步进式音量电位器及遥控实现音量调节的方法与流程

本发明涉及一种电位器，尤其是涉及一种步进式音量电位器及遥控实现音量调节的方法。

背景技术：

传统的步进式音量电位器是靠触点在碳膜电阻上滑动改变电位，至少存在如下缺陷：

1.触点在碳膜电阻上反复滑动，不仅容易损坏碳膜电阻造成电位不准确，还容易在滑动过程中因为触点与碳膜电阻发生粘连而产生噪声。

2.通过换档操作实现手动调节音量时，但无明显的换挡手感，用户体验较差。

3.电位器搭配指针式机械表头进行电平指示，但指针式机械表头的反应速度较慢，且电平取样时可能影响电位器输出信号。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的缺陷，提出一种步进式音量电位器及遥控实现音量调节的方法，通过带偏心轮的步进马达带动电位器主轴旋转实现遥控调节电位器的输出音量大小。

本发明采用如下技术方案实现：一种步进式音量电位器，至少包括主轴17、套设在主轴17上的若干个绝缘基板13、设于其中多块绝缘基板13上的音量调节电路、设于主轴17上末端用于手动调节音量的调节齿轮18，固定在主轴17下末端的传动齿轮33，该传动齿轮33的齿轮槽数量与调节齿轮18的齿轮槽数量相同；带偏心轮32的步进马达31，由步进马达31带动偏心轮32转动，使偏心轮32在转动一个圆周的过程中能碰触到传动齿轮33进而使传动齿轮33对应转动一个齿轮槽的角度，且当步进马达31停止工作时使偏心轮32与传动齿轮33相分离；用于接收音量调节控制信号以控制步进马达31运转的控制电路板。通过控制步进电机转动即可实现基于遥控的音量调节，且手动音量调节、遥控音量调节之间相互独立，互不干扰，从而方便用户操作。

在一个实施例中，所述步进式音量电位器还包括与调节齿轮18相连的旋转扭力可调结构，该旋转扭力可调结构包括：滚珠21，产生弹力使滚珠21紧贴在调节齿轮18其中一个齿轮槽的压簧22，该压簧22的一末端连接滚珠21而另一末端连接调节螺钉23。此技术方案可以改善电位器手动调节音量的换挡操作时的手感，提高用户体验度。

在一个实施例中，在其中一个绝缘基板13上设有与音量调节电路之间不存在电性连接的采样电路15，且采样电路15由若干个相同阻值的采样电阻串接而成。此技术方案可以准确检测电位器输出音量大小而不会对电位器的输出音量信号产生干扰信号。

在一个实施例中，控制电路板包括控制器，连接控制器的通信模块、马达驱动电路、放大电路、升级接口电路及输出接口电路；且音量调节电路的音量信号输出端通过导线连接至放大电路，该放大电路连接在控制器的其中一个数据端口。

在一个实施例中，通信模块为蓝牙模块、红外线模块、无线网络模块或射频通信模块。

相应的，本发明提出一种步进式音量电位器遥控实现音量调节的方法，其包括步骤：在步进式音量电位器的主轴设置传动齿轮33，该传动齿轮33的齿轮槽数量与用于手动调节音量的调节齿轮18的齿轮槽数量相同；控制电路板通过通信模块接收音量调节控制信号，产生相应的马达驱动信号以控制步进马达31转动；由步进马达31带动偏心轮32转动，使在偏心轮32转动一个圆周的过程中能碰触到传动齿轮33进而使传动齿轮33对应转动一个齿轮槽的角度，并当步进马达31停止工作时使偏心轮32与传动齿轮33相分离。

在一个实施例中，所述步进式音量电位器遥控实现音量调节的方法还包括步骤：在步进式音量电位器中设置一个与音量调节电路之间不存在电性连接的采样电路15，控制电路板通过采样电路15输出的采样电压判断步进式音量电位器的当前音量大小；根据音量调节控制信号的目标音量大小减去当前音量大小，乘以传动齿轮33的齿轮槽数量，得到步进马达31的目标转动圈数，且当目标音量大小减去当前音量大小的结果为正时，表示步进马达31为顺时针的转动方向，否则为逆时针的转动方向；根据步进马达31的目标转动圈数及转动方向产生相应的马达驱动信号。

在一个实施例中，所述步进式音量电位器遥控实现音量调节的方法还包括步骤：从音量调节电路的音量信号输出端通过导线连接至控制电路板的放大电路，使控制电路板获取步进式音量电位器输出音量信号的幅值；由控制电路板的控制器模拟生成一个表头界面，在表头界面上显示出当前音量大小和实时音量信号幅值。通过程序语言模拟生成的表头界面，无需驱动电路，简化了结构，且灵敏度更高，能更准确、及时的显示出当前音量大小和实时音量信号幅值。

在一个实施例中，所述步进式音量电位器遥控实现音量调节的方法还包括控制电路板通过通信模块获取升级数据包后，通过升级接口电路进行自我升级的步骤。通过自我升级为电位器实现功能扩展、功能升级等提供实现条件。

另外，本发明还具有结构简单、工作可靠、干扰少从而输出音质佳等优点。

附图说明

图1是本发明步进式音量电位器的分解结构示意图。

图2是步进马达与主轴的连接结构示意图。

图3是本发明步进式音量电位器的实现换档调节的部分结构示意图。

图4是本发明步进式音量电位器的内部结构示意图。

图5是本发明步进式音量电位器的控制电路的结构示意图。

具体实施方式

结合图1、图2、图3和图4所示，步进式音量电位器(以下简称“电位器”)包括：外壳11、若干个绝缘基板13和主轴17，连接外壳11及绝缘基板13的若干个立柱12，每个绝缘基板13通过一个转动部16套设在主轴17上；设于其中多块绝缘基板13上的音量调节电路，该音量调节电路包括若干串接的音量衰减度电阻；主轴17上末端具有调节齿轮18，调节齿轮18的一个齿口对应于音量调节的一个档位。另外，音量调节电路具有多个接线柱19，该接线柱19外露出外壳1，其中一个接线柱19连接音量调节电路的一末端，另一个接线柱19连接转动部16，转动部16随着调节尺寸18所确定的档位相应的接入音量调节电路的某个位置中，从而不同档位时音量调节电路具有不同等效输入电阻对应输出不同的音量(或不同幅值的电平信号)。

本发明所要解决的技术问题之一是，改善电位器手动调节音量的换挡操作时的手感，提高用户体验度。为此，本发明在步进式音量电位器中设置连接调节齿轮18的旋转扭力可调结构，具体包括：与调节齿轮18其中一个齿轮槽接触设置的滚珠21，一末端连接滚珠21的压簧22，该压簧22的另一末端连接一个固定在外壳11上的调节螺钉23，由压簧22产生弹力使滚珠21紧贴在调节齿轮18的齿轮槽之中。在手动调节音量的换挡操作过程中，转动主轴17，滚珠21随着调节尺寸18的转动，从当前的齿轮槽进入到相邻的下一个齿轮槽中，产生顿挫感从而提高换挡操作的手感；并可以拧松或拧紧调节螺钉23以减小或提高压簧22的弹力，从而减小或提高换挡所需的力度，满足用户个性需要。

本发明所要解决的另一个技术问题是，准确检测电位器输出电平信号大小而不会对电位器的输出音量信号产生干扰信号。本发明在其中一个绝缘基板13上设置采样电路，该采样电路与音量调节电路之间不存在电性连接，且采样电路由若干个相同阻值的采样电阻串接而成。比如，音量调节的档位时50档，即调节齿轮18具有等距的50个齿轮槽，采样电路也包括50个依次串接的采样电阻，且50个采样电阻围绕主轴17呈圆周均匀排列，从而调节齿轮18转动进行音量调节时，采样电路中间的转动部16也同步同角度转动，从而转动部16相应的改变连接在采样电路的位置，改变等效电阻；给采样电路的其中一末端一个给定电压，根据从采样电路中间的转动部16所输出的采样电压大小，即可判断出当前音量大小。比如给定电压10v，当采样电压＝10v对应音量为100％，对应音量档位为第50档；当采样电压＝9v，此时音量为90％，对应量档位为第45档。

本发明所要解决的另一个技术问题是，提供遥控式音量调节的步进式音量电位器。本发明在主轴17下末端设有传动齿轮33(该传动齿轮33的齿轮槽数量与调节齿轮18的齿轮槽数量一致)，在外壳11内设有带偏心轮32的步进马达31；用于接收音量调节控制信号驱动步进马达31带动偏心轮32拨动传动齿轮33实现自动调档功能，以及检测电位器实时音量大小及输出电位的控制电路板。

马达31带动偏心轮32转动，偏心轮32每转动一圈，偏心轮32的最远端碰触到传动齿轮33使传动齿轮33转动一个齿轮槽的角度，由传动齿轮33带动主轴17也转动一个齿轮槽的角度，实现音量调节。并且，当马达31停止时，，偏心轮32的最远端与齿轮33的齿轮槽分离，从而不会对手动调节音量产生不利阻碍影响。

结合图5所示，控制电路板至少包括：具有控制程序的控制器，连接控制器的通信模块、马达驱动电路、放大电路、升级接口电路及输出接口电路。控制器一般是由单片机实现，通信模块可以为蓝牙模块、红外线模块、无线网络模块、射频通信模块等。

从连接音量调节电路的接线柱19引出导线连接至放大电路，从接线柱19输出的电位器输出电平信号(音量信号)经过放大电路放大处理后，由控制器的其中一个数据端口进行采样，获取电位器输出电平信号实时幅值。上述采样电阻输出的采样电压也传送至控制器的其中一个数据端口，从而控制器获取电位器当前档位或当前音量大小。控制器模拟一个反应电位器音量大小、实时音量信号幅值的表头界面，并通过输出接口电路与外部显示器相连，从而在显示器上显示出表头界面，并在表头界面上显示出电位器当前的音量大小和实时音量信号幅值。

另外，控制电路板通过通信模块接收音量调节控制信号，由马达驱动电路根据音量调节控制信号相应的产生马达驱动信号控制步进马达31转动。比如，音量调节控制信号是将音量从70％减小到50％时，若传动齿轮33的齿轮槽数量是50，则马达驱动电路控制步进马达31逆时针转动10次，通过偏心轮32波动传动齿轮33逆时针转动10个齿轮槽的角度；反之，如果音量调节控制信号是将音量从20％增加到50％时，则马达驱动电路控制步进马达31顺时针转动15次即可，操作简单且工作稳定可靠。

再者，控制器还可以配置升级接口电路，比如jtag接口，通过通信模块从上位机接收控制程序的升级数据包进行自我升级，为电位器实现功能扩展、功能升级等提供实现条件。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。