CN103076904B - 电磁笔及电磁手写装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电磁手写装置及电磁笔，电磁笔包括中空的笔壳和设置于笔壳内的笔芯，所述电磁笔还包括：活动地容置于笔壳内的第一磁环；与第一磁环相对地固设于笔壳内的第二磁环，且第一磁环和第二磁环的相对面为相互适配的曲面；以及根据第一磁环相对于第二磁环的位置变化而产生电磁信号的谐振电路，所述谐振电路包括绕制在笔壳的对应于第一磁环位置的线圈组成的电感。本发明实施例的通过采用在笔壳内相对地设置定磁环和动磁环，两磁环的相对面为相互适配的曲面的技术手段，从而增大了相对导磁面积，达到了磁导率大，电感变化量的灵敏度高，能够随时快速捕捉用户在使用时的压力、轨迹等信息的技术效果。

Description

电磁笔及电磁手写装置

技术领域

本发明涉及计算机输入设备，尤其涉及一种电磁笔及电磁手写装置。

背景技术

电磁笔是一种常用的计算机外设产品，与其配套使用的设备是电磁板。电磁笔在电磁板上移动的轨迹坐标、压力大小等数据可以通过电磁板传送给计算机，进而实现书写绘画的目的。

传统的电磁板压感的测量主要是根据电磁笔内电感值的变化导致的接收信号波形相位的变化来实现，然而，现有技术的磁导率小，电感变化量的灵敏度低，不能够随时快速捕捉用户在使用时的压力、轨迹等信息。

发明内容

本发明实施例所要解决的一个技术问题在于，提供一种磁导率大，电感变化量的灵敏度高，能够随时快速捕捉用户在使用时的压力、轨迹等信息的电磁笔。

本发明实施例所要解决的另一个技术问题在于，提供一种磁导率大，电感变化量的灵敏度高，能够随时快速捕捉用户在使用时的压力、轨迹等信息的电磁手写装置。

有鉴于此，本发明实施例提供了一种电磁笔，包括中空的笔壳和设置于笔壳内的笔芯，所述电磁笔还包括：活动地容置于笔壳内的第一磁环；与第一磁环相对地固设于笔壳内的第二磁环，且第一磁环和第二磁环的相对面为相互适配的曲面，笔芯的中部穿过并固定于第一磁环，底部活动地穿设于第二磁环，顶端抵顶于弹性组件；以及根据第一磁环相对于第二磁环的位置变化而产生电磁信号的谐振电路，所述谐振电路包括绕制在笔壳的对应于第一磁环位置的线圈组成的电感。

进一步地，所述第一磁环和第二磁环的外径相等，相对面为相互适配的中空且底部向外延伸预定距离的圆台面或棱台面。

进一步地，所述第一磁环的内径小于第二磁环的内径，对应地，笔芯中部的直径小于底部的直径且中部和底部交界位置形成用于承接第一磁环的台阶。

进一步地，笔壳的底部内壁向内延伸形成挡板，中部内壁向内延伸形成有与第一磁环和第二磁环的相对面相互适配的隔板，挡板、隔板及笔壳的内壁形成用于卡固第二磁环的卡固容置腔。

进一步地，笔壳的顶部内壁形成阶梯槽，笔芯的顶部嵌设固定于卡固件上，卡固件的底端端面沿轴向设有用于嵌设固定笔芯的盲孔，且底端的外径与笔壳的内径相互适配，卡固件的顶端设有容置槽，容置槽的外径与阶梯槽的内径相互适配。

进一步地，笔壳的顶部套设支架，弹性组件包括橡胶囊和绝缘弹簧，橡胶囊的开口卡固于容置槽的底部，绝缘弹簧的一端套设于橡胶囊的外侧，且抵于橡胶囊的开口处的外壁上，另一端抵顶于支架内壁。

进一步地，常态下橡胶囊与绝缘弹簧的高度相等。

进一步地，所述谐振电路为LC振荡电路，LC振荡电路包括所述电感和电连接于所述电感的电容。

本发明实施例还提供了一种电磁手写装置，其包括：根据用户书写操作产生并发射电磁信号的、如上所述的电磁笔；及用于感应并处理所述电磁笔发射的电磁信号的电磁信号处理装置。

进一步地，所述电磁信号处理装置包括：用于接收电磁笔发射的电磁信号的接收器；连接于接收器并处理接收器所接收的电磁信号的信号处理电路；及连接于信号处理电路并对信号处理电路所处理的电磁信号进行运算处理得到坐标数据的微处理器。

本发明实施例的有益效果是：通过采用在笔壳内相对地设置定磁环和动磁环，两磁环的相对面为相互适配的曲面的技术手段，从而增大了相对导磁面积，达到了磁导率大，电感变化量的灵敏度高，能够随时快速捕捉用户在使用时的压力、轨迹等信息的技术效果。

附图说明

图1是本发明实施例的电磁笔的常态下的剖视图。

图2是本发明实施例的电磁笔的书写状态下的剖视图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，为方便说明，本发明说明书中将电磁笔在用户使用状态下，电磁笔的相对于书写面的一端定义为底，进而延伸出底部、底端等概念，电磁笔的背离于书写面的一端定义为顶，进而延伸出顶部、顶端等概念，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

请参考图1~图2，本发明实施例的电磁笔包括笔壳10、第一磁环20、第二磁环30、笔芯40、弹性组件50及谐振电路（图未示出）。

笔壳10呈中空筒状。笔壳10的底部内壁向内延伸形成挡板11，中部内壁向内延伸形成隔板13，笔壳10的顶部内壁形成阶梯槽15，笔壳10的顶部还套设有支架17。

第一磁环20活动地容置于笔壳10内。

第二磁环30与第一磁环20相对地固设于笔壳10内，且第一磁环20和第二磁环30的相对面为相互适配的曲面。具体地，所述第一磁环20和第二磁环30的外径相等，相对面为相互适配的中空且底部向外延伸预定距离的圆台面或棱台面。从而，第一磁环20和第二磁环30的相对面做了曲面处理，可完全贴合，以增大相对导磁面积，本领域技术人员可以理解的是，两磁环相对面的如球面等其他曲面处理方式只要能实现增大相对导磁面积也是可以的。所述第一磁环20的内径小于第二磁环30的内径。

所述隔板13与第一磁环20和第二磁环30的相对面相互适配，挡板11、隔板13及笔壳10内壁形成用于卡固第二磁环30的卡固容置腔。

笔芯40设置于笔壳10内，笔芯40的中部穿过并固定于第一磁环20，底部活动地穿设于第二磁环30，且对应表面光滑，以利于笔芯40沿着第二磁环30的中心轴线方向上下滑动，顶端抵顶于弹性组件50。对应于第一磁环20的内径小于第二磁环30的内径，笔芯40中部的直径小于底部的直径且中部和底部交界位置形成用于承接第一磁环20的台阶，以便使第一磁环20随笔芯40沿轴线方向向上移动。作为一种实施方式，电磁笔还包括卡固件60，笔芯40的顶部嵌设固定于卡固件60上，卡固件60的底端端面沿轴向设有用于嵌设固定笔芯40的盲孔61，且底端的外径与笔壳10的内径相互适配，从而借由卡固件60对笔芯40顶端的卡固和笔芯40的台阶对第一磁环20的承接，便将第一磁环20和笔芯40紧固为一体以进行同步地上下移动。卡固件60的顶端设有容置槽63，容置槽63的外径与阶梯槽15的内径相互适配。容置槽63与所述支架17配合形成容置所述弹性组件50的弹性组件50容置腔。

弹性组件50包括橡胶囊51和绝缘弹簧53，橡胶囊51的开口卡固于容置槽63的底部，绝缘弹簧53的一端套设于橡胶囊51的外侧，且抵于橡胶囊51的开口处的外壁上，另一端抵顶于支架17内壁。常态下橡胶囊51与绝缘弹簧53的高度相等，以利于弹性组件50配合同时作用于笔芯40。由于隔板13具有弹性，其将第一磁环20和第二磁环30隔开，再配合阶梯槽15的止挡作用，在笔芯40不受外力的条件下，使两磁环的固定相对位置得到精确控制，此时有效导磁面积固定，外部线圈的电感量不变，谐振电路的频率可精确掌控。

所述谐振电路用于根据第一磁环20相对于第二磁环30的位置变化而产生电磁信号，本实施方式中，所述谐振电路为LC振荡电路，LC振荡电路包括电感70和电连接于所述电感70的电容（图中未示）。其中，绕制在笔壳10的对应于第一磁环20位置的线圈组成了电感70。电感70作为磁场的储能装置，电容作为电场的储能装置，当电感70在受到外界电磁场的影响时，电感70电容组成的，LC振荡电路就会在电场和磁场之间不停转换，就会产生固定频率的电磁波。

本发明实施例还提供了一种电磁手写装置，包括根据用户书写操作产生并发射电磁信号的、如上所述的电磁笔；及用于感应并处理所述电磁笔发射的电磁信号的电磁信号处理装置（也即电磁板）。

所述电磁信号处理装置包括：用于接收电磁笔发射的电磁信号的接收器；连接于接收器并处理接收器所接收的电磁信号的信号处理电路；及连接于信号处理电路并对信号处理电路所处理的电磁信号进行运算处理得到坐标数据的微处理器。

本发明实施例的电磁手写装置及电磁笔的工作过程为：在使用状态下，笔尖接触电磁板，受到向上的压力，使笔尖沿中心轴线向上运动，由于第二磁环30固定在卡固容置腔，笔芯40沿着中心轴线在第二磁环30内光滑上移，第一磁环20和笔芯40紧固为一体，笔芯40移动带动第一磁环20移动，使得第一磁环20与第二磁环30发生了相对位移，改变了第一磁环20与第二磁环30的有效导磁面积，进而改变了电感70的电感量，电感70的线圈两端连接LC振荡电路。因此改变了振荡频率，产生并发射电磁信号。

同时，在笔尖受压时，笔芯40沿着中心轴线方向移动，带动第一磁环20与卡固件60移动，橡胶囊51与绝缘弹簧53随压力大小发生不同程度的形变。压力越大，形变越大，第一磁环20与第二磁环30相对位移也越大，有效导磁面积改变越多，外围线圈电感量变化越大，振荡频率也随之灵活改变。

当释放笔尖，没有压力给笔芯40时，弹性组件50会恢复原始状态，这样便提供一与笔芯40所受压力相反方向的弹性恢复力给卡固件60，卡固件60在笔壳10内平滑下移并带动笔芯40与第一磁环20沿着中心轴线方向下移。当弹性器件恢复如初时，第一磁环20与第二磁环30的相对位置也恢复至初始位置，在此过程中，振荡频率也随之灵活改变。

综上，本发明实施例的电磁手写装置及电磁笔具有无源、精确且高效，使用方便，节能环保的优点。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (10)

1.一种电磁笔，包括中空的笔壳和设置于笔壳内的笔芯，其特征在于，所述电磁笔还包括：

活动地容置于笔壳内的第一磁环；

与第一磁环相对地固设于笔壳内的第二磁环，所述第一磁环和第二磁环的外径相等，且第一磁环的与第二磁环相对的相对面为中空且自第一磁环底部向外延伸预定距离的曲面，第二磁环的与第一磁环相对的相对面为与第一磁环的相对面相互适配的曲面，笔芯的中部穿过并固定于第一磁环，笔芯底部活动地穿设于第二磁环，笔芯顶端抵顶于弹性组件；以及

根据第一磁环相对于第二磁环的位置变化而产生电磁信号的谐振电路，所述谐振电路包括绕制在笔壳的对应于第一磁环位置的线圈组成的电感。

2.如权利要求1所述的电磁笔，其特征在于，所述相对面为圆台面或棱台面。

3.如权利要求1所述的电磁笔，其特征在于，所述第一磁环的内径小于第二磁环的内径，对应地，笔芯中部的直径小于笔芯底部的直径且笔芯中部和笔芯底部交界位置形成用于承接第一磁环的台阶。

4.如权利要求1所述的电磁笔，其特征在于，笔壳的底部内壁向内延伸形成挡板，中部内壁向内延伸形成有与第一磁环和第二磁环的相对面相互适配的隔板，挡板、隔板及笔壳的内壁形成用于卡固第二磁环的卡固容置腔。

5.如权利要求1所述的电磁笔，其特征在于，笔壳的顶部内壁形成阶梯槽，笔芯的顶部嵌设固定于卡固件上，卡固件的底端端面沿轴向设有用于嵌设固定笔芯的盲孔，且底端的外径与笔壳的内径相互适配，卡固件的顶端设有容置槽，容置槽的外径与阶梯槽的内径相互适配。

6.如权利要求5所述的电磁笔，其特征在于，笔壳的顶部套设支架，弹性组件包括橡胶囊和绝缘弹簧，橡胶囊的开口卡固于容置槽的底部，绝缘弹簧的一端套设于橡胶囊的外侧，且抵于橡胶囊的开口处的外壁上，另一端抵顶于支架内壁。

7.如权利要求6所述的电磁笔，其特征在于，常态下橡胶囊与绝缘弹簧的高度相等。

8.如权利要求1所述的电磁笔，其特征在于，所述谐振电路为LC振荡电路，LC振荡电路包括所述电感和电连接于所述电感的电容。

9.一种电磁手写装置，其特征在于，所述电磁手写装置包括：

根据用户书写操作产生并发射电磁信号的、如权利要求1～8中任一项所述的电磁笔；

及用于感应并处理所述电磁笔发射的电磁信号的电磁信号处理装置。

10.如权利要求9所述的电磁手写装置，其特征在于，所述电磁信号处理装置包括：

用于接收电磁笔发射的电磁信号的接收器；

连接于接收器并处理接收器所接收的电磁信号的信号处理电路；及

连接于信号处理电路并对信号处理电路所处理的电磁信号进行运算处理得到坐标数据的微处理器。