CN117959694A - 摇杆装置和游戏手柄 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种摇杆装置和游戏手柄，该摇杆装置包括：壳体；摇杆，与壳体可活动连接；传感组件，包括沿第一方向相对且间隔设置的发射端传感器和接收端传感器，发射端传感器和接收端传感器的其中一者与摇杆连接而可跟随摇杆运动，另一者相对壳体保持固定，发射端传感器与接收端传感器之间形成电容；以及控制组件，与传感组件电连接；当摇杆运动时，发射端传感器与接收端传感器在第一方向相对叠合的叠合面积发生变化，以使接收端传感器输出不同的电容感应信号，控制组件用于对电容感应信号进行处理生成摇杆的动作信息。本技术方案能够提升摇杆的使用寿命和性能稳定性，同时还具有较低的功耗和成本。

Description

摇杆装置和游戏手柄

技术领域

本发明涉及电子设备领域，特别涉及一种摇杆装置和游戏手柄。

背景技术

随着生活水平的提高，人们的业余生活越来越丰富，摇杆在游戏中使用的频率越来越高。相关技术中，常规的薄膜电阻摇杆受限于工艺影响，使用寿命受到限制，一般使用寿命在两百万次左右；并且薄膜电阻摇杆在使用时，由于弹片与薄膜电阻摩擦导致的碳颗粒吸附问题容易带来漂移问题，导致性能稳定性差，受用户诟病较多。为解决上述问题，市面上出现了霍尔摇杆，但霍尔摇杆的功耗较高，不适用于低功耗产品，且霍尔摇杆的成本较高，降低了产品市场竞争优势。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种摇杆装置，旨在提升摇杆的使用寿命和性能稳定性，同时还具有较低的功耗和成本。

为实现上述目的，本发明提出的摇杆装置，包括：

壳体；

摇杆，与所述壳体可活动连接；

传感组件，包括沿第一方向相对且间隔设置的发射端传感器和接收端传感器，所述发射端传感器和所述接收端传感器的其中一者与所述摇杆连接而可跟随所述摇杆运动，另一者相对所述壳体保持固定，所述发射端传感器与所述接收端传感器之间形成电容；以及

控制组件，与所述传感组件电连接；当所述摇杆运动时，所述发射端传感器与所述接收端传感器在所述第一方向相对叠合的叠合面积发生变化，以使所述接收端传感器输出不同的电容感应信号，所述控制组件用于对所述电容感应信号进行处理生成所述摇杆的动作信息。

在其中一个实施例中，在所述摇杆的带动下，所述发射端传感器和所述接收端传感器之间能够发生相对转动或者直线运动。

在其中一个实施例中，所述发射端传感器和所述接收端传感器均采用导电材料制成。

在其中一个实施例中，所述发射端传感器和所述接收端传感器均设置为导电片。

在其中一个实施例中，所述导电片呈弧形板状结构或者平板状结构设置。

在其中一个实施例中，所述摇杆包括摇杆柄和旋转结构，所述摇杆柄通过所述旋转结构与所述壳体可转动连接，所述发射端传感器和所述接收端传感器的其中一者与所述旋转结构的转轴连接。

在其中一个实施例中，所述摇杆装置还包括角度检测传感器，所述角度检测传感器包括固定件和可动件，所述可动件与所述旋转结构的转轴连接而可相对所述固定件旋转，所述发射端传感器和所述接收端传感器的其中一者设于所述可动件，另一者设于所述固定件。

在其中一个实施例中，所述旋转结构的转轴包括相互垂直的X向转轴和Y向转轴，所述角度检测传感器设置有两个，其中一个所述角度检测传感器与所述X向转轴连接，另一个所述角度检测传感器与所述Y向转轴连接，各所述角度检测传感器上均设有一组所述传感组件。

在其中一个实施例中，所述控制组件包括相互电连接的触控芯片和主控元件，所述发射端传感器和所述接收端传感器均与所述触控芯片电连接；所述触控芯片用于将所述接收端传感器输出的感应信号发送至所述主控元件，所述主控元件用于对所述感应信号进行处理生成所述摇杆的动作信息。

本发明还提出一种游戏手柄，包括如上所述的摇杆装置。

本发明的技术方案通过设置发射端传感器和接收端传感器，发射端传感器和接收端传感器之间形成电容，且发射端传感器和接收端传感器的其中一者与摇杆连接，如此，当摇杆运动时，使得发射端传感器与接收端传感器之间发生相对移动，进而使得发射端传感器与接收端传感器之间的电容发生改变，产生电容感应信号，通过控制组件对电容感应信号进行处理，从而得到摇杆的动作信息。相较于传统的碳膜摇杆而言，本发明的摇杆装置可通过非接触的方式实现摇杆动作检测，不存在接触磨损的问题，可有效提升摇杆的使用寿命，同时也不存在由于弹片与薄膜电阻摩擦导致的碳颗粒吸附问题，不会产生摇杆漂移问题，可有效提升摇杆的性能稳定性。并且相较于霍尔摇杆而言，本发明的摇杆装置采用电容感应实现摇杆动作检测，功耗更低，成本更低，可有效提升产品市场竞争优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明摇杆装置一实施例的结构示意图；

图2为传感组件第一状态的结构示意图；

图3为传感组件第二状态的结构示意图；

图4为传感组件第三状态的结构示意图；

图5为摇杆装置的电路功能模块示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	摇杆装置	31	发射端传感器
10	壳体	32	接收端传感器
				20	摇杆	40	角度检测传感器
21	摇杆柄	50	控制组件
				22	旋转结构	51	触控芯片
221	转轴	52	主控元件
				30	传感组件

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种摇杆装置100。

请参照图1至图5，在本发明一实施例中，该摇杆装置100包括壳体10、摇杆20、传感组件30和控制组件50。所述摇杆20与所述壳体10可活动连接；所述传感组件30包括在第一方向相对且间隔设置的发射端传感器31和接收端传感器32，所述发射端传感器31和所述接收端传感器32的其中一者与所述摇杆20连接而可跟随所述摇杆20运动，另一者相对所述壳体10保持固定，所述发射端传感器31与所述接收端传感器32之间形成电容；所述控制组件50与所述传感组件30电连接；当所述摇杆20运动时，所述发射端传感器31与所述接收端传感器32在所述第一方向相对叠合的叠合面积发生变化，以使所述接收端传感器32输出不同的电容感应信号，所述控制组件50用于对所述电容感应信号进行处理生成所述摇杆20的动作信息。

具体地，壳体10用于形成摇杆装置100的主体支撑结构，壳体10的形状可根据实际需要设计为方形、球形或者其他形状，在此不做具体限定。摇杆20与壳体10可活动连接的方式有多种，例如，摇杆20与壳体10可转动连接，使得摇杆20可相对壳体10转动；又例如，摇杆20与壳体10可滑动连接，使得摇杆20可相对壳体10滑动；再例如摇杆20与壳体10通过复合连接结构进行连接，使得摇杆20即可相对壳体10转动，又可相对壳体10滑动。传感组件30包括相对且间隔设置的发射端传感器31和接收端传感器32，发射端传感器31与接收端传感器32之间形成电容。发射端传感器31和接收端传感器32的其中一者与摇杆20连接而可跟随摇杆20运动，另一者相对壳体10保持固定。例如，可以将发射端传感器31与摇杆20连接，接收端传感器32相对壳体10保持固定；或者，也可以将接收端传感器32与摇杆20连接，发射端传感器31相对壳体10保持固定；只要保证当摇杆20运动时，能够使发射端传感器31与接收端传感器32两者之间产生相对位移，以使二者的叠合面积发生变化即可。需要说明的是，叠合面积是指发射端传感器31与接收端传感器32正对部分的重合面积。根据电容感应原理，当发射端传感器31与接收端传感器32的叠合面积发生变化时，两者之间的电容会发生改变，进而可产生相应的电容感应信号。通过控制组件50对电容感应信号进行处理从而可得到摇杆20的动作信息。此外，还可根据产品需求设置按键，其中，按键可根据需求设置在壳体10内部或者外部，部分不需要按键功能的产品可以取消按键。

本发明的技术方案通过设置发射端传感器31和接收端传感器32，发射端传感器31和接收端传感器32之间形成电容，且发射端传感器31和接收端传感器32的其中一者与摇杆20连接，如此，当摇杆20运动时，使得发射端传感器31与接收端传感器32之间发生相对移动，进而使得发射端传感器31与接收端传感器32之间的电容发生改变，产生电容感应信号，通过控制组件50对电容感应信号进行处理，从而得到摇杆20的动作信息。相较于传统的碳膜摇杆而言，本发明的摇杆装置100可通过非接触的方式实现摇杆20动作检测，不存在接触磨损的问题，可有效提升摇杆20的使用寿命，同时也不存在由于弹片与薄膜电阻摩擦导致的碳颗粒吸附问题，不会产生摇杆20漂移问题，可有效提升摇杆20的性能稳定性。并且相较于霍尔摇杆而言，本发明的摇杆装置100采用电容感应实现摇杆20动作检测，功耗更低，成本更低，可有效提升产品市场竞争优势。

关于发射端传感器31与接收端传感器32的相对运动方式有多种。在其中一个实施例中，在所述摇杆20的带动下，所述发射端传感器31和所述接收端传感器32之间能够发生相对转动。如图2至图3所示，以发射端传感器31与摇杆20相连接为例，当摇杆20相对壳体10转动时，通过摇杆20带动发射端传感器31转动一定的角度，进而可使发射端传感器31相对接收端传感器32转动，使得发射端传感器31与接收端传感器32的叠合面积发生变化。如图2所示传感组件处于第一状态时，发射端传感器31与接收端传感器32的叠合面积达到最小值；如图3所示传感组件处于第二状态时，发射端传感器31与接收端传感器32的叠合面积处于中间值；如图4所示传感组件处于第三状态时，发射端传感器31与接收端传感器32的叠合面积达到最大值。随着摇杆20的转动角度的变化，发射端传感器31与接收端传感器32的叠合面积发生变化，进而使得发射端传感器31与接收端传感器32之间的电容变化，以实现摇杆动作检测。

在另一实施例中，在所述摇杆20的带动下，所述发射端传感器31和所述接收端传感器32之间能够发生相对直线运动。以发射端传感器31与摇杆20相连接为例，当摇杆20相对壳体10滑动时，通过摇杆20带动发射端传感器31进行直线运动，进而可使发射端传感器31相对接收端传感器32进行直线平移，使得发射端传感器31与接收端传感器32的叠合面积发生变化。

在其中一个实施例中，所述发射端传感器31和所述接收端传感器32均采用导电材料制成。其中，导电材料包括但不限于采用铜、钢、铝等金属导电材料制成，或者也可采用如石墨烯等高分子导电材料制成。

进一步地，在其中一个实施例中，所述发射端传感器31和所述接收端传感器32均设置为导电片。具体地，导电片设置有两个，其中一个为与摇杆20连接的可动导电片，另一个为与壳体10保持相对固定的固定导电片，发射端传感器31和接收端传感器32的其中一者为可动导电片，另一者为固定导电片。可动导电片与固定导电片相对且间隔设置，两者之间形成电容，当摇杆20运动时，能够带动可动导电片相对固定导电片运动，以使可动导电片与固定导电片之间的叠合面积发生变化，进而可通过产生的电容感应信号对摇杆20的动作进行检测。在本实施例中，发射端传感器31和所述接收端传感器32均呈片状设置，结构简单，体积较小，同时还具有较高的灵敏度。

进一步地，所述导电片呈弧形板状结构或者平板状结构设置。例如，如图2所示，发射端传感器31和接收端传感器32均设置为呈弧形板状结构的导电片，当发射端传感器31与接收端传感器32发生相对转动时，二者的叠合面积发生变化。或者，发射端传感器31和接收端传感器32均设置为平板状结构的导电片，当发射端传感器31与接收端传感器32发生相对平移时，二者的叠合面积发生变化。

请参照图1和图2，在其中一个实施例中，所述摇杆20包括摇杆柄21和旋转结构22，所述摇杆柄21通过所述旋转结构22与所述壳体10可转动连接，所述发射端传感器31和所述接收端传感器32的其中一者与所述旋转结构22的转轴221连接。在本实施例中，当用户操作摇杆柄21时，通过旋转结构22可实现摇杆柄21相对壳体10的转动。其中，旋转结构22可根据实际需要设置为铰链、万象节等结构。发射端传感器31的其中一者与旋转结构22的转轴221连接，另一者相对壳体10保持固定，进而可通过摇杆柄21带动旋转结构22的转轴221相对壳体10转动，进而实现发射端传感器31和接收端传感器32之间的相对转动，根据转动角度的不同，发射端传感器31与接收端传感器32的叠合面积不同，进而产生的电容感应信号会发生变化，使实现对摇杆20的转动检测。

在其中一个实施例中，所述摇杆装置100还包括角度检测传感器40，所述角度检测传感器40包括固定件和可动件，所述可动件与所述旋转结构22的转轴221连接而可相对所述固定件旋转，所述发射端传感器31和所述接收端传感器32的其中一者设于所述可动件，另一者设于所述固定件。在本实施例中，角度检测传感器40通过可动件与固定件的配合能够实现摇杆20的转动角度检测，例如，可动件为与旋转结构22的转轴221连接的齿轮，固定件为设于齿轮一侧的摩擦片，通过旋转结构22的转轴221带动齿轮转动，通过摩擦片与齿轮配合以收集产的电信号，进而可实现对摇杆20转动角度的检测。发射端传感器31和接收端传感器32的其中一者设于可动件，另一者设于固定件，以发射端传感器31设于可动件为例，当旋转结构22的转轴221带动角度检测传感器40的可动件旋转时，能够带动发射端传感器31一并旋转，从而实现发射端传感器31与接收端传感器32之间的相对转动。在本实施例中，通过将发射端传感器31、接收端传感器32均集成于角度检测传感器40上，使得整体结构更为紧凑，更有利于产品整体体积的小型化。

进一步地，所述旋转结构22的转轴221包括相互垂直的X向转轴和Y向转轴，所述角度检测传感器40设置有两个，其中一个所述角度检测传感器40与所述X向转轴连接，另一个所述角度检测传感器40与所述Y向转轴连接，各所述角度检测传感器40上均设有一组所述传感组件30。在本实施例中，通过设置两个角度检测传感器40，可分别对摇杆20的X向的旋转角度和Y向的旋转角度进行检测，同时每个角度检测传感器40上均设有一组传感组件30，可分别对摇杆20的X向的动作和Y向的动作进行检测，从而能够提升摇杆装置100整体的检测灵敏度。

如图5所示，在上述实施例的基础上，所述控制组件50包括相互电连接的触控芯片51和主控元件52，所述发射端传感器31和所述接收端传感器32均与所述触控芯片51电连接；所述触控芯片51用于将所述接收端传感器32输出的感应信号发送至所述主控元件52，所述主控元件52用于对所述感应信号进行处理生成所述摇杆20的动作信息。

具体地，触控芯片51设有发射通道(TX)和接收通道(RX)，发射端传感器31和接收端传感器32的其中一者与发射通道(TX)连接，另一者与接收通道(RX)连接。或者，也可采用一个触控通道(CH)加接地(GND)的方式代替TX及RX两通道方式，也可实现相应的功能。当摇杆20运动时，发射端传感器31与接收端传感器32之间的电容发生变化，触控芯片51将电容感应信号发送至主控元件52(例如MCU)，进而主控元件52可根据预设的程序或者算法对电容感应信号进行数据拟合，从而生成摇杆20的动作信息。

本发明还提出一种游戏手柄，该游戏手柄包括摇杆装置100，该摇杆装置100的具体结构参照上述实施例，由于本游戏手柄采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种摇杆装置，其特征在于，包括：

壳体；

摇杆，与所述壳体可活动连接；

传感组件，包括沿第一方向相对且间隔设置的发射端传感器和接收端传感器，所述发射端传感器和所述接收端传感器的其中一者与所述摇杆连接而可跟随所述摇杆运动，另一者相对所述壳体保持固定，所述发射端传感器与所述接收端传感器之间形成电容；以及

控制组件，与所述传感组件电连接；当所述摇杆运动时，所述发射端传感器与所述接收端传感器在所述第一方向相对叠合的叠合面积发生变化，以使所述接收端传感器输出不同的电容感应信号，所述控制组件用于对所述电容感应信号进行处理生成所述摇杆的动作信息。

2.如权利要求1所述的摇杆装置，其特征在于，在所述摇杆的带动下，所述发射端传感器和所述接收端传感器之间能够发生相对转动或者直线运动。

3.如权利要求1所述的摇杆装置，其特征在于，所述发射端传感器和所述接收端传感器均采用导电材料制成。

4.如权利要求3所述的摇杆装置，其特征在于，所述发射端传感器和所述接收端传感器均设置为导电片。

5.如权利要求4所述的摇杆装置，其特征在于，所述导电片呈弧形板状结构或者平板状结构设置。

6.如权利要求1所述的摇杆装置，其特征在于，所述摇杆包括摇杆柄和旋转结构，所述摇杆柄通过所述旋转结构与所述壳体可转动连接，所述发射端传感器和所述接收端传感器的其中一者与所述旋转结构的转轴连接。

7.如权利要求6所述的摇杆装置，其特征在于，所述摇杆装置还包括角度检测传感器，所述角度检测传感器包括固定件和可动件，所述可动件与所述旋转结构的转轴连接而可相对所述固定件旋转，所述发射端传感器和所述接收端传感器的其中一者设于所述可动件，另一者设于所述固定件。

8.如权利要求7所述的摇杆装置，其特征在于，所述旋转结构的转轴包括相互垂直的X向转轴和Y向转轴，所述角度检测传感器设置有两个，其中一个所述角度检测传感器与所述X向转轴连接，另一个所述角度检测传感器与所述Y向转轴连接，各所述角度检测传感器上均设有一组所述传感组件。

9.如权利要求1至8任意一项所述的摇杆装置，其特征在于，所述控制组件包括相互电连接的触控芯片和主控元件，所述发射端传感器和所述接收端传感器均与所述触控芯片电连接；所述触控芯片用于将所述接收端传感器输出的感应信号发送至所述主控元件，所述主控元件用于对所述感应信号进行处理生成所述摇杆的动作信息。

10.一种游戏手柄，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的摇杆装置。