一种旋转电位器

技术领域

本发明涉及旋转式电位器，尤其涉及一种360°无限位无死角的旋转电位器。

背景技术

旋转电位器常被用来作电器的调节旋钮、角度传感器、编码器等等，因为旋转电位器固有的结构，使得旋转电位器不能无限制的旋转，只能旋转一定的角度，这使得旋转电位器的应用受到一定限制。

例如公开号为旋转电位器，公开日为2015年12月2日，专利名称为《采用旋转电位器实现模式切换的无极变速组件》的公开文献，公开了一种采用旋转电位器实现模式切换的无极变速组件，属于吸奶器部件的结构设计领域，该采用旋转电位器实现模式切换的无极变速组件包括：设置有旋转电位器的线路板，旋转电位器的旋转轴上套设有旋转部件，旋转电位器的输出端与一处理器电性连接；其中，处理器包括阻值检测模块、阻值分配模块和驱动模块；该电位器采用旋转电位器实现模式切换的无极变速。

因此需要设计一种能够突破旋转电位器固有结构的限制，可以360°无限位旋转的电位器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种突破旋转电位器固有结构限制的电位器，使用2个滑动电极交替输出信号的方式来实现电位器可以360°无限位的旋转，并能无死角的输出360°旋转的角度信息。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种旋转电位器，电位器设有相互扣合并能相对旋转的底盘和转盘，所述底盘的上表面设有一路弧形电阻体，所述弧形电阻体的内外侧设有弧形电极，所述弧形电极包括位于弧形电阻体外侧的第一信号输出电极，以及位于弧形电阻体内侧的第二信号输出电极，所述底盘的边缘设有引脚，其中引脚A连接弧形电阻体一端，引脚B连接第二信号输出电极，引脚D连接弧形电阻体另一端，引脚E连接第一信号输出电极，所述转盘的下表面设有两个触点组，其中第一触点组用于接触并电连接弧形电阻体和第一信号输出电极，第二触点组用于接触并电连接弧形电阻体和第二信号输出电极。

所述引脚A为弧形电阻体的电源正极输入；所述引脚B为电位器第二信号输出，所述引脚D为弧形电阻体的电源负极输入；所述引脚E为电位器第一信号输出。

所述第二触点组比第一触点组在转盘上位置角度滞后A3°，所述弧形电阻体、第一信号输出电极、第二信号输出电极弧形的起始角度为-A1°，所述A1°为锐角，所述弧形电阻体、第一信号输出电极、第二信号输出电极弧形的终止角度为180°+A2°，所述A2°为锐角。

所述第一触点组：第一触点组的一端在弧形电阻体上滑动，另一端在第一信号输出电极上滑动，使弧形电阻体上第一触点组当前角度下的电压信号传输到第一信号输出电极上；

所述第二触点组：第二触点组的一端在弧形电阻体上滑动，另一端在第二信号输出电极上滑动，使弧形电阻体上第二触点组当前角度下的电压信号传输到第二信号输出电极上。

所述底盘的上表面在第二信号输出电极内侧还依次设有信号交替标志输出电极和电源负极电极，所述底盘的上的引脚D还连接电源负极电极，所述底盘上的引脚C为信号交替标志输出，引脚C连接信号交替标志输出电极；

所述转盘的下表面还设有第三触点组，所述第三触点组用于接触并电连接电源负极电极和信号交替标志输出电极。

所述信号交替标志输出电极弧度为A3°，所述电源负极电极为圆环形。

所述第三触点组：第三触点组的一端在信号交替标志输出电极上滑动，另一端在电源负极电极上滑动，使信号交替标志输出电极与电源负极电极连通。

当电位器转盘位于0°～A3°时，信号交替标志输出电极与电源负极电极由第三触点组连通；

当电位器转盘位于A3°～360°时，信号交替标志输出电极与电源负极电极断开。

所述弧形电阻体设有两圈，分别是外弧形电阻体和内弧形电阻体，所述引脚A连接外弧形电阻体和内弧形电阻体的一端，所述引脚D连接外弧形电阻体和内弧形电阻体的另一端，且连接电源负极电极。

外弧形电阻体和内环弧形电阻体为同弧度同圆心的弧形电阻体，所述弧形的起始角度为-A1°，终止角度为180°+A2°。

本发明是一种结构简单的电位器，因此工作稳定可靠，能够实现360°旋转，并能无死角的输出360°旋转的角度信息。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为旋转电位器的底盘和转盘结构实施例1示意图；

图2为旋转电位器的底盘和转盘结构实施例2示意图；

图3为旋转电位器的底盘和转盘结构实施例3示意图；

图4为电位器第一信号和第二信号输出有效角度范围示意图；

图5为电位器应用电路等效图；

图6为不输出信号交替标志的电位器应用电路等效图；

上述图中的标记均为：1、底盘；2、转盘；3、信号交替标志输出电极；4、电源负极电极；5、第二信号输出电极；6、弧形电阻体；6-1、外弧形电阻体；6-2、内弧形电阻体；7、第一信号输出电极；8、第一触点组；9、第二触点组；10、第三触点组。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

旋转电位器设有相互扣合并能相对旋转的底盘1和转盘2，两者之间可以实现360°无极旋转，转盘2的外部一般设有旋钮和刻度，方便使用者操作，在底盘1的一侧设有凸出的区域，该区域为引脚区，引脚区内固定有多个引脚，用于与外部设备电联，引脚通过线路与电位器底盘1内的器件电连接，基于这样的现有结构，本发明具有三个不同的实施例，分别如图1-3所示。

实施例1：

在不考虑外接电阻对第一信号和第二信号线性产生影响的情况下，可以对电位器进行简化，底盘1的上表面包含1个弧形电阻体、2个弧形电极和4个引脚，从外向内数依次是第一信号输出电极7、弧形电阻体6和第二信号输出电极5，第一信号输出电极7、弧形电阻体6、第二信号输出电极5弧形的弧度相同、圆心相同，每个弧形的起始角度为-A1°，A1°为锐角，每个弧形的终止角度为180°+A2°，A2°为锐角。

四个引脚分别是引脚A、引脚B、引脚D、引脚E，引脚A为弧形电阻体6的电源正极输入，连接到弧形电阻体6的一端，引脚B为电位器的第二信号输出，连接到第二信号输出电极5上，引脚D为弧形电阻体6的电源负极输入，连接到弧形电阻体6的另一端，引脚E为电位器的第一信号输出，连接到第一信号输出电极7上。

转盘2的下表面设有两个触点组，分别是第一触点组8和第二触点组9，第一触点组8用于接触并电连接弧形电阻体6和第一信号输出电极7，一端在弧形电阻体6上滑动，另一端在第一信号输出电极7上滑动，第一触点组8目的是把弧形电阻体6上第一触点组8当前角度的电压信号传输到第一信号输出电极7上；第二触点组9用于接触并电连接弧形电阻体6和第二信号输出电极5，一端在弧形电阻体6上滑动，另一端在第二信号输出电极5上滑动，第二触点组9目的是把弧形电阻体6上第二触点组9当前角度的电压信号传输到第二信号输出电极5上；第二触点组9比第一触点组8在电位器转盘2上位置角度滞后A3°，A3°为平角。

实施例2：

底盘1的上表面包含1个弧形电阻体、3个弧形电极、1个环形电极和5个引脚，从外向内数依次是第一信号输出电极7、弧形电阻体6、第二信号输出电极5、信号交替标志输出电极3和电源负极电极4；第一信号输出电极7、弧形电阻体6、第二信号输出电极5弧形的弧度相同、圆心相同，每个弧形的起始角度为-A1°，A1°为锐角，每个弧形的终止角度为180°+A2°，A2°为锐角；信号交替标志输出电极3弧形的起始角度为A4°，A4°为直角，弧形的终止角度为A4°+A3°，A3°为平角；

五个引脚分别是引脚A、引脚B、引脚C、引脚D、引脚E，引脚A为弧形电阻体6的电源正极输入，连接到弧形电阻体6的一端，引脚B为电位器的第二信号输出，连接到第二信号输出电极5上，引脚C为信号交替标志输出，连接到信号交替标志输出电极3上，引脚D为弧形电阻体6的电源负极输入，连接到弧形电阻体6的另一端，引脚E为电位器的第一信号输出，连接到第一信号输出电极7上。

转盘2的下表面设有三个触点组，分别是第一触点组8、第二触点组9和第三触点组10，第一触点组8用于接触并电连接弧形电阻体6和第一信号输出电极7，一端在弧形电阻体6上滑动，另一端在第一信号输出电极7上滑动，第一触点组8目的是把弧形电阻体6上第一触点组8当前角度的电压信号传输到第一信号输出电极7上；第二触点组9用于接触并电连接弧形电阻体6和第二信号输出电极5，一端在弧形电阻体6上滑动，另一端在第二信号输出电极5上滑动，第二触点组9目的是把弧形电阻体6上第二触点组9当前角度的电压信号传输到第二信号输出电极5上；第二触点组9比第一触点组8在电位器转盘2上位置角度滞后A3°，A3°为平角；第三触点组10用于接触并电连接信号交替标志输出电极3和电源负极电极4；第三触点组10的一端在信号交替标志输出电极3上滑动，另一端在电源负极电极4上滑动。

当电位器转盘2位于0°～A3°时，信号交替标志输出电极3与电源负极电极4由第三触点组10连通；

当电位器转盘2位于A3°～360°时，信号交替标志输出电极3与电源负极电极4断开。

实施例3：

底盘1的上表面包含2个弧形电阻体、3个弧形电极、1个环形电极和5个引脚，从外向内数依次是第一信号输出电极7、外弧形电阻体6-1、内弧形电阻体6-2、第二信号输出电极5、信号交替标志输出电极3和电源负极电极4；第一信号输出电极7、外弧形电阻体6-1、内弧形电阻体6-2、第二信号输出电极5弧形的弧度相同、圆心相同，每个弧形的起始角度为-A1°，A1°为锐角，每个弧形的终止角度为180°+A2°，A2°为锐角；信号交替标志输出电极3弧形的起始角度为A4°，A4°为直角，弧形的终止角度为A4°+A3°，A3°为平角；

五个引脚分别是引脚A、引脚B、引脚C、引脚D、引脚E，引脚A为外弧形电阻体6-1和内弧形电阻体6-2的电源正极输入，连接到外弧形电阻体6-1和内弧形电阻体6-2的一端，引脚B为电位器的第二信号输出，连接到第二信号输出电极5上，引脚C为信号交替标志输出，连接到信号交替标志输出电极3上，引脚D为外弧形电阻体6-1和内弧形电阻体6-2的电源负极输入，连接到外弧形电阻体6-1和内弧形电阻体6-2的另一端，引脚E为电位器的第一信号输出，连接到第一信号输出电极7上。

转盘2的下表面设有三个触点组，分别是第一触点组8、第二触点组9和第三触点组10，第一触点组8用于接触并电连接外弧形电阻体6-1和第一信号输出电极7，一端在外弧形电阻体6-1上滑动，另一端在第一信号输出电极7上滑动，第一触点组8目的是把外弧形电阻体6-1上第一触点组8当前角度的电压信号传输到第一信号输出电极7上；第二触点组9用于接触并电连接内弧形电阻体6-2和第二信号输出电极5，一端在内弧形电阻体6-2上滑动，另一端在第二信号输出电极5上滑动，第二触点组9目的是把内弧形电阻体6-2上第二触点组9当前角度的电压信号传输到第二信号输出电极5上；第二触点组9比第一触点组8在电位器转盘2上位置角度滞后A3°，A3°为平角；第三触点组10用于接触并电连接信号交替标志输出电极3和电源负极电极4；第三触点组10的一端在信号交替标志输出电极3上滑动，另一端在电源负极电极4上滑动。

当电位器转盘2位于0°～A3°时，信号交替标志输出电极3与电源负极电极4由第三触点组10连通；

当电位器转盘2位于A3°～360°时，信号交替标志输出电极3与电源负极电极4断开。

电位器的弧形电阻体的两端要通电，所以无法做成360°无缺口的环形电阻体，用一个滑动电极也就无法实现无死角的输出360°旋转的角度信息，本发明在于使用2个滑动电极交替输出信号的方式来实现，把图1-3的电位器转盘2放在电位器底盘1上转动，得到电位器的第一信号和第二信号输出的有效角度范围。

如图4所示，第一信号和第二信号输出角度的首尾都有重叠；当信号交替标志输出电极3与电源负极电极4连通时，电位器以第一信号输出作为转盘2的角度信息；当信号交替标志输出电极3与电源负极电极4断开时，电位器以第二信号输出作为转盘2的角度信息。

通过第一信号、第二信号和信号交替标志输出来计算电位器转盘2当前角度的方法：把电位器转盘2当前角度的第一信号的输出电压标为变量V1，第二信号的输出电压标为变量V2，把电位器转盘2在0°时输出信号V1的输出电压标为常数V1 L，电位器转盘2在A3°时第一信号的输出电压标为常数V1 H，把电位器转盘2在A3°时第二信号的输出电压标为常数V2L，电位器转盘2在360°时第二信号的输出电压标为常数V2H，把信号交替标志输出的电平状态标为变量VB1，当VB1为低电平时，电位器转盘2当前角度为(A3°*(V1-V1 L))/(V1 H-V1L)，当VB1为高电平时，电位器转盘2当前角度为A3°+(((360°-A3°)*(V2-V2L))/(V2H-V2L))。

我们知道，每一个和电阻体接触的触点都会对电阻体表面有一定面积的短路现象，从而影响电阻体的阻值，本发明的第一触点组8和第二触点组9同时在一个电阻体上滑动，也就对第一信号、第二信号输出电压的线性造成一定的影响，而实施例3则是把2路电阻体并联，让第一触点组8和第二触点组9在各自的电阻体上滑动，避免相互干扰，以实现信号输出更准确、更线性。

本发明的电位器，在不使用信号交替标志输出状态，只通过第一信号和第二信号输出也可以实现计算电位器转盘2的360°无死角的角度信息，区别在于，第一触点组8和第二触点组9在一定角度都会滑出弧形电阻体6，所以在该情况下第一信号或者第二信号的输出脚会出现浮空的状态，在浮空时输出信号的输出电压数据会大幅浮动，在使用信号交替标志输出状态作为判断标志时，一路输出信号浮空时正好是另一路输出信号的有效输出角度范围，所以当前的电位器转盘2角度的计算不受浮空的输出信号的影响；而当没有信号交替标志输出状态作为判断标志时，我们必需要保证当一路输出信号浮空时，其输出电压应该在该输出信号在有效输出角度时的电压范围以外，如第一信号的当前输出电压V1>V1 H或者V1

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。