旋转角度磁感应装置、电子密码锁、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，是涉及一种旋转角度磁感应装置、电子密码锁、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，例如安装在汽车方向盘下方的用于控制车灯的旋转组合开关，以及旋转式电子密码锁，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导电件与触点选择性地导通，根据导通的触点的位置来判断旋转角度。例如，公开号为cn113594001a的专利文献公开了一种多功能组合开关手柄总成结构，其通过接触桥与触点的电导通来判断旋钮的状态。
4.然而，以电导通来判断旋转角度的方式，在接触的瞬间会产生电弧，对电路元件造成冲击，容易发生故障或安全问题，并且触点的数量限制了可识别的角度的数量，不利于产品功能的扩展，适用范围较窄。
5.此外，有些角度识别装置采用磁感应的方式来检测磁场的角度变化，然而，如果将多个磁感应的角度检测装置以轴向排列的方式安装在一起，则可能产生磁干扰的问题，会影响磁感应检测的可靠性。


技术实现要素：

6.本技术的目的在于提供一种可减少磁干扰的旋转角度磁感应装置、电子密码锁、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的可靠性较低的技术问题。
7.为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种旋转角度磁感应装置，包括：
8.套壳，具有内腔和与所述内腔连通的多个操作窗；
9.多个转动件，所述转动件呈环状且可转动地安装于所述内腔，所述转动件具有从所述操作窗露出的操作部，多个所述转动件沿着轴向间隔地分布，所述转动件设有磁体，所述磁体用于产生径向穿过所述转动件的环内侧的磁场；
10.多个磁感应元件，所述磁感应元件与所述转动件一一对应地配置，所述磁感应元件固定设置于所述转动件的环内侧并用于检测所述磁体产生的磁场的角度；
11.磁屏蔽件，固定设置于所述内腔且位于相邻的两个所述转动件之间，所述磁屏蔽件用于减少其中一个所述转动件所含有的磁体对另一个所述转动件所对应的所述磁感应元件产生的磁干扰，所述磁屏蔽件设有沿着所述转动件的轴向延伸的贯穿孔；
12.多个标识群，所述标识群与所述转动件一一对应地配置，所述标识群包括多个围绕所述转动件的旋转轴线间隔地分布的标识；
13.指示结构，用于与所述标识对准，所述指示结构和所述标识中的一个相对于所述转动件固定，另一个相对于所述套壳固定。
14.可选地，所述磁屏蔽件呈环形，所述磁屏蔽件的环内侧为所述贯穿孔，所述磁屏蔽件包括第一屏蔽部、第二屏蔽部和第三屏蔽部，所述第一屏蔽部和所述第二屏蔽部沿着所述转动件的轴向相对设置，所述第一屏蔽部和所述第二屏蔽部各自沿着所述转动件的径向延伸而呈环状，所述第三屏蔽部在所述第一屏蔽部和所述第二屏蔽部之间且与所述第一屏蔽部和所述第二屏蔽部分别连接。
15.可选地，所述第三屏蔽部的沿所述转动件的轴向的两端一一对应地与所述第一屏蔽部和所述第二屏蔽部的靠近所述贯穿孔的一端分别连接。
16.可选地，还包括电路板，所述磁感应元件设于所述电路板，所述电路板穿过所述贯穿孔。
17.可选地，所述磁体呈环形且沿径向磁化，所述磁感应元件位于所述磁体的环内侧；或者，所述转动件设有至少两个所述磁体，所述磁体的磁化方向沿所述转动件的径向，两个所述磁体的靠近所述转动件的环内侧的磁极互异。
18.可选地，所述标识设于所述转动件的外侧面，所述指示结构设于所述套壳，所述指示结构呈现为指示窗，随着所述转动件的转动，设于同一个所述转动件的多个所述标识依次显示于所述指示窗。
19.可选地，所述套壳具有圆柱状侧面，所述转动件呈圆盘状，且所述转动件往靠近所述圆柱状侧面的方向相对于所述圆柱状侧面的轴线偏心设置，所述操作窗设于所述圆柱状侧面。
20.本技术还提供一种电子密码锁，所述电子密码锁包括锁合执行组件和上述任何一种旋转角度磁感应装置，所述锁合执行组件被配置为根据所述磁感应元件的反馈信号确定是否执行锁合动作。
21.一种学习用具，所述学习用具包括上述任何一种旋转角度磁感应装置。
22.一种娱乐用具，所述娱乐用具包括上述任何一种旋转角度磁感应装置。
23.本技术提供的旋转角度磁感应装置的有益效果在于：与现有技术相比，本技术的旋转角度磁感应装置包括套壳、转动件、磁感应元件和磁屏蔽件，转动件设有磁体，用户根据需要驱动各个转动件旋转，令指示结构与目标标识对准，磁感应元件检测磁体产生的磁场的角度，从而得知转动件的转动角度，继而得知指示结构与标识的对准情况，即各个标识群的标识组合情况，便于作出进一步的反应或动作；磁感应的方式具有非电接触的特点，能够提高旋转角度检测装置的使用可靠性和安全性；磁屏蔽件可以减少邻近的磁体产生的磁干扰，提高对各个转动件的角度检测的可靠性，且可以缩小相邻的两个转动件的间距，使得旋转角度磁感应装置的整体的轴向尺寸可以做得较小。
附图说明
24.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。
25.图1为本技术实施例提供的旋转角度磁感应装置的原理图；
26.图2为本技术实施例提供的旋转角度磁感应装置的结构示意图；
27.图3为本技术实施例提供的旋转角度磁感应装置的爆炸图；
28.图4为本技术实施例提供的旋转角度磁感应装置的剖视图。
29.其中，图中各附图标记：
30.100-旋转角度磁感应装置，101-操作窗，20-套壳，201-内腔，21-左壳，22-右壳，30-转动件，40-磁体，50-磁感应元件，60-磁屏蔽件，601-贯穿孔，61-第一屏蔽部，62-第二屏蔽部，63-第三屏蔽部，70-电路板，81-标识，82-指示结构。
具体实施方式
31.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。
32.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。
33.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。
34.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。
35.请参阅图1至图4，现对本技术实施例提供的旋转角度磁感应装置100进行说明。旋转角度磁感应装置100包括：套壳20、转动件30、磁体40、磁感应元件50、磁屏蔽件60和电路板70。
36.套壳20具有内腔201和与内腔201连通的多个操作窗101；转动件30呈环状且可转动地安装于内腔201，转动件30具有从操作窗101露出的操作部，多个转动件30沿着轴向间隔地分布，转动件30设有磁体40，磁体40用于产生径向穿过转动件30的环内侧的磁场；磁感应元件50与转动件30一一对应地配置，磁感应元件50固定设置于转动件30的环内侧并用于检测磁体40产生的磁场的角度；磁屏蔽件60固定设置于内腔201且位于相邻的两个转动件30之间，磁屏蔽件60用于减少其中一个转动件30所含有的磁体40对另一个转动件30所对应的磁感应元件50产生的磁干扰，磁屏蔽件60设有沿着转动件30的轴向延伸的贯穿孔601；标识群与转动件30一一对应地配置，标识群包括多个围绕转动件30的旋转轴线间隔地分布的标识81；指示结构82用于与标识81对准，指示结构82和标识81中的一个相对于转动件30固定，另一个相对于套壳20固定。
37.本技术提供的旋转角度磁感应装置100的有益效果在于：与现有技术相比，本技术的旋转角度磁感应装置100包括套壳20、转动件30和磁感应元件50，转动件30设有磁体40，用户根据需要驱动各个转动件30旋转，令指示结构82与目标标识81对准，磁感应元件50检测磁体40产生的磁场的角度，从而得知转动件30的转动角度，继而得知指示结构82与标识
81的对准情况，即各个标识群的标识81组合情况，便于作出进一步的反应或动作；磁感应的方式具有非电接触的特点，能够提高旋转角度检测装置的使用可靠性和安全性；磁屏蔽件60可以减少邻近的磁体40产生的磁干扰，提高对各个转动件30的角度检测的可靠性，且可以缩小相邻的两个转动件30的间距，使得旋转角度磁感应装置100的整体的轴向尺寸可以做得较小。
38.套壳20可以作为转动件30的结构支撑，并保护安装在内腔201内的零部件。具体地，套壳20包括左壳21和右壳22，左壳21和右壳22沿套壳20的径向合并而围设形成内腔201，由此可以方便转动件30和磁屏蔽件60的安装。套壳20具有与内腔201连通的多个操作窗101，多个操作窗101沿着套壳20的轴向排列，操作窗101与转动件30一一对应。在一些示例中，套壳20具有圆柱状侧面，转动件30呈圆盘状，且转动件30往靠近圆柱状侧面的方向相对于圆柱状侧面的轴线偏心设置，操作窗101设于所述圆柱状侧面，则转动件30的一部分可以从操作窗101露出以供用户操作。套壳20可以整体呈圆柱状，也可以一部分侧面呈圆柱状，即圆柱状侧面是套壳20的侧面中的一部分。
39.多个转动件30沿着轴向间隔地分布，转动件30的操作部从操作窗101露出，用户可以通过操作部驱动转动件30转动。转动件30设有磁体40，磁体40产生的磁场的磁力线径向穿过转动件30的环内侧。在一些示例中，磁体40可以是沿径向磁化的环形磁铁，磁感应元件50位于磁体40的环内侧。在另一些示例中，转动件30设有至少两个磁体40，磁体40的磁化方向沿转动件30的径向，两个磁体40的靠近转动件30的环内侧的磁极互异。位于转动件30的环内侧的磁感应元件50检测磁力线的角度，即可以得知转动件30的转动角度。进一步地，转动件30由磁体40包塑于塑料而成。
40.磁感应元件50可以包括各向异性磁电阻(anisotropic magnetoresistance,缩写为amr)、巨磁电阻(giant magnetoresistance,缩写为gmr)、隧道磁电阻(tunnel magnetoresistance,缩写为tmr)和霍尔传感器中的任意一种或多种。在一些示例中，磁感应元件50可以呈现为磁编码器、磁编码芯片或者基于霍尔效应的三轴霍尔传感器。
41.标识群与转动件30一一对应地配置。转动其中一个转动件30，则与该转动件30对应的标识群的标识81与指示结构82的对准情况发生变化。根据不同的使用场景，标识81可以是数字、字母或其它字符，还可以是图案。
42.指示结构82用于与标识81对准，以便于用户观察各个标识群的标识81的对准情况。指示结构82可以是箭头、刻度线或者图案，还可以是暴露标识81的窗口。
43.指示结构82和标识81中的一个相对于转动件30固定，另一个相对于套壳20固定。在一些示例中，标识81设于转动件30的外侧面，指示结构82设于套壳20。在一些情况下，指示结构82可以呈现为指示窗，随着转动件30的转动，设于同一个转动件30的多个标识81依次显示于指示窗。指示窗可以呈现为沿轴向延伸的长方形，也可以每个转动件30均配有一个暴露一个标识81的指示窗。用户可以通过指示窗看到一排标识81，该一排标识81可以具有某种含义，例如密码、数学公式或者动物图案的组合。在另一些示例中，标识81设于套壳20，指示结构82设于转动件30的外侧面。
44.磁屏蔽件60固定设置于内腔201且位于相邻的两个转动件30之间，磁屏蔽件60用于减少其中一个转动件30所含有的磁体40对另一个转动件30所对应的磁感应元件50产生的磁干扰，磁屏蔽件60设有沿着转动件30的轴向延伸的贯穿孔601。由此，能够减少磁感应
元件50受到的来自旁边的磁体40的磁干扰。磁屏蔽件60可以由软磁材料制成，例如铁硅合金或软磁铁氧体。贯穿孔601可以做穿板孔或穿线孔用。在一些示例中，磁感应元件50均设于电路板70，电路板70穿过贯穿孔601。
45.优选地，磁屏蔽件60位于相邻的两个转动件30之间，磁屏蔽件60呈环形，磁屏蔽件60的环内侧为贯穿孔601，磁屏蔽件60包括第一屏蔽部61、第二屏蔽部62和第三屏蔽部63，第一屏蔽部61和第二屏蔽部62沿着转动件30的轴向相对设置，第一屏蔽部61和第二屏蔽部62各自沿着转动件30的径向延伸而呈环状，第三屏蔽部63在第一屏蔽部61和第二屏蔽部62之间且与第一屏蔽部61和第二屏蔽部62分别连接。第一屏蔽部61可以减少其上方的磁体40产生的磁干扰，第二屏蔽部62可以减少其下方的磁体40产生的磁干扰，第三屏蔽部63可以减少进入贯穿孔601的磁干扰，由此，磁屏蔽件60能够减少磁干扰，提高每个磁感应元件50的检测可靠性。优选地，如图4所示，第一屏蔽部61和第二屏蔽部62的环状面积可以覆盖与其对应的磁体40的全部，从而获得较佳的磁屏蔽效果。在一些情况下，第一屏蔽部61和第二屏蔽部62的环状面积也可以覆盖与其对应的磁体40的一部分。
46.进一步地，第三屏蔽部63的沿转动件30的轴向的两端一一对应地与第一屏蔽部61和第二屏蔽部62的靠近贯穿孔601的一端分别连接。第三屏蔽部63靠近贯穿孔601，延长了第一屏蔽部61、第三屏蔽部63和第二屏蔽部62组成的、针对磁屏蔽件60上下两侧的磁体40的磁屏蔽路径，由此能够进一步减少对磁感应元件50的磁干扰。在一些示例中，第三屏蔽部63可以构成磁屏蔽件60的环内壁。
47.在一些示例中，旋转角度磁感应装置100可以呈现为旋转组合开关，各个转动件30上的标识81可以是功能图案，转动各个转动件30可以实现不同功能的转换。
48.本技术还提供一种电子密码锁，电子密码锁包括锁合执行组件和上述任何一种旋转角度磁感应装置100，锁合执行组件被配置为根据磁感应元件50的反馈信号确定是否执行锁合动作。转动各个转动件30，各个转动件30上的标识81可以组成密码，电子密码锁的控制模块可以根据磁感应元件50的反馈信号控制锁合执行组件的工作。锁合执行组件用于实现锁合和打开，可以采用现有的技术。
49.本技术还提供一种学习用具，所述学习用具包括上述任何一种旋转角度磁感应装置100。所述学习用具可以用于辅助用户学习数学或英语。例如，各个转动件30上的标识81可以是数字，指示结构82可以是运算符(加、减、乘、除)，或者中间的转动件30上的标识81是运算符，两端的转动件30上的标识81是数字。
50.本技术还提供一种娱乐用具，所述娱乐用具包括上述任何一种旋转角度磁感应装置100。在一些示例中，其中一个转动件30上的标识81是动物图案，另一个转动件30上的标识81是动物图案或植物图案，如果两个转动件30上的目标标识81可组合成食物链，则娱乐用具发出该动物的叫声。
51.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。