CN109445641A - 一种书写位置检测器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种书写位置检测器，包括书写控制面板和位置指示器，所述书写控制面板包括数位感应板、磁切割信号检测电路、电磁波发射信号发生电路、电磁波信号检测电路、控制器、电源和开关切换电路，所述数位感应板包括完全重叠的第一坐标天线阵、第二坐标天线阵和磁切割线圈，所述第一坐标天线阵和第二坐标天线阵位于同一平面且相互垂直，所述磁切割线圈包括至少一个导体线圈，所述控制器根据所述磁切割信号检测电路输出的触发信号进行正常启动或进入待机休眠状态。本发明能够有效提高电能量的利用效率以及大大延长电池的持续供电时间周期。
Description
技术领域
本发明属于电磁手写输入检测技术领域，尤其是涉及一种书写位置检测器。
背景技术
目前，电磁触摸书写装置主要是靠电磁笔发射电磁波和感应天线阵列接收电磁波，并计算出对各组天线阵列接收到的电磁波磁通量大小来确定电磁笔相对于设置在感应天线阵列上的面板的坐标位置的。其中，电磁笔可以分为主动式和被动式：主动式电磁笔的电磁波发射是由内置电池供给电量；被动式电磁笔的电磁波发射需要的电量是由面板的控制电路通过天线发射交流电磁场，电磁笔接收电磁场的能量并储存起来，电磁笔再利用储存的能量发射电磁信号并返回面板的接收天线阵。因此，电磁触摸书写过程就是电磁笔和面板的天线阵列连续不断发射、接收电磁波，面板的主控电路重复扫描计算天线阵列接收到的电磁波的电磁通量的过程。
由于用户书写往往是随意的，电磁触摸书写装置不能确定书写操作何时停止以及何时开启，因此，电磁笔和面板的主控电路必须连续重复发射和接收电磁波，在这过程中需要消耗大量的电能量。而电能量大部分是在等待状态下消耗的，真正书写过程消耗的电能量反而是少部分。相应地，电磁触摸书写装置上的其它联动功能设备(例如：显示屏等)也不能有效地进入到待机状态，导致电能量的利用效率非常低，特别是在便携式的电磁触摸书写装置中，大大缩短了电池的持续供电时间周期，给实际使用带来不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种书写位置检测器，能够对用户的书写操作何时停止以及何时开启进行自动判断，并在书写操作开启时，及时启动正常输入模式，而在书写操作停止时，及时进入待机休眠状态，从而能够有效提高电能量的利用效率以及大大延长电池的持续供电时间周期。
本发明实施例提供的一种书写位置检测器，包括书写控制面板和用于接收和发射固定谐振频率的电磁波的位置指示器，所述书写控制面板包括数位感应板、磁切割信号检测电路、电磁波发射信号发生电路、电磁波信号检测电路、控制器、电源和开关切换电路，所述数位感应板包括完全重叠的第一坐标天线阵、第二坐标天线阵和磁切割线圈，所述第一坐标天线阵和第二坐标天线阵位于同一平面且相互垂直，所述磁切割线圈包括至少一个导体线圈，所述导体线圈的部分截面分布于所述同一平面上，所述磁切割信号检测电路、电磁波信号检测电路、电磁波发射信号发生电路和电源分别与所述控制器电连接，所述第一坐标天线阵和第二坐标天线阵均与所述开关切换电路电连接，所述开关切换电路还与所述电磁波信号检测电路电连接，所述磁切割线圈与所述电磁波发射信号发生电路和磁切割信号检测电路分别电连接，所述控制器根据所述磁切割信号检测电路输出的触发信号进行正常启动或进入待机休眠状态。
进一步地，所述磁切割信号检测电路包括依次电连接的前置放大器、低通滤波器、后置放大器和过零检测整形电路，其中，所述前置放大器还与所述磁切割线圈电连接，所述过零检测整形电路还与所述控制器电连接。
进一步地，所述书写控制面板还包括分别与所述电磁波信号检测电路和控制器电连接的数据接口单元。
进一步地，所述磁切割线圈为宫格分布设计。
进一步地，所述位置指示器包括笔头，内部为空腔结构的非金属外壳以及位于所述空腔结构中的依次顺序设置的永磁铁、磁轭、铁氧体磁芯、电感线圈、螺旋弹簧开关和电容器，其中，所述笔头穿过所述永磁铁和磁轭的中心通孔并与所述铁氧体磁芯固定连接，所述磁轭固定在所述永磁铁靠近所述电感线圈的磁极上。
进一步地，所述螺旋弹簧开关包括第一电极、第二电极、支撑弹簧、开关弹簧和绝缘隔板，所述支撑弹簧和开关弹簧分别设置于所述绝缘隔板的两侧，所述支撑弹簧与所述外壳内的第一支撑架固定连接，所述开关弹簧的一端设置所述第一电极，所述外壳内的第二支撑架靠近所述开关弹簧的一端设置所述第二电极，所述开关弹簧在所述笔头的推动下能够与所述第二电极接触。
进一步地，所述电容器的一端与所述第二电极电连接、另一端与所述电感线圈靠近所述铁氧体磁芯的一端电连接，所述第一电极与所述电感线圈远离所述铁氧体磁芯的一端电连接。
进一步地，所述永磁铁的两个磁极所在的直线方向与所述笔头的长度方向一致。
进一步地，所述磁轭由软磁材料制成。
进一步地，所述永磁铁上靠近所述磁轭的磁极的四周边长分别小于或等于所述磁轭的四周边长。
综上所述，本发明中的书写控制面板包括数位感应板、磁切割信号检测电路、电磁波发射信号发生电路、电磁波信号检测电路、控制器、电源和开关切换电路，所述数位感应板包括完全重叠的第一坐标天线阵、第二坐标天线阵和磁切割线圈，其中，所述磁切割信号检测电路、电磁波信号检测电路、电磁波发射信号发生电路和电源分别与所述控制器电连接，所述第一坐标天线阵和第二坐标天线阵均与所述开关切换电路电连接，所述开关切换电路还与所述电磁波信号检测电路电连接，所述磁切割线圈与所述电磁波发射信号发生电路电连接，如此，所述控制器能够对用户的书写操作何时停止以及何时开启进行自动判断，并在书写操作开启时，及时启动正常输入模式，而在书写操作停止时，及时进入待机休眠状态，从而能够有效提高电能量的利用效率以及大大延长电池的持续供电时间周期。
此外，本发明中的书写位置检测器包括笔头，内部为空腔结构的非金属外壳以及位于所述空腔结构中的依次顺序设置的永磁铁、磁轭、铁氧体磁芯、电感线圈、螺旋弹簧开关和电容器。其中，所述笔头穿过所述永磁铁和磁轭的中心通孔并与所述铁氧体磁芯固定连接，所述磁轭固定在所述永磁铁靠近所述电感线圈的磁极上，且螺旋弹簧开关能够在所述笔头的推动下与所述第二电极接触，组合成谐振电路，用于接收和发射固定谐振频率的电磁波。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应该看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明较佳实施例提供的一种书写位置检测器中的书写控制面板的功能模块连接框图。
图2是本发明较佳实施例提供的一种书写位置检测器中的位置指示器的结构示意图。
图标：
书写控制面板100；数位感应板101；磁切割信号检测电路102；电磁波发射信号发生电路103；控制器104；电源105；开关切换电路106；数据接口单元107；电磁波信号检测电路108；第一坐标天线阵1011；第二坐标天线阵1012；磁切割线圈1013；位置指示器200；笔头201；外壳202；永磁铁203；磁轭204；铁氧体磁芯205；电感线圈206；螺旋弹簧开关207；电容器208；第一电极2071；第二电极2072；支撑弹簧2073；开关弹簧2074；绝缘隔板2075。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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。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。
如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种书写位置检测器包括书写控制面板100和位置指示器200，所述位置指示器200用于接收和发射固定谐振频率的电磁波。本实施例中，所述书写位置检测器可用于电子纸、触控显示器等场景中。
具体地，所述书写控制面板100可以包括数位感应板101、磁切割信号检测电路102、电磁波发射信号发生电路103、电磁波信号检测电路108、控制器104、电源105和开关切换电路106等。其中，所述数位感应板101包括第一坐标天线阵1011、第二坐标天线阵1012和磁切割线圈1013，所述第一坐标天线阵1011、第二坐标天线阵1012和磁切割线圈1013之间完全重叠。所述第一坐标天线阵1011和第二坐标天线阵1012位于同一平面且相互垂直。所述磁切割线圈1013包括至少一个导体线圈，所述导体线圈的部分截面分布于所述同一平面上。可选地，所述第一坐标天线阵1011为X坐标天线阵，在所述平面上形成横坐标；所述第二坐标天线阵1012为Y坐标天线阵，在所述平面上形成纵坐标。所述磁切割线圈1013为宫格分布设计，以利于所述位置指示器200的磁力线在各个方向都能切割到所述书写控制面板100中的导线。
实施时，所述磁切割信号检测电路102、电磁波信号检测电路108、电磁波发射信号发生电路103和电源105分别与所述控制器104电连接。所述第一坐标天线阵1011和第二坐标天线阵1012均与所述开关切换电路106电连接。所述开关切换电路106还与所述电磁波信号检测电路108电连接，所述磁切割线圈1013与所述电磁波发射信号发生电路103电连接。所述磁切割线圈1013与所述磁切割信号检测电路102电连接。所述控制器104根据所述磁切割信号检测电路102输出的触发信号进行正常启动或进入待机休眠状态。具体地，当所述控制器104根据所述磁切割信号检测电路102输出的触发信号判断出书写操作开启时，则进行正常启动；当所述控制器104根据所述磁切割信号检测电路102输出的触发信号判断出书写操作停止时，则进入待机休眠状态。如此，能够对用户的书写操作何时停止以及何时开启进行自动判断，并在书写操作开启时，及时启动正常输入模式，而在书写操作停止时，及时进入待机休眠状态，从而能够有效提高电能量的利用效率以及大大延长电池的持续供电时间周期。
本实施例中，所述磁切割信号检测电路102可以包括依次电连接的前置放大器、低通滤波器、后置放大器和过零检测整形电路。其中，所述前置放大器还与所述磁切割线圈1013电连接，所述过零检测整形电路还与所述控制器104电连接。所述前置放大器用于放大所述位置指示器200与所述书写控制面板100之间磁切割产生的电动势信号，所述低通滤波器用于从所述电动势信号中选择出特定频段的电磁信号，所述后置放大器用于进一步放大选频后的电磁信号，所述过零检测整形电路用于将放大后的选频信号整形为有效的波形，例如方波波形。另外，所述书写控制面板100还包括分别与所述电磁波信号检测电路108和控制器104电连接的数据接口单元107，所述数据接口单元107用于将所述电磁波信号检测电路108计算出的坐标值和笔头201压力值传输给其它设备，以供后续进一步处理。
可以理解的是，所述磁切割线圈1013和电磁波发射信号发生电路103组成电磁波发射电路，用于向外界发射电磁波。所述第一坐标天线阵1011、第二坐标天线阵1012和电磁波信号检测电路108组成电磁波接收电路，用于接收外界的电磁波。
本实施例中，所述位置指示器200包括笔头201和外壳202，所述外壳202为非金属外壳202且内部为空腔结构。所述位置指示器200还包括位于所述空腔结构中的永磁铁203、磁轭204、铁氧体磁芯205、电感线圈206、螺旋弹簧开关207和电容器208。所述永磁铁203、磁轭204、铁氧体磁芯205、电感线圈206、螺旋弹簧开关207和电容器208依次顺序设置。其中，所述永磁铁203选为靠近所述笔头201设置。
具体地，所述笔头201穿过所述永磁铁203和磁轭204的中心通孔并与所述铁氧体磁芯205固定连接，所述磁轭204固定在所述永磁铁203靠近所述电感线圈206的磁极上，所述磁轭204用于将所述永磁铁203的磁场隔离在所述电感线圈206之外。所述磁轭204具有导磁作用，能够改变所述永磁铁203的磁力线方向。优选地，所述磁轭204由软磁材料制成，例如硅钢等。
为了进一步增加所述磁轭204隔离所述永磁铁203的磁场的有效性，所述永磁铁203上靠近所述磁轭204的磁极的四周边长分别小于或等于所述磁轭204的四周边长。
本实施例中，所述螺旋弹簧开关207包括第一电极2071、第二电极2072、支撑弹簧2073、开关弹簧2074和绝缘隔板2075。其中，所述支撑弹簧2073和开关弹簧2074分别设置于所述绝缘隔板2075的两侧。所述支撑弹簧2073与所述外壳202内的第一支撑架固定连接，所述开关弹簧2074的一端设置所述第一电极2071。所述外壳202内的第二支撑架靠近所述开关弹簧2074的一端设置所述第二电极2072，所述开关弹簧2074在所述笔头201的推动下能够与所述第二电极2072接触。
此外，所述电容器208的一端与所述第二电极2072电连接、另一端与所述电感线圈206靠近所述铁氧体磁芯205的一端电连接。而所述第一电极2071与所述电感线圈206远离所述铁氧体磁芯205的一端电连接。
需要说明的是，当所述开关弹簧2074与所述第二电极2072接触时，所述铁氧体磁芯205、电感线圈206、螺旋弹簧开关207和电容器208组成调谐电路。所述位置指示器200可以通过所述调谐电路接收和发射固定谐振频率的电磁波。
所述永磁铁203的两个磁极所在的直线方向与所述笔头201的长度方向一致。实施时，所述永磁铁203的S磁极和N磁极的方向可以调换。如此，使得所述永磁铁203的磁力线能够充分地与所述磁切割线圈垂直，从而在所述位置指示器200移动时，产生的电动势信号更强。
综上所述，本发明中的书写控制面板100包括数位感应板101、磁切割信号检测电路102、电磁波发射信号发生电路103、电磁波信号检测电路108、控制器104、电源105和开关切换电路106，所述数位感应板101包括完全重叠的第一坐标天线阵1011、第二坐标天线阵1012和磁切割线圈1013，其中，所述磁切割信号检测电路102、电磁波信号检测电路108、电磁波发射信号发生电路103和电源105分别与所述控制器104电连接，所述第一坐标天线阵1011和第二坐标天线阵1012均与所述开关切换电路106电连接，所述开关切换电路106还与所述电磁波信号检测电路108电连接，所述磁切割线圈1013与所述电磁波发射信号发生电路103电连接，如此，所述控制器104能够对用户的书写操作何时停止以及何时开启进行自动判断，并在书写操作开启时，及时启动正常输入模式，而在书写操作停止时，及时进入待机休眠状态，从而能够有效提高电能量的利用效率以及大大延长电池的持续供电时间周期。
此外，本发明中的书写位置检测器包括笔头201，内部为空腔结构的非金属外壳202以及位于所述空腔结构中的依次顺序设置的永磁铁、磁轭204、铁氧体磁芯205、电感线圈206、螺旋弹簧开关207和电容器208。其中，所述笔头201穿过所述永磁铁和磁轭204的中心通孔并与所述铁氧体磁芯205固定连接，所述磁轭204固定在所述永磁铁靠近所述电感线圈206的磁极上，且螺旋弹簧开关207能够在所述笔头201的推动下与所述第二电极2072接触，组合成谐振电路，用于接收和发射固定谐振频率的电磁波。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种书写位置检测器，其特征在于，包括书写控制面板和用于接收和发射固定谐振频率的电磁波的位置指示器，所述书写控制面板包括数位感应板、磁切割信号检测电路、电磁波发射信号发生电路、电磁波信号检测电路、控制器、电源和开关切换电路，所述数位感应板包括完全重叠的第一坐标天线阵、第二坐标天线阵和磁切割线圈，所述第一坐标天线阵和第二坐标天线阵位于同一平面且相互垂直，所述磁切割线圈包括至少一个导体线圈，所述导体线圈的部分截面分布于所述同一平面上，所述磁切割信号检测电路、电磁波信号检测电路、电磁波发射信号发生电路和电源分别与所述控制器电连接，所述第一坐标天线阵和第二坐标天线阵均与所述开关切换电路电连接，所述开关切换电路还与所述电磁波信号检测电路电连接，所述磁切割线圈与所述电磁波发射信号发生电路和磁切割信号检测电路分别电连接，所述控制器根据所述磁切割信号检测电路输出的触发信号进行正常启动或进入待机休眠状态。
2.根据权利要求1所述的书写位置检测器，其特征在于，所述磁切割信号检测电路包括依次电连接的前置放大器、低通滤波器、后置放大器和过零检测整形电路，其中，所述前置放大器还与所述磁切割线圈电连接，所述过零检测整形电路还与所述控制器电连接。
3.根据权利要求1所述的书写位置检测器，其特征在于，所述书写控制面板还包括分别与所述电磁波信号检测电路和控制器电连接的数据接口单元。
4.根据权利要求1所述的书写位置检测器，其特征在于，所述磁切割线圈为宫格分布设计。
5.根据权利要求1所述的书写位置检测器，其特征在于，所述位置指示器包括笔头，内部为空腔结构的非金属外壳以及位于所述空腔结构中的依次顺序设置的永磁铁、磁轭、铁氧体磁芯、电感线圈、螺旋弹簧开关和电容器，其中，所述笔头穿过所述永磁铁和磁轭的中心通孔并与所述铁氧体磁芯固定连接，所述磁轭固定在所述永磁铁靠近所述电感线圈的磁极上。
6.根据权利要求5所述的书写位置检测器，其特征在于，所述螺旋弹簧开关包括第一电极、第二电极、支撑弹簧、开关弹簧和绝缘隔板，所述支撑弹簧和开关弹簧分别设置于所述绝缘隔板的两侧，所述支撑弹簧与所述外壳内的第一支撑架固定连接，所述开关弹簧的一端设置所述第一电极，所述外壳内的第二支撑架靠近所述开关弹簧的一端设置所述第二电极，所述开关弹簧在所述笔头的推动下能够与所述第二电极接触。
7.根据权利要求5所述的书写位置检测器，其特征在于，所述电容器的一端与所述第二电极电连接、另一端与所述电感线圈靠近所述铁氧体磁芯的一端电连接，所述第一电极与所述电感线圈远离所述铁氧体磁芯的一端电连接。
8.根据权利要求5所述的书写位置检测器，其特征在于，所述永磁铁的两个磁极所在的直线方向与所述笔头的长度方向一致。
9.根据权利要求5所述的书写位置检测器，其特征在于，所述磁轭由软磁材料制成。
10.根据权利要求5所述的书写位置检测器，其特征在于，所述永磁铁上靠近所述磁轭的磁极的四周边长分别小于或等于所述磁轭的四周边长。
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