CN111562851A - 具有对射管的主动电容笔 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有对射管的主动电容笔，该具有对射管的主动电容笔包括电源电路、对射管电路和控制器；电源电路与控制器的电源端连接，对射管电路与控制器的反馈端连接；电源电路，用于对输入的电源电压进行转换，以为对射管电路和控制器供电；对射管电路包括相对而设的第一发光二极管和第二发光二极管，用于主动电容笔笔芯在第一发光二极管和第二发光二极管之间伸缩时，输出ADC信号至控制器；控制器，用于对对射管电路输出的ADC信号进行编码解调，以输出PWM信号至终端设备的触控屏。本发明技术方案降低了主动电容笔的成本。
Description
技术领域
本发明涉及电容笔技术领域，特别涉及一种具有对射管的主动电容笔。
背景技术
目前在线教育发展很快，特别是由于疫情等灾害原因，导致很多人不能外出，只能呆在家中，就更加推动了在线教育。针对于在线教育，那么用户对智能手写板、主动电容笔的需求就比较大，像用户呆在家中时，需要做设计，或者家里的小孩需要画画，就对主动电容笔的书写功能有着更多的要求。目前的主动电容笔的压力等级变化一般采用电阻式或电容式压力传感器，电阻式或电容式压力传感器的成本一般比较高。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种具有对射管的主动电容笔，旨在降低主动电容笔的成本。
为实现上述目的，本发明提出一种具有对射管的主动电容笔，所述具有对射管的主动电容笔包括电源电路、对射管电路和控制器；
所述电源电路与所述控制器的电源端连接，所述对射管电路与所述控制器的反馈端连接；
所述电源电路，用于对输入的电源电压进行转换，以为所述对射管电路和所述控制器供电；
所述对射管电路包括相对而设的第一发光二极管和第二发光二极管，用于主动电容笔笔芯在所述第一发光二极管和所述第二发光二极管之间伸缩时，输出ADC信号至所述控制器；
所述控制器，用于对所述对射管电路输出的ADC信号进行编码解调，以输出PWM信号至终端设备的触控屏。
可选地，所述对射管电路还包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容和第二电容；
所述第一发光二极管的阳极与所述电源电路的输出端连接，所述第一发光二极管的阴极与所述第一电阻第一端连接，所述第一电阻的第二端接地，所述第二发光二极管的阳极与所述电源电路的输出端连接，所述第二发光二极管的阴极与所述第二电阻第一端连接，且与所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述第二电阻的第二端接地，所述第一电容连接于所述第一运算放大器的电源端和接地端之间，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端的公共端连接所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第一端的公共端与所述第二运算放大器的反相输入端连接，所述第五电阻的第一端连接所述电源电路的输出端，所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端的公共端与所述第二运算放大器的同相输入端连接，所述第六电阻的第二端接地，所述第四电阻的第二端与所述第七电阻的第一端的公共端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第二电容连接于所述第二运算放大器的电源端和接地端之间，所述第七电阻的第二端为所述对射管电路的输出端。
可选地，所述第一运算放大器和所述第二运算放大器均是型号为TLV333-SOT23的零漂移CMOS运算放大器。
可选地，所述具有对射管的主动电容笔还包括电池，所述电池的输出端与所述电源电路的输入端连接。
可选地，所述电源电路包括第三电容、第四电容、第五电容、第一电感和电源管理芯片；
所述第三电容的第一端、所述第四电容的第一端和所述第一电感的第一端互相连接，且为所述电源电路的输入端，所述第三电容的第二端和所述第四电容的第二端均接地，所述第一电感的第二端与所述电源管理芯片的输入端连接，所述电源管理芯片的输出端与所述第五电容的第一端连接，且为所述电源电路的输出端，所述第五电容的第二端接地。
可选地，所述电池为9号干电池。
可选地，所述具有对射管的主动电容笔还包括谐振升压电路，所述谐振升压电路的电源端与所述电源电路的输出端连接，所述谐振升压电路的输入端与所述控制器的输出端连接，所述谐振升压电路的输出端连接主动电容笔的笔芯，用于对所述控制器输出的PWM信号进行谐振放大，以经所述主动电容笔的笔芯输出至智能手写板。
可选地，所述谐振升压电路包括第八电阻、第九电阻、第二电感、第六电容、第七电容、第一开关二极管、第二开关二极管和升压芯片；
所述第八电阻的第一端与所述升压芯片的输入端连接，且为所述谐振升压电路的输入端，所述第八电阻的第二端、所述第二电感的第一端和所述第一开关二极管的触发端互相连接，所述第一开关二极管的阴极与所述电源电路的输出端连接，所述第一开关二极管的阳极接地，所述第二电感的第二端与所述第六电容的第一端连接，且为所述主动电容笔的笔芯，所述第六电容的第二端、所述第九电阻的第一端和所述第二开关二极管的触发端互相连接，所述第九电阻的第二端与所述升压芯片的输出端连接，所述第二开关二极管的阳极接地，所述第二开关二极管的阴极、所述第七电容的第二端和所述升压芯片的电源端互相连接，所述第七电容的第一端接地。
可选地，所述升压芯片的型号为SN74AHC1G04DCKR。
本发明技术方案中的具有对射管的主动电容笔包括电源电路、对射管电路和控制器，电源电路与控制器的电源端连接，对射管电路与控制器的反馈端连接；本方案中电源电路对输入的电源电压进行转换，以为对射管电路和控制器供电，使得主动电容笔中的对射管电路和控制器可以正常工作；对射管电路中具有相对而设的第一发光二极管和第二发光二极管，主动电容笔在工作时，笔芯会在第一发光二极管和第二发光二极管之间伸缩；当主动电容笔笔芯伸入第一发光二极管和第二发光二极管之间时，则第一发光二极管和第二发光二极管的亮度会变暗，对射管电路就会分压输出的ADC信号至控制器，控制器将ADC信号编码解调，以输出PWM信号至终端设备的触控屏。解决了相关技术中采用电阻式或电容式压力传感器，来实现主动电容笔压力等级变化造成的成本较高的问题，本发明技术方案降低了主动电容笔的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明中具有对射管的主动电容笔一实施例的结构示意图；
图2为本发明中具有对射管的主动电容笔中对射管电路一实施例的电路结构示意图；
图3为本发明中具有对射管的主动电容笔中电源电路一实施例的电路结构示意图；
图4为本发明中具有对射管的主动电容笔中谐振升压电路一实施例的电路结构示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 10 | 电源电路 | C3 | 第三电容 |
| 20 | 对射管电路 | C4 | 第四电容 |
| 30 | 控制器 | C5 | 第五电容 |
| 40 | 电池 | C6 | 第六电容 |
| 50 | 谐振升压电路 | C7 | 第七电容 |
| R1 | 第一电阻 | D1 | 第一发光二极管 |
| R2 | 第二电阻 | D2 | 第二发光二极管 |
| R3 | 第三电阻 | D3 | 第一开关二极管 |
| R4 | 第四电阻 | D4 | 第二开关二极管 |
| R5 | 第五电阻 | U1 | 第一运算放大器 |
| R6 | 第六电阻 | U2 | 第二运算放大器 |
| R7 | 第七电阻 | U3 | 电源管理芯片 |
| R8 | 第八电阻 | U4 | 升压芯片 |
| R9 | 第九电阻 | L1 | 第一电感 |
| C1 | 第一电容 | L2 | 第二电感 |
| C2 | 第二电容 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以 “A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种具有对射管的主动电容笔。
在本发明一实施例中，如图1所示，该具有对射管的主动电容笔包括电源电路10、对射管电路20和控制器30；
所述电源电路10与所述控制器30的电源端连接，所述对射管电路20与所述控制器30的反馈端连接；
所述电源电路10，用于对输入的电源电压进行转换，以为所述对射管电路20和所述控制器30供电；
所述对射管电路20包括相对而设的第一发光二极管D1和第二发光二极管D2，用于主动电容笔笔芯在所述第一发光二极管D1和所述第二发光二极管D2之间伸缩时，输出ADC信号至所述控制器30；
所述控制器30，用于对所述对射管电路20输出的ADC信号进行编码解调，以输出PWM信号至终端设备的触控屏。
本实施例中，对射管电路20中具有相对而设的第一发光二极管D1和第二发光二极管D2，在主动电容笔工作时，主动电容笔的笔芯会在第一发光二极管D1和第二发光二极管D2之间伸缩，造成发光二极管的明暗变化，使得对射管电路20中的分压输出变化，则对射管电路20即输出ADC信号至控制器30中进行处理。进一步地，主动电容笔笔芯深入进第一发光二极管D1和第二发光二极管D2之间的程度不同，对射管电路20中发光二极管的明暗程度不同，就可以输出不同的ADC信号经控制器30处理，以表示主动电容笔不同的压力等级变化。相对于采用电阻式或电容式压力传感器，来实现主动电容笔压力等级变化，通过本方案降低了主动电容笔的成本。
本实施例中，如图2所示，所述对射管电路20还包括第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1和第二电容C2；
所述第一发光二极管D1的阳极与所述电源电路10的输出端连接，所述第一发光二极管D1的阴极与所述第一电阻R1第一端连接，所述第一电阻R1的第二端接地，所述第二发光二极管D2的阳极与所述电源电路10的输出端连接，所述第二发光二极管D2的阴极与所述第二电阻R2第一端连接，且与所述第一运算放大器U1的同相输入端连接，所述第二电阻R2的第二端接地，所述第一电容C1连接于所述第一运算放大器U1的电源端和接地端之间，所述第一运算放大器U1的反相输入端与所述第一运算放大器U1的输出端的公共端连接所述第三电阻R3的第一端，所述第三电阻R3的第二端和所述第四电阻R4的第一端的公共端与所述第二运算放大器U2的反相输入端连接，所述第五电阻R5的第一端连接所述电源电路10的输出端，所述第五电阻R5的第二端与所述第六电阻R6的第一端的公共端与所述第二运算放大器U2的同相输入端连接，所述第六电阻R6的第二端接地，所述第四电阻R4的第二端与所述第七电阻R7的第一端的公共端与所述第二运算放大器U2的输出端连接，所述第二电容C2连接于所述第二运算放大器U2的电源端和接地端之间，所述第七电阻R7的第二端为所述对射管电路20的输出端。
进一步地，所述第一运算放大器U1和所述第二运算放大器U2均是型号为TLV333-SOT23的零漂移CMOS运算放大器。
上述实施例中，控制器30可以但不限定于是单片机、DSP、FPGA可编程器件等，用于将对射管电路20输出的ADC信号进行编码解调，以输出PWM信号至终端设备的触控屏，在终端设备的触控屏上进行书写，实现主动电容笔笔迹粗细的变化。
本发明技术方案中的具有对射管的主动电容笔包括电源电路10、对射管电路20和控制器30，电源电路10与控制器30的电源端连接，对射管电路20与控制器30的反馈端连接；本方案中电源电路10对输入的电源电压进行转换，以为对射管电路20和控制器30供电，使得主动电容笔中的对射管电路20和控制器30可以正常工作；对射管电路20中具有相对而设的第一发光二极管D1和第二发光二极管D2，主动电容笔在工作时，笔芯会在第一发光二极管D1和第二发光二极管D2之间伸缩；当主动电容笔笔芯伸入第一发光二极管D1和第二发光二极管D2之间时，则第一发光二极管D1和第二发光二极管D2的亮度会变暗，对射管电路20就会分压输出的ADC信号至控制器30，控制器30将ADC信号编码解调，以输出PWM信号至终端设备的触控屏。解决了相关技术中采用电阻式或电容式压力传感器，来实现主动电容笔压力等级变化造成的成本较高的问题，本发明技术方案降低了主动电容笔的成本。
在一实施例中，如图1和如图3所示，所述具有对射管的主动电容笔还包括电池40，所述电池40的输出端与所述电源电路10的输入端连接。
本实施例中，所述电源电路10包括第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一电感L1和电源管理芯片U3；
所述第三电容C3的第一端、所述第四电容C4的第一端和所述第一电感L1的第一端互相连接，且为所述电源电路10的输入端，所述第三电容C3的第二端和所述第四电容C4的第二端均接地，所述第一电感L1的第二端与所述电源管理芯片U3的输入端连接，所述电源管理芯片U3的输出端与所述第五电容C5的第一端连接，且为所述电源电路10的输出端，所述第五电容C5的第二端接地。可以理解的是，电源电路10接入电池40的电源，并将电池40的电源电压转换为供对射管电路20、控制器30等正常工作的电压。其中，电池40可以但不限定于是9号干电池40，根据实际情况设定。
在一实施例中，如图4所示，所述具有对射管的主动电容笔还包括谐振升压电路50，所述谐振升压电路50的电源端与所述电源电路10的输出端连接，所述谐振升压电路50的输入端与所述控制器30的输出端连接，所述谐振升压电路50的输出端连接主动电容笔的笔芯，用于对所述控制器30输出的PWM信号进行谐振放大，以经所述主动电容笔的笔芯输出至智能手写板。
本实施例中，所述谐振升压电路50包括第八电阻R8、第九电阻R9、第二电感L2、第六电容C6、第七电容C7、第一开关二极管D3、第二开关二极管D4和升压芯片U4；
所述第八电阻R8的第一端与所述升压芯片U4的输入端连接，且为所述谐振升压电路50的输入端，所述第八电阻R8的第二端、所述第二电感L2的第一端和所述第一开关二极管D3的触发端互相连接，所述第一开关二极管D3的阴极与所述电源电路10的输出端连接，所述第一开关二极管D3的阳极接地，所述第二电感L2的第二端与所述第六电容C6的第一端连接，且为所述主动电容笔的笔芯，所述第六电容C6的第二端、所述第九电阻R9的第一端和所述第二开关二极管D4的触发端互相连接，所述第九电阻R9的第二端与所述升压芯片U4的输出端连接，所述第二开关二极管D4的阳极接地，所述第二开关二极管D4的阴极、所述第七电容C7的第二端和所述升压芯片U4的电源端互相连接，所述第七电容C7的第一端接地。
需要说明的是，升压芯片U4可以是型号为SN74AHC1G04DCKR的电压变换芯片，可以将控制器30输出的编码解调后的ADC信号进行放大，并经主动电容笔的笔尖输出至终端设备的触控屏幕。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的方案构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种具有对射管的主动电容笔，其特征在于，所述具有对射管的主动电容笔包括电源电路、对射管电路和控制器；
所述电源电路与所述控制器的电源端连接，所述对射管电路与所述控制器的反馈端连接；
所述电源电路，用于对输入的电源电压进行转换，以为所述对射管电路和所述控制器供电；
所述对射管电路包括相对而设的第一发光二极管和第二发光二极管，用于主动电容笔笔芯在所述第一发光二极管和所述第二发光二极管之间伸缩时，输出ADC信号至所述控制器；
所述控制器，用于对所述对射管电路输出的ADC信号进行编码解调，以输出PWM信号至终端设备的触控屏。
2.如权利要求1所述的具有对射管的主动电容笔，其特征在于，所述对射管电路还包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容和第二电容；
所述第一发光二极管的阳极与所述电源电路的输出端连接，所述第一发光二极管的阴极与所述第一电阻第一端连接，所述第一电阻的第二端接地，所述第二发光二极管的阳极与所述电源电路的输出端连接，所述第二发光二极管的阴极与所述第二电阻第一端连接，且与所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述第二电阻的第二端接地，所述第一电容连接于所述第一运算放大器的电源端和接地端之间，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端的公共端连接所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第一端的公共端与所述第二运算放大器的反相输入端连接，所述第五电阻的第一端连接所述电源电路的输出端，所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端的公共端与所述第二运算放大器的同相输入端连接，所述第六电阻的第二端接地，所述第四电阻的第二端与所述第七电阻的第一端的公共端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第二电容连接于所述第二运算放大器的电源端和接地端之间，所述第七电阻的第二端为所述对射管电路的输出端。
3.如权利要求2所述的具有对射管的主动电容笔，其特征在于，所述第一运算放大器和所述第二运算放大器均是型号为TLV333-SOT23的零漂移CMOS运算放大器。
4.如权利要求1所述的具有对射管的主动电容笔，其特征在于，所述具有对射管的主动电容笔还包括电池，所述电池的输出端与所述电源电路的输入端连接。
5.如权利要求4所述的具有对射管的主动电容笔，其特征在于，所述电源电路包括第三电容、第四电容、第五电容、第一电感和电源管理芯片；
所述第三电容的第一端、所述第四电容的第一端和所述第一电感的第一端互相连接，且为所述电源电路的输入端，所述第三电容的第二端和所述第四电容的第二端均接地，所述第一电感的第二端与所述电源管理芯片的输入端连接，所述电源管理芯片的输出端与所述第五电容的第一端连接，且为所述电源电路的输出端，所述第五电容的第二端接地。
6.如权利要求4所述的具有对射管的主动电容笔，其特征在于，所述电池为9号干电池。
7.如权利要求1所述的具有对射管的主动电容笔，其特征在于，所述具有对射管的主动电容笔还包括谐振升压电路，所述谐振升压电路的电源端与所述电源电路的输出端连接，所述谐振升压电路的输入端与所述控制器的输出端连接，所述谐振升压电路的输出端连接主动电容笔的笔芯，用于对所述控制器输出的PWM信号进行谐振放大，以经所述主动电容笔的笔芯输出至智能手写板。
8.如权利要求7所述的具有对射管的主动电容笔，其特征在于，所述谐振升压电路包括第八电阻、第九电阻、第二电感、第六电容、第七电容、第一开关二极管、第二开关二极管和升压芯片；
所述第八电阻的第一端与所述升压芯片的输入端连接，且为所述谐振升压电路的输入端，所述第八电阻的第二端、所述第二电感的第一端和所述第一开关二极管的触发端互相连接，所述第一开关二极管的阴极与所述电源电路的输出端连接，所述第一开关二极管的阳极接地，所述第二电感的第二端与所述第六电容的第一端连接，且为所述主动电容笔的笔芯，所述第六电容的第二端、所述第九电阻的第一端和所述第二开关二极管的触发端互相连接，所述第九电阻的第二端与所述升压芯片的输出端连接，所述第二开关二极管的阳极接地，所述第二开关二极管的阴极、所述第七电容的第二端和所述升压芯片的电源端互相连接，所述第七电容的第一端接地。
9.如权利要求8所述的具有对射管的主动电容笔，其特征在于，所述升压芯片的型号为SN74AHC1G04DCKR。
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