靜電傳感器與滑動(dòng)操作設(shè)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(dòng)操作設(shè)備。靜電傳感器包括：固定電極、移動(dòng)電極、分析單元、滑動(dòng)部件、以及壓接部件。固定電極沿預(yù)定方向設(shè)置。移動(dòng)電極面朝固定電極。分析單元構(gòu)造為基于移動(dòng)電極與固定電極之間的電容檢測(cè)移動(dòng)電極的位置?；瑒?dòng)部件布置于固定電極與移動(dòng)電極之間。壓接部件通過磁力將固定電極與移動(dòng)電極壓接至一起。
【專利說明】靜電傳感器與滑動(dòng)操作設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及靜電傳感器，其利用電位的變化檢測(cè)位置，還涉及包含此靜電傳感器 的滑動(dòng)操作設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002] 電子樂器、聲混合器或類似儀器采用包含衰減器的滑動(dòng)操作設(shè)備。在衰減器內(nèi)，諸 如旋鈕之類的控件被布置于盒狀主體的上部部分，滑動(dòng)此控件可設(shè)定諸如音量、音質(zhì)、以及 與控件滑動(dòng)位置對(duì)應(yīng)的效果的參數(shù)。
[0003] 衰減器上安裝了位置檢測(cè)設(shè)備，其用于檢測(cè)控件的滑動(dòng)位置。例如，PTL1公開了 一種構(gòu)造，其中相對(duì)電阻性元件上表面按壓控件，并且檢測(cè)與操作器的位置變化相對(duì)應(yīng)地 變化的電阻值，以此檢測(cè)滑動(dòng)位置。
[0004] 但是，在此通過電阻值的變化檢測(cè)位置的方法中，電阻值可能會(huì)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(rèn)為是具有高可靠性與耐久性的非接觸式位置檢測(cè)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(nèi)容】

[0010] {技術(shù)問題}
[0011] 然而，在靜電傳感器中，由于靜電感應(yīng)，電極間距離的變化會(huì)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(xì)機(jī)械組件或復(fù)雜形狀的組件的情況下可保持恒定電極間距離。
[0013] {技術(shù)方案}
[0014] 本發(fā)明公開的靜電傳感器包括固定電極、移動(dòng)電極、以及分析單元。固定電極沿預(yù) 定方向設(shè)置。移動(dòng)電極面朝固定電極。分析單元構(gòu)造為基于移動(dòng)電極與固定電極之間的電 容檢測(cè)移動(dòng)電極的位置。
[0015] 此外，此靜電傳感器還包括滑動(dòng)部件以及壓接（crimping)部件?；瑒?dòng)部件布置于 固定電極與移動(dòng)電極之間。壓接部件通過磁力將固定電極與移動(dòng)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(duì)于使用彈簧片 或類似構(gòu)造進(jìn)行壓接的方法，此方法可在大面積內(nèi)施加均勻的壓力，因此可在不采用精細(xì) 機(jī)械組件或復(fù)雜形狀的組件的情況下，在保證恒定電極間距離的同時(shí)允許移動(dòng)電極滑動(dòng)。 此外，通過調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)度可方便控制壓接時(shí)的壓力。因此在能夠在使用較小操作力滑動(dòng)移 動(dòng)電極的同時(shí)，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(shè)置于框體之內(nèi)的磁 鐵。優(yōu)選使框體與磁鐵組成的結(jié)構(gòu)為固定電極、移動(dòng)電極被夾于框體、磁鐵之間。因此，當(dāng) 磁鐵被安置于框體之內(nèi)時(shí)，磁通量不會(huì)泄露出框體。從而減少了對(duì)其他組件的影響。
[0018] 滑動(dòng)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(dòng)體共同使用，此移動(dòng)體在預(yù)定方向上移動(dòng)，因此起到 滑動(dòng)操作設(shè)備的作用。在此情況下，移動(dòng)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(dòng)體的動(dòng)力傳輸至壓接部件。優(yōu)選地，移動(dòng)電極在預(yù)定方向上與 移動(dòng)體的移動(dòng)相關(guān)聯(lián)地進(jìn)行移動(dòng)。即，所有組件并非優(yōu)選地成為整體。當(dāng)固定電極與移動(dòng) 電極壓接至一起時(shí)，此移動(dòng)體自身作為獨(dú)立組件優(yōu)選地傳輸動(dòng)力至移動(dòng)電極。此結(jié)構(gòu)確保 一個(gè)裕量，使得移動(dòng)體自身可在預(yù)定方向之外的方向上移動(dòng)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(xì)機(jī)械組件或復(fù)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(dòng)操作設(shè)備的俯視圖。
[0023] 圖1B為滑動(dòng)操作設(shè)備的側(cè)視圖。
[0024] 圖1C為滑動(dòng)操作設(shè)備沿圖1B內(nèi)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(shí)施方式】
[0026] 以下將參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行描述。圖1A、1B與1C均為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施 例的滑動(dòng)操作設(shè)備的不圖。圖1A為俯視圖，圖1B為省略了框體部分的側(cè)視圖，圖1C為沿 A-A方向的截面剖視圖。
[0027] 滑動(dòng)操作設(shè)備被用作衰減器，其例如以設(shè)置于聲學(xué)混頻器中的多重衰減器方式來 使用。從外觀上看，此滑動(dòng)操作設(shè)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(nèi) 部中空的長(zhǎng)方體形狀框體。第一下部框體11形成滑動(dòng)操作設(shè)備的第一側(cè)表面（圖中X方向 一側(cè)的側(cè)表面)、下表面的一部分（圖中的-z方向一側(cè))以及上表面的一部分（圖中Z方向一 側(cè))。第二下部框體12形成滑動(dòng)操作設(shè)備的第二側(cè)表面（圖中-X方向一側(cè)的側(cè)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(cè)）以及后表面（-Y方向側(cè))。
[0029] 在第一下部框體11和第二下部框體12內(nèi)部設(shè)置滑動(dòng)軸17和移動(dòng)體22?；瑒?dòng)軸 17沿著上述框體的縱向方向（Y與-Y方向）延伸。移動(dòng)體22由滑動(dòng)軸17支持以滑動(dòng)，并 且可以沿著滑動(dòng)軸17的縱向方向移動(dòng)?；瑒?dòng)軸17為圓柱形金屬棒，并且其兩個(gè)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(shè)置于水平部分的兩側(cè)并直立延伸至頂部。
[0031] 上部框體13的水平部分內(nèi)，形成了一個(gè)沿縱向方向延伸的狹縫71。在狹縫71的 下表面?zhèn)?，在第一下部框體11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(dòng)體22延伸至頂部。
[0032] 如圖1C所示，移動(dòng)體22包括長(zhǎng)方體形狀的滑動(dòng)框體23、圓柱體部件171以及導(dǎo)軸 24?；瑒?dòng)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(dòng)軸17 插入。導(dǎo)軸24耦接至滑動(dòng)框體23,并且從與滑動(dòng)框體23相耦接的表面相反側(cè)的另一面開 始沿X方向延伸。即，圖1C內(nèi)陰影區(qū)域內(nèi)所示的各個(gè)結(jié)構(gòu)(操作器21、滑動(dòng)框體23、圓柱體 部件171與導(dǎo)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(qū)動(dòng)滑輪16安裝于沿縱向方向的末端 部分。在接收滑輪15與驅(qū)動(dòng)滑輪16上安裝了同步帶91。在驅(qū)動(dòng)滑輪16上安裝了馬達(dá)51。 同步帶91與控件21耦接。因此，當(dāng)同步帶91隨馬達(dá)51的旋轉(zhuǎn)而移動(dòng)時(shí)，控件21沿縱向 方向移動(dòng)。因此，移動(dòng)體22內(nèi)與操作器21耦接的圓柱體部分171在滑動(dòng)軸17上滑動(dòng)，并 且移動(dòng)體22滑動(dòng)地移動(dòng)。
[0034] 滑動(dòng)框體23包括下側(cè)表面上的凹槽。位于第二下部框體12尾部的導(dǎo)板121插入 至此凹槽，因此移動(dòng)體22被約束在縱向上滑動(dòng)。
[0035] 移動(dòng)體22可以不僅由馬達(dá)51驅(qū)動(dòng)而移動(dòng)，同樣可由用戶通過手動(dòng)操作控件21而 滑動(dòng)。
[0036] 此滑動(dòng)操作設(shè)備檢測(cè)移動(dòng)體22的滑動(dòng)位置，并且將表示檢測(cè)到的滑動(dòng)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(shè)置 諸如音量、音質(zhì)和效果之類的參數(shù)。
[0037] 以下描述移動(dòng)體22的滑動(dòng)位置檢測(cè)的配置。如圖1B與圖1C所示，從滑動(dòng)框體23 沿X方向延伸的導(dǎo)軸24通過磁鐵盒31中的布置的小孔來接觸磁鐵25。此處，導(dǎo)軸24的數(shù) 量并不限制于此實(shí)施例中的示例數(shù)量（3個(gè))。
[0038] 導(dǎo)軸24對(duì)應(yīng)于接觸部分，并且不耦接于磁鐵盒31、磁鐵25。即，移動(dòng)體22不與磁 鐵盒31、磁鐵25相結(jié)合在一起，因此形成一個(gè)單獨(dú)的組件。因此，移動(dòng)體22將傳輸至操作 器21的動(dòng)力傳輸至磁鐵盒31、磁鐵25,同時(shí)移動(dòng)體22可以沿著除了縱向外的其他方向（X 與-X方向）移動(dòng)一定程度。
[0039] 磁鐵25為長(zhǎng)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(cè)的末端部分延伸至Z與-Z 方向，并且磁鐵盒31與移動(dòng)電極26的-X方向側(cè)表面相耦接。
[0040] 同樣如圖2所示，移動(dòng)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(dòng)部件(片)261附接至絕緣層各個(gè)表面之中的X方向側(cè)表面。滑動(dòng)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(dòng)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(yīng)電極32A、 第二感應(yīng)電極32B、電位檢測(cè)電極33A以及電位檢測(cè)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(qiáng)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(dòng)電極26壓接至固 定電極30?？梢哉{(diào)節(jié)磁鐵25的磁場(chǎng)大小，以便在允許移動(dòng)電極26隨小的操作力而滑動(dòng)的 同時(shí)使得移動(dòng)電極26與固定電極30壓接至一起。因此，移動(dòng)電極26可以通過附接至絕緣 層表面的滑動(dòng)部件261在面對(duì)固定電極30保持恒定距離的同時(shí)沿縱向方向滑動(dòng)。
[0043] 此處，滑動(dòng)組件261可以附接至移動(dòng)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(shí)施 例的結(jié)構(gòu)中，磁鐵安置于框體內(nèi)部，從而可以阻止磁通量泄露至框體外部，以減小對(duì)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(dòng)電極26、供電單元102、分析單元103、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)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(cè)固定電極30與移動(dòng)電極26之 間的電容，以此檢測(cè)移動(dòng)電極26的位置。
[0046] 控制單元101為整體控制各個(gè)構(gòu)造的功能性單元?？刂茊卧?01控制馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單 元104驅(qū)動(dòng)馬達(dá)51并且移動(dòng)同步帶91，從而使移動(dòng)電極26移動(dòng)。
[0047] 固定電極30由第一感應(yīng)電極32A、第二感應(yīng)電極32B、電位檢測(cè)電極33A以及電位 檢測(cè)電極33B組成。第一感應(yīng)電極32A和第二感應(yīng)電極32B為各自在滑動(dòng)操作設(shè)備的縱向 方向上較長(zhǎng)并且形成為矩形的平面電極。電位檢測(cè)電極33A和電位檢測(cè)電極33B布置于第 一感應(yīng)電極32A與第二感應(yīng)電極32B之間的區(qū)域。
[0048] 電位檢測(cè)電極33A與電位檢測(cè)電極33B均為平面電極，其中電極圖案沿著滑動(dòng)操 作設(shè)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(diǎn)對(duì)稱關(guān)系。電位檢測(cè)電極33A、電位檢測(cè)電極33B在縱向方向上的長(zhǎng)度與第一 感應(yīng)電極32A、第二感應(yīng)電極32B在縱向方向上的長(zhǎng)度相等。
[0049] 第一感應(yīng)電極32A、第二感應(yīng)電極32B分別與供電單元102耦接。電位檢測(cè)電極 33A與電位檢測(cè)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(hào)(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(yīng)電極32A、第二感應(yīng)電極32B提供電壓。
[0051] 當(dāng)電壓由供電單元102提供至第一感應(yīng)電極32A、第二感應(yīng)電極32B時(shí)，通過靜電 感應(yīng)效應(yīng)，移動(dòng)電極26內(nèi)感生出電荷。
[0052] 當(dāng)移動(dòng)電極26內(nèi)感生出電荷時(shí)，通過靜電感應(yīng)效應(yīng)，進(jìn)一步在電位檢測(cè)電極33A、 電位檢測(cè)電極33B內(nèi)感生出電荷。
[0053] 在電位檢測(cè)電極33A、電位檢測(cè)電極33B中感生出的電荷量取決于面對(duì)移動(dòng)電極 26的各個(gè)部分的面積。因此，例如，移動(dòng)電極26離馬達(dá)51側(cè)越近時(shí)，電位檢測(cè)電極33B中 感生出的電荷量越大。移動(dòng)電極26離馬達(dá)51側(cè)越遠(yuǎn)時(shí)，電位檢測(cè)電極33A中感生出的電 荷量越大。
[0054] 基于電位檢測(cè)電極33A、電位檢測(cè)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(cè)移動(dòng)電極26的現(xiàn)時(shí)位置(絕對(duì)位置)。關(guān)于檢測(cè)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(cè)移動(dòng)電極26的滑動(dòng)位置，即移動(dòng)體22的滑動(dòng)位 置。隨后，在靜電傳感器內(nèi)，固定電極30與移動(dòng)電極26通過磁力壓接至一起。因此，在大 面積內(nèi)產(chǎn)生均勻的壓力。這允許在不采用精細(xì)機(jī)械組件或復(fù)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(dòng)電極26滑動(dòng)。
[0056] 盡管在本實(shí)施例的實(shí)例中描述的電位檢測(cè)電極33A、電位檢測(cè)電極33B被配置為 三角形，但電位檢測(cè)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(cè)移動(dòng)體位置以用于操作的設(shè)備，例如，除了以上實(shí)施例中描 述的聲混合器中衰減器之外的電子音樂設(shè)備的操作單元以及通用測(cè)量設(shè)備的移動(dòng)部分。
[0058] {參考符號(hào)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(qū)動(dòng)滑輪，17...滑動(dòng)軸，21...控件，22...移動(dòng)體，23...滑動(dòng)框體，24...導(dǎo)軸， 25.. .磁鐵，26...移動(dòng)電極，30...固定電極，31...磁鐵盒，51...馬達(dá)，71...狹縫， 91.. .同步帶。
【權(quán)利要求】
1. 一種靜電傳感器，包括： 固定電極，其沿著預(yù)定方向設(shè)置； 移動(dòng)電極，其面朝所述固定電極； 分析單元，其構(gòu)造為基于所述移動(dòng)電極與所述固定電極之間的電容來檢測(cè)所述移動(dòng)電 極的位置； 滑動(dòng)部件，其布置于所述固定電極與所述移動(dòng)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(dòng)電極壓接至一起。
2. 如權(quán)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(shè)置于所述框體內(nèi)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(dòng)電極被夾于所述框體與所述磁 鐵之間的結(jié)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的靜電傳感器， 其中，所述滑動(dòng)部件由高分子聚乙烯制成。
4. 一種滑動(dòng)操作設(shè)備，包括： 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的靜電傳感器；以及 移動(dòng)體，其構(gòu)造為沿著預(yù)定方向移動(dòng)， 其中，所述移動(dòng)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(gòu)造為將傳輸至所述移動(dòng)體的動(dòng)力傳輸至所述壓接部件，使得所述移動(dòng) 電極沿著與所述移動(dòng)體的移動(dòng)相關(guān)聯(lián)的預(yù)定方向移動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G01D5/24GK104061949SQ201410098586
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月18日
【發(fā)明者】丹羽治雄 申請(qǐng)人:雅馬哈株式會(huì)社