CN109613997A - 一种永磁书写位置检测板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种永磁书写位置检测板，应用于永磁位置指示器，所述永磁书写位置检测板包括用于检测所述永磁位置指示器在所述永磁书写位置检测板中坐标位置的坐标感应板，所述坐标感应板包括第一线圈阵、第二线圈阵、辅助线圈阵和事件触发线圈阵，所述第一线圈阵、第二线圈阵、辅助线圈阵和事件触发线圈阵完全重叠，所述第一线圈阵和第二线圈阵相互垂直，所述辅助线圈阵与所述第一线圈阵间形成第一夹角，并与所述第二线圈阵间形成第二夹角，所述第一夹角和第二夹角互为余角，所述事件触发线圈阵中的导体线圈的部分截面导体分布于整个所述坐标感应板上。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设备技术领域，尤其是涉及一种永磁书写位置检测板。
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。另外，各个厂家的位置指示器发射电磁波的中心频率、发射和接收方式无法统一，导致各个厂家的位置指示器之间互不通用，大大制约了无纸化书写行业的发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种永磁书写位置检测板，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永磁书写位置检测板，应用于永磁位置指示器，所述永磁书写位置检测板包括用于检测所述永磁位置指示器在所述永磁书写位置检测板中坐标位置的坐标感应板，所述坐标感应板包括第一线圈阵、第二线圈阵、辅助线圈阵和事件触发线圈阵，所述第一线圈阵、第二线圈阵、辅助线圈阵和事件触发线圈阵完全重叠，其中，所述第一线圈阵和第二线圈阵相互垂直，所述辅助线圈阵与所述第一线圈阵间形成第一夹角，并与所述第二线圈阵间形成第二夹角，所述第一夹角和第二夹角互为余角，所述事件触发线圈阵中的导体线圈的部分截面导体分布于整个所述坐标感应板上。
进一步地，所述永磁书写位置检测板还包括开关切换单元和触发信号检测单元，所述第一线圈阵、第二线圈阵和辅助线圈阵的一端分别与所述开关切换单元电连接、另一端接地，所述事件触发线圈阵的一端与所述触发信号检测单元连接、另一端接地。
进一步地，所述第一线圈阵、第二线圈阵和辅助线圈阵分别包括多个等距间隔设置的导线线圈，每个导线线圈的一端与所述开关切换单元中的选通芯片电连接、另一端接地。
进一步地，所述导线线圈之间的间隔为1mm-10mm。
进一步地，所述坐标感应板还包括多个区位识别线圈，所述区位识别线圈分别设置于所述第一线圈阵、第二线圈阵和辅助线圈阵中。
进一步地，所述事件触发线圈阵包括至少一个导体线圈且设计为宫格分布。
进一步地，所述永磁书写位置检测板还包括坐标信号检测单元、逻辑控制单元、处理器单元和数据接口单元，其中，所述逻辑控制单元与所述开关切换单元、坐标信号检测单元、处理器单元和数据接口单元分别电连接，所述处理器单元还与所述触发信号检测单元电连接。
进一步地，所述数据接口单元包括至少两个与外部设备数据线连接的寄存器。
进一步地，所述第一夹角为45度，且所述第二夹角为45度。
进一步地，所述永磁位置指示器包括永磁铁。
综上所述，本发明中的坐标感应板包括第一线圈阵、第二线圈阵、辅助线圈阵和事件触发线圈阵，所述第一线圈阵、第二线圈阵、辅助线圈阵和事件触发线圈阵完全重叠，其中，所述第一线圈阵和第二线圈阵相互垂直，所述辅助线圈阵与所述第一线圈阵间形成第一夹角，并与所述第二线圈阵间形成第二夹角，所述第一夹角和第二夹角互为余角，所述事件触发线圈阵中的导体线圈的部分截面导体分布于整个所述坐标感应板上。当所述永磁位置指示器在所述坐标感应板上滑动时，将会因切割线圈而产生感应电动势，通过对感应电动势进行分析计算得到所述永磁位置指示器在所述永磁书写位置检测板中的坐标位置。如此，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。
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永磁书写位置检测板的结构示意图。
图2是本发明较佳实施例提供的一种永磁位置指示器的结构示意图。
图3是本发明较佳实施例提供的一种坐标感应板与开关切换单元的连接示意图。
图标：
永磁书写位置检测板100；永磁位置指示器200；坐标感应板300；
开关切换单元400；触发信号检测单元500；坐标信号检测单元600；
逻辑控制单元700；处理器单元800；数据接口单元900；
第一线圈阵301；第二线圈阵302；辅助线圈阵303；
事件触发线圈阵304。
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-图3所示，本发明实施例提供的一种永磁书写位置检测板100可以应用于永磁位置指示器200，所述永磁位置指示器200包括永磁铁。其中，所述永磁书写位置检测板100主要包括坐标感应板300、开关切换单元400和触发信号检测单元500等。本实施例中，所述坐标感应板300用于检测所述永磁位置指示器200在所述永磁书写位置检测板100中的坐标位置。
具体地，所述坐标感应板300可以包括第一线圈阵301、第二线圈阵302、辅助线圈阵303和事件触发线圈阵304。所述第一线圈阵301、第二线圈阵302、辅助线圈阵303和事件触发线圈阵304之间完全重叠。实施时，所述第一线圈阵301和第二线圈阵302相互垂直，以使所述第一线圈阵301和第二线圈阵302构成直角坐标系，用于检测所述永磁位置指示器200在所述永磁书写位置检测板100中的坐标位置。例如，所述第一线圈阵301构成直角坐标系的X轴，所述第二线圈阵302构成直角坐标系的Y轴。
另外，所述辅助线圈阵303与所述第一线圈阵301间形成第一夹角，并与所述第二线圈阵302间形成第二夹角，所述第一夹角和第二夹角互为余角。所述事件触发线圈阵304中的导体线圈的部分截面导体分布于整个所述坐标感应板300上。由于所述永磁位置指示器200与导体线圈相切割移动才能产生感应电动势，通过引入所述辅助线圈阵303后，无论所述永磁位置指示器200从任何方向移动至少都能切割两个方向上的导体线圈，从而找到坐标点。优选地，为了计算简便，所述第一夹角为45度，且所述第二夹角为45度。
可以理解的是，当所述永磁位置指示器200在所述坐标感应板300上滑动时，将会因切割线圈而产生感应电动势，通过对感应电动势进行分析计算得到所述永磁位置指示器200在所述永磁书写位置检测板100中的坐标位置。如此，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，所述第一线圈阵301、第二线圈阵302和辅助线圈阵303的一端分别与所述开关切换单元400电连接、另一端接地。所述事件触发线圈阵304的一端与所述触发信号检测单元500连接、另一端接地。其中，所述第一线圈阵301、第二线圈阵302和辅助线圈阵303分别包括多个等距间隔设置的导线线圈，每个导线线圈的一端与所述开关切换单元400中的选通芯片电连接、另一端接地。所述导线线圈之间的间隔为1mm-10mm，优选7.4mm。值得说明的是，所述第一线圈阵301、第二线圈阵302和辅助线圈阵303中的导线线圈排列的数量根据面积宽度增减和检测精度增减。
为了减少导线线圈和所述开关切换单元400中选通开关的冗余，所述坐标感应板300还可以包括多个区位识别线圈。所述区位识别线圈分别设置于所述第一线圈阵301、第二线圈阵302和辅助线圈阵303中。实施时，所述事件触发线圈阵304包括至少一个导体线圈且设计为宫格分布，以利于所述永磁位置指示器200的磁力线在任何方向上移动时都能切割所述导体线圈。
本实施例中，所述永磁书写位置检测板100还可以包括坐标信号检测单元600、逻辑控制单元700、处理器单元800和数据接口单元900。其中，所述逻辑控制单元700与所述开关切换单元400、坐标信号检测单元600、处理器单元800和数据接口单元900分别电连接，所述处理器单元800还与所述触发信号检测单元500电连接。
具体地，所述坐标信号检测单元600可以包括前置放大器、低通滤波器、二级放大器、模数转换器和算术运算电路等，用于检测所述永磁位置指示器200切割导体线圈产生的电动势幅度和对应的移动轨迹等。所述逻辑控制单元700用于根据所述处理器单元800的指令进行操作，以根据预设顺序控制每个功能单元的启动时刻。所述处理器单元800用于计算指定位置的坐标值，执行与外部设备的数据传输以及整体单元的控制，所述处理器单元800包括一微处理器。所述数据接口单元900包括至少两个与外部设备数据线连接的寄存器，用于与所述外部设备进行数据交换。其中，所述寄存器为FIFO存储器结构。
本实施例中，所述触发信号检测单元500为超低功耗放大器单元，可以包括前置放大器、低通滤波器、二级放大器和过零检测整形电路等。其中，所述前置放大器、低通滤波器和二级放大器将接收到的信号放大到适当电平，所述过零检测整形电路用于将放大后的电平信号整形成方波信号并传送给所述处理器单元800。所述处理器单元800接收到所述方波信号后执行预设程序，执行完毕后进入待机状态，以达到省电效果。
为了进一步降低功耗，所述处理器单元800在没有接收到所述触发信号检测单元500发送的方波信号之前，所述永磁书写位置检测板100的其它单元进入待机状态。当所述永磁位置指示器200在所述坐标感应板300上移动时，根据电磁感应原理，所述事件触发线圈阵304被所述永磁位置指示器200的磁力线切割产生电动势信号，进而激活所述永磁书写位置检测板100的其它单元进入工作状态等。
值得说明的是，本实施例中的永磁书写位置检测板100和传统的电磁式书写位置检测板至少存在以下区别：1、所述永磁书写位置检测板100采用的媒介信号为永磁磁场，而所述电磁式书写位置检测板采用的媒介信号为无线电电磁波信号；2、所述永磁书写位置检测板100的永磁铁能量永久存在，非特殊处理其磁能量不会消失，而所述电磁式书写位置检测板需要经常补给电能量；3、所述永磁位置指示器200中的永磁铁与所述永磁书写位置检测板100中的导体线圈在发生切割磁力线的位置移动时会产生电动势信号，而所述电磁式书写位置检测板在电磁笔发射电磁波，并在其接收线圈谐振电路与发射电磁波的谐振频率一致(允许有误差)时才会产生电动势信号；4、所述永磁书写位置检测板100的导线回路只需要部分被磁力线切割，被磁力线切割的导线横截面那段会产生电动势信号，而所述电磁式书写位置检测板必须有完整的线圈和电容组成谐振回路，所述线圈才能够接收到电磁波信号；5、所述永磁位置指示器200必须使所述永磁书写位置检测板100中的导体线圈的磁通量发生变化才会产生电磁波信号，而所述电磁式书写位置检测板的电磁波必须在线圈内环且使所述线圈发生电磁谐振；6、所述永磁书写位置检测板100接收波形的形状和幅度，由磁场机械运动的速度和轨迹决定，而所述电磁式书写位置检测板接收波形的幅度由电磁发射器机械运动的位置决定的，其波形的形状和数量是由发射端预先设置的；7、所述永磁书写位置检测板100的磁场磁力线与导体线圈交叉垂直，所述电磁式书写位置检测板发射的电磁波与导体线圈水平耦合；8、所述永磁书写位置检测板100中，磁场强度中心越靠近中心线(例如，导线截面中心线)，导线感应电动势越大，而所述电磁式书写位置检测板的线圈围成的中心点是信号最大的中心，辐射的电磁波越靠近这个中心点，产生的信号越强；9、所述永磁位置指示器200中的永磁场相对所述导体线圈发生机械运动则电信号产生，停止运动则电信号消失，而所述电磁式书写位置检测板中的电磁波信号预置启停周期。
综上所述，本发明中的坐标感应板300包括第一线圈阵301、第二线圈阵302、辅助线圈阵303和事件触发线圈阵304，所述第一线圈阵301、第二线圈阵302、辅助线圈阵303和事件触发线圈阵304完全重叠，其中，所述第一线圈阵301和第二线圈阵302相互垂直，所述辅助线圈阵303与所述第一线圈阵301间形成第一夹角，并与所述第二线圈阵302间形成第二夹角，所述第一夹角和第二夹角互为余角，所述事件触发线圈阵304中的导体线圈的部分截面导体分布于整个所述坐标感应板300上。当所述永磁位置指示器200在所述坐标感应板300上滑动时，将会因切割线圈而产生感应电动势，通过对感应电动势进行分析计算得到所述永磁位置指示器200在所述永磁书写位置检测板100中的坐标位置。如此，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。
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)
1.一种永磁书写位置检测板，应用于永磁位置指示器，其特征在于，所述永磁书写位置检测板包括用于检测所述永磁位置指示器在所述永磁书写位置检测板中坐标位置的坐标感应板，所述坐标感应板包括第一线圈阵、第二线圈阵、辅助线圈阵和事件触发线圈阵，所述第一线圈阵、第二线圈阵、辅助线圈阵和事件触发线圈阵完全重叠，其中，所述第一线圈阵和第二线圈阵相互垂直，所述辅助线圈阵与所述第一线圈阵间形成第一夹角，并与所述第二线圈阵间形成第二夹角，所述第一夹角和第二夹角互为余角，所述事件触发线圈阵中的导体线圈的部分截面导体分布于整个所述坐标感应板上。
2.根据权利要求1所述的永磁书写位置检测板，其特征在于，所述永磁书写位置检测板还包括开关切换单元和触发信号检测单元，所述第一线圈阵、第二线圈阵和辅助线圈阵的一端分别与所述开关切换单元电连接、另一端接地，所述事件触发线圈阵的一端与所述触发信号检测单元连接、另一端接地。
3.根据权利要求2所述的永磁书写位置检测板，其特征在于，所述第一线圈阵、第二线圈阵和辅助线圈阵分别包括多个等距间隔设置的导线线圈，每个导线线圈的一端与所述开关切换单元中的选通芯片电连接、另一端接地。
4.根据权利要求3所述的永磁书写位置检测板，其特征在于，所述导线线圈之间的间隔为1mm-10mm。
5.根据权利要求3所述的永磁书写位置检测板，其特征在于，所述坐标感应板还包括多个区位识别线圈，所述区位识别线圈分别设置于所述第一线圈阵、第二线圈阵和辅助线圈阵中。
6.根据权利要求1所述的永磁书写位置检测板，其特征在于，所述事件触发线圈阵包括至少一个导体线圈且设计为宫格分布。
7.根据权利要求2所述的永磁书写位置检测板，其特征在于，所述永磁书写位置检测板还包括坐标信号检测单元、逻辑控制单元、处理器单元和数据接口单元，其中，所述逻辑控制单元与所述开关切换单元、坐标信号检测单元、处理器单元和数据接口单元分别电连接，所述处理器单元还与所述触发信号检测单元电连接。
8.根据权利要求7所述的永磁书写位置检测板，其特征在于，所述数据接口单元包括至少两个与外部设备数据线连接的寄存器。
9.根据权利要求1所述的永磁书写位置检测板，其特征在于，所述第一夹角为45度，且所述第二夹角为45度。
10.根据权利要求1所述的永磁书写位置检测板，其特征在于，所述永磁位置指示器包括永磁铁。
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- 2019-02-22 CN CN201910134108.2A patent/CN109613997B/zh active Active
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