CN102681678A

CN102681678A - 具有压感擦除功能的电磁笔及其实现方法

Info

Publication number: CN102681678A
Application number: CN2011100543108A
Authority: CN
Inventors: 赵亮; 赵石峰
Original assignee: Hanwang Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Hanvon Peng Thai Polytron Technologies Inc
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2031-03-08
Also published as: CN102681678B

Abstract

本发明公开了一种具有压感擦除功能的电磁笔及其实现方法，属于电磁信号处理领域。本发明所述电磁笔包括：橡皮部；连接橡皮部的第一可变电容，根据擦除操作时橡皮部所受的压力实时改变电容值，并进一步改变电容的放电时间；以及，处理器，用于控制第一可变电容周期性地充放电，并根据橡皮部所受压力对应的第一可变电容的放电时间，控制电磁笔向电子白板发送包含所述放电时间信息的谐振信号，以实时地擦除电子白板上显示的相应内容。采用本发明所述的电磁笔，将橡皮部压在电子白板上移动，就可以擦除电子白板上的相应内容，而无需进行书写/擦除功能按键的切换，使用非常方便，提高了用户的使用体验。

Description

具有压感擦除功能的电磁笔及其实现方法

技术领域

本发明涉及电磁信号处理领域，具体地，涉及一种用于电子白板的具有压感擦除功能的电磁笔及其实现方法。

背景技术

在电子白板中电磁笔替代了鼠标，使用者可以很灵活地在电子白板上进行书写等操作，另外电磁笔上也定义了各种快捷键，以将常用的功能集成在电磁笔上。其中书写功能和擦除功能作为最基本的两个功能，几乎在所有场合都会频繁的使用。

现有技术中，电磁笔的擦除功能是通过笔杆上的擦除功能键来实现的。在使用电磁笔擦除电子白板的板面内容时，需要持电磁笔在电子白板的悬笔高度范围内按压电磁笔上的功能键来选择擦除功能；在执行完擦除任务后，若要使电磁笔转换到书写功能，还需要按压电磁笔上的功能键去选择书写功能，在擦除/书写功能的转换时，必须要反复的使用功能键进行功能切换，给使用者带来不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有压感擦除功能的电磁笔及其实现方法，通过将电磁笔的一端设置为橡皮部，使用时简单地把橡皮部压在电子白板上，就可以擦除电子白板上的相应内容，以方便用户的使用。

本发明提供的具有压感擦除功能的电磁笔包括：橡皮部、第一可变电容、以及处理器；其中，

第一可变电容，连接电磁笔橡皮部，根据擦除操作时橡皮部所受的压力实时改变电容值，并进一步改变电容的放电时间；

处理器，用于控制第一可变电容周期性地充放电，并根据橡皮部所受压力对应的第一可变电容的放电时间，控制电磁笔向电子白板发送包含第一可变电容放电时间信息的谐振信号。

上述方案中，所述电磁笔还包括：定时器和第一电压比较器；

第一电压比较器，用于对第一可变电容的电压值与预设的阈值电压值进行比较，并在第一可变电容的电压值低于预设的阈值电压值时，向处理器输出翻转信号；

定时器，用于在处理器的控制下记录第一可变电容的放电时间；具体为：当第一可变电容开始放电时，定时器开始计时；当处理器接收到第一电压比较器的翻转信号时，定时器停止计时。

上述方案中，所述处理器，还用于将定时器所记录的第一可变电容的放电时间进行数字编码。

上述方案中，所述电磁笔还包括：谐振电路和整流滤波电路；

谐振电路，用于当笔尖靠近电子白板时，根据电子白板发送的电磁信号感应出谐振信号，并发送给整流滤波电路；

整流滤波电路，用于将谐振电路所感应的谐振信号进行整流滤波处理，并转换为直流电压，为电磁笔提供工作电源。

上述方案中，所述电磁笔还包括：谐振开关电路，用于将所述处理器输出的数字编码作用到谐振电路感应到的谐振信号上，并通过谐振电路将含有所述数字编码的谐振信号发送给电子白板。

上述方案中，所述电磁笔还包括：

第二可变电容，连接电磁笔笔尖，根据书写时笔尖所受的压力实时改变电容值，并进一步改变放电时间；

第二电压比较器，用于对第二可变电容的电压值与预设的第二阈值电压值进行比较，并在第二可变电容的电压值低于预设的第二阈值电压值时，向处理器输出翻转信号。

上述方案中，所述处理器，还用于控制第二可变电容周期性地充放电，并根据笔尖所受压力对应的第二可变电容的放电时间，向电子白板发送包含所述第二可变电容放电时间信息的谐振信号；

所述定时器，还用于记录所述第二可变电容的放电时间；具体地：当第二可变电容开始放电时，定时器开始计时；当处理器接收到第二电压比较器的翻转信号时，定时器停止计时。

上述方案中，所述电磁笔还包括功能按键，通过按压或者拨动所述功能按键，将功能按键的状态信息发送给处理器；处理器对上述状态信息进行数字编码，将包含所述数字编码的谐振信号通过谐振电路发送给电子白板；

进一步的，处理器还可以将功能按键的状态信息、第一可变电容放电时间、第二可变电容放电时间编译成一串数字编码，并将包含这一串数字编码的谐振信号发送给电子白板，这样，电子白板根据所解析出的一系列数字编码，就可以使电磁笔的功能按键与所述笔尖和橡皮部配合使用，且彼此功能互不影响。

本发明还提供了一种具有压感擦除功能的电磁笔的实现方法，该方法包括：

在电磁笔的橡皮部连接第一可变电容，根据擦除操作时橡皮所受的压力实时改变电容值，并进一步改变电容的放电时间；

在一个充放电周期内，记录电磁笔内部与橡皮部所受压力相对应的第一可变电容的放电时间，并将电磁笔产生的包含第一可变电容放电时间信息的谐振信号发送给电子白板。

上述方案中，所述第一可变电容的放电时间为：从第一可变电容开始放电时起，到第一可变电容的电压值低于预设的阈值电压值时止。

上述方案中，所述将电磁笔产生的包含所述放电时间信息的谐振信号发送给电子白板，具体为：将与所述压力值相对应的第一可变电容的放电时间编译为数字编码，再将包含所述数字编码的谐振信号发送给电子白板。

上述方案中，所述谐振信号发送给电子白板之后，该方法还包括：电子白板对所接收到的谐振信号进行解析，得到与橡皮部所受的压力值相对应的可变电容放电时间的数字编码，再根据所述数字编码输出与该压力值相对应的擦除功能。

本发明提供的具有压感擦除功能的电磁笔及其实现方法，通过将电磁笔的一端设置橡皮部，在需要使用擦除功能时，只要将橡皮部压在电子白板上移动，就可以擦除电子白板上的相应内容，而无需进行书写/擦除功能按键的切换，使用非常方便、灵活，提高了用户的使用体验。并且，还可以根据橡皮部所受压力的大小定义不同形式的擦除功能，例如：随着橡皮部所受压力的不同相应的改变橡皮擦除面积，如：压力较大时，擦除面积大，压力较小时，擦除面积小；或根据橡皮部所受压力相应的改变橡皮的擦除硬度等，如：压力较大时，擦除硬度较大，可一次性擦净显示内容，压力较小时，擦除硬度较小，在连续擦除几次后可擦净显示内容。

另外，采用本发明所述电磁笔，处理器将橡皮部和功能按键信息进行数字编码后传回电子白板进行处理，使电磁笔上各功能按键与橡皮功能可独立工作、互不影响，与改变发射信号频率或者改变谐振电路Q值来进行按键功能的切换相比较，通过数字编码可以更准确地识别按键功能和橡皮功能，也使得电磁笔更利于批量生产。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的电磁笔的外部结构示意图；

图2是本发明的一个实施方式的电磁笔的内部结构示意图；

图3是本发明的一个实施方式的第一可变电容与处理器端口和电压比较器的电路连接关系示意图；

图4是本发明的一个实施方式的第二可变电容与处理器端口和电压比较器的电路连接关系示意图；

图5是本发明的一个实施方式的具有压感擦除功能的电磁笔的实现方法流程图。

附图标记说明：11-壳体、12-笔尖、13-功能按键、14-橡皮部

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是本发明的一个实施方式的电磁笔的外部结构示意图。

如图1所示，电磁笔包括：壳体11、位于壳体11一端的笔尖12、位于壳体11上的功能按键13和位于壳体11另一端的橡皮部14。

图2是本发明的一个实施方式的电磁笔的内部结构示意图。

如图2所示，本实施方式的电磁笔包括：第一可变电容，连接电磁笔的橡皮部，可根据擦除时橡皮部所受到的压力实时改变电容值，并进一步改变可变电容的放电时间；以及，处理器，用于控制第一可变电容周期性地充放电，并根据橡皮部所受压力对应的第一可变电容的放电时间，向电子白板发送包含所述第一可变电容放电时间信息的谐振信号。

电子白板对所接收到的谐振信号进行解析，得到与橡皮部所受压力值相对应的可变电容放电时间的数字编码，再根据数字编码通过计算机输出与该压力值相对应的擦除功能。这样，当橡皮部按压到电子白板并移动时，可以根据与所述压力相对应的擦除方式，实时地擦除电子白板上显示的相应内容。例如：可以根据压力大小的不同设定不同大小的擦除面积等。这样，电磁笔就像尾端带橡皮的铅笔一样可以前端写、后端擦，使用起来很简捷并且符合人们的使用习惯。

这里所说的“橡皮”不同于一般意义上的橡皮，只是能实现与一般意义上的橡皮同样的擦除功能。

优选地，电磁笔还包括第一电压比较器，用于将第一可变电容上实时变化的电压与预设的第一阈值电压V_Ref1相比较，并当第一可变电容上的电压低于预设的第一阈值电压V_Ref1时，输出翻转信号。

优选地，电磁笔还包括定时器（图中未示出），用于在处理器的控制下记录第一可变电容的放电时间。具体地，当第一可变电容开始放电时，处理器控制定时器开始计时；当处理器接收到第一电压比较器的翻转信号时，控制定时器停止计时。

这里，可以采用独立的电压比较器和定时器，也可以通过处理器自带的电压比较器和定时器来完成上述电压比较和定时的功能。

所述处理器，还用于将定时器所记录的第一可变电容的放电时间进行数字编码。

优选地，电磁笔还包括由谐振线圈L1和谐振电容C1组成的第一谐振电路，用来当橡皮靠近电子白板时，根据电子白板激磁线圈发射的电磁信号感应出谐振信号并发送给整理滤波电路。

另外，在处理器与第一谐振电路之间，还包括整流滤波电路，用于将第一谐振电路感应的谐振信号整流滤波为直流，使电磁笔上电并进入工作状态。

所述电磁笔还包括谐振开关电路，用于将所述处理器输出的数字编码作用到第一谐振电路感应到的谐振信号上，并通过第一谐振电路将含有所述数字编码的谐振信号发送给电子白板。

如图2所示，优选地，电磁笔还包括：第二可变电容和第二电压比较器。所述第二可变电容，接触电磁笔笔尖的非书写端，并根据书写时笔尖所受的压力实时改变电容值。所述第二电压比较器，用于将第二可变电容上实时变化的电压与预设的第二阈值电压V_Ref2相比较，并当第二可变电容上的电压低于预设的第二阈值电压V_Ref2时，输出翻转信号。

当笔尖按压电子白板时，所述处理器，还用于控制第二可变电容周期性地充放电，并根据与笔尖所受压力对应的第二可变电容的放电时间，向电子白板发送包含笔尖所受压力信息的谐振信号，以使电子白板实时显示与笔尖所受压力相对应的笔迹状态，例如：根据笔尖所受压力显示不同粗细的笔迹线条等。

所述定时器，还用于在处理器的控制下记录第二可变电容的放电时间。具体地，当第二可变电容开始放电时，处理器控制定时器开始计时；当处理器接收到第二电压比较器的翻转信号时，控制定时器停止计时。

优选地，电磁笔还包括由谐振线圈L2和谐振电容C2组成的第二谐振电路，用来当笔尖靠近电子白板时，根据电子白板激磁线圈发射的电磁信号感应出谐振信号并发送给整流滤波电路；以及，将含有第二可变电容放电时间的数字编码的谐振信号发送给电子白板。

另外，整流滤波供电电路位于处理器与第二谐振电路之间，将第二谐振电路感应的谐振信号整流滤波为直流，使电磁笔快速上电并进入工作状态。

电磁笔还包括谐振开关电路，用于将所述处理器输出的数字编码作用到第二谐振电路感应到的谐振信号上，并通过第二谐振电路将含有所述数字编码的谐振信号发送给电子白板。

结合图3所示电路，在一次充放电周期内，以下详细说明本发明所述的具有擦除功能的电磁笔的工作过程。

如图3所示，电阻R2与可变电容并联，构成第一可变电容的放电回路；电阻R1和二极管D1串联，构成第一可变电容充放电的开关电路。

在第一可变电容的充放电周期内，处理器首先输出高电平，开关电路导通，第一可变电容快速充电并达到最大值；然后，处理器输出低电平，开关电路断开，第一可变电容开始放电，同时处理器启动定时器开始计时。

在第一可变电容放电过程中，第一电压比较器U1将第一可变电容上实时变化的电压与预设的第一阈值电压V_Ref1相比较，并当第一可变电容上的电压低于预设的第一阈值电压V_Ref1时，输出翻转信号，处理器的一个I/O端口Port2（如图3所示）接收到该翻转信号后，命令定时器停止计时。这样，定时器所记录的时间即为第一可变电容在一次充放电周期内的放电时间。

具体地，当橡皮部没有被按下时，第一可变电容的电容值为固定的初始值C₀ ，C₀与并联的第一放电电阻R2组成的第一放电电路，放电时间常数

Figure 2011100543108100002DEST_PATH_IMAGE001

。由于此时第一可变电容的电容值C₀很小，放电时间常数

很小，第一可变电容上的电压很快降到V_Ref1以下。当第一可变电容上的电压低于V_Ref1时，第一电压比较器的输出发生翻转，处理器控制定时器停止计时。处理器将定时器所记录的定时时间编译为代表压力值为零的第一数字编码，然后通过谐振开关电路将所述第一数字编码作用到第一谐振电路感应的谐振电路上，第一谐振电路将包含第一可变电容放电时间的数字编码的谐振信号发送给电子白板。电子白板接收到包含零压力值的数字编码的谐振信号后，解析出与零压力值相对应的第一可变电容的放电时间的数字编码，可知橡皮没有被按压，因而不在电子白板上擦除任何内容。

当橡皮部被按下时，第一可变电容的电容值Cx1可在一定范围内随外力变化而变化。压力越大电容值Cx1越大，当Cx1达到最大值后，便不再随外力增大而增大。当第一可变电容上的电压低于V_Ref1时第一电压比较器的输出发生翻转，处理器控制定时器停止计时。处理器将定时器所记录的定时时间编译为与压力值对应的第一数字编码，再通过谐振开关电路将该数字编码作用到第一谐振电路感应的谐振信号上，再通过第一谐振电路将包含该数字编码的谐振信号发送给电子白板。电子白板接收到包含该数字编码的谐振信号后，解析出与压力值相对应的第一可变电容放电时间的数字编码，将所解析的数字编码经过计算机处理后，就会以相应的方式实时擦除电子白板上显示的相关内容。例如，可以根据压力大小的不同设定不同大小的擦除面积等。

这里，第二可变电容、第二电压比较器U2和处理器接口的连接关系，如图4所示，电阻R4与第二可变电容并联，构成第二可变电容的放电回路；电阻R3和二极管D2串联，构成第二可变电容充放电的开关电路。这里，与笔尖所受压力相对应的笔迹状态的实现过程与橡皮功能的实现过程相似，在此不做赘述。

图5是本发明的一个实施方式的具有擦除功能的电磁笔的实现方法流程图，包括以下步骤：

步骤501：在一个充放电周期内，记录电磁笔内部与橡皮部所受压力相对应的可变电容的放电时间，并将包含所述放电时间信息的谐振信号发送给电子白板；

本步骤中，第一可变电容连接电磁笔橡皮部，第一可变电容的电容值Cx能根据橡皮部所受的压力变化而发生变化。具体地，当橡皮部受到压力时，可变电容值增大，放电时间常数变大，可变电容的放电时间延长；因此，可变电容的放电时间与橡皮部所受的压力具有间接对应关系，根据可变电容的放电时间就可以对应判断出橡皮部所受的压力大小。电磁笔将与该压力值相对应的放电时间编译为数字编码，再将包含该数字编码的谐振信号发送给电子白板。

较佳地，第一可变电容的放电时间具体为：从可变电容开始放电时起，一直到可变电容的电压值低于预设的阈值电压时止。

步骤502：电子白板对所接收到的谐振信号进行解析，得到与橡皮部所受的压力值相对应的可变电容放电时间信息，并实现与该压力值相对应的擦除功能。

本步骤中，电子白板对所接收到的电磁信号进行解析，得到一系列的可变电容放电时间的数字编码，其中，解析的数字编码与橡皮部所受的压力大小间接对应；经过计算机对所得数字编码处理后，就会在电子白板上实现与该压力值相对应的擦除功能。例如：可根据所受压力值的大小设置擦除面积的大小，当橡皮部受到的压力越大，橡皮在电子白板上相应的擦除面积就越大。

相似地，将笔尖的非书写端连接第二可变电容后，也可以根据笔尖所受压力的大小显示相应的笔迹状态，在此不做赘述。

在上述实施方式中，优选地，电磁笔还包括功能按键，通过按压或拨动功能按键，将功能按键的状态信息发送给处理器，处理器对上述状态信息进行数字编码，或者对按键状态信息、第一可变电容放电时间、及第二可变电容放电时间编译成一串数字编码，并将包含该数字编码的谐振信号通过谐振电路发送给电子白板，使电磁笔的功能按键与所述橡皮部、笔尖功能配合使用，共同定义形式更为丰富的擦除功能。例如，可以用功能按键与橡皮部功能组合实现不同的橡皮形状或者颜色等。

Claims

1.一种具有压感擦除功能的电磁笔，其特征在于，所述电磁笔包括：橡皮部、第一可变电容和处理器；其中，

2.根据权利要求1所述的电磁笔，其特征在于，所述电磁笔还包括：定时器和第一电压比较器；

3.根据权利要求2所述的电磁笔，其特征在于，所述处理器，还用于将定时器所记录的第一可变电容的放电时间进行数字编码。

4.根据权利要求3所述的电磁笔，其特征在于，所述电磁笔还包括：谐振电路和整流滤波电路；

谐振电路，用于当笔尖靠近电子白板时，根据电子白板发送的电磁信号感应出谐振信号并发送给整流滤波电路；

5.根据权利要求4所述的电磁波，其特征在于，所述电磁笔还包括谐振开关电路，用于将所述处理器输出的数字编码作用到谐振电路感应到的谐振信号上，并通过谐振电路将含有所述数字编码的谐振信号发送给电子白板。

6.根据权利要求5所述的电磁笔，其特征在于，所述电磁笔还包括：

7.根据权利要求6所述的电磁笔，其特征在于，

所述处理器，还用于控制第二可变电容周期性地充放电，并根据笔尖所受压力对应的第二可变电容的放电时间，控制电磁笔向电子白板发送包含第二可变电容放电时间信息的谐振信号；

8.根据权利要求1至7任一项所述的电磁笔，其特征在于，所述电磁笔还包括功能按键，所述处理器还用于将功能按键的状态信息、第一可变电容放电时间、及第二可变电容放电时间编译成一串数字编码，并将包含这一串数字编码的谐振信号发送给电子白板。

9.一种具有压感擦除功能的电磁笔的实现方法，其特征在于，该方法包括：

在一个充放电周期内，记录电磁笔内部与橡皮部所受压力相对应的第一可变电容的放电时间，并将包含第一可变电容放电时间信息的谐振信号发送给电子白板。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一可变电容的放电时间为：从第一可变电容开始放电时起，到第一可变电容的电压值低于预设的阈值电压值时止。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述将电磁笔产生的包含所述第一放电时间信息的谐振信号发送给电子白板，具体为：将与所述压力的值相对应的第一可变电容的放电时间编译为数字编码，再将包含所述数字编码的谐振信号发送给电子白板。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述谐振信号发送给电子白板之后，该方法还包括：电子白板对所接收到的谐振信号进行解析，得到与橡皮部所受的压力值相对应的第一可变电容放电时间的数字编码，再根据所述数字编码输出与该压力的值相对应的擦除功能。