一種非接觸式劃線電位器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種非接觸式劃線電位器，該電位器包括滑塊、轉(zhuǎn)動(dòng)桿、導(dǎo)向桿、隧道磁電阻傳感器、永磁體、印刷電路板以及兩個(gè)基座。其中，滑塊沿著轉(zhuǎn)動(dòng)桿和導(dǎo)向桿滑動(dòng)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)，永磁體位于轉(zhuǎn)動(dòng)桿的一端，也跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)。隧道磁電阻傳感器與永磁體相鄰，焊接在印刷電路板上，用于測(cè)量永磁體轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。導(dǎo)向桿用于為滑塊提供滑動(dòng)方向，兩個(gè)基座位于轉(zhuǎn)動(dòng)桿和導(dǎo)向桿的兩端，用于固定轉(zhuǎn)動(dòng)桿和導(dǎo)向桿?；瑝K與轉(zhuǎn)動(dòng)桿之間裝配有滾珠、銷(xiāo)釘和彈簧片。該電位器具有結(jié)構(gòu)緊湊、制作簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)以及能給用戶(hù)帶來(lái)順暢舒適的滑動(dòng)手感等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種非接觸式劃線電位器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種劃線電位器，尤其是指一種將直線位移轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)角位移并通過(guò)隧道磁電阻傳感器檢測(cè)的非接觸式劃線電位器。
【背景技術(shù)】
[0002]電位器是一種新型電子元器件，具有線性度指標(biāo)高、可靠性指標(biāo)高等特點(diǎn)，可應(yīng)用于航空、航天和精密儀器儀表等領(lǐng)域中。隨著科技的發(fā)展，迫切需求長(zhǎng)壽命、高性能、高可靠的電位器。目前，旋轉(zhuǎn)式電位器的研究已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，而對(duì)直滑式電位器的研究和制作卻相對(duì)較少。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，直滑式電位器采用電刷結(jié)構(gòu)，其通過(guò)直線滑動(dòng)的形式改變電刷的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)201010528601.1 “直滑式電位器”公開(kāi)了一種直滑式電位器，該電位器包括殼體、能在殼體內(nèi)移動(dòng)的滑動(dòng)軸和安裝在殼體上的引出總線，在殼體內(nèi)安裝有電阻體組件，該電阻體組件包括設(shè)置有導(dǎo)電軌的絕緣板和安裝在絕緣板上的三條安裝線?；瑒?dòng)軸的一端伸入到殼體內(nèi)部并且滑動(dòng)軸伸入到殼體內(nèi)部的一端安裝有電刷組件，該電刷組件包括固定在滑動(dòng)軸上的滑塊，此滑塊上這固定有與電刷連接的簧片，電刷與絕緣板上的導(dǎo)電軌相接觸。雖然該傳感器能實(shí)現(xiàn)直線位移和電子信號(hào)的轉(zhuǎn)換，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且使用壽命短，特別不能適用于滑動(dòng)頻繁的應(yīng)用。在此設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上， 申請(qǐng)人:又對(duì)此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)做了一些改進(jìn)，提出了一新專(zhuān)利申請(qǐng)201220557883.2，該專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種同軸雙聯(lián)直滑式電位器，該電位器包括殼體、導(dǎo)電塑料基體一和導(dǎo)電塑料基體二，在導(dǎo)電塑料基體一的下表面和導(dǎo)電塑料基體二的上表面分別設(shè)置有一電阻，在導(dǎo)電塑料基體一和導(dǎo)電塑料基體二之間設(shè)置有伸出殼體的滑動(dòng)桿，滑動(dòng)桿伸入殼體內(nèi)的一端設(shè)置有滑塊，滑塊的上、下側(cè)面各自分別設(shè)置有兩個(gè)電刷。該電位器輸出的電壓信號(hào)與調(diào)節(jié)軸的直線位移呈線性關(guān)系，能夠?qū)崿F(xiàn)從機(jī)械運(yùn)動(dòng)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。雖然其可靠性相對(duì)于前者有所提高，但其結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，成本也更高，使用壽命也不夠長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種超長(zhǎng)使用壽命的非接觸式劃線電位器，該電位器的結(jié)構(gòu)緊湊、制作簡(jiǎn)單，可以將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動(dòng)并通過(guò)非接觸的隧道磁電阻傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)提高使用壽命。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
本發(fā)明提供了一種非接觸式劃線電位器，其特征在于，所述非接觸式劃線電位器包括滑塊、轉(zhuǎn)動(dòng)桿、隧道磁電阻傳感器、永磁體以及基座；所述滑塊具有第一通孔；
所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿穿過(guò)所述第一通孔，所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿的兩端可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在所述基座上； 所述滑塊沿著所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿的軸向方向滑動(dòng)，所述滑塊的滑動(dòng)帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述永磁體位于所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿的一端，跟隨所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)；
所述隧道磁電阻傳感器與所述永磁體相鄰，用于檢測(cè)所述永磁體旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)并將檢測(cè)到的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸出。
[0006]優(yōu)選的，所述非接觸式劃線電位器還包括一導(dǎo)向桿，所述滑塊還具有第二通孔；所述導(dǎo)向桿穿過(guò)所述第二通孔，平行于所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿，其兩端固定在所述基座上。
[0007]優(yōu)選的，所述隧道磁電阻傳感器為雙軸旋轉(zhuǎn)磁傳感器或者兩個(gè)正交的單軸旋轉(zhuǎn)磁傳感器。
[0008]優(yōu)選的，所述永磁體的形狀為圓盤(pán)形、環(huán)形或者方形。
[0009]優(yōu)選的，所述隧道磁電阻傳感器為雙軸線性磁傳感器。
[0010]優(yōu)選的，所述永磁體的形狀為圓盤(pán)形或者環(huán)形。
[0011]優(yōu)選的，所述隧道磁電阻傳感器的中心軸與所述永磁體、所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿的中心軸相同。
[0012]優(yōu)選的，所述永磁體的內(nèi)部磁化方向與所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿的軸向方向垂直。
[0013]優(yōu)選的，所述非接觸式劃線電位器還包括有滾珠，其位于所述滑塊和所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿之間。
[0014]優(yōu)選的，在所述滑塊和所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿之間裝配有用于頂住所述滾珠的銷(xiāo)釘，所述銷(xiāo)釘可沿著平行于所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿和所述導(dǎo)向桿組成的平面且垂直于所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿的軸向的方向滑動(dòng)。
[0015]優(yōu)選的，在所述滑塊和所述銷(xiāo)釘之間裝配有彈簧片。
[0016]優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿上包括螺旋槽，所述滾珠沿著所述螺旋槽滾動(dòng)。
[0017]優(yōu)選的，利用搓絲板搓出所述導(dǎo)螺桿上的螺旋線，采用電鍍工藝或熱處理工藝來(lái)獲得所述導(dǎo)螺桿上需要的表面硬度。
[0018]優(yōu)選的，所述非接觸式劃線電位器的底部設(shè)置有印刷電路板，其上還包含有接線引腳，所述隧道磁電阻傳感器焊接在所述印刷電路板上。
[0019]優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿為導(dǎo)螺桿或扭桿。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
1)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制作、成本低；
2)本發(fā)明將直線滑動(dòng)位移轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)角位移，并通過(guò)隧道磁電阻傳感器來(lái)感測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)桿的旋轉(zhuǎn)角度，提高了其線性度，也降低了功耗；
3)本發(fā)明中的隧道磁電阻傳感器無(wú)需與轉(zhuǎn)動(dòng)桿接觸就能實(shí)現(xiàn)測(cè)量，從而提高了使用壽
命;
4)本發(fā)明中只需手動(dòng)滑塊，讓其沿著轉(zhuǎn)動(dòng)桿和導(dǎo)向桿滑動(dòng)，該操作簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)。
[0021]該產(chǎn)品采用的技術(shù)方案是:將絲桿的原理反向應(yīng)用，把滑塊作為動(dòng)力源，帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為圓周運(yùn)動(dòng)。滑塊與轉(zhuǎn)動(dòng)桿之間裝配有滾珠、銷(xiāo)釘和彈簧片，另用一根導(dǎo)向桿來(lái)提供滑塊的滑動(dòng)導(dǎo)向。滾珠的作用在于將滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，最大限度的減少摩擦力。利用彈簧片和可滑動(dòng)的銷(xiāo)釘來(lái)消除因制造誤差和裝配引起的間隙，保證正反行程的精確度。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為本發(fā)明中非接觸式劃線電位器的外觀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明中非接觸式劃線電位器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3為隧道磁電阻傳感器與永磁體的位置關(guān)系剖面示意圖。
[0026]圖4為發(fā)明中非接觸式劃線電位器的輸出電壓與永磁體旋轉(zhuǎn)角度的關(guān)系曲線圖。
[0027]圖5為本發(fā)明中非接觸式劃線電位器的局部剖面圖。
[0028]圖6為替換導(dǎo)螺桿的扭桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例
[0030]圖1為本發(fā)明中的非接觸式劃線電位器的外觀結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為該電位器去除外殼13后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。該電位器包括可轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)桿1、滑塊2、固定不動(dòng)的導(dǎo)向桿3、基座4和5,以及隧道磁電阻(tunnel magneto- resistance, TMR)傳感器9、永磁體
10、印刷電路板12。本發(fā)明具體實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)桿I上具有螺旋狀的凸起或凹槽，能夠?qū)⒒瑝K2的滑動(dòng)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動(dòng)桿I的轉(zhuǎn)動(dòng)。在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)桿I為導(dǎo)螺桿。導(dǎo)螺桿I穿過(guò)滑塊2上對(duì)應(yīng)的第一通孔，其兩端可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝到基座4和5上，導(dǎo)向桿3的一端固定在基座4上，另一端穿過(guò)滑塊2上對(duì)應(yīng)的第二通孔，固定到基座5上。本實(shí)施例中，導(dǎo)向桿3與導(dǎo)螺桿I平行。移動(dòng)滑塊2上的手柄11便可使滑塊2沿著導(dǎo)螺桿I和導(dǎo)向桿3的軸向方向(即圖3中的Z軸方向100)滑動(dòng)，從而帶動(dòng)導(dǎo)螺桿I轉(zhuǎn)動(dòng)，永磁體10位于導(dǎo)螺桿I的一端，也跟隨導(dǎo)螺桿I 一起轉(zhuǎn)動(dòng)。隧道磁電阻傳感器9與永磁體10相鄰，焊接在印刷電路板(PrintedCircuitBoard, PCB) 12上,如圖2所示，印刷電路板12位于該電位器的底部,其上還包含有接線引腳(圖中未示出)。隧道磁電阻傳感器9可以為雙軸旋轉(zhuǎn)磁傳感器或者兩個(gè)正交的單軸旋轉(zhuǎn)傳感器，此時(shí)永磁體10的形狀可以為圓盤(pán)形、環(huán)形或者方形，隧道磁電阻傳感器9的中心軸與永磁體10、導(dǎo)螺桿I的中心軸相同。隧道磁電阻傳感器9也可以為雙軸線性磁傳感器，此時(shí)永磁體10的形狀可以為圓盤(pán)形或者環(huán)形，隧道磁電阻傳感器9位于永磁體10的周?chē)?，?yōu)選地與永磁體10同軸放置。永磁體10的內(nèi)部磁化方向如圖3中的N極和S極所示，從圖中可以看出該磁化方向與Z軸方向100垂直。
[0031]需要說(shuō)明的是，上述導(dǎo)向桿3為一優(yōu)選方式，用于提供滑塊2的滑動(dòng)導(dǎo)向。
[0032]當(dāng)永磁體10隨著導(dǎo)螺桿I沿旋轉(zhuǎn)方向101旋轉(zhuǎn)時(shí)，隧道磁電阻傳感器9將所檢測(cè)到的X軸和Y軸磁場(chǎng)分量隨旋轉(zhuǎn)角度的變化曲線分別如圖4中的曲線41和42所示。隧道磁電阻傳感器9將永磁體10所產(chǎn)生的磁場(chǎng)幅度轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號(hào)，所得到的模擬電壓信號(hào)可以直接輸出，也可以通過(guò)用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路(ADC)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后輸出。根據(jù)輸出的信號(hào)便可以得知永磁體10的旋轉(zhuǎn)角度，也即導(dǎo)螺桿I的旋轉(zhuǎn)角度。
[0033]滑塊2與導(dǎo)螺桿I之間裝配有滾珠6、銷(xiāo)釘7和彈簧片8，如圖5所示。滾珠6沿著導(dǎo)螺桿I上的螺旋槽滾動(dòng)，其作用在于將滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，最大限度的減少摩擦力，從而延長(zhǎng)使用壽命。銷(xiāo)釘7用于頂住滾珠6，其可沿著平行于所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿和所述導(dǎo)向桿組成的平面且垂直于所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿的軸向的方向滑動(dòng)，即可沿著X軸方向滑動(dòng)，利用彈簧片8和銷(xiāo)釘7來(lái)消除因制造誤差和裝配引起的間隙，保證正反行程的精確度。上述X軸方向?yàn)槠叫杏谵D(zhuǎn)動(dòng)桿和導(dǎo)向桿組成的平面且垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)桿的軸向的方向。
[0034]導(dǎo)螺桿I借鑒搓絲的加工工藝，加以改進(jìn)，利用搓絲板搓出需要導(dǎo)程的螺旋線，滑塊2可沿著螺旋線滑動(dòng)。為提高使用壽命，表面可采用常見(jiàn)的電鍍工藝或熱處理工藝來(lái)獲得需要的表面硬度，以減少磨損延長(zhǎng)使用壽命。此外，導(dǎo)螺桿I還可以用扭桿取代，扭桿的結(jié)構(gòu)如圖6所示。制作扭桿的材料相對(duì)要便宜一些，制作過(guò)程也更加簡(jiǎn)單，從而降低了成本。其余零件均為常見(jiàn)的加工工藝，便于實(shí)現(xiàn)。
[0035]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種非接觸式劃線電位器，其特征在于，所述非接觸式劃線電位器包括滑塊、轉(zhuǎn)動(dòng)桿、隧道磁電阻傳感器、永磁體以及基座；所述滑塊具有第一通孔； 所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿穿過(guò)所述第一通孔，所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿的兩端可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在所述基座上； 所述滑塊沿著所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿的軸向方向滑動(dòng)，所述滑塊的滑動(dòng)帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述永磁體位于所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿的一端，跟隨所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述隧道磁電阻傳感器與所述永磁體相鄰，用于檢測(cè)所述永磁體旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)并將檢測(cè)到的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式劃線電位器，其特征在于，所述非接觸式劃線電位器還包括一導(dǎo)向桿，所述滑塊還具有第二通孔；所述導(dǎo)向桿穿過(guò)所述第二通孔，平行于所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿，其兩端固定在所述基座上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式劃線電位器，其特征在于，所述隧道磁電阻傳感器為雙軸旋轉(zhuǎn)磁傳感器或者兩個(gè)正交的單軸旋轉(zhuǎn)磁傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非接觸式劃線電位器，其特征在于，所述永磁體的形狀為圓盤(pán)形、環(huán)形或者方形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式劃線電位器，其特征在于，所述隧道磁電阻傳感器為雙軸線性磁傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非接觸式劃線電位器，其特征在于，所述永磁體的形狀為圓盤(pán)形或者環(huán)形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式劃線電位器，其特征在于，所述隧道磁電阻傳感器的中心軸與所述永磁體、所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿的中心軸相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式劃線電位器,其特征在于,所述永磁體的內(nèi)部磁化方向與所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿的軸向方向垂直。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非接觸式劃線電位器，其特征在于，所述非接觸式劃線電位器還包括有滾珠，其位于所述滑塊和所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的非接觸式劃線電位器，其特征在于，在所述滑塊和所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿之間裝配有用于頂住所述滾珠的銷(xiāo)釘，所述銷(xiāo)釘可沿著平行于所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿和所述導(dǎo)向桿組成的平面且垂直于所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿的軸向的方向滑動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的非接觸式劃線電位器，其特征在于，在所述滑塊和所述銷(xiāo)釘之間裝配有彈簧片。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的非接觸式劃線電位器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿上包括螺旋槽，所述滾珠沿著所述螺旋槽滾動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式劃線電位器，其特征在于，所述非接觸式劃線電位器的底部設(shè)置有印刷電路板，其上還包含有接線引腳，所述隧道磁電阻傳感器焊接在所述印刷電路板上。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式劃線電位器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)桿為導(dǎo)螺桿或扭桿。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的非接觸式劃線電位器，其特征在于，利用搓絲板搓出所述導(dǎo)螺桿上的螺旋線，采用電鍍工藝或熱處理工藝來(lái)獲得所述導(dǎo)螺桿上需要的表面硬度。
【文檔編號(hào)】H01C10/00GK103646736SQ201310698204
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】王峰, 王俊云, 計(jì)曉春 申請(qǐng)人:江蘇多維科技有限公司