CN107487110A - 一种智能笔 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及智能产品领域，尤其涉及一种智能笔，包括笔壳、设置在笔壳尾端的笔盖和设置在笔壳内的笔芯，还包括笔芯套、环状的三轴加速度传感器、处理器和通讯装置；所述笔芯套和三轴加速度传感器套设在笔芯上；所述处理器和通讯装置设置在笔壳内；所述三轴加速度传感器和通讯装置分别与处理器连接；所述笔芯套的一端抵靠笔盖，所述笔芯套的另一端抵靠三轴加速度传感器。通过笔芯套的一端抵靠笔盖，笔芯套的另一端抵靠三轴加速度传感器，笔盖使得三轴加速度传感器和笔芯套相互抵靠固定在笔壳内。通过三轴加速度传感器记录智能笔的书写轨迹数据，将记录的数据发送至处理器，处理器将数据通过通讯装置发送至外设的设备，进而实现远程监控。

Description

一种智能笔
技术领域
本发明涉及智能产品领域，尤其涉及一种智能笔。
背景技术
中小学生传统的学习方式，主要是通过课堂上教师授课，以及回家后做回家作业。课堂上教师授课的时间有限，紧促的流水式授课使得学生能记住的内容其实并不多；回家后做回家作业如遇到难题、错题也无法得到及时的更正和巩固，这是影响学生学习效果的关键因素。
随着电脑和网络的应用越来越广泛，每家每户几乎都已经为孩子配置电脑，如果能将电脑和网络应用于辅助学校教育，不仅能够实现远程教学，而且可以通过富有声光效果的多媒体影音提高学生学习的兴趣，把被动学习变为主动，从而获得较好的教学效果。
然而远程教学存在一个缺陷，就是位于远端的老师无法有效监督学生是否在认真做题，还是在随意涂画，即使通过视频监控的方式，还是无法有效监督。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种实现远程监控的智能笔。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种智能笔，包括笔壳、设置在所述笔壳尾端的笔盖和设置在所述笔壳内的笔芯， 还包括笔芯套、环状的三轴加速度传感器、处理器和通讯装置；
所述笔芯套和三轴加速度传感器套设在笔芯上；所述处理器和通讯装置设置在笔 壳内；所述三轴加速度传感器和通讯装置分别与处理器连接；
所述笔芯套的一端抵靠所述笔盖，所述笔芯套的另一端抵靠所述三轴加速度传感 器。
进一步的，还包括压力传感器；所述压力传感器与处理器连接；所述压力传感器设置在所述笔芯套的一端与所述笔盖之间；所述笔芯套的一端抵靠压力传感器。
进一步的，所述笔盖设有容纳压力传感器的凹槽；所述压力传感器设置在所述凹槽内。
进一步的，所述笔芯包括笔头；所述三轴加速度传感器设置在笔头位置。
进一步的，还包括分别与处理器连接的显示屏、计时器、控制按钮和扬声器；所述显示屏、计时器、控制按钮和扬声器均设置在笔壳外表面上。
进一步的，所述三轴加速度传感器通过I2C总线与处理器连接。
进一步的，所述三轴加速度传感器采用freescale公司的MMA7660传感器。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的智能笔是在现有的笔上增设笔芯套、环状的三轴加速度传感 器、处理器和通讯装置；通过笔芯套的一端抵靠笔盖，笔芯套的另一端抵靠三轴加速度传感 器，笔盖使得三轴加速度传感器和笔芯套相互抵靠固定在笔壳内。通过三轴加速度传感器 记录智能笔的书写轨迹数据，将记录的数据发送至处理器，处理器将数据通过通讯装置发 送至外设的设备(如移动终端、服务器等)，进而实现远程监控。
附图说明
图1为本发明的智能笔的结构示意图；
图2为本发明的智能笔的侧视图；
标号说明：
1、笔壳；2、笔盖；3、笔芯；4、笔芯套；5、三轴加速度传感器。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配 合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：增设笔芯套、环状的三轴加速度传感器、处理器和 通讯装置；通过笔芯套的一端抵靠笔盖，笔芯套的另一端抵靠三轴加速度传感器，笔盖使得三轴加速度传感器和笔芯套相互抵靠固定在笔壳内。
请参照图1-2，本发明提供的一种智能笔，包括笔壳1、设置在所述笔壳1尾端 的笔盖2和设置在所述笔壳1内的笔芯3，还包括笔芯套4、环状的三轴加速度传感器5、处理 器和通讯装置；
所述笔芯套4和三轴加速度传感器5套设在笔芯3上；所述处理器和通讯装置设置 在笔壳1内；所述三轴加速度传感器5和通讯装置分别与处理器连接；
所述笔芯套4的一端抵靠所述笔盖2，所述笔芯套4的另一端抵靠所述三轴加速度 传感器5。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明提供的智能笔是在现 有的笔上增设笔芯套、环状的三轴加速度传感器、处理器和通讯装置；通过笔芯套的一端抵 靠笔盖，笔芯套的另一端抵靠三轴加速度传感器，笔盖使得三轴加速度传感器和笔芯套相 互抵靠固定在笔壳内。通过三轴加速度传感器记录智能笔的书写轨迹数据，将记录的数据 发送至处理器，处理器将数据通过通讯装置发送至外设的设备(如移动终端、服务器等)，进 而实现远程监控。
本发明的智能笔的三轴加速度传感器也可替换成六轴加速度传感器或者九 轴加速度传感器以及类似电子陀螺仪类型的电子设备。
本发明提供的智能笔的安装过程及其原理为：
1、将笔芯放入笔壳中；
2、将三轴加速度传感器先套设在笔芯上，由笔芯的尾端滑入至靠近笔芯的笔头处 (即为滑动至不能再移动的位置)；
3、随后将笔芯套套设在笔芯上，也由笔芯的尾端滑入至笔芯套的另一端抵靠住三 轴加速度传感器；
4、将处理器和通讯装置放入至笔壳内，并将三轴加速度传感器和通讯装置分别与 处理器连接；
5、最后将笔盖盖上，该笔盖正好抵靠在笔芯套的一端，使得三轴加速度传感器和 笔芯套相互抵靠固定在笔壳内，即完成安装。
上述的笔芯套的一端为笔芯套上靠近笔盖的一端，上述的笔芯套的另一端为笔芯套上远离笔盖的一端。
进一步的，上述的智能笔还包括压力传感器；所述压力传感器与处理器连接；所述压力传感器设置在所述笔芯套的一端与所述笔盖之间；所述笔芯套的一端抵靠压力传感器。
在上述实施方式中，增加压力传感器，所述压力传感器设置在所述笔芯套的一端与所述笔盖之间，当使用本发明提供的智能笔进行书写时，该压力传感器即可识别到 有压力值，并将压力值反馈至处理器，通过处理器进行分析判断使用者是否在书写，在处理 器中设定一阈值，通过处理器进行比较操作，比较识别到的压力值与阈值的大小关系，若超出阈值，则说明使用者正在书写，此时通过处理器驱动三轴加速度传感器工作，采集智能笔的运动轨迹，可避免不必要的能耗。从经济成本考虑，压力传感器可替换成轻触开关，当开始书写时，笔头下压，触发轻触开关发出驱动三轴加速度传感器获取智能笔的运动轨迹，也可避免不必要的能耗。
进一步的，上述的智能笔的笔盖设有容纳压力传感器的凹槽；所述压力传感器设置在所述凹槽内。
在上述实施方式中，进一步的将压力传感器设置在凹槽内，可确保压力传感器固定不动，由于笔芯的笔头与笔壳头部之间存在间隙，通常在书写过程中，笔芯会在笔壳内移动或摆动；而本发明的智能笔在三轴加速度传感器和笔芯套的作用下，可确保笔芯保 持不动，进而提升三轴加速度传感器以及压力传感器的识别精确度。
进一步的，上述的智能笔的笔芯包括笔头；所述三轴加速度传感器设置在笔头位置。
在上述实施方式中，将三轴加速度传感器尽可能靠近笔头，可提升智能笔运动轨迹数据的识别精度，因此本发明的智能笔将三轴加速度传感器设置在笔头位置。
进一步的，上述的智能笔还包括分别与处理器连接的显示屏、计时器、控制按钮和扬声器；所述显示屏、计时器、控制按钮和扬声器均设置在笔壳外表面上。
在上述实施方式中，显示屏可用来显示智能笔内置电池的剩余电量、计时时间等；计时器用来记录使用者使用智能笔的时长，若超出一定时长，通过扬声器进行提醒；控制按钮用来控制智能笔的电源，按下表示通电，再次按下控制按钮弹出表示断电。
进一步的，上述的智能笔的三轴加速度传感器通过I2C总线与处理器连接。上述的智能笔的三轴加速度传感器采用freescale公司的MMA7660传感器。
进一步的，上述的智能笔的三轴加速度传感器也可使用其他的固定方式，例如采用粘条固定等方式均可，优选本方案采用的技术方案。
本发明的智能笔可将电源、处理器、通讯装置集成在一壳体内，由于电源是给 三轴加速度传感器供电，在现有技术条件下，三轴加速度传感器长时间工作耗电量大，需要大容量电池才可行，因此可独立集成在壳体内，壳体可悬挂腰间等，通过连接线连接到智能笔上，若正在研究中的石墨烯电池得到广泛应用时，即可整个集成在智能笔上。
本发明的实施例一为：
请参照图1-2，本发明提供的一种智能笔，包括笔壳、设置在所述笔壳尾端的 笔盖和设置在所述笔壳内的笔芯，还包括笔芯套、环状的三轴加速度传感器、处理器和通讯 装置；所述笔芯套和三轴加速度传感器套设在笔芯上；所述处理器和通讯装置设置在笔壳 内；所述三轴加速度传感器和通讯装置分别与处理器连接；所述笔芯套的一端抵靠所述笔 盖，所述笔芯套的另一端抵靠所述三轴加速度传感器。
上述的三轴加速度传感器采用freescale公司的MMA7660传感器；上述的处理器可采用微型的ARM处理器；上述的通讯模块为蓝牙模块、GSM模块、WIFI模块、无线电收发模块、zigbee模块中的一种或任意组合，或具备与外设的设备通讯的通讯装置均可。
通过三轴加速度传感器记录智能笔的书写轨迹数据，将记录的数据发送至处理器，处理器将数据通过通讯装置发送至外设的设备(如移动终端、服务器等)，进而实现远程监控。
本发明的实施例二为：
在上述实施例一的基础上，智能笔还包括压力传感器；所述压力传感器与处理器 连接；所述压力传感器设置在所述笔芯套的一端与所述笔盖之间；所述笔芯套的一端抵靠 压力传感器。
当使用本发明提供的智能笔进行书写时，该压力传感器即可识别到有压力 值，并将压力值反馈至处理器，通过处理器进行分析判断使用者是否在书写，在处理器中设 定一阈值，通过处理器进行比较操作，比较识别到的压力值与阈值的大小关系，若超出阈 值，则说明使用者正在书写，此时通过处理器驱动三轴加速度传感器工作，采集智能笔的运 动轨迹，可避免不必要的能耗。
本发明的实施例三为：
在上述实施例二的基础上，进一步对压力传感器的安装位置进行限定，具体为，在 笔盖设有容纳压力传感器的凹槽；所述压力传感器设置在所述凹槽内。
在上述实施方式中，进一步的将压力传感器设置在凹槽内，可确保压力传感器固定不动，由于笔芯的笔头与笔壳头部之间存在间隙，通常在书写过程中，笔芯会在笔壳内移动或摆动；而本发明的智能笔在三轴加速度传感器和笔芯套的作用下，可确保笔芯保 持不动，进而提升三轴加速度传感器以及压力传感器的识别精确度。
综上所述，本发明提供的一种智能笔是在现有的笔上增设笔芯套、环状的三 轴加速度传感器、处理器和通讯装置；通过笔芯套的一端抵靠笔盖，笔芯套的另一端抵靠三 轴加速度传感器，笔盖使得三轴加速度传感器和笔芯套相互抵靠固定在笔壳内。通过三轴 加速度传感器记录智能笔的书写轨迹数据，将记录的数据发送至处理器，处理器将数据通 过通讯装置发送至外设的设备，进而实现远程监控。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是 利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领 域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种智能笔，包括笔壳、设置在所述笔壳尾端的笔盖和设置在所述笔壳内的笔芯，其特征在于，还包括笔芯套、环状的三轴加速度传感器、处理器和通讯装置；
所述笔芯套和三轴加速度传感器套设在笔芯上；所述处理器和通讯装置设置在笔壳内；所述三轴加速度传感器和通讯装置分别与处理器连接；
所述笔芯套的一端抵靠所述笔盖，所述笔芯套的另一端抵靠所述三轴加速度传感器。
2.根据权利要求1所述的智能笔，其特征在于，还包括压力传感器；所述压力传感器与处理器连接；所述压力传感器设置在所述笔芯套的一端与所述笔盖之间；所述笔芯套的一端抵靠压力传感器。
3.根据权利要求2所述的智能笔，其特征在于，所述笔盖设有容纳压力传感器的凹槽；所述压力传感器设置在所述凹槽内。
4.根据权利要求1所述的智能笔，其特征在于，所述笔芯包括笔头；所述三轴加速度传感器设置在笔头位置。
5.根据权利要求1所述的智能笔，其特征在于，还包括分别与处理器连接的显示屏、计时器、控制按钮和扬声器；所述显示屏、计时器、控制按钮和扬声器均设置在笔壳外表面上。
6.根据权利要求1所述的智能笔，其特征在于，所述三轴加速度传感器通过I2C总线与处理器连接。
7.根据权利要求1所述的智能笔，其特征在于，所述三轴加速度传感器采用freescale公司的MMA7660传感器。
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