本发明涉及位置传感器技术领域，尤其是指一种旋转位置传感器。
背景技术：
现有的转盘式电子密码锁和滚轮式电子密码锁大都采用旋转编码器将转盘或滚轮的旋转方向和相对位置转换为脉冲信号(通常是两路脉冲信号，以区别正反转)，通过mcu对脉冲信号的处理，将转盘或滚轮的相对位置对应地显示为数码(通常是10位数字组成的字串)，通过确认操作，所显示的某些数码被作为密码的一部分输入给密码锁。上述现有技术可参见专利pct/cn2004/000888和us8638227b2。
由于普通的编码器所转换的信号只能反映转盘或滚轮的相对位置，应用于密码输入装置还需要配备数码显示装置。而现有的绝对位置编码器或传感器，可参见bournsinc获得授权的专利us5880683，无论是磁电式或光电式还是电容式，其结构和外围电路都比较复杂，应用于密码锁领存在一定的困难。
在hosidencorporation的授权专利us9035209b2中，公开了一种可用于检测环状刻度盘旋转旋转操作的触点结构，它包括一个具有四个滑块和一个开关触头的第一活动触点，多个呈环形分布的第一固定触点,该第一固定触点包括四组宽度不同间隔分布的触点，当预定电压施与第一固定触点中其中二个信号触点，旋转第一活动触点，则可从二个信号触点引出二路脉冲信号，脉冲个数对应于旋转角度，二路脉冲出现的先后次序对应于旋转方向。
技术实现要素：
本发明的目的在于，提供一种可自由连续旋转、结构简单、运行可靠的适用于多档位旋转输入装置或多档位旋转开关装置的位置传感器，尤其是提供一种适用于滚轮式和转盘式密码输入装置的旋转位置传感器。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种旋转位置的传感器，其特征是：包括非导电的基座，与基座相配合的盖，设在基座的环形触头，设于环形触头的第一引脚，分布于环形触头外的设在基座的至少三个固定触头，在其中相邻的二个固定触头上设有第二引脚和第三引脚，设于基座和盖之间的旋转部件，该旋转部件包括支架和固定于支架上的导电环，设于导电环上的可与环形触头接触的第一触点和可分别与每个固定触头接触的第二触点，至少三个固定触头圆周等距间隔分布；还包括一个设于基座上的将各固定触头依次逐个串联于第二引脚和第三引脚之间第一电阻。
优选的，所述第一电阻为等值的电阻。
另一优选的，还包括带有一个缺口的第一电阻膜，第一电阻膜包括用于覆盖固定触头的齿部及与齿部连接的电阻部，所述电阻部为所述第一电阻。
进一步的，包括覆盖于环形触头表面的第二电阻膜，所述第一触点与第二电阻膜接触。
优选的，所述环形触头和固定触头是导电金属制成。
另一优选的，所述环形触头和固定触头是印刷或涂覆在基座上的导电膜制成。
进一步的，所述导电环由具有弹性的导电材料制成，导电环包括第一臂和第二臂，所述第一触点设于第一臂，所述第二触点设于第二臂，还包括设于支架的用于连接固定第一臂和第二臂的第三臂。
优选的，所述第一臂和第二臂为两个直径不同的半圆环形，第一臂折弯形成一个圆弧形，圆弧形中部处凸起构成第一触点，第二臂折弯形成的一个圆弧形，圆弧形中部处凸起构成第二触点。
另一优选的，所述第一臂为圆环形，其上设有与第一触点位置对称的第二个第一触点。
优选的，所述基座和盖的外立面为圆形或正八角形。
进一步的，所述盖和基座设有相配的弹性扣合结构。
本发明的有益技术效果：
1、采用将电阻环膜覆盖于多个固定触头的结构不仅可以获得对应于360度各等分圆周绝对位置的电信号，而且电阻环膜占用很小的空间，使位置传感器体积可以大大减小。同时也减小了导电环触点与固定触头和环形触头之间的摩擦损耗，从而延长传感器的使用寿命。
2、与采用脉冲编码和脉冲计数的位置传感器相比，本发明的固定触点结构和布局相对简单，输出信号是等差或等比例的电位信号，其外围电路和判断逻辑比二路脉冲计数要简单得多。
3、与基于电容耦合或电感耦合的绝对位置传感器相比本发明电阻膜的材料成本低廉，参数分散性小，输出的信号更容易处理和判别。
4、与将导电金属的固定触头和环形触头嵌入基座的结构相比，采用在基座上印刷或涂覆高分子导电膜形成固定触头和环形触头的结构，不仅减少的体积和材料，而且大大简化了制作工艺，节省了制造成本。
附图说明
图1是本发明一个技术方案的立体结构分解图；
图2是图1所示技术方案的立体结构图；
图3是图1所示技术方案的局部剖面立体结构图；
图4是本发明基座在未印刷或涂覆第一导电膜和第二导电膜前的示意图；
图5是本发明基座在印刷或涂覆了第一导电膜和第二导电膜后的示意图；
图6是本发明基座在印刷或涂覆了第一电阻膜和第二电阻膜之后的示意图；
图7是本发明用于滚轮式密码锁的第一电阻膜平面示意图；
图8是本发明用于多档位的旋转开关的第一电阻膜平面示意图；
图9是本发明用于转盘式密码锁的第一电阻膜平面示意图
图10是本发明另一个技术方案的立体结构分解图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
本发明优选实施例包括一种用于箱包滚轮式密码锁的旋转位置传感器，该箱包密码锁采用数字密码，其滚轮外圆周上依次均匀地布有0至9十个数码标识，在锁体上滚轮被安装的位置设有一个合适的角度的窗口，该窗口可以露出当前滚轮上的一个数字，以指示当前滚轮上哪一个数字被转动至此位置。滚轮被设计的可以弹性地钦下以致动一个微型开关，当该微型开关被致动后，对准窗口的那个数字就被确认为密码的一个部分，当被确认的数字的个数达到预设的密码位数时，一条完整的密码被输入到密码锁中。
上述实施例有两个技术方案，它们的差别仅在于导电环50的外形结构不同，以及基座10和盖20的外形不同，其余都是完全相同的，图1和图10清楚地表示出这一点。在这两个技术方案中，10个固定触头40正好以顺序对应滚轮上的0～9十个数字，将这十个固定触头用九个等值的电阻串联，在未串接电阻的两个固定触头40引出第二引脚32和第三引脚33，并施于电压，则十个固定触头4就具有了十个等差电位，当旋转部件即导电环50转至其中一个固定触头，便可从环形触头30的第一引脚31获得该固定触头的电位，十个等差电位正好分别对应0～9十个数字。
九个等值电阻可以采用将分离的电阻元件连接在各固定触头40之间的技术方案(图中未示出)，在该方案中在每个固定触头40上设置有穿过基座10的引脚，将电阻元件置于基座10背面，将九个电阻的引脚分别焊接在十个固定触头40的引脚上即可。
在本实施例中，将九个电阻合成为一个不闭合的环形的第一电阻膜70，第一电阻膜70包括齿部72及与齿部72连接的电阻部71。齿部72间隔地覆盖每个固定触头40的一部分，使齿部72与每个固定触头40电连接，固定触头40未被覆盖的部分也作为导电环50上的第二触点54的滑动轨道，9个电阻部71形成了九个等值电阻。
十个固定触头40和导电环50都是采用导电率高的金属制成，二者之间通过第二触点54电连接，本实施例装配后导电环50具有一定的弹性，以使第二触点54对固定触头保持一定的接触压力，在转动过程中，第二触点54和固定触头接触表面不可避免的产生摩擦，由此造成磨损影响本发明的使用寿命。
参见图3，为了减少上述磨损，本实施例的第一电阻膜70采用耐磨损的聚合材料制成，并使第一电阻膜70具有10个齿部72和9个电阻部71，以膜覆盖每个固定触头表面。基于相同的原因，在环形触头30表面覆盖第二电阻膜60，以减小设在导电环50上的第一触点53与环形触头30的摩擦力。
本实施例采用的第一电阻膜70厚度小于0.1mm，由于厚度很小，覆盖固定触头表面的那部分电阻膜与固定触头40表面之间的接触电阻很小，相比覆盖于固定触头之间的那部分电阻部71的电阻值，可以忽略不计。至于本实施例采用的耐磨电阻膜或电阻涂层的成分和配比以及如何在导电金属表面形成该电阻膜或电阻涂层是已知技术，此处不在赘述。
从图1和图3可以看到，每个固定触头40都是部分扇形，除了两个固定触头40设有第二引脚32和第三引脚33这一区别外，十个固定触头40的外形和尺寸都是相同的。在基座10上等距离地设置了十个可以正好嵌入十个固定触头的凹穴15，在基座10上也设置了正好嵌入环形触头30的凹槽14。在本实施例中，基座10由高分子塑料如具有自润滑和阻燃性能的尼龙制成，固定触头40和环形触头30与基座的固定方式采用一次成型的注塑工艺，也可以采用印刷或粘合等其它方法固定。第一电阻膜70和第二电阻膜60覆盖后，第一电阻膜70的齿部72的表面与每个齿部72的间隔74的表面是处于同一平面而且是平整光滑的。
如图4至图6，本发明所述的固定触头40和环形触头30的另一种优化方案是：原导电金属制成的的固定触头40和环形触头30用导电的高分子膜或涂层替代，图4所示是尚未设置导电膜或导电涂层的基座10，在图4中14和15的位置，即十个固定触头40和一个环形触头30的位置，印刷或涂覆第二导电膜75和第一导电膜65，形成如图5所示的由导电膜组成的固定触头40和环形触头30，在第一导电膜65上设置与第一引脚31连接的第一引线片41，在第二导电膜75上设置与第二引脚32连接的第二引线片42和与第三引脚33连接的第三引线片43；如图6所示，在上述导电膜基础上再印刷或覆盖前述的第一电阻膜70和第二电阻膜60，就可以实现这个优化方案。这种替换方案除了材料和工艺不同外，其功能和作用都与前述前述采用导电金属的固定触头40和环形触头30的技术方案完全相同，采用导电膜替代导电金属触头的有益的技术效果在于：制作简化了工艺，节省了制作成本。
导电环50用弹性导电金属薄板冲制而成，其结构形状有两个方案，第一方案如图10中所示的导电环50，其中第一臂51是一个与环形触头30同直径的半圆环形，第二臂52是一个与固定触点40分布圆同直径的半个圆环形，支架55的两个第三臂56沿径向将第一臂51和第二臂52这两个半圆臂固定起来，同样可以采用压铸一次成型的方法。在第一臂51的中部处折弯形成一个圆弧形凸起就构成第一触点53。同样，第二臂52中部处折弯形成的一个圆弧形凸起就构成第二触点54。而上述第一臂51和第二臂53都向下弯曲一个适当的弧度，第一触点53和第二触点54都分别处于该弧度的顶点。当导电环50装入基座10和盖20后，上述第一触点53和第二触点54就具有了一定的预置弹性。
导电环50结构形状的第二个方案示出在图1中，与上述导电环50的第一个方案相比，区别仅在于第一臂51的形状：在第二方案中，第一臂51为一个圆环形，同时可以在第一臂51对称位置设置第二个第一触点53。与第一方案相比，第二方案中的导电环50整体的机械强度更好一些，此外多一个触点可靠性也提高了运行可靠性。
支架55是一个塑料件，它设有与基座10第二轴孔13滑动配合的第二轴57，与盖20第一轴孔23滑动配合的第一轴58，以及与外部传动轴相配的d形孔59。
盖20和基座10的外形也有两个方案，图10示出了第一方案：盖20是一个正八边形的盘子，盘边由八条立面22围起，在间隔的四个立面22上设有扣合结构的母扣21，基座10也是与盖20同样大小的八角形，在对应的四条边12上设有和母扣相配的公扣11。图1、图2和图3示出的是第二方案：与第一方案的区别仅在于盖20和基座10的外立面22是圆形。设置不同的基座10和盖20的外形，主要是适用滚轮密码锁不同的需求，当然还可以有其它的外形。在基座10上还对称地设有两个定位柱16，将本实施例安装到滚轮组件时，该定位柱16起定位和固定作用。
本实施例完成装配后，通过外部传动轴，转动导电环50可以实现顺时针和逆时针两个方向360度连续无死区旋转。在一个完整圆周内采用将电阻分级或分段的齿形结构，可以在齿72宽度范围内保证获得同一个电位信号。如此，对滚轮或转盘或旋钮的旋转到指定位置的精度要求就可以放宽，有利于降低制造成本和提高操作可靠性。从图7和图8可以看出，第一电阻膜70的齿72的宽度大于齿间距(固定触头40的宽度和间距是同样的)，这样做的目的是使第二触点54与齿72具有一个较大的接触区间。
转盘式密码锁通常用于保险箱柜和金库门，其转盘直径要比滚轮式密码的滚轮的直径大，有的情况下需要更复杂的密码，例如密码是由英文字母组成，对于本发明来说，只要将固定触头40的数量设成二十六，第一电阻膜70如图9所示，即可实现这种密码输入功能。如若需要十位数字加二十六个英文字母的密码转盘，只要将固定触头40的数量和第一电阻膜70的齿数72的数量增加到三十六即可。需要说明，固定触头40的数量仅受两个相邻固定触头之间的最小爬电距离和最小电间隙的限制。
图8示出了适用于多档位的旋转开关的第一电阻膜，通常用于许多电器设备，例如电风扇，微波炉以及汽车空调和照明等，以择一方式选择不同的功能或分级的功率、定时、转速等。已知的多档位旋转开关，其负载电流直接通过开关触点，在开关旋转过程中，固定触点和活动触点之间容易产生电火花，不仅影响开关使用寿命，还存在安全隐患。而根据本发明给出的电位信号控制若干个无触点开关(例如晶闸管)即可以实现多档位旋转开关的功能，又不会产生电火花，可获得更高的安全性和更长的使用寿命。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。