静电传感器与滑动操作设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了静电传感器和滑动操作设备。静电传感器包括：固定电极、移动电极、分析单元、滑动部件、以及压接部件。固定电极沿预定方向设置。移动电极面朝固定电极。分析单元构造为基于移动电极与固定电极之间的电容检测移动电极的位置。滑动部件布置于固定电极与移动电极之间。压接部件通过磁力将固定电极与移动电极压接至一起。
【专利说明】静电传感器与滑动操作设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及静电传感器，其利用电位的变化检测位置，还涉及包含此静电传感器 的滑动操作设备。
【背景技术】
[0002] 电子乐器、声混合器或类似仪器采用包含衰减器的滑动操作设备。在衰减器内，诸 如旋钮之类的控件被布置于盒状主体的上部部分，滑动此控件可设定诸如音量、音质、以及 与控件滑动位置对应的效果的参数。
[0003] 衰减器上安装了位置检测设备，其用于检测控件的滑动位置。例如，PTL1公开了 一种构造，其中相对电阻性元件上表面按压控件，并且检测与操作器的位置变化相对应地 变化的电阻值，以此检测滑动位置。
[0004] 但是，在此通过电阻值的变化检测位置的方法中，电阻值可能会被操作器与电阻 性元件之间接触部分的污染、磨损、或类似缺陷所改变。
[0005] 因此，例如，静电传感器被认为是具有高可靠性与耐久性的非接触式位置检测传 感器(参照PTL2)。
[0006] {引用列表}
[0007] {专利文件}
[0008] {PTL1}JP2002-124405A
[0009] {PTL2}JP2011-47679A
【发明内容】
[0010] {技术问题}
[0011] 然而，在静电传感器中，由于静电感应，电极间距离的变化会改变电位。因此，需要 高精度地保持恒定的电极间距离。
[0012] 因此，本发明的目的在于提供一种静电传感器，其在不使用用于确保位置精度的 精细机械组件或复杂形状的组件的情况下可保持恒定电极间距离。
[0013] {技术方案}
[0014] 本发明公开的静电传感器包括固定电极、移动电极、以及分析单元。固定电极沿预 定方向设置。移动电极面朝固定电极。分析单元构造为基于移动电极与固定电极之间的电 容检测移动电极的位置。
[0015] 此外，此静电传感器还包括滑动部件以及压接（crimping)部件。滑动部件布置于 固定电极与移动电极之间。压接部件通过磁力将固定电极与移动电极压接至一起。
[0016] 因此，本发明的静电传感器通过磁力将电极彼此压接至一起。相对于使用弹簧片 或类似构造进行压接的方法，此方法可在大面积内施加均匀的压力，因此可在不采用精细 机械组件或复杂形状的组件的情况下，在保证恒定电极间距离的同时允许移动电极滑动。 此外，通过调节磁场强度可方便控制压接时的压力。因此在能够在使用较小操作力滑动移 动电极的同时，可以保证电极间距离恒定。
[0017] 压接部件优选地包含由磁性材料制成的框体（housing)以及设置于框体之内的磁 铁。优选使框体与磁铁组成的结构为固定电极、移动电极被夹于框体、磁铁之间。因此，当 磁铁被安置于框体之内时，磁通量不会泄露出框体。从而减少了对其他组件的影响。
[0018] 滑动部件优选的由具有低摩擦系数与高耐久度的材料(例如高分子聚乙烯）制成。
[0019] 本发明的静电传感器与移动体共同使用，此移动体在预定方向上移动，因此起到 滑动操作设备的作用。在此情况下，移动体优选地包含与压接部件的一部分接触的接触部 分。接触部分将传输至移动体的动力传输至压接部件。优选地，移动电极在预定方向上与 移动体的移动相关联地进行移动。即，所有组件并非优选地成为整体。当固定电极与移动 电极压接至一起时，此移动体自身作为独立组件优选地传输动力至移动电极。此结构确保 一个裕量，使得移动体自身可在预定方向之外的方向上移动一定程度。以此消除了过高的 组件尺寸精度要求，从而使得制造更加便利。
[0020] {有益效果}
[0021] 本发明可以在不采用精细机械组件或复杂形状的组件来保持位置精度的情况下 保持恒定电极间距离。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1A为滑动操作设备的俯视图。
[0023] 图1B为滑动操作设备的侧视图。
[0024] 图1C为滑动操作设备沿图1B内A-A线截取的截面剖视图。
[0025] 图2为静电式传感器的框图。
【具体实施方式】
[0026] 以下将参照附图对本发明实施例进行描述。图1A、1B与1C均为根据本发明实施 例的滑动操作设备的不图。图1A为俯视图，图1B为省略了框体部分的侧视图，图1C为沿 A-A方向的截面剖视图。
[0027] 滑动操作设备被用作衰减器，其例如以设置于声学混频器中的多重衰减器方式来 使用。从外观上看，此滑动操作设备包括第一下部框体11、第二下部框体12、以及上部框体 13。
[0028] 第一下部框体11与第二下部框体12均由薄金属板形成，并且彼此耦接以形成内 部中空的长方体形状框体。第一下部框体11形成滑动操作设备的第一侧表面（图中X方向 一侧的侧表面)、下表面的一部分（图中的-z方向一侧)以及上表面的一部分（图中Z方向一 侧)。第二下部框体12形成滑动操作设备的第二侧表面（图中-X方向一侧的侧表面)、下表 面的一部分以及上表面的一部分。虽然图中未示出，第一下部框体11与第二下部框体12 还形成了前表面（Y方向侧）以及后表面（-Y方向侧)。
[0029] 在第一下部框体11和第二下部框体12内部设置滑动轴17和移动体22。滑动轴 17沿着上述框体的纵向方向（Y与-Y方向）延伸。移动体22由滑动轴17支持以滑动，并 且可以沿着滑动轴17的纵向方向移动。滑动轴17为圆柱形金属棒，并且其两个端部分分 别固定于第一下部框体11与第二下部框体12上。
[0030] 第一下部框体11与第二下部框体12的顶表面分别各自与上部框体13耦接。上 部框体13包括水平部分与直立部分。水平部分与第一下部框体11、第二下部框体12耦接。 直立部分设置于水平部分的两侧并直立延伸至顶部。
[0031] 上部框体13的水平部分内，形成了一个沿纵向方向延伸的狭缝71。在狭缝71的 下表面侧，在第一下部框体11与第二下部框体12之间布置出一道空隙。通过狭缝71，配置 了薄片状控件21。此控件21由移动体22延伸至顶部。
[0032] 如图1C所示，移动体22包括长方体形状的滑动框体23、圆柱体部件171以及导轴 24。滑动框体23与操作器21耦接。圆柱体部件171与操作器21耦接，并且允许滑动轴17 插入。导轴24耦接至滑动框体23,并且从与滑动框体23相耦接的表面相反侧的另一面开 始沿X方向延伸。即，图1C内阴影区域内所示的各个结构(操作器21、滑动框体23、圆柱体 部件171与导轴24)全部耦接成为整体。
[0033] 在上部框体13的水平部分，接收滑轮15与驱动滑轮16安装于沿纵向方向的末端 部分。在接收滑轮15与驱动滑轮16上安装了同步带91。在驱动滑轮16上安装了马达51。 同步带91与控件21耦接。因此，当同步带91随马达51的旋转而移动时，控件21沿纵向 方向移动。因此，移动体22内与操作器21耦接的圆柱体部分171在滑动轴17上滑动，并 且移动体22滑动地移动。
[0034] 滑动框体23包括下侧表面上的凹槽。位于第二下部框体12尾部的导板121插入 至此凹槽，因此移动体22被约束在纵向上滑动。
[0035] 移动体22可以不仅由马达51驱动而移动，同样可由用户通过手动操作控件21而 滑动。
[0036] 此滑动操作设备检测移动体22的滑动位置，并且将表示检测到的滑动位置的信 息输出至声混合器中的控制单元(未示出）。随后，声混合器中的控制单元根据此信息设置 诸如音量、音质和效果之类的参数。
[0037] 以下描述移动体22的滑动位置检测的配置。如图1B与图1C所示，从滑动框体23 沿X方向延伸的导轴24通过磁铁盒31中的布置的小孔来接触磁铁25。此处，导轴24的数 量并不限制于此实施例中的示例数量（3个)。
[0038] 导轴24对应于接触部分，并且不耦接于磁铁盒31、磁铁25。即，移动体22不与磁 铁盒31、磁铁25相结合在一起，因此形成一个单独的组件。因此，移动体22将传输至操作 器21的动力传输至磁铁盒31、磁铁25,同时移动体22可以沿着除了纵向外的其他方向（X 与-X方向）移动一定程度。
[0039] 磁铁25为长方体形状的铁氧体磁铁。磁铁盒31与磁铁25耦接。磁铁盒31具有 的形状为在X方向开口并且覆盖磁铁25。磁铁盒31的X方向侧的末端部分延伸至Z与-Z 方向，并且磁铁盒31与移动电极26的-X方向侧表面相耦接。
[0040] 同样如图2所示，移动电极26为形成在印刷电路板上并且被绝缘层覆盖的矩形平 面电极。滑动部件(片)261附接至绝缘层各个表面之中的X方向侧表面。滑动部件261由 具有低摩擦系数与高耐久性的材料(例如，泡沫状的高分子聚乙烯）制成。
[0041] 滑动部件261与固定电极30接触。固定电极30由平面电极(第一感应电极32A、 第二感应电极32B、电位检测电极33A以及电位检测电极33B)组成，其形成在印刷电路板 上并且被绝缘层覆盖。印刷电路板与第一下部框体11耦接。第一下部框体11由诸如镀锌 钢板等磁性材料形成。此处，第二下部框体12和上部框体13采用轻便且高强度部件(例如 SUS)。
[0042] 因此，由于上述磁铁25与第一下部框体11通过磁力吸引，移动电极26压接至固 定电极30。可以调节磁铁25的磁场大�。员阍谠市硪贫缂�26随小的操作力而滑动的 同时使得移动电极26与固定电极30压接至一起。因此，移动电极26可以通过附接至绝缘 层表面的滑动部件261在面对固定电极30保持恒定距离的同时沿纵向方向滑动。
[0043] 此处，滑动组件261可以附接至移动电极26的表面。
[0044] 第一下部框体11可以由磁铁代替，并且磁铁25可以由磁性材料代替。在本实施 例的结构中，磁铁安置于框体内部，从而可以阻止磁通量泄露至框体外部，以减小对其他部 件的影响。
[0045] 接下来，图2为静电传感器的框图。静电式传感器包括上述的固定电极30、面朝 固定电极30的移动电极26、供电单元102、分析单元103、马达驱动单元104、以及控制单元 101。供电单元102为固定电极30供电。分析单元103检测固定电极30与移动电极26之 间的电容，以此检测移动电极26的位置。
[0046] 控制单元101为整体控制各个构造的功能性单元。控制单元101控制马达驱动单 元104驱动马达51并且移动同步带91，从而使移动电极26移动。
[0047] 固定电极30由第一感应电极32A、第二感应电极32B、电位检测电极33A以及电位 检测电极33B组成。第一感应电极32A和第二感应电极32B为各自在滑动操作设备的纵向 方向上较长并且形成为矩形的平面电极。电位检测电极33A和电位检测电极33B布置于第 一感应电极32A与第二感应电极32B之间的区域。
[0048] 电位检测电极33A与电位检测电极33B均为平面电极，其中电极图案沿着滑动操 作设备的纵向方向改变(在本例中，电极图案分别为直角三角形形状)，并且被布置为彼此 接近且形成点对称关系。电位检测电极33A、电位检测电极33B在纵向方向上的长度与第一 感应电极32A、第二感应电极32B在纵向方向上的长度相等。
[0049] 第一感应电极32A、第二感应电极32B分别与供电单元102耦接。电位检测电极 33A与电位检测电极33B分别与分析单元103耦接。
[0050] 供电单元102例如输出传输信号(矩形波)，其中电压根据控制单元101的控制而 以脉冲形式变化，从而为第一感应电极32A、第二感应电极32B提供电压。
[0051] 当电压由供电单元102提供至第一感应电极32A、第二感应电极32B时，通过静电 感应效应，移动电极26内感生出电荷。
[0052] 当移动电极26内感生出电荷时，通过静电感应效应，进一步在电位检测电极33A、 电位检测电极33B内感生出电荷。
[0053] 在电位检测电极33A、电位检测电极33B中感生出的电荷量取决于面对移动电极 26的各个部分的面积。因此，例如，移动电极26离马达51侧越近时，电位检测电极33B中 感生出的电荷量越大。移动电极26离马达51侧越远时，电位检测电极33A中感生出的电 荷量越大。
[0054] 基于电位检测电极33A、电位检测电极33B中感生出的电荷量，分析单元103获得 电流量差值，使得可以检测移动电极26的现时位置(绝对位置)。关于检测位置的信息输出 至控制单元101，并且随后又从控制单元101输出至声混合器中的控制单元(未示出）。
[0055] 如上所述，静电传感器可以检测移动电极26的滑动位置，即移动体22的滑动位 置。随后，在静电传感器内，固定电极30与移动电极26通过磁力压接至一起。因此，在大 面积内产生均匀的压力。这允许在不采用精细机械组件或复杂形状组件的情况下可确保电 极间距离恒定，还可允许移动电极26滑动。
[0056] 尽管在本实施例的实例中描述的电位检测电极33A、电位检测电极33B被配置为 三角形，但电位检测电极的配置图案并不仅限于此示例。
[0057] 本发明可以用于检测移动体位置以用于操作的设备，例如，除了以上实施例中描 述的声混合器中衰减器之外的电子音乐设备的操作单元以及通用测量设备的移动部分。
[0058] {参考符号列表}
[0059] 11...第一下部框体，12...第二下部框体，13...上部框体，15...接收滑轮， 16.. .驱动滑轮，17...滑动轴，21...控件，22...移动体，23...滑动框体，24...导轴， 25.. .磁铁，26...移动电极，30...固定电极，31...磁铁盒，51...马达，71...狭缝， 91.. .同步带。
【权利要求】
1. 一种静电传感器，包括： 固定电极，其沿着预定方向设置； 移动电极，其面朝所述固定电极； 分析单元，其构造为基于所述移动电极与所述固定电极之间的电容来检测所述移动电 极的位置； 滑动部件，其布置于所述固定电极与所述移动电极之间；以及 压接部件，其通过磁力将所述固定电极与所述移动电极压接至一起。
2. 如权利要求1所述的静电传感器， 其中，所述压接部件包括由磁性材料制成的框体和设置于所述框体内的磁铁，并且 所述框体与所述磁铁形成使所述固定电极和所述移动电极被夹于所述框体与所述磁 铁之间的结构。
3. 如权利要求1或2所述的静电传感器， 其中，所述滑动部件由高分子聚乙烯制成。
4. 一种滑动操作设备，包括： 如权利要求1至3中任一项所述的静电传感器；以及 移动体，其构造为沿着预定方向移动， 其中，所述移动体包括与所述压接部件的一部分相接触的接触部分，并且 所述接触部分构造为将传输至所述移动体的动力传输至所述压接部件，使得所述移动 电极沿着与所述移动体的移动相关联的预定方向移动。
【文档编号】G01D5/24GK104061949SQ201410098586
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年3月17日 优先权日:2013年3月18日
【发明者】丹羽治雄 申请人:雅马哈株式会社
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