旋转识别装置、旋钮、学习用具及娱乐用具的制作方法

1.本技术属于磁感应技术领域，更具体地说，是涉及一种旋转识别装置、旋钮、学习用具及娱乐用具。


背景技术：

2.在一些需要识别旋转角度的应用场景，例如用于调整风扇转速的旋钮，通常需要识别旋转件转动后停留位置所对应的角度。
3.目前，现有的角度识别装置通常采用电位器，根据电位器的输出电阻来判断旋转角度。例如，公开号为cn214837227u的专利文献公开了一种风扇电路，其采用电位器作为调速模块。
4.然而，电位器的滑片在滑动过程中会产生电弧，对电路元件造成冲击，容易发生故障或安全问题，并且电位器在工作时需要长期导通，功耗较大。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的在于提供一种旋转识别装置、旋钮、学习用具及娱乐用具，以解决现有技术中存在的角度识别装置在工作时容易发生故障或安全问题的技术问题。
6.为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种旋转识别装置，包括：
7.基座；
8.第一旋转件，可相对于所述基座旋转；
9.多个第一标识，围绕所述第一旋转件的旋转轴线间隔地分布；
10.第一磁体，安装于所述第一旋转件并跟随所述第一旋转件转动，所述第一磁体用于产生磁场；
11.多个相对于所述基座固定的第一磁感应元件，沿着所述第一磁体的运动路径间隔地分布，所述第一磁体用于靠近并触发所述第一磁感应元件；
12.其中，所述第一标识设于所述第一旋转件，相邻的所述第一标识的间隔角度沿着逆时针方向按第一预设规则变化，相邻的所述第一磁感应元件的间隔角度沿着顺时针方向按所述第一预设规则变化；或者，所述第一标识设于所述基座，相邻的所述第一标识的间隔角度的变化规则，与相邻的所述第一磁感应元件的间隔角度的变化规则一致。
13.可选地，多个所述第一标识等间距地分布。
14.可选地，还包括第二旋转件、第二磁体和多个第二磁感应元件，所述第一标识设于所述第一旋转件，所述第二旋转件可相对于所述基座旋转，所述第二旋转件设有多个第二标识，多个所述第二标识围绕所述第二旋转件的旋转轴线间隔地分布，任意一个所述第二标识可与任意一个所述第一标识相互对准，所述第二磁体安装于所述第二旋转件并跟随所述第二旋转件转动，所述第二磁体用于产生磁场，所述第二磁感应元件相对于所述基座固定，多个所述第二磁感应元件沿着所述第二磁体的运动路径间隔地分布，并且，相邻的所述第二标识的间隔角度沿着逆时针方向按第二预设规则变化，相邻的所述第二磁感应元件的
间隔角度沿着顺时针方向按所述第二预设规则变化，所述第二磁体用于靠近并触发所述第二磁感应元件。
15.可选地，所述第二旋转件呈环状且设于所述第一旋转件的径向外侧；或者，所述第二旋转件设于所述第一旋转件的沿轴向的一侧。
16.可选地，多个所述第一磁感应元件设于一个电路板，多个所述第二磁感应元件设于另一个电路板；或者，多个所述第一磁感应元件和多个所述第二磁感应元件设于同一个电路板。
17.可选地，还包括显示模块，所述显示模块设于所述第一标识因旋转运动而形成的轨迹圈的内部，所述显示模块用于显示与所述第一标识和所述第二标识对准而形成的信息相关的内容。
18.可选地，还包括与所述基座连接的视察辅助件，所述视察辅助件位于所述第一标识和所述第二标识的靠近用户的一侧，所述视察辅助件设有视察窗，处于对准状态的所述第一标识和所述第二标识均位于所述视察窗内。
19.可选地，还包括第三旋转件、第三磁体和多个第三磁感应元件，所述第三旋转件可相对于所述基座旋转，所述第三旋转件设有多个第三标识，多个所述第三标识围绕所述第三旋转件的旋转轴线间隔地分布，任意一个所述第三标识可与任意一个所述第二标识相互对准，所述第三磁体安装于所述第三旋转件并跟随所述第三旋转件转动，所述第三磁体用于产生磁场，所述第三磁感应元件相对于所述基座固定，多个所述第三磁感应元件沿着所述第三磁体的运动路径间隔地分布，并且，相邻的所述第三标识的间隔角度沿着逆时针方向按第三预设规则变化，相邻的所述第三磁感应元件的间隔角度沿着顺时针方向按所述第三预设规则变化，所述第三磁体用于靠近并触发所述第三磁感应元件。
20.可选地，所述第二旋转件呈环状且设于所述第一旋转件的径向外侧，所述第三旋转件呈环状且设于所述第二旋转件的径向外侧。
21.可选地，还包括支撑件，所述支撑件安装于所述基座，所述第一旋转件、所述第二旋转件和所述第三旋转件承接于所述支撑件的一侧，所述第一磁感应元件、所述第二磁感应元件和所述第三磁感应元件位于所述支撑件的另一侧，所述支撑件由透磁材料制成。
22.可选地，所述支撑件设有第一环形凸筋和第二环形凸筋，所述第一环形凸筋位于所述所述第一旋转件和所述第二旋转件之间，所述第二环形凸筋位于所述所述第二旋转件和所述第三旋转件之间。
23.可选地，所述支撑件还设有内环凸起和外环凸起，所述内环凸起位于所述第一环形凸筋的内侧，所述外环凸起位于所述第二环形凸筋的外侧，所述内环凸起与所述第一环形凸筋形成容纳所述第一旋转件的第一导槽，所述第一环形凸筋与所述第二环形凸筋形成容纳所述第二旋转件的第二导槽，所述第二环形凸筋与所述外环凸起形成容纳所述第三旋转件的第三导槽。
24.可选地，所述第一磁感应元件、所述第二磁感应元件和所述第三磁感应元件包括磁簧开关、霍尔传感器、各向异性磁电阻、巨磁电阻和隧道磁电阻中的任意一种或多种。
25.本技术还提供一种旋钮、学习用具和娱乐用具，所述旋钮、所述学习用具和所述娱乐用具分别包括上述任何一种的旋转识别装置。
26.本技术提供的旋转识别装置的有益效果在于：与现有技术相比，本技术的旋转识
别装置包括基座、第一旋转件、第一磁体和第一磁感应元件，第一旋转件带动第一磁体旋转，根据被第一磁体触发的第一磁感应元件的位置，可以换算出第一旋转件的转动角度，从而得知第一标识的以基座为参考的位置(若第一标识设于第一旋转件)，或者得知第一旋转件的以第一标识/基座为参考的角度位置(若第一标识设于基座)，磁感应的方式具有非接触的特点，能够提高旋转识别装置的使用可靠性和安全性。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本技术的第一实施例提供的旋转识别装置处于第一位置状态的原理示意图；
29.图2为本技术的第一实施例提供的旋转识别装置处于第二位置状态的原理示意图；
30.图3为本技术的第一实施例提供的旋转识别装置处于第三位置状态的原理示意图；
31.图4为本技术的第二实施例提供的旋转识别装置的原理示意图；
32.图5为本技术的第三实施例提供的旋转识别装置的俯视图；
33.图6为本技术的第三实施例提供的三个旋转件的仰视图；
34.图7为本技术的第三实施例提供的旋转识别装置的爆炸图；
35.图8为本技术的第三实施例提供的旋转识别装置的剖视图；
36.图9为本技术的第四实施例提供的旋转识别装置的原理示意图。
37.其中，图中各附图标记：
38.100-旋转识别装置，110-基座，121-第一旋转件，131-第一磁体，141-第一磁感应元件，151-第一标识，
39.300-旋转识别装置，310-基座，311-底座，312-中心安装件，313-盖体，321-第一旋转件，322-第二旋转件，323-第三旋转件，331-第一磁体，332-第二磁体，333-第三磁体，341-第一磁感应元件，342-第二磁感应元件，343-第三磁感应元件，351-第一标识，352-第二标识，353-第三标识，360-支撑件，361-内环凸起，362-第一环形凸筋，363-第二环形凸筋，364-外环凸起，372-显示模块，380-视察辅助件，381-视察窗，
40.421-第一旋转件，422-第二旋转件，431-第一磁体，432-第二磁体，441-第一磁感应元件，442-第二磁感应元件，451-第一标识，452-第二标识。
具体实施方式
41.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
42.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另
一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
43.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
44.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
45.图1、图4、图5和图9分别示出了本技术提供的旋转识别装置的不同实施例。
46.请一并参阅图1至图3，现对本技术实施例提供的旋转识别装置100进行说明。旋转识别装置100包括：基座110、第一旋转件121、第一磁体131和第一磁感应元件141。
47.第一旋转件121可相对于基座110旋转；多个第一标识151围绕第一旋转件121的旋转轴线间隔地分布；第一磁体131安装于第一旋转件121并跟随第一旋转件121转动，第一磁体131用于产生磁场；多个相对于基座110固定的第一磁感应元件141，沿着第一磁体131的运动路径间隔地分布，第一磁体131用于靠近并触发第一磁感应元件141；其中，第一标识151设于第一旋转件121，相邻的第一标识151的间隔角度沿着逆时针方向按第一预设规则变化，相邻的第一磁感应元件141的间隔角度沿着顺时针方向按第一预设规则变化；或者，第一标识151设于基座110，相邻的第一标识151的间隔角度的变化规则，与相邻的第一磁感应元件141的间隔角度的变化规则一致。
48.本技术提供的旋转识别装置100的有益效果在于：与现有技术相比，本技术的旋转识别装置100包括基座110、第一旋转件121、第一磁体131和第一磁感应元件141，第一旋转件121带动第一磁体131旋转，根据被第一磁体131触发的第一磁感应元件141的位置，可以换算出第一旋转件121的转动角度，从而得知第一标识151的以基座110为参考的位置(假设第一标识151设于第一旋转件121，参见图1)，或者得知第一旋转件121的以第一标识151/基座110为参考的角度位置(假设第一标识151设于基座110，参见图4)，磁感应的方式具有非接触的特点，能够提高旋转识别装置100的使用可靠性和安全性。
49.基座110可以由多个零件组成，作为旋转识别装置100的零部件的安装基础。
50.多个第一标识151，围绕第一旋转件121的旋转轴线间隔地分布。第一标识151可以设于第一旋转件121，也可以设于基座110。
51.参见图1至图3，在一些示例中，第一标识151设于第一旋转件121，即第一标识151跟随第一旋转件121一起转动，相邻的第一标识151的间隔角度沿着逆时针方向按第一预设规则变化，相邻的第一磁感应元件141的间隔角度沿着顺时针方向按第一预设规则变化。相邻的第一标识151的间隔角度沿着逆时针方向可以按15
°
、30
°
的规则变化，相邻的第一磁感应元件141的间隔角度沿着顺时针方向可以按15
°
、30
°
的规则变化。在第一位置状态，以基座110为参考，第一标识151的a在最左侧位置，第一磁体131对准并触发第一磁感应元件141(u)；第一旋转件121顺时针转动15
°
到达第二位置，第一标识151的b在最左侧位置，第一磁体131对准并触发第一磁感应元件141(v)；第一旋转件121再顺时针转动30
°
到达第三位置，
第一标识151的c在最左侧位置，第一磁体131对准并触发第一磁感应元件141(w)。控制系统根据第一磁体131的触发情况可以识别出最左侧位置的第一标识151。
52.参见图4，在另一些示例中，第一标识151设于基座110，相邻的第一标识151的间隔角度的变化规则，与相邻的第一磁感应元件141的间隔角度的变化规则一致。第一标识151和第一磁感应元件141均相对于基座110固定，两者的位置可以一一对应，控制系统根据第一磁体131的触发情况即可以识别出用户欲对准的第一标识151。
53.在一些示例中，多个所述第一标识151也可以等间距地分布，对应地，多个第一磁感应元件141也相应地等间距分布。
54.第一磁体131用于产生磁场并触发第一磁感应元件141，可以是永磁体，例如磁铁。
55.请参阅图5至图8，现对本技术实施例提供的旋转识别装置300进行说明。旋转识别装置300包括：基座310、第一旋转件321、第二旋转件322、第三旋转件323、第一磁体331、第二磁体332、第三磁体333、第一磁感应元件341、第二磁感应元件342、第三磁感应元件343、显示模块372、视察辅助件380、支撑件360和中心安装件312。
56.在一些示例中，第一标识351设于第一旋转件321，第二旋转件322可相对于基座310旋转，第二旋转件322设有多个第二标识352，多个第二标识352围绕第二旋转件322的旋转轴线间隔地分布，任意一个第二标识352可与任意一个第一标识351相互对准，第二磁体332安装于第二旋转件322并跟随第二旋转件322转动，第二磁体332用于产生磁场，第二磁感应元件342相对于基座310固定，多个第二磁感应元件342沿着第二磁体332的运动路径间隔地分布，并且，相邻的第二标识352的间隔角度沿着逆时针方向按第二预设规则变化，相邻的第二磁感应元件342的间隔角度沿着顺时针方向按第二预设规则变化，第二磁体332用于靠近并触发第二磁感应元件342。第二预设规则可以以第一预设规则为参考。第二旋转件322带动第二磁体332旋转，根据被第二磁体332触发的第二磁感应元件342的位置，可以换算出第二旋转件322的转动角度，从而得知第二标识352的以基座310为参考的位置，也即可以得知第一标识351和第二标识352的对准情况。
57.参见图5，在一些示例中，第二旋转件322呈环状且设于第一旋转件321的径向外侧。第一标识351和第二标识352可以分别设于第一旋转件321和第二旋转件322的端面；第一旋转件321可以是实心的，也可以呈环状。
58.参见图9，在另一些示例中，第二旋转件422设于第一旋转件421的沿轴向的一侧。第一旋转件421和第二旋转件422可以沿着轴向依次排列，第一标识451和第二标识452可以分别设于第一旋转件421和第二旋转件422的外周面。第一磁体431与第一旋转件421连接并跟随第一旋转件421转动而触发第一磁感应元件441，第二磁体432与第二旋转件422连接并跟随第二旋转件422转动而触发第二磁感应元件442。
59.参见图7，在一些示例中，多个第一磁感应元件341和多个第二磁感应元件342设于同一个电路板。各个磁感应元件可以设于同一个电路板，由此可以改善信号传输性能和降低成本。电路板可以铺设于基座310的腔体底部。
60.在另一些示例中，多个第一磁感应元件341设于一个电路板，多个第二磁感应元件342设于另一个电路板。两个电路板可以均呈环状，可以根据旋转识别装置300的具体结构形态布置。
61.显示模块372设于第一标识351因旋转运动而形成的轨迹圈的内部，显示模块372
用于显示与第一标识351和第二标识352对准而形成的信息相关的内容。在一些示例中，第一旋转件321可以呈环状，第一标识351设于环上，显示模块372设于环内。在另一些示例中，第一旋转件321可以是实心的，显示模块372设于第一旋转件321上并位于第一标识351因旋转运动而形成的轨迹圈的内部。显示模块372用于显示与各个标识对准而形成的信息相关的内容。在一些示例中，对于旋转件的数量是两个的情况，第一标识351可以是指数(数字)，第二标识352可以是底数(数字)，显示模块372可以显示指数运算的公式及其运算结果。旋转识别装置300还可以设有扬声器，用于声音提示与第一标识351和第二标识352对准而形成的信息相关的内容，例如指数运算的结果。显示模块372可以是显示屏。
62.视察辅助件380与基座310连接，视察辅助件380位于第一标识351和第二标识352的靠近用户的一侧，视察辅助件380设有视察窗381，处于对准状态的第一标识351和第二标识352均位于视察窗381内。视察辅助件380可以辅助或提示用户观看处于对准状态的标识。使用时，用户根据需求转动各个旋转件，使得目标标识位于观察窗内，控制系统通过检测各个旋转件的转动角度可识别位于观察窗内的标识，显示模块372可以显示与标识对准而形成的信息相关的内容。
63.第三旋转件323可相对于基座310旋转，第三旋转件323设有多个第三标识353，多个第三标识353围绕第三旋转件323的旋转轴线间隔地分布，任意一个第三标识353可与任意一个第二标识352相互对准，第三磁体333安装于第三旋转件323并跟随第三旋转件323转动，第三磁体333用于产生磁场，第三磁感应元件343相对于基座310固定，多个第三磁感应元件343沿着第三磁体333的运动路径间隔地分布，并且，相邻的第三标识353的间隔角度沿着逆时针方向按第三预设规则变化，相邻的第三磁感应元件343的间隔角度沿着顺时针方向按第三预设规则变化，第三磁体333用于靠近并触发第三磁感应元件343。第三预设规则可以以第一预设规则为参考。第三旋转件323带动第三磁体333旋转，根据被第三磁体333触发的第三磁感应元件343的位置，可以换算出第三旋转件323的转动角度，从而得知第三标识353的以基座310为参考的位置，也即可以得知第二标识352和第三标识353的对准情况。第一预设规则、第二预设规则和第三预设规则可以呈现为等间距的布置规律，也可以呈现为无规律的变化。
64.在一些示例中，第二旋转件322呈环状且设于第一旋转件321的径向外侧，第三旋转件323呈环状且设于第二旋转件322的径向外侧。在另一些示例中，各个旋转件也可以沿着轴向依次排列。
65.磁体跟随旋转件转动，从多个磁感应元件中选择性地触发其中一个磁感应元件，采用这种磁触发的角度检测方式，有多种优点。各个旋转件可以相互独立地工作，旋转件自身的结构和用于支撑安装旋转件的结构都可以简化，旋转件的数量可以根据应用场景扩充。此外，各个旋转件的支撑结构可以相互独立，因此，相邻的旋转件之间可以具有间隙，各个旋转件在转动过程中不会意外带动相邻的旋转件转动，避免误操作。例如，转动第二旋转件322时，第一旋转件321和第三旋转件323不会被第二旋转件322意外带动。
66.支撑件360安装于基座310，第一旋转件321、第二旋转件322和第三旋转件323承接于支撑件360的一侧，第一磁感应元件341、第二磁感应元件342和第三磁感应元件343位于支撑件360的另一侧，支撑件360由透磁材料制成。各个旋转件承接于支撑件360，可以相互独立地转动。磁体安装于旋转件，磁体和磁感应元件分居支撑件360的两侧，磁体产生的磁
场可以穿过支撑件360。支撑件360由透磁材料制成，透磁材料可以是塑料、玻璃、木材、铝材或铜材。在一些情况下，透磁材料可以是抗磁性材料或顺磁性材料。
67.支撑件360设有第一环形凸筋362和第二环形凸筋363，第一环形凸筋362位于第一旋转件321和第二旋转件322之间，第二环形凸筋363位于第二旋转件322和第三旋转件323之间。第一环形凸筋362可以将第一旋转件321和第二旋转件322隔离开，第二环形凸筋363可以将第二旋转件322和第三旋转件323隔离开，避免转动其中一个旋转件时意外带动相邻的旋转件。
68.支撑件360还可以设有内环凸起361和外环凸起364，内环凸起361位于第一环形凸筋362的内侧，外环凸起364位于第二环形凸筋363的外侧，内环凸起361与第一环形凸筋362形成容纳第一旋转件321的第一导槽，第一环形凸筋362与第二环形凸筋363形成容纳第二旋转件322的第二导槽，第二环形凸筋363与外环凸起364形成容纳第三旋转件323的第三导槽。由此，可以提高各个旋转件的转动的稳定性和顺畅性。
69.第一旋转件321呈环状，中心安装件312设于第一旋转件321的内侧，中心安装件312相对于基座310固定设置，显示模块372安装于中心安装件312。中心安装件312可以固定安装于支撑件360。
70.第一磁感应元件341、第二磁感应元件342和第三磁感应元件343包括磁簧开关、霍尔传感器、各向异性磁电阻(anisotropic magnetoresistance,缩写为amr)、巨磁电阻(giant magnetoresistance,缩写为gmr)和隧道磁电阻(tunnel magnetoresistance,缩写为tmr)中的任意一种或多种。霍尔传感器可以采用现有的霍尔开关。
71.在一些示例中，基座310包括可拆卸地连接的底座311和盖体313，底座311设有腔体，各个旋转件、支撑件360、各个磁感应元件均设于腔体内，盖体313设有供旋转件露出的开口。
72.根据不同的使用场景，第一标识351、第二标识352和第三标识353可以是数字、字母或其它字符，还可以是图案。
73.在一些示例中，本技术提供的旋转识别装置300可以作为学习用具，例如用于辅助学生学习算术，第一标识351和第三标识353可以是数字，第二标识352可以是运算符(加、减、乘、除)。
74.本技术还提供了一种旋钮，所述旋钮包括上述任何一种旋转识别装置。旋钮可以用于操控机电设备。各个旋转件可以作为旋钮的操控件，各个磁感应元件的输出信号可以传输至机电设备的控制系统，从而控制机电设备的工作。
75.本技术还提供了一种娱乐用具，所述娱乐用具包括上述任何一种旋转识别装置。娱乐用具的标识与学习用具的标识不同。在一些示例中，娱乐用具的第一标识可以是植物图案(动物的食物)，第二标识可以是动物图案，当植物图案与动物图案正确地对应上后，显示模块可以显示相应的画面。在一些示例中，娱乐用具还可以设置在桌面上，作为玩桌面游戏的器具。
76.在一些示例中，本技术提供的旋转识别装置还可以应用于组合开关或电子密码锁。
77.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。