一种旋钮及其控制方法和包含其的设备与流程

本发明属于旋钮技术领域，具体涉及一种旋钮及其控制方法和包含其的设备。

背景技术：

目前，跑步机、行走机等健身器械上设置有很多旋钮，通过有的旋钮能够调节控制健身器械的参数，如速度大小，通过有的旋钮能够控制控制健身器械的某个模块开关。传统的旋钮一般是在pcb板上直接焊接编码器，在编码器上再扣上一个旋钮壳。这种结构的旋钮容易偏摆而与周围部件撞击摩擦，旋转时手感不佳。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种旋钮及其控制方法和包含其的设备，以改善上述背景技术提出的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种旋钮，包括转动件和固定件，所述转动件可转动地安装在固定件上，所述固定件上设置有第一光电传感器、第二光电传感器和磁体，所述转动件上设置有多个沿周向等间隔分布的第一挡光部，所述第一挡光部在所述转动件被旋转时先后接近所述第一光电传感器和所述第二光电传感器中的一者、所述第一光电传感器和所述第二光电传感器中的另一者，所述第一挡光部接近所述第一光电传感器时切断所述第一光电传感器的第一光信号，所述第一挡光部离开所述第一光电传感器时接通所述第一光电传感器的第一光信号，所述第一挡光部接近所述第二光电传感器时切断所述第二光电传感器的第二光信号，所述第一挡光部离开所述第二光电传感器时接通所述第二光电传感器的第二光信号，所述转动件上还设置有周向的齿形边缘部，所述齿形边缘部靠近于所述磁体以使其任一凸齿被所述磁体吸引。

优选地，所述旋钮还包括弹性件，所述弹性件安装于固定件和转动件之间，所述固定件上还设置有第三光电传感器，所述转动件上还设置有呈环形的第二挡光部，所述第二挡光部在转动件被按压时接近所述第三光电传感器以切断所述第三光电传感器的第三光信号，所述第二挡光部在所述转动件被释放时离开所述第三光电传感器以接通所述第三光电传感器的第三光信号。

优选地，所述弹性件为弹簧。

一优选地，所述转动件包含旋钮主体、齿形片、挡光盘和中心转轴，所述中心转轴的一端依次穿过所述挡光盘、所述齿形片后与所述旋钮主体固定连接，所述挡光盘、所述齿形片和所述旋钮主体固定连接成一体，所述第一挡光部设置于所述挡光盘朝向所述固定件的一侧上，所述齿形边缘部设置于所述齿形片上，所述磁体位于所述齿形片的旁侧。

一优选地，所述固定件包含pcb板和底座，所述中心转轴的另一端穿过所述pcb板后转动安装在所述底座上，所述磁体固定在所述底座上，所述磁体穿过所述pcb板后靠近于所述齿形片，所述第一光电传感器和所述第二光电传感器设置在所述pcb板上。

另一优选地，所述转动件包含旋钮主体、齿形片、挡光盘和中心转轴，所述中心转轴的一端依次穿过所述弹性件、所述挡光盘、所述齿形片后与所述旋钮主体固定连接，所述挡光盘、所述齿形片和所述旋钮主体固定连接成一体，所述第一挡光部和所述第二挡光部均设置于所述挡光盘朝向所述固定件的一侧上，所述齿形边缘部设置于所述齿形片上，所述磁体位于所述齿形片的旁侧。

另一优选地，所述固定件包含pcb板和底座，所述中心转轴的另一端穿过所述pcb板后转动安装在所述底座上，所述pcb板和所述底座固定连接成一体，所述磁体固定在所述底座上，所述磁体固定在所述底座上，所述磁体穿过所述pcb板后靠近于所述齿形片，所述第一光电传感器、所述第二光电传感器和所述第三光电传感器均设置在所述pcb板上。

本发明还提供一种如上所述的旋钮的控制方法，包括：

用户手动旋转转动件时，所述转动件的齿形边缘部即将离开磁体的凸齿被所述磁体吸引而产生旋转阻力，所述转动件的齿形边缘部即将接近所述磁体的凸齿被所述磁体吸引而产生旋转助力，所述转动件的每个第一挡光部经过第一光电传感器时均切断所述第一光电传感器的第一光信号，每次切断所述第一光信号时所述第一光电传感器均产生一个用于控制的第一电信号，所述转动件的每个第一挡光部经过第二光电传感器时均切断所述第二光电传感器的第二光信号，每次切断所述第二光信号时所述第二光电传感器均产生一个用于控制的第二电信号，然后根据第一电信号和第二信号产生的时间顺序判断转动件的旋转方向，再根据所述旋转方向进行控制目标对象预定参数的增减；用户松手后，所述转动件的齿形边缘部最临近于所述磁体的凸齿被所述磁体被吸引过来，使所述转动件轻微转动至所述最临近的凸齿刚好对着所述磁体，此时所述第一光电传感器的第一光信号接通、所述第二光电传感器的第二光信号接通。

本发明还提供一种如上所述的旋钮的控制方法，包括：

用户手动旋转转动件时，所述转动件的齿形边缘部即将离开磁体的凸齿被所述磁体吸引而产生旋转阻力，所述转动件的齿形边缘部即将接近所述磁体的凸齿被所述磁体吸引而产生旋转助力，所述转动件的每个第一挡光部经过第一光电传感器时均切断所述第一光电传感器的第一光信号，每次切断所述第一光信号时所述第一光电传感器均产生一个用于控制的第一电信号，所述转动件的每个第一挡光部经过第二光电传感器时均切断所述第二光电传感器的第二光信号，每次切断所述第二光信号时所述第二光电传感器均产生一个用于控制的第二电信号，然后根据第一电信号和第二信号产生的时间顺序判断转动件的旋转方向，再根据所述旋转方向进行控制目标对象预定参数的增减；用户松手后，所述转动件的齿形边缘部最接近于所述磁体的凸齿被所述磁体被吸引过来，使所述转动件轻微转动至所述最接近的凸齿刚好对着所述磁体，此时所述第一光电传感器的第一光信号接通、所述第二光电传感器的第二光信号接通；

用户手动按压转动件时，所述转动件的第二挡光部接近第三光电传感器，使所述第三光电传感器的第三光信号被切断，切断所述第三光信号时所述第三光电传感器产生一个用于控制的第二电信号；用户松手后，所述转动件在弹性件的弹力作用下复位，所述转动件的第二挡光部离开所述第三光电传感器，使所述第三光电传感器的第三光信号接通。

本发明还提供一种包含如上所述的旋钮的设备。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过磁体与齿形边缘部相吸配合，使得用户旋转转动件时齿形边缘部即将离开磁体的凸齿被磁体吸引而产生旋转阻力，齿形边缘部即将接近磁体的凸齿被磁体吸引而产生旋转助力，产生了一种非常有趣的体验，旋转手感极佳，交互体验感更强；用户松手后，转动件会轻微转动，使齿形边缘部离磁体最近的一个凸轮转动至磁体旁边。

(2)本发明通过第一挡光部与第一光电传感器、第二光电传感器的配合，使得第一挡光部接近第一光电传感器时切断第一光电传感器的第一光信号，第一挡光部接近第二光电传感器时切断第二光电传感器的第二光信号，进而通过第一光信号和第二光信号的变化分别产生第一电信号、第二电信号，根据第一电信号和第二信号产生的时间顺序判断转动件的旋转方向，再根据旋转方向进行控制目标对象预定参数的增减，如顺时针增加参数值，逆时针减少参数值，反之亦可。

(3)本发明的旋钮结构设计巧妙，本发明的控制方法简单易行。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构装配图。

图2为本发明实施例一的局部装配图。

图3为本发明实施例一的结构爆炸图。

图4为本发明实施例一的挡光盘与第一光电传感器、第三光电传感器的配合示意图。

图中标记：100、转动件；101、第一挡光部；102、齿形边缘部；103、第二挡光部；110、旋钮主体；120、齿形片；121、第二中心通孔；122、第一定位通孔；130、挡光盘；131、第一中心柱；132、第一定位柱；133、第一中心通孔；134、第一固定通孔；140、中心转轴；141、环形卡槽；200、固定件；201、第一光电传感器；202、第二光电传感器；203、磁体；204、第三光电传感器；210、pcb板；211、第三中心通孔；212、第二定位通孔；213、避让孔；220、底座；221、第一支撑柱；222、中心座孔；223、第二支撑柱；224、第二定位柱；225、第二固定通孔；226、磁体安装座；300、弹性件。

具体实施方式

为了让本发明的上述特征和优点更明显易懂，下面特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

实施例一：如图1～4所示，一种旋钮，包括转动件100和固定件200，转动件100可转动地安装在固定件200上，固定件200上设置有第一光电传感器201、第二光电传感器202和磁体203，转动件100上设置有多个沿周向等间隔分布的第一挡光部101，第一挡光部101能够与第一光电传感器201、第二光电传感器202相配合，第一挡光部101(既可以是同一个，此时第一光电传感器201和第二光电传感器202相隔小于一个第一挡光部101的距离，例如并列紧靠在一起；也可以是不同一个，此时第一光电传感器201和第二光电传感器202相隔大于一个第一挡光部101的距离，且间距不能是第一挡光部10弧长的倍数)在转动件100被旋转时先后接近第一光电传感器201和第二光电传感器202中的一者、第一光电传感器201和第二光电传感器202中的另一者(既可以是顺时针旋转时依次接近第一光电传感器201和第二光电传感器202，逆时针旋转时依次接近第二光电传感器202和第一光电传感器201；也可以是顺时针旋转时依次接近第二光电传感器202和第一光电传感器201，逆时针旋转时依次接近第一光电传感器201和第二光电传感器202)，第一挡光部101接近第一光电传感器201时切断第一光电传感器201的第一光信号，第一挡光部101离开第一光电传感器201时接通第一光电传感器201的第一光信号，第一挡光部101接近第二光电传感器202时切断第二光电传感器202的第二光信号，第一挡光部101离开第二光电传感器202时接通第二光电传感器202的第二光信号，转动件100上还设置有周向的齿形边缘部102，齿形边缘部102靠近于磁体203(二者之间留有一定的距离，即间隙)以使其任一凸齿被磁体203吸引。

在本实施例中，旋钮还包括弹性件300，弹性件300安装于固定件200和转动件100之间，固定件200上还设置有第三光电传感器204，转动件100上还设置有呈环形的第二挡光部103(或称挡光环)，第二挡光部103在转动件100被按压时接近第三光电传感器204以切断第三光电传感器204的第三光信号，第二挡光部103在转动件100被释放时离开第三光电传感器204以接通第三光电传感器204的第三光信号。

其中，第一光电传感器201优选但不局限于槽型光电传感器，，第二光电传感器202优选但不局限于槽型光电传感器，槽型光电传感器的光发射器和光接收器面对面地安装在槽体的两侧，光发射器能够发出红外光或可见光，在无遮挡情况下光接收器能收到光；当第一挡光部101从槽体中通过时，光被遮挡，第一光电传感器201便动作，输出一个控制信号(即第一电信号)；当多个第一挡光部101陆续从槽体中通过时，第一光电传感器201多次输出控制信号，相邻两个第一挡光部101之间形成通光槽，通光槽经过槽体时不遮挡光，不输出控制信号，因此可通过采集信号变化达到控制调整设备参数的目的。当然，在其他实施方式中，第一光电传感器201还可以选用对射型光电传感器、反光板型光电开关、扩散反射型光电开关等，第一光电传感器201的设置位置与第一挡光部101的结构相匹配。

其中，磁体203优选但不局限于磁铁，齿形边缘部102可以是铁磁性材料或磁铁，例如齿形边缘部102由铁磁性材料(如铁、镍、钴等金属)制成，或者齿形边缘部102表面设置(如涂覆、镶嵌等固定方式)有铁磁性材料层或磁铁。由于齿形边缘部102的凸齿与磁体203的吸引力大，因此齿形边缘部102的凸齿总会被吸引至正对于磁体203，当转动件100旋转至齿形边缘部102齿槽刚好对着磁体203的时候，松手后转动件100会自主轻微转动，使离磁体203最近的一个凸齿转动至正对于磁体203。

其中，弹性件300优选但不局限于弹簧，当然也可以是弹性套筒。其中，第三光电传感器204也优选但不局限于槽型光电传感器，槽型光电传感器的光发射器和光接收器面对面地安装在槽体的两侧，光发射器能够发出红外光或可见光，在无遮挡情况下光接收器能收到光；当第二挡光部103下降至槽体中时，光被遮挡，第三光电传感器204便动作，输出一个控制信号(即第二电信号)，当第二挡光部103上升复位时，光不被遮挡，第三光电传感器204不输出控制信号，因此可通过采集信号变化达到控制开关等目的。当然，在其他实施方式中，第三光电传感器204还可以选用对射型光电传感器、反光板型光电开关、扩散反射型光电开关等，第三光电传感器204的设置位置与第二挡光部103的结构相匹配。

在本实施例中，转动件100包含旋钮主体110、齿形片120、挡光盘130和中心转轴140，中心转轴140的一端(图中方位为上端)依次穿过弹性件300、挡光盘130、齿形片120后与旋钮主体110固定连接，挡光盘130、齿形片120和旋钮主体110固定连接成一体；第一挡光部101和第二挡光部103均设置于挡光盘130朝向固定件200的一侧(图中方位为挡光盘130的底侧)上，如图中显示的挡光盘130底侧设置有向下凸的外环和内环，外环进行均匀间隔镂空以形成多个第一挡光部101，挡光盘130旋转时镂空处与没镂空处切换，镂空处正对第一光电传感器201时第一光信号是通畅的，没镂空处正对第一光电传感器201时第一光信号是切断的，完整一圈的内环作为第二挡光部103，图中所示的第二挡光部103平时位于第三光电传感器204的上方，当用户按压转动件100时第二挡光部103随之下降至第三光电传感器204的槽体中，对第三光电传感器204的第三光信号进行隔挡；齿形边缘部102位于齿形片120上，磁体203位于齿形片120的旁侧。其中，齿形片120可以是铁磁性材料或磁铁，例如齿形片120由铁磁性材料制成，或者齿形片120表面设置有铁磁性材料层或磁铁。

其中，光盘、齿形片120和旋钮主体110固定连接的方式优选但不局限以下结构：挡光盘130的顶侧设置有第一中心柱131和两个关于第一中心柱131对称的第一定位柱132，第一中心柱131的中心开设有贯穿挡光盘130的第一中心通孔133，第一中心通孔133与中心转轴140间隙配合，第一定位柱132的中心开设有第一固定通孔134(如阶梯通孔、沉头通孔)，齿形片120的中心开设有与第一中心柱131间隙配合的第二中心通孔121，齿形片120上还开设有两个关于第二中心通孔121对称的第一定位通孔122，第一定位通孔122与对应的第一定位柱132间隙配合，旋钮主体110的底部中心开设有固定圆槽(图中未显示)，旋钮主体110的底部还开设有两个关于固定圆槽对称的螺纹盲孔(图中未显示)，固定圆槽与中心转轴140的上端固定连接(如过盈配合和/或卡接)，如中心转轴140的上端设置环形卡槽141，固定圆槽的内侧壁上设置有与环形卡槽141配合的卡环(图中未显示)，装配时分别通过两个螺栓从下往上依次穿过第一固定通孔134、螺纹盲孔将挡光盘130、齿形片120和旋钮主体110固定连接起来。

在本实施例中，固定件200包含pcb板210和底座220，中心转轴140的另一端(图中方位为下端)穿过pcb板210后转动安装在底座220上，pcb板210和底座220固定连接成一体，磁体203固定在底座220上，磁体203固定在底座220上，磁体203穿过pcb板210后靠近于齿形片120，第一光电传感器201、第二光电传感器202和第三光电传感器204均设置在pcb板210上。

其中，pcb板210和底座220固定连接的方式优选但不局限于以下结构：底座220的顶侧中心设置有第一支撑柱221，第一支撑柱221的中心开设有中心座孔222，中心转轴140的下端与中心座孔222间隙配合且配合紧密，即间隙x很小(如0≤x≤0.05mm)，确保转动件100整体旋转时不会发生偏摆，底座220上还设置有三个以第一支撑柱221为中心环形等间隔分布的第二支撑柱223，第二支撑柱223的顶部设置有第二定位柱224，第二定位柱224的直径小于第二支撑柱223的直径，第二支撑柱223开设有贯穿第二定位柱224的第二固定通孔225，pcb板210上开设有与中心转轴140间隙配合的第三中心通孔211，pcb板210上还开设有三个以第三中心通孔211为中心环形等间隔分布的第二定位通孔212，第二定位通孔212与第二定位柱224间隙配合，装配时分别通过三个螺栓从上往下穿过第二固定通孔225将pcb板210和底座220固定在另外的设备上。其中，底座220上还设置有磁体安装座226，磁体203固定插设于磁体安装座226的固定槽内，磁体203优选但不局限于长方体，固定槽优选但不局限于矩形槽，pcb板210上还开设有与磁体安装座226间隙配合的避让孔213。

实施例二：如图1～4所示，一种如实施例一的旋钮的控制方法，包括：

用户手动旋转转动件100时，转动件100的齿形边缘部102即将离开磁体203的凸齿被磁体203吸引而产生旋转阻力，转动件100的齿形边缘部102即将接近磁体203的凸齿被磁体203吸引而产生旋转助力，转动件100的每个第一挡光部101经过第一光电传感器201时均切断第一光电传感器201的第一光信号，每次切断第一光信号时第一光电传感器201均产生一个用于控制的第一电信号，转动件100的每个第一挡光部101经过第二光电传感器202时均切断所述第二光电传感器202的第二光信号，每次切断所述第二光信号时所述第二光电传感器202均产生一个用于控制的第二电信号，然后根据第一电信号和第二信号产生的时间顺序判断转动件的旋转方向(顺时针转或逆时针转)，再根据旋转方向进行控制目标对象预定参数的增减，如调整跑步机的速度增减；用户松手后，转动件100的齿形边缘部102最接近于磁体203的凸齿被磁体203被吸引过来，使转动件100轻微转动至最接近的凸齿刚好对着磁体203，此时第一光电传感器201的第一光信号接通、第二光电传感器202的第二光信号接通；

用户手动按压转动件100时，转动件100的第二挡光部103接近第三光电传感器204，使第三光电传感器204的第三光信号被切断，切断第三光信号时第三光电传感器204产生一个用于控制的第二电信号，如控制跑步机的电机停止下来；用户松手后，转动件100在弹性件300的弹力作用下复位，转动件100的第二挡光部103离开第三光电传感器204，使第三光电传感器204的第三光信号接通。

实施例三：请参考图1～4，一种旋钮，其与实施例一的区别在于：不包括弹性件300，取消了第二挡光部103和第三光电传感器204。

实施例四：请参考图1～4，一种如实施例三的旋钮的控制方法，包括：

用户手动旋转转动件100时，转动件100的齿形边缘部102即将离开磁体203的凸齿被磁体203吸引而产生旋转阻力，转动件100的齿形边缘部102即将接近磁体203的凸齿被磁体203吸引而产生旋转助力，转动件100的每个第一挡光部101经过第一光电传感器201时均切断第一光电传感器201的第一光信号，每次切断第一光信号时第一光电传感器201均产生一个用于控制的第一电信号，转动件100的每个第一挡光部101经过第二光电传感器202时均切断所述第二光电传感器202的第二光信号，每次切断所述第二光信号时所述第二光电传感器202均产生一个用于控制的第二电信号，然后根据第一电信号和第二信号产生的时间顺序判断转动件的旋转方向(顺时针转或逆时针转)，再根据旋转方向进行控制目标对象预定参数的增减，如调整跑步机的速度增减；用户松手后，转动件100的齿形边缘部102最临近于磁体203的凸齿被磁体203被吸引过来，使转动件100轻微转动至最临近的凸齿刚好对着磁体203，此时第一光电传感器201的第一光信号接通、第二光电传感器202的第二光信号接通。

实施例五：一种包含如上的旋钮的设备，设备优选但不局限于健身器械，如跑步机、走步机等，旋钮用于控制调整设备的参数或控制设备某个模块的开关等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本领域的技术人员但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做任何简单的修改、均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。