阅读说明：本技术 一种零待机功耗可旋转唤醒的旋转编码器 (Zero-standby-power-consumption rotary encoder capable of being woken up rotatably ) 是由 张勇 于 2021-07-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种零待机功耗可旋转唤醒的旋转编码器,属于旋转编码器领域,一种零待机功耗可旋转唤醒的旋转编码器,包括本体、后盖片、接触片、按压子、波动盘、定位弹片、卡圈、轴套、支架和轴心,所述波动盘呈向右凸起的凸台,所述凸台的中心部位沿其轴向开设有通孔,所述波动盘的右侧表面围绕凸台设置均匀分布的接触盘齿,所述波动盘的右侧表面围绕凸台且位于接触盘齿的内侧开设有均匀分布的止转陷位槽,所述止转陷位槽的走向沿着波动盘的径向,所述定位弹片通过铆钉固定安装在轴套上。本发明通过改进现有编码器的部分设计,可以实现待机零功耗,实现了编码器在超低功耗场景下的应用可能性,不仅绿色环保,而且使用方便,提高用户体验度。(The invention discloses a rotary encoder capable of being wakened up in a rotating mode with zero standby power consumption, which belongs to the field of rotary encoders and comprises a body, a rear cover plate, a contact piece, a pressing piece, a wave disc, a positioning elastic piece, a clamping ring, a shaft sleeve, a support and a shaft center, wherein the wave disc is a boss protruding rightwards, a through hole is formed in the center of the boss in the axial direction of the boss, contact disc teeth which are uniformly distributed are arranged on the right side surface of the wave disc around the boss, rotation stopping trap grooves which are uniformly distributed are formed in the right side surface of the wave disc around the boss and are positioned on the inner side of the contact disc teeth, the trend of the rotation stopping trap grooves is along the radial direction of the wave disc, and the positioning elastic piece is fixedly installed on the shaft sleeve through rivets. By improving part of the design of the existing encoder, the invention can realize zero standby power consumption, realizes the application possibility of the encoder in an ultra-low power consumption scene, is green and environment-friendly, is convenient to use and improves the user experience.)

一种零待机功耗可旋转唤醒的旋转编码器

技术领域

本发明涉及旋转编码器领域，更具体地说，涉及一种零待机功耗可旋转唤醒的旋转编码器。

背景技术

旋转编码器是电子设备中常用的机电元器件，常用于照明调光、电机调速、音量调节等。旋转编码器从原理上有机械(无源器件)、光电、电磁等不同种类。

此类编码器一般有A、B、COM端子，A、B端用作上拉输入，COM端(以下简称C端)接地，带按钮功能的还有D、E端子，现有的机械旋转编码器在停止旋转后，一般都会停留在“止动位”上；旋钮停在“止动位”上时，A、B端可能同时为高电平(实际处理悬空状态)、或同时为低电平(与C端连通)。从机械旋转编码器的应用场景上来看，用户在使用过程中，每次旋转的角度是随机的，所以止动时，A、B端同时为高电平、或同时为低电平的概率各占50％。

当此类编码器用于有低功耗要求的电子设备(如电池供电的电器)，系统需要通过编码器唤醒CPU时，一般情况下CPU需要把A、B端配置为上拉输入(带上升沿/下降沿中断唤醒)且C端接地；这样在用户旋转编码器时，由于会产生高低电平，就会唤醒CPU进行处理；但当旋钮止动时，如果A、B端正好为低电平(与C端连通)，而这时由于CPU上拉了A、B端，A-C和B-C就会存在相当大的上拉电流(一般都为mA级)。

而对于有低功耗，甚至超低功耗要求的电子设备而言，一般都要求系统在休眠状态下保持uA级，甚至nA级的待机功耗。mA级的待机功耗相当于目标要求的1000倍。即使是考虑止转时A、B端也有50％处于高电平的概率(此时上拉电流可认为是零)，编码器的平均功耗也相当于目标要求的500倍。这显然是无法满足低功耗电子设备的使用要求的。

本发明的目标是提供一种零待机功耗可旋转唤醒的旋转编码器，使得在任意情况下，当编码器止转时，A、B脚都处于悬空状态，从而在待机时使A、B脚的上拉或下拉电流都为零，同时还可以通过旋转唤醒CPU。

发明内容

1.要解决的技术问题

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种零待机功耗可旋转唤醒的旋转编码器。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种零待机功耗可旋转唤醒的旋转编码器，包括本体、后盖片、接触片、按压子、波动盘、定位弹片、卡圈、轴套、支架和轴心，所述波动盘呈向右凸起的凸台，所述凸台的中心部位沿其轴向开设有通孔，所述波动盘的右侧表面围绕凸台设置均匀分布的接触盘齿，所述波动盘的右侧表面围绕凸台且位于接触盘齿的内侧开设有均匀分布的止转陷位槽，所述止转陷位槽的走向沿着波动盘的径向，所述定位弹片通过铆钉固定安装在轴套上，所述定位弹片的左侧设置有至少一个定位凸，所述定位弹片贴于波动盘的右表面安装并形成档位配合，所述波动盘随按压子转动，定位弹片上的定位凸每转换一个止转陷位槽，就转换一个档位，对应输出一个编码信号，所述接触片设置在波动盘的左侧；

所述本体包括端子和刷子，所述接触片与本体的刷子接触形成编码信号从本体的端子输出，所述波动盘上的接触盘齿和止转陷位槽的数量为该旋转编码器分辨率挡数的两倍，每个所述止转陷位槽的中心线与相接触盘齿之间的夹角为4.5°。

作为本发明进一步的方案：

所述通孔的形状与按压子适配，使按压子与波动盘形成紧密配合，致使波动盘能随按压子稳定转动。

作为本发明进一步的方案：

所述零待机功耗可旋转唤醒的旋转编码器还包括调整刷子的长度或与接触片的接触点位置，使得刷子与接触片的接触点到波动盘中心的连线与止转陷位槽的中心线之间呈一定的夹角且不与任何接触盘齿的齿位接触。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本发明通过改进现有编码器的部分设计，可以实现待机零功耗，实现了编码器在超低功耗场景下的应用可能性，不仅绿色环保，而且使用方便，用户体验非常好。

(2)只需要改动少量部件的设计，现有的编码器厂家可以重用之前的大部分模具、部件、工艺、生产装备等，非常有利于快速推广和快速、大规模生产。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明的本体的局部立体图；

图3为本发明中波动盘的侧视图；

图4为本发明中定位弹片的立体图；

图5为本发明将把波动盘的接触盘齿和止转陷位槽数量改为与分辨率档数2倍的示意图；

图6为本发明将本体1调整刷子的长度或与接触片的装配位置的示意图；

图7为本发明的旋转编码器顺时针旋转时的输出波形图；

图8为本发明的旋转编码器逆时针旋转时的输出波形图。

图中标号说明：

1、本体；101、端子；102、刷子；2、后盖片；3、接触片；4、按压子；5、波动盘；51、接触盘齿；52、止转陷位槽；6、定位弹片；61、定位凸；7、卡圈；8、轴套；9、支架；10、轴心；11、凸台；12、通孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，一种零待机功耗可旋转唤醒的旋转编码器，包括本体1、后盖片2、接触片3、按压子4、波动盘5、定位弹片6、卡圈7、轴套8、支架9和轴心10，波动盘5呈向右凸起的凸台11，凸台11的中心部位沿其轴向开设有通孔12，波动盘5的右侧表面围绕凸台11设置均匀分布的接触盘齿51，波动盘5的右侧表面围绕凸台11且位于接触盘齿51的内侧开设有均匀分布的止转陷位槽52，止转陷位槽52的走向沿着波动盘5的径向，定位弹片6通过铆钉固定安装在轴套8上，定位弹片6的左侧设置有至少一个定位凸61，定位弹片6贴于波动盘5的右表面安装并形成档位配合，波动盘5随按压子4转动，定位弹片6上的定位凸61每转换一个止转陷位槽52，就转换一个档位，对应输出一个编码信号，接触片3设置在波动盘5的左侧，本体1包括端子101和刷子102，接触片3与本体1的刷子102接触形成编码信号从本体1的端子101输出(接触片3与本体1的刷子102的接触点即构成编码器A、B、C端)。

波动盘5上的接触盘齿51和止转陷位槽52的数量为该旋转编码器分辨率挡数的两倍，每个止转陷位槽52的中心线与相接触盘齿51之间的夹角为4.5°，从而使得在止转时，刷子102与接触片3的接触点不与任何接触盘齿51的齿位接触，实现待机零功耗，进而实现了编码器在超低功耗场景下的应用可能性。

进一步的，通孔12的形状与按压子4适配，使按压子4与波动盘5形成紧密配合，致使波动盘5能随按压子4稳定转动。

零待机功耗可旋转唤醒的旋转编码器还包括调整刷子102的长度或与接触片3的接触点位置，使得刷子102与接触片2的接触点到波动盘5中心的连线与止转陷位槽52的中心线之间呈一定的夹角且不与任何接触盘齿51的齿位接触，如9°的夹角，既可以确保止转状态下刷子102与接触片3的接触点悬空，又可以实现判断旋转方向的功能。

原理如下：

一、把“波动盘5”的接触盘齿51和止转陷位槽52数量改为与分辨率档数2倍，以分辨率为15档/周的机械旋转编码器为例，止转位总共有30个，设计示意图如图5所示，其中，A、B、C表示A/B/C端触点在接触片3上的位置，30个小圆表示可能的止转陷位槽52，填充的圆表示止转定位弹片6当前陷位位置。

此时旋钮处于止转状态，其中“A-轴心”和相临齿中心线的夹角为4.5°，可以看到A、B触点不与任何接触盘齿51的齿位接触(悬空)，而不论如何旋转，止转时，都可保持A、B触点不与任何接触盘的齿位接触(悬空)。

二、通过调整“本体1中的A、B端刷子102的长度或在接触片3上的装配位置等方式，使其触点在止转时，固定在波动盘5的两齿之间的位置(A、B触点不与任何齿位接触)，如图6所示；

可以看到AO(A触点到轴心的连线)和BO(B触点到轴心的连线)夹角为9°。这个相对的角度，既可以确保止转状态下A、B触点同时悬空，又可以实现判断旋转方向的功能，这种方式也能适用于普通的旋转编码器上，从而保留普通编码器的现有其它功能。

通过上述方案，旋转编码器最终的输出波形会优化成以下情况(假设A、B端上拉C端接地)：

1)顺时针旋转时，如图7所示；

2)逆时针旋转时，如图8所示；

可以看出，在编码器止转时，A、B端都同时为高电平(实际上A、B端都处于悬空状态，输入电平即为上拉电平)，这样就可以确保在上拉输入时不会产生电压差，从而确保上拉电流为零；CPU休眠状态下，如果旋转编码器，就会产生CPU唤醒信号。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。