CN104598092A - 一种电磁屏及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁屏及其系统，包括电磁屏发射线圈，还包括第一开关管、第二开关管、第一PWM输出电路和第二PWM输出电路，所述电磁屏发射线圈包括第一电磁屏发射线圈和第二电磁屏发射线圈，所述第一开关管与第一电磁屏发射线圈串联，所述第二开关管与所述第二电磁屏发射线圈串联，所述第一PWM输出电路与所述第一开关管的控制端电连接，所述第二PWM输出电路与所述第二开关管的控制端电连接，所述第二电磁屏发射线圈设置在所述第一电磁屏发射线圈内侧。

Description

一种电磁屏及其系统

技术领域

本发明涉及电磁屏领域，特别是涉及一种电磁屏及其系统。

背景技术

目前电磁笔中有些利用电池进行供电，有些则需要通过电磁屏向电磁笔进行充电而工作。前者受制于体积与重量，使用起来不太方便，而且还需要定期更换电池，当使用时方才发现电磁笔的电量不足，现场可能没有相应的备用电池，从而影响电磁笔的使用；后者虽然不需要使用电池，在电磁屏向电磁笔进行充电的过程中，电磁笔的充电偶尔会出现中断的情况。

发明内容

本发明目的在于提出一种电磁屏及其系统，从而，降低电磁屏向电磁笔充电过程中充电中断的情况出现的几率。

一种电磁屏，包括电磁屏发射线圈，还包括第一开关管、第二开关管、第一PWM输出电路和第二PWM输出电路，所述电磁屏发射线圈包括第一电磁屏发射线圈和第二电磁屏发射线圈，所述第一开关管与第一电磁屏发射线圈串联，所述第二开关管与所述第二电磁屏发射线圈串联，所述第一PWM输出电路与所述第一开关管的控制端电连接，所述第二PWM输出电路与所述第二开关管的控制端电连接，所述第二电磁屏发射线圈设置在所述第一电磁屏发射线圈内侧。

优选的，还包括微处理器，所述微处理器的第一端口和第二端口分别与第一开关管的控制端和第二开关管的控制端连接，所述微处理器向所述第一端口输出第一PWM信号而形成第一PWM输出电路，所述微处理器向所述第二端口输出第二PWM信号而形成第二PWM输出电路。

优选的，所述第一电磁屏发射线圈和第二电磁屏发射线圈设置在所述电磁屏的电磁屏幕下方。

优选的，所述微处理器用于：

检测所述电磁屏发射线圈的电流大小；

判断所述电磁屏发射线圈的电流是否小于预设阈值，若是则：

判断所述电磁屏是否接收到所述电磁笔发送来的电磁波信号，若是则：

所述微处理器控制关断所述第一开关管和第二开关管。

本发明还提供了一种电磁屏系统，包括无线充电电磁笔，还包括任一所述的电磁屏，所述无线充电电磁笔包括充电线圈、整流电路、储能电容和发射电路，所述充电线圈、整流电路、储能电容和发射电路依次电连接，所述充电线圈接收来自电磁屏的电磁波信号而输出感应电流，所述整流电路对感应电流进行整流，所述整流后的电流用于对所述储能电容进行充电，所述电磁笔通过所述发射电路向电磁屏发射电磁波，在所述储能电容和所述发射电路之间还包括第一电感和升压电路，所述升压电路的输入端与所述储能电容连接，所述升压电路的输出端与所述第一电感连接，所述第一电感用于隔离所述充电线圈的接收频率对所述发射电路的发射频率的干扰，所述升压电路用于稳定所述发射电路的电压。

优选的，还包括与所述储能电容连接的充电保护电路。

优选的，所述发射电路还包括按键电路，所述按键电路包括按键开关和电容，所述按键开关和所述电容串联连接后再并联连接于所述发射电路的电容两端，所述按键开关被导通时，所述发射电路的电容值改变。

本电磁屏可以降低电磁笔在充电过程中出现中断充电的几率，另外可以自动停止对电磁笔进行充电，无须用户参与，提升了使用方便度，且减少了资源浪费。

本发明公开的无线充电电磁笔及其系统具有较好的抗频率干扰能力，使其书写体验更加流畅，实现更为清晰顺畅的原笔迹操作，如绘画、工程图等专业应用都可以在显示屏幕上实现犹如真实纸张上操作的效果，给用户带来更好的体验感。

附图说明

图1是本发明具体一种实施例的电磁屏的结构示意图；

图2是本发明具体一种实施例的电磁屏的电路原理图；

图3是本发明具体一种实施例的电磁笔的电路原理示意图；

图4是本发明具体另一种实施例的电磁笔的电路原理示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

参照以下附图，将描述非限制性和非排他性的实施例，其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。

如图1和2所示，一种实施例的电磁屏1，包括电磁屏发射线圈、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一PWM输出电路和第二PWM输出电路，所述电磁屏发射线圈包括第一电磁屏发射线圈Lp1和第二电磁屏发射线圈Lp2，所述第一开关管Q1与第一电磁屏发射线圈Lp1串联，所述第二开关管Lp2与所述第二电磁屏发射线圈Lp2串联，所述第一PWM输出电路与所述第一开关管Q1的控制端电连接，所述第二PWM输出电路与所述第二开关管Q2的控制端电连接，所述第二电磁屏发射线圈Lp2设置在所述第一电磁屏发射线圈Lp1内侧，电磁屏的背光LED13及其驱动电路位于第二电磁屏发射线圈Lp2外侧。

其中，所述第一电磁屏发射线圈Lp1和第二电磁屏发射线圈Lp2可以设置在所述电磁屏1的电磁屏幕下方。通常来说，电磁屏1用于检测电磁笔发射的电磁波的X线圈和Y线圈是设置在电磁屏的屏幕下方的，所述第一电磁屏发射线圈Lp1和第二电磁屏发射线圈Lp2可以与X线圈和Y线圈设置在同一个电路板上。

这样，所述第一PWM输出电路通过控制柜所述第一开关管Q1导通的占空比，可以实现第一电磁屏发射线圈Lp1发射对应频率的电磁波；同样，第二PWM输出电路通过控制柜所述第二开关管Q2导通的占空比，从而可以实现第二电磁屏发射线圈Lp2发射对应频率的电磁波；第一电磁屏发射线圈Lp1和第二电磁屏发射线圈Lp2可以发射相同频率的电磁波。第一PWM输出电路和第二PWM输出电路相互独立。

在优选的实施例中，还包括微处理器，所述微处理器的第一端口P1和第二端口P2分别与第一开关管Q1的控制端和第二开关管Q2的控制端连接，所述微处理器向所述第一端口P1输出第一PWM信号而形成第一PWM输出电路，所述微处理器向所述第二端口P2输出第二PWM信号而形成第二PWM输出电路。从而，第一电磁屏发射线圈Lp1和第二电磁屏发射线圈Lp2可以被独立地控制，以发射相同频率的电磁波。

如图3所示，一种实施例的无线充电电磁笔，包括充电线圈T、整流电路、储能电容和发射电路，充电线圈T、整流电路、储能电容和发射电路依次电连接。充电线圈T用于接收电磁屏发送来的电磁信号，整流电路将该信号进行整流等处理后对储能电容进行充电，储能电容储存的电能用于提供电磁笔的发射电路所需的电源。

电磁笔的发射电路发射电磁信号至电磁屏，电磁屏1接收并进行相关处理，例如，通过判断电磁屏1的X接收线圈和Y接收线圈的电位值，判断电磁笔书写的位置，电磁屏内预置的应用程序根据经过处理后的信号所设定的模式，即可启动其对应功能。为防止频率信号相互干扰，接收与发送使用的电磁波频率不相同或者工作时间段不相同，但为了提高电磁笔使用的方便性，不将电磁笔书写和充电时间段分开，而是在电磁笔书写过程中一旦满足充电条件就同时启动充电工作，这样，就会出现电磁笔接收来自电磁屏的充电电磁波与电磁笔发送给电磁屏的书写电磁波工作于相同时间段的情况。又由于电磁屏内设有背光模组，其工作时LED驱动电路会发射电磁辐射，从而造成较强的电磁干扰引起频率偏移，有可能导致电磁屏的发送频率与电磁笔的发射频率一样，充电线圈T接收到的相同频率电信号就会通过升压电路串扰到电磁笔的发射电路，从而对发射电路的工作频率产生影响，而导致发射电路发射的承载的数字信号的丢失，从而导致电磁屏呈现的笔迹并不能体现出与操作相符的笔迹。因为，当电磁笔对电磁屏的压力较大时，电磁笔的处理器会将该较大的压力值通过发射电路发送给电磁屏，从而在电磁屏上显示较粗的笔迹，反之电磁笔对电磁屏的压力较小时，电磁笔的处理器会将该较小的压力值通过发射电路发送给电磁屏，从而在电磁屏上显示较细的笔迹。因此，如果没有第一电感滤波器L1，会导致电磁屏出现不真实的笔迹，甚至可能出现断续。

另外，由于在使用过程中，电磁笔与电磁屏的发射电路的距离不是固定的，而是在一定范围内变化，即使电磁屏的发射电路的功率一定，充电线圈T得到的感应电动势会出现变化。如果没有升压电路，电磁笔向电磁屏发送的电能信号在一定范围内变化，有可能导致电磁屏在接收并处理信号后不能正确识别出相应功能，比如书写时出现笔迹不稳甚至断连的现象。因此，本发明还在电源单元和发射电路之间设有升压电路，用于稳定电磁笔向电磁屏发射的电磁信号，确保电磁笔在离电磁屏一定范围内运动都不会影响其正常使用。

在本发明的一个具体实施例中，还包括充电保护单元。充电保护单元包括电压检测电路和过压保护电路。通过电压检测电路得到当前的充电输入电压，当充电输入电压大于充电电压安全值时，过压保护电路就停止充电过程；当充电输入电压不大于充电电压安全值且小于最低电压阈值时，过压保护电路就启动充电过程，防止充电电压过大，烧坏电磁笔的储能电容。

本发明提出的一种无线式充电电磁笔在储能电容和发送电路之间设置了电感和升压电路，使得电磁笔具有良好的抗干扰特性以及更高的书写灵敏性，实现了更为清晰流畅的原笔迹输入，提供用户最真实的书写体验。

请参见附图4，另一种实施例的无线充电电磁笔，发射电路还包括按键电路，用于与电磁笔配合使用以实现特定功能。按键电路包括按键开关和电容，当按键开关被导通时，按键电路中的电容会参与发射电路，进而使得发射电路的电容值改变，产生特定发射频率。电磁屏预设好与该频率相对应的应用程序，比如弹出菜单，类似于鼠标右键操作。正常使用电磁笔在电磁屏上操作即实现鼠标左键作用，一直按压电磁笔上按键即可实现鼠标右键作用。当然，本发明并不限定于按键只实现右键功能，还可以根据需要设定其他相关功能，如复制、分享、书签、批注、搜索等，以丰富用户的操作性，在此不再赘述。优选地，在升压电路和按键电路之间包括第二电感L2(用于消除工作电路中的干扰，其抗干扰的具体原理同第一电感L1，在此不再赘述)以及第一电阻R1、第二电阻R2、按键S、第一二极管D1和第二二极管D2，储能电容C1通过第一电阻R1和第二二极管D2与第一电感L1连接，第二二极管D2的阳极通过第二电阻R2接地，第一二极管D1的阴极通过第二电感L2与升压电路的使能端CE连接，第一二极管D1阳极通过按键S与第一电感L1连接，该第一二极管D1用于提供第二电感L2瞬态电压保护，防止对升压电路的使能端CE产生破坏。当电磁笔休眠时，电磁笔的发射电路并没有工作，例如可以是因为升压电路没有工作，发射电路的的工作电压不够而导致等原因；当按下按键S时，使能端CE收到一个上升沿，升压电路开始工作，升压电路的输出端Vout输出的电压足以使电磁笔的发射电路工作，从而向电磁屏发射电磁波。

在本发明的一个实施例中，电磁屏用于：

判断电磁屏中的发射线圈的电流是否小于预设阈值，若小于预设阈值，则：

判断电磁屏是否接收到电磁笔发送来的电磁波信号，若接收到电磁波信号，则：

电磁屏结束向电磁笔发射电磁波。

优选地，电磁屏判断是否需要停止向电磁笔发射充电电磁波的步骤如下：

S1，微处理器检测所述电磁屏发射线圈的电流大小，包括第一电磁屏发射线圈Lp1和第二电磁屏发射线圈Lp2的电流；

S2，判断所述电磁屏发射线圈的电流是否小于预设阈值，若是则执行步骤S3；

S3，判断所述电磁屏是否接收到所述电磁笔发送来的电磁波信号，若是则执行步骤S4；

S4，所述微处理器控制关断所述第一开关管Q1和第二开关管Q2。

当电磁笔充电时会出现以下两种情况：一是当电磁笔在电磁屏上书写，且电磁笔即将充满电，电磁屏的发射线圈的充电电流将变小，此时电磁笔会向电磁屏发射电磁波，二是当电磁笔远离电磁屏时，充电电流也会变小，此时电磁笔发射的电磁波无法被电磁屏接收，因此，通过判断发射线圈的电流小于预设阈值时，可以判断以上两种情况。为保证判断的准确性，如果电磁屏检测到电磁笔的输入，则说明电磁笔正在电磁屏上进行操作，因此，如果判断电磁屏接收到电磁笔的输入，可以判断电磁笔在电磁屏较近的范围内且电磁笔已经接近充满电的可能性较大，因此这时候电磁屏可以结束向电磁笔发射电磁波。这种电磁笔充电控制的方式，既提供给用户即取即用的高体验感，又能在使用时同时充电，有效利用电力资源，减少了对能源的浪费。

由于电磁屏的背光源LED设置在电磁屏的四个侧边周围，在电压波动等情况下容易出现电磁辐射，因此，电磁辐射会干扰两个发射线圈的发射，例如电磁波无法有效发射出去，而电磁笔接收的电磁波的频率是固定的，因此电磁笔可能无法接收到电磁屏发射的电磁波，从而影响电磁笔的充电。通过两个独立的端口分别控制各自的线圈工作，因此，两个线圈同时被电磁干扰的几率降低；另外，在外的发射线圈起到对在内的发射线圈屏蔽作用，因此，即使背光源LED的电磁辐射影响了在外的发射线圈，在内的发射线圈同样可以正常发射。从而可以降低电磁笔充电中断的情况出现。

本领域技术人员将认识到，对以上描述做出众多变通是可能的，所以实施例仅是用来描述一个或多个特定实施方式。

尽管已经描述和叙述了被看作本发明的示范实施例，本领域技术人员将会明白，可以对其作出各种改变和替换，而不会脱离本发明的精神。另外，可以做出许多修改以将特定情况适配到本发明的教义，而不会脱离在此描述的本发明中心概念。所以，本发明不受限于在此披露的特定实施例，但本发明可能还包括属于本发明范围的所有实施例及其等同物。

Claims (7)

1.一种电磁屏，包括电磁屏发射线圈，其特征是，还包括第一开关管、第二开关管、第一PWM输出电路和第二PWM输出电路，所述电磁屏发射线圈包括第一电磁屏发射线圈和第二电磁屏发射线圈，所述第一开关管与第一电磁屏发射线圈串联，所述第二开关管与所述第二电磁屏发射线圈串联，所述第一PWM输出电路与所述第一开关管的控制端电连接，所述第二PWM输出电路与所述第二开关管的控制端电连接，所述第二电磁屏发射线圈设置在所述第一电磁屏发射线圈内侧。

2.如权利要求1所述的电磁屏，其特征是，还包括微处理器，所述微处理器的第一端口和第二端口分别与第一开关管的控制端和第二开关管的控制端连接，所述微处理器向所述第一端口输出第一PWM信号而形成第一PWM输出电路，所述微处理器向所述第二端口输出第二PWM信号而形成第二PWM输出电路。

3.如权利要求1所述的电磁屏，其特征是，所述第一电磁屏发射线圈和第二电磁屏发射线圈设置在所述电磁屏的电磁屏幕下方。

4.如权利要求2所述的电磁屏，其特征是，所述微处理器用于：

检测所述电磁屏发射线圈的电流大小；

判断所述电磁屏发射线圈的电流是否小于预设阈值，若是则：

判断所述电磁屏是否接收到所述电磁笔发送来的电磁波信号，若是则：

所述微处理器控制关断所述第一开关管和第二开关管。

5.一种电磁屏系统，包括无线充电电磁笔，其特征是，还包括如权利要求1至4任一所述的电磁屏，所述无线充电电磁笔包括充电线圈、整流电路、储能电容和发射电路，所述充电线圈、整流电路、储能电容和发射电路依次电连接，所述充电线圈接收来自电磁屏的电磁波信号而输出感应电流，所述整流电路对感应电流进行整流，所述整流后的电流用于对所述储能电容进行充电，所述电磁笔通过所述发射电路向电磁屏发射电磁波，在所述储能电容和所述发射电路之间还包括第一电感和升压电路，所述升压电路的输入端与所述储能电容连接，所述升压电路的输出端与所述第一电感连接，所述第一电感用于隔离所述充电线圈的接收频率对所述发射电路的发射频率的干扰，所述升压电路用于稳定所述发射电路的电压。

6.如权利要求5所述的电磁屏系统，其特征在于：还包括与所述储能电容连接的充电保护电路。

7.如权利要求5所述的电磁屏系统，其特征在于：所述发射电路还包括按键电路，所述按键电路包括按键开关和电容，所述按键开关和所述电容串联连接后再并联连接于所述发射电路的电容两端，所述按键开关被导通时，所述发射电路的电容值改变。