專利名稱：新型磁感應(yīng)式防水編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及編碼裝置，特別是一種將角位移轉(zhuǎn)換成編碼數(shù)字化電信號的防水 編碼裝置，同時具有開關(guān)功能，能夠輸出獨(dú)立于編碼信號的開關(guān)信號。
背景技術(shù)：
編碼器是把角位移或直線位移信號轉(zhuǎn)換成編碼數(shù)字化電信號的一種傳感器裝置。 前者稱為碼盤，后者稱為碼尺。按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種。接 觸式采用電刷輸出，以電刷接觸導(dǎo)電區(qū)或絕緣區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“ 1，，還是“0” ；非接觸 式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件時以透光區(qū)和不透光區(qū)來表示代 碼的狀態(tài)是“1”還是“0”;采用磁敏元件時以感應(yīng)磁場的變化來表示代碼狀態(tài)。編碼器廣 泛用于工控定位、轉(zhuǎn)速測量、功率調(diào)節(jié)等。現(xiàn)有的編碼器存在以下缺點(diǎn)光電式安裝的位置需要有透明玻璃材料，不防水、不耐污、成本高。機(jī)械式直接由金屬接觸實(shí)現(xiàn)開關(guān)，不防水，且易導(dǎo)電。有金屬接觸，無隔離功能。 在一些廚房、浴室等場所的電器上使用不安全。且機(jī)械磨損影響使用壽命?，F(xiàn)有編碼器只有編碼功能，功能單一。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的第一目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低，而且具有開關(guān)功能的編碼
直ο本實(shí)用新型進(jìn)一步的目的是提供一種還具有優(yōu)良防水性能的編碼裝置，使得編碼 裝置在潮濕或有水噴淋的環(huán)境中也能夠安全、穩(wěn)定地工作。為了達(dá)到上述第一目的，本實(shí)用新型具有開關(guān)功能的編碼裝置，包括殼體，其殼蓋中心處設(shè)置軸座，其殼底中心處成型有與所述軸座同軸的凹腔，凹腔 外側(cè)壁成型有一安裝槽；由支架及若干第一磁體組成的磁體組件，置于所述殼體內(nèi)可轉(zhuǎn)動，支架中心處設(shè) 置驅(qū)動孔；旋軸，安裝于所述軸座中，一端連接磁體組件的驅(qū)動孔，另一端伸出殼體外連接旋 鈕；第二磁體，置于殼底的所述凹腔中、與凹腔底之間設(shè)置復(fù)位彈簧，且通過頂針與所 述旋軸接觸；三個霍爾元件，其中兩個設(shè)置于殼體下方的線路板上，用于在第一磁體隨旋軸同 步轉(zhuǎn)動時輸出表示旋鈕角位移的脈沖編碼信號，另一個置于殼底的所述安裝槽內(nèi)，用于在 第二磁體被旋軸壓下時輸出開關(guān)信號。為達(dá)到上述進(jìn)一步的目的，本實(shí)用新型在上述編碼裝置的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步還包括 一個由軟質(zhì)硅膠制成的防水套，該防水套包括與所述殼蓋配合的平墊、平墊中部的軸座套、 以及軸座套上端的旋軸套，平墊上表面設(shè)置若干向上的凸環(huán)，軸座套的內(nèi)徑小于所述軸座的外徑。進(jìn)一步，還可包括旋鈕的轉(zhuǎn)動定位機(jī)構(gòu)和升降定位機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)動定位機(jī)構(gòu)含設(shè)置于所述支架頂面的環(huán)形槽內(nèi)的若干第一凹坑，設(shè)置于所述殼蓋下端的至少兩個空心柱體，設(shè)置于所述空心柱體與所述支架頂面的環(huán)形槽之間的第一滾珠，以及，設(shè)置于所述空心柱體內(nèi)用于將第一滾珠壓向所述環(huán)形槽的彈簧；所述升降定位機(jī)構(gòu)含設(shè)置于所述軸座側(cè)壁的至少兩個孔和裝于該孔中的第二滾珠，設(shè)置于所述旋軸上的凹環(huán)，以及，能夠?qū)⒌诙L珠壓向所述凹環(huán)的所述防水套。構(gòu)成所述磁體組件的支架可采用以下結(jié)構(gòu)支架具有一圓板，圓板下表面中心處 設(shè)置支撐柱，支撐柱中心設(shè)置所述驅(qū)動孔，圓板下表面設(shè)置與所述驅(qū)動孔同軸的第一磁體 安裝槽。進(jìn)一步還可在所述殼底的凹腔口部設(shè)置帶頂針過孔的蓋板，蓋板與所述支架的支 撐柱之間設(shè)置軟質(zhì)墊片，軟質(zhì)墊片起到緩沖與間隔作用，保證磁體組件轉(zhuǎn)動時，支架和殼底 不會被磨損。進(jìn)一步還可在所述支架內(nèi)于若干第一磁體的上方設(shè)置導(dǎo)磁環(huán)，以增強(qiáng)導(dǎo)磁率。本實(shí)用新型編碼裝置利用霍爾效應(yīng)的原理對旋鈕的角位移編碼，并利用霍爾效應(yīng) 的原理檢測旋鈕的升降運(yùn)動進(jìn)而產(chǎn)生開關(guān)信號，其結(jié)構(gòu)簡單，成本低。而且其殼體和旋鈕均 可以采用塑料制成，完全實(shí)現(xiàn)了與內(nèi)部電路的隔離，使用安全，克服了現(xiàn)有機(jī)械式編碼器直 接由金屬接觸實(shí)現(xiàn)開關(guān)，在廚房、浴室等場所的電器上使用不安全的缺陷。其殼體內(nèi)沒有任何電子元件和電路，因此即使有水沿旋軸滲入其殼體內(nèi)，也不會 影響編碼裝置工作。其采用特殊結(jié)構(gòu)的防水套后，不但可以防止水沿安裝孔滲入機(jī)箱內(nèi)，和防止水沿 旋軸滲入編碼裝置的殼體內(nèi)，保證本編碼裝置在潮濕或有水噴淋的環(huán)境中也能夠安全、穩(wěn) 定地工作，使用壽命長；而且該防水套還作為旋鈕升降定位機(jī)構(gòu)中的彈性部件，對第二滾珠 施加向旋軸上的凹環(huán)運(yùn)動的力。其設(shè)置有旋鈕的轉(zhuǎn)動定位機(jī)構(gòu)和升降定位機(jī)構(gòu)，一方面可以有效解決旋鈕受振動 容易產(chǎn)生小幅度轉(zhuǎn)動和升降的問題，另一方面在轉(zhuǎn)動或升降旋鈕時可以產(chǎn)生檔位手感。

圖1為典型實(shí)施例防水編碼裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為其安裝在機(jī)殼上的狀態(tài)圖；圖3為其爆炸圖；圖4為其支架的俯視圖；圖5為其霍爾元件的位置示意圖；圖6為其兩個霍爾元件輸出的旋鈕角位移編碼信號的波形圖；圖7為其另一個霍爾元件輸出的開關(guān)脈沖信號的波形圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。參照圖1-4，本具有開關(guān)功能的防水編碼裝置包括殼體1，磁體組件4，旋軸3，第 二磁體6，三個霍爾元件8a、8b、8c，防水套2，旋鈕的轉(zhuǎn)動定位機(jī)構(gòu)和升降定位機(jī)構(gòu)。殼體1由下殼12和殼蓋11組成，殼蓋11中心處設(shè)置軸座111，殼底中心處成型有 與所述軸座111同軸的凹腔121，凹腔121外側(cè)壁成型有一安裝槽122 ；磁體組件4由支架42及四個第一磁體41組成，磁體組件4置于所述殼體1內(nèi)可 轉(zhuǎn)動，支架42中心處設(shè)置驅(qū)動孔421 ；旋軸3安裝于所述軸座111中，旋軸3 —端連接磁體組件4的驅(qū)動孔421，另一端 伸出殼體1外連接旋鈕(圖中未示出)；第二磁體6置于殼底的所述凹腔121中，第二磁體6與凹腔121底之間設(shè)置復(fù)位 彈簧7，第二磁體6中部通過頂針5與所述旋軸3接觸；兩個霍爾元件8a、8b設(shè)置于殼體1下方的線路板8d上，用于在第一磁體41隨旋 軸3同步轉(zhuǎn)動時輸出表示旋鈕角位移的脈沖編碼信號，另一個霍爾元件8c置于殼底的所述 安裝槽122內(nèi)，用于在第二磁體6被旋軸3壓下后輸出開關(guān)信號。防水套2由軟質(zhì)硅膠制成，該防水套2包括與所述殼蓋11配合的平墊21、平墊21 中部的軸座套22、以及軸座套22上端的旋軸套23，平墊23上表面設(shè)置若干向上的凸環(huán)24， 軸座套22的內(nèi)徑小于所述軸座111的外徑。旋鈕的轉(zhuǎn)動定位機(jī)構(gòu)含設(shè)置于所述支架42頂面的環(huán)形槽422內(nèi)的若干第一凹坑 423，設(shè)置于所述殼蓋11下端的至少兩個空心柱體113，設(shè)置于空心柱體113與所述支架頂 面的環(huán)形槽422之間的第一滾珠424，以及設(shè)置于空心柱體113內(nèi)用于將第一滾珠4M壓 向環(huán)形槽422的彈簧425。支架42頂面的環(huán)形槽422作為第一滾珠424的運(yùn)動軌道，環(huán)形 槽422內(nèi)的若干第一凹坑423對第一滾珠4M起定位作用，在轉(zhuǎn)動旋鈕的過程中，磁體組件 4同步轉(zhuǎn)動，使第一滾珠4 在環(huán)形槽422內(nèi)運(yùn)動，當(dāng)?shù)谝粷L珠4 從第一凹坑423脫出至 環(huán)形槽422時，需要克服彈簧425的壓力，從而能夠產(chǎn)生檔位手感。另一方面，旋鈕轉(zhuǎn)動后， 第一滾珠4M落入相應(yīng)的第一凹坑423，此時需要克服彈簧425的壓力才能脫出第一凹坑 423，因此可以避免受振動時旋鈕和旋軸3小幅度轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生錯誤的角位移編碼信號。旋鈕的升降定位機(jī)構(gòu)含設(shè)置于所述軸座111側(cè)壁的兩個孔112和裝于孔122中 的第二滾珠112’，設(shè)置于所述旋軸3上的凹環(huán)31，以及所述防水套2。由于防水套2采用 軟質(zhì)硅膠制成，且其軸座套22的內(nèi)徑小于所述軸座111的外徑，因此防水套2能夠?qū)⒌诙?滾珠112’壓向旋軸3上的凹環(huán)31。該升降定位機(jī)構(gòu)一方面可以避免受振動時旋鈕和旋軸 3產(chǎn)生小幅度升降，避免產(chǎn)生錯誤的開關(guān)信號，另一方面在升降旋鈕用于輸出開關(guān)信號時可 以產(chǎn)生檔位手感。構(gòu)成磁體組件4的支架42具有一圓板420，圓板420下表面中心處設(shè)置支撐柱 426，支撐柱似6中心設(shè)置所述驅(qū)動孔421，圓板420下表面設(shè)置與所述驅(qū)動孔420同軸的第 一磁體安裝槽427。所有第一磁體41固定地安裝于第一磁體安裝槽427內(nèi)，呈環(huán)狀排列。殼底的凹腔121 口部設(shè)置帶頂針過孔的蓋板123，蓋板123與所述支架42的支撐 柱423之間設(shè)置軟質(zhì)墊片124。軟質(zhì)墊片IM起緩沖與間隔作用，保證磁體組件4轉(zhuǎn)動時， 支架42和殼底不會被磨損。[0050]旋軸3上于所述殼蓋11和所述支架42之間設(shè)置限位凸臺32，可以防止旋軸3從 殼體1脫出。在所述支架42內(nèi)四個第一磁體41的上方還設(shè)置一個導(dǎo)磁環(huán)43，以增強(qiáng)導(dǎo)磁率，導(dǎo) 磁環(huán)43采用一個薄金屬圈。本實(shí)施例中，磁體組件4有四個第一磁體41，它們采用圓柱形磁鋼，四個第一磁體 41呈環(huán)狀排列，相鄰第一磁體41的極性相反。所述線路板8d上的兩個霍爾元件8a、8b到 旋軸3轉(zhuǎn)動軸線a的垂線al、a2之間的夾角為45度，參見圖5。當(dāng)轉(zhuǎn)動旋鈕時，旋軸3驅(qū) 動磁體組件4同步轉(zhuǎn)動，磁體組件4的所有第一磁體41的磁場均有機(jī)會穿透兩個霍爾元件 8a、8b。這樣，兩個霍爾元件8a、8b就能根據(jù)旋鈕的轉(zhuǎn)動輸出表示旋鈕角位移的脈沖編碼信 號。圖6所示A、B兩組脈沖序列分別為轉(zhuǎn)動旋鈕時兩個霍爾元件8a、8b輸出信號的波形 圖，可以看出它不但可以將旋鈕旋轉(zhuǎn)的角度轉(zhuǎn)換成脈沖序列，還可以識別旋鈕的旋轉(zhuǎn)方向。向下按下旋鈕時，旋軸3推動頂針5進(jìn)而將第二磁體6向下推，當(dāng)?shù)诙朋w6經(jīng)過 霍爾元件8c時，霍爾元件8c的輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)，停止按壓旋鈕后，復(fù)位彈簧7使第二磁體6、 頂針5及旋軸3復(fù)位。圖7所示為霍爾元件8c輸出的開關(guān)脈沖信號的波形圖，可以看出， 旋鈕被按壓一次，霍爾元件8c就會輸出一個開關(guān)脈沖信號。
權(quán)利要求1.一種新型磁感應(yīng)式防水編碼器，其特征在于，包括殼體(1)，其殼蓋(11)中心處設(shè)置軸座(111)，其殼底中心處成型有與所述軸座同軸的 凹腔(121)，凹腔(121)外側(cè)壁成型有一安裝槽(122)；由支架0 及若干第一磁體Gl)組成的磁體組件G)，置于所述殼體(1)內(nèi)可轉(zhuǎn)動， 支架(42)中心處設(shè)置驅(qū)動孔(421)；旋軸(3)，安裝于所述軸座(111)中，一端連接磁體組件(4)的驅(qū)動孔021)，另一端伸 出殼體(1)外連接旋鈕；第二磁體(6)，置于殼底的所述凹腔(121)中、與凹腔(121)底之間設(shè)置復(fù)位彈簧(7)， 且通過頂針( 與所述旋軸( 接觸；三個霍爾元件(8a、8b、8c)，其中兩個設(shè)置于殼體下方的線路板(8d)上，用于在第一磁 體Gl)隨旋軸C3)同步轉(zhuǎn)動時輸出表示旋鈕角位移的脈沖編碼信號，另一個置于殼底的所 述安裝槽(122)內(nèi)，用于在第二磁體(6)被旋軸壓下時輸出開關(guān)信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼器，其特征在于還包括一個由軟質(zhì)硅膠制成的防水套 O)，該防水套⑵包括與所述殼蓋(11)配合的平墊(21)、平墊中部的軸座套02)、以及軸 座套上端的旋軸套(23)，平墊上表面設(shè)置若干向上的凸環(huán)(M)，軸座套0 的內(nèi)徑小于所 述軸座(111)的外徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的編碼器，其特征在于還包括旋鈕的轉(zhuǎn)動定位機(jī)構(gòu)和升降定 位機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)動定位機(jī)構(gòu)含設(shè)置于所述支架0 頂面的環(huán)形槽G22)內(nèi)的若干第一凹坑023)， 設(shè)置于所述殼蓋(11)下端的至少兩個空心柱體(113)，設(shè)置于所述空心柱體(11 與所述支架0 頂面的環(huán)形槽(42 之間的第一滾珠 (4M)，以及，設(shè)置于所述空心柱體(113)內(nèi)用于將第一滾珠(424)壓向所述環(huán)形槽022)的彈簧 (425)；所述升降定位機(jī)構(gòu)含設(shè)置于所述軸座(111)側(cè)壁的至少兩個孔(112)和裝于該孔中的第二滾珠(112’)， 設(shè)置于所述旋軸(3)上的凹環(huán)(31)，以及， 能夠?qū)⒌诙L珠(112’ )壓向所述凹環(huán)(31)的所述防水套O)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼器，其特征在于構(gòu)成所述磁體組件(4)的支架02)具 有一圓板G20)，圓板下表面中心處設(shè)置支撐柱0沈)，支撐柱中心設(shè)置所述驅(qū)動孔021)， 圓板下表面設(shè)置與所述驅(qū)動孔G21)同軸的第一磁體安裝槽027)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的編碼器，其特征在于所述殼底的凹腔(121)口部設(shè)置帶 頂針過孔的蓋板(123)，蓋板(12 與所述支架0 的支撐柱(426)之間設(shè)置軟質(zhì)墊片 (124)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼器，其特征在于所述旋軸(3)上于所述殼蓋(11)和所 述支架(42)之間設(shè)置限位凸臺(32)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼器，其特征在于所述支架G2)內(nèi)于若干第一磁體Gl) 的上方設(shè)置導(dǎo)磁環(huán)G3)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼器，其特征在于所述線路板(8d)上的兩個霍爾元件 (8a、8b)到旋軸轉(zhuǎn)動軸線(a)的垂線(al、a2)之間的夾角為45度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的編碼器，其特征在于相鄰第一磁體Gl)的極性相反。
專利摘要一種新型磁感應(yīng)式防水編碼器，包括殼體，其殼蓋中心處設(shè)置軸座，其殼底中心處成型有與所述軸座同軸的凹腔，凹腔外側(cè)壁成型有一安裝槽；還包括置于所述殼體內(nèi)可轉(zhuǎn)動的磁體組件，安裝于所述軸座中一端與磁體組件連接的旋軸，置于殼底的所述凹腔中通過頂針與所述旋軸接觸的第二磁體，以及三個霍爾元件，其中兩個霍爾元件設(shè)置于殼體下方的線路板上，另一個霍爾元件置于殼底的所述安裝槽內(nèi)。本編碼器結(jié)構(gòu)簡單、成本低，而且具有開關(guān)功能，還具有優(yōu)良的防水性能，可以在潮濕或有水噴淋的環(huán)境中安全、穩(wěn)定地工作。
文檔編號G01D5/249GK201885730SQ20102057339
公開日2011年6月29日 申請日期2010年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月23日
發(fā)明者丘守慶, 李鵬, 許申生, 謝榮華, 陳勁鋒, 馬艷明 申請人:深圳市鑫匯科電子有限公司, 深圳市鑫匯科科技有限公司