CN101929878B - 防水编码装置 - Google Patents
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Abstract
一种防水编码装置，包括一个旋钮、一个感应开关板和安装定位组件，旋钮包括一个盖体及固设在该盖体内呈环状排列的若干磁体；感应开关板位于旋钮下侧，感应开关板上设置一个安装孔和两个霍尔元件；安装定位组件包括一端设有定位凸台的轴套及一个轴，轴套贯穿感应开关板的安装孔及机壳后连接一锁紧套，轴套的定位凸台内设装配腔，装配腔口部安装防水盖，所述轴一端与所述旋钮固接，另一端位于轴套的装配腔内并于该端设置卡环。本编码装置结构简单，加工、装配方便，成本低。而且在潮湿或有水喷淋的环境中也能够安全、稳定地工作。进一步还可设置旋钮定位机构，保证旋钮受振动时不会产生小幅度转动。
Description
技术领域
本发明涉及编码装置，特别是一种将角位移转换成编码数字化电信号的防水编码装置。
背景技术
编码装置是把角位移或直线位移信号转换成编码数字化电信号的一种传感器装置。前者称为码盘，后者称为码尺。按照读出方式编码装置可以分为接触式和非接触式两种。接触式采用电刷输出，以电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是“1”还是“0”；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是“1”还是“0”；采用磁敏元件时以感应磁场的变化来表示代码状态。编码装置广泛用于工控定位、转速测量、功率调节等。现有的编码装置存在以下缺点：
光电式：安装的位置需要有透明玻璃材料，不防水、不耐污、成本高。
机械式：直接由金属接触实现开关，不防水，且易导电。有金属接触，无隔离功能。在一些厨房、浴室等场所的电器上使用不安全。
电磁感应式：由铁心和电感线圈实现开关，成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、成本低的防水编码装置，使得编码装置在潮湿或有水喷淋的环境中也能够安全、稳定地工作。
为了达到上述目的，本发明防水编码装置包括：
一个旋钮，它包括一个盖体及固设在该盖体内呈环状排列的若干磁体；
一个感应开关板，位于旋钮下侧，感应开关板上设置一个安装孔和两个霍尔元件，转动旋钮时，旋钮的所有磁体的磁场能够穿透所述两个霍尔元件，使两个霍尔元件输出表示旋钮角位移的脉冲编码信号；以及
安装定位组件，包括一端设有定位凸台的轴套、连接在轴套的另一端用于与所述定位凸台配合将感应开关板固定在机壳内侧的锁紧套、以及用于与所述轴套配合将旋钮支撑于机壳外侧的轴，轴套的定位凸台设置于机壳内，轴套贯穿感应开关板的安装孔及机壳后连接所述锁紧套，轴套的定位凸台内设装配腔，装配腔口部安装防水盖，所述轴一端与所述旋钮固接，另一端位于轴套的装配腔内并于该端设置卡环。
本发明进一步还可包括旋钮定位机构，以防止编码装置受到振动影响时旋钮发生小幅度的转动。所述旋钮定位机构优先采用以下结构，包括：设置于所述锁紧套端面上的若干径向凹槽，设置于所述旋钮盖体的内顶面的若干突点，以及设置于所述轴上用于使旋钮盖体的内顶面压向锁紧套端面的弹性部件；在弹性部件作用下，旋钮盖体内顶面的突点嵌于所述锁紧套端面的凹槽中，使旋钮在受到振动时不能自行转动，从而实现对旋钮的定位，当用手转动旋钮时，旋扭受力较大，可以克服所述弹性部件的力使旋钮盖体内顶面的突点从所述锁紧套端面的凹槽中脱出，从而使旋钮能够转动。所述的径向凹槽是指沿锁紧套端面的直径方向设置的凹槽。凹槽的数量和位置可根据具体的编码装置灵活设置。
进一步还可在所述旋钮的磁体上方安装一个导磁环，以增强导磁率。
本发明编码装置利用霍尔效应的原理对旋钮的角位移编码，结构简单，加工、装配方便，成本低。其电子元件和电路全部设置在机壳内，外露的旋钮中只有磁体，而且旋钮与机壳之间完全密封，保证了水不会通过旋钮处渗入编码装置的电子元件和电路，从而使得编码装置在潮湿或有水喷淋的环境中也能够安全、稳定地工作，使用寿命长。
同时，由于利用霍尔效应实现编码，使得编码装置的旋钮、安装定位组件以及使用该编码装置的设备的机壳均可以采用塑料制成，完全实现了 与内部电路的隔离，使用安全。克服了现有机械式编码装置直接由金属接触实现开关，在厨房、浴室等场所的电器上使用不安全的缺陷，以及现有光电式编码装置要求安装位置为透明材料导致不耐污、成本高的缺陷。
另外，其设置有旋钮定位机构，可以有效解决旋钮受振动容易产生小幅度转动的问题。
附图说明
图1为实施例防水编码装置的结构示意图，其中100为安装该编码装置的设备的机壳，不属于本编码装置的结构；
图2为沿A-A方向的剖视图；
图3为其旋钮内磁体的磁极分布示意图；
图4为其两个霍尔元件的分布示意图；
图5为其两个霍尔元件输出信号的波形图。
具体实施方式
参照图1-2，本防水编码装置包括：一个旋钮1、一个感应开关板2和安装定位组件3。
旋钮1包括一个盖体11及固设在该盖体11内呈环状排列的若干磁体12。
感应开关板2位于旋钮1下侧，感应开关板2上设置一个安装孔21和两个霍尔元件23、23’(23’在图1、2中未示出)，两个霍尔元件23、23’的位置应使得旋钮1旋转360度后，旋钮1的所有磁体12均有从两个霍尔元件23、23’上方经过，换句话说，转动旋钮1时，旋钮1的所有磁体12的磁场均有机会穿透所述两个霍尔元件23、23’。这样，当转动旋钮1时，两个霍尔元件23、23’就能输出表示旋钮1角位移的脉冲编码信号。
安装定位组件3包括一端设有定位凸台32的轴套31及一个轴37，轴套31贯穿感应开关板2的安装孔21及机壳100后连接一锁紧套38，轴套 31的定位凸台32内设装配腔33，装配腔33口部安装防水盖34，所述轴37一端与所述旋钮1固接，另一端位于轴套31的装配腔33内并于该端设置卡环35。
进一步还包括旋钮定位机构，以防止编码装置受到振动影响时旋钮1发生小幅度的转动。所述旋钮定位机构包括：设置于所述锁紧套38上端面上的若干径向凹槽38’，设置于所述旋钮1盖体的内顶面的若干突点13，以及设置于所述轴37上用于使旋钮1盖体的内顶面压向锁紧套38上端面的弹性部件36；在弹性部件36作用下，突点13嵌于锁紧套38上端面的凹槽38’中，使旋钮1在受到振动时不能自行转动，从而实现对旋钮1的定位，当用手转动旋钮1时，旋扭1受力较大，可以克服所述弹性部件36的力使突点13从锁紧套38上端面的凹槽38’中脱出，从而使旋钮1能够转动。实际应用中，还可以对上述旋钮定位机构做一些变化，如：将上述径向凹槽改成凹点。或者将凹槽与突点的位置对掉，将凹槽设在旋钮内顶面上，将凸点设在锁紧套上端面上，等等。
还可以进一步在锁紧套38与机壳100的结合处设置防水圈，以达到更好的防水效果。
参照图2和图3，在旋钮1的磁体12上方装有一个导磁环14，以增强导磁率。导磁环14采用一个薄金属圈。
安装定位组件3还包括一个校正垫圈30，校正垫圈30套设于轴套31上并位于定位凸台32与感应开关板2之间。校正垫圈30使得相同规格的上述防水编码装置能安装到不同厚度的机壳100上。
本实施例中，旋钮1有四个磁体12，它们采用圆柱形磁钢，相邻两磁体的极性相反，参见图3。两个霍尔元件23、23’的到旋钮转动轴线a的垂线a1、a2之间的夹角为45度，参见图4。图5所示A、B两组脉冲序列分别为转动旋钮1时两个霍尔元件23、23’输出信号的波形图，可以看出它不但可以将旋钮1旋转的角度转换成脉冲序列，还可以识别旋钮1的旋转方向。
Claims (7)
1.一种防水编码装置，其特征在于，包括：
一个旋钮，它包括一个盖体及固设在该盖体内呈环状排列的若干磁体；
一个感应开关板，位于旋钮下侧，感应开关板上设置一个安装孔和两个霍尔元件，转动旋钮时，旋钮的所有磁体的磁场能够穿透所述两个霍尔元件，使两个霍尔元件输出表示旋钮角位移的脉冲编码信号；以及
安装定位组件，包括一端设有定位凸台的轴套、连接在轴套的另一端用于与所述定位凸台配合将感应开关板固定在机壳内侧的锁紧套、以及用于与所述轴套配合将旋钮支撑于机壳外侧的轴，轴套的定位凸台设置于机壳内，轴套贯穿感应开关板的安装孔及机壳后连接所述锁紧套，轴套的定位凸台内设装配腔，装配腔口部安装防水盖，所述轴一端与所述旋钮固接，另一端位于轴套的装配腔内并于该端设置卡环。
2.如权利要求1所述的防水编码装置，其特征在于还包括旋钮定位机构。
3.如权利要求2所述的防水编码装置，其特征在于，所述旋钮定位机构包括：
设置于所述锁紧套端面上的若干径向凹槽，
设置于所述旋钮盖体的内顶面的若干突点，以及
设置于所述轴上用于使旋钮盖体的内顶面压向锁紧套端面的弹性部件。
4.如权利要求1-3任一项所述的防水编码装置，其特征在于：还包括一防水圈，其设置在锁紧套与机壳的结合处。
5.如权利要求1-3任一项所述的防水编码装置，其特征在于：进一步在所述旋钮的磁体上方安装一个导磁环。
6.如权利要求1-3任一项所述的防水编码装置，其特征在于：所述两个霍尔元件的到旋钮转动轴线的垂线之间的夹角为45度。
7.如权利要求1-3任一项所述的防水编码装置，其特征在于：所述旋钮的相邻两磁体的极性相反。
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