一种包括上述旋转表冠的腕戴设备。

请参考图1至图11，图1为本实用新型所提供的旋转表冠的示意图；图2为本实用新型所提供的旋转表冠的正视图；图3为本实用新型所提供的旋转表冠的底部的示意图；图4为本实用新型所提供的旋转表冠的局部示意图；图5为本实用新型所提供的旋转表冠的局部剖视图；图6为本实用新型所提供的旋转表冠的表冠本体的示意图；图7为本实用新型所提供的壳体的示意图；图8为本实用新型所提供的壳体的正视图；图9为本实用新型所提供的旋转表冠的FPC线路板的示意图；图10为表冠的初始状态的电磁感应状态图；图11为表冠旋转45度后的电磁感应状态图。

本申请提供了一种旋转表冠，旋转表冠可以用于手边、手环或其他腕戴结构上，当然也可以设置在头戴结构等需要设置表冠的设备上。从结构构成上，旋转表冠包括表冠本体2和磁力检测装置3。

表冠本体2上设有圆柱体结构的对径极化磁铁21，对径极化磁铁21的直径两侧分别是半圆柱结构的N磁极和半圆柱结构的S磁极。

磁力检测装置3正对对径极化磁铁21的端面，磁力检测装置3包括环形分布的若干个用于测量对径极化磁铁21的磁场变化的霍尔传感器31。

需要说明的是，对径极化磁铁21指的是按照直径对半化分为N磁极和S磁极，且同时对径极化磁铁21为永久磁铁。对径极化磁铁21外部的磁场强度不均匀，当对径极化磁铁21转动时，外部能够检测到磁场的变化比较显著，可以参考图9和图10，图10所示状态为图9所示状态旋转45度之后的状态，图中曲线为磁场的等势线，可以知道在旋转过程中，在对径极化磁铁21的周边能够发生较大的磁场变化。

将对径极化磁铁21设置在表冠本体2中，当表冠本体2转动时，利用磁力检测装置3测量表冠本体2外部的磁场变化，从而能够得到不同的磁场状态。实际使用时，当磁力检测装置3检测到磁场发生变化时，能够判定表冠本体2发生旋转，并能够通过周边的磁场强度的变化状态，得到表冠本体2的转动角度。

为了使对径极化磁铁21的旋转与表冠本体2的旋转充分对应，可选的，可以将对径极化磁铁21的轴线与表冠本体2旋转轴线共线设置，从而，表冠本体2的转动，能够带动对径极化磁铁21绕固定轴线转动，避免其他方向的移动。

本申请提供的旋转表冠通过在表冠本体2上设置对径极化磁铁21，从而在表冠本体2周边形成了周向不均的磁场状态，当表冠本体2发生转动时，周边的磁场发生较大范围的变化，利用磁力检测装置3对周向上是的磁场进行检测，从而能够得到变化的磁场，变化的磁场可以用于反映出表冠本体2的转动状态，包括转动角度、转速等，这种通过磁通量检测的获取方式更加准确，受环境影响较小，并且对安装环境和表冠要求较低，有利于智能手表的开发和生产。

需要说明的是，本申请的磁力检测装置3具体可以为检测芯片，其可以获取到磁场的变化，另外，还可以通过检测出的磁场的变化，等效出对径极化磁铁转动的角度和转速等结果。

在上述实施例的基础之上，磁力检测装置3为检测芯片，包括至少8个周向均匀分布的霍尔传感器31。

霍尔传感器31在周向上均匀分布有利于对于对径极化磁铁21周向上磁场强度变化的掌握。上述传感器的数量可以根据实际情况调整，最少设置8个的目的在于可以使得任意两个霍尔传感器31之间的角度为45度，对于对径极化磁铁21形成的磁场而言，能够将精度划分到八分之一圆，从而实现测量效果的精准度的提升。

由上述说明可以知道，利用设置有传感器的芯片可以实现本实用新型的改进，具体地，可以采用AM256芯片，磁力检测装置3具体为AM256-8位磁角度编码芯片，AM256采用霍尔传感器技术检测硅表面的磁通分布，AM256芯片中霍尔传感器31位于传感器中心附近的圆形阵列、传递磁场分布的电压响应，AM256芯片中内嵌圆形阵列霍尔传感器31，直接检测得到磁场电压的正弦信号和余弦信号，然后将其转换为绝对角度，输出的是数字量角度信息。关于AM256芯片的具体结构、电路设置等请参考现有技术。

在上述实施例的基础之上，霍尔传感器31沿圆周阵列分布，且圆周阵列所在平面与对径极化磁铁21的圆柱体的端面平行，端面的圆心与圆周阵列的圆心的连线垂直于端面。

霍尔传感器31圆周阵列分布于第一平面，第一平面与对径极化磁铁21的圆柱体的端面平行，也就是霍尔传感器31所在平面与对径极化磁铁21的圆柱体的端面为相对设置。

圆柱体的端面的圆心和圆周阵列的圆心连线不仅垂直于上述端面，也垂直于霍尔传感器31所在平面，因此，霍尔传感器31所在平面与对径极化磁铁21的圆柱体的端面正对设置，二者的圆心相对应，请参考图10和11，对径极化磁铁21产生的磁场的中心与霍尔传感器31形成的圆形阵列的中心对应设置。圆形阵列的中心所感应到的磁场强度是最弱的，可以从磁场等势线看出这一点，因此，对径极化磁铁21以该点为轴的转动过程中，在该点的磁场强度是不会发生改变的，这样更有助于霍尔传感器31和磁力检测装置3对磁场的测量。随着表冠本体2转动，对径极化磁铁21发生同步转动，当表冠本体2旋转一个角度，对径极化磁铁21也旋转相同角度，中间直径磁场最弱处也旋转相同角度，因此，可以通过检测磁场最弱处的角度变化来检测表冠的旋转角度。

在上述任意一个实施例的基础之上，磁力检测装置3固定于FPC线路板4，且磁力检测装置3设有增强应力强度的补强结构5。

由于在腕戴设备等穿戴设备中，电路板通常采用柔性的FPC线路板4，其柔性的结构方便调整和安装，但降低了整体的强度和稳定性。因而，为了保证磁力检测装置3在使用过程中始终与对径极化磁铁21的端面保持平行、正对，因此，需要对磁力检测装置3的设置进行加固。

请参考图4、图5和图9，FPC线路板4可以为L形结构，一侧设置有补强结构5，并在补强结构5的一侧设置有磁力检测装置3，需要保证补强结构5不要遮挡磁力检测装置3朝向表冠本体2的一侧，从而将补强结构5设置在磁力检测装置3和FPC线路板4之间。具体地，补强结构5可以为加固板件，或者为其他板筋件或其他加固结构。

可选的，本申请中磁力检测装置3可以通过焊接连接FPC线路板4，因而，可以将补强结构5设置在FPC线路板4的另一侧，即磁力检测装置3和补强结构5夹持在FPC线路板4的两侧。

请参考图5、图10和图11，对径极化磁铁21插入于表冠本体2的内端凹槽中，对径极化磁铁21的轴线与表冠本体2的轴线共线。共线设置能够使霍尔传感器31的布置中心与磁场最弱的地方对应，对径极化磁铁21按直径对半极化为N磁极和S磁极两部分，在两磁极交互处磁场分布最弱，也就是直径极化处N磁极和S磁极的磁场相互抵消，使得此直径处的磁场最弱，这样霍尔传感器31的阵列检测磁场最弱处的位置变化来检测表冠的旋转角度变化。

图10和图11分别展示的是相差45度角的对径极化磁铁21所产生磁场状态。磁铁嵌入表冠本体2中，随着表冠本体2转动而转动。当表冠旋转一个角度，磁铁也旋转相同角度，中间直径磁场最弱处也旋转相同角度。这样霍尔阵列可以通过检测磁场最弱处的角度变化来检测表冠的旋转角度。

除了上述各个实施例中所提供的旋转表冠的各部分结构和连接关系以外，本实用新型还提供一种包括上述实施例公开的旋转表冠的腕戴设备，该腕戴设备可以为手表、手环等装置，或者为其他佩戴于腕部的设备。

腕戴设备包括壳体1、表冠和控制芯片，表冠为上述各个实施例中所提供的旋转表冠，控制芯片电连接磁力检测装置3。

在上述任意一个实施例的基础之上，上述表冠本体2设于壳体1，壳体1可以为腕戴设备的壳体，壳体1设有用于固定磁力检测装置3的凹槽11，凹槽11与安装表冠本体2的通孔12正对设置。

凹槽11设置在壳体1的内侧，凹槽可以为匚形凹槽，在匚形凹槽中设置有卡接FPC线路板4的限位结构，凹槽与限位结构共同形成磁力检测装置3的芯片固定槽。

上述凹槽11的位置需要与表冠本体2的位置对应，具体可以为与表冠本体2设置位置的内侧，与表冠本体2的内端对应。

在一个具体的实施例中，通孔12沿径向设于壳体1，凹槽11为设于环形壳体的内圈的凹槽11，凹槽11的插入方向与通孔12垂直。

请参考图4和图5，壳体1的环形结构，其上设置有安装表冠本体2的通孔12，在通孔12的内侧，利用凹槽11将表冠本体2和磁力检测装置3与其他部件相隔离开，形成相对封闭的结构。

在一个具体的实施例中，控制芯片电连接界面控制模块，控制芯片通过控制电路电连接磁力检测装置3，控制芯片控制界面控制模块根据磁力检测装置3的检测结果进行界面功能控制。

需要说明的是，界面控制模块也称为图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，又称显示核心、视觉处理器、显示芯片。上述控制芯片可以为单片机MCU，单片机控制图形处理器进行界面的切换、调整的操作。

本申请中磁力检测装置3检测得到磁场的改变状态，因而得到表冠本体2的转动的角度值或当前的角度位置，以此发送给控制芯片，控制芯片可以控制界面控制模块进行界面的切换、调整。本申请实现了基于磁通量改变的旋转表冠的结构设计，除了应用于手表控制GUI界面的切换，还能够实现界面中其他内容的调整和切换，具体根据控制芯片的需要可以进行电路设置。本申请提供的上述方式因通过磁感应获取角度变化，结果更准确，更加适用于智能穿戴设备的设计开发和生产。

其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的旋转表冠和腕戴设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种旋转表冠，其特征在于，包括：

表冠本体(2)，其设有圆柱体结构的对径极化磁铁(21)，所述对径极化磁铁(21)的直径两侧分别是半圆柱结构的N磁极和半圆柱结构的S磁极；

磁力检测装置(3)，正对所述对径极化磁铁(21)的圆柱体结构的端面设置，所述磁力检测装置(3)包括环形分布的若干个用于测量所述对径极化磁铁(21)的磁场变化的霍尔传感器(31)。

2.根据权利要求1所述的旋转表冠，其特征在于，所述磁力检测装置(3)为检测芯片，包括至少8个周向均匀分布的所述霍尔传感器(31)。

3.根据权利要求2所述的旋转表冠，其特征在于，所述磁力检测装置(3)为AM256-8位磁角度编码芯片。

4.根据权利要求2所述的旋转表冠，其特征在于，所述霍尔传感器(31)沿圆周阵列分布，且圆周阵列所在平面与所述对径极化磁铁(21)的圆柱体结构的端面平行，所述端面的圆心与所述圆周阵列的圆心的连线垂直于所述端面。

5.根据权利要求1至4任一项所述的旋转表冠，其特征在于，所述磁力检测装置(3)固定于FPC线路板(4)，且所述磁力检测装置(3)设有增强应力强度的补强结构(5)。

6.根据权利要求1至4任一项所述的旋转表冠，其特征在于，所述对径极化磁铁(21)插入于所述表冠本体(2)的内端凹槽中，所述对径极化磁铁(21)的轴线与所述表冠本体(2)的轴线共线。

7.一种腕戴设备，包括壳体(1)、表冠和控制芯片，其特征在于，所述表冠为权利要求1至6任一项所述的旋转表冠，所述控制芯片连接所述磁力检测装置(3)。

8.根据权利要求7所述的腕戴设备，其特征在于，所述表冠本体(2)设于所述壳体(1)，所述壳体(1)设有用于固定所述磁力检测装置(3)的凹槽(11)，所述凹槽(11)与安装所述表冠本体(2)的通孔(12)正对设置。

9.根据权利要求8所述的腕戴设备，其特征在于，所述壳体(1)为环形壳体，所述通孔(12)沿径向设于所述壳体(1)，所述凹槽(11)为设于所述环形壳体的内圈的凹槽(11)，所述凹槽(11)的插入方向与所述通孔(12)垂直。

10.根据权利要求7所述的腕戴设备，其特征在于，所述控制芯片连接界面控制模块，所述控制芯片通过控制电路连接所述磁力检测装置(3)，所述控制芯片控制所述界面控制模块根据所述磁力检测装置(3)的检测结果进行界面功能控制。

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