CN105334982B - 电容笔和触控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电容笔和触控装置，其中，所述电容笔包括：本体；设置在本体一端的笔尖；设置在本体外部的电极，其中，当电容笔被使用时电极与人手接触；控制装置，控制装置用于在电容笔为坐标定位模式时将电极接地，在电容笔为数据传输模式时，通过笔尖和电极同时发送数据。本发明实施例的电容笔，当手掌放在电容屏上时，手掌与电容屏耦合的电容就变成了传输数据的电容，而且这个电容非常大，从而使得传输信号被极大地放大，不仅消除了发送数据时的噪声，还极大地放大了传输信号，使数据传输变得更加可靠，大大提升了用户使用感受。

Description

电容笔和触控装置

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种电容笔和触控装置。

背景技术

电容笔主要分主动式和被动式两种。被动式电容笔是业界常见的软头粗头笔，当手拿着这个笔时，笔和手导通，代替手指触摸屏幕。这种被动式电容笔引起的电容变化量小，所以要用软头粗头来增大接触面积从而增大电容变化。但是这种笔划到屏上手感不好，而且内部没有相应的压力检测电路所以无法测量压力、按键等数据，无法实现笔迹识别等功能。

主动式电容笔一般内置电池和芯片，利用芯片发送高压信号来激励电容屏计算相关坐标，并且可以测出用户使用电容笔时的力量从而实现笔迹识别。但是将压力数值或按键信号传给主机(例如，手机或者平板电脑中的微控制单元MCU)存在一定难度。有的是通过有线的方式，就是笔连出一根线到平板上；有的通过在笔里内置蓝牙或红外等无线发射模块来传递信号；有的是在笔尖发射信号然后电容屏接收并解析数据然后传给主机，传递时电容屏的发射极TX发送波形，电容笔接收这个波形作为时钟信号，然后电容笔发送相应的信号，信号为0或1的二进制代码，电容屏的接收极RX接收到电容笔发送的这个信号后再解析出数据，然后发送给主机。

但是，上述将压力数值或按键信号传给主机所采用的方法分别存在以下缺点：(1)有线的方式技术简单但是使用不方便，笔上连着的线会影响使用手感；(2)内置无线模块成本高功耗大而且体积也很难做小；(3)笔尖发射然后电容屏接收的方式成本最低，但是实现难度大。尤其是使用电容笔书写时手掌会不可避免的按压在平板上。此时手掌耦合的电容远远大于电容笔耦合的电容，此时手掌带来的噪声特别大，会直接淹没掉电容笔发送的信号，造成信号传输失败。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电容笔，用户使用该电容笔操作，当手掌放在电容屏上时，手掌与电容屏耦合的电容就变成了传输数据的电容，而且这个电容非常大，从而使得传输信号被极大地放大，不仅消除了发送数据时的噪声，还极大地放大了传输信号，使数据传输变得更加可靠，大大提升了用户使用感受。

本发明的二个目的在于提出一种触控装置。

本发明的三个目的在于提出一种电容笔。

为了实现上述目的，本发明第一方面实施例的电容笔，包括：本体；设置在所述本体一端的笔尖；设置在所述本体外部的电极，其中，当所述电容笔被使用时所述电极与人手接触；控制装置，所述控制装置用于在电容笔为坐标定位模式时将所述电极接地，在所述电容笔为数据传输模式时，通过所述笔尖和所述电极同时发送数据。

根据本发明实施例的电容笔，当电容笔被使用时设置在电容笔外部的电极与人手接触，电容笔的控制装置则在电容笔为坐标定位模式时将电极接地，在电容笔为数据传输模式时，通过笔尖和电极同时发送数据，当手掌放在电容屏上时，手掌与电容屏耦合的电容就变成了传输数据的电容，而且这个电容非常大，从而使得传输信号被极大地放大，不仅消除了发送数据时的噪声，还极大地放大了传输信号，使数据传输变得更加可靠，大大提升了用户使用感受。

为了实现上述目的，本发明第二方面实施例的触控装置，包括：触摸屏和本发明第二方面实施例的电容笔。

根据本发明实施例的触控装置，当用户使用电容笔在触摸屏上操作时，不仅消除了由于手掌碰触触摸屏而产生的噪声，还放大了电容笔向触摸屏传输的信号，使得电容笔和触摸屏之间的数据传输更加可靠，大大提升了用户使用感受。

为了实现上述目的，本发明第三方面实施例的电容笔，包括：本体；设置在所述本体一端的笔尖；以及设置在所述本体外部的电极，其中，当所述电容笔被使用时所述电极与人手接触。

根据本发明实施例的电容笔，当电容笔被使用时设置在电容笔外部的电极与人手接触，当电容笔为坐标定位模式时将电极接地，在电容笔为数据传输模式时，通过笔尖和电极同时发送数据，当手掌放在电容屏上时，手掌与电容屏耦合的电容就变成了传输数据的电容，而且这个电容非常大，从而使得传输信号被极大地放大，不仅消除了发送数据时的噪声，还极大地放大了传输信号，使数据传输变得更加可靠，大大提升了用户使用感受。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的电容笔在电容屏上操作时的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的电容笔、手掌和电容屏的电容耦合的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的电容笔的结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的控制装置的结构示意图；

图5是根据本发明另一个实施例的控制装置的结构示意图；

图6是根据本发明一个实施例的电容笔与触摸屏之间相互发送信号的示意图；

图7是根据本发明又一个实施例的控制装置的结构示意图；

图8是根据本发明一个实施例的电容笔的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

当用户手持电容笔在电容屏(触摸屏)上书写时，手掌会不可避免的碰触到触摸屏，越大的屏越容易碰触到。当手掌放在触摸屏上用手写笔书写时，手掌的面积是远远大于触摸笔的笔尖的，如图1所示。那么这时手掌和电容屏耦合的电容也远远大于笔尖和电容屏耦合的电容。电容笔、手掌和电容屏的电容耦合的示意图如图2所示。其中，电容笔和电容屏的接收极RX耦合的电容C2是主动电容笔传输数据的主要电容。而手掌和电容屏的接收极RX耦合的电容C4则远远大于C2，一般都是大100倍这种数量级。即使是手掌上一个小小的纹波经过C4电容的耦合都会被放大成一个大信号，远比电容笔尖C2电容的信号大，会直接把我们想要在C2电容得到的信号淹没掉，从而导致数据错乱，影响电容屏接收极接收的成功率。

为了解决上述问题，本发明提出了一种电容笔和触控装置。下面参考附图描述根据本发明实施例的电容笔和触控装置。

图3是根据本发明一个实施例的电容笔的结构示意图。如图3所示，本发明实施例的电容笔包括：本体100、笔尖110、电极120和控制装置130。

其中，笔尖110设置在本体100一端；电极120设置在本体100外部，其中，当电容笔被使用时电极120与人手接触；控制装置130用于在电容笔为坐标定位模式时将电极120接地，在电容笔为数据传输模式时，通过笔尖110和电极120同时发送数据。本发明实施例的电容笔为主动式电容笔。

在本发明的一个实施例中，电极120缠绕或包覆在本体100的外部。

具体地，电极120缠绕或包覆在电容笔的本体100上，其中，电极120的形状可以是任意的，只要保证电极120在手和电容笔相接触的位置即可，即保证在人手持电容笔的情况下能够接触到电极120。另外，电极120为导电体，且电极120与电容笔内部的控制装置130中的控制电路相连接。

主动式电容笔有两大功能，一个是精准定位(即坐标定位模式)，另一个是压力按键检测(即数据传输模式)。其中，精准定位是通过主动式电容笔内部电路发送高压波形到笔尖，电容屏(即触摸屏)检测到这个大的信号(即高压波形)来提高定点的精度。压力按键检测是主动式电容笔内部电路检测笔尖后面的压力传感器信息和笔身上的控制按键信息，并将这些信息传达给主机(上位机)，例如，传达给手机、平板电脑中的主MCU(MicroControlUnit，微控制单元)。电容笔的内部电路产生波形后通过笔尖传达到电容屏上，然后电容屏解析这些信号并传给主机。所以，笔尖的波形分为两类，一类是以定位为目的，一类以传输数据为目的。其中，以定位为目的时，要求电容笔的信号要尽量放大，手的信号要尽量小并且噪声要小，关键是一定要把笔和手指区分出来，如果误判就会造成误操作。而数据传输时也要求噪声小，但是不必区别手指和笔，因为手指不会发送波形，但是手指会带来噪声。

所以，在本发明的实施例中，在电容笔外表面设置外部电极120，当用户手持电容笔时，手就会自然接触到电容笔的电极120。这时手就变成了电极的延伸。当电容笔为坐标定位模式时，控制装置130将电极120接地(此处的接地实际上指的是内部地，内部地通过电极120和人体相连，人体相当于大地)，笔尖110发出信号时，手和电极120连在一起接地，会减少手带来的噪声并可以区分手指还是电容笔。当电容笔为数据传输模式时，控制装置130通过笔尖110和电极120同时发送数据，此时电极120接到内部一个电极上，即通过该电极将需要发送的数据传送给电极120。

本发明实施例的电容笔，当电容笔被使用时设置在电容笔外部的电极与人手接触，电容笔的控制装置则在电容笔为坐标定位模式时将电极接地，在电容笔为数据传输模式时，通过笔尖和电极同时发送数据，当手掌放在电容屏上时，手掌与电容屏耦合的电容就变成了传输数据的电容，而且这个电容非常大，从而使得传输信号被极大地放大，不仅消除了发送数据时的噪声，还极大地放大了传输信号，使数据传输变得更加可靠，大大提升了用户使用感受。

本发明的一个实施例中，在电容笔为坐标定位模式时，控制装置130还用于通过笔尖110发送用于坐标定位的激励波形。

在本发明的一个实施例中，如图4所示，控制装置130具体包括：笔尖控制模块131和控制模块132。

其中，笔尖控制模块131用于在在电容笔为坐标定位模式时控制笔尖110发送用于坐标定位的激励波形，以及在电容笔为数据传输模式时，控制笔尖110发送数据；控制模块132用于确定电容笔的工作模式，以及在电容笔为坐标定位模式时将电极120接地，在电容笔为数据传输模式时通过笔尖110和电极120同时发送数据。

在本发明的另一个实施例中，如图5所示，控制装置130还包括：压力采集模块133。

具体地，压力采集模块133用于采集笔尖110的压力，控制模块132将压力采集模块133采集的压力作为数据发送。

在本发明的一个实施例中，控制模块132根据与电容笔通信的触摸屏发送的信号确定电容笔的工作模式。

具体地，控制模块132根据触摸屏发送的信号确定电容笔为坐标定位模式或数据传输模式。例如，当电容笔接收到触摸屏发送的特定波形时，控制模块132根据触摸屏发送的特定波形来切换电容笔的工作模式。如图6所示，当把电容笔放在触摸屏上时，触摸屏的发射极TX开始一个接一个的发送检测波形(如图6中标号1所指的方波)，当发送检测波形的TX离电容笔比较远时，电容笔是接收不到该TX发送的检测波形的，当电容笔接收到临近的TX发出的检测波形时，电容笔会发送一个用于坐标定位的激励波形，当所有的TX都发送完检测波形，坐标识别就完成了。更具体地，当电容笔接收到触摸屏发送的检测波形时，控制模块132根据该检测波形确定电容笔的工作模式为坐标定位模式，之后，笔尖控制模块131则控制笔尖110发送用于坐标定位的激励波形(如图6中标号2所指的波形)，同时，控制模块132将电极120接地，以提高信噪比。坐标识别完成后，触摸屏的所有的TX一起同步发送出一个波形(如图6中的同步头，即标号3所指的波形)，这个波形有固定的位数，比如16位，这16位的前几位是一个固定的起始头，表示现在的波形为电容屏和电容笔交换数据，后几位代表数据类型，比如后面传输的内容为压力、按键、电池电压或传输给电容笔的配置等信息。电容笔接收到该同步头后，控制模块132根据该同步头确定电容笔的工作模式为数据传输模式，然后电容笔与触摸屏进行同步(例如，电容笔发送一个与同步头同步且同相位的信号，如图6中标号4所指的波形)，之后，控制模块132控制笔尖110和电极120同时发送数据。

在本发明的一个实施例中，如图7所示，控制装置130还包括：电源模块134。

电源模块134用于给笔尖控制模块131、控制模块132和压力采集模块133供电。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种触控装置。该触控装置包括触摸屏和本发明实施例的电容笔。

本发明实施例的触控装置，当用户使用电容笔在触摸屏上操作时，不仅消除了由于手掌碰触触摸屏而产生的噪声，还放大了电容笔向触摸屏传输的信号，使得电容笔和触摸屏之间的数据传输更加可靠，大大提升了用户使用感受。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种电容笔。

图8是根据本发明一个实施例的电容笔的结构示意图。如图8所示，本发明实施例的电容笔，包括：本体100、笔尖110和电极120。

其中，笔尖110设置在本体一端；电极120设置在本体外部，其中，当电容笔被使用时电极120与人手接触。

在本发明的一个实施例中，电极120缠绕或包覆在本体100的外部。

本发明实施例的电容笔，当电容笔被使用时设置在电容笔外部的电极与人手接触，当电容笔为坐标定位模式时将电极接地，在电容笔为数据传输模式时，通过笔尖和电极同时发送数据，当手掌放在电容屏上时，手掌与电容屏耦合的电容就变成了传输数据的电容，而且这个电容非常大，从而使得传输信号被极大地放大，不仅消除了发送数据时的噪声，还极大地放大了传输信号，使数据传输变得更加可靠，大大提升了用户使用感受。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种电容笔，其特征在于，包括：

本体；

设置在所述本体一端的笔尖；

设置在所述本体外部的电极，其中，当所述电容笔被使用时所述电极与人手接触；

控制装置，所述控制装置用于在电容笔为坐标定位模式时将所述电极接地，在所述电容笔为数据传输模式时，通过所述笔尖和所述电极同时发送数据。

2.如权利要求1所述的电容笔，其特征在于，在所述电容笔为坐标定位模式时，所述控制装置还用于通过所述笔尖发送用于坐标定位的激励波形。

3.如权利要求1或2所述的电容笔，其特征在于，所述电极缠绕或包覆在所述本体的外部。

4.如权利要求1或2所述的电容笔，其特征在于，所述控制装置具体包括：

笔尖控制模块，用于在电容笔为坐标定位模式时控制所述笔尖发送用于坐标定位的激励波形，以及在所述电容笔为数据传输模式时，控制所述笔尖发送数据；

控制模块，用于确定所述电容笔的工作模式，以及在所述电容笔为坐标定位模式时将所述电极接地，在所述电容笔为数据传输模式时通过所述笔尖和所述电极同时发送数据。

5.如权利要求4所述的电容笔，其特征在于，所述控制装置还包括：

压力采集模块，用于采集所述笔尖的压力，所述控制模块将所述压力采集模块采集的压力作为数据发送。

6.如权利要求4所述的电容笔，其特征在于，所述控制模块根据与所述电容笔通信的触摸屏发送的信号确定所述电容笔的工作模式。

7.一种触控装置，其特征在于，包括：

触摸屏；以及

如权利要求1-6任一项所述的电容笔。