TW201203026A - Revolving control device with a displacement sensor without contact points - Google Patents

Description

201203026 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種旋轉控制裝置，特別係一種具有無 活動電氣接觸點之位移感測器之旋轉控制襄置。 【先前技術】 隹現兮的科技產叫，机、艰戳于把、間報巧及 手機等等，均可看見微型搖桿的身影，微型搖桿又可視為 一種旋轉控制裝置，由於旋轉控制裝置可以360度旋轉， 輸出各個方向的控制訊號，相較於只能輸出單一=二 的按鍵式控制裝置，其具有更好的便利性，因此，旋轉= 鍵式控制裝置，成為控制裝置: 电細耘向裝置中不可或缺的角色。 一般的旋轉控制裝置包含一控^ 叫分別感測水平方向及垂直方向：及置::可㈣阻 桿旋轉時，連接在可變電阻上的 控制 t # # pa ^ ^ ψ ^ π τθ & 之 k 動，進而改 電阻的輸出值，因此’無論控制桿旋轉任何角产， 均有相對應的單一電阻值，故可_ 7角又 出值測定控制桿所在的位置，相對曰地，透過=電阻的輸 可使得可變雷阻信冲㈣、社 透過控制桿的旋轉， 實現控制裝置之功效中華Γ國出㈣Λ定的控制訊號，以

控制桿之位置及變化，並輸出=益亦可用以感測 如中華民國發明專利公告第117344號”電腦搖 [SJ 201203026 桿“所示。 然而，在利用可變電阻的旋轉控制裝 =制桿之指針相互接觸，控制桿移動時，控 進而與可變電阻產生摩擦，這樣的二 積下來會導致該旋轉控制裝置的壽命減短。並且:、 母次使用該旋轉控制震置之前，均需要將可變電阻 :正’使控制桿輸出控制訊號歸零，以免初始電阻值存在 ::長：吏力的作用’可變電阻及控制桿之指 、’，使用下易產生機械性的磨擦或是輕重不一的揸 j而對可變電阻之表層與結構產生破壞性的磨損而^ J k電阻值’導致輸出信號的準雜和穩定性會降低。 又因，可變電阻是一種被動式元件（passive element),其電 阻值谷易受到環境（例如溫度、濕度等）的影響而產生變 化’因而降低輸出信號的準確性和穩定性。以上所述均為 利用可變電阻式的旋轉控制裝置之缺點。利用光學編碼号 取代可變電阻值雖可有效改善上述問題，然而，於此類型 之控制裝置中必須設有發光元件及光柵藉以感測控制桿之 位置k化’會造成成本的增加，此外，若外部光線射入殼 體之中，亦會造成輸出訊號的誤差。 因此’在習知的旋轉控制裝置中’仍存在許多的缺點 及困難待克服。 【發明内容】 為了克服以上所述之缺點及_，本發明揭露一種具 有無活動電氣接觸點之位移感測器之旋轉控制裝置，包

[SJ 4 201203026 含：一殼體；一控制桿體，設置於該殼體令，並有部八介 出於該殼料；―第―電路板，連接於該㈣桿體之一:犬 一位移感測器，設置於該殼體卜藉以感測該控制桿體之 =置變化，並輸出訊m路板，料集成處理電 路，並嵌於該殼體，用以計算殼體之移動，第二電 緣設有輸出端子方便處理後的訊號與電源進出；第 板之訊號借由複數傳輸元件，連接至第二電路板。 ί::之:：點在於利用一位移感測器感測控制桿體之位 4生-構工1 體無任何接觸與摩擦，故此位移感測器不 ^。 貝耗’可延長使用的壽命，減少資源的浪 本發明之另一優點在於位移感測器不受溫度、壓力、 =又、光線等環境因素的影響’其輸出訊號 的改變’故可增加敎性。 、純置 本發明之再-優點在於本發明不像—般使用位 f的遊標移動控制裝置’都是靠手腕或手臂的移動來= =動作’而是用拇指搭於有支撐機構的轉台上輕鬆快速 术太I免除手臂、手腕因懸空造成的肌肉痠疼與不適。 進r 之又—優點在於本發明可透過搖桿模組的型離 ox剔、wn的遊戲手把等），僅能成套販售。 申請2;=::較佳實施例之敘述並伴隨後附圖式及 τ叫寻利乾圍使讀者得以清楚了解。 【實施方式】 201203026 較佳實施例及觀點加以敘述，此類敛述係 X明之結構及程序，僅用以說明而非用以限制本發 ::申請專利範圍。因此，除說明書中之較佳實施例以外， 本發明亦可廣泛實行於其他實施例中。 本發明係關於一種旋轉控制裝置，特別係一種具有具 有無活動電氣接觸點之位移感測器之旋轉 轉 控制裝置，其利用位移感測器作為感測元件，可有效2 既有的旋轉控制裝置之缺點，更具體而言，上述之位移： 測益為一重力感測器（gravity sensor)。 " 凊參見圖一，圖一為本發明之一實施例之外觀示咅 揭露—具有無活動電氣接觸點之位移感測器之^ 轉控制衷置，包含一控制桿體1〇〇、一殼體ι〇卜四支引腳 、及四支輸出端子1〇3，其中，殼體ι〇ι且有一開口， 以提供控制桿豸100之部分突出於開口外，而控制桿體1〇〇 :在此喊體1〇1的開口範圍内做任何徑向的擺動或任何角 度的轉動’以提供使用者自由操控或使用此旋轉控制裝置 而不受方向或角度限制。此四支引腳102分別位於殼體⑼ 下表面,之端點4 ’其係用以連結外部支樓機構（如搖桿、滑 鼠、或簡報器之外殼）並固定，而輸出端子103係用以將此 旋轉控制裝置的控制訊號傳輸至外部的處理器（如搖桿、滑 氣、或簡報器之處理器)。熟悉該項技藝者應知悉引腳二 及輸出端+ 1〇3並不侷限於本實施例所揭露之數量盘位 置。 ^ 請參見圖二，圖二為本發明之較佳實施例之剖面圖， 201203026 此具有無活動電氣接觸點之位移感測器之旋轉控制裝置包 3控制桿體100、一殼體101、四支引腳1〇2、四支輸出 端子103、一位移感測器200、一第一電路板2〇1、一集成 處理電路202、一第二電路板2〇3、一彈性元件2〇4、一殼 體位移感測器207及複數傳輸元件2〇5。其中，殼體1〇1 八有位於其内部之内平板206，彈性元件204係配置於 控制杯100與内平板206之間，藉以使該控制桿體2 〇〇在 無又力時保持在垂直狀態。位移感測器2〇〇係嵌於第一電 路板201上，而第一電路板2〇〗係嵌於控制桿體！⑼之底 郤田拴制#體1 〇〇旋轉或擺動時，位移感測器2⑼的位 置會Ik之麦動，因此可藉以偵測得控制桿體1⑽之位置變 化的並產生控制訊號；透過複數傳輸元件2仍，而此控 弟J fL號了由連接於第一電路板2〇丨及第二電路板之 間的複數傳輸元件2G5傳輸至第二電路板2〇3上的集成處 電路202，接著再經由輸出端子i G3將此控制訊號傳輸 φ至，部的處理器（如搖桿、滑氣、或簡報器之處理器），其 中f二電路板203係嵌於殼體1〇1底部上。然而，位移感 測器200除了會摘測控制桿體1〇〇的位置變化之外，位移 感測器200亦會感測到殼體1〇1的位置變化，若殼體ι〇ι 有些微的晃動或旋轉，則會影響此旋轉控制器的準確性， 故本發明利用一鼓於第二電路板2〇3上的殼體位移感測器 2〇7’藉以感測殼體101的位置變化訊號，當位移感測器 200與殼體位移感測器2〇7所測得的輸出訊號相同時，即 表不控制桿體100並未旋轉或擺動，則此輸出訊號係反映 201203026 出殼體101之位移，亦即反映整個旋轉控制器之位移，當 200與殼體位移感測器2〇7所測得之輸出訊； 5 % ’兩者之間的差異即代表控制桿體1〇〇之旋轉或擺 動訊號，而殼體位移感測器2〇7所測得之 匕 ::轉控制器之位移。其中，殼體位移感測器2。： 1的位置Μ化訊號輸出至集成處理電路 電再將位移感測器20。所測得的_^^

2〇7所測得的位置變化訊號，藉以消除殼體1〇1 制桿體=對Γ多感測器2〇0之影響，進而真實反映出控 可：、紗雜之動作。另一方面，由於殼體位移感測器207 、"设—1G1之位移’進而得到此旋轉控制器之位移， 用，亦可直接移動此旋轉控制器以進行操作。由上開 孩I! 了付知，本發明可分別藉由旋轉擺動控制桿體100或 成體101 ’藉以實現控制的作用。因此，透過旋轉擺 干體100或是移動此旋轉控制器’可各別產生不同 訊號，進而達到不同的控制手段。在本實施例中， 續則竭為-類比式重力感測器，需三條訊號傳輸 ::刀別傳輸三維方向之訊號，因此，傳輸元件205包含 200、。輸線以及兩條電源線以供應電力給位移感測器 立八立多見圖一，圖二為本發明所揭露之另一實施例之局 2意’此具有無活動電氣接觸點之位移m之旋轉控 、置包3 一控制桿體100、一位移感測器200、一第一電 1 集成處理電路202、一第二電路板203、四支 201203026 輸出端子103、及一殼體位移感測器207。其連結方式及功 能手段與圖二所示之實施例相似’不同之處在於本實施例 之位移感測器200係採用數位式重力感測器，其可利用軟 排線300以傳輸測得的數位訊號，故連接於第一電路板1 及第二電路板203之間的傳輸元件205包含一軟排線3〇〇 及兩條電源線301。更具體而言，軟排線3〇〇可為12(：匯 流排或SPI匯流排。 請參見圖四’圖四為控制桿體100之一實施例之示音 籲圖，此控制桿體100包含一垂直桿體401及一水平^板 402,其中，水平平板402係嵌合於垂直桿體4〇ι之間。在 本發明之一實施例中，請併參見圖五及圖六，圖五係顯示 控制桿體100往一側扳動，而圖六係顯示控制桿體1〇〇往 另一側扳動，其中，平板402係用以抵靠彈性元件2〇4, 當使用者施力至垂直桿體401時，將帶動水平平板4〇2隨 之擺動，進而改變此彈性元件2〇4之形狀。更具體的操作 #方式可參閱圖五及圖六所示。於圖五中，使用者將垂直桿 體401往前側扳動時，可帶動水平平板4〇2往前侧傾斜， 進而壓縮彈性元件204之前側並拉伸彈性元件2〇4之後 側。相對地，於圖六中，使用者將垂直桿體4〇1往右側扳 動時，可帶動水平平板402往右侧傾斜，進而壓縮彈性元 件204之右側，並拉伸彈性元件2〇4之左側。而當使用者 停止施力時，此彈性元件204將因為其彈性特徵而回復原 狀，進而帶動此水平平板402回復水平狀態，此垂直桿體 4〇1回復垂直狀態。在部分實施例中，彈性元件2〇4可為 201203026 彈簧、高彈性橡膠、高彈性海綿等等 請參見圖七，圖七為本發明之實施例之外觀示意圖， 其係揭露-具有無活動電氣接觸點之位移感測器之旋轉控 制裴置，包含一控制桿體100、一殼體10卜四支引腳102、 四支輸出端子1〇3及一握套500，其中，握套5〇〇係包覆 於控制桿II 100’其可由橡膠或皮革等觸感佳之材質所製

成，使用者可藉由握套500操控控制桿體1〇〇，進而控制 此旋轉控制裝置之作動。 在本發明之部分實施例中，殼體位移感測器2〇7可為 =式加速度計、光學式加速度計、數位式重力感測器、 s ;黃比式重力感卿等等，而集成處理電路2()2可包含微 處理器、物理處理器、或數字訊號處理器等等。 t

，曰上述敘述係為本發明之較佳實施例。此領域之技藝者 應件以領會其係用以說明本發明而非用以限定本發明所主 張之專利權利範圍。其專利保護範圍#視後附之中請 :圍及其等同領域而定。凡熟悉此領域之技藝者，在 =專利精神或範圍内，所作之更動或潤飾，均屬於本發 所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在 述之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 圖一係本發明之實施例之外觀示意圖。 圖二係本發明之實施例之剖面圖。 圖二係本發明之實施例之局部示意圖。 圖四係本發明之控制桿體之示意圖。 201203026 圖五係本發明之實施例之操作示意圖。 圖六係本發明之實施例之另一操作示意圖。 圖七係本發明之外觀示意圖。 【主要元件符號說明】 100控制桿體 101殼體 102引腳 ® 103輸出端子 200位移感測器 201第一電路板 202集成處理電路 203第二電路板 204彈性元件 205傳輸元件 φ 206内平板 207殼體位移感測器 300軟排線 301電源線 401垂直桿體 402水平平板 500握套 [S] 11

Claims (1)

1. 201203026 七、申請專利範圍： 1. 一種具有無活動電氣接觸點之位移感測器之旋轉控制 裝置，包含： 一殼體； 一控制桿體，設置於該殼體中，並具有部分突出於爷嗖 體外； 、成 一第一電路板’連接於該控制桿體之一端； 一位移感測器’設置於該殼體中，用以感測該控制桿體 之位置變化，並輸出訊號； 一第一電路板，嵌於該殼體； 一集成處理電路，嵌於該第二電路板，藉以偵測殼體之 移動’並輸出訊號； 複數傳輸元件’連接於該第__電路板及該第 間； 呀双< 該旋轉控制裝置獲取與接收訊號時無須經過活動 2·=項1所述之無活動電氣接觸點之位移感測器之 疋：制裝置，其中該位移感測器係嵌於該第一電路 板·' 具有無活動電氣接觸點之位移感測 ;疋轉控制裝置’更包含一彈性元件，抵靠於該控制 干體，错以使該控制桿體在無受力時保持在垂直狀態。 12 201203026 4. 如請求項3所述之具有無活動電氣接觸點之位移感測 益之旋轉控制裝置，其中該彈性元件為彈簧。 5. 如請求項3所述之具有無活動電氣接觸點之位移感測 器之旋轉控制裝置，其中該控制桿體更包含一垂直桿體 及一水平平板嵌於該垂直桿體之間，該水平平板係用以 抵靠該彈性元件。 6.=吻求項5所述之具有無活動電氣接觸點之位移感測 器之，轉控制裝置’更包含一内平板嵌於於該殼體内 部，糟以支撐該彈性元件，該内平板具有一内開口，以 供該下桿體穿過該内開口。 如睛求項6所述之具有無活動電氣接觸點之位移感測 器之旋轉控制裝置’其中該殼體具有一外開口，以供該 上桿體穿過該外開口。 8.如凊求$ !所述之具有無活動電氣接觸點之位移感測 器之旋轉控制裝置，更包含複數輸出端子敌於該第二電 路板，藉以傳輸控制訊號至一外部處理器。 9·々#求項！所述之具有無活動電氣接觸點之位移感測 器之旋轉控制裝置’其中該位移感測器為一類比式重力 感測器。 i S1 13 201203026 1〇=: 9所述之具有無活動電氣接觸點之位移感測 ::疑轉控制裝置，其中該複數傳輸元件包含三 兩條電源線用以提供電力至該位移感測器。八月’J U = : 1所述之具有無活動電氣接觸點之位移感測 :::轉控制裝置’其中該位移感測器為一數位式重力 月长項11所述之具有無活動電氣接觸點之位移感測 器之，轉控制裝置，其中該複數傳輸元件包含一軟排 ，’糟以輸出三維方向之位置變化，及兩條電源線用以 提供電力至該位移感測器。 13. 如#求項u所述之具有無活動電氣接觸點之位移感測 器之旋轉控制裝置’其中該軟排線包含I2C匯流排及 SPI匯流排。 14. 如咕求項i所述之具有無活動電氣接觸點之位移感測 裔之旋轉控制裝置’其中該位移感測器包含電容式加速 度计、光學式加速度計、或重力感測器。 14 1 SJ