專利名稱：可防水多維磁性開關的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種多維磁性開關裝置，更具體地說，本實用新型涉及一種基于霍爾效應的磁性電子開關，它適用于一般電子產品，諸如MP3、PDA等。
背景技術：
目前，市場上可見到的多維按鍵開關大多數是機械式開關。使用這類開關時，通過外力作用于按鍵，按鍵把外力傳遞給機械式接觸片以使其斷開或閉合。當外力消除后，接觸片處于預定開關狀態。由于需要作用力垂直傳遞過程，受成本限制，很難使按鍵部件與開關部件完全隔離，這樣，各部件或器件主體、裝置主體就無法完全密閉而防水。
市場上還可見到一些多維開關，它們采用搖桿連動X、Y軸電阻，根據對X、Y軸電阻的測量來決定開關的接通與斷開狀態，但是這種開關是一體化結構，很難微型化，軟件算法也很復雜。
因此，需要一種適用于一般電子產品的結構簡單、低成本的非機械傳遞的開關組件，尤其是可防水開關組件，以應用于一般眾多電子產品中。
實用新型內容本實用新型的一個目的是提供一種可用于一般電子產品的多維磁性開關，屬非機械傳遞式開關；本實用新型的另一個目的是使開關所控制的主體裝置能夠完全密封，達到防水目的。
本實用新型是這樣實現的，本實用新型提供一種用于控制受控裝置5的多維磁性開關方案；其特征在于，它包括磁性體2、用于帶動所述磁性體2移動的搖柄1、固定裝置3以及設置在固定裝置3上的N個霍爾元件4；所述N個霍爾元件4位于所述受控裝置5的預定位置；所述磁性體2端面極性分布為“N”-“S”-“N”或“S”-“N”-“S”，其中“S”為南極性，“N”為北極性；當所述搖柄1帶動所述磁性體2在某個霍爾元件4表面附近移動時，所述磁性體2的端面磁極相對于該霍爾元件4進行磁場切換，因霍爾效應，該霍爾元件4響應磁場變化而改變其輸出狀態，配合相關電子電路，從而控制所述受控裝置5的動作。所述固定裝置3可以是受控裝置5中的一個部件，如一塊電路板，主要用于固定N個霍爾元件4。
本實用新型也可采用這樣結構的一種多維磁性開關10’，用于控制受控裝置5，其特征在于，它包括磁性體2、限定所述磁性體2活動范圍的限位導航裝置7、用于帶動所述磁性體2移動的搖柄1、固定裝置3以及設置在固定裝置3上的N個霍爾元件4；其中，磁性體2可由一整塊磁鐵塊構成的第六磁體2-4；所述N個霍爾元件4位于所述受控裝置5的預定位置；所述第六磁體2-4上下端面極性分布為“N-S”或“S-N”，“S”為南極性，“N”為北極性；當所述搖柄1帶動所述第六磁體2-4在所述N個霍爾元件4表面附近移動時，所述限位導航裝置7限定所述第六磁體2-4的活動范圍，所述限位導航裝置7的導向軌與每個霍爾元件4的位置相對應，且限定第六磁體2-4只能在單個霍爾元件4表面與對稱中心之間來回移動；當所述第六磁體2-4在某個霍爾元件4表面附近移動時，因霍爾效應，該霍爾元件4響應磁場變化而改變其輸出狀態，配合相關電子電路，從而控制所述受控裝置5的動作。
本實用新型的上述結構，與現有技術相比，本實用新型實現了一種結構新穎的多維微型磁控開關，磁控開關的維數可設定為霍爾元件4的個數，同時還允許磁性開關和受控裝置的主體結構密封以達到防水目的。
圖1是本實用新型的多維磁性開關與受控裝置的一個實施例的結構說明圖；圖2A、2B、2C、2D、2E是本實用新型多維磁性開關中的磁性體2采用不同結構的說明圖，其中的弧線表示磁力線；圖3是本實用新型多維磁性開關中N個霍爾元件4在固定裝置3上的分布狀態說明圖；其中4-1為霍爾元件的感應區。
圖4A、4B、4C是本實用新型多維磁性開關回中系統及磁性體2移動時，影響某個相對固定的霍爾元件開關狀態的一個實施例說明圖；圖5是本實用新型多維磁性開關與受控裝置安裝在一起的一個實施例的剖面結構關系的說明圖；圖6是本實用新型多維磁性開關與受控裝置5可旋轉360度的過程及能防水結構的說明圖；圖7是說明本多維磁性開關中的磁性體2可同時控制兩個霍爾元件4工作狀態的說明圖；圖8是本實用新型開關的一個實施例的控制電路原理圖。
圖9是本實用新型多維磁性開關外殼的一個密封處理實例的說明圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的結構作詳細說明，以更好地理解本實用新型的各種結構特征和優點。
下面各個附圖中，相同的參考標號表示相同或類似的部件，其中，10表示本實用新型磁性開關，10’表示本實用新型磁性開關的一種變化結構，1表示搖柄，1-1表示圓蓋結構，1-2表示手柄，1-3表示彈簧，2表示磁性體，3表示固定裝置，4表示霍爾元件，4-1表示霍爾元件感應區，5表示受控裝置，5-1表示受控裝置的部分外殼上半部，5-2表示受控裝置的部分外殼下半部，7表示限位導航裝置，8表示防水圈，以及2-3表示第0號磁體，以及2-1-1表示第一磁體，2-2-1表示第二磁體，2-1-2表示第三磁體，2-2-2表示第四磁體組，2-1-3表示第五磁體組，2-4表示第六磁體。此外，為了便于說明，各個圖中的部件不一定按比例繪制。
圖1表示了本實用新型的多維磁性開關10及10’與受控裝置5相結合在一起的一個實施例的主要部件的結構分解透視說明圖；其中，本實用新型的多維磁性開關10，10’是一種開關組件，可看成是一種獨立組件結構，可裝配到受控裝置5中，和受控裝置5配合使用；例如裝配到MP3播放機中，裝配到MP4、PDA、手機、游戲機、數碼相機、數碼攝像機、收音機、遙控器等電子產品中，形成完整的裝置。因此，本說明書中，主要說明構成多維磁性開關的各部件的結構和性能特征。
繼續參閱圖1，如上面所述，多維磁性開關10，10’主要包括磁性體2、用于帶動所述磁性體2移動的搖柄1、固定裝置3以及設置在固定裝置3上的N個霍爾元件4。圖中也示意性示出了裝配順序，結構順序。
本例中，其中，搖柄1包括圓蓋結構1-1，以及中間聯系有向上凸起的細圓柱形手柄1-2以供使用者手執的部件，手柄下方有向下凸起的短的圓柱或圓環結構，手柄1-2利用下部與磁性體2相配合，固定磁性體2，使磁性體2隨手柄1-2在圓蓋結構1-1中間的預定部位，例如預定槽道中，預定空間中移動。所述固定裝置3是一個用于定位和固定N個霍爾元件4的構件，例如，是一塊電路板，N個霍爾元件4安裝在固定裝置3上的預定位置，固定裝置3又固定于受控裝置5的相應預定位置，例如固定在受控裝置5的上部外殼5-1或下部外殼5-2上，與受控裝置5形成一體，以便響應磁性體2的預定運動；除N個霍爾元件4外，固定裝置3上還可包括其它相關電路，例如開關電路和電源電路等，配合N個霍爾元件4，本例中，搖柄1的圓蓋結構1-1固定在上部外殼5-1上，手柄1-2帶著安在其下端的磁性體2在霍爾元件4的上方運動，引起相關電路的預定變化，使受控裝置5實現預定動作。
受控裝置5的外殼5-1和5-2可以做成相互配合起密封作用的防水件。
本圖的實施例清楚地說明了本實用新型的多維磁性開關的結構，它是一個組件結構，可以應用到很多電子、電器產品中。
圖中的上部外殼5-1和下部外殼5-2可以是MP3播放機的外殼，也可以是游戲機的外殼，收音機的外殼等等，至于N個霍爾元件4，可根據所需要的性能和結構，形狀，尺寸，直接從市場上購買到，如霍爾IC型號AH373、AH375、A177、A277、AH180、AH183、AH182等等。
圖2A-E是圖1中磁性體2的各種結構變化，其中圖2A，2B，2C，2D的共同的結構特征是上端面極性分布為“N”-“S”-“N”或“S”-“N”-“S”， “S”為南極性，“N”為北極性；下端面極性對應相反，而圖2E則是磁體的一個端面只是一種磁性，例如上端面或是N，或是S，下端面極性對應相反，圖2A-E的各圖中都示意性地畫出了磁力線的空間分布。
圖2A所示的磁性體2，即第0號磁體2-3，代表了概括了圖2A至圖2D的磁體或磁體組的共同特征，即上下端面是S-N-S和N-S-N的磁場構成，上下端面翻轉過來亦可。它可以是一塊的結構，也可以是多塊結合的結構，都屬本實用新型的保護范圍。
圖2B中所示磁性體2用兩個磁體組成，包括第一磁體2-1-1和第二磁體2-2-1，所述第一磁體2-1-1為實心柱形磁體，例如為圓柱體，所述第二磁體2-2-1為空心環形柱形磁體，第一磁體2-1-1為柱形，插入并固定在第二磁體2-2-1中間的空腔內，安裝后，兩個磁體的端面極性相反。所述磁性體2上端面極性分布為“N”-“S”-“N”或“S”-“N”-“S”，“S”為南極性，“N”為北極性；下端面與上端面相對應地相反。
圖2C中所示磁性體2用兩個磁體組成，包括第三磁體2-1-2和第二磁體2-2-1，所述第三磁體2-1-2是空心環形柱形磁體，所述第二磁體2-2-1也是空心環形柱形磁體，第二磁體2-2-1的空心部分可以容許第三磁體2-1-2插入，安裝狀態是第三磁體2-1-2插入并固定在第二磁體2-2-1中間的空腔內，安裝后，兩個磁體的端面極性相反。所述磁性體2上端面極性分布為“N”-“S”-“N”或“S”-“N”-“S”，“S”為南極性，“N”為北極性，下端面磁性對應相反。
圖2D中，所示磁性體2是用兩個磁體組組成，包括由多個磁體組合成的第五磁體組2-1-3和由多個磁體組合成的第四磁體組2-2-2，例如，本例中，第五磁體組2-1-3是由4塊同極性磁體粘合在一起構成的空心環形柱形磁體，第四磁體組2-2-2也是由4塊同極性磁體粘合在一起構成的空心環形柱形磁體，第四磁體組2-2-2的空心部分可以容許第五磁體組2-1-3插入，安裝狀態是，第五磁體組2-1-3插入并固定在第四磁體組2-2-2中間的空腔內，安裝后，第五磁體組2-1-3和第四磁體組2-2-2上端面極性分布為“N”-“S”-“N”或“S”-“N”-“S”，“S”為南極性，“N”為北極性，下端面磁性對應相反。
圖2E是多維磁性開關10’所采用的磁性體2的一種結構實施例的說明圖；其中所述磁性體2是由一整塊磁鐵塊構成的第六磁體2-4，所述第六磁體2-4上下端面極性分布為“N-S”或“S-N”，“S”為南極性，“N”為北極性。
當所述搖柄1的手柄1-2帶動所述第六磁體2-4在所述N個霍爾元件4表面附近移動時，所述限位導航裝置7限定所述第六磁體2-4的活動范圍，所述限位導航裝置7的導向軌與每個霍爾元件4的位置相對應，且限定所述第六磁體2-4只能在單個霍爾元件4表面與對稱中心之間來回移動。
對稱中心是各霍爾元件安裝后的幾何對稱中心位置，而限位導航裝置7則是一種導槽結構，可安裝在受控裝置5的預定位置上，也可設置在搖柄1的圓蓋結構1-1上，開出導槽，形成限位導航裝置7，所謂導航，是引導手柄1-2拖帶著磁性體2按預定方向和預定位置運動，以便使預定的霍爾元件4感應和反應。
所述限位導航裝置7適用于本實用新型磁性開關10和10’的各種結構，限定所述磁性體2的活動范圍，當然，也限定所述第六磁體2-4的活動范圍。至于N個霍爾元件4，可根據所需要的性能和結構，形狀，尺寸，直接從市場上購買到，如霍爾IC型號AH183、AH182等等。
圖3是本實用新型多維磁性開關10，10’的實施例中，N個霍爾元件4在固定裝置3上的分布狀態說明圖；圖中示出了磁性體2在靜態時位于由多個霍爾元件4組成的霍爾組件中心位置的狀態，其中心即對稱中心。圖中用長方形示意性地示出了N個霍爾元件4，其中4-1為霍爾元件4的感應區。所述N個霍爾元件4呈多個方向均布于并固定在固定裝置3上，其中N為整數且最好是N≥3，為了便于說明，本例采用了N＝8的8個霍爾元件4，形成8維方向布設。
圖4A、4B是本實用新型多維磁性開關中的又一結構，即回中結構的說明圖，圖4C和下面的真值表說明磁性體2和霍爾元件4的作用情況真值表
所謂回中結構，是在手柄1-2和圓蓋結構1-1之間加上一個彈簧1-3，當手柄1-2帶著磁性體2移動時，離開了中心位置，彈簧1-3產生將手柄1-2拉回中心的拉力，就是回中結構的構成和作用。圖4A是所述磁性體2相對于N個霍爾元件4處于回中狀態時的實施例說明圖；此時插入于所述搖柄1的手柄1-2上的回中彈簧1-3處于初始狀態，本例中，彈簧1-3是圓盤結構的彈簧，其結構可從上面的主視圖和下面的俯視圖中看出來。所述N個霍爾元件4同時也處于初始狀態，即未被磁性體2激發的狀態，它們被固定在固定裝置3上。
圖4B是所述磁性體2被移動于某個霍爾元件4表面附近時的狀態說明圖；該霍爾元件4響應所述磁性體2磁極的使用而改變其輸出狀態，配合相關電子電路，從而控制所述受控裝置5的動作，此時插入于所述手柄1-2上的回中彈簧1-3處于受力狀態，所述磁性體2因彈簧的反作用力將恢復到初始狀態，如圖4A的狀態。
某個霍爾元件4響應磁性體2移動時之輸出狀態見圖4C和所述真值表，圖4C中，在X軸下方標出了a，b，c三個位置，a相當于對稱中心的位置，b相當于某霍爾元件4邊界位置，c相當于霍爾元件4的中心位置，在c周圍是霍爾元件感應區4-1，在Y方向上，磁性體2高于霍爾元件4，磁性體2在霍爾元件4上方移動，所述真值表明確示出了所述磁性體2的中心點移到不同位置時，影響霍爾元件4感應區4-1的有效磁極和多維磁性開關的輸出狀態。
圖5是本實用新型多維磁性開關10和10’與受控裝置5安裝在一起的一個實施例的剖面結構關系說明圖；圖中明確顯示出了搖柄1中的圓蓋結構1-1固定在受控裝置5上，圓蓋結構1-1上開有限位導航裝置7，即供手柄1-2移動的導槽、磁性體2安裝在手柄1-2的下方，搖柄1還包括了彈簧1-3，彈簧1-3的外圈固定在圓蓋結構1-1上，彈簧1-3的內圈固定在手柄1-2上，彈簧1-3起回中作用，手柄1-2帶著磁性體2沿限位導航裝置7的導槽移動，可在各霍爾元件4的上方移動，N個霍爾元件安裝固定在板形固定裝置3的上表面上的預定位置，而固定裝置3固定在受控裝置5的預定位置上，本圖5結合圖1，說明了本實用新型10及10’的各部件安裝位置的關系。
圖6是本實用新型多維磁性開關與受控裝置5可旋轉360度的過程及可防水結構說明圖；圖中虛線部分描述了多維磁性開關依101虛線箭頭方向旋轉360度的位置，此時設置在所述固定裝置3上的N個霍爾元件4響應磁性體2移動時的極性變化，其對應關系保持不變。同時本實施列中采用了防水圈8與外殼5-1和外殼5-2形成一個密封的整體，從而達成防水的目的。
圖7說明本多維磁性開關的一個磁性體2可同時控制2個霍爾元件4的位置狀態圖，如圖7右方所示，一個磁性體2只控制一個霍爾元件4的情形，如圖7左方所示，一個磁性體2同時控制兩個霍爾元件4的情形。
圖8是本實用新型開關的一個實施例的控制電路原理圖。由于所述多維可防水開關中所用的霍爾元件4是有源器件，在微功耗要求中可只是在按鍵被掃描時才提供電源，由此可降低電子開關的功耗。圖中“Q1”代表受按鍵掃描控制的電源開關，“Control”表示按鍵掃描控制輸入端，“HALL”代表霍爾元件4，“K1”-“K8”分別為霍爾元件4狀態輸出端，在本實施例中，當磁性體2在霍爾元件4有效感應范圍內，其輸出為高“1”即開關接通，否則為低“0”即開關斷開。
圖9是說明本磁性開關的外殼的一種密封處理實例的說明圖，圖中示出受控裝置5的上部外殼5-1與下部外殼5-2相密封接合的狀況，在它們接合部位的接縫中，加入了防水圈8，防水圈8通常是橡膠圈，也可用橡膠制成或其它軟性防水材料制成，密封防水用，防水圈8的加入，使磁性開關10及10’形成了密封防水結構。
本實用新型的可防水多維磁性開關可廣泛用于多種電子產品中，例如用于手機、游戲機、MP3播放機、MP4播放機、PDA、數碼相機、數據攝像機、收音機、遙控器等產品中，這些產品都可以是本說明書中的受控裝置5。
以上參照附圖說明了本實用新型的各種優選實施例，但是只要不背離本實用新型的實質和范圍，本領域的技術人員可以對其進行各種形式上的修改和變更，都屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種磁性開關(10)，用于控制受控裝置(5)，其特征在于，它包括磁性體(2)、帶動所述磁性體(2)移動的搖柄(1)、固定裝置(3)以及N個霍爾元件(4)，其中N為整數且N≥3；所述N個霍爾元件(4)固定在所述固定裝置(3)上的預定位置，而所述固定裝置(3)又位于所述受控裝置(5)的預定位置；所述磁性體(2)的端面極性分布為“N”-“S”-“N”或“S”-“N”-“S”。
2.如權利要求1所述的磁性開關(10)，其特征在于，所述磁性體(2)可用兩個磁體組成，包括第一磁體(2-1-1)和第二磁體(2-2-1)，所述第一磁體(2-1-1)為實心柱形磁體，第二磁體(2-2-1)為空心環形柱形磁體，第一磁體(2-1-1)插入并固定在第二磁體(2-2-1)中空的空間中，安裝后，第一磁體(2-1-1)和第二磁體(2-2-1)的端面極性相反。
3.如權利要求1所述的磁性開關(10)，其特征在于，所述磁性體(2)可用兩個磁體組成，包括第三磁體(2-1-2)和第二磁體(2-2-1)，所述第三磁體(2-1-2)是空心環形柱形磁體，第二磁體(2-2-1)也是空心環形柱形磁體，第二磁體(2-2-1)的空心部分可以容許第三磁體(2-1-2)插入，安裝狀態是，第三磁體(2-1-2)插入并固定在第二磁體(2-2-1)中空的空間中，安裝后第三磁體(2-1-2)和第二磁體(2-2-1)的端面極性相反。
4.如權利要求1所述的磁性開關(10)，其特征在于，所述磁性體(2)由兩個磁體組組成，包括第五磁體組(2-1-3)和第四磁體組(2-2-2)，所述第五磁體組(2-1-3)是由多個磁體構成的空心環形柱形磁體，第四磁體組(2-2-2)也是由多個磁體構成的空心環形柱形磁體，第四磁體組(2-2-2)的空心部分可以容許第五磁體組(2-1-3)插入，安裝狀態是，第五磁體組(2-1-3)插入并固定在第四磁體組(2-2-2)中空的空間中，安裝后第五磁體組(2-1-3)和第四磁體組(2-2-2)端面極性相反。
5.一種磁性開關(10’)，用于控制受控裝置(5)，其特征在于，它包括磁性體(2)、限定所述磁性體(2)活動范圍的限位導航裝置(7)、帶動所述磁性體(2)移動的搖柄(1)、固定裝置(3)以及N個霍爾元件(4)，其中N為整數且N≥3；所述磁性體(2)是由一整塊磁鐵塊構成的第六磁體(2-4)；所述N個霍爾元件(4)固定在所述固定裝置(3)上的預定位置，所述固定裝置(3)又位于所述受控裝置(5)的預定位置；所述第六磁體(2-4)上下端面極性分布為“N-S”或“S-N”，所述限位導航裝置(7)的導向軌與每個霍爾元件(4)的位置相對應，且限定第六磁體(2-4)只能在單個霍爾元件(4)表面與對稱中心之間來回移動。
6.如權利要求5所述的磁性開關(10’)，其特征在于，所述N個霍爾元件(4)的有效感應極性為單極性或“S”或“N”，所述限位導航裝置(7)安裝固定在受控裝置(5)的預定位置上。
7.一種受控裝置(5)，其特征在于，所述受控裝置(5)使用了如權利要求1或權利要求2或權利要求3或權利要求4或權利要求5所述的磁性開關(10、10’)。
8.一種電子設備，其特征在于，此電子設備采用了權利要求1-5中任一項所述的磁性開關(10、10’)，所述電子設備包括MP3播放機和/或MP4播放機和/或收音機和/或PDA和/或手機和/或游戲機和/或遙控器和/或數碼相機和/或數碼攝像機。
9.一種用在開關上的回中構件，其特征在于，所述回中構件包括彈簧(1-3)，所述彈簧(1-3)的一端連接至所述開關的活動部件，另一端連接至固定位置，當活動部件被操作而偏離其初始穩定位置時，通過所述彈簧的拉力將其拉回到初始穩定位置。
專利摘要一種用于控制受控裝置(5)的多維磁性開關，其特征在于，它包括磁性體(2)、帶動所述磁性體(2)移動的搖柄(1)、固定裝置(3)以及設置在固定裝置(3)上的N個霍爾元件(4)；霍爾元件(4)位于固定裝置(3)的預定位置；當搖柄(1)帶動磁性體(2)在某個霍爾元件(4)表面附近移動時，磁性體(2)的端面磁極相對于該霍爾元件(4)進行磁場切換，因霍爾效應，該霍爾元件(4)響應磁場變化而改變其輸出狀態，配合相關電子電路，從而控制所述受控裝置(5)的動作。與現有技術相比，本實用新型實現了一種結構新穎的電磁式多維微型磁控開關，同時還允許所述受控裝置(5)結構密封以達到防水目的。
文檔編號H03K17/95GK2884695SQ200520122349
公開日2007年3月28日 申請日期2005年11月4日 優先權日2005年11月4日
發明者劉少雄 申請人:勵冠科技集團有限公司