穿透厚玻璃的高分辨率磁性编码开关论文和设计-肖玉振

全文摘要

本实用新型公开了一种穿透厚玻璃的高分辨率磁性编码开关。该磁性编码开关包括：旋钮外壳，以及设置于旋转外壳的第一磁铁、第二磁铁、线性霍尔器件和PCBA电路板，第一磁铁设置于厚玻璃一侧，第二磁铁和线性霍尔器件设置于厚玻璃另一侧；PCBA电路板设置于第二磁铁远离厚玻璃的一侧，PCBA电路板与线性霍尔器件电连接，线性霍尔器件位于第二磁铁和PCBA电路板之间；第一磁铁和第二磁铁用于提高所述线性霍尔器件的检测距离和拉正旋钮定位。本申请解决了由于传统磁线性编码开关的磁铁与霍尔器件，存在作用距离较短以及精度较低，无法满足高精度和高分辨率的要求，以及无法随时拿取的技术问题。

主设计要求

1.一种穿透厚玻璃的高分辨率磁性编码开关，其特征在于，包括：旋钮外壳，以及设置于所述旋钮外壳的第一磁铁、第二磁铁、线性霍尔器件和PCBA电路板，所述第一磁铁设置于厚玻璃一侧，所述第二磁铁和所述线性霍尔器件设置于所述厚玻璃另一侧；所述PCBA电路板设置于所述第二磁铁远离厚玻璃的一侧，所述PCBA电路板与所述线性霍尔器件电连接，所述线性霍尔器件位于所述第二磁铁和所述PCBA电路板之间；所述第一磁铁和所述第二磁铁用于提高所述线性霍尔器件的检测距离和拉正旋钮定位。

设计方案

1.一种穿透厚玻璃的高分辨率磁性编码开关，其特征在于，包括：旋钮外壳，以及设置于所述旋钮外壳的第一磁铁、第二磁铁、线性霍尔器件和PCBA电路板，

所述第一磁铁设置于厚玻璃一侧，所述第二磁铁和所述线性霍尔器件设置于所述厚玻璃另一侧；

所述PCBA电路板设置于所述第二磁铁远离厚玻璃的一侧，所述PCBA电路板与所述线性霍尔器件电连接，所述线性霍尔器件位于所述第二磁铁和所述PCBA电路板之间；

所述第一磁铁和所述第二磁铁用于提高所述线性霍尔器件的检测距离和拉正旋钮定位。

2.根据权利要求1所述的穿透厚玻璃的高分辨率磁性编码开关，其特征在于，所述第二磁铁正对于所述第一磁铁且所述第二磁铁与所述第一磁铁异极相对。

3.根据权利要求1所述的穿透厚玻璃的高分辨率磁性编码开关，其特征在于，所述第一磁铁一侧的旋钮外壳与所述厚玻璃之间设置有第一减阻凸点。

4.根据权利要求1所述的穿透厚玻璃的高分辨率磁性编码开关，其特征在于，所述第二磁铁靠近所述厚玻璃一侧设置有第二减阻凸点。

5.根据权利要求1所述的穿透厚玻璃的高分辨率磁性编码开关，其特征在于，所述第二磁铁四周设置有润滑油，用于减少磁铁旋转阻力。

6.根据权利要求1所述的穿透厚玻璃的高分辨率磁性编码开关，其特征在于，所述PCBA电路板上设置有LED灯。

7.根据权利要求1所述的穿透厚玻璃的高分辨率磁性编码开关，其特征在于，所述第一磁铁和所述第二磁铁为圆形磁铁。

8.根据权利要求1所述的穿透厚玻璃的高分辨率磁性编码开关，其特征在于，所述旋钮外壳设置有通孔。

9.根据权利要求8所述的穿透厚玻璃的高分辨率磁性编码开关，其特征在于，所述通孔为环形凹槽。

10.根据权利要求1所述的穿透厚玻璃的高分辨率磁性编码开关，其特征在于，所述旋钮外壳设置有对称凸起。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及开关技术领域，具体而言，涉及一种穿透厚玻璃的高分辨率磁性编码开关。

背景技术

传统磁线性编码开关的磁铁与霍尔器件作用距离较短，最大只能 3mm。采用开关型霍尔器件做的编码开关解决了距离短问题，但由于磁铁磁力线互相干涉，旋转360度只能做很少的几个档位，无法满足高精度高分辨率要求。

针对相关技术中传统磁线性编码开关的磁铁与霍尔器件，存在作用距离较短以及精度较低，无法满足高精度和高分辨率的要求，以及无法随时拿取的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目是提供一种穿透厚玻璃的高分辨率磁性编码开关，以解决由于传统磁线性编码开关的磁铁与霍尔器件，存在作用距离较短以及精度较低，无法满足高精度和高分辨率的要求，以及无法随时拿取的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种穿透厚玻璃的高分辨率磁性编码开关。

根据本申请的穿透厚玻璃的高分辨率磁性编码开关，包括：旋钮外壳，以及设置于所述旋钮外壳的第一磁铁、第二磁铁、线性霍尔器件和PCBA电路板，所述第一磁铁设置于厚玻璃一侧，所述第二磁铁和所述线性霍尔器件设置于所述厚玻璃另一侧；所述PCBA电路板设置于所述第二磁铁远离厚玻璃的一侧，所述PCBA电路板与所述线性霍尔器件电连接，所述线性霍尔器件位于所述第二磁铁和所述PCBA 电路板之间；所述第一磁铁和所述第二磁铁用于提高所述线性霍尔器件的检测距离和拉正旋钮定位。

进一步的，所述第二磁铁正对于所述第一磁铁且所述第二磁铁与所述第一磁铁异极相对。

进一步的，所述第一磁铁一侧的旋钮外壳与所述厚玻璃之间设置有第一减阻凸点。

进一步的，所述第二磁铁靠近所述厚玻璃一侧设置有第二减阻凸点。

进一步的，所述第二磁铁四周设置有润滑油，用于减少磁铁旋转阻力。

进一步的，所述PCBA电路板上设置有LED灯。

进一步的，所述第一磁铁和所述第二磁铁为圆形磁铁。

进一步的，所述旋钮外壳设置有通孔。

进一步的，所述通孔为环形凹槽。

进一步的，所述旋钮外壳设置有对称凸起。

在本申请实施例中，采用双磁铁接力同步旋转的方式，通过将第一磁铁设置于厚玻璃一侧，第二磁铁和线性霍尔器件设置于厚玻璃另一侧；PCBA电路板设置于第二磁铁一侧，PCBA电路板与线性霍尔器件电连接；达到了同步旋转的目的，从而实现了提高所述线性霍尔器件的检测距离和拉正旋钮定位的技术效果，进而解决了由于传统磁线性编码开关的磁铁与霍尔器件，存在作用距离较短以及精度较低，无法满足高精度和高分辨率的要求，以及无法随时拿取的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的一种穿透厚玻璃的高分辨率磁性编码开关的结构示意图1；

图2是根据本申请实施例的一种穿透厚玻璃的高分辨率磁性编码开关的结构示意图2；

图3是根据本申请实施例的一种穿透厚玻璃的高分辨率磁性编码开关的电路原理图；

图4是根据本申请实施例的一种穿透厚玻璃的高分辨率磁性编码开关的磁力线示意图。

附图标记说明：

1、旋钮外壳；2、第一磁铁；3、厚玻璃；4、第二磁铁；5、线性霍尔器件；6、PCBA电路板；7、第二减阻凸点；8、通孔；9、环形凹槽；10、润滑油；11、第一减阻凸点；12、LED灯；13、对称凸起；14、容置腔；15、环形凸起。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1-4所示，本申请涉及一种穿透厚玻璃3的高分辨率磁性编码开关，该磁性编码开关包括：旋钮外壳1，以及设置于旋钮外壳1 的第一磁铁2、第二磁铁4、线性霍尔器件5和PCBA电路板6，第一磁铁2设置于厚玻璃3一侧，第二磁铁4和线性霍尔器件5设置于厚玻璃3另一侧；PCBA电路板6设置于第二磁铁4远离厚玻璃的一侧，PCBA电路板6与线性霍尔器件5电连接，线性霍尔器件5位于第二磁铁4和PCBA电路板6之间；第一磁铁2和第二磁铁4用于提高线性霍尔器件5的检测距离和拉正旋钮定位。

具体的，旋钮外壳1是指用于放置元器件的壳体，能够起到支撑和放置的作用；线性霍尔器件5是指利用霍尔效应的固态电子器件； PCBA电路板6是指印刷电路板，是重要的电子部件，是电子元件的支撑体，是电子元器件线路连接的提供者；旋钮外壳1内部设置有多个容置腔14，第一磁铁2和第二磁铁4放置于容置腔14内，用于固定和支撑的作用；旋钮外壳1内部侧壁设置有环形凸起15，PCBA电路板6水平放置于环形凸起15，能够实现水平放置的效果；同时，旋钮外壳1内部还设置有多个支撑脚，多个支撑脚抵住PCBA电路板 6远离环形凸起15一侧，能够实现防止PCBA电路板6垂直移动，从而实现进一步固定的作用；线性霍尔器件5通过焊接的方式固定设置于PCBA上，能够实现固定和电连接的效果；

第一磁铁2设置于厚玻璃3一侧，通过将第一磁铁2固定设置于容置腔14，能够实现固定和与第二磁铁4相互配合使用的效果；第二磁铁4和线性霍尔器件5设置于厚玻璃3另一侧，通过将第二磁铁 4固定设置于容置腔14，能够实现与第一磁铁2相互配合使用，以及提高磁力线密度(增强磁场强度)的效果，从而通过第一磁铁2和第二磁铁4的磁场效应，同时通过磁吸力实现双磁铁接力同步旋转，进而提高线性霍尔器件5的检测距离；PCBA电路板6设置于第二磁铁 4远离厚玻璃的一侧，能够实现便于操作的效果；PCBA电路板6与线性霍尔器件5电连接，通过PCBA电路板6能够实现载体和集成的效果；线性霍尔器件5位于第二磁铁4和PCBA电路板6之间，通过焊接的方式将线性霍尔器件5固定于PCBA电路板6，能够实现合理布局的效果；第一磁铁2和第二磁铁4用于提高线性霍尔器件5的检测距离和拉正旋钮定位，通过增设第一磁铁2和第二磁铁4，能够实现提高磁力线密度(增强磁场强度)，从而提高线性霍尔器件5的检测距离，同时通过磁场的作用，第一磁铁2和第二磁铁4根据同性相斥，异性相吸的原理，能够实现旋钮自动拉正的效果。

本实用新型穿透厚玻璃的高分辨率磁性编码开关的工作流程如下：

通电后处于初始状态，旋钮外壳1处于初始位置，第一磁铁2正对着第二磁铁4。当需要更改功能命令时，顺时针旋转旋钮外壳1，旋钮外壳1旋转到预定位置，此时线性霍尔器件5检测到第二磁铁4 的位置发生变化，传递信号至PCBA电路板6，PCBA电路板6接收到该信号时，点亮LED灯12并控制LED灯12的颜色。松开旋钮外壳1后，由于第一磁铁2与第二磁铁4是异极相对设置，因第一磁铁 2固定设置于容置腔14内，同时根据异极相吸的原理，旋钮外壳1 会自动旋转复位至初始位置，从而实现自动拉正的效果，同时还能增加旋转手感，可以提高使用者体验感；同时采用双磁铁接力同步旋转提高线性霍尔器件5的检测距离，且双磁铁互相吸引达到自动把旋钮拉正定位的作用，还采用12位ADC的MCU把霍尔器件5输出转换成高分辨率编码数字信号输出。

本申请采用双磁铁接力结构实现穿透厚达12mm玻璃，采用线性霍尔器件和MCU实现高达2^{12<\/sup>分辨率，不仅解决距离短和精度低的问题，在需要穿过较厚介质作用且旋钮能随适拿开清洁的产品上有较大的应用，如灶具玻璃较厚且须经常清洁，磁线性编码开关(磁旋钮) 代替普通旋钮非常实用，成本较低实用性强；电路采用微功耗运行，实现干电池长时间工作。}

从以上的描述中，可以看出，本申请实现了如下技术效果：

在本申请实施例中，采用双磁铁接力同步旋转的方式，通过将第一磁铁2设置于厚玻璃3一侧，第二磁铁4和线性霍尔器件5设置于厚玻璃3另一侧；PCBA电路板6设置于第二磁铁4一侧，PCBA电路板6与线性霍尔器件5电连接；达到了同步旋转的目的，从而实现了提高所述线性霍尔器件5的检测距离和拉正旋钮定位的技术效果，进而解决了由于传统磁线性编码开关的磁铁与霍尔器件5，存在作用距离较短以及精度较低，无法满足高精度和高分辨率的要求，以及无法随时拿取的技术问题。

作为本实施例中优选的，第二磁铁4正对于第一磁铁2且第二磁铁4与第一磁铁2异极相对。通过第一磁铁2和第二磁铁4正对设置，能够实现最大化的磁力线作用，同时第二磁铁4与第一磁铁2异极相对，能够实现相互吸引的作用，当第二磁铁4与第一磁铁2同极相对，能够实现自动复位的效果。

作为本实施例中优选的，第一磁铁2一侧的旋钮外壳1与厚玻璃 3之间设置有第一减阻凸点11。第一减阻凸点11为有旋钮减阻凸点，通过设置有第一减阻凸点11，能够实现旋钮旋转时阻力减小的效果，从而更好地实现自动复位。

作为本实施例中优选的，第二磁铁4靠近厚玻璃3一侧设置有第二减阻凸点7。第二减阻凸点7为磁铁减阻凸点，通过设置有第二减阻凸点7，能够减小磁铁件阻力的效果，从而实现良好的旋转效果。

作为本实施例中优选的，第二磁铁4四周设置有润滑油10，用于减少磁铁旋转阻力。通过在第二磁铁4四周设置有润滑油10，能够实现润滑，进一步减小磁铁旋转阻力的效果，作为本实施例中优选的，润滑油10直接涂抹于第二磁铁4的四周，达到润滑的效果。

作为本实施例中优选的，PCBA电路板6上设置有LED灯12。通过焊接的方式将LED灯12焊接设置于PCBA电路板6上，能够实现LED灯12固定的效果。

作为本实施例中优选的，第一磁铁2和第二磁铁4为圆形磁铁。通过将第一磁铁2和第二磁铁4设置成圆形磁铁，能够实现更好的旋转效果。

作为本实施例中优选的，旋钮外壳1设置有通孔8。通过设置有通孔8，能够实现光线传输的效果。

作为本实施例中优选的，通孔8为环形凹槽9。通过设置有环形凹槽9，能够实现均匀分布和美观的效果。

作为本实施例中优选的，旋钮外壳1设置有对称凸起13。通过设置有对称凸起13，能够实现手动旋转的效果。

作为本实施例中优选的，第一磁铁2和第二磁铁4分别对称设置于玻璃两侧，第一磁铁2和第二磁铁4均使用单一极性，第一磁铁2 和第二磁铁4相对应的极性相反，能够实现相互吸引的作用，第一磁铁2和第二磁铁4的数量均为两个；当第一磁铁2的单一极性为S极时，第二磁铁4的单一极性为N极，反之，则相反，此第一磁铁2 和第二磁铁4适用于需要使用步进定位时使用。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

设计图

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