CN219246052U - 一种用于鼠标滚轮的霍尔编码器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于鼠标滚轮的霍尔编码器，包括置于鼠标滚轮内且与鼠标滚轮同轴的转盘，霍尔装置；转盘上装有若干个沿转盘圆周分布的磁体；霍尔装置的两个霍尔芯片平行放置且两个霍尔芯片中心连线方向总是和转盘运动方向的切线方向平行；磁体随着转盘运动到离霍尔装置最近时，磁体极性总是正对霍尔装置的感应面。本实用新型能够从物理空间和电路结构上完全兼容机械编码器，并且在滚轮慢速、小克力滚动时，能够控制转盘的移动步进并产生感觉明显的段落感；在滚轮快速、大克力滚动时，转盘上的磁体快速脱离前壳体或后壳体上磁性材料型体的吸引，可实现阻尼减少的快速滚动感,并且使用者在这两种感觉之间可瞬时自由切换,用户体验更好。

Description

一种用于鼠标滚轮的霍尔编码器

技术领域

本实用新型涉及编码器领域，特别涉及一种用于鼠标滚轮的霍尔编码器。

背景技术

现有的编码器一般可分为机械编码器、光电编码器、霍尔编码器。其中，霍尔编码器广泛应用于各个行业，例如用于物理计算机外围的接口设备，接口设备包括带有滚轮的鼠标，在使用该鼠标时，滚轮绕轴旋转动作以及鼠标平移动作相互配合，实现计算机显示内容的上下滑动以及光标的移动。因此，滚轮的设计显得尤为重要，直接关系到计算设备上各种软件的应用体验，例如图像或视频编辑、游戏角色操作等等。

现有技术中，采用霍尔编码器的鼠标，通常采用两个相互垂直的霍尔芯片作为一个霍尔装置，结构复杂，且所占用的空间更大，进一步占用有限的鼠标内部空间，由此可能导致其他部件要重新设计、开模，增加了鼠标成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种用于鼠标滚轮的霍尔编码器。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：

一种用于鼠标滚轮的霍尔编码器，包括置于鼠标滚轮内且与鼠标滚轮同轴的转盘，还包括霍尔装置；其中，转盘上装有若干个沿转盘圆周分布的磁体；霍尔装置的两个霍尔芯片平行放置且两个霍尔芯片中心连线方向总是和转盘运动方向的切线方向平行；磁体随着转盘运动到离霍尔装置最近时，磁体极性总是正对霍尔装置的感应面。

所述霍尔装置为一个，位于转盘的侧面，磁体沿转盘轴向设置；所述磁体沿整个转盘圆周等间距分布。

或者，所述霍尔装置为一个，位于转盘的周边，磁体沿转盘径向设置；所述磁体沿整个转盘圆周等间距分布。

所述霍尔装置为两个，其中一个霍尔装置位于转盘的侧面，另一个霍尔装置位于转盘的同一侧面；两个霍尔装置相互平行，且二者的中心到转盘中心等距；磁体沿转盘轴向设置；所述磁体分布在半个转盘圆周上，且等间距分布。

转盘上假设装有n个磁体的数量和1个单极性的或全极性的霍尔装置配套使用，此时每增加一个单极性的或全极性的霍尔装置，就可以在原来数量上减少一半磁体数的用量，同样达到所需效果，在特定的需求中可以简化转盘安装磁体的工艺和数量，并且在磁体数量成本和霍尔数量成本之间达到一个最优的市场成本。如果霍尔装置内置两个双极性霍尔，增加霍尔数量不能减少磁体数量。

所述用于鼠标滚轮的霍尔编码器，还包括滚轮阻尼装置，用于在鼠标滚轮滚动时提供与滚轮运动方向相反的阻力。

所述滚轮阻尼装置为磁铁阻尼装置，包括两块以上的磁性材料型体，在转盘停止时，其中一个磁性材料型体正对转盘上其中一个磁体的极性，相邻的两个磁性材料型体之间的弧度为(N+0.5)K，其中K为转盘上相邻的两个磁体之间的弧度值。

在转盘停止时，其中一个磁性材料型体正对转盘上其中一个磁体，其余磁性材料型体装配在转盘两个相邻磁体间隔距离中间处，安装在前壳体或后壳体上的磁性材料型体和转盘上的磁体因磁力作用产生磁吸引力，以确保转盘停止时,要么霍尔装置被转盘上的磁体正对，产生霍尔效应；要么霍尔装置都不被转盘上的磁体作用。

当磁体沿转盘轴向设置、霍尔装置位于转盘的侧面时，所述两块以上的磁性材料型体位于转盘的另一相对侧面。

当磁体沿转盘径向设置、霍尔装置位于转盘的上方或者下方时，所述两块以上的磁性材料型体位于与转盘同心的同心圆的圆周上，且同心圆的半径不小于转盘的半径。

所述滚轮阻尼装置为弹片阻尼装置，所述弹片阻尼装置包括弹片以及设置在转盘侧面的径向凹凸槽。装有磁体的转盘有径向凹凸槽，配合弹片给用户提供滚轮段落体验感，每滚动一次总会停在凹槽处，此时仅有两种状态：要么霍尔装置被转盘上的磁体正对，产生霍尔效应；要么霍尔装置都不被转盘上的磁体作用。

所述霍尔装置的两个霍尔芯片为单极性霍尔芯片或者全极性霍尔芯片或者双极性霍尔芯片。采用单极性霍尔芯片可以提高编码器抗干扰能力；采用全极性霍尔芯片可以在装配时不必区分磁体的NS极,生产工艺简单；采用双极性霍尔芯片,轮盘上N极磁体必须紧邻S极磁体安装,需要的磁体数量增加一倍,也可以使用塑磁工艺做成的NS极性相间的圆环磁码盘或圆形磁码盘配合双极性霍尔芯片输出AB相位相差90度的方波波形。

所述霍尔装置的PIN脚有四个：用于供电的VCC PIN脚、A PIN脚、B PIN脚、GND PIN脚；其中，A PIN脚、B PIN脚相互配合输出相位差90度方波信号；此时霍尔装置的外壳为金属材质，霍尔装置所连接的PCB板和金属外壳作为霍尔装置的GND PIN脚。霍尔装置正常工作，始终需要四个PIN脚工作，但是普通机械编码器电气PIN脚只有三个，本实用新型创造性地将霍尔编码器的外壳PIN脚作为电气PIN利用起来：把金属外壳PIN和霍尔装置的GND PIN脚通过PCB板连接起来，这样霍尔装置实际上就有4个电气PIN脚；而在外形上看，霍尔装置与传统机械编码器PIN脚数目相同(均为3个)，且本实用新型的霍尔编码器提供和传统机械编码器相同的逻辑功能，即AB PIN脚输出相位差90度方波信号。因此本实用新型的霍尔编码器不仅外形上能够完全兼容传统机械编码器，不占用额外空间，且在功能上可以直接兼容传统机械编码器，能够极大地降低成本。

实用新型实用新型实用新型或者，所述霍尔装置的PIN脚有四个：用于供电的VCCPIN脚、A PIN脚、B PIN脚、GND PIN脚；其中，A PIN脚、B PIN脚相互配合输出相位差90度方波信号；GND PIN脚用于接地，此时霍尔编码器的外壳为非金属材质或者金属材质。此时霍尔装置的4个PIN通过PCB板直接做4个电气PIN脚，这样前、后壳体就可以使用非金属外壳(使用金属外壳也可以)，霍尔编码器可以应用在更多的场景。

所述霍尔装置的两个霍尔芯片为内置或独立外置。内置的两个霍尔芯片距离很近，大概1mm左右，其优势在于：相比独立外置两个霍尔芯片而言，两个霍尔芯片采用内置时，同样直径的转盘每转一圈可以产生更多周期方波。

所述霍尔编码器的接触脚通过软性线材引出与主PCB板连接，应用在多种领域和场景,包括音量旋钮、自动生产线、汽车、纺织机械领域。鼠标滚轮传统编码器有多种大小不同的型体,本实用新型霍尔编码器也可以做成大小不同的型体,可以垂直或者水平安放。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型通过两个平行设置的霍尔芯片与转盘上分布的磁体所产生的霍尔效应，能够实时计算出滚轮(即转盘)的转速和旋转圈数。在该设计思想下，不需要知道转盘上特定磁体的实时位置，所以霍尔编码器的设计结构更加简单，所占空间也比较小，在物理结构上实现了能够兼容传统机械编码器，为完全兼容机械编码器提供了可能。

2、实用新型实用新型本实用新型的霍尔编码器不仅外形上能够完全兼容传统机械编码器，不占用额外空间，且在功能上可以直接兼容传统机械编码器，因此能够极大地降低成本。现有技术中，采用霍尔编码器的鼠标，不能兼容传统机械编码器，导致鼠标除霍尔编码之外的其他相关部件及电路，也需要重新设计，进一步提高了鼠标的研发、生产成本。

实用新型3、本实用新型安装在前壳体或后壳体上的磁性材料型体和转盘上的磁体相互吸引：在滚轮慢速、小克力滚动时，能够控制转盘的移动步进并产生感觉明显的段落感；在滚轮快速、大克力滚动时，转盘上的磁体快速脱离前壳体或后壳体上磁性材料型体的吸引，可实现阻尼减少的快速滚动感,并且使用者在这两种感觉之间可瞬时自由切换,给用户带来更好的体验。

附图说明

图1为本实用新型实施例1所述用于鼠标滚轮的霍尔编码器的结构示意图。

图2为本实用新型实施例2所述用于鼠标滚轮的霍尔编码器的结构示意图。

图3为本实用新型实施例3所述用于鼠标滚轮的霍尔编码器的结构示意图。

图4为本实用新型实施例4所述用于鼠标滚轮的霍尔编码器的结构示意图。

图5为本实用新型实施例5所述用于鼠标滚轮的霍尔编码器的结构示意图。

图6为本实用新型实施例6所述用于鼠标滚轮的霍尔编码器的结构示意图。

图7为本实用新型实施例7所述用于鼠标滚轮的霍尔编码器的结构示意图。

图8为本实用新型实施例8所述用于鼠标滚轮的霍尔编码器的结构示意图。

图9为本实用新型实施例9所述用于鼠标滚轮的霍尔编码器的结构示意图。

图10为本实用新型实施例10所述用于鼠标滚轮的霍尔编码器的结构示意图。

其中，附图标记含义如下：

1-前壳体、2-后壳体、3-转盘、4-霍尔装置、5-磁体、6-磁性材料型体、7-弹片、8-径向凹凸槽8。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

一种用于鼠标滚轮的霍尔编码器，包括置于鼠标滚轮内且与鼠标滚轮同轴的转盘3，还包括霍尔装置4；其中，转盘3上装有8个沿转盘3圆周分布的磁体5；霍尔装置4的两个霍尔芯片平行放置且两个霍尔芯片中心连线方向总是和转盘3运动方向的切线方向平行；磁体5随着转盘3运动到离霍尔装置4最近时，磁体5极性总是正对霍尔装置4的感应面。

所述霍尔装置4为一个，位于转盘3的侧面，磁体5沿转盘3轴向设置；所述磁体5沿整个转盘3圆周等间距分布。霍尔装置4位于转盘3侧面的PCB板上。

所述用于鼠标滚轮的霍尔编码器，还包括滚轮阻尼装置，用于在鼠标滚轮滚动时提供与滚轮运动方向相反的阻力。

所述滚轮阻尼装置为磁铁阻尼装置，包括两块磁性材料型体6，在转盘3停止时，其中一个磁性材料型体6正对转盘3上其中一个磁体5的极性，相邻的两个磁性材料型体6之间的弧度为2.5K，其中K为转盘3上相邻的两个磁体5之间的弧度值。

在转盘3停止时，其中一个磁性材料型体6正对转盘3上其中一个磁体5，其余磁性材料型体6装配在转盘3两个相邻磁体5间隔距离中间处，安装在前壳体1上的磁性材料型体6和转盘3上的磁体5因磁力作用产生磁吸引力，以确保转盘3停止时,要么霍尔装置4被转盘3上的磁体5正对，产生霍尔效应；要么霍尔装置4都不被转盘3上的磁体5作用。

磁体5沿转盘3轴向设置，霍尔装置4位于转盘3的右侧面，所述两块磁性材料型体6位于转盘3的左侧面。

所述霍尔装置4的两个霍尔芯片为单极性霍尔芯片或者全极性霍尔芯片。

所述霍尔装置4的PIN脚有四个：用于供电的VCC PIN脚、A PIN脚、B PIN脚、GNDPIN脚；其中，A PIN脚、B PIN脚相互配合输出相位差90度方波信号；此时霍尔装置4的外壳为金属材质，霍尔装置4所连接的PCB板和金属外壳作为霍尔装置4的GND PIN脚。需要说明的是，此时转盘3的侧面虽然也设置了径向凹凸槽8，但实际上并未发生作用。在本实施例中采用带有径向凹凸槽8的转盘3，其原因是此种转盘3成本比较低，且不影响两块磁性材料型体6发挥作用。

所述霍尔装置4的两个霍尔芯片为内置。内置的两个霍尔芯片距离很近，大概1mm左右，其优势在于：相比独立外置两个霍尔芯片而言，两个霍尔芯片采用内置时，同样直径的转盘3每转一圈可以产生更多周期方波。

实施例2

本实施例与实施例1相比，仅存在以下不同：

所述滚轮阻尼装置为弹片阻尼装置，所述弹片阻尼装置包括弹片7以及设置在转盘3侧面的径向凹凸槽8。装有磁体5的转盘3有径向凹凸槽8，配合弹片7给用户提供滚轮段落体验感，每滚动一次总会停在凹槽处，此时仅有两种状态：要么霍尔装置4被转盘3上的磁体5正对，产生霍尔效应；要么霍尔装置4都不被转盘3上的磁体5作用。

实施例3

本实施例与实施例2相比，仅存在以下不同：

所述霍尔装置4为一个，位于转盘3的右方，磁体5沿转盘3径向设置；所述磁体5沿整个转盘3圆周等间距分布。

实施例4

本实施例与实施例2相比，仅存在以下不同：

所述霍尔装置4为两个，其中一个霍尔装置4位于转盘3的侧面，另一个霍尔装置4位于转盘3的同一侧面；两个霍尔装置4相互平行，且二者的中心到转盘3中心等距；磁体5沿转盘3轴向设置；所述磁体5分布在半个转盘3圆周上，且等间距分布。

两个霍尔装置4共用四个PIN脚。转盘3上只需安装4个沿转盘3圆周分布的磁体5，磁体5的数量减少了一半。

实施例5

本实施例与实施例3相比，仅存在以下不同：

当磁体5沿转盘3径向设置、霍尔装置4位于转盘3的周边时，所述两块磁性材料型体6位于与转盘3同心的同心圆的圆周上，且同心圆的半径不小于转盘3的半径。

所述霍尔装置4的两个霍尔芯片为双极性霍尔芯片。

转盘3上的磁体5设置方式为：N极磁体5必须紧邻S极磁体5安装,需要的磁体5数量增加一倍,也可以使用塑磁工艺做成的NS极性相间的圆环磁码盘或圆形磁码盘配合双极性霍尔芯片输出AB相位相差90度的方波波形。

实施例6

本实施例与实施例1相比，仅存在以下不同：

所述霍尔装置4的PIN脚有四个：用于供电的VCC PIN脚、A PIN脚、B PIN脚、GNDPIN脚；其中，A PIN脚、B PIN脚相互配合输出相位差90度方波信号；GND PIN脚用于接地，此时霍尔编码器的外壳为非金属材质或者金属材质。此时的霍尔编码器不能兼容传统的机械编码器。实施例7

本实施例与实施例2相比，仅存在以下不同：

所述霍尔装置4的PIN脚有四个，四个PIN脚的设置方式同实施例6。

实施例8

本实施例与实施例4相比，仅存在以下不同：

所述霍尔装置4的PIN脚有四个，四个PIN脚的设置方式同实施例6。

实施例9

本实施例与实施例5相比，仅存在以下不同：

所述霍尔装置4的PIN脚有四个，四个PIN脚的设置方式同实施例6。

实施例10

本实施例与实施例3相比，仅存在以下不同：

所述霍尔装置4的PIN脚有四个，四个PIN脚的设置方式同实施例6。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种用于鼠标滚轮的霍尔编码器，其特征在于：包括置于鼠标滚轮内且与鼠标滚轮同轴的转盘，还包括霍尔装置；其中，转盘上装有若干个沿转盘圆周分布的磁体；霍尔装置的两个霍尔芯片平行放置且两个霍尔芯片中心连线方向总是和转盘运动方向的切线方向平行；磁体随着转盘运动到离霍尔装置最近时，磁体极性总是正对霍尔装置的感应面。

2.根据权利要求1所述用于鼠标滚轮的霍尔编码器，其特征在于：所述霍尔装置为一个，位于转盘的侧面，磁体沿转盘轴向设置；所述磁体沿整个转盘圆周等间距分布；

或者，所述霍尔装置为一个，位于转盘的周边，磁体沿转盘径向设置；所述磁体沿整个转盘圆周等间距分布。

3.根据权利要求1所述用于鼠标滚轮的霍尔编码器，其特征在于：所述霍尔装置为两个，其中一个霍尔装置位于转盘的侧面，另一个霍尔装置位于转盘的同一侧面；两个霍尔装置相互平行，且二者的中心到转盘中心等距；磁体沿转盘轴向设置；所述磁体分布在半个转盘圆周上，且等间距分布。

4.根据权利要求1所述用于鼠标滚轮的霍尔编码器，其特征在于：还包括滚轮阻尼装置，用于在鼠标滚轮滚动时提供与滚轮运动方向相反的阻力。

5.根据权利要求4所述用于鼠标滚轮的霍尔编码器，其特征在于：所述滚轮阻尼装置为磁铁阻尼装置，包括两块以上的磁性材料型体，在转盘停止时，其中一个磁性材料型体正对转盘上其中一个磁体的极性，相邻的两个磁性材料型体之间的弧度为(N+0.5)K，其中K为转盘上相邻的两个磁体之间的弧度值。

6.根据权利要求5所述用于鼠标滚轮的霍尔编码器，其特征在于：当磁体沿转盘轴向设置、霍尔装置位于转盘的侧面时，所述两块以上的磁性材料型体位于转盘的另一相对侧面。

7.根据权利要求5所述用于鼠标滚轮的霍尔编码器，其特征在于：当磁体沿转盘径向设置、霍尔装置位于转盘的上方或者下方时，所述两块以上的磁性材料型体位于与转盘同心的同心圆的圆周上，且同心圆的半径不小于转盘的半径。

8.根据权利要求4所述用于鼠标滚轮的霍尔编码器，其特征在于：所述滚轮阻尼装置为弹片阻尼装置，所述弹片阻尼装置包括弹片以及设置在转盘侧面的径向凹凸槽。

9.根据权利要求1所述用于鼠标滚轮的霍尔编码器，其特征在于：所述霍尔装置的两个霍尔芯片为单极性霍尔芯片或者全极性霍尔芯片或者双极性霍尔芯片。

10.根据权利要求1所述用于鼠标滚轮的霍尔编码器，其特征在于：所述霍尔装置的PIN脚有四个：用于供电的VCC PIN脚、A PIN脚、B PIN脚、GND PIN脚；其中，A PIN脚、B PIN脚相互配合输出相位差90度方波信号；此时霍尔装置的外壳为金属材质，霍尔装置所连接的PCB板和金属外壳作为霍尔装置的GND PIN脚；

或者，所述霍尔装置的PIN脚有四个：用于供电的VCC PIN脚、A PIN脚、B PIN脚、GNDPIN脚；其中，A PIN脚、B PIN脚相互配合输出相位差90度方波信号；GND PIN脚用于接地，此时霍尔编码器的外壳为非金属材质或者金属材质。

11.根据权利要求1所述用于鼠标滚轮的霍尔编码器，其特征在于：所述霍尔装置的两个霍尔芯片为内置或独立外置。

12.根据权利要求1所述用于鼠标滚轮的霍尔编码器，其特征在于：所述霍尔编码器的接触脚通过软性线材引出与主PCB板连接，应用在多种领域和场景,所述领域和场景包括音量旋钮、自动生产线、汽车、纺织机械。

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