CN102163115A - 一种电磁手写装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁手写装置及其控制方法，属于手写输入技术领域。本发明的电磁手写装置包括：电磁笔；天线板，其具有多组发送线圈和多组接收线圈；控制部；接收单元，其接收来自所述接收线圈的信号，经处理后发送到所述控制部；发送单元，其处理由所述控制部输出的信号，并发送到所述发送线圈；以及负电压单元，其连接在所述发送线圈的接地端，向所述发送线圈提供负电压。本发明的控制方法包括向上述发送线圈提供负电压，使该发送线圈的压降增加，从而提高流过该发送线圈的电流，使该线圈发送的电磁波能量得到提高，进而增加电磁笔的感应灵敏度。

Description

一种电磁手写装置及其控制方法

 

技术领域

本发明涉及手写输入领域，具体地涉及一种电磁手写装置及其控制方法。

背景技术

在现有技术中，电磁式手写装置一般通过发送线圈向电磁笔发送激励电磁波，使电磁笔产生电磁感应信号，之后再通过接收线圈接收该电磁感应信号，通过控制模块处理并获得电磁笔的位置及压力等数据信息，通过对这些信息进行处理并输出，从而完成手写操作。在上述信号处理过程中，电磁笔的感应灵敏度取决于发送线圈所发送的电磁波的能量大小，而所述电磁波的能量大小又直接取决于发送线圈上的电流大小，因此，现有技术中电磁式手写装置一般采用提高发送线圈电流的方法来提高电磁笔的感应灵敏度。

例如图5所示的传统天线板的x方向的发送线圈的结构示意图中，k组发送线圈沿x方向平行排列，其一端与发送单元中的多路选择开关101相连，另一端接地，其上的电压为通过发送单元提供的电源电压（正电压）。对于一些尺寸较大的电磁式手写装置，在布线时，需要增加其发送线圈的间距和线圈宽度，这就导致了发送线圈的负载变大，在电源电压固定的情况下，流过线圈的电流就会减少，从而造成所发送的电磁波能量降低，严重影响了电磁笔的感应灵敏度。

目前一些大尺寸的电磁手写板主要采用三极管放大的方式来增加发送线圈的电流，例如图6所示为现有技术的天线板的发送线圈增压装置的结构示意图，为增加发送线圈的电压，每组发送线圈上都要接入三极管102，由于该方法需要对每组发送线圈都进行增压处理，因此增加了设计成本和整体功耗，并且，该方法对电磁波能量的提高程度有限。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种电磁手写装置及其控制方法。

本发明的电磁手写装置包括：电磁笔、具有多组发送线圈和与多组发送线圈相正交的多组接收线圈的天线板、控制部、接收上述接收线圈的信号，并对该信号进行处理后发送到上述控制部的接收单元、处理上述控制部输出的信号，并将该信号发送到上述发送线圈的发送单元以及连接在上述发送线圈的接地端，并向上述发送线圈提供负电压的负电压单元。

本发明的电磁手写装置控制方法，该电磁手写装置包括电磁笔、具有多组发送线圈和与多组发送线圈相正交的多组接收线圈的天线板、控制部、从接收线圈接收信号并处理的接收单元、接收控制部的信号并对上述信号处理后发送给发送线圈的发送单元和连接在该发送线圈的接地端的负电压单元，该方法包括以下步骤：

信号发送处理步骤：对上述控制器输出的信号进行处理后输出到上述发送线圈；

负压提供步骤：向上述发送线圈提供负电压，使该发送线圈的压降增加；

信号发送步骤：将上述发送单元输出的信号发送给电磁笔，使该电磁笔产生电磁感应信号；

信号接收处理步骤：接收该电磁感应信号并进行处理后发送到上述控制部。

本发明的电磁手写装置及其控制方法利用负电压单元向发送线圈提供负电压，使该线圈同时处于正电压（由电源提供）和负电压的双电压模式下，从而迅速增大发送线圈的压降，在负载相同的情况下，增加了流过发送线圈的电流，从而在不增加设计成本和整体功耗的同时，有效的提高发送线圈发送的电磁波能量，进而提高了电磁笔的感应灵敏度。

附图说明

图1所示为本发明的一个优选实施方式的电磁手写装置的结构示意图。

图2所示为本发明的一个优选实施方式的电磁手写装置的发送线圈与发送单元的结构示意图。

图3所示为本发明的一个优选实施方式的电磁手写装置的接收线圈与接收单元的结构示意图。

图4所示为本发明的一个优选实施方式的电磁手写装置控制方法的工作流程图。

图5所示为传统天线板的x方向的发送线圈的结构示意图。

图6所示为现有技术的天线板的发送线圈增压装置的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1为本发明的一个优选实施方式的电磁手写装置10的结构示意图，如图1所示，本发明的电磁手写装置10包括：具有多组平行排列的发送线圈11和与多组发送线圈相正交的多组平行排列的接收线圈12的天线板1、接收单元2、控制部3、发送单元4、内部含有电磁波谐振电路（未示出）和滤波电路51的电磁笔5。

当电磁笔5与天线板1接近或接触时，发送单元4对控制部3输出的数字信号进行处理后产生激励信号，并通过天线板1中的发送线圈11将该激励信号以电磁波的形式发送给电磁笔5，电磁笔5通过内部的滤波电路51和电磁波谐振电路（未示出）对该激励信号进行滤波处理，同时产生电磁感应信号，并将该电磁感应信号发回给天线板1，接收单元2将天线板1中的接收线圈12接收到的电磁感应信号处理并转换为数字信号后发送给控制部3，由控制部3对数据进行计算处理，从而确定电磁笔5在天线板1上的位置坐标及压力值等信息，之后将经过计算处理的数据发送给上位机（未示出），通过上位机将该数据以图像等形式显示给用户。

在本实施例中，上位机虽然为集成在天线板1上作为显示器的触控屏，但本发明并不仅限于此，在本发明中上位机也可以是电脑等终端设备。

图2为本发明的一个优选实施方式的电磁手写装置10的发送线圈11与发送单元4的结构示意图，如图2所示，天线板中的多组发送线圈11的公共接地端与负电压单元13相连，另一端与发送单元4相连，该发送单元4包括：多路选择开关21、发送放大电路42和激励信号发生电路43，而该负电压单元13包括负电压芯片（未示出）。

如图1中所述，激励信号发生电路43将控制部3发出的数字信号进行处理，产生规定频率的激励信号，该激励信号经过发送放大电路42进行放大后，利用多路选择开关21对多组发送线圈11中的一组进行选通，从而通过发送线圈11向电磁笔5发送该激励信号。在本实施例中，当其中任意一组发送线圈11被选通后，即通电后，其正电压由发送单元4提供，优选为3.3V，其负电压由负电压单元13提供,优选为-3.3V。这样，发送线圈11就同时处于双电压模式下，使其压降提高1倍。与仅处于电源电压（即正电压）的情况相比，流过该发送线圈11的电流得到明显提高，例如：经实验验证，在现有技术中，发送线圈工作在正常情况下时（正电压3.3V），其电流值一般仅为9mA，而通过向该线圈同时提供-3.3V电压时，其压降提升了1倍，而电流却提高到了30 mA，当提供-5V电压后，其电流可达到38 mA，而提供-9 V电压后，其电流可提高到46 mA。

在本实施例中，虽然负电压单元13包括负压芯片，并向发送线圈11提供3.3V的负电压，而发送线圈11上的正电压为3.3V，但本发明并不限于此，负电压单元13还可以包括负相发生电路等，而发送线圈11上的正、负电压也可以根据需要设定为其它数值。

图3为本发明的一个优选实施方式的电磁手写装置10的接收线圈12与接收单元2的结构示意图，如图3所示，接收单元2包括与多组接收线圈12相连的多路选择开关21、接收放大电路22、信号处理电路23、积分电路24与模数转换电路25。

如图1中所述，天线板1中的多组接收线圈12在接收到电磁笔5的电磁感应信号后，通过接收单元2中的多路选择开关21对多组接收线圈12进行扫描，即逐个选通一组接收线圈12，从而得到每组接收线圈12所接收到的电磁感应信号，并利用接收放大电路22对该信号进行放大，信号处理电路23对该放大信号进行处理，之后通过积分电路24和模数转换电路25对该信号进行积分和模数转换，最终以数字信号的形式发送给控制部3以确定电磁笔5在天线板1上的位置坐标等信息。

虽然本实施例中的接收放大电路22包括三极管（未示出）和自动增益控制器（未示出），但本发明的接收放大电路22还可以由其它元件组成。

图4为电磁手写装置控制方法的工作流程图，以下将结合图2、图3以及图4详细说明本发明的电磁手写装置的工作过程。

如图2和图3中所述，在通电状态下，在电磁笔5接近或接触天线板1时，控制部3向发送单元4输出数字信号，发送单元4对该数字信号进行处理后，产生激励信号，并将该激励信号经过放大处理后发送给其中一组发送线圈11，即执行图4中的信号发送处理步骤401；并且，通过发送单元4向天线板1中的多组发送线圈11提供来源于电源的正电压，同时负电压单元13向该发送线圈11提供负电压，使该发送线圈11处于双电压模式下，从而使其压降得到提高，即进行图4中的负压提供步骤402；发送线圈11以电磁波的形式将发送单元4的激励信号发送给电磁笔5，使电磁笔5受到激励后产生电磁感应信号，并以电磁波的形式将该电磁感应信号发送给天线板1，即图4中的信号发送步骤403；之后，多组接收线圈12在接收该电磁感应信号，由接收单元4对多组接收线圈12进行扫描，并将获得的该电磁感应信号经过放大和处理、积分和模数转换处理后以数字信号的形式发送给控制部3，即，执行图4中的信号接收处理步骤404；最终，控制部3对该数字信号进行计算处理后确定电磁笔5的位置坐标等信息并通过上位机（未示出）显示给用户，即，执行图4中的数据计算输出步骤405，从而完成手写操作。

在本发明的电磁手写装置及其控制方法中，通过负电压单元向发送线圈提供负电压，使该发送线圈工作在双电压模式下，从而使其上的压降迅速增加，在负载相同的情况下，能够有效的提高流过发送线圈的电流，从而提高该线圈所发射的电磁波能量。因此，通过本发明的电磁手写装置及其控制方法，能够在有效降低成本和整体功耗的同时，大幅提高流过发送线圈的电流，从而有效地增加发送线圈所发送的电磁波的能量值，提升了电磁笔与天线板之间的感应灵敏度。无论是对于普通尺寸的电磁手写板，还是一些大尺寸的电磁式手写板，都能够有效提升手写装置的灵敏度，从而使用户进行流畅的书写或绘图等操作。

以上所述仅为本发明的优选实施例，然而本发明并不限于上述实施例。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行替换；而这些修改或者替换，包含于本发明技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电磁手写装置，其特征在于，包括：

电磁笔；

天线板，其具有多组发送线圈和与多组发送线圈相正交的多组接收线圈； 

控制部；

接收单元，其接收来自所述接收线圈的信号，处理后发送到所述控制部；

发送单元，其处理由所述控制部输出的控制信号，并驱动所述发送线圈；以及

负电压单元，其连接在所述发送线圈的接地端，向所述发送线圈提供负电压，从而增加了所述发送线圈的压降。

2.根据权利要求1所述的电磁手写装置，其特征在于：所述负电压单元包括负电压芯片。

3.根据权利要求1或2所述的电磁手写装置，其特征在于：包括显示器，所述显示器集成在所述天线板上。

4.根据权利要求3所述的电磁手写装置，其特征在于，所述电磁笔包括滤波电路。

5.根据权利要求1或4所述的电磁手写装置，其特征在于，所述接收单元包括：

多路选择开关，其与多组所述接收线圈相连，通过逐个对多组所述接收线圈进行选通，扫描所述接收线圈；

接收放大电路，其对来自所述接收线圈的信号进行放大；

信号处理电路，其对所述放大电路输出的信号进行处理；

积分电路，其对所述信号处理电路输出的信号进行积分；和

模数转换电路，其将经过积分处理后的信号进行模数转换后，发送给所述控制部。

6.根据权利要求1或4所述的电磁手写装置，其特征在于，所述发送单元包括：

激励信号发生电路，其对由所述控制部输出的控制信号进行处理，产生激励信号；

发送放大电路，其对所述激励信号发生电路输出的激励信号进行放大；

多路选择开关，其与多组所述发送线圈相连，通过对所述发送线圈进行选通，将所述放大电路输出的信号输出给所述发送线圈。

7.一种电磁手写装置的控制方法，所述电磁手写装置包括电磁笔；具有多组发送线圈和与多组发送线圈相正交的多组接收线圈的天线板；控制部；接收来自所述接收线圈的信号并进行处理的接收单元；接收由所述控制部输出的控制信号并进行处理后发送给所述发送线圈的发送单元；以及，连接在所述发送线圈的接地端的负电压单元，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：

信号发送处理步骤：对由所述控制部输出的控制信号进行处理后输出到所述发送线圈；

负压提供步骤：向所述发送线圈提供负电压，增加所述发送线圈的压降；

信号发送步骤：通过增加了压降的所述发送线圈将所述发送单元输出的信号发送给所述电磁笔，使所述电磁笔产生电磁感应信号；

信号接收处理步骤：接收所述电磁感应信号并进行处理后发送到所述控制部。

8.根据权利要求7所述的电磁手写装置控制方法，其特征在于：该方法还包括：所述电磁笔对所述发送线圈发送的信号进行滤波处理。

9.根据权利要求7或8所述的电磁手写装置控制方法，其特征在于：在信号发送处理步骤中，所述对由控制部输出的控制信号进行处理后输出到所述发送线圈，包括：所述发送单元对所述控制部输出的信号进行处理，生成激励信号，并对该激励信号进行放大后通过多路选择开关输出给所述发送线圈。

10.根据权利要求7或8或9所述的电磁手写装置控制方法，其特征在于：在信号接收处理步骤中，所述接收电磁感应信号并进行处理后发送到所述控制部，包括：所述接收单元对所述电磁感应信号进行放大、处理、积分和模数转换后发送到所述控制部。

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