磁感应式微动开关及其状态检测校准方法与流程

1.本发明涉及微动开关领域，具体涉及一种磁感应式微动开关及其状态检测校准方法。


背景技术：

2.现有磁感应开关为了识别开关状态、识别磁体的运动状态，一般设置有固定的上限识别位置和下限识别位置，在磁体被按压于下限识别位置时，认为磁感应开关处于按压状态，在磁体被回位机构回弹至上限识别位置时，认为磁感应开关处于释放状态。
3.然而，对于按压行程较小（例如小于1毫米）的微动开关而言，如采用磁感应方式检测开关状态，由于磁感应微动开关在被多次按压后，其回位机构容易发生疲劳磨损，导致磁体在按压状态的位置会较为明显地偏离下限识别位置，以及导致磁体在释放状态的位置会较为明显地偏离上限识别位置，因而此时根据磁体是否处于上限识别位置/下限识别位置，可能不能正确检测出磁感应开关的状态，导致磁感应式微动开关的状态检测出错，导致磁感应微动开关的使用寿命较短。


技术实现要素：

4.本发明的目的之一是为了克服现有技术的上述缺陷，提供一种有利于使磁感应式微动开关长期保持于高性能状态的应用于磁感应式微动开关的状态检测校准方法。
5.本发明提供的应用于磁感应式微动开关的状态检测校准方法中，磁感应式微动开关包括基体、磁传感器、感应磁体、操作件和回位机构，磁传感器固设于基体，操作件可移动地设于基体，感应磁体响应于操作件移动，磁传感器用于检测感应磁体的位置；感应磁体的移动行程的一端具有按压位置和第一位置范围，另一端具有释放位置和第二位置范围，按压位置位于第一位置范围内，释放位置位于第二位置范围内，第一位置范围与第二位置范围之间具有间距，回位机构迫使感应磁体保持于释放位置或倾向于迫使感应磁体沿其移动轨迹向释放位置回位；当磁传感器检测到感应磁体在第一位置范围内时，确定磁感应式微动开关处于按压状态；当磁传感器检测到感应磁体在第二位置范围内时，确定磁感应式微动开关处于释放状态；该状态检测校准方法包括：磁感应式微动开关具有与第一位置范围至少部分重合的第三位置范围，将磁传感器检测到的感应磁体在第三位置范围内的位置，确定为感应磁体在磁感应式微动开关处于按压状态时的按压实测位置，以当前时机之前新确定的预设数量个按压实测位置来校准第一位置范围；和/或磁感应式微动开关具有与第二位置范围至少部分重合的第四位置范围，将磁传感器检测到的感应磁体在第四位置范围内的位置，确定为感应磁体在磁感应式微动开关处于释放状态时的释放实测位置，以当前时机之前新确定的预设数量个释放实测位置来校准第二位置范围；第三位置范围与第四位置范围之间具有间距。
6.由上可见，第一位置范围（或第二位置范围）的设置，使得感应磁体在到达按压位置（或释放位置）后即便具有小幅抖动，仍然不容易超出对应的第一位置范围（或第二位置
范围）之外，仍然不会影响对磁感应式微动开关的状态检测结果，本技术的磁感应式微动开关不容易因为感应磁体的位置抖动而导致检测结果出错。
7.并且，本技术的状态检测校准方法能够在磁感应式微动开关处于使用过程中时对第一位置范围和第二位置范围进行校准，有利于确保第一位置范围与当前的按压位置保持匹配，确保第二位置范围与当前的释放位置保持匹配，有利于确保本技术磁感应式微动开关的状态检测结果长期准确，有利于提升磁感应式微动开关的性能，延长磁感应式微动开关的使用寿命。
8.此外，更重要的是，由于本技术能够确保第一位置范围与当前的按压位置保持匹配，以及确保第二位置范围与当前的释放位置保持匹配，因而本技术不用为了适应按压位置（或释放位置）在长期使用后可能发生的位置变化而将第一位置范围（或第二位置范围）与感应磁体的移动行程的重合范围设置得过大，不用为了避免长期使用过后的感应磁体的按压位置（或释放位置）超出第一位置范围（或第二位置范围）而将第一位置范围（或第二位置范围）与感应磁体的移动行程的重合范围设置得过大，本技术能够将第一位置范围（或第二位置范围）与感应磁体的移动行程的重合范围设置得足够小，这样一方面，使得本技术能够将磁感应式微动开关的行程（移动轨迹/移动行程的长度）设置得足够短，使之更适于微动开关对小行程的使用需求【如果为了避免感应磁体的按压位置（或释放位置）在长期使用过后超出第一位置范围（或第二位置范围），而将第一位置范围（或第二位置范围）与感应磁体的移动行程的重合范围增大，那么必然需要将移动行程的长度增长，导致该方案不符合微动开关对小行程的需求，当然，对于非微动开关而言，除了无需考虑第一位置范围（或第二位置范围）与感应磁体的移动行程的重合范围过大外，也不会存在本技术所要解决的“因回位机构疲劳磨损而导致对开关状态检测出错”的技术问题（只要将前述的重合范围设置得足够大，就不用担心按压位置超出第一位置范围之外，且不用担心释放位置超出第二位置范围之外）】，另一方面，这也使得本技术有利于确保“磁传感器检测到感应磁体在第一位置范围内”能够更准确地体现“磁感应式微动开关处于按压状态/感应磁体位于按压位置”，确保“磁传感器检测到感应磁体在第二位置范围内”能够更准确地体现“磁感应式微动开关处于释放状态/感应磁体位于释放位置”，使得本技术不容易将感应磁体未到达按压位置的情形检测为“磁感应式微动开关处于按压状态”，且不容易将感应磁体未到达释放位置的情形检测为“磁感应式微动开关处于释放状态”，本技术对磁感应式微动开关的状态检测结果能够足够准确地体现实际状态，本技术在感应磁体的移动行程足够小的情况下仍能长期准确地检测磁感应式微动开关的状态，有利于提升用户体验。
9.一个优选的方案是，以当前时机之前新确定的预设数量个按压实测位置的平均按压位置来校准第一位置范围，校准后的第一位置范围包括以平均按压位置为基准向感应磁体的移动方向前后分别扩展第一预设幅度和第二预设幅度所涵盖的范围；以当前时机之前新确定的预设数量个释放实测位置的平均释放位置来校准第二位置范围，校准后的第二位置范围包括以平均释放位置为基准向感应磁体的移动方向前后分别扩展第三预设幅度和第四预设幅度所涵盖的范围。
10.由上可见，由于操作件在到达释放位置（或按压位置）后会有轻微的机械抖动，因而每次检测到的释放实测位置（或按压实测位置）并不能准确体现当前时机的释放位置（或按压位置），因而本技术以上述的平均释放位置（或平均按压位置）来校准第二位置范围（或
第一位置范围），这样有利于提升对第二位置范围（或第一位置范围）校准的准确性。
11.进一步的方案是，移动行程的长度为0.4毫米至1毫米；第二预设幅度位于平均按压位置的靠近第二位置范围的一侧，第二预设幅度为0.02毫米至0.15毫米；第三预设幅度位于平均释放位置的靠近第一位置范围的一侧，第三预设幅度为0.02毫米至0.15毫米。
12.由上可见，本技术感应磁体的移动行程与第一位置范围的重合范围较小，且感应磁体的移动行程与第二位置范围的重合范围较小，也即第一位置范围与第二位置范围需要占用的感应磁体的移动行程长度较短，这使得本技术能够将感应磁体的移动行程设置得足够短，有利于更好地满足微动开关对小按压行程的需求。
13.另一个优选的方案是，将磁传感器连续n1次检测到的感应磁体在第四位置范围内稳定保持的位置，确定为释放实测位置，n1为大于或等于2的整数；校准后的第二位置范围包括以当前时机之前新确定的一个释放实测位置为基准向感应磁体的移动方向前后分别扩展第七预设幅度和第八预设幅度所涵盖的范围。
14.由上可见，磁感应式微动开关在未被操作时，感应磁体会稳定保持于其释放位置，因而本技术以感应磁体在第四位置范围内稳定保持的释放实测位置，来对第二位置范围进行校准，这样有利于确保对第二位置范围的校准结果准确。
15.再一个优选的方案是，当磁传感器连续n2次检测到感应磁体在第一位置范围时，确认磁感应式微动开关处于按压状态，n2为大于或等于2且小于或等于5的整数；当磁传感器连续n3次检测到感应磁体在第二位置范围时，确认磁感应式微动开关处于释放状态，n3为大于或等于2且小于或等于5的整数；磁传感器的检测频率为每0.5毫秒至1毫秒检测一次。
16.由上可见，这样一方面有利于避免出现误检测，另一方面也有利于兼顾磁感应式微动开关对灵敏度的要求。
17.又一个优选的方案是，回位机构为弹性结构，操作件与基体均与弹性结构连接。
18.又一个优选的方案是，磁传感器为磁阻效应传感器或霍尔效应传感器。
19.又一个优选的方案是，磁传感器为三轴传感器或两轴传感器。
20.又一个优选的方案是，当第一位置范围与第二位置范围之间的间距小于或等于第一预设阈值时，或当第三位置范围于第四位置范围之间的间距小于或等于第二预设阈值时，确认磁感应式微动开关已损坏。
21.又一个优选的方案是，第三位置范围与第一位置范围相同，或第三位置范围包括以校准前的第一位置范围为基础向外扩展第五预设幅度所涵盖的范围。
22.由上可见，将第三位置范围设为在第一位置范围基础上扩展第五预设幅度的范围，这样即便在对第一位置范围进行校准时按压位置已经偏离出了第一位置范围，也能实现对第一位置范围的准确校准。
23.还一个优选的方案是，第四位置范围与第二位置范围相同，或第四位置范围包括以校准前的第二位置范围为基础向外扩展第六预设幅度所涵盖的范围。
24.进一步的方案是，第五预设幅度小于或等于0.1毫米，第六预设幅度小于或等于0.1毫米。
25.本发明的目的之二是提供一种有利于长期保持于高性能状态的磁感应式微动开关。
26.本发明提供的磁感应式微动开关采用前述状态检测校准方法。
附图说明
27.图1是本发明磁感应式微动开关实施例的剖视图。
28.图2是本发明磁感应式微动开关实施例的隐藏上半体的立体图。
29.图3是本发明磁感应式微动开关实施例的感应磁体及其移动行程的示意图。
30.图4是本发明磁感应式微动开关实施例在使用五百万次后的感应磁体及其移动行程的示意图。
具体实施方式
31.本实施例的图1及图2采用统一的空间直角坐标系表示各零部件之间的相对位置关系，其中，z轴方向为竖直方向。
32.请参照图1至图2，本实施例的磁感应式微动开关包括基体1、电路板2、磁传感器3、感应磁体6、操作件4和回位机构5，其中，电路板2固设于基体1的z轴负向侧，电路板2的主面法线沿z轴方向，磁传感器3固设于电路板2的z轴正向侧壁面，操作件4沿z轴方向可移动地安装在基体1上，回位机构5连接基体1与操作件4。
33.具体而言，基体1包括上半体12和下半体11，下半体11具有沿z轴负向延伸的插脚111，插脚111固定插接于电路板2，上半体12与下半体11通过卡扣固定连接，上半体12与下半体11之间形成有安装腔13，上半体12具有沿z轴方向贯通的安装孔，安装孔与安装腔13连通。
34.操作件4沿z轴方向可移动地穿设于该安装孔，操作件4的z轴正向端露于基体1的z轴正向侧，操作件4在z轴负向端具有抵接限位部41，抵接限位部41位于安装腔13中，抵接限位部41不能通过安装孔。
35.回位机构5为固设于下半体11的弹片，弹片位于操作件4的z轴负向侧且抵接于操作件4的z轴负向端，在弹片的弹力作用下，上半体12的z轴负向侧壁面、抵接限位部41与弹片沿z轴负向依次抵接，操作件4保持于其移动行程的z轴正向端（最高点）。
36.回位机构5的具体结构和安装方式也可以参照现有技术进行设置，这里不再赘述。
37.在外力沿z轴负向按压操作件4时，按压力克服弹片的弹力，操作件4沿z轴负向移动，直至移动至其移动行程的z轴负向端（最低点）；在外力撤销时，弹片的弹力迫使操作件4沿z轴正向回位，直至操作件4再次回到其移动行程的z轴正向端，之后在弹片弹力的作用下保持在其移动行程的z轴正向端。
38.感应磁体6固设于操作件4的z轴负向端，磁传感器3位于感应磁体6的z轴负向侧，磁传感器3用于检测感应磁体6的位置。
39.具体地，感应磁体6的磁化方向垂直于z轴方向，例如感应磁体6的磁化方向沿x轴方向或y轴方向，磁传感器3为三轴传感器，例如磁传感器3为三轴磁阻效应传感器或三轴霍尔效应传感器；可选择地，在本发明的其它实施例中，磁传感器3也可以为两轴传感器。
40.具体地，感应磁体6的移动行程的z轴正向端为释放位置，感应磁体6的移动行程的z轴负向端为按压位置，磁感应式微动开关在初始情况下具有预设的第一位置范围和第二位置范围，第一位置范围位于感应磁体6的移动行程的z轴负向端，按压位置位于第一位置
范围内，第二位置范围位于感应磁体6的移动行程的z轴正向端，释放位置位于第二位置范围内，第一位置范围与第二位置范围之间具有间距，请参照图3，图3为本实施例磁感应式微动开关在初始设置条件下的感应磁体6及其移动行程的示意图，以感应磁体6的z轴正向端所处的高度位置来描述感应磁体6的位置，假设感应磁体6的移动行程最低点（初始的按压位置）的高度为0毫米（mm），那么感应磁体6的移动行程最高点（初始的释放位置）的高度为0.6毫米，操作件4的移动行程为如图3中l所示的高度从0至0.6毫米的范围，第一位置范围为如图3中l1所示的高度从-0.05至0.1毫米的范围，第二位置范围为如图3中l2所示的高度从0.5至0.65毫米的范围。
41.磁传感器3的检测频率为每0.5毫秒检测一次，当磁传感器3连续两次（n2的实例）检测到感应磁体6在第一位置范围内时，确定磁感应式微动开关处于按压状态，并且当磁传感器3连续两次（n3的实例）检测到感应磁体6在第二位置范围内时，确定磁感应式微动开关处于释放状态。本实施例由于设置有第一位置范围和第二位置范围，且按压位置位于第一位置范围内，释放位置位于第二位置范围内，因此，即便感应磁体6在到达释放位置（或按压位置）后具有小幅抖动，仍然不容易脱离对应的第二位置范围（或第一位置范围），仍然不会影响本实施例对磁感应式微动开关的状态检测结果的准确性，本实施例不容易因为感应磁体6的位置抖动而导致对磁感应式微动开关的状态检测结果出错；并且，由于第一位置范围与感应磁体6的移动行程的重合范围较小，且第二位置范围与感应磁体6的移动行程的重合范围较小，因而一方面，这样使得本实施例能够将磁感应式微动开关的按压行程（感应磁体6的移动行程）设置得足够短，有利于满足本实施例磁感应式微动开关对缩小按压行程的需求，有利于扩大本实施例磁感应式微动开关的适用范围，另一方面，这样“磁传感器3连续两次检测到感应磁体6在第一位置范围内”能够更准确地体现“磁感应式微动开关处于按压状态”，且“磁传感器3连续两次检测到感应磁体6在第二位置范围内”能够更准确地体现“磁感应式微动开关处于释放状态”，本实施例不容易将感应磁体6未到达按压位置的情形检测为“磁感应式微动开关处于按压状态”，且不容易将感应磁体6未到达释放位置的情形检测为“磁感应式微动开关处于释放状态”，本实施例对磁感应式微动开关的状态检测结果能够足够准确地体现实际状态，有利于提升用户体验。
42.然而，在磁感应式微动开关被长期使用过后，回位机构5容易发生疲劳磨损，导致感应磁体6的释放位置与按压位置发生变化，以及导致回位机构5的按压回弹行程会发生变化，参见图4所示，例如磁感应式微动开关在被按压五百万次后, 感应磁体6的移动行程变为了如图4的l’所示的高度从-0.03毫米至0.59毫米的范围，感应磁体6的移动行程最低点的高度位置变为了-0.03毫米，磁感应式微动开关在按压状态时感应磁体6在高度为-0.03毫米的位置上下波动，感应磁体6的移动行程最高点的高度位置变为了0.59毫米，磁感应式微动开关在释放状态时感应磁体6在高度为0.59毫米的位置上下波动。
43.在感应磁体6的释放位置与按压位置发生变化后，由于本实施例的第一位置范围与感应磁体的移动行程的重合范围较小，并且由于第二位置范围与感应磁体的移动行程的重合范围较小，因此感应磁体6在到达释放位置抖动的过程中可能超出先前预设的第二位置范围（参见图3的l2）之外，并且感应磁体6在到达按压位置抖动的过程中可能超出先前预设的第一位置范围（参见图3的l1）之外，导致本实施例可能对磁感应式微动开关的状态检测结果出错；并且，甚至可能导致感应磁体6的释放位置偏离出第二位置范围之外，导致感
应磁体6的按压位置偏离出第一位置范围之外，导致本实施例的磁感应式微动开关损坏。
44.为了解决上述问题，本实施例还设置第三位置范围和第四位置范围，第三位置范围依据当前的第一位置范围进行设置，第四位置范围依据当前的第二位置范围进行设置，第三位置范围与第四位置范围之间具有间距，具体而言，本实施例的第三位置范围与当前的第一位置范围相同，第四位置范围与当前的第二位置范围相同。可选择地，在本发明的其它实施例中，第三位置范围为当前的第一位置范围向z轴负向扩展0.05毫米（第五预设幅度的实例）所形成的范围，第四位置范围为当前的第二位置范围向z轴负向扩展0.05毫米（第六预设幅度的实例）所形成的范围，也即在该方案的初始条件下，第三位置范围为高度处于-0.1至0.1毫米的范围，第四位置范围为高度处于0.45至0.65毫米的范围；当然，第三位置范围也可以为当前的第一位置范围向z轴正负两侧分别扩展0.05毫米所形成的范围，第四位置范围也可以为以当前的第二位置范围向z轴正负两侧分别扩展0.05毫米所形成的范围。
45.并且，本实施例的状态检测校准方法包括：将磁传感器3检测到的感应磁体6在第三位置范围内的位置，确定为感应磁体6在磁感应式微动开关处于按压状态时的按压实测位置（实测出的按压位置），并且以当前时机之前新确定的1000个（预设数量的实例）按压实测位置来校准第一位置范围，该1000个按压实测位置具有平均按压位置，校准后的第一位置范围为以平均按压位置为基准向z轴负向扩展第一预设幅度且向z轴正向扩展第二预设幅度所涵盖的范围。
46.同理，本实施例将磁传感器3检测到的感应磁体6在第四位置范围内的位置，确定为感应磁体6在磁感应式微动开关处于释放状态时的释放实测位置（实测出的释放位置），并且以当前时机之前新确定的1000个释放实测位置来校准第二位置范围，该1000个释放实测位置具有平均释放位置，校准后的第二位置范围为该平均释放位置为基准向z轴负向扩展第三预设幅度且向z轴正向扩展第四预设幅度所涵盖的范围。
47.例如图4所示，最新确定的1000个按压实测位置的平均按压位置的高度为-0.03毫米，那么校准后的第一位置范围为如图4中l1’所示的高度从-0.08至0.07毫米所涵盖的范围，第一预设幅度为如图4中l11’所示的0.05毫米，第二预设幅度为如图4中l12’所示的0.1毫米；最新确定的1000个释放实测位置的平均释放位置的高度为0.59毫米，那么校准后的第二位置范围为如图4中l2’所示的高度从0.49毫米至0.64毫米所涵盖的范围，第三预设幅度为如图4中l21’所示的0.1毫米，第四预设幅度为如图4中l22’所示的0.05毫米。
48.本实施例的磁感应式开关由于能够对第一位置范围和第二位置范围进行实时动态校准，因而能够确保感应磁体6的当前释放位置与第二位置范围长期准确对应，并且能够确保感应磁体6的当前按压位置与第一位置范围长期准确对应，有利于确保本实施例能够长期准确检测磁感应式微动开关的状态，有利于确保本实施例的磁感应式微动开关长期保持性能良好，有利于延长磁感应式微动开关的使用寿命。
49.本实施例中第一预设幅度与第二预设幅度的值并不相等，可选择地，在本发明的其它实施例中，也可以将第一预设幅度与第二预设幅度设为相等，同理，第三预设幅度与第四预设幅度也可以设为相等。
50.本实施例中第一预设幅度和第四预设幅度均为有限幅度，可选择地，在本发明的其它实施例中，第一预设幅度与第四预设幅度也可以设为无限幅度，也即第一预设范围的
高度区间仅具有上限值而没有下限值，第二预设范围的高度区间仅具有下限值而没有上限值。
51.本实施例在磁传感器3连续两次检测到感应磁体6在第一位置范围才认为磁感应式微动开关处于按压状态，这样既有利于避免误检测，又具有良好的检测灵敏度和效率，可选择地，在本发明的其它实施例中，也可以是只要磁传感器3检测到感应磁体6在第一位置范围就认为磁感应式微动开关处于按压状态，这样有利于进一步提升对开关状态检测的灵敏性，同理，也可以是只要磁传感器3检测到感应磁体6在第二位置范围就认为磁感应式微动开关处于释放状态；当然，由于本实施例的磁传感器检测频率较高（0.5毫秒检测一次），因此本实施例也可以在连续三次、四次或五次检测到感应磁体6位于第一位置范围才认为磁感应式微动开关处于按压状态，这样进一步有利于避免误检测，并且这样不会对检测灵敏度造成过大影响。
52.可选择地，在本发明的其它实施例中，上述预设数量的具体数值可以调整，例如将预设数量调整为100、500、1200等，优选地，预设数量的具体数值为100至1500。
53.可选择地，在本发明的其它实施例中，也可以将磁传感器3连续两次（n1的实例）检测到的感应磁体6在第四位置范围内稳定保持的位置（连续两次检测到感应磁体6在第四位置范围内的位置没有变化），确定为感应磁体6在磁感应式微动开关处于释放状态时的释放实测位置，并且以当前时机之前最新确定的1个释放实测位置来校准第二位置范围，校准后的第二位置范围为该释放实测位置为基准向z轴负向扩展0.15毫米（第七预设幅度的实例）且向z轴正向扩展0.05毫米（第八预设幅度的实例）所涵盖的范围。在磁感应式微动开关处于释放状态时，感应磁体6会在较长时间内稳定保持在释放位置，因而感应磁体6在第四位置范围内稳定保持的位置能够较为准确地反应感应磁体在当前时机的释放位置，依据感应磁体6稳定保持的位置能较为准确地校准第二位置范围。
54.可选择地，在本发明的其它实施例中，感应磁体6的移动行程也可以为0.5毫米、0.7毫米等，优选地，感应磁体6的移动行程为0.4毫米至1毫米。
55.可选择地，在本发明的其它实施例中，感应磁体也可以设于回位机构。
56.优选地，本实施例的状态检测校准方法还包括：当第一位置范围与第二位置范围之间的间距小于或等于第一预设阈值时，或当第三位置范围与第四位置范围之间的间距小于或等于第二预设阈值时，确认磁感应式微动开关已损坏，第一预设阈值例如可以是0.15毫米，第二预设阈值例如可以0.05毫米。
57.最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。