CN108919988A - 一体式智能教学设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种一体式智能教学设备，其书写板进一步包括支撑板和书写膜，所述书写膜贴附于支撑板一侧表面，所述支撑板与第二框架安装连接；所述第一框架的上梁、下梁和第二框架的第一边框均为凹型管，所述凹型管一表面具有一外凸条；所述触控膜，感应人的手指触摸操作并转化为触控电信号，所述液晶显示屏中具有LED背光源灯；还包括：信号处理模块，其提取来自触控驱动卡的触控电信号中触控操作连续性信息，并根据触控操作连续性和背光亮度大小的匹配关系，从而产生相应的背光光亮度调节信号；背光LED驱动电路，连接到LED背光源灯，根据来自信号处理模块的背光光亮度调节信号和交流转直流电路的直流电压，调节液晶显示屏中LED背光源灯的光源亮度。本发明将大尺寸的触控互动设置融入传统黑板体系，丰富了黑板的内涵，满足现代教学对黑板的新要求。

Description

一体式智能教学设备

技术领域

本发明涉及一种一体式智能教学设备，属于现代教育装备和触控技术领域。

背景技术

长期以来，粉笔配合黑板的形式教授课程在教育领域一直占据着非常重要的地位。其不仅仅具有教学成本低的优势，而且教师绘声绘色的讲演加上黑板上形象的图示或解释，都能使学生的注意力大大提高，从而提高学习效率。但随着人们对于某些疾病的更深层次的认识，传统粉笔教学所产生的弊端也被逐渐引起重视。

目前，普通传统黑板只能用粉笔手写，采用板擦擦拭，粉笔在书写和擦拭时候产生的粉笔灰会影响身体的健康；同时，普通传统黑板无法采用投影仪在黑板上投影，在播放教学内容（如PPT、视频、图片、动画等）需另外采用投影幕布进行播放，其操作繁琐，且投影幕布和投影仪仅仅只是播放教学内容，交互性能差；另一方面，现有触控黑板，当老师需要面对黑板书写时，由于显示器亮度很高，而老师与显示器的距离也很近，长时间对老师的眼镜会产生伤害，但是如果将显示器亮度降低又会导致学生或观众不能看清楚黑色显示内容。因此，如何克服上述技术问题成为本领域技术人员努力的方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种一体式智能教学设备，该一体式智能教学设备将大尺寸的触控互动设置融入传统黑板体系，丰富了黑板的内涵，满足现代教学对黑板的新要求，且同时自适应调整显示器的亮度，既有效保护操作者的视力，也不影响学生和观众的观看显示器的内容。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种一体式智能教学设备，包括触控面板和书写板，所述触控面板安装于第一框架上，所述书写板安装于第二框架上，所述书写板与触控面板之间通过第一框架与第二框架安装连接，所述第一框架与第二框架通过钣金安装固定；

所述触控面板进一步包括书写板、第一基板、触控膜、第二基板和液晶显示屏，所述第一基板和第二基板分别设置于触控膜两侧，所述书写板设置于第一基板相背于触控膜的一侧，所述液晶显示屏设置于第二基板相背于触控膜的一侧，所述第一基板与触控膜之间设置有第一胶层，所述第二基板与触控膜之间设置有第二胶层；

所述书写板进一步包括支撑板和书写膜，所述书写膜贴附于支撑板一侧表面，所述支撑板与第二框架安装连接，所述书写膜进一步包括基材、亚光涂覆层和胶层，所述胶层均匀设置于基材的一侧表面，所述亚光涂覆层设置于基材相背于胶层的另一侧表面，所述基材具有胶层的一面与支撑板接触连接；

所述第一框架进一步包括上梁、下梁、左立柱和右立柱，所述上梁、下梁各自的一端通过左立柱连接，所述上梁、下梁各自的另一端通过右立柱连接，所述第二框架进一步包括2个水平设置的第一边框和2个与第一边框垂直设置的第二边框，所述2个第一边框各自的两端分别通过2个第二边框连接；

所述第一框架的上梁、下梁和第二框架的第一边框均为凹型管，所述凹型管一表面具有一外凸条，所述凹型管相背于外凸条的另一表面开有一凹槽，此凹槽供连接筋条嵌入，所述连接筋条两端分别嵌入第一框架上梁的凹槽和第二框架第一边框的凹槽内；

所述触控膜，感应人的手指触摸操作并转化为触控电信号，所述液晶显示屏中具有LED背光源灯；还包括：

交流电输入接口，用于接收来自外界的交流电；

交流转直流电路，将来自交流电输入接口的交流电压转换成直流电压；

触控驱动卡，用于将来自触控膜的触控电信号传输给信号处理模块；

信号处理模块，其提取来自触控驱动卡的触控电信号中触控操作连续性信息，并根据触控操作连续性和背光亮度大小的匹配关系，从而产生相应的背光光亮度调节信号；当超过设定的时间未采集到触控操作则产生用于提高背光光亮度的背光光亮度调节信号，当在设定的时间内采集到至少2次触控操作则产生用于降低背光光亮度的背光光亮度调节信号；

背光LED驱动电路，连接到LED背光源灯，根据来自信号处理模块的背光光亮度调节信号和交流转直流电路的直流电压，调节液晶显示屏中LED背光源灯的光源亮度。

上述技术方案中进一步改进的方案如下：

1. 上述方案中，所述交流电输入接口、交流转直流电路和背光LED驱动电路安装于电源板上。

2. 上述方案中，所述第一胶层与第二胶层的厚度为0.1mm～0.3mm。

3. 上述方案中，所述第一基板和第二基板为超薄钢化玻璃板或有机透明板。

4. 上述方案中，所述上梁和下梁之间还设置有若干加强筋。

5. 上述方案中，所述第一胶层与第二胶层为OCA光学胶层。

6. 上述方案中，所述信号处理模块集成到视频卡上。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、本发明基于触控面板的组合式教学黑板，其当用户在触控区域进行触控操作时液晶屏亮度自动降低到50%亮度，例如可根据客户需求定义亮度，当30s内用户在触控区域内未进行任何触控操作及书写动作时，液晶屏亮度自动提升到原始亮度，例如出厂默认亮度，自适应调整显示器的亮度，既有效保护操作者的视力，也不影响学生和观众的观看显示器的内容。

2、本发明一体式智能教学设备，其将大尺寸的触控互动设置融入传统黑板体系，解决了书写板与触控板的组装与稳定安装问题，使得黑板同时具有播放显示、触控互动和板书等多种功能，满足现代教学对黑板的新要求，丰富了黑板的内涵；其次，其第一框架的上梁、下梁和第二框架的第一边框均为凹型管，所述凹型管一表面具有一外凸条，所述凹型管相背于外凸条的另一表面开有一凹槽，此凹槽供连接筋条嵌入，所述连接筋条两端分别嵌入第一框架上梁的凹槽和第二框架第一边框的凹槽内，外凸条的设置，对安装于第一框架或第二框架上的书写层或支撑板起到一定的保护作用，保证整体结构的稳定性，此外，凹槽与连接筋条的组合设置，可以在框架的连接处起到进一步加固的作用，使各块面板之间的连接更加稳固同时也方便拆装；再次，其第一框架进一步包括上梁、下梁、左立柱和右立柱，所述上梁、下梁各自的一端通过左立柱连接，所述上梁、下梁各自的另一端通过右立柱连接，上梁和下梁之间还设置有若干加强筋，加强筋的设置，则进一步对第一框架进行加固，防止因为显示器过重导致框架变形等情况，同时为其他硬件的安装提供接口。

3、本发明一体式智能教学设备，其触控面板进一步包括书写板、第一基板、触控膜、第二基板和液晶显示屏，所述第一基板和第二基板分别设置于触控膜两侧，所述书写板设置于第一基板相背于触控膜的一侧，所述液晶显示屏设置于第二基板相背于触控膜的一侧，所述第一基板与触控膜之间设置有第一胶层，所述第二基板与触控膜之间设置有第二胶层，将原本设置于触控膜外表面的基板一分为二，将触控膜封装于两层薄基板之间，首先保证了对触控膜前后两面的保护，同时保证基板整体的强度；同时，触控膜后侧与液晶显示屏之间通过另一层基板隔开，无需在触控膜与显示器之间再隔开4mm以上的距离，触控面板整体减薄，透光度高，更清晰且方便运输与更大尺寸触控面板的实现，还可以有效避免因显示器局部液晶形变而接近或接触触控膜，导致触控被干扰而局部失灵等情况；其次，其第一基板的厚度为1mm，所述第二基板的厚度为2mm，触控膜外侧基板厚度大大减薄，从而使得手指、触控笔等与触控笔之间的距离大大减小，实现触控效率的指数级增长，触控效果与灵敏度大大增强。

4、本发明一体式智能教学设备，其书写板进一步包括支撑板和书写膜，所述书写膜贴附于支撑板一侧表面，所述支撑板与第二框架安装连接，所述书写膜进一步包括基材、亚光涂覆层和胶层，所述胶层均匀设置于基材的一侧表面，所述亚光涂覆层设置于基材相背于胶层的另一侧表面，所述基材具有胶层的一面与支撑板接触连接，书写板采用亚光涂覆层形成粗糙面，既可以流畅书写又易擦除，同时替代强酸刻蚀玻璃表面的工艺，更加环保；此外，支撑板直接与第二框架安装固定，不需要再贴附防爆膜等，节省工艺，同时支撑板较玻璃有更好的结构稳定性和安全性，便于拆装和运输。

附图说明

附图1为本发明一体式智能教学设备结构示意图；

附图2为本发明一体式智能教学设备局部结构示意图；

附图3为本发明一体式智能教学设备触控面板结构分解示意图；

附图4为本发明一体式智能教学设备书写板结构示意图；

附图5为本发明一体式智能教学设备的电气原理框图；

附图6为附图5的局部图。

以上附图中：1、触控面板；2、书写板；3、第一框架；4、第二框架；5、外凸条；6、凹槽；7、连接板；11、书写板；12、第一基板；13、触控膜；14、第二基板；15、第一胶层；16、第二胶层；17、液晶显示屏；21、基材；22、亚光涂覆层；23、胶层；24、支撑板；25、书写膜；31、上梁；32、下梁；33、左立柱；34、右立柱；35、加强筋；41、第一边框；42、第二边框；51、交流电输入接口；52、交流转直流电路；53、触控驱动卡；54、信号处理模块；55、背光LED驱动电路；56、LED背光源灯；57、电源板；58、视频卡。

具体实施方式

实施例1：一种一体式智能教学设备，包括触控面板1和书写板2，所述触控面板1安装于第一框架3上，所述书写板2安装于第二框架4上，所述书写板2与触控面板1之间通过第一框架3与第二框架4安装连接，所述第一框架3与第二框架4通过钣金7安装固定；

所述触控面板1进一步包括书写板11、第一基板12、触控膜13、第二基板14和液晶显示屏17，所述第一基板12和第二基板14分别设置于触控膜13两侧，所述书写板11设置于第一基板12相背于触控膜13的一侧，所述液晶显示屏17设置于第二基板14相背于触控膜13的一侧，所述第一基板12与触控膜13之间设置有第一胶层15，所述第二基板14与触控膜13之间设置有第二胶层16；

所述书写板2进一步包括支撑板24和书写膜25，所述书写膜25贴附于支撑板24一侧表面，所述支撑板24与第二框架4安装连接，所述书写膜25进一步包括基材21、亚光涂覆层22和胶层23，所述胶层23均匀设置于基材21的一侧表面，所述亚光涂覆层22设置于基材21相背于胶层23的另一侧表面，所述基材21具有胶层23的一面与支撑板24接触连接；

所述第一框架3进一步包括上梁31、下梁32、左立柱33和右立柱34，所述上梁31、下梁32各自的一端通过左立柱33连接，所述上梁31、下梁32各自的另一端通过右立柱34连接，所述第二框架4进一步包括2个水平设置的第一边框41和2个与第一边框41垂直设置的第二边框42，所述2个第一边框41各自的两端分别通过2个第二边框42连接；

所述第一框架3的上梁31、下梁32和第二框架4的第一边框41均为凹型管，所述凹型管一表面具有一外凸条5，所述凹型管相背于外凸条5的另一表面开有一凹槽6，此凹槽6供连接筋条嵌入，所述连接筋条两端分别嵌入第一框架3上梁31的凹槽6和第二框架4第一边框41的凹槽6内；

所述触控膜13，感应人的手指触摸操作并转化为触控电信号，所述液晶显示屏17中具有LED背光源灯56；还包括：

交流电输入接口51，用于接收来自外界的交流电；

交流转直流电路52，将来自交流电输入接口的交流电压转换成直流电压；

触控驱动卡53，用于将来自触控膜13的触控电信号传输给信号处理模块54；

信号处理模块54，其提取来自触控驱动卡53的触控电信号中触控操作连续性信息，并根据触控操作连续性和背光亮度大小的匹配关系，从而产生相应的背光光亮度调节信号；当超过设定的时间未采集到触控操作则产生用于提高背光光亮度的背光光亮度调节信号，当在设定的时间内采集到至少2次触控操作则产生用于降低背光光亮度的背光光亮度调节信号；

背光LED驱动电路55，连接到LED背光源灯56，根据来自信号处理模块54的背光光亮度调节信号和交流转直流电路的直流电压，调节液晶显示屏17中LED背光源灯56的光源亮度。

上述交流电输入接口51、交流转直流电路52和背光LED驱动电路55安装于电源板57上。

上述第一胶层15与第二胶层16的厚度为0.15mm。

上述第一基板12和第二基板14为超薄钢化玻璃板，上述第一胶层15与第二胶层16为OCA光学胶层。

实施例2：一种一体式智能教学设备，包括触控面板1和书写板2，所述触控面板1安装于第一框架3上，所述书写板2安装于第二框架4上，所述书写板2与触控面板1之间通过第一框架3与第二框架4安装连接，所述第一框架3与第二框架4通过钣金7安装固定；

所述触控面板1进一步包括书写板11、第一基板12、触控膜13、第二基板14和液晶显示屏17，所述第一基板12和第二基板14分别设置于触控膜13两侧，所述书写板11设置于第一基板12相背于触控膜13的一侧，所述液晶显示屏17设置于第二基板14相背于触控膜13的一侧，所述第一基板12与触控膜13之间设置有第一胶层15，所述第二基板14与触控膜13之间设置有第二胶层16；

所述书写板2进一步包括支撑板24和书写膜25，所述书写膜25贴附于支撑板24一侧表面，所述支撑板24与第二框架4安装连接，所述书写膜25进一步包括基材21、亚光涂覆层22和胶层23，所述胶层23均匀设置于基材21的一侧表面，所述亚光涂覆层22设置于基材21相背于胶层23的另一侧表面，所述基材21具有胶层23的一面与支撑板24接触连接；

所述第一框架3进一步包括上梁31、下梁32、左立柱33和右立柱34，所述上梁31、下梁32各自的一端通过左立柱33连接，所述上梁31、下梁32各自的另一端通过右立柱34连接，所述第二框架4进一步包括2个水平设置的第一边框41和2个与第一边框41垂直设置的第二边框42，所述2个第一边框41各自的两端分别通过2个第二边框42连接；

所述第一框架3的上梁31、下梁32和第二框架4的第一边框41均为凹型管，所述凹型管一表面具有一外凸条5，所述凹型管相背于外凸条5的另一表面开有一凹槽6，此凹槽6供连接筋条嵌入，所述连接筋条两端分别嵌入第一框架3上梁31的凹槽6和第二框架4第一边框41的凹槽6内；

所述触控膜13，感应人的手指触摸操作并转化为触控电信号，所述液晶显示屏17中具有LED背光源灯56；还包括：

交流电输入接口51，用于接收来自外界的交流电；

交流转直流电路52，将来自交流电输入接口的交流电压转换成直流电压；

触控驱动卡53，用于将来自触控膜13的触控电信号传输给信号处理模块54；

信号处理模块54，其提取来自触控驱动卡53的触控电信号中触控操作连续性信息，并根据触控操作连续性和背光亮度大小的匹配关系，从而产生相应的背光光亮度调节信号；当超过设定的时间未采集到触控操作则产生用于提高背光光亮度的背光光亮度调节信号，当在设定的时间内采集到至少2次触控操作则产生用于降低背光光亮度的背光光亮度调节信号；

背光LED驱动电路55，连接到LED背光源灯56，根据来自信号处理模块54的背光光亮度调节信号和交流转直流电路的直流电压，调节液晶显示屏17中LED背光源灯56的光源亮度。

上述交流电输入接口51、交流转直流电路52和背光LED驱动电路55安装于电源板57上。

上述第一胶层15与第二胶层16的厚度为0.2mm。

上述第一基板12和第二基板14为有机透明板。

上述上梁31和下梁32之间还设置有若干加强筋35，上述信号处理模块54集成到视频卡58上。

实施例中当用户在触控区域进行触控操作时液晶屏亮度自动降低到50%亮度，例如可根据客户需求定义亮度，当30s内用户在触控区域内未进行任何触控操作及书写动作时，液晶屏亮度自动提升到原始亮度，例如出厂默认亮度。

用户在触控区域进行触控操作后，触控驱动卡会将处理后的触控数据信号传输给视频卡或开放式可插拔电脑模块，而视频卡或开放式可插拔电脑模块会自动每隔一段时间有规律的监测是否有触控数据信号及数据信号的连续性。

当有触控数据信号且数据信号连续，则表示用户开始进行触控操作，此时护眼功能开启，视频卡或者开放式可插拔电脑模块传送反馈指令信号给视频卡，使视频卡发出背光调节信号，改变电源板背光输出电流，自动将背光亮度降低至指定护眼亮度范围；当有触控数据信号但数据信号不连续，则表示可能为用户误触控，则护眼功能不开启，亮度不做调整。

当护眼功能开启后，如连续一段时间内（例如：30s）视频卡或开放式可插拔电脑模块未检测到有触控数据信号，视频卡或者开放式可插拔电脑模块传送反馈指令信号给视频卡，使视频卡发出背光调节信号，改变电源板背光输出电流，自动将背光亮度升高至我司出厂默认亮度范围。

采用上述一体式智能教学设备时，其当用户在触控区域进行触控操作时液晶屏亮度自动降低到50%亮度，例如可根据客户需求定义亮度，当30s内用户在触控区域内未进行任何触控操作及书写动作时，液晶屏亮度自动提升到原始亮度，例如出厂默认亮度，自适应调整显示器的亮度，既有效保护操作者的视力，也不影响学生和观众的观看显示器的内容；其次，其将大尺寸的触控互动设置融入传统黑板体系，解决了书写板与触控板的组装与稳定安装问题，使得黑板同时具有播放显示、触控互动和板书等多种功能，满足现代教学对黑板的新要求，丰富了黑板的内涵；其次，框架上外凸条的设置，对安装于第一框架或第二框架上的书写层或支撑板起到一定的保护作用，保证整体结构的稳定性，此外，凹槽与连接筋条的组合设置，可以在框架的连接处起到进一步加固的作用，使各块面板之间的连接更加稳固同时也方便拆装；再次，加强筋的设置，则进一步对第一框架进行加固，防止因为显示器过重导致框架变形等情况，同时为其他硬件的安装提供接口；再次，将原本设置于触控膜外表面的基板一分为二，将触控膜封装于两层薄基板之间，首先保证了对触控膜前后两面的保护，同时保证基板整体的强度；同时，触控膜后侧与显示屏之间通过另一层基板隔开，无需在触控膜与显示器之间再隔开4mm以上的距离，触控面板整体减薄，透光度高，更清晰且方便运输与更大尺寸触控面板的实现，还可以有效避免因显示器局部液晶形变而接近或接触触控膜，导致触控被干扰而局部失灵等情况；再次，触控膜外侧基板厚度大大减薄，从而使得手指、触控笔等与触控笔之间的距离大大减小，实现触控效率的指数级增长，触控效果与灵敏度大大增强；再次，书写板采用亚光涂覆层形成粗糙面，既可以流畅书写又易擦除，同时替代强酸刻蚀玻璃表面的工艺，更加环保；此外，支撑板直接与第二框架安装固定，不需要再贴附防爆膜等，节省工艺，同时支撑板较玻璃有更好的结构稳定性和安全性，便于拆装和运输。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种一体式智能教学设备，其特征在于：包括触控面板（1）和书写板（2），所述触控面板（1）安装于第一框架（3）上，所述书写板（2）安装于第二框架（4）上，所述书写板（2）与触控面板（1）之间通过第一框架（3）与第二框架（4）安装连接，所述第一框架（3）与第二框架（4）通过钣金（7）安装固定；

所述触控面板（1）进一步包括书写板（11）、第一基板（12）、触控膜（13）、第二基板（14）和液晶显示屏（17），所述第一基板（12）和第二基板（14）分别设置于触控膜（13）两侧，所述书写板（11）设置于第一基板（12）相背于触控膜（13）的一侧，所述液晶显示屏（17）设置于第二基板（14）相背于触控膜（13）的一侧，所述第一基板（12）与触控膜（13）之间设置有第一胶层（15），所述第二基板（14）与触控膜（13）之间设置有第二胶层（16）；

所述书写板（2）进一步包括支撑板（24）和书写膜（25），所述书写膜（25）贴附于支撑板（24）一侧表面，所述支撑板（24）与第二框架（4）安装连接，所述书写膜（25）进一步包括基材（21）、亚光涂覆层（22）和胶层（23），所述胶层（23）均匀设置于基材（21）的一侧表面，所述亚光涂覆层（22）设置于基材（21）相背于胶层（23）的另一侧表面，所述基材（21）具有胶层（23）的一面与支撑板（24）接触连接；

所述第一框架（3）进一步包括上梁（31）、下梁（32）、左立柱（33）和右立柱（34），所述上梁（31）、下梁（32）各自的一端通过左立柱（33）连接，所述上梁（31）、下梁（32）各自的另一端通过右立柱（34）连接，所述第二框架（4）进一步包括2个水平设置的第一边框（41）和2个与第一边框（41）垂直设置的第二边框（42），所述2个第一边框（41）各自的两端分别通过2个第二边框（42）连接；

所述第一框架（3）的上梁（31）、下梁（32）和第二框架（4）的第一边框（41）均为凹型管，所述凹型管一表面具有一外凸条（5），所述凹型管相背于外凸条（5）的另一表面开有一凹槽（6），此凹槽（6）供连接筋条嵌入，所述连接筋条两端分别嵌入第一框架（3）上梁（31）的凹槽（6）和第二框架（4）第一边框（41）的凹槽（6）内；

所述触控膜（13），感应人的手指触摸操作并转化为触控电信号，所述液晶显示屏（17）中具有LED背光源灯（56）；还包括：

交流电输入接口（51），用于接收来自外界的交流电；

交流转直流电路（52），将来自交流电输入接口的交流电压转换成直流电压；

触控驱动卡（53），用于将来自触控膜（13）的触控电信号传输给信号处理模块（54）；

信号处理模块（54），其提取来自触控驱动卡（53）的触控电信号中触控操作连续性信息，并根据触控操作连续性和背光亮度大小的匹配关系，从而产生相应的背光光亮度调节信号；

背光LED驱动电路（55），连接到LED背光源灯（56），根据来自信号处理模块（54）的背光光亮度调节信号和交流转直流电路的直流电压，调节液晶显示屏（17）中LED背光源灯（56）的光源亮度。

2.根据权利要求1所述的基于触控面板的组合式教学黑板，其特征在于：所述交流电输入接口（51）、交流转直流电路（52）和背光LED驱动电路（55）安装于电源板（57）上。

3.根据权利要求1所述的一体式智能教学设备，其特征在于：所述第一胶层（15）与第二胶层（16）的厚度为0.1mm～0.3mm。

4.根据权利要求1所述的一体式智能教学设备，其特征在于：所述第一基板（12）和第二基板（14）为超薄钢化玻璃板或有机透明板。

5.根据权利要求1所述的一体式智能教学设备，其特征在于：所述上梁（31）和下梁（32）之间还设置有若干加强筋（35）。

6.根据权利要求1所述的一体式智能教学设备，其特征在于：所述第一胶层（15）与第二胶层（16）为OCA光学胶层。

7.根据权利要求1所述的基于触控面板的组合式教学黑板，其特征在于：所述信号处理模块（54）集成到视频卡（58）上。