CN112835459A - 一种无码笔及其控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供了一种无码笔及其控制电路，其包括笔杆组件，所述笔杆组件包括：笔管、笔杆支架、主控电路板、压力传感器和笔芯，所述压力传感器设置于所述笔芯的后端，所述主控电路板、压力传感器和所述笔芯均连接于所述笔杆支架上，且所述笔杆支架设于所述笔管内，所述主控电路板包括轨迹捕捉模块，用于实时捕捉所述笔芯的前端部移动书写轨迹。与现有技术相比，本发明实施例的无码笔及其控制电路，其通过九轴传感器模块和霍尔开关模块共同对笔芯的移动书写轨迹进行捕获，并将捕获的轨迹数据进行转化，最终输送给终端设备的屏幕重现。一方面其不再依赖码点纸，其使用成本更低，通用性更强，应用场景也不局限于纸面书写，应用领域更广。

Description

一种无码笔及其控制电路
技术领域
本发明涉及电子笔装置技术领域，尤其涉及一种无码笔及其控制电路。
背景技术
现有的电子笔，捕捉书写轨迹的方式是，采用码点纸，电子笔通过捕获码点纸上的码点，进行二维定位，最终确定书写轨迹，并将其显示在终端设备的显示屏上。但是，这种电子笔的局限在于，必须书写在特定的码点纸上，不同产品都有自己的特定规则的码点逻辑，通用性差，应用场景受限。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无码笔，以解决现有电子笔通用性差，应用场景受限的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的实施例提供了一种无码笔，其包括笔杆组件，所述笔杆组件包括：笔管、笔杆支架、主控电路板、压力传感器和笔芯，所述压力传感器设置于所述笔芯的后端，所述压力传感器电连接于所述主控电路板，所述主控电路板、压力传感器和所述笔芯均连接于所述笔杆支架上，且所述笔杆支架设于所述笔管内，其中，所述主控电路板包括轨迹捕捉模块，当所述笔芯书写时，所述压力传感器触发所述主控电路板控制所述轨迹捕捉模块开启，实时捕捉所述笔芯的前端部移动书写轨迹。
其中，所述轨迹捕捉模块包括：MCU控制器，电连接于所述MCU控制器的九轴传感器模块，所述九轴传感器共同捕获笔芯的前端部移动轨迹信号，由所述MCU控制器接收移动轨迹信号并转化为编码数据。
其中，所述主控电路板还包括通信模块，所述通信模块电连接于所述MCU控制器，用于将所述编码数据发送至移动终端，以便在移动终端进行轨迹还原。
其中，所述MCU控制器上还电连接有存储模块，所述存储模块用于存储所述编码数据。
优选的，所述通信模块为蓝牙通信模块。
其中，所述笔杆支架上还设有电池，所述MCU控制上还电连接有电源管理模块，所述电源管理模块电连接于所述电池。
其中，还包括连接于所述笔杆组件的笔帽组件，所述笔帽组件包括笔帽和笔帽挂钩，所述笔帽挂钩连接于所述笔帽；其中，所述笔帽上还设有磁铁块，所述主控电路板上还设有磁力感应开关，当笔帽组件与所述笔杆组件分离时，所述磁力感应开关感应所述磁铁块的磁力变化，唤醒所述主控电路板开启工作。
其中，所述笔杆支架上还设有一机械开关，所述机械开关用于向所述主控电路板发送触发信号以致所述主控电路板开启工作。
本发明的实施例还提供了一种无码笔控制电路，其包括：电源管理模块、蓝牙通信模块、MCU模块、9轴传感器模块、霍尔开关模块、压力开关模块和存储模块；所述电源管理模块电连接于所述蓝牙通信模块和所述MCU模块，所述MCU模块还电连接于所述9轴传感器模块、霍尔开关模块、压力开关模块和存储模块。
其中，所述MCU模块包括型号为CH579F的主控芯片U3，所述9轴传感器模块包括型号为LSM9DS1的集成芯片U2，所述集成芯片U2的SCL引脚电连接于所述主控芯片U3的PA5引脚，所述集成芯片U2的SDA引脚电连接于主控芯片U3的PA4引脚，所述压力开关模块包括：压感开关SW1，所述压感开关SW1的一端接地，另一端电连接于所述主控芯片U3的PA9引脚；所述霍尔开关模块包括型号为FH8915集成芯片U4、三极管Q1和三极管Q5，所述集成芯片U4的第2引脚电连接于所述三极管Q1的S极，所述三极管Q1的S极与所述三极管Q5的D极之间串联有电阻R3，所述三极管Q1的G极电连接于所述三极管Q5的D极，所述三极管Q5的S极电连接于所述集成芯片U4的第3引脚，所述集成芯片U4的第1引脚电连接于所述三极管Q5的G极。
与现有技术相比，本发明实施例的无码笔及其控制电路，其通过九轴传感器模块和霍尔开关模块共同对笔芯的移动书写轨迹进行捕获，并将捕获的轨迹数据进行转化，最终输送给终端设备的屏幕重现。一方面其不再依赖码点纸，其使用成本更低，通用性更强，应用场景也不局限于纸面书写，应用领域更广。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明实施例的无码笔的整体结构示意图。
图2为本发明实施例的无码笔的笔杆组件部分结构示意图。
图3为本发明实施例的无码笔的爆炸图。
图4为本发明实施例的无码笔的主控电路板的功能模块框图。
图5为本发明实施例的无码笔的控制电路的MCU模块部分电路图。
图6为本发明实施例的无码笔的控制电路的存储模块和9轴传感器模块部分电路图。
图7为本发明实施例的无码笔的控制电路的霍尔开关模块部分电路图。
图8为本发明实施例的无码笔的控制电路的压力开关模块部分电路图。
图9为本发明实施例的无码笔的控制电路的电源管理模块部分电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。
请参阅图1至图4，本实施例公开了一种无码笔，其包括笔杆组件1和笔帽组件2，所述笔杆组件1的笔头端插装于所述笔帽组件2的笔帽内。
所述笔杆组件1包括：笔管11、笔杆支架12、主控电路板13、压力传感器15和笔芯14，所述压力传感器15设置于所述笔芯14的后端，所述压力传感器15电连接于所述主控电路板13，所述主控电路板13、压力传感器15和所述笔芯14均连接于所述笔杆支架12上，且所述笔杆支架12设于所述笔管11内。其中，所述主控电路板13包括轨迹捕捉模块，当所述笔芯14书写时，所述压力传感器15触发所述主控电路板13控制所述轨迹捕捉模块开启，实时捕捉所述笔芯14的前端部移动书写轨迹。
其中，所述笔芯14为目前常用的圆珠笔笔芯、油墨笔芯、铅笔笔芯以及类似笔芯杆体，也即本实施例中的笔芯14即可以是可书写的笔芯，也可以是不能书写的笔芯，其仅仅是模拟常用书写笔。
具体的，请再次参阅图4所述轨迹捕捉模块包括：MCU控制器131，电连接于所述MCU控制器131的九轴传感器模块133，所述九轴传感器模块133捕获笔芯14的前端部移动轨迹信号，由所述MCU控制器131接收移动轨迹信号并转化为编码数据。
霍尔开关模块132的主要用于检测笔帽的磁力，当笔帽拔掉时，霍尔开关模块导通为9轴传感器的供电电路，以供其开启工作，反之，笔帽插上时，其断开供电回路，以致整机处于休眠状态。
进一步的，所述主控电路板13还包括通信模块134，所述通信模块134电连接于所述MCU控制器131，用于将所述编码数据发送至移动终端，以便在移动终端进行轨迹还原。移动终端包括平板电脑和手机、智能手表等。该无码笔开启后，首先建立与移动终端设备的通信连接，移动终端设备上设有对应的应用程序，通过软件算法将编码数据复原，以真实重现书写的信息。在本实施例中，所述通信模块134为蓝牙通信模块。
其中，所述MCU控制器131上还电连接有存储模块135，所述存储模块135用于存储所述编码数据。由于笔芯14书写的轨迹信息进行编码后存储于所述存储模块135，相对于采用摄像头捕获的图像信息，其数据量更小，占用存储空间小，能够节约存储资源。
请再次参阅图3和图4，所述笔杆支架12上还设有电池16，所述MCU控制器131上还电连接有电源管理模块136，所述电源管理模块136电连接于所述电池16，控制所述电池16的充放电。
如图3所示，所述笔帽组件2包括笔帽21和笔帽挂钩22，所述笔帽挂钩22连接于所述笔帽21；其中，所述笔帽21上还设有磁铁块23，所述主控电路板13上还设有磁力感应开关，当笔帽组件2与所述笔杆组件1分开时，所述磁力感应开关感应所述磁铁块23的磁力变化，唤醒所述主控电路板13开启工作。当用户使用完后，将笔帽组件2套装于笔杆组件1上时，如果忘记关机，则此时磁力感应开关感应磁铁块23靠近的信号，控制主控电路板13进入休眠或关机状态，以节约电能。
其中，所述笔杆支架12上还设有一机械开关121，所述机械开关121用于向所述主控电路板13发送触发信号以致所述主控电路板13开启工作。开始使用时，首先需要开机，并建立与移动终端设备的通信连接。
在本实施例中，由于笔杆支架12为扁平结构，而笔管11为圆管状，因此在笔杆支架12的前端还设有一前端支架10，在后端设有后端支架19，该前端支架10、后端支架19将笔杆支架12固定连接于笔管11内。笔管11的后端还连接有一笔塞18，笔塞18上嵌设有USB接口，USB接口电连接于电源管理模块136，用于给所述电池16充电。
请再次参阅图5至图9，本实施例还公开了一种用于上述无码笔的控制电路，所述控制电路其包括：电源管理模块、蓝牙通信模块、MCU模块、9轴传感器模块、霍尔开关模块、压力开关模块和存储模块；所述电源管理模块电连接于所述蓝牙通信模块和所述MCU模块，所述MCU模块还电连接于所述9轴传感器模块、霍尔开关模块、压力开关模块和存储模块。
其中，所述MCU模块包括型号为CH579F的主控芯片U3，该主控芯片U3自带蓝牙通信功能，所述9轴传感器模块包括型号为LSM9DS1的集成芯片U2，所述集成芯片U2的SCL引脚电连接于所述主控芯片U3的PA5引脚，所述集成芯片U2的SDA引脚电连接于主控芯片U3的PA4引脚，所述压力开关模块包括：压感开关SW1，所述压感开关SW1的一端接地，另一端电连接于所述主控芯片U3的PA9引脚；所述霍尔开关模块包括型号为FH8915集成芯片U4、三极管Q1和三极管Q5，所述集成芯片U4的第2引脚电连接于所述三极管Q1的S极，所述三极管Q1的S极与所述三极管Q5的D极之间串联有电阻R3，所述三极管Q1的G极电连接于所述三极管Q5的D极，所述三极管Q5的S极电连接于所述集成芯片U4的第3引脚，所述集成芯片U4的第1引脚电连接于所述三极管Q5的G极。
如图9所示，所述的电源管理模块，集成电路U5的型号为ETA7940；所述集成电路U5的8脚为接地脚。电池的正极与集成电路U5的6脚相连接。USB的5V电路与集成电路U5的7脚连接。BAT1为联接器，其型号为0.8T2AWB,所连接的为可充电锂电池，以及其余外围电路。当USB充电时，USB的5V电从7脚进输入U5，6脚输出电压给到电池充电，同时集成电路2脚输出充电指示灯信号，使灯光红色充电状态。当外围USB断开时，U5从6脚转为供电输入端(电池电压输入)，与升压电感L1共同使7脚输出为接近5V的高电平电压，供其它器件电路工作。
如图8所示，所述压力开关模块，包括压感开关SW1，其中一端接地，电阻R1一端与所述SW1压感开关一端相连，同时与MCU模块U3型号CH579F的7脚相连电阻。R1另一端与VCC2连。常态下，开关断开，MCU模块的7脚为高电平，MCU模块内部未启动数据采集。当压力开关压下导通时，使MCU模块的7脚电平拉低，MCU模块内部启动工作，采集9轴传感器所传数据，做处理。
如图7所示，所述霍尔开关电路，包括型号FH8915的集成芯片U4，P型MOS管Q1型号AO3407，MOS管Q5的型号2N7002，所述U6为LDO3.3V稳压管，其型号CE6219。当受到外部磁力加磁时(笔帽盖上时，霍尔开关为导通闭合状态，此时集成芯片U4的2脚为高电平，导通后1脚被拉低为低电平。同时与集成芯片U4的1脚相连接的MOS管2N7002的G极也同等为低电平，Q5为不导通状态。使Q1也为不导通状态。LDO稳压管3脚(输入脚)为0V，稳压管输出也为0V。此时笔处于断电状态，仅电源管理集成电路U5与霍尔在工作，功耗极低。当笔帽拔开时，霍尔器件未感应到磁力，处于断开状态，此时集成芯片U4处于未导通状态，1脚为高电平，同时与集成芯片U4的1脚相连接的Q5管2N7002的G极也同等为高电平，Q5为导通状态，与之相连的Q1管G极电平被拉低，使Q1管导通，稳压管U6获得电压输入，稳压管为工作状态，输出3.3V，供整机工作。
如图6所示，所述存储模块，其包括集成芯片U1，其型号为FH25Q64B，所述集成芯片U1的1脚和4脚接地，3脚、7脚、8脚接VCC供电。所述集成芯片U1的2、5、6脚与MCU模块相连。
所述9轴传感器模块，其包括集成芯片U2，其型号为LSM9DS1。
本实施例的无码笔的控制电路的工作原理是：无码笔书写的时候，笔芯笔尖产生的压力，通过笔芯尾部相连接的压力开关模块，把压力传感信号传至主控芯片。主控芯片拾取9轴传感器信号。9轴传感器采集的坐标信息，将采集的坐标信号以电信号方式给到主控芯片，主控芯片通过算法编码再通过蓝牙芯片发送至云端(电脑端，手机端等)经算法使之还原坐标信息，呈现同步的轨迹。如蓝牙处于未连接状态，采集到的坐标数据编码后存至存储器，以后期连接做数据还原同步轨迹处理。
与现有技术相比，本发明实施例的无码笔及其控制电路，其通过九轴传感器模块和霍尔开关模块共同对笔芯的移动书写轨迹进行捕获，并将捕获的轨迹数据进行转化，最终输送给终端设备的屏幕重现。一方面其不再依赖码点纸，其使用成本更低，通用性更强，应用场景也不局限于纸面书写，应用领域更广。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种无码笔，其特征在于，包括笔杆组件，所述笔杆组件包括：笔管、笔杆支架、主控电路板、压力传感器和笔芯，所述压力传感器设置于所述笔芯的后端，所述压力传感器电连接于所述主控电路板，所述主控电路板、压力传感器和所述笔芯均连接于所述笔杆支架上，且所述笔杆支架设于所述笔管内，其中，所述主控电路板包括轨迹捕捉模块，当所述笔芯书写时，所述压力传感器触发所述主控电路板控制所述轨迹捕捉模块开启，实时捕捉所述笔芯的前端部移动书写轨迹。
2.根据权利要求1所述的无码笔，其特征在于，所述轨迹捕捉模块包括：MCU控制器，电连接于所述MCU控制器的九轴传感器模块，所述九轴传感器模块捕获笔芯的前端部移动轨迹信号，由所述MCU控制器接收移动轨迹信号并转化为编码数据。
3.根据权利要求2所述的无码笔，其特征在于，所述主控电路板还包括通信模块，所述通信模块电连接于所述MCU控制器，用于将所述编码数据发送至移动终端，以便在移动终端进行轨迹还原。
4.根据权利要求3所述的无码笔，其特征在于，所述MCU控制器上还电连接有存储模块，所述存储模块用于存储所述编码数据。
5.根据权利要求3所述的无码笔，其特征在于，所述通信模块为蓝牙通信模块。
6.根据权利要求2所述的无码笔，其特征在于，所述笔杆支架上还设有电池，所述MCU控制上还电连接有电源管理模块，所述电源管理模块电连接于所述电池。
7.根据权利要求1所述的无码笔，其特征在于，还包括连接于所述笔杆组件的笔帽组件，所述笔帽组件包括笔帽和笔帽挂钩，所述笔帽挂钩连接于所述笔帽；其中，所述笔帽上还设有磁铁块，所述主控电路板上还设有磁力感应开关，当笔帽组件与所述笔杆组件分离时，所述磁力感应开关感应所述磁铁块的磁力变化，唤醒所述主控电路板开启工作。
8.根据权利要求7所述的无码笔，其特征在于，所述笔杆支架上还设有一机械开关，所述机械开关用于向所述主控电路板发送触发信号以致所述主控电路板开启工作。
9.一种无码笔控制电路，其特征在于，包括：电源管理模块、蓝牙通信模块、MCU模块、9轴传感器模块、霍尔开关模块、压力开关模块和存储模块；所述电源管理模块电连接于所述蓝牙通信模块和所述MCU模块，所述MCU模块还电连接于所述9轴传感器模块、霍尔开关模块、压力开关模块和存储模块。
10.根据权利要求9所述的无码笔控制电路，其特征在于，所述MCU模块包括型号为CH579F的主控芯片U3，所述9轴传感器模块包括型号为LSM9DS1的集成芯片U2，所述集成芯片U2的SCL引脚电连接于所述主控芯片U3的PA5引脚，所述集成芯片U2的SDA引脚电连接于主控芯片U3的PA4引脚，所述压力开关模块包括：压感开关SW1，所述压感开关SW1的一端接地，另一端电连接于所述主控芯片U3的PA9引脚；所述霍尔开关模块包括型号为FH8915集成芯片U4、三极管Q1和三极管Q5，所述集成芯片U4的第2引脚电连接于所述三极管Q1的S极，所述三极管Q1的S极与所述三极管Q5的D极之间串联有电阻R3，所述三极管Q1的G极电连接于所述三极管Q5的D极，所述三极管Q5的S极电连接于所述集成芯片U4的第3引脚，所述集成芯片U4的第1引脚电连接于所述三极管Q5的G极。
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