CN109313094B - 用于在触控笔中使用的电阻式力传感器 - Google Patents

用于在触控笔中使用的电阻式力传感器 Download PDF

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Abstract

电阻式力传感器可配置有两个暴露的垫片，每个暴露的垫片被电连接到端子。当力被施加到力施加器时，导电垫片移动到与暴露的垫片接触，从而完成电路并且提供对用户何时已供应足够的力来将装置从一种操作模式切换到另一种操作模式的时间点的精确测量。在另一实现中，两个电阻式传感器可被设置在具有设置于这两个电阻式传感器之间的弹性构件的导电垫片的各部分的上方和下方。当力被施加到装置的力施加器时，可以计算这两个电阻式传感器之间的差分电阻。由于电阻式传感器可能由于环境温度条件中的改变而经历热漂移，因此这两个电阻式传感器之间的差分电阻允许对力的独立于温度的测量。

Description

用于在触控笔中使用的电阻式力传感器
背景
电子设备，尤其是平板或智能电话，可以经由手持式外围设备(诸如触控笔)接受输入。触控笔可以由用户相对于屏幕手动地保持，以向电子设备提供输入。触控笔可采用传感器来测量由用户在触控笔的笔尖处对电子设备的表面施加的力的量。当环境条件包括温度中的改变时，来自触控笔上的传感器的对所施加的力的测量可能经历热漂移。热漂移可导致不准确性以及减弱的用户体验，因为向电子设备提供输入所需的力可能与用户在改变环境温度的条件下的期望不同。热漂移还可致使触控笔中的传感器不精确地辨别用户开始向笔尖施加力的时点。
概述
所描述的技术提供了一种电阻式力传感器装置。电阻式力传感器可配置有暴露的垫片。当力被施加到力施加器时，导电垫片移动到与暴露的垫片接触，从而完成电路。经完成的电路提供了对用户何时已供应足够的力来将装置从一种操作模式切换到另一种操作模式的时间点的精确测量，因为所测得的电阻将在电路完成时以类似于阶梯函数(step-function)的方式跳跃。无论可能被热漂移歪斜(skew)的所测得的电阻的量值如何，精确测量都是可能的。在另一实现中，触控笔可包括两对端子，每对端子在分开的电路中。一对端子可精确地感测与导电垫片接触的时刻，而另一对端子可测量与施加到力施加器的力相对应的电阻中的改变。在又一个实现中，两个电阻式传感器可被设置在设置于两个电阻式传感器之间的弹性垫片的各部分的上方和下方。当力被施加到装置的力施加器时，可以计算这两个电阻式传感器之间的差分电阻。由于电阻式传感器可能因为环境温度条件中的改变而经历热漂移，因此这两个电阻式传感器之间的差分电阻允许对施加到装置的笔尖的力的独立于温度的测量。
提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的概念的选集。本概述并不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
本文还描述和列举了其他实现。
附图简述
图1例示了处于悬停模式的具有电阻式传感器的示例触控笔。
图2例示了处于悬停模式的具有被连接到切换配置中的暴露的端子的电阻式传感器的示例触控笔的替代视图。
图3例示了在悬停位置中的具有电阻式传感器的另一示例触控笔。
图4例示了在着墨位置中的具有电阻式传感器的另一示例触控笔。
图5例示了在悬停位置中的具有电阻式传感器的另一示例触控笔。
图6例示了在着墨位置中的具有电阻式传感器的另一示例触控笔。
图7例示了具有差分电阻式传感器的另一示例触控笔。
图8例示了在着墨位置中的具有差分电阻式传感器的另一示例触控笔。
图9解说了用于利用电阻式传感器感测触控笔中的着墨条件的示例操作。
图10解说了用于利用差分电阻式传感器感测触控笔上的用户压力的其他示例操作。
图11解说了可以对实现所描述的技术有用的示例系统。
详细描述
电阻式力传感器装置可以是供与电子设备一起使用的手持式触控笔外围设备的一部分，所述电子设备包括智能电话、平板、手表、台式计算机、游戏设备、可穿戴设备、电视、视频会议系统等。触控笔配备有力传感器，以用于测量施加到笔尖的力。贯穿本申请，对电阻式传感器或力传感器的提及可包括其他类型的传感器，诸如MEMS传感器。电阻式传感器可布置有被电连接到电阻式传感器以用于与导电垫片接合的一个或多个暴露的垫片。导电垫片可被设置在连接到触控笔的笔尖的杆上。电路可以在导电垫片接触电阻式传感器的暴露的垫片时被完成。当电路被完成时，电流可从零水平或接近零水平递升(step-up)或跳变到显著更高的水平。电流中的递升精确地指示在导电垫片和暴露的垫片之间形成接触的时间点，这可指示触控笔应该开始“绘制”，如以下所解释。随着笔尖上所施加的力增加，电阻式传感器材料通过力而被物理地变形，并且所施加的力可基于导电垫片和端子之间的接触的初始时点之后(即，在电流中的递升之后)的电阻中的改变来被测量。贯穿本公开，对电阻中的改变的测量的提及也可指代根据欧姆定律对由于电阻和电流之间的反比关系而引起的电流中的改变的测量。在一个实现中，该装置包括用于测量电流的安培计。在另一实现中，该装置包括用于测量电阻的欧姆计。在又一个实现中，该装置包括用于测量电流、电阻、和/或电压的万用表。虽然本文中所描述的各实现涉及具有笔尖的触控笔设备，但是这些实现可被应用于具有力施加器和传感器的任何类型的设备，该传感器被配置成测量力施加器上的力而不是触控笔的笔尖上的力。
触控笔外围设备可将用户输入传达给电子设备。触控笔可以由电池供电，该电池可以是可充电电池、可更换电池或一次性电池。如下面更详细地解释的，触控笔可包括支持一个或多个有线或无线通信协议的能力。在一个实现中，天线可被设置在触控笔的内部或外部，以根据各种通信协议与电子设备通信。触控笔可包括诸如能由用户选择的一个或多个物理按钮之类的特征。在一个实现中，触控笔可包括夹子，该夹子还可用作物理按钮、天线、或诸如举例而言但不限于通过包括LED灯或显示器的信息指示器，。在各实现中，触控笔可包括用户反馈特征，诸如触觉反馈，通过一个或多个音频扬声器的音频警报、振动用户反馈等。
触控笔可根据各种方法来与电子设备通信。在一个实现中，触控笔可包含Bluetooth(蓝牙)TM天线并且根据BluetoothTM无线协议来与电子设备通信。在另一实现中，触控笔可包含Wi-Fi天线，并且根据一个或多个Wi-Fi无线协议来直接或间接地与电子设备通信。在其他实现中，触控笔可根据有线连接(例如但不限于，通用串行总线(USB)连接)来与电子设备通信。触控笔可利用前述通信协议之一或类似的通信协议来将各种数据传达至电子设备。在一个实现中，触控笔可根据诸通信协议之一来与电子设备配对。此外，并且如下面更详细地解释的，触控笔可将数据传达给电子设备，所述数据包括位置数据、操作模式数据、输入数据等。
触控笔可以有利地允许用于板载存储经由去往电子设备的有线或无线连接接收到的用户文件的存储器。触控笔可包含被配置成执行被储存在存储器上的代码的处理器，所述代码诸如操作系统代码或通过数字通信信道下载到触控笔的代码。触控笔可进一步有利地包含玻璃显示器，以确定或向用户显示下列任何一项：电池的功率状态、当前无线信号强度、或与被配置成从触控笔接收用户输入的电子设备相关的其他信息。
触控笔可根据一种或多种操作模式来操作。触控笔可基于可以根据触控笔上的一个或多个传感器感测的环境条件来确定合适的操作模式。在另一实现中，触控笔可根据内部度量来确定合适的操作模式，所述内部度量例如但不限于，自触控笔已接收到来自用户的输入或来自配对设备的数据以来是否已经经过了预定时间量。在又一个实现中，操作模式可由用户来选择，例如但不限于，通过按下设备上的按钮或开关或通过致使设备上的传感器接收输入。
一种操作模式可以是待机(stand-by)模式，诸如低功率模式或睡眠模式。触控笔可例如在触控笔已经空闲达预定时间量时进入待机模式。待机模式可通过切断给触控笔的不需要的子系统的功率来节省电池功率。用户可以以各种方式将触控笔从待机模式唤醒，诸如按下触控笔外壳上的按钮或向笔尖施加压力。在另一实现中，可以诸如通过连接电缆或经由BluetoothTM连接、Wi-Fi连接、NFC通信、板载传感器(诸如加速度计、热传感器、噪声传感器或温度传感器)的激活以无线方式来从待机模式唤醒触控笔或对触控笔远程地供电。
触控笔的另一种操作模式可以是活动模式。在活动模式中，触控笔板载的各种子系统可被上电。作为示例而非限制，通信系统可以在活动模式中上电，并且尝试与电子设备建立连接。触控笔还可包括悬停模式。在悬停模式中，用户可通过使触控笔的笔尖指向电子设备的屏幕而不与屏幕形成物理接触来控制笔光标或指针的位置。触控笔可以在没有压力施加到笔尖但触控笔在距离电子设备的屏幕预定距离内时检测到悬停模式。
触控笔的另一种模式可以是着墨模式。当对触控笔的笔尖施加压力足以满足着墨条件时，触控笔可以以着墨模式来操作。作为示例而非限制，着墨条件可以是施加到触控笔笔尖的最小力。着墨模式可被用来选择由笔尖的位置指示的电子设备的屏幕区域。在着墨模式中，电子设备可将输入解释为在屏幕上绘制，诸如用于绘图或当书写文本时。触控笔可取决于施加到触控笔笔尖的压力的量来感测各种重量的着墨。例如，轻触摸可指示应当在设备上绘制相对更精细的线。当用户增加对触控笔的压力时，线的重量可相应地增加。触控笔可因此检测指示触控笔是应当绘制还是应当悬停的二元条件，并且在着墨模式中还检测用于指示要绘制的线的重量的压力。在一个实现中，触控笔可取决于抵靠电子设备的屏幕施加到触控笔的压力的量来感测1024个或更多个离散重量。
图1例示了处于悬停模式的示例触控笔100。触控笔100包括触控笔主体102。在一个实现中，触控笔主体102可以由适于封装本文中所描述的各组件的材料形成。触控笔主体102可以由例如但不限于以下各项形成：塑料、橡胶、金属、碳纤维等、和/或其任何组合。在一个实现中，触控笔100可包括能由用户选择的一个或多个物理按钮104。对物理按钮104之一的选择可致使用户输入被传送到触控笔100。作为示例而非限制，对物理按钮104的选择可以选择在触控笔根据有线或无线通信协议与之通信的电子设备上执行的应用程序。物理按钮104可将笔从待机模式唤醒并且/或者激活菜单和/或在电子设备上执行的应用上的其他用户界面设计。在另一实现中，物理按钮104可经由光标来选择或“点击”电子设备上的图形用户界面上的元素。在其他实现中，触控笔100可包括笔帽按钮106。笔帽按钮106可以是能由用户选择的物理按钮，并且可执行关于按钮104所提到的任何上述功能。触控笔100可包括一个或多个摩擦区域以便于用户的抓握和操纵，诸如举例而言，用于增加与用户的手和/或手指的摩擦的橡胶摩擦区域或纹理区域。在一个实现中，触控笔100包括笔尖110。笔尖110可被定位在触控笔100的远端处、在该触控笔与物理按钮106相对的一端上。
在图1中，在气泡108中更详细地示出了容纳在触控笔主体102内部的各组件。除了在气泡108中示出的那些组件之外的其他组件可存在于触控笔主体102内部，包括但不限于，在由气泡108描绘的区域中的笔尖附近的远端处的触控笔主体102内部。在一个实现中，笔尖110延伸超过触控笔主体102的远端，并且被机械地耦合到笔尖保持器杆112。笔尖保持器杆112可被垂直地设置在触控笔外壳102内部。笔尖保持器杆112和笔尖110可被可滑动地耦合到触控笔外壳102的内部。当用户向笔尖110施加压力(诸如举例而言，通过将触控笔100按压到相关联的电子设备128的表面130上)时，笔尖110和笔尖保持器杆112可以在触控笔主体102内部一致地滑动。笔尖保持器杆112可被机械地耦合到支撑构件116。支撑构件116可支撑导电垫片114。导电垫片114可以由各种导电材料形成。在一个实现中，导电垫片114由可变形导电材料形成，包括但不限于硅、石蜡等。在另一实现中，导电垫片114可以由诸如橡胶之类的非导电可变形材料形成，并且涂覆有导电材料。在又一个实现中，导电垫片114可以由具有取决于所施加的力的量值的电属性的材料形成，诸如具有碳颗粒或压电电阻颗粒的硅氧烷污染物(silicone contaminate)。
支撑构件116可被连接到在支撑构件116和中央杆124之间延伸的弹簧118。弹簧118可被设置在触控笔主体102内部，使得当经由笔尖110和笔尖保持器杆112施加力时弹簧118将轴向地压缩。在一个实现中，弹簧118是预加载的弹簧。可以根据多种方法来将弹簧118预加载到期望的量。例如，弹簧118可使用被添加到弹簧118的一端或两端的预加载间隔件(spacer)或者通过使用螺纹预加载装配件等来被预加载。增加弹簧118上的预加载量将增加必须经由笔尖110施加到笔尖保持器112以使弹簧从预加载的位置移动的力。在一个实现中，预加载大于笔尖110、笔尖保持器杆112以及可滑动地连接到触控笔外壳102内部的任何其他组件的重量，使得当用户以任何朝向(诸如垂直朝向)来握持触控笔100时，笔尖110将保持在完全延伸的位置中。在该实现中，笔尖110将在用户向笔尖110施加力时(诸如当用户希望通过用触控笔100在电子设备的表面上书写来向该设备提供输入时)保持完全地延伸，直到用户对笔尖110施加比弹簧118上的预加载的量更多的力。当用户向笔尖110施加比弹簧118上的预加载的量更多的力时，笔尖保持器杆112将开始压缩弹簧118。应当理解，本文中所公开的附图中示出的各组件(包括导电垫片114，电阻式传感器130，暴露的垫片126、132，端子134、136)在所有实现中均可被设置在弹簧118内部。为了便于参考和清楚起见，在附图中可以将一些或所有组件描绘为在弹簧118的前面。
当笔尖110从触控笔100的远端完全延伸时(诸如举例而言，当弹簧118是预加载的弹簧并且笔尖110上的力小于弹簧118的预加载时)，导电垫片114通过气隙120与暴露的垫片126、132物理地分开，该暴露的垫片126、132被电耦合到电阻式传感器130的端子，该电阻式传感器130可被设置在中央杆124下方或者被固定地连接到中央杆124。当导电垫片114接触暴露的垫片126、132时，包括导电垫片114、暴露的垫片126、132、电阻式传感器130和附加组件的电路可被完成。电路的完成提供了对笔尖上施加的力何时足以使导电垫片114移动到与暴露的垫片126、132接触的时间点的精确测量，因为经完成的电路中的电流将类似于阶梯函数，其中电流为零或接近零，直到电路被完成的时间点处的递升或跳变为止。在一个实现中，电路被完成时的时间点指示触控笔100的各模式之间的切换，诸如从悬停模式到着墨模式。在一个实现中，电阻式传感器130可以由与导电垫片114相同的材料形成。换言之，导电垫片114也可以根据所施加的力来改变其电阻。
在已通过导电垫片114和暴露的垫片126、132之间的接触完成了电路之后，电阻中的改变可以在端子134、136处、在虚线所示的电迹线或电气线路的末端处被测量。对导电垫片114何时接触暴露的垫片126、132的时间点的测量以及归因于电阻或电流中的改变的后续对施加到笔尖的力的测量的准确度与触控笔100的环境温度无关，因为电阻式传感器130可以在接触时点处被动态地校准，以补偿电阻式传感器所经历的任何热漂移。换言之，电阻式传感器130处的所测得的电阻(或电流)可以类似于阶梯函数，其中所测得的电阻(或电流)在电路被断开时保持在零或接近零处，接着当电路已被完成时递升到所测得的水平。递升的量值与对施加到笔尖110的力的测量无关，因为传感器仅需要测量递升之后的电阻(或电流)中的增加。电阻式传感器130所经历的任何热漂移可以在接触时点处被消除，因为传感器可被有效地“归零”至电路被完成时所测得的电阻的量值。为了准确地测量笔尖110上的增加的力，仅需要在电路已被完成之后测量电阻式传感器130处的电阻(或电流)中的改变，而与所测量的电阻的量值无关。
图2例示了处于着墨模式的另一示例触控笔200。触控笔200包括触控笔主体202。触控笔主体202可以由适于封装本文中所描述的各组件的材料形成。触控笔主体202可以由例如但不限于以下各项形成：塑料、橡胶、金属、碳纤维等、和/或其任何组合。在一个实现中，触控笔200可包括能由用户选择的一个或多个物理按钮204。对物理按钮204之一的选择可致使用户输入被传送到触控笔200。作为示例而非限制，对物理按钮204的选择可以选择在触控笔根据有线或无线通信协议与之通信的电子设备上执行的应用程序。物理按钮204可将笔从待机模式唤醒并且/或者激活菜单和/或在电子设备上执行的应用上的其他用户界面设计。在另一实现中，物理按钮204可经由光标选择或“点击”电子设备上的图形用户界面上的元素。在其他实现中，触控笔200可包括笔帽按钮206。笔帽按钮206可以是能由用户选择的物理按钮，并且可执行关于按钮204所提到的任何上述功能。触控笔200可包括一个或多个摩擦区域以便于用户的抓握和操纵，诸如举例而言，用于增加与用户的手和/或手指的摩擦的橡胶摩擦区域或纹理区域。在一个实现中，触控笔200包括笔尖210。笔尖210可被定位在触控笔200的远端处、在该触控笔与物理按钮206相对的一端上。
在图2中，在气泡208中更详细地示出了容纳在触控笔主体202内部的各组件。除了在气泡208中示出的那些组件之外的其他组件可存在于触控笔主体202内部，包括但不限于，在由气泡208描绘的区域中的笔尖附近的远端处的触控笔主体202内部。在一个实现中，顶部210被机械地耦合到垂直地设置在触控笔外壳202内部的笔尖保持器杆212。笔尖保持器杆212和笔尖210可被可滑动地耦合到触控笔外壳202的内部。当用户向笔尖210施加压力(诸如举例而言，通过将触控笔200按压到相关联的电子设备232的表面230上)时，笔尖210和笔尖保持器杆212可以在触控笔主体202内部一致地滑动。笔尖保持器杆212可被机械地耦合到支撑构件216。支撑构件216可支撑导电垫片214。导电垫片214可以由各种导电材料形成。在一个实现中，导电垫片214由可变形导电材料形成，包括但不限于硅、石蜡等。在另一实现中，导电垫片214可以由诸如橡胶之类的非导电可变形材料形成，并且涂覆有导电材料。在又一个实现中，导电垫片214可以由具有取决于所施加的力的量值的电属性的材料形成，诸如具有碳颗粒或压电电阻颗粒的硅氧烷污染物。
支撑构件216可被连接到在支撑构件216和中央杆224之间延伸的弹簧218。弹簧216可被设置在触控笔主体202内部，使得当经由笔尖210和笔尖保持器杆212施加力时弹簧216将轴向地压缩。在一个实现中，弹簧218是预加载的弹簧。可以根据多种方法来将弹簧218预加载到期望的量。例如，弹簧218可使用被添加到弹簧218的一端或两端的预加载间隔件或者通过使用螺纹预加载装配件等来被预加载。增加弹簧218上的预加载量将增加必须经由笔尖210施加到笔尖保持器212以使弹簧从预加载的位置移动的力。在一个实现中，预加载大于笔尖210、笔尖保持器杆212以及可滑动地连接到触控笔外壳202内部的任何其他组件的重量，使得当用户以任何朝向(诸如垂直朝向)来握持触控笔200时，笔尖210将保持在完全延伸的位置中。在该实现中，笔尖210将在用户向笔尖210施加力时(诸如当用户希望通过用触控笔200在电子设备的表面上书写来向该设备提供输入时)保持完全地延伸，直到用户对笔尖210施加比弹簧218上的预加载的量更多的力。当用户向笔尖210施加比弹簧218上的预加载的量更多的力时，笔尖保持器杆212将开始压缩弹簧218。
当笔尖210从触控笔200的远端完全延伸时(诸如举例而言，当弹簧218是预加载的弹簧并且笔尖210上的力小于弹簧218的预加载时)，导电垫片214通过气隙220与暴露的垫片226、232物理地分开，该暴露的垫片226、232被电耦合到电阻式传感器230的端子234、236，该电阻式传感器230可被设置在中央杆224上。当导电垫片214接触暴露的垫片226、232时，包括导电垫片214、暴露的垫片226、232、电阻式传感器230和附加组件的电路可被完成。电路的完成提供了对笔尖上施加的力何时足以使导电垫片214移动到与暴露的垫片226、232接触的时间点的精确测量，因为经完成的电路中的电流将类似于阶梯函数，其中电流为零或接近零，直到电路被完成的时间点处的递升或跳变为止。在一个实现中，电路被完成时的时间点指示触控笔200的各模式之间的切换，诸如从悬停模式到着墨模式。
在已通过导电垫片214和暴露的垫片226、232之间的接触完成了电路之后，电阻中的改变可以在端子234、236处、在虚线所示的电迹线或电气线路的末端处测量。对导电垫片214何时接触暴露的垫片226、232的时间点的测量以及归因于电阻或电流中的改变的后续对施加到笔尖的力的测量的准确度与触控笔200的环境温度无关，因为电阻式传感器230可以在接触时点处被动态地校准，以补偿任何热漂移。换言之，电阻式传感器230处的所测得的电阻(或电流)可以类似于阶梯函数，其中所测得的电阻(或电流)在电路被断开时保持在零或接近零处，接着当电路已被完成时递升到所测得的水平。递升的量值与对施加到笔尖210的力的测量无关，因为传感器仅需要测量递升之后的电阻(或电流)中的增加。电阻式传感器230所经历的任何热漂移可以在接触时点处被消除，因为传感器可被有效地“归零”至电路被完成时所测得的电阻的量值。为了准确地测量笔尖210上的增加的力，仅需要在电路已被完成之后测量电阻式传感器230处的电阻(或电流)中的改变，而与所测量的电阻的量值无关。
在另一实施例中，导电垫片214在足够的力已被施加到笔尖210以克服弹簧218的预加载(如果有的话)并压缩弹簧218之后接触暴露的垫片226。由于导电垫片214可以是可变形的，因此持续增加被施加到笔尖210的力可使导电垫片214变形，直到导电垫片214还接触到可被设置在暴露的垫片226下方的暴露的垫片232。在另一实施例中，导电垫片214比暴露的垫片226、232之间的物理间隔更窄。当足够的力被施加到笔尖210以克服弹簧218(如果有的话)上的预加载并压缩弹簧218时，导电垫片可变得垂直地定位在暴露的垫片226、232之间，但是没有物理地接触任一者。触控笔200可以当导电垫片214在暴露的垫片226、232之间移动时测量暴露的垫片226、232之间的等效电阻中的改变。包括暴露的垫片226、232的电路中的电阻和/或电流可以以与导电垫片214接触暴露的垫片226、232时相同的方式来测量。
在另一实现中，暴露的垫片226、232可被设置在相对于导电垫片214的不同高度处，并且暴露的垫片226、232可被包括在电隔离的电路中。当导电垫片214接触这两个暴露的垫片之一时，其可以完成包括该所接触的垫片的电路，并且电阻和/或电流可被测量以感测被施加在垫片上的力。没被接触的垫片可保留作为参考传感器，以用于与所接触的垫片作比较。在该实现中，暴露的垫片226、232可能能够进行温度免疫测量，因为两个暴露的垫片以及因此电阻式传感器230的两个端子可保持在相同的温度处并且将被环境温度均等地歪斜。
图3例示了处于悬停模式的示例触控笔300。触控笔300包括触控笔主体302。在一个实现中，触控笔主体302可以由适于封装本文中所描述的各组件的材料形成。触控笔主体302可以由例如但不限于以下各项形成：塑料、橡胶、金属、碳纤维等、和/或其任何组合。在一个实现中，触控笔300可包括能由用户选择的一个或多个物理按钮304。对物理按钮304之一的选择可致使用户输入被传送到触控笔300。作为示例而非限制，对物理按钮304的选择可以选择在触控笔根据有线或无线通信协议与之通信的电子设备上执行的应用程序。物理按钮304可将笔从待机模式唤醒并且/或者激活菜单和/或在电子设备上执行的应用上的其他用户界面设计。在另一实现中，物理按钮304可经由光标来选择或“点击”电子设备上的图形用户界面上的元素。在其他实现中，触控笔300可包括笔帽按钮306。笔帽按钮306可以是能由用户选择的物理按钮，并且可执行关于按钮304所提到的任何上述功能。触控笔300可包括一个或多个摩擦区域以便于用户的抓握和操纵，诸如举例而言，用于增加与用户的手和/或手指的摩擦的橡胶摩擦区域或纹理区域。在一个实现中，触控笔300包括笔尖310。笔尖310可被定位在触控笔300的远端处、在该触控笔与物理按钮306相对的一端上。
在图3中，在气泡308中更详细地示出了容纳在触控笔主体302内部的各组件。除了在气泡308中示出的那些组件之外的其他组件可存在于触控笔主体302内部，包括但不限于，在由气泡308描绘的区域中的笔尖附近的远端处的触控笔主体302内部。在一个实现中，笔尖310延伸超过触控笔主体302的远端，并且被机械地耦合到笔尖保持器杆312。笔尖保持器杆312可被垂直地设置在触控笔外壳302内部。笔尖保持器杆312和笔尖310可被可滑动地耦合到触控笔外壳302的内部。当用户向笔尖310施加压力(诸如举例而言，通过将触控笔300按压到相关联的电子设备322的表面320上)时，笔尖310和笔尖保持器杆312可以在触控笔主体302内部一致地滑动。笔尖保持器杆312可被机械地耦合到支撑构件316。支撑构件316可支撑导电垫片314。导电垫片314可以由各种导电材料形成。在一个实现中，导电垫片314由可变形导电材料形成，包括但不限于硅、石蜡等。在另一实现中，导电垫片314可以由诸如橡胶之类的非导电可变形材料形成，并且涂覆有导电材料。在又一个实现中，导电垫片314可以由具有取决于所施加的力的量值的电属性的材料形成，诸如具有碳颗粒或压电电阻颗粒的硅氧烷污染物。
支撑构件316可被连接到在支撑构件316和中央杆324之间延伸的弹簧318。弹簧318可被设置在触控笔主体302内部，使得当经由笔尖310和笔尖保持器杆312施加力时弹簧318将轴向地压缩。在一个实现中，弹簧318是预加载的弹簧。可以根据多种方法来将弹簧318预加载到期望的量。例如，弹簧318可使用被添加到弹簧318的一端或两端的预加载间隔件或者通过使用螺纹预加载装配件等来被预加载。增加弹簧318上的预加载量将增加必须经由笔尖310施加到笔尖保持器312以使弹簧从预加载的位置移动的力。在一个实现中，预加载大于笔尖310、笔尖保持器杆312以及可滑动地连接到触控笔外壳302内部的任何其他组件的重量，使得当用户以任何朝向(诸如垂直朝向)来握持触控笔300时，笔尖310将保持在完全延伸的位置中。在该实现中，笔尖310将在用户向笔尖310施加力时(诸如当用户希望通过用触控笔300在电子设备的表面上书写来向该设备提供输入时)保持完全地延伸，直到用户对笔尖310施加比弹簧318上的预加载的量更多的力。当用户向笔尖310施加比弹簧318上的预加载的量更多的力时，笔尖保持器杆312将开始压缩弹簧318。
当笔尖310从触控笔300的远端完全延伸时(诸如举例而言，当弹簧318是预加载的弹簧并且笔尖310上的力小于弹簧318的预加载时)，导电垫片314通过气隙326与暴露的垫片324、334物理地分开，该暴露的垫片324、334经由虚线所示的电连接被电耦合到包括电阻式传感器330的电路的端子336、338。电阻式传感器330可被设置在中央杆328下方或者被固定地连接到中央杆328。电阻式传感器330可通过间隔块(spacer block)332来与暴露的垫片324、334分隔开，该间隔块332可容纳如虚线所示的一条或多条电连接。当导电垫片314接触暴露的垫片324、334时，电路可被完成。电路的完成提供了对笔尖上所施加的力何时足以使导电垫片314移动到与端子324、334接触的时间点的精确测量。在一个实现中，电路被完成时的时间点指示触控笔300的各模式之间的切换，诸如从悬停模式到着墨模式。当笔尖310上所施加的力增加时，导电垫片314可越来越使劲地按压在暴露的垫片324、334上，并且该力可被传递以使电阻式传感器330变形。增加了的所施加的力可被测量作为由于电阻式传感器330上的压力引起的电路中的电阻的改变。经完成的电路中的改变的电阻可以在端子336、338处被测量，该端子336、338设置在由虚线示出的导线的末端。
对导电垫片314何时接触暴露的垫片324、334的时间点的测量以及归因于电阻或电流中的改变的后续对施加到笔尖的力的测量的准确度与触控笔300的环境温度无关，因为电阻式传感器330可以在接触时点处被动态地校准，以补偿任何热漂移。换言之，电阻式传感器330处的所测得的电阻(或电流)可以类似于阶梯函数，其中所测得的电阻(或电流)在电路被断开时保持在零或接近零处，接着当电路已被完成时递升到所测得的水平。递升的量值与对施加到笔尖310的力的测量无关，因为传感器仅需要测量递升之后的电阻(或电流)中的增加。电阻式传感器330所经历的任何热漂移可以在接触时点处被消除，因为传感器可被有效地“归零”至电路被完成时所测得的电阻的量值。为了准确地测量笔尖310上的增加的力，仅需要在电路已被完成之后测量电阻式传感器330处的电阻(或电流)中的改变，而与所测量的电阻的量值无关。
图4例示了处于着墨模式的另一示例触控笔400。触控笔400包括触控笔主体402。触控笔主体402可以由适于封装本文中所描述的各组件的材料形成。触控笔主体402可以由例如但不限于以下各项形成：塑料、橡胶、金属、碳纤维等、和/或其任何组合。在一个实现中，触控笔400可包括能由用户选择的一个或多个物理按钮404。对物理按钮404之一的选择可致使用户输入被传送到触控笔400。作为示例而非限制，对物理按钮404的选择可以选择在触控笔根据有线或无线通信协议与之通信的电子设备上执行的应用程序。物理按钮404可将笔从待机模式唤醒并且/或者激活菜单和/或在电子设备上执行的应用上的其他用户界面设计。在另一实现中，物理按钮404可经由光标来选择或“点击”电子设备上的图形用户界面上的元素。在其他实现中，触控笔400可包括笔帽按钮406。笔帽按钮406可以是能由用户选择的物理按钮，并且可执行关于按钮404所提到的任何上述功能。触控笔400可包括一个或多个摩擦区域以便于用户的抓握和操纵，诸如举例而言，用于增加与用户的手和/或手指的摩擦的橡胶摩擦区域或纹理区域。在一个实现中，触控笔400包括笔尖410。笔尖410可被定位在触控笔400的远端处、在该触控笔与物理按钮406相对的一端上。
在图4中，在气泡408中更详细地示出了容纳在触控笔主体402内部的各组件。除了在气泡408中示出的那些组件之外的其他组件可存在于触控笔主体402内部，包括但不限于，在由气泡408描绘的区域中的笔尖附近的远端处的触控笔主体402内部。在一个实现中，顶部410被机械地耦合到垂直地设置在触控笔外壳402内部的笔尖保持器杆412。笔尖保持器杆412和笔尖410可被可滑动地耦合到触控笔外壳402的内部。当用户向笔尖410施加压力(诸如举例而言，通过将触控笔400按压到相关联的电子设备432的表面430上)时，笔尖410和笔尖保持器杆412可以在触控笔主体402内部一致地滑动。笔尖保持器杆412可被机械地耦合到支撑构件416。支撑构件416可支撑导电垫片414。导电垫片414可以由各种导电材料形成。在一个实现中，导电垫片414由可变形导电材料形成，包括但不限于硅、石蜡等。在另一实现中，导电垫片414可以由诸如橡胶之类的非导电可变形材料形成，并且涂覆有导电材料。在又一个实现中，导电垫片414可以由具有取决于所施加的力的量值的电属性的材料形成，诸如具有碳颗粒或压电电阻颗粒的硅氧烷污染物。
支撑构件416可被连接到在支撑构件416和中央杆424之间延伸的弹簧418。弹簧416可被设置在触控笔主体402内部，使得当经由笔尖410和笔尖保持器杆412施加力时弹簧416将轴向地压缩。在一个实现中，弹簧418是预加载的弹簧。可以根据多种方法来将弹簧418预加载到期望的量。例如，弹簧418可使用被添加到弹簧418的一端或两端的预加载间隔件或者通过使用螺纹预加载装配件等来被预加载。增加弹簧418上的预加载量将增加必须经由笔尖410施加到笔尖保持器412以使弹簧从预加载的位置移动的力。在一个实现中，预加载大于笔尖410、笔尖保持器杆412以及可滑动地连接到触控笔外壳402内部的任何其他组件的重量，使得当用户以任何朝向(诸如垂直朝向)来握持触控笔400时，笔尖410将保持在完全延伸的位置中。在该实现中，笔尖410将在用户向笔尖410施加力时(诸如当用户希望通过用触控笔400在电子设备的表面上书写来向该设备提供输入时)保持完全地延伸，直到用户对笔尖410施加比弹簧418上的预加载的量更多的力。当用户向笔尖410施加比弹簧418上的预加载的量更多的力时，笔尖保持器杆412将开始压缩弹簧418。
暴露的垫片424、434被电耦合到电阻式传感器430的端子436、438。电阻式传感器430可被设置在中央杆428下方或者被固定地连接到中央杆428。当导电垫片414接触暴露的垫片424、434时，电路可被完成。电路的完成提供了对笔尖上所施加的力何时足以使导电垫片414移动到与暴露的垫片424、434接触的时间点的精确测量。在一个实现中，电路被完成时的时间点指示触控笔400的各模式之间的切换，诸如从悬停模式到着墨模式。当笔尖410上所施加的力增加时，导电垫片414可越来越使劲地按压在暴露的垫片424、434上。增加了的所施加的力可被测量作为由于电阻式传感器430上的压力引起的电路中的电阻的改变。经完成的电路中的电阻的改变可以在端子436、438处被测量，该端子436、438位于由虚线指示的导线的末端处。
对导电垫片414何时接触暴露的垫片424、434的时间点的测量以及归因于电阻或电流中的改变的后续对施加到笔尖的力的测量的准确度与触控笔400的环境温度无关，因为电阻式传感器430可以在接触时点处被动态地校准，以补偿任何热漂移。换言之，电阻式传感器430处的所测得的电阻(或电流)可以类似于阶梯函数，其中所测得的电阻(或电流)在电路被断开时保持在零或接近零处，接着当电路已被完成时递升到所测得的水平。递升的量值与对施加到笔尖410的力的测量无关，因为传感器仅需要测量递升之后的电阻(或电流)中的增加。电阻式传感器430所经历的任何热漂移可以在接触时点处被消除，因为传感器可被有效地“归零”至电路被完成时所测得的电阻的量值。为了准确地测量笔尖410上的增加的力，仅需要在电路已被完成之后测量电阻式传感器430处的电阻(或电流)中的改变，而与所测量的电阻的量值无关。
在图5中，在气泡508中更详细地示出了容纳在触控笔主体502内部的各组件。除了在气泡508中示出的那些组件之外的其他组件可存在于触控笔主体502内部，包括但不限于，在由气泡508描绘的区域中的笔尖附近的远端处的触控笔主体502内部。在一个实现中，笔尖510延伸超过触控笔主体502的远端，并且被机械地耦合到笔尖保持器杆512。笔尖保持器杆512可被垂直地设置在触控笔外壳502内部。笔尖保持器杆512和笔尖510可被可滑动地耦合到触控笔外壳502的内部。当用户向笔尖510施加压力(诸如举例而言，通过将触控笔500按压到相关联的电子设备522的表面520上)时，笔尖510和笔尖保持器杆512可以在触控笔主体502内部一致地滑动。笔尖保持器杆512可被机械地耦合到支撑构件516。支撑构件516可支撑导电垫片514。导电垫片514可以由各种导电材料形成。在一个实现中，导电垫片514由可变形导电材料形成，包括但不限于硅、石蜡等。在另一实现中，导电垫片514可以由诸如橡胶之类的非导电可变形材料形成，并且涂覆有导电材料。在又一个实现中，导电垫片514可以由具有取决于所施加的力的量值的电属性的材料形成，诸如具有碳颗粒或压电电阻颗粒的硅氧烷污染物。
支撑构件516可被连接到在支撑构件516和中央杆524之间延伸的弹簧518。弹簧518可被设置在触控笔主体502内部，使得当经由笔尖510和笔尖保持器杆512施加力时弹簧518将轴向地压缩。在一个实现中，弹簧518是预加载的弹簧。可以根据多种方法来将弹簧518预加载到期望的量。例如，弹簧518可使用被添加到弹簧518的一端或两端的预加载间隔件或者通过使用螺纹预加载装配件等来被预加载。增加弹簧518上的预加载量将增加必须经由笔尖510施加到笔尖保持器512以使弹簧从预加载的位置移动的力。在一个实现中，预加载大于笔尖510、笔尖保持器杆512以及可滑动地连接到触控笔外壳502内部的任何其他组件的重量，使得当用户以任何朝向(诸如垂直朝向)来握持触控笔500时，笔尖510将保持在完全延伸的位置中。在该实现中，笔尖510将在用户向笔尖510施加力时(诸如当用户希望通过用触控笔500在电子设备的表面上书写来向该设备提供输入时)保持完全地延伸，直到用户对笔尖510施加比弹簧518上的预加载的量更多的力。当用户向笔尖510施加比弹簧518上的预加载的量更多的力时，笔尖保持器杆512将开始压缩弹簧518。
当笔尖510从触控笔500的远端完全延伸时(诸如举例而言，当弹簧518是预加载的弹簧并且笔尖510上的力小于弹簧518的预加载时)，导电垫片514通过气隙526与暴露的垫片524、534物理地分开，该暴露的垫片524、534经由虚线所示的电连接被电耦合到电路的端子536、538。电阻式传感器530可被设置在中央杆528下方或者被固定地连接到中央杆528。电阻式传感器530可通过间隔块532来与暴露的垫片524、534分隔开，该间隔块532可容纳如虚线所示的一条或多条电连接。电阻式传感器530可包含在一不同电路中的且包括端子540、542的电气线路。间隔块532还可包含在一包括端子536、538的不同电路中的电气线路。
当导电垫片514接触暴露的垫片524、534时，可以在包括端子536、538的电路中完成一个电路。该电路的完成提供了对笔尖上所施加的力何时足以使导电垫片514移动到与端子524、534接触的时间点的精确测量。在一个实现中，电路被完成时的时间点指示触控笔500的各模式之间的切换，诸如从悬停模式到着墨模式。
当笔尖510上所施加的力增加时，导电垫片514可越来越使劲地按压在暴露的垫片524、534上。增加了的所施加的力可被测量作为由于电阻式传感器530上的压力引起的电路中的电阻的改变。在一个实现中，暴露的垫片524、534可以位于可将所施加的力传递到电阻式传感器530的印刷电路板(PCB)上或者柔性电路上。电阻中的改变可在包括端子540、542的电路中被测量，该电路是与包括暴露的垫片524、534的电路不同的电路。换言之，包括暴露的垫片524、534的电路可作为切换功能来操作以精确地检测导电垫片514作出接触的时刻，并且包括电阻式传感器530和端子540、542的电路可被用来测量在接触的初始时点之后的电阻中的改变。在本文中所描述的所有实现中，精确地检测导电垫片514作出接触的时刻可以用一个或多个MEMS传感器来实现，以完成电路。
对导电垫片514何时接触暴露的垫片524、534的时间点的测量以及归因于电阻或电流中的改变的后续对施加到笔尖的力的测量的准确度与触控笔500的环境温度无关，因为电阻式传感器530可以在接触时点处或者接触时点之前被动态地校准，以补偿任何热漂移。换言之，电阻式传感器530处的所测得的电阻(或电流)可以类似于阶梯函数，其中所测得的电阻(或电流)在电路被断开时保持在零或接近零处，接着当电路已被完成时递升到所测得的水平。递升的量值与对施加到笔尖510的力的测量无关，因为传感器仅需要测量递升之后的电阻(或电流)中的增加。电阻式传感器530所经历的任何热漂移可以在接触时点处被消除，因为传感器可被有效地“归零”至电路被完成时所测得的电阻的量值。为了准确地测量笔尖510上的增加的力，仅需要在电路已被完成之后测量电阻式传感器530处的电阻(或电流)中的改变，而与所测量的电阻的量值无关。
图6例示了处于着墨模式的另一示例触控笔600。触控笔600包括触控笔主体602。触控笔主体602可以由适于封装本文中所描述的各组件的材料形成。触控笔主体602可以由例如但不限于以下各项形成：塑料、橡胶、金属、碳纤维等、和/或其任何组合。在一个实现中，触控笔600可包括能由用户选择的一个或多个物理按钮604。对物理按钮604之一的选择可致使用户输入被传送到触控笔600。作为示例而非限制，对物理按钮604的选择可以选择在触控笔根据有线或无线通信协议与之通信的电子设备上执行的应用程序。物理按钮604可将笔从待机模式唤醒并且/或者激活菜单和/或在电子设备上执行的应用上的其他用户界面设计。在另一实现中，物理按钮604可经由光标来选择或“点击”电子设备上的图形用户界面上的元素。在其他实现中，触控笔600可包括笔帽按钮606。笔帽按钮606可以是能由用户选择的物理按钮，并且可执行关于按钮604所提到的任何上述功能。触控笔600可包括一个或多个摩擦区域以便于用户的抓握和操纵，诸如举例而言，用于增加与用户的手和/或手指的摩擦的橡胶摩擦区域或纹理区域。在一个实现中，触控笔600包括笔尖610。笔尖610可被定位在触控笔600的远端处、在该触控笔与物理按钮606相对的一端上。
在图6中，在气泡608中更详细地示出了容纳在触控笔主体602内部的各组件。除了在气泡608中示出的那些组件之外的其他组件可存在于触控笔主体602内部，包括但不限于，在由气泡608描绘的区域中的笔尖附近的远端处的触控笔主体602内部。在一个实现中，顶部610被机械地耦合到垂直地设置在触控笔外壳602内部的笔尖保持器杆612。笔尖保持器杆612和笔尖610可被可滑动地耦合到触控笔外壳602的内部。当用户向笔尖610施加压力(诸如举例而言，通过将触控笔600按压到相关联的电子设备632的表面630上)时，笔尖610和笔尖保持器杆612可以在触控笔主体602内部一致地滑动。笔尖保持器杆612可被机械地耦合到支撑构件616。支撑构件616可支撑导电垫片614。导电垫片614可以由各种导电材料形成。在一个实现中，导电垫片614由可变形导电材料形成，包括但不限于硅、石蜡等。在另一实现中，导电垫片614可以由诸如橡胶之类的非导电可变形材料形成，并且涂覆有导电材料。在又一个实现中，导电垫片614可以由具有取决于所施加的力的量值的电属性的材料形成，诸如具有碳颗粒或压电电阻颗粒的硅氧烷污染物。
支撑构件616可被连接到在支撑构件616和中央杆624之间延伸的弹簧618。弹簧616可被设置在触控笔主体602内部，使得当经由笔尖610和笔尖保持器杆612施加力时弹簧616将轴向地压缩。在一个实现中，弹簧618是预加载的弹簧。可以根据多种方法来将弹簧618预加载到期望的量。例如，弹簧618可使用被添加到弹簧618的一端或两端的预加载间隔件或者通过使用螺纹预加载装配件等来被预加载。增加弹簧618上的预加载量将增加必须经由笔尖610施加到笔尖保持器612以使弹簧从预加载的位置移动的力。在一个实现中，预加载大于笔尖610、笔尖保持器杆612以及可滑动地连接到触控笔外壳602内部的任何其他组件的重量，使得当用户以任何朝向(诸如垂直朝向)来握持触控笔600时，笔尖610将保持在完全延伸的位置中。在该实现中，笔尖610将在用户向笔尖610施加力时(诸如当用户希望通过用触控笔600在电子设备的表面上书写来向该设备提供输入时)保持完全地延伸，直到用户对笔尖610施加比弹簧618上的预加载的量更多的力。当用户向笔尖610施加比弹簧618上的预加载的量更多的力时，笔尖保持器杆612将开始压缩弹簧618。
暴露的垫片624、634经由虚线所示的电连接被电耦合到电路的端子636、638。电阻式传感器630可被设置在中央杆628下方或者被固定地连接到中央杆628。电阻式传感器630可通过间隔块632来与暴露的垫片624、632分隔开，该间隔块632可容纳如虚线所示的一条或多条电连接。电阻式传感器630可包含不同电路中的且包括端子640、642的电气线路。间隔块632还可包含在一包括端子636、638的不同电路中的电气线路。
当导电垫片614接触暴露的垫片624、634时，可以在包括端子636、638的电路中完成一个电路。该电路的完成提供了对笔尖上所施加的力何时足以使导电垫片614移动到与端子624、634接触的时间点的精确测量。在一个实现中，电路被完成时的时间点指示触控笔600的各模式之间的切换，诸如从悬停模式到着墨模式。
当笔尖610上所施加的力增加时，导电垫片614可越来越使劲地按压在暴露的垫片624、634上。增加了的所施加的力可被测量作为由于电阻式传感器630上的压力引起的电路中的电阻的改变。电阻中的改变可在包括端子640、642的电路中被测量，该电路是与包括暴露的垫片624、634的电路不同的电路。换言之，包括暴露的垫片624、634的电路可作为切换功能来操作以精确地检测导电垫片614作出接触的时刻，并且包括电阻式传感器630和端子640、642的电路可被用来测量在接触的初始时点之后的电阻中的改变。
对导电垫片614接触暴露的垫片624、634时的时间点的测量以及归因于电阻或电流中的改变的后续对施加到笔尖的力的测量的准确度与触控笔600的环境温度无关，因为电阻式传感器630可以在接触时点处被动态地校准，以补偿任何热漂移。换言之，电阻式传感器630处的所测得的电阻(或电流)可以类似于阶梯函数，其中所测得的电阻(或电流)在电路被断开时保持在零或接近零处，接着当电路已被完成时递升到所测得的水平。递升的量值与对施加到笔尖610的力的测量无关，因为传感器仅需要测量递升之后的电阻(或电流)中的增加。电阻式传感器630所经历的任何热漂移可以在接触时点处被消除，因为传感器可被有效地“归零”至电路被完成时所测得的电阻的量值。换言之，电阻式传感器630可被设置成在电路已被完成时的时间点处报告零值。为了准确地测量笔尖610上的增加的力，仅需要在电路已被完成之后测量电阻式传感器630处的电阻(或电流)中的改变，而与所测量的电阻的量值无关。
图7例示了处于悬停模式的另一示例触控笔700。触控笔700包括触控笔主体702。在一个实现中，触控笔主体702可以由适于封装本文中所描述的各组件的材料形成。触控笔主体702可以由例如但不限于以下各项形成：塑料、橡胶、金属、碳纤维等、和/或其任何组合。在一个实现中，触控笔700可包括能由用户选择的一个或多个物理按钮704。对物理按钮704之一的选择可致使用户输入被传送到触控笔700。作为示例而非限制，对物理按钮704的选择可以选择在触控笔根据有线或无线通信协议与之通信的电子设备上执行的应用程序。物理按钮704可将笔从待机模式唤醒并且/或者激活菜单和/或在电子设备上执行的应用上的其他用户界面设计。在另一实现中，物理按钮704可经由光标来选择或“点击”电子设备上的图形用户界面上的元素。在其他实现中，触控笔100可包括笔帽按钮706。笔帽按钮706可以是能由用户选择的物理按钮，并且可执行关于按钮704所提到的任何上述功能。触控笔700可包括一个或多个摩擦区域以便于用户的抓握和操纵，诸如举例而言，用于增加与用户的手和/或手指的摩擦的橡胶摩擦区域或纹理区域。在一个实现中，触控笔700包括笔尖710。笔尖710可被定位在触控笔700的远端处、在该触控笔与物理按钮706相对的一端上。
在图7中，在气泡708中更详细地示出了容纳在触控笔主体702内部的各组件。除了在气泡708中示出的那些组件之外的其他组件可存在于触控笔主体702内部，包括但不限于，在由气泡708描绘的区域中的笔尖附近的远端处的触控笔主体702内部。在一个实现中，笔尖710被机械地耦合到设置在触控笔外壳702内部的笔尖保持器杆712。笔尖保持器杆712和笔尖710可被可滑动地耦合到触控笔外壳702的内部。笔尖保持器杆712可包括垂直构件和水平构件。在一个实现中，笔尖保持器杆712可被布置成使得笔尖保持器杆712的水平构件被设置在两个弹性垫片714、716之间。在其他实现中，弹性垫片714、716可形成围绕笔尖保持器杆712的水平构件的一部分或全部的单个弹性垫片。在一个实现中，电阻式传感器718、720可被分别设置在弹性垫片714、716的上方和下方。相应地，电阻式传感器718、720与笔尖保持器杆712的水平构件由空间722、724分隔。在一个实现中，空间722、724在长度上大致相等。在另一实现中，空间722、724在长度上不同。在一个实现中，气泡708中所示的组件中的一个或多个可以以固定方式紧固到触控笔主体702的内部。在另一实现中，中央杆726可将气泡708中所示的组件中的一个或多个紧固到触控笔主体702的内部。
在一个实现中，电阻式传感器718、720和弹性垫片714、716被设置成使得即使当不存在施加到笔尖710的力时(诸如当笔尖710不与相关联的电子设备730的屏幕728接触时)，也存在被施加在电阻式力传感器718、720上的基线(baseline)力。可能由于弹性垫片722、724的大小被设定为略大于空间722、724而导致了基线力。换言之，弹性垫片714、716必须被挤压以适合在空间722、724中，因此弹性垫片714、716膨胀到其原始大小的趋势在电阻式传感器718、720上施加力。在该实现中，笔尖保持器杆712可基本上保持在图7所示的位置中，直到力被施加到笔尖710为止。被施加到笔尖710的力可包括由用户将触控笔700压靠在相关联的电子设备730的表面728上而施加的力、当触控笔700被垂直握持时施加到笔尖710和笔尖保持器杆712的重力、由于触控笔700的移动引起的力，等等。在另一实现中，笔尖保持器杆712直接接触电阻式传感器718、720。
图8例示了处于着墨模式的另一示例触控笔800。触控笔800包括触控笔主体802。在一个实现中，触控笔主体802可以由适于封装本文中所描述的各组件的材料形成。触控笔主体802可以由例如但不限于以下各项形成：塑料、橡胶、金属、碳纤维等、和/或其任何组合。在一个实现中，触控笔800可包括能由用户选择的一个或多个物理按钮804。对物理按钮804之一的选择可致使用户输入被传送到触控笔800。作为示例而非限制，对物理按钮804的选择可以选择在触控笔根据有线或无线通信协议与之通信的电子设备上执行的应用程序。物理按钮804可将笔从待机模式唤醒并且/或者激活菜单和/或在电子设备上执行的应用上的其他用户界面设计。在另一实现中，物理按钮804可经由光标来选择或“点击”电子设备上的图形用户界面上的元素。在其他实现中，触控笔800可包括笔帽按钮806。笔帽按钮806可以是能由用户选择的物理按钮，并且可执行关于按钮804所提到的任何上述功能。触控笔800可包括一个或多个摩擦区域以便于用户的抓握和操纵，诸如举例而言，用于增加与用户的手和/或手指的摩擦的橡胶摩擦区域或纹理区域。在一个实现中，触控笔800包括笔尖810。笔尖810可被定位在触控笔800的远端处、在该触控笔与物理按钮806相对的一端上。
在图8中，在气泡802中更详细地示出了容纳在触控笔主体808内部的各组件。除了在气泡808中示出的那些组件之外的其他组件可存在于触控笔主体802内部，包括但不限于，在由气泡808描绘的区域中的笔尖附近的远端处的触控笔主体802内部。在一个实现中，笔尖810被机械地耦合到设置在触控笔外壳802内部的笔尖保持器杆812。笔尖保持器杆812和笔尖810可被可滑动地耦合到触控笔外壳802的内部。笔尖保持器杆812可包括垂直构件和水平构件。在一个实现中，笔尖保持器杆812可被布置成使得笔尖保持器杆812的水平构件被设置在两个弹性垫片814、816之间。在其他实现中，弹性垫片814、816可形成围绕笔尖保持器杆812的水平构件的一部分或全部的单个弹性垫片。在一个实现中，电阻式传感器818、820可被分别设置在弹性垫片814、816的上方和下方。相应地，电阻式传感器818、820与笔尖保持器杆812的水平构件由空间822、824分隔。在一个实现中，空间822、824在长度上大致相等。在另一实现中，空间822、824可以在长度上不同。在一个实现中，气泡818中所示的组件中的一个或多个可以以固定方式紧固到触控笔主体802的内部。在一个实现中，中央杆826可将气泡818中所示的组件中的一个或多个紧固到触控笔主体802的内部。
如图8所示，当用户向笔尖810施加压力(诸如举例而言，通过将触控笔800按压到相关联的电子设备832的表面834上)时，笔尖810和笔尖保持器杆812可以在触控笔主体802内部一致地滑动。由于笔尖保持器杆812的水平构件被设置在弹性垫片814和电阻式传感器818之间，因此笔尖保持器杆812可按压在弹性垫片814上。在一个实现中，被施加到笔尖保持器杆812的力可压缩弹性垫片814并且拉伸弹性垫片816，使得电阻式传感器818和笔尖保持器杆812的水平构件之间的空间822减小，并且电阻式传感器820和笔尖保持器杆812的水平构件之间的空间对应地增加。在一个实施例中，被施加到弹性垫片814的力可致使弹性垫片814向外挤压，并且弹性垫片816上的力的减小可致使其拉伸以保持与电阻式传感器820和笔尖保持器杆812的水平构件两者接触。当笔尖810向电阻式传感器818、820施加差分力时，电阻式传感器818、820可测量被施加到该笔尖的力。换言之，当力被施加到笔尖810时，其可以在触控笔主体802内部滑动并且向电阻式传感器818施加更大的力以及向电阻式传感器820施加对应的较小的力。触控笔800可通过测量在第一电阻式传感器818与第二电阻式传感器820处测得的力之间的差异来测量所施加的力。
如以上所解释，电阻式传感器可能由于环境温度条件的改变而经历热漂移。当触控笔800周围的环境温度改变时，其可致使触控笔800中的电阻式传感器针对恒定的所施加的力测量到比缺少环境温度变化时该传感器将测量到的更大或更小的电流(或电阻)。如果经历热漂移，则具有电阻式传感器的触控笔可取决于环境温度而要求不同量的力被施加到笔尖以将触控笔从悬停状态改变为着墨状态。然而，触控笔800能够以独立于温度或温度免疫的方式测量施加到电阻式传感器818、820的实际的力，因为传感器818和820两者可经历相同的热漂移，而不管环境温度中的变化如何。如果在电阻式传感器818处测得的电阻(或电流)大于在传感器820处测得的电阻(或电流)，则触控笔800可切换到着墨状态。如果在传感器818处测得的电阻(或电流)基本上等于在传感器820处测得的电阻(或电流)，则触控笔800可被切换到悬停状态。在一个实现中，触控笔800可补偿作用在笔尖810、笔尖保持器杆812以及可被可滑动地连接到其的任何其他组件上的重力，上述组件可在触控笔800被握持在垂直位置上时在传感器820上施加向下的力，以便即使在传感器818、820处所测得的电阻(或电流)之间的差异不严格为零的情况下也维持悬停状态。
图9解说了用于精确地检测触控笔的笔尖上的接触以激活着墨模式的示例操作900。示例操作900可以由装置中的(诸如举例而言，触控笔外围设备中的)软件、固件、硬件和/或电路系统来执行。施加操作902将力施加到触控笔的笔尖，以用作用于将用户输入传送到相关联的电子设备的外围设备。笔尖可被设置在触控笔的远端处。在一个实现中，笔尖被可操作地连接到设置在触控笔内部且可滑动地耦合到其的笔尖保持器杆。笔尖保持器杆可被配置成将被压缩时的导电垫片移动至与被电耦合到电阻式传感器的端子的第一暴露的垫片和第二暴露的垫片相接触。
测量操作904测量电阻和/或测量设置在触控笔内部的电阻式传感器处的电阻。在一个实现中，触控笔可包括足以供应跨电阻式传感器的电势差的板载电池。当主体向电阻式传感器之一施加力时，触控笔可通过测量电阻式传感器中的电流(或电阻)中的改变来测量该力。
图10解说了用于以独立于温度的方式测量对触控笔施加的力的示例操作。示例操作1000可以由装置中的(诸如举例而言，触控笔外围设备中的)软件、固件、硬件和/或电路系统来执行。施加操作1002将力施加到触控笔的笔尖，以用作用于将用户输入传送到相关联的电子设备的外围设备。笔尖可被设置在触控笔的远端处。在一个实现中，笔尖被可操作地连接到设置在触控笔内部且可滑动地耦合到其的笔尖保持器杆。笔尖保持器杆可被设置在第一力传感器和第二力传感器之间，并且被配置成在力被施加到笔尖时向第一力传感器和第二力传感器施加差分力。
差分力指示：当笔尖保持器杆基于施加到笔尖的力移动时，在第二力传感器处测得的力可以减小，而在第一力传感器处测得的力可以增加。换言之，在悬停状态中，一个或两个力传感器可测量由于各种因素引起的力，包括由在各传感器之间受挤压的弹性垫片施加的力、由于热漂移引起的力，等等。当力被施加到触控笔的笔尖时，笔尖保持器杆不仅可以将该力传递到第一力传感器，而且还可以将先前施加到第二力传感器的力转移到第一力传感器。在一个实现中，笔尖保持器杆包括被设置在第一导电垫片部分和第二导电垫片部分之间的水平构件。
确定操作1004通过测量在第一力传感器处测得的力与在第二力传感器处测得的力之间的差异来测量施加到笔尖的力的量。确定操作1004可以是独立于温度的，因为任何热漂移都可以由两个传感器经历，从而有效地消除该漂移。
图11解说了可用于实现所描述的技术的示例系统(被标记为触控笔1100)。触控笔1100包括处理器1102、存储器1104和其他接口1108(例如，按钮、指纹传感器等)。存储器1104一般包括易失性存储器(例如，RAM)和非易失性存储器(例如，闪存存储器)两者。诸如Microsoft
Figure BDA0001887303440000251
Phone操作系统之类的操作系统1110驻留在存储器1104中，并且由处理器1102来执行，但是应当理解，可以采用其他操作系统。
一个或多个应用程序1112被加载到存储器1104中并且由处理器1102在操作系统1108上执行。触控笔1100包括电源1116，该电源1116由一个或多个电池或者其他电源供电并且向触控笔1100的其他组件提供电力。电源1116还可被连接到外部电源，该外部电源对内置电池或其他电源进行超驰(override)或者再充电。
触控笔1100包括一个或多个通信收发器1130以提供网络连通性(例如，移动电话网络、
Figure BDA0001887303440000252
BlueTooth
Figure BDA0001887303440000253
等等)。触控笔1100还包括各种其他组件，诸如定位系统1120(例如，全球定位卫星收发器)、一个或多个加速度计1122以及附加的存储1128。其他配置也可以被采用。在一示例实现中，移动操作系统、各种应用以及其他模块和服务可以由被储存在存储器1104和/或存储设备1128中的且由处理单元1102处理的指令来体现。被储存在存储器1104中的指令可包括用于激活触控笔1100中的电力系统的指令、用于测量触控笔1100中的电路的电气特性的指令、用于测量触控笔1100周围的环境条件的特性的指令、和/或用于储存与测量相关的数据的指令。用户偏好、服务选项和其他数据可作为持久数据被储存在存储器1104和/或存储设备1128中。
示例触控笔包括触控笔主体以及被设置在触控笔主体的远端处并且被可滑动地连接到触控笔主体的笔尖。力传感器被设置在触控笔主体内部，该力传感器具有第一端子和第二端子，第一端子被电连接到第一暴露的垫片，而第二端子被电连接到第二暴露的垫片。导电垫片被配置成当力被施加到笔尖时接触该第一暴露的垫片和第二暴露的垫片。
任何前述触控笔的另一示例触控笔包括：第一暴露的垫片和第二暴露的垫片被设置在相对于导电垫片的不同高度处。
任何前述触控笔的另一示例触控笔包括：着墨条件在导电垫片接触第一和第二暴露的垫片时被满足。
任何前述触控笔的另一示例触控笔包括：笔尖被可操作地连接到具有弹簧的弹簧装配件的第一端，该弹簧装配件被设置在触控笔主体内部。
任何前述触控笔的另一示例触控笔包括：力传感器被校准成在导电垫片接触第一暴露的垫片和第二暴露的垫片时的时间点处报告零值。
任何前述触控笔的另一示例触控笔包括：弹簧是预加载的。
任何前述触控笔的另一示例触控笔包括：导电垫片的电阻基于所施加的力而变化。
任何前述触控笔的另一示例包括：电路在导电垫片接触第一暴露的垫片和第二暴露的垫片时被完成。
另一示例力传感器装置包括：包括具有第一端子和第二端子的力传感器的力施加器，第一端子被电连接到第一暴露的垫片，而第二端子被电连接到第二暴露的垫片。导电垫片被配置成当力被施加到力施加器时接触该第一暴露的垫片和第二暴露的垫片。
另一示例力传感器装置包括：力施加器被可滑动地连接到主体。
另一示例力传感器装置包括：力施加器被可操作地连接到弹簧装配件的第一端，弹簧装配件被设置在主体内部。
另一示例力传感器装置包括：当导电垫片接触第一和第二暴露的垫片时，导电垫片完成电路。
另一示例力传感器装置包括：力传感器被校准成在导电垫片接触第一暴露的垫片和第二暴露的垫片时的时间点处报告零值。
另一示例力传感器装置包括：第一暴露的垫片和第二暴露的垫片被设置在相对于导电垫片的不同高度处。
另一示例力传感器装置包括：导电垫片的电阻基于所施加的力而变化。
示例方法包括向触控笔的笔尖施加力，该笔尖被可操作地连接到设置在触控笔主体内部且可滑动地耦合到其的笔尖保持器杆，该笔尖保持器杆被可操作地连接到被配置成将导电垫片移动到与第一暴露的垫片和第二暴露的垫片相接触的弹簧，该第一暴露的垫片和第二暴露的垫片被电耦合到力传感器的端子。
任何前述方法的另一示例方法测量力传感器处的电气特性。
任何前述方法的另一示例方法：电气特性是电阻。任何前述方法的另一示例方法：电阻式传感器被校准成在导电垫片接触第一暴露的垫片和第二暴露的垫片时的时间点处报告零值。
任何前述方法的另一示例方法：如果在电阻式传感器处测得的电气特性满足着墨条件，则激活触控笔的着墨模式。
任何前述方法的另一示例方法：导电垫片的电阻基于所施加的力而变化。
触控笔1100可包括各种有形计算机可读存储介质和无形计算机可读通信信号。有形计算机可读存储可以由可被触控笔1100访问的任何可用介质来体现，并且包括易失性和非易失性存储介质、可移动和不可移动存储介质两者。有形计算机可读存储介质不包括无形通信信号，而是包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任一方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动存储介质。有形计算机可读介质包括但不限于，RAM、ROM、EEPROM、闪存存储器或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光学存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储设备、或者可被用来储存所需信息且可被触控笔1100访问的任何其他有形介质。与有形计算机可读存储介质对比，无形计算机可读通信信号可用诸如载波或其他信号传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。术语“已调制数据信号”意指使其一个或多个特性以这样的方式被设置或者改变以便在信号中对信息进行编码的信号。作为示例而非限制，无形通信信号包括有线介质(诸如有线网络或直接线路连接)，以及无线介质(诸如声学、RF、红外线和其他无线介质)。
一些实施例可包括制品。制品可包括用于储存逻辑的有形存储介质。存储介质的示例可包括能够储存电子数据的一种或多种类型的计算机可读存储介质，包括易失性存储器或非易失性存储器、可移动或不可移动存储器、可擦除或不可擦除存储器、可写入或可重写存储器，等等。逻辑的示例可包括各种软件元素，诸如软件组件、程序、应用、计算机程序、应用程序、系统程序、机器程序、操作系统软件、中间件、固件、软件模块、例程、子例程、函数、方法、规程、软件接口、应用程序接口(API)、指令集、计算代码、计算机代码、代码段、计算机代码段、文字、值、符号、或其任意组合。例如，在一个实施例中，制品可储存可执行计算机程序指令，该指令在由计算机执行时致使该计算机执行根据所描述的各实施例的方法和/或操作。可执行计算机程序指令可包括任何合适类型的代码，诸如源代码、已编译代码、已解释代码、可执行代码、静态代码、动态代码等。可执行计算机程序指令可根据预定义计算机语言、方式或句法来实现，以用于指令计算机执行特定功能。这些指令可以使用任何合适的高级、低级、面向对象、可视、编译、和/或解释编程语言来实现。
本文中所描述的各实现可被实现为一个或多个计算机系统中的逻辑步骤。逻辑操作可被实现为：(1)在一个或多个计算机系统中执行的处理器实现的步骤的序列；以及(2)一个或多个计算机系统内的互连机器或电路模块。该实现是取决于被利用的计算机系统的性能要求的选择问题。相应地，组成本文中所描述的各实现的逻辑操作另外还可被称为操作、步骤、对象、或模块。此外，还应该理解，逻辑操作可以以任何顺序来执行，除非明确地声明，或者权利要求语言固有地要求某特定顺序。以上说明、示例和数据连同附图提供了对示例性实现的结构和用途的全面描述。

Claims (19)

1.一种触控笔，包括：
触控笔主体；
笔尖，所述笔尖被设置在所述触控笔主体的远端处并且被可滑动地连接到所述触控笔主体；
力传感器，所述力传感器被设置在所述触控笔主体内部，所述力传感器具有第一端子和第二端子，所述第一端子被电连接到第一暴露的垫片，而所述第二端子被电连接到第二暴露的垫片；以及
导电垫片，所述导电垫片被配置成当力被施加到所述笔尖时接触所述第一暴露的垫片和所述第二暴露的垫片，
其中所述力传感器被校准成在所述导电垫片接触所述第一暴露的垫片和所述第二暴露的垫片时的时间点处报告零值。
2.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述第一暴露的垫片和第二暴露的垫片被设置在相对于所述导电垫片的不同高度处。
3.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，着墨条件在所述导电垫片接触所述第一和第二暴露的垫片时被满足。
4.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述笔尖被可操作地连接到具有弹簧的弹簧装配件的第一端，所述弹簧装配件被设置在所述触控笔主体内部。
5.根据权利要求4所述的触控笔，其特征在于，所述弹簧被预加载。
6.根据权利要求4所述的触控笔，其特征在于，所述导电垫片的电阻基于所施加的力而变化。
7.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，电路在所述导电垫片接触所述第一暴露的垫片和所述第二暴露的垫片时被完成。
8.一种力传感器装置，包括：
力施加器；
力传感器，所述力传感器具有第一端子和第二端子，所述第一端子被电连接到第一暴露的垫片，而所述第二端子被电连接到第二暴露的垫片；以及
导电垫片，所述导电垫片被配置成当力被施加到所述力施加器时接触所述第一暴露的垫片和所述第二暴露的垫片，
其中所述力传感器被校准成在所述导电垫片接触所述第一暴露的垫片和所述第二暴露的垫片时的时间点处报告零值。
9.根据权利要求8所述的力传感器装置，其特征在于，所述力施加器被可滑动地连接到主体。
10.根据权利要求9所述的力传感器装置，其特征在于，所述力施加器被可操作地连接到弹簧装配件的第一端，所述弹簧装配件被设置在所述主体内部。
11.根据权利要求8所述的力传感器装置，其特征在于，当所述导电垫片接触所述第一和第二暴露的垫片时，所述导电垫片完成电路。
12.根据权利要求8所述的力传感器装置，其特征在于，所述第一暴露的垫片和第二暴露的垫片被设置在相对于所述导电垫片的不同高度处。
13.根据权利要求8所述的力传感器装置，其特征在于，所述导电垫片的电阻基于所施加的力而变化。
14.一种用于测量触控笔的电气特性的方法，包括：
向触控笔的笔尖施加力，所述笔尖被可操作地连接到设置在触控笔主体内部且可滑动地耦合到其的笔尖保持器杆，所述笔尖保持器杆被可操作地连接到被配置成将导电垫片移动到与第一暴露的垫片和第二暴露的垫片相接触的弹簧，所述第一暴露的垫片和第二暴露的垫片被电耦合到力传感器的端子；以及
测量所述力传感器处的电气特性，
其中所述力传感器被校准成在所述导电垫片接触所述第一暴露的垫片和所述第二暴露的垫片时的时间点处报告零值。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述电气特性是电阻。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，进一步包括：如果在所述力传感器处所测得的电气特性满足着墨条件，则激活所述触控笔的着墨模式。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述导电垫片的电阻基于所施加的力而变化。
18.一种具有指令的计算机可读存储介质，当所述指令被执行时使得机器执行如权利要求14-17中任一权利要求所述的方法。
19.一种计算机系统，包括用于执行如权利要求14-17中任一权利要求所述的方法的装置。
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