具有無活動電氣接觸點之位移傳感器之旋轉控制裝置的製作方法
2023-12-09 13:10:31
專利名稱：具有無活動電氣接觸點之位移傳感器之旋轉控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明系關於一種旋轉控制裝置，特別系一種具有無活動電氣接觸點之位移傳感器之旋轉控制裝置。
背景技術：
在現今的科技產品中，如滑鼠、遊戲手把、簡報器及手機等等，均可看見微型遊戲杆的身影，微型遊戲杆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方向訊號的按鍵式控制裝置，其具有更好的便利性，因此，旋轉控制裝置逐漸取代一般的按鍵式控制裝置，成為控制裝置及計算機指向裝置中不可或缺的角色。一般的旋轉控制裝置包含一控制杆及兩個可變電阻(VR)，分別感測水平方向及垂直方向的位置變化，當控制杆旋轉時，連接在可變電阻上的指針會隨之變動，進而改變可變電阻的輸出值，因此，無論控制杆旋轉任何角度，均有相對應的單一電阻值，故可藉由這兩個可變電阻的輸出值測定控制杆所在的位置，相對地，透過控制杆的旋轉，可使得可變電阻值改變，進而輸出一特定的控制訊號，以實現控制裝置之功效，如中國臺灣發明專利公告第 1279822號」遊戲杆與開關「所示。此外，光學編碼器亦可用以感測控制杆之位置及變化，並輸出位置之訊號，故可用以取代可變電阻，如中國臺灣發明專利公告第117344號」計算機遊戲杆「所示。然而，在利用可變電阻的旋轉控制裝置中，因為可變電阻與控制杆之指針相互接觸，控制杆移動時，控制杆之指針會隨之移動，進而與可變電阻產生摩擦，這樣的摩擦長久累積下來會導致該旋轉控制裝置的壽命減短。並且，在每次使用該旋轉控制裝置之前，均需要將可變電阻進行校正，使控制杆輸出控制訊號歸零，以免初始電阻值存在誤差。此外，由於摩擦力的作用，可變電阻及控制杆之指針在長期的使用下易產生機械性的磨擦或是輕重不一的撞擊，進而對可變電阻之表層與結構產生破壞性的磨損而影響可變電阻值，導致輸出信號的準確性和穩定性會降低。又因，可變電阻是一種被動式組件(passive element), 其電阻值容易受到環境(例如溫度、溼度等)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。利用光學編碼器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組件及光柵藉以感測控制杆之位置變化，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。
發明內容
為了克服以上所述之缺點及困難，本發明揭露一種具有無活動電氣接觸點之位移傳感器之旋轉控制裝置，包含一殼體；一控制杆體，設置於該殼體中，並有部分突出於該殼體外；一第一電路板，連接於該控制杆體之一端；一位移傳感器，設置於該殼體中，藉以感測該控制杆體之位置變化，並輸出訊號；一第二電路板，焊著集成處理電路，並嵌於該殼體，用以計算殼體之移動，第二電路板邊緣設有輸出端子方便處理後的訊號與電源進出；第一電路板之訊號藉由複數傳輸組件，連接至第二電路板。本發明之一優點在於利用一位移傳感器感測控制杆體之位置變化，其與殼體無任何接觸與摩擦，故此位移傳感器不會產生結構上的損耗，可延長使用的壽命，減少資源的浪費。本發明之另一優點在於位移傳感器不受溫度、壓力、溼度、光線等環境因素的影響，其輸出訊號只取決於位置的改變，故可增加穩定性。本發明之再一優點在於本發明不像一般使用位移傳感器的遊標移動控制裝置，都是靠手腕或手臂的移動來實現控制動作，而是用拇指搭於有支撐機構的轉臺上輕鬆快速操作，可免除手臂、手腕因懸空造成的肌肉酸疼與不適。本發明之又一優點在於本發明可透過遊戲杆模塊的型態進行單獨的販賣，而無須如同市售遊戲杆(如電視遊樂器PS3、XB0X360、Wii的遊戲手把等)，僅能成套販賣。本發明可從以下較佳實施例之敘述並伴隨後附圖式及申請專利範圍使讀者得以清楚了解。
圖1系本發明之實施例之外觀示意圖。
圖2系本發明之實施例之剖面圖。
圖3系本發明之實施例之局部示意圖。
圖4系本發明之控制杆體之示意圖。
圖5系本發明之實施例之操作示意圖。
圖6系本發明之實施例之另一操作示意
圖7系本發明之外觀示意圖。
主要組件符號說明
100控制杆體
101殼體
102引腳
103輸出端子
200位移傳感器
201第一電路板
202集成處理電路
203第二電路板
204彈性組件
205傳輸組件
206內平板
207殼體位移傳感器
300軟排線
301電源線
401垂直杆體402水平平板500 握套
具體實施例方式本發明將以較佳實施例及觀點加以敘述，此類敘述系解釋本發明之結構及程序， 僅用以說明而非用以限制本發明之申請專利範圍。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它實施例中。本發明系關於一種旋轉控制裝置，特別系一種具有具有無活動電氣接觸點之位移傳感器之旋轉控制裝置之旋轉控制裝置，其利用位移傳感器作為感測組件，可有效改善既有的旋轉控制裝置之缺點，更具體而言，上述之位移傳感器為一重力傳感器(gravity sensor)0請參見圖1，圖1為本發明之一實施例之外觀示意圖，其系揭露一具有無活動電氣接觸點之位移傳感器之旋轉控制裝置，包含一控制杆體100、一殼體101、四支引腳102、及四支輸出端子103，其中，殼體101具有一開口，以提供控制杆體100之部分突出於開口外， 而控制杆體100可在此殼體101的開口範圍內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101下表面之端點處，其系用以連結外部支撐機構(如遊戲杆、滑鼠、或簡報器之外殼)並固定，而輸出端子103系用以將此旋轉控制裝置的控制訊號傳輸至外部的處理器 (如遊戲杆、滑鼠、或簡報器之處理器)。熟悉該項技藝者應知悉引腳102及輸出端子103 並不局限於本實施例所揭露之數量與位置。請參見圖2，圖2為本發明之較佳實施例之剖面圖，此具有無活動電氣接觸點之位移傳感器之旋轉控制裝置包含一控制杆體100、一殼體101、四支引腳102、四支輸出端子 103、一位移傳感器200、一第一電路板201、一集成處理電路202、一第二電路板203、一彈性組件204、一殼體位移傳感器207及複數傳輸組件205。其中，殼體101具有一位於其內部之內平板206，彈性組件204系配置於控制杆100與內平板206之間，藉以使該控制杆體100 在無受力時保持在垂直狀態。位移傳感器200系嵌於第一電路板201上，而第一電路板201 系嵌於控制杆體100之底部，當控制杆體100旋轉或擺動時，位移傳感器200的位置會隨之變動，因此可藉以偵測得控制杆體100之位置變化的，並產生控制訊號；透過複數傳輸組件205，而此控制訊號可經由連接於第一電路板201及第二電路板203之間的複數傳輸組件 205傳輸至第二電路板203上的集成處理電路202，接著再經由輸出端子103將此控制訊號傳輸至外部的處理器(如遊戲杆、滑鼠、或簡報器之處理器)，其中第二電路板203系嵌於殼體101底部上。然而，位移傳感器200除了會偵測控制杆體100的位置變化之外，位移傳感器200亦會感測到殼體101的位置變化，若殼體101有些微的晃動或旋轉，則會影響此旋轉控制器的準確性，故本發明利用一嵌於第二電路板203上的殼體位移傳感器207，藉以感測殼體101的位置變化訊號，當位移傳感器200與殼體位移傳感器207所測得的輸出訊號相同時，即表示控制杆體100並未旋轉或擺動，則此輸出訊號系反映出殼體101之位移，亦即反映整個旋轉控制器之位移，當位移傳感器200與殼體位移傳感器207所測得之輸出訊號不同時，兩者之間的差異即代表控制杆體100之旋轉或擺動訊號，而殼體位移傳感器207所測得之訊號仍可反映出旋轉控制器之位移。其中，殼體位移傳感器207可將殼體101的位置變化訊號輸出至集成處理電路202，而集成處理電路202再將位移傳感器200所測得的控制訊號減去殼體位移傳感器207所測得的位置變化訊號，藉以消除殼體101的位置變化對位移傳感器200之影響，進而真實反映出控制杆體100之動作。另一方面，由於殼體位移傳感器207可偵測殼體101之位移，進而得到此旋轉控制器之位移，故使用者亦可直接移動此旋轉控制器以進行操作。由上開敘述可得知，本發明可分別藉由旋轉擺動控制杆體100或移動殼體101，藉以實現控制的作用。因此，透過旋轉擺動控制杆體100或是移動此旋轉控制器，可各別產生不同的控制訊號，進而達到不同的控制手段。在本實施例中，位移傳感器 200為一模擬式重力傳感器，需三條訊號傳輸線以分別傳輸三維方向之訊號，因此，傳輸組件205包含三條傳輸線以及兩條電源線以供應電力給位移傳感器200。請參見圖3，圖3為本發明所揭露之另一實施例之局部示意，此具有無活動電氣接觸點之位移傳感器之旋轉控制裝置包含一控制杆體100、一位移傳感器200、一第一電路板 201、一集成處理電路202、一第二電路板203、四支輸出端子103、及一殼體位移傳感器207。 其連結方式及功能手段與圖2所示之實施例相似，不同之處在於本實施例之位移傳感器 200系採用數字式重力傳感器，其可利用軟排線300以傳輸測得的數字訊號，故連接於第一電路板201及第二電路板203之間的傳輸組件205包含一軟排線300及兩條電源線301。 更具體而言，軟排線300可為I2C總線或SPI總線。請參見圖4，圖4為控制杆體100之一實施例之示意圖，此控制杆體100包含一垂直杆體401及一水平平板402，其中，水平平板402系嵌合於垂直杆體401之間。在本發明之一實施例中，請並參見圖5及圖6，圖5系顯示控制杆體100往一側扳動，而圖6系顯示控制杆體100往另一側扳動，其中，平板402系用以抵靠彈性組件204，當使用者施力至垂直杆體401時，將帶動水平平板402隨之擺動，進而改變此彈性組件204之形狀。更具體的操作方式可參閱圖5及圖6所示。於圖5中，使用者將垂直杆體401往前側扳動時，可帶動水平平板402往前側傾斜，進而壓縮彈性組件204之前側並拉伸彈性組件204之後側。相對地，於圖6中，使用者將垂直杆體401往右側扳動時，可帶動水平平板402往右側傾斜，進而壓縮彈性組件204之右側，並拉伸彈性組件204之左側。而當使用者停止施力時，此彈性組件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，此垂直杆體401回復垂直狀態。在部分實施例中，彈性組件204可為彈簧、高彈性橡膠、高彈性海綿寸寸。請參見圖7，圖7為本發明之實施例之外觀示意圖，其系揭露一具有無活動電氣接觸點之位移傳感器之旋轉控制裝置，包含一控制杆體100、一殼體101、四支引腳102、四支輸出端子103及一握套500，其中，握套500系包覆於控制杆體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操控控制杆體100，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，殼體位移傳感器207可為電容式加速度計、光學式加速度計、數字式重力傳感器、或模擬式重力傳感器等等，而集成處理電路202可包含微處理器、物理處理器、或數字訊號處理器等等。上述敘述係為本發明之較佳實施例。此領域之技藝者應得以領會其系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。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡熟悉此領域之技藝者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本發明所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。
權利要求
1.一種具有無活動電氣接觸點之位移傳感器之旋轉控制裝置，其特徵在於包含一殼體；一控制杆體，設置於所述殼體中，並具有部分突出於所述殼體外；一第一電路板，連接於所述控制杆體之一端；一位移傳感器，設置於所述殼體中，用以感測所述控制杆體之位置變化，並輸出訊號；一第二電路板，嵌於所述殼體；一集成處理電路，嵌於所述第二電路板，藉以偵測殼體之移動，並輸出訊號；複數傳輸組件，連接於所述第一電路板及所述第二電路板之間；藉此，所述旋轉控制裝置獲取與接收訊號時無須經過活動接點。
2.如權利要求1所述之無活動電氣接觸點之位移傳感器之旋轉控制裝置，其特徵在於，所述位移傳感器系嵌於所述第一電路板。
3.如權利要求1所述之具有無活動電氣接觸點之位移傳感器之旋轉控制裝置，其特徵在於，更包含一彈性組件，抵靠於所述控制杆體，藉以使所述控制杆在無受力時保持在垂直狀態。
4.如權利要求3所述之具有無活動電氣接觸點之位移傳感器之旋轉控制裝置，其特徵在於，所述彈性組件為彈簧。
5.如權利要求3所述之具有無活動電氣接觸點之位移傳感器之旋轉控制裝置，其特徵在於，所述控制杆體更包含一垂直杆體及一水平平板嵌於所述垂直杆體之間，所述水平平板系用以抵靠所述彈性組件。
6.如權利要求5所述之具有無活動電氣接觸點之位移傳感器之旋轉控制裝置，其特徵在於，更包含一內平板嵌于于所述殼體內部，藉以支撐所述彈性組件，所述內平板具有一內開口，以供所述下杆體穿過所述內開口。
7.如權利要求6所述之具有無活動電氣接觸點之位移傳感器之旋轉控制裝置，其特徵在於，所述殼體具有一外開口，以供所述上杆體穿過所述外開口。
8.如權利要求1所述之具有無活動電氣接觸點之位移傳感器之旋轉控制裝置，其特徵在於，更包含複數輸出端子嵌於所述第二電路板，藉以傳輸控制訊號至一外部處理器。
9.如權利要求1所述之具有無活動電氣接觸點之位移傳感器之旋轉控制裝置，其特徵在於，所述位移傳感器為一模擬式重力傳感器。
10.如權利要求9所述之具有無活動電氣接觸點之位移傳感器之旋轉控制裝置，其特徵在於，所述複數傳輸組件包含三條傳輸線及兩條電源線用以提供電力至所述位移傳感器ο
11.如權利要求1所述之具有無活動電氣接觸點之位移傳感器之旋轉控制裝置，其特徵在於，所述位移傳感器為一數位式重力傳感器。
12.如權利要求11所述之具有無活動電氣接觸點之位移傳感器之旋轉控制裝置，其特徵在於，所述複數傳輸組件包含一軟排線，藉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所述位移傳感器。
13.如權利要求11所述之具有無活動電氣接觸點之位移傳感器之旋轉控制裝置，其特徵在於，所述軟排線包含I2C總線及SPI總線。
14.如權利要求1所述之具有無活動電氣接觸點之位移傳感器之旋轉控制裝置，其特徵在於，所述位移傳感器包含電容式加速度計、光學式加速度計、或重力傳感器。
全文摘要
一種無活動電氣接點且能感測物體在3度空間位移或旋轉的裝置，包含一殼體；一控制杆，杆體部分設置於殼體中，部分突出於所述殼體外；一第一電路板與位移傳感器，連結於所述控制杆體之一端用以感測所述控制杆體之位置變化；一第二電路板，焊著集成處理電路，並嵌於所述殼體，用以計算殼體之移動，電路板邊緣設有輸出端子方便處理後的訊號與電源進出；第一電路板之訊號藉由複數傳輸組件，連接至第二電路板。
文檔編號G05G1/10GK102339086SQ20101023738
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月27日 優先權日2010年7月27日
發明者徐巍 申請人:巍世科技有限公司