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靜電傳感器與滑動操作設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了靜電傳感器和滑動操作設備。靜電傳感器包括：固定電極、移動電極、分析單元、滑動部件、以及壓接部件。固定電極沿預定方向設置。移動電極面朝固定電極。分析單元構造為基于移動電極與固定電極之間的電容檢測移動電極的位置。滑動部件布置于固定電極與移動電極之間。壓接部件通過磁力將固定電極與移動電極壓接至一起。
【專利說明】靜電傳感器與滑動操作設備

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及靜電傳感器，其利用電位的變化檢測位置，還涉及包含此靜電傳感器 的滑動操作設備。

【背景技術】
[0002] 電子樂器、聲混合器或類似儀器采用包含衰減器的滑動操作設備。在衰減器內，諸 如旋鈕之類的控件被布置于盒狀主體的上部部分，滑動此控件可設定諸如音量、音質、以及 與控件滑動位置對應的效果的參數(shù)。
[0003] 衰減器上安裝了位置檢測設備，其用于檢測控件的滑動位置。例如，PTL1公開了 一種構造，其中相對電阻性元件上表面按壓控件，并且檢測與操作器的位置變化相對應地 變化的電阻值，以此檢測滑動位置。
[0004] 但是，在此通過電阻值的變化檢測位置的方法中，電阻值可能會被操作器與電阻 性元件之間接觸部分的污染、磨損、或類似缺陷所改變。
[0005] 因此，例如，靜電傳感器被認為是具有高可靠性與耐久性的非接觸式位置檢測傳 感器(參照PTL2)。
[0006] {引用列表}
[0007] {專利文件}
[0008] {PTL1}JP2002-124405A
[0009] {PTL2}JP2011-47679A


【發(fā)明內容】

[0010] {技術問題}
[0011] 然而，在靜電傳感器中，由于靜電感應，電極間距離的變化會改變電位。因此，需要 高精度地保持恒定的電極間距離。
[0012] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種靜電傳感器，其在不使用用于確保位置精度的 精細機械組件或復雜形狀的組件的情況下可保持恒定電極間距離。
[0013] {技術方案}
[0014] 本發(fā)明公開的靜電傳感器包括固定電極、移動電極、以及分析單元。固定電極沿預 定方向設置。移動電極面朝固定電極。分析單元構造為基于移動電極與固定電極之間的電 容檢測移動電極的位置。
[0015] 此外，此靜電傳感器還包括滑動部件以及壓接（crimping)部件。滑動部件布置于 固定電極與移動電極之間。壓接部件通過磁力將固定電極與移動電極壓接至一起。
[0016] 因此，本發(fā)明的靜電傳感器通過磁力將電極彼此壓接至一起。相對于使用彈簧片 或類似構造進行壓接的方法，此方法可在大面積內施加均勻的壓力，因此可在不采用精細 機械組件或復雜形狀的組件的情況下，在保證恒定電極間距離的同時允許移動電極滑動。 此外，通過調節(jié)磁場強度可方便控制壓接時的壓力。因此在能夠在使用較小操作力滑動移 動電極的同時，可以保證電極間距離恒定。
[0017] 壓接部件優(yōu)選地包含由磁性材料制成的框體（housing)以及設置于框體之內的磁 鐵。優(yōu)選使框體與磁鐵組成的結構為固定電極、移動電極被夾于框體、磁鐵之間。因此，當 磁鐵被安置于框體之內時，磁通量不會泄露出框體。從而減少了對其他組件的影響。
[0018] 滑動部件優(yōu)選的由具有低摩擦系數(shù)與高耐久度的材料(例如高分子聚乙烯）制成。
[0019] 本發(fā)明的靜電傳感器與移動體共同使用，此移動體在預定方向上移動，因此起到 滑動操作設備的作用。在此情況下，移動體優(yōu)選地包含與壓接部件的一部分接觸的接觸部 分。接觸部分將傳輸至移動體的動力傳輸至壓接部件。優(yōu)選地，移動電極在預定方向上與 移動體的移動相關聯(lián)地進行移動。即，所有組件并非優(yōu)選地成為整體。當固定電極與移動 電極壓接至一起時，此移動體自身作為獨立組件優(yōu)選地傳輸動力至移動電極。此結構確保 一個裕量，使得移動體自身可在預定方向之外的方向上移動一定程度。以此消除了過高的 組件尺寸精度要求，從而使得制造更加便利。
[0020] {有益效果}
[0021] 本發(fā)明可以在不采用精細機械組件或復雜形狀的組件來保持位置精度的情況下 保持恒定電極間距離。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1A為滑動操作設備的俯視圖。
[0023] 圖1B為滑動操作設備的側視圖。
[0024] 圖1C為滑動操作設備沿圖1B內A-A線截取的截面剖視圖。
[0025] 圖2為靜電式傳感器的框圖。

【具體實施方式】
[0026] 以下將參照附圖對本發(fā)明實施例進行描述。圖1A、1B與1C均為根據(jù)本發(fā)明實施 例的滑動操作設備的不圖。圖1A為俯視圖，圖1B為省略了框體部分的側視圖，圖1C為沿 A-A方向的截面剖視圖。
[0027] 滑動操作設備被用作衰減器，其例如以設置于聲學混頻器中的多重衰減器方式來 使用。從外觀上看，此滑動操作設備包括第一下部框體11、第二下部框體12、以及上部框體 13。
[0028] 第一下部框體11與第二下部框體12均由薄金屬板形成，并且彼此耦接以形成內 部中空的長方體形狀框體。第一下部框體11形成滑動操作設備的第一側表面（圖中X方向 一側的側表面)、下表面的一部分（圖中的-z方向一側)以及上表面的一部分（圖中Z方向一 側)。第二下部框體12形成滑動操作設備的第二側表面（圖中-X方向一側的側表面)、下表 面的一部分以及上表面的一部分。雖然圖中未示出，第一下部框體11與第二下部框體12 還形成了前表面（Y方向側）以及后表面（-Y方向側)。
[0029] 在第一下部框體11和第二下部框體12內部設置滑動軸17和移動體22。滑動軸 17沿著上述框體的縱向方向（Y與-Y方向）延伸。移動體22由滑動軸17支持以滑動，并 且可以沿著滑動軸17的縱向方向移動。滑動軸17為圓柱形金屬棒，并且其兩個端部分分 別固定于第一下部框體11與第二下部框體12上。
[0030] 第一下部框體11與第二下部框體12的頂表面分別各自與上部框體13耦接。上 部框體13包括水平部分與直立部分。水平部分與第一下部框體11、第二下部框體12耦接。 直立部分設置于水平部分的兩側并直立延伸至頂部。
[0031] 上部框體13的水平部分內，形成了一個沿縱向方向延伸的狹縫71。在狹縫71的 下表面?zhèn)龋诘谝幌虏靠蝮w11與第二下部框體12之間布置出一道空隙。通過狹縫71，配置 了薄片狀控件21。此控件21由移動體22延伸至頂部。
[0032] 如圖1C所示，移動體22包括長方體形狀的滑動框體23、圓柱體部件171以及導軸 24。滑動框體23與操作器21耦接。圓柱體部件171與操作器21耦接，并且允許滑動軸17 插入。導軸24耦接至滑動框體23,并且從與滑動框體23相耦接的表面相反側的另一面開 始沿X方向延伸。即，圖1C內陰影區(qū)域內所示的各個結構(操作器21、滑動框體23、圓柱體 部件171與導軸24)全部耦接成為整體。
[0033] 在上部框體13的水平部分，接收滑輪15與驅動滑輪16安裝于沿縱向方向的末端 部分。在接收滑輪15與驅動滑輪16上安裝了同步帶91。在驅動滑輪16上安裝了馬達51。 同步帶91與控件21耦接。因此，當同步帶91隨馬達51的旋轉而移動時，控件21沿縱向 方向移動。因此，移動體22內與操作器21耦接的圓柱體部分171在滑動軸17上滑動，并 且移動體22滑動地移動。
[0034] 滑動框體23包括下側表面上的凹槽。位于第二下部框體12尾部的導板121插入 至此凹槽，因此移動體22被約束在縱向上滑動。
[0035] 移動體22可以不僅由馬達51驅動而移動，同樣可由用戶通過手動操作控件21而 滑動。
[0036] 此滑動操作設備檢測移動體22的滑動位置，并且將表示檢測到的滑動位置的信 息輸出至聲混合器中的控制單元(未示出）。隨后，聲混合器中的控制單元根據(jù)此信息設置 諸如音量、音質和效果之類的參數(shù)。
[0037] 以下描述移動體22的滑動位置檢測的配置。如圖1B與圖1C所示，從滑動框體23 沿X方向延伸的導軸24通過磁鐵盒31中的布置的小孔來接觸磁鐵25。此處，導軸24的數(shù) 量并不限制于此實施例中的示例數(shù)量（3個)。
[0038] 導軸24對應于接觸部分，并且不耦接于磁鐵盒31、磁鐵25。即，移動體22不與磁 鐵盒31、磁鐵25相結合在一起，因此形成一個單獨的組件。因此，移動體22將傳輸至操作 器21的動力傳輸至磁鐵盒31、磁鐵25,同時移動體22可以沿著除了縱向外的其他方向（X 與-X方向）移動一定程度。
[0039] 磁鐵25為長方體形狀的鐵氧體磁鐵。磁鐵盒31與磁鐵25耦接。磁鐵盒31具有 的形狀為在X方向開口并且覆蓋磁鐵25。磁鐵盒31的X方向側的末端部分延伸至Z與-Z 方向，并且磁鐵盒31與移動電極26的-X方向側表面相耦接。
[0040] 同樣如圖2所示，移動電極26為形成在印刷電路板上并且被絕緣層覆蓋的矩形平 面電極。滑動部件(片)261附接至絕緣層各個表面之中的X方向側表面。滑動部件261由 具有低摩擦系數(shù)與高耐久性的材料(例如，泡沫狀的高分子聚乙烯）制成。
[0041] 滑動部件261與固定電極30接觸。固定電極30由平面電極(第一感應電極32A、 第二感應電極32B、電位檢測電極33A以及電位檢測電極33B)組成，其形成在印刷電路板 上并且被絕緣層覆蓋。印刷電路板與第一下部框體11耦接。第一下部框體11由諸如鍍鋅 鋼板等磁性材料形成。此處，第二下部框體12和上部框體13采用輕便且高強度部件(例如 SUS)。
[0042] 因此，由于上述磁鐵25與第一下部框體11通過磁力吸引，移動電極26壓接至固 定電極30。可以調節(jié)磁鐵25的磁場大小，以便在允許移動電極26隨小的操作力而滑動的 同時使得移動電極26與固定電極30壓接至一起。因此，移動電極26可以通過附接至絕緣 層表面的滑動部件261在面對固定電極30保持恒定距離的同時沿縱向方向滑動。
[0043] 此處，滑動組件261可以附接至移動電極26的表面。
[0044] 第一下部框體11可以由磁鐵代替，并且磁鐵25可以由磁性材料代替。在本實施 例的結構中，磁鐵安置于框體內部，從而可以阻止磁通量泄露至框體外部，以減小對其他部 件的影響。
[0045] 接下來，圖2為靜電傳感器的框圖。靜電式傳感器包括上述的固定電極30、面朝 固定電極30的移動電極26、供電單元102、分析單元103、馬達驅動單元104、以及控制單元 101。供電單元102為固定電極30供電。分析單元103檢測固定電極30與移動電極26之 間的電容，以此檢測移動電極26的位置。
[0046] 控制單元101為整體控制各個構造的功能性單元。控制單元101控制馬達驅動單 元104驅動馬達51并且移動同步帶91，從而使移動電極26移動。
[0047] 固定電極30由第一感應電極32A、第二感應電極32B、電位檢測電極33A以及電位 檢測電極33B組成。第一感應電極32A和第二感應電極32B為各自在滑動操作設備的縱向 方向上較長并且形成為矩形的平面電極。電位檢測電極33A和電位檢測電極33B布置于第 一感應電極32A與第二感應電極32B之間的區(qū)域。
[0048] 電位檢測電極33A與電位檢測電極33B均為平面電極，其中電極圖案沿著滑動操 作設備的縱向方向改變(在本例中，電極圖案分別為直角三角形形狀)，并且被布置為彼此 接近且形成點對稱關系。電位檢測電極33A、電位檢測電極33B在縱向方向上的長度與第一 感應電極32A、第二感應電極32B在縱向方向上的長度相等。
[0049] 第一感應電極32A、第二感應電極32B分別與供電單元102耦接。電位檢測電極 33A與電位檢測電極33B分別與分析單元103耦接。
[0050] 供電單元102例如輸出傳輸信號(矩形波)，其中電壓根據(jù)控制單元101的控制而 以脈沖形式變化，從而為第一感應電極32A、第二感應電極32B提供電壓。
[0051] 當電壓由供電單元102提供至第一感應電極32A、第二感應電極32B時，通過靜電 感應效應，移動電極26內感生出電荷。
[0052] 當移動電極26內感生出電荷時，通過靜電感應效應，進一步在電位檢測電極33A、 電位檢測電極33B內感生出電荷。
[0053] 在電位檢測電極33A、電位檢測電極33B中感生出的電荷量取決于面對移動電極 26的各個部分的面積。因此，例如，移動電極26離馬達51側越近時，電位檢測電極33B中 感生出的電荷量越大。移動電極26離馬達51側越遠時，電位檢測電極33A中感生出的電 荷量越大。
[0054] 基于電位檢測電極33A、電位檢測電極33B中感生出的電荷量，分析單元103獲得 電流量差值，使得可以檢測移動電極26的現(xiàn)時位置(絕對位置)。關于檢測位置的信息輸出 至控制單元101，并且隨后又從控制單元101輸出至聲混合器中的控制單元(未示出）。
[0055] 如上所述，靜電傳感器可以檢測移動電極26的滑動位置，即移動體22的滑動位 置。隨后，在靜電傳感器內，固定電極30與移動電極26通過磁力壓接至一起。因此，在大 面積內產(chǎn)生均勻的壓力。這允許在不采用精細機械組件或復雜形狀組件的情況下可確保電 極間距離恒定，還可允許移動電極26滑動。
[0056] 盡管在本實施例的實例中描述的電位檢測電極33A、電位檢測電極33B被配置為 三角形，但電位檢測電極的配置圖案并不僅限于此示例。
[0057] 本發(fā)明可以用于檢測移動體位置以用于操作的設備，例如，除了以上實施例中描 述的聲混合器中衰減器之外的電子音樂設備的操作單元以及通用測量設備的移動部分。
[0058] {參考符號列表}
[0059] 11...第一下部框體，12...第二下部框體，13...上部框體，15...接收滑輪， 16.. .驅動滑輪，17...滑動軸，21...控件，22...移動體，23...滑動框體，24...導軸， 25.. .磁鐵，26...移動電極，30...固定電極，31...磁鐵盒，51...馬達，71...狹縫， 91.. .同步帶。
【權利要求】
1. 一種靜電傳感器，包括： 固定電極，其沿著預定方向設置； 移動電極，其面朝所述固定電極； 分析單元，其構造為基于所述移動電極與所述固定電極之間的電容來檢測所述移動電 極的位置； 滑動部件，其布置于所述固定電極與所述移動電極之間；以及 壓接部件，其通過磁力將所述固定電極與所述移動電極壓接至一起。
2. 如權利要求1所述的靜電傳感器， 其中，所述壓接部件包括由磁性材料制成的框體和設置于所述框體內的磁鐵，并且 所述框體與所述磁鐵形成使所述固定電極和所述移動電極被夾于所述框體與所述磁 鐵之間的結構。
3. 如權利要求1或2所述的靜電傳感器， 其中，所述滑動部件由高分子聚乙烯制成。
4. 一種滑動操作設備，包括： 如權利要求1至3中任一項所述的靜電傳感器；以及 移動體，其構造為沿著預定方向移動， 其中，所述移動體包括與所述壓接部件的一部分相接觸的接觸部分，并且 所述接觸部分構造為將傳輸至所述移動體的動力傳輸至所述壓接部件，使得所述移動 電極沿著與所述移動體的移動相關聯(lián)的預定方向移動。
【文檔編號】G01D5/24GK104061949SQ201410098586
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年3月17日 優(yōu)先權日:2013年3月18日
【發(fā)明者】丹羽治雄 申請人:雅馬哈株式會社