CN113220144B

CN113220144B - 触控笔

Info

Publication number: CN113220144B
Application number: CN202110351096.6A
Authority: CN
Inventors: 马骋宇
Original assignee: Honor Device Co Ltd
Current assignee: Honor Device Co Ltd
Priority date: 2021-03-15
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2022-06-07
Anticipated expiration: 2041-03-31
Also published as: WO2022193873A1; CN113253855B; CN113238609A; US20240211055A1; CN113238703B; EP4123426A4; CN113220144A; EP4262255A4; EP4089511A4; CN113178900B; EP4089518A1; CN113220154B; CN113238703A; US20230195244A1; CN113268175A; US20240028141A1; CN115373531B; CN113238609B; CN116247766A; US11995251B2

Abstract

本申请实施例提供一种触控笔，该触控笔包括：笔头、传力机构、导磁装置、电涡流传感单元和压力检测单元；笔头与导磁装置通过传力机构连接，导磁装置可在触控笔的笔腔中活动，电涡流传感单元与压力检测单元电连接；其中，导磁装置用于在笔头受力时产生位移，电涡流传感单元用于在导磁装置位移时产生阻抗变化，压力检测单元用于根据导磁装置位移时产生的阻抗变化得到用于表示笔头压力的信息。这样，电涡流传感单元以及导磁装置可以处于非接触状态，对组装工艺要求不高，组装后产生次品的概率较低，从而可以降低触控笔加工的成本。且，基于电涡流效应感应阻抗变化时，因为电磁感应较为灵敏，因此检测到的压力灵敏度较高。

Description

触控笔

本申请要求于2021年03月15日提交中国国家知识产权局、申请号为202110293428.X、申请名称为“一种手写笔及其使用方法”的中国专利申请的优先权，其全部或部分内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及终端领域，尤其涉及一种触控笔。

背景技术

随着终端技术的发展，支持触控笔输入的电子设备得到发展和应用。触控笔可以在电子设备的触控屏进行书写等。当用触控笔在电子设备上写字时，需要检测触控笔笔头受到的力，基于笔头受到的力实现对电子设备显示的控制。

可能的方式中，触控笔中可以设置应变片，基于应变片实现触控笔上的压力检测。例如，触控笔笔头受到力后，该力会传递到触控笔内部的悬臂梁、固支梁等结构上，该结构贴合应变片设置，结构上的力会传递到应变片上，应变片感受到力后会发生形变，引起压变片对应的阻抗变化，进一步地，触控笔通过电桥结构把阻抗变化转变成电压，检测单元记录该电压，从而实现触控笔上的压力检测。

但是，上述基于应变片实现触控笔上的压力检测的方案，压变片需要与结构保持预压状态，实现接触式压力检测，但是预压的工艺难度大，在组装触控笔时容易出现预压不紧而造成触控笔无法检测压力，产生次品的概率较高，使得触控笔加工成本高。

发明内容

第一方面，本申请实施例提供一种触控笔，触控笔包括笔头、传力机构、导磁装置、电涡流传感单元和压力检测单元。

具体的，笔头与导磁装置通过传力机构连接，导磁装置可在触控笔的笔腔中活动，电涡流传感单元与压力检测单元电连接；其中，导磁装置用于在笔头受力时产生位移；电涡流传感单元用于在导磁装置位移时产生阻抗变化；压力检测单元用于根据导磁装置位移产生的阻抗变化得到用于表示笔头压力的信息。

本申请实施例的电涡流传感单元以及导磁装置可以处于非接触状态，对组装工艺要求不高，组装后产生次品的概率较低，从而可以降低触控笔加工的成本。且，基于电涡流效应感应阻抗变化时，因为电磁感应较为灵敏，因此检测到的压力灵敏度较高。

在一种可能的设计中，电涡流传感单元包括线圈和被绕制材料，线圈绕制在被绕制材料上。这样，可以基于线圈和被绕制材料产生阻抗变化。

在一种可能的设计中，线圈采用多股线绕制方式绕制在被绕制材料上。这样，可以减少线圈的能耗，提高线圈的利用率。

在一种可能的设计中，电涡流传感单元设置在触控笔的主板上；其中，主板设置有过孔，线圈穿过过孔绕制在主板上。这样，可以实现电涡流传感单元在主板上的集成，减少电涡流传感单元对触控笔内腔空间的占用。

在一种可能的设计中，触控笔还包括贴合结构，贴合结构设置在导磁装置与传力机构之间，贴合结构与导磁装置和传力机构均固定连接。这样，贴合结构可以用于固定导磁装置和传力机构。

在一种可能的设计中，压力检测单元包括振荡器和检测器；振荡器用于产生交变电流；检测器用于检测电涡流传感单元中阻抗变化引发的电压变化。这样，根据压力检测单元可以实现对触控笔上的压力检测。

在一种可能的设计中，压力检测单元包括振荡器、高频放大器、检波器和低频放大器；振荡器用于产生振荡电压，振荡电压用于激励线圈；高频放大器用于放大电涡流传感单元中的电压变化；检波器用于检出高频放大器输出的电压变化；低频放大器用于放大检波器输出的电压。这样，根据压力检测单元可以实现对触控笔上的压力检测。

在一种可能的设计中，压力检测单元包括振荡器、差分放大电路和检测器；振荡器用于产生交变电流；差分放大电路用于将电桥中的电压和参考电压的差值进行放大；检测器用于将放大后的差值电压转换为数字信号。这样，根据压力检测单元可以实现对触控笔上的压力检测。

在一种可能的设计中，压力检测单元包括：LC振荡器、高频放大器、限幅器、鉴频器和功率放大器；LC振荡器用于产生一定频率的电压；高频放大器用于放大电压；限幅器用于限制放大后的电压的幅值；鉴频器用于得到符合频率要求的电压；功率放大器用于放大符合频率要求的电压。这样，根据压力检测单元可以实现对触控笔上的压力检测。

在一种可能的设计中，导磁装置为纳米晶导磁片。这样，通过纳米晶导磁片可以使得线圈产生的交变磁场不会影响纳米晶导磁片和笔头之间电路的工作过程；而且，纳米晶导磁片具备磁场拦截的能力，这样使得线圈产生的交变磁场无法穿透纳米晶导磁片。

在一种可能的设计中，触控笔还包括笔杆，传力机构、导磁装置、电涡流传感单元和压力检测单元设置在笔杆的腔中。

在一种可能的设计中，笔头与笔杆之间设置有间隙。这样，可以确保笔头受到外力时，笔头可以朝向笔杆移动，笔头的移动会带动导磁装置在笔杆内移动。

在一种可能的设计中，触控笔还包括电池，电池用于为触控笔提供电力。

附图说明

图1为本申请实施例适用的一种场景示意图；

图2A为本申请实施例提供的触控笔的结构示意图；

图2B为本申请实施例提供的触控笔的部分拆分结构示意图；

图3为本申请实施例提供的触控笔与电子设备交互的示意图；

图4为本申请实施例提供的触控笔与无线键盘的装配示意图；

图5A为本申请实施例提供的触控笔收纳在无线键盘的收纳部中的示意图；

图5B为本申请实施例提供的触控笔收纳在无线键盘的收纳部时的侧面示意图；

图6为本申请实施例提供的一种触控笔的硬件结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种电子设备的硬件结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种无线键盘的硬件结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种触控笔的内部结构示意图；

图10为本申请实施例提供的一种单匝线圈与多股细线在交流激励下的有效电流截面积；

图11A为本申请实施例提供的一种触控笔的主板的示意图；

图11B为本申请实施例提供的一种触控笔的主板的示意图；

图11C为本申请实施例提供的一种触控笔的主板的示意图；

图11D为本申请实施例提供的另一种触控笔的主板的示意图；

图11E为本申请实施例提供的另一种触控笔的主板的示意图；

图11F为本申请实施例提供的另一种触控笔的主板的示意图；

图11G为本申请实施例提供的另一种触控笔的主板的示意图；

图12为本申请实施例提供的一种电涡流位移传感器的工作原理的示意图；

图13为可能的设计中的一种调幅式转换电路的示意图；

图14为可能的设计中的一种差动电桥式转换电路的示意图；

图15为可能的设计中的一种调频式电路的示意图。

具体实施方式

为了便于清楚描述本申请实施例的技术方案，在本申请的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一芯片和第二芯片仅仅是为了区分不同的芯片，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

需要说明的是，本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本申请实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b，或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a-b，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

图1为本申请实施例适用的一种场景示意图。参照图1，该场景中包括触控笔(stylus)100、电子设备200和无线键盘300。图1中以电子设备200为平板电脑(tablet)为例进行说明。触控笔100和无线键盘300可以向电子设备200提供输入，电子设备200基于触控笔100或无线键盘300的输入，执行响应于该输入的操作。无线键盘300上可以设置触控区域，触控笔100可以操作无线键盘300的触控区域，向无线键盘300提供输入，无线键盘300可以基于触控笔100的输入执行响应于该输入的操作。在一种实施例中，触控笔100和电子设备200之间、触控笔100和无线键盘300之间，以及电子设备200和无线键盘300之间，可以通过通信网络进行互联，以实现无线信号的交互。该通信网络可以但不限于为：WI-FI热点网络、WI-FI点对点(peer-to-peer，P2P)网络、蓝牙网络、zigbee网络或近场通信(near fieldcommunication，NFC)网络等近距离通信网络。

触控笔100可以但不限于为：电感笔和电容笔。电子设备200具有触控屏201，触控笔100为电感笔时，与触控笔100交互的电子设备200的触控屏201上需要集成电磁感应板。电磁感应板上的分布有线圈，电感笔中也集成有线圈。基于电磁感应原理，在电磁感应板所产生的磁场范围内，随着电感笔的移动，电感笔能够积蓄电能。电感笔可以将积蓄的电能通过自由震荡，经电感笔中的线圈传输至电磁感应板。电磁感应板可以基于来自电感笔的电能，对电磁感应板上的线圈进行扫描，计算出电感笔在触控屏201上的位置。电子设备200中的触控屏201也可以称为触摸屏201。

电容笔可以包括：无源电容笔和有源电容笔。无源电容笔可以称为被动式电容笔，有源电容笔可以称为主动式电容笔。

主动式电容笔中(例如笔尖内)可以设置一个或多个电极，主动式电容笔可以通过电极发射信号。触控笔100为主动式电容笔时，与触控笔100交互的电子设备200的触控屏201上需要集成电极阵列。在一种实施例中，电极阵列可以为电容式电极阵列。电子设备200通过电极阵列可以接收来自主动式电容笔的信号，进而在接收到该信号时，基于触控屏201上的电容值的变化识别主动式电容笔在触控屏上的位置，以及主动式电容笔的倾角。

图2A为本申请实施例提供的触控笔的结构示意图。参照图2A所示，触控笔100可以包括笔尖10、笔杆20和后盖30。笔杆20的内部为中空结构，笔尖10和后盖30分别位于笔杆20的两端，后盖30与笔杆20之间可以通过插接或者卡合方式，笔尖10与笔杆20之间的配合关系详见图2B的描述。

图2B为本申请实施例提供的触控笔的部分拆分结构示意图。参照图2B所示，触控笔100还包括主轴组件50，主轴组件50位于笔杆20内，且主轴组件50在笔杆20内可滑动设置。主轴组件50上具有外螺纹51，笔尖10包括书写端11和连接端12，其中，笔尖10的连接端12具有与外螺纹51配合的内螺纹(未示出)。

当主轴组件50装配到笔杆20内时，笔尖10的连接端12伸入笔杆20内且与主轴组件50的外螺纹51螺纹连接。在一些其他示例中，笔尖10的连接端12与主轴组件50之间还可以通过卡合等可拆卸方式实现连接。通过笔尖10的连接端12与主轴组件50之间可拆卸相连，这样实现了对笔尖10的更换。

其中，为了对笔尖10的书写端11受到的压力进行检测，参照图2A所示，笔尖10与笔杆20之间具有间隙10a，这样可以确保笔尖10的书写端11受到外力时，笔尖10可以朝向笔杆20移动，笔尖10的移动会带动主轴组件50在笔杆20内移动。而对外力的检测，参照图2B所示，在主轴组件50上设有压感组件60，压感组件60的部分与笔杆20内的固定结构固定相连，压感组件60的部分与主轴组件50固定相连。这样，主轴组件50随着笔尖10移动时，由于压感组件60的部分与笔杆20内的固定结构固定相连，所以主轴组件50的移动会驱动压感组件60形变，压感组件60的形变传递给电路板70(例如，压感组件60与电路板70之间可以通过导线或者柔性电路板实现电连接)，电路板70根据压感组件60形变检测出笔尖10的书写端11的压力，从而根据笔尖10书写端11的压力控制书写端11的线条粗细。

需要说明的是，笔尖10的压力检测包括但不限于上述方法。例如，还可以通过在笔尖10的书写端11内设置压力传感器，由压力传感器检测笔尖10的压力。

本实施例中，参照图2B所示，触控笔100还包括多个电极，多个电极例如可以为第一发射电极41、接地电极43和第二发射电极42。第一发射电极41、接地电极43和第二发射电极42均与电路板70电连接。第一发射电极41可以位于笔尖10内且靠近书写端11，电路板70可以被配置为可以分别向第一发射电极41和第二发射电极42提供信号的控制板，第一发射电极41用于发射第一信号，当第一发射电极41靠近电子设备200的触控屏201时，第一发射电极41与电子设备200的触控屏201之间可以形成耦合电容，这样电子设备200可以接收到第一信号。其中，第二发射电极42用于发射第二信号，电子设备200根据接收到的第二信号可以判断触控笔100的倾斜角度。本申请实施例中，第二发射电极42可以位于笔杆20的内壁上。在一种示例中，第二发射电极42也可以位于主轴组件50上。

接地电极43可以位于第一发射电极41和第二发射电极42之间，或者，接地电极43可以位于第一发射电极41和第二发射电极42的外周围，接地电极43用于降低第一发射电极41和第二发射电极42相互之间的耦合。

当电子设备200接收来自触控笔100的第一信号时，触控屏201对应位置处的电容值会发生变化。据此，电子设备200可以基于触控屏201上的电容值的变化，确定触控笔100(或触控笔100的笔尖)在触控屏201上的位置。另外，电子设备200可以采用倾角检测算法中的双笔尖投影方法获取触控笔100的倾斜角度。其中，第一发射电极41和第二发射电极42在触控笔100中的位置不同，因此当电子设备200接收来自触控笔100的第一信号和第二信号时，触控屏201上两个位置处的电容值会发生变化。电子设备200可以根据第一发射电极41和第二发射电极42之间的距离，以及触控屏201上电容值发生变化的两个位置处之间的距离，获取触控笔100的倾斜角度，更为详细的获取触控笔100的倾斜角度可以参照现有技术中双笔尖投影方法的相关描述。

本申请实施例中，参照图2B所示，触控笔100还包括：电池组件80，电池组件80用于向电路板70提供电源。其中，电池组件80可以包括锂离子电池，或者，电池组件80可以包括镍铬电池、碱性电池或镍氢电池等。在一种实施例中，电池组件80包括的电池可以为可充电电池或一次性电池，其中，当电池组件80包括的电池为可充电电池时，触控笔100可以通过无线充电方式对电池组件80中的电池进行充电。

其中，触控笔100为主动式电容笔时，参照图3，电子设备200和触控笔100无线连接后，电子设备200可以通过触控屏201上集成的电极阵列向触控笔100发送上行信号。触控笔100可以通过接收电极接收该上行信号，且触控笔100通过发射电极(例如第一发射电极41和第二发射电极42)发射下行信号。下行信号包括上述的第一信号和第二信号。当触控笔100的笔尖10接触触控屏201时，触控屏201对应位置处的电容值会发生变化，电子设备200可以基于触控屏201上的电容值，确定触控笔100的笔尖10在触控屏201上的位置。在一种实施例中，上行信号和下行信号可以为方波信号。

在一种实施例中，参照图4所示，无线键盘300可以包括第一部分301和第二部分302。示例性的，如无线键盘300可以包括：键盘主体和键盘套。第一部分301可以为键盘套，第二部分302为键盘主体。第一部分301用于放置电子设备200，第二部分302上可以设置有用于用户操作的按键、触控板等。

其中，无线键盘300使用时，需要将无线键盘300的第一部分301和第二部分302打开，而无线键盘300不使用时，无线键盘300的第一部分301和第二部分302能够合上。在一种实施例中，无线键盘300的第一部分301与第二部分302之间可以转动相连。例如，第一部分301与第二部分302之间可以通过转轴或者铰链相连，或者，在一些示例中，第一部分301与第二部分302之间通过柔性材料(例如皮质材料或布材料)实现转动相连。或者，在一些示例中，第一部分301与第二部分302可以一体成型，且第一部分301与第二部分302之间的连接处通过减薄处理，使得第一部分301与第二部分302之间的连接处可以弯折。其中，第一部分301和第二部分302之间的连接方式可以包括但不限于上述的几种转动连接方式。

其中，第一部分301可以包括至少两个转动相连的支架。例如，参照图4所示，第一部分301包括第一支架301a和第二支架301b，第一支架301a和第二支架301b之间转动相连，在使用时，可以采用第一支架301a和第二支架301b共同对电子设备200进行支撑(参照图1)。或者，第一支架301a对第二支架301b提供支撑，第二支架301b对电子设备200进行支撑。参照图4所示，第二支架301b与第二部分302之间转动相连。

其中，参照图4所示，为了便于对触控笔100进行收纳，无线键盘300上可以设置有收纳触控笔100的收纳部303。参照图4所示，收纳部303为筒状的腔体，收纳时，触控笔100沿着图4中的箭头方向插入收纳腔体中。本实施例中，参照图4所示，第二部分302和第二支架301b之间通过连接部304转动连接，连接部304中设置有收纳部303。其中，连接部304可以为转轴。

图5A为本申请实施例提供的触控笔收纳在无线键盘的收纳部中的示意图，图5B为本申请实施例提供的触控笔收纳在无线键盘的收纳部时的侧面示意图。参照图5B所示，收纳部303为圆形腔体，且收纳部303的内径大于触控笔100的外径。

其中，为了避免触控笔100放置于收纳部303中掉落，在一种实施例中，收纳部303的内壁上可以设置有磁性材料，触控笔100中可以设置磁性材料。触控笔100通过磁性材料之间的磁性吸附作用吸附在收纳部303内。当然，在一些示例中，触控笔100与收纳部303之间固定时，包括但不限于采用磁力吸附实现固定，例如，触控笔100与收纳部303之间还可以通过卡合方式实现固定。

其中，为了方便触控笔100从收纳部303中取出，收纳部303内可以设置弹出结构，例如，按压触控笔100的一端，弹出机构可以驱动触控笔100的一端从收纳部303向外弹出。

图6为本申请实施例提供的一种触控笔的硬件结构示意图。参照图6所示，触控笔100可以具有处理器110。处理器110可以包括用于支持触控笔100的操作的存储和处理电路。存储和处理电路可以包括诸如非易失性存储器的存储装置(例如，闪存存储器或构造为固态驱动器的其它电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)等。处理器110中的处理电路可以用来控制触控笔100的操作。处理电路可以基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器、电源管理单元、音频芯片、专用集成电路等。

触控笔100中可以包括一个或多个传感器。例如，传感器可以包括压力传感器120。压力传感器120可以设置在触控笔100的书写端11(如图2B所示)。当然，压力传感器120还可以设在触控笔100的笔杆20内，这样，触控笔100的笔尖10一端受力后，笔尖10的另一端移动将力作用到压力传感器120。在一种实施例中，处理器110根据压力传感器120检测到的压力大小可以调整触控笔100的笔尖10书写时的线条粗细。

传感器也可以包括惯性传感器130。惯性传感器130可以包括三轴加速计和三轴陀螺仪，和/或，用于测量触控笔100的运动的其它部件，例如，三-轴磁力计可以以九-轴惯性传感器的构造被包括在传感器中。传感器也可以包括附加的传感器，诸如温度传感器、环境光传感器、基于光的接近传感器、接触传感器、磁传感器、压力传感器和/或其它传感器。

触控笔100中可以包括如发光二极管的状态指示器140和按钮150。状态指示器140用于向用户提示触控笔100的状态。按钮150可以包括机械按钮和非机械按钮，按钮150可以用于从用户收集按钮按压信息。

本申请实施例中，触控笔100中可以包括一个或多个电极160(具体可以参照图2B中的描述)，其中一个电极160可以位于触控笔100的书写端处，其中一个电极160可以位于笔尖10内，可以参照上述的相关描述。

触控笔100中可以包括感测电路170。感测电路170可感测位于电极160和与触控笔100交互的电容触摸传感器面板的驱动线之间的电容耦合。感测电路170可以包括用以接收来自电容触摸传感器面板的电容读数的放大器、用以生成解调信号的时钟、用以生成相移的解调信号的相移器、用以使用同相解调频率分量来解调电容读数的混频器、以及用以使用正交解调频率分量来解调电容读数的混频器等。混频器解调的结果可用于确定与电容成比例的振幅，使得触控笔100可以感测到与电容触摸传感器面板的接触。

可以理解的是，根据实际需求，在触控笔100可以包括麦克风、扬声器、音频发生器、振动器、相机、数据端口以及其它设备。用户可以通过利用这些设备提供命令来控制触控笔100和与触控笔100交互的电子设备200的操作，并且接收状态信息和其它输出。

处理器110可以用于运行触控笔100上的控制触控笔100的操作的软件。触控笔100的操作过程中，运行在处理器110上的软件可以处理传感器输入、按钮输入和来自其它装置的输入以监视触控笔100的移动和其它用户输入。在处理器110上运行的软件可以检测用户命令并且可以与电子设备200通信。

为了支持触控笔100与电子设备200的无线通信，触控笔100可以包括无线模块。图6中以无线模块为蓝牙模块180为例进行说明。无线模块还可以为WI-FI热点模块、WI-FI点对点模块等。蓝牙模块180可以包括射频收发器，例如收发器。蓝牙模块180也可以包括一个或多个天线。收发器可以利用天线发射和/或接收无线信号，无线信号基于无线模块的类型，可以是蓝牙信号、无线局域网信号、诸如蜂窝电话信号的远程信号、近场通信信号或其它无线信号。

触控笔100还可以包括充电模块190，充电模块190可以支持触控笔100的充电，为触控笔100提供电力。

应理解，本申请实施例中的电子设备200可以称为用户设备(user equipment，UE)、终端(terminal)等，例如，电子设备200可以为平板电脑(portable android device，PAD)、个人数字处理(personal digital assistant，PDA)、具有无线通信功能的手持设备、计算设备、车载设备或可穿戴设备，虚拟现实(virtual reality，VR)终端设备、增强现实(augmented reality，AR)终端设备、工业控制(industrial control)中的无线终端、无人驾驶(self driving)中的无线终端、远程医疗(remote medical)中的无线终端、智能电网(smart grid)中的无线终端、运输安全(transportation safety)中的无线终端、智慧城市(smart city)中的无线终端、智慧家庭(smart home)中的无线终端等具有触控屏的移动终端或固定终端。本申请实施例中对终端设备的形态不做具体限定。

图7为本申请实施例提供的一种电子设备的硬件结构示意图。参照图7，电子设备200可以包括多个子系统，这些子系统协作以执行、协调或监控电子设备202的一个或多个操作或功能。电子设备200包括处理器210、输入表面220、协调引擎230、电源子系统240、电源连接器250、无线接口260和显示器270。

示例性的，协调引擎230可以用于与电子设备200的其他子系统进行通信和/或处理数据；与触控笔100通信和/或交易数据；测量和/或获得一个或多个模拟或数字传感器(诸如触摸传感器)的输出；测量和/或获得传感器节点阵列(诸如电容感测节点的阵列)的一个或多个传感器节点的输出；接收和定位来自触控笔100的尖端信号和环信号；基于尖端信号交叉区域和环形信号交叉区域的位置来定位触控笔100等。

电子设备200的协调引擎230包括或以其他方式可通信地耦接至位于输入表面220下方或与该输入表面集成一体的传感器层。协调引擎230利用传感器层对输入表面220上的触控笔100进行定位，并使用本文所述的技术来估计触控笔100相对于输入表面220的平面的角位置。在一种实施例中，输入表面220可以称为触控屏201。

例如，电子设备200的协调引擎230的传感器层是布置为列和行的电容感测节点网格。更具体地说，列迹线阵列被设置成垂直于行迹线阵列。传感器层可以与电子设备的其他层分开，或者传感器层可以直接设置在另一个层上，其他层诸如但不限于：显示器叠堆层、力传感器层、数字转换器层、偏光器层、电池层、结构性或装饰性外壳层等。

传感器层能够以多种模式操作。如果以互电容模式操作，则列迹线和行迹线在每个重叠点(例如，“垂直”互电容)处形成单个电容感测节点。如果以自电容模式操作，则列迹线和行迹线在每个重叠点处形成两个(垂直对齐的)电容感测节点。在另一个实施方案中，如果以互电容模式操作，则相邻的列迹线和/或相邻的行迹线可各自形成单个电容感测节点(例如，“水平”互电容)。如上所述，传感器层可以通过监测在每个电容感测节点处呈现的电容(例如，互电容或自电容)变化来检测触控笔100的笔尖10的存在和/或用户手指的触摸。在许多情况下，协调引擎230可被配置为经由电容耦合来检测通过传感器层从触控笔100接收的尖端信号及环信号。

其中，尖端信号和/或环信号可以包括可被配置为令电子设备200识别触控笔100的特定信息和/或数据。此类信息在本文通常被称为“触笔身份”信息。该信息和/或数据可以由传感器层接收，并由协调引擎230解译、解码和/或解调。

处理器210可以使用触笔身份信息来同时接收来自一支以上的触笔的输入。具体地，协调引擎230可被配置为将由协调引擎230检测到的若干触笔中的每个触笔的位置和/或角位置传输给处理器210。在其他情况下，协调引擎230还可以向处理器210传输与由协调引擎230检测到的多个触笔的相对位置和/或相对角位置有关的信息。例如，协调引擎220可以通知处理器210所检测的第一触控笔位于距离所检测的第二触控笔的位置。

在其他情况下，端信号和/或环信号还可以包括用于令电子设备200识别特定用户的特定信息和/或数据。此类信息在本文通常被称为“用户身份”信息。

协调引擎230可以将用户身份信息(如果检测到和/或可复原的话)转发到处理器210。如果用户身份信息不能从尖端信号和/或环信号中复原，则协调引擎230可以可选地向处理器210指示用户身份信息不可用。处理器210能够以任何合适的方式利用用户身份信息(或不存在该信息的情况)，包括但不限于：接受或拒绝来自特定用户的输入，允许或拒绝访问电子设备的特定功能等。处理器210可以使用用户身份信息来同时接收来自一个以上的用户的输入。

在另外的其他情况下，尖端信号和/或环信号可以包括可被配置为令电子设备200识别用户或触控笔100的设置或偏好的特定信息和/或数据。此类信息在本文通常被称为“触笔设置”信息。

协调引擎230可以将触笔设置信息(如果检测到和/或可复原的话)转发到处理器210。如果触笔设置信息不能从尖端信号和/或环信号中复原，则协调引擎230可以可选地向处理器210指示触笔设置信息不可用。电子设备200能够以任何合适的方式利用触笔设置信息(或不存在该信息的情况)，包括但不限于：将设置应用于电子设备，将设置应用于在电子设备上运行的程序，改变由电子设备的图形程序所呈现的线条粗细、颜色、图案，改变在电子设备上操作的视频游戏的设置等。

一般而言，处理器210可被配置为执行、协调和/或管理电子设备200的功能。此类功能可以包括但不限于：与电子设备200的其他子系统通信和/或交易数据，与触控笔100通信和/或交易数据，通过无线接口进行数据通信和/或交易数据，通过有线接口进行数据通信和/或交易数据，促进通过无线(例如，电感式、谐振式等)或有线接口进行电力交换，接收一个或多个触笔的位置和角位置等。

处理器210可被实现为能够处理、接收或发送数据或指令的任何电子设备。例如，处理器可以是微处理器、中央处理单元、专用集成电路、现场可编程门阵列、数字信号处理器、模拟电路、数字电路或这些设备的组合。处理器可以是单线程或多线程处理器。处理器可以是单核或多核处理器。

在使用期间，处理器210可被配置为访问存储有指令的存储器。该指令可被配置为使处理器执行、协调或监视电子设备200的一个或多个操作或功能。

存储在存储器中的指令可被配置为控制或协调电子设备200的其他部件的操作，该部件诸如但不限于：另一处理器、模拟或数字电路、易失性或非易失性存储器模块、显示器、扬声器、麦克风、旋转输入设备、按钮或其他物理输入设备、生物认证传感器和/或系统、力或触摸输入/输出部件、通信模块(诸如无线接口和/或电源连接器)，和/或触觉或触觉反馈设备。

存储器还可存储可由触笔或处理器使用的电子数据。例如，存储器可以存储电子数据或内容(诸如媒体文件、文档和应用程序)、设备设置和偏好、定时信号和控制信号或者用于各种模块的数据、数据结构或者数据库，与检测尖端信号和/或环信号相关的文件或者配置等等。存储器可被配置为任何类型的存储器。例如，存储器可被实现作为随机存取存储器、只读存储器、闪存存储器、可移动存储器、其他类型的存储元件或此类设备的组合。

电子设备200还包括电源子系统240。电源子系统240可包括电池或其它电源。电源子系统240可被配置为向电子设备200提供电力。电源子系统240还可耦接到电源连接器250。电源连接器250可以是任何合适的连接器或端口，其可被配置为从外部电源接收电力并且/或者被配置为向外部负载提供电力。例如，在一些实施方案中，电源连接器250可以用于对电源子系统240内的电池进行再充电。在另一个实施方案中，电源连接器250可以用于将存储在(或可用于)电源子系统240内的电力传输到触控笔100。

电子设备200还包括无线接口260，以促进电子设备200与触控笔100之间的电子通信。在一个实施方案中，电子设备200可被配置为经由低能量蓝牙通信接口或近场通信接口与触控笔100通信。在其他示例中，通信接口有利于电子设备200与外部通信网络、设备或平台之间的电子通信。

无线接口260(无论是电子设备200与触控笔100之间的通信接口还是另外的通信接口)可被实现为一个或多个无线接口、蓝牙接口、近场通信接口、磁性接口、通用串行总线接口、电感接口、谐振接口，电容耦合接口、Wi-Fi接口、TCP/IP接口、网络通信接口、光学接口、声学接口或任何传统的通信接口。

电子设备200还包括显示器270。显示器270可以位于输入表面220后方，或者可以与其集成一体。显示器270可以通信地耦接至处理器210。处理器210可以使用显示器270向用户呈现信息。在很多情况下，处理器210使用显示器270来呈现用户可以与之交互的界面。在许多情况下，用户操纵触控笔100与界面进行交互。

对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，上文关于电子设备200所呈现的具体细节中的一些细节可为实践特定的所述实施方案或其等同物所不需要的。类似地，其他电子设备可以包括更多数量的子系统、模块、部件等。在适当的情况下，一些子模块可以被实现为软件或硬件。因此，应当理解，上述描述并非旨在穷举或将本公开限制于本文所述的精确形式。相反，对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，根据上述教导内容，许多修改和变型是可能的。

图8为本申请实施例提供的一种无线键盘的硬件结构示意图。参照图8，该无线键盘300可以包括处理器310，存储器320，充电接口330，充电管理模块340，无线充电线圈350，电池360，无线通信模块370，触控板380，键盘390。

其中，上述处理器310，存储器320，充电接口330，充电管理模块340，电池360，无线通信模块370，触控板380，键盘390等均可以设置在无线键盘300的键盘主体(即如图1所示的第二部分302)上。上述无线充电线圈350可以设置在用于活动连接键盘主体和支架的连接部304(如图4所示)中。可以理解的是，本实施例示意的结构并不构成对无线键盘300的具体限定。在另一些实施例中，无线键盘300可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件，软件或软件和硬件的组合实现。

其中，存储器320可以用于存储程序代码，如用于为触控笔100无线充电的程序代码等。存储器320中还可以存储有用于唯一标识无线键盘300的蓝牙地址。另外，该存储器320中还可以存储有与无线键盘300之前成功配对过的电子设备的连接数据。例如，该连接数据可以为与该无线键盘300成功配对过的电子设备的蓝牙地址。基于该连接数据，无线键盘300能够与该电子设备自动配对，而不必配置与其之间的连接，如进行合法性验证等。上述蓝牙地址可以为媒体访问控制(media access control，MAC)地址。

处理器310可以用于执行上述应用程序代码，调用相关模块以实现本申请实施例中无线键盘300100的功能。例如，实现无线键盘300有线充电功能，反向无线充电功能，无线通信功能等。处理器310可以包括一个或多个处理单元，不同的处理单元可以是独立的器件，也可以集成在一个或多个处理器310中。处理器310具体可以是集成的控制芯片，也可以由包括各种有源和/或无源部件的电路组成，且该电路被配置为执行本申请实施例描述的属于处理器310的功能。其中，无线键盘300的处理器可以是微处理器。

无线通信模块370可以用于支持无线键盘300与其他电子设备之间包括蓝牙(bluetooth，BT)，全球导航卫星系统(global navigation satellite system，GNSS)，无线局域网(wireless local area networks，WLAN)(如无线保真(wireless fidelity，Wi-Fi)网络)，调频(frequency modulation，FM)，近距离无线通信技术(near fieldcommunication，NFC)，红外技术(infrared，IR)等无线通信的数据交换。

在一些实施例中，该无线通信模块370可以为蓝牙芯片。该无线键盘300可以是蓝牙键盘。无线键盘300可以通过该蓝牙芯片与其他电子设备的蓝牙芯片之间进行配对并建立无线连接，以通过该无线连接实现无线键盘300和其他电子设备之间的无线通信。

另外，无线通信模块370还可以包括天线，无线通信模块370经由天线接收电磁波，将电磁波信号调频以及滤波处理，将处理后的信号发送到处理器310。无线通信模块370还可以从处理器310接收待发送的信号，对其进行调频，放大，经天线转为电磁波辐射出去。

在一些实施例中，无线键盘300可以支持有线充电。具体的，充电管理模块340可以通过充电接口330接收有线充电器的充电输入。

在另一些实施例中，无线键盘300可以支持正向无线充电。充电管理模块340可以通过无线键盘300的无线充电线圈350接收无线充电输入。具体的，充电管理模块340与无线充电线圈350通过匹配电路连接。无线充电线圈350可以与上述无线充电器的无线充电线圈耦合，感应无线充电器的无线充电线圈350发出的交变电磁场，产生交变电信号。无线充电线圈350产生的交变电信号经过匹配电路传输至充电管理模块340，以便为电池330无线充电。

其中，充电管理模块340为电池330充电的同时，还可以为无线键盘300供电。充电管理模块340接收电池330的输入，为处理器310，存储器320，外部存储器和无线通信模块370等供电。充电管理模块340还可以用于监测电池360的电池容量，电池循环次数，电池健康状态(漏电，阻抗)等参数。在其他一些实施例中，充电管理模块340也可以设置于处理器310中。

在另一些实施例中，无线键盘300可以支持反向无线充电。具体的，充电管理模块340还可以接收充电接口330或者电池360的输入，将充电接口330或者电池360输入的直流电信号转换为交流电信号。该交流电信号经过匹配电路传输至无线充电线圈350。无线充电线圈350接收到该交流电信号可以产生交变电磁场。其他移动终端的无线充电线圈感应该交变电磁场，可以进行无线充电。即无线键盘300还可以为其他移动终端无线充电。在一种实施例中，无线充电线圈350可以设置在无线键盘300的收纳部303中，触控笔100的笔杆20内设置有无线充电线圈，当触控笔100放置在收纳部303中时，无线键盘300可以通过无线充电线圈350，为触控笔100进行充电。

需要说明的是，上述匹配电路可以集成在充电管理模块340中，该匹配电路也可以独立于充电管理模块340，本申请实施例对此不作限制。图8以匹配电路可以集成在充电管理模块340中为例，示出无线键盘300的硬件结构示意图。

充电接口350，可以用于提供无线键盘300与其他电子设备(如该无线键盘300的有线充电器)之间进行充电或通信的有线连接。

上述触控板380中集成有触摸传感器。笔记本电脑可以通过触控板380和键盘390接收用户对笔记本电脑的控制命令。

可以理解的是，本申请实施例示意的结构并不构成对无线键盘300的具体限定。其可以具有比图8示出的更多的或者更少的部件，可以组合两个或更多的部件，或者可以具有不同的部件配置。例如，上述无线键盘300的壳体上还可以设置有用于收纳触控笔100的收纳腔。上述无线充电线圈350设置于上述收纳腔内，用于当触控笔100收纳于上述收纳腔内后，为该触控笔100无线充电。

又例如，在无线键盘300的外表面还可以包括按键、指示灯(可以指示电量、呼入/呼出、配对模式等状态)、显示屏(可以提示用户相关信息)等部件。其中，该按键可以是物理按键或触摸按键(与触摸传感器配合使用)等，用于触发开机、关机、开始充电、停止充电等操作。

在触控笔与电子设备的应用中，触控笔可以在电子设备的触控屏中书写，书写时触控笔与电子设备的触控屏之间产生压力，电子设备可以基于触控笔的压力值适应显示笔画的粗细等，因此，触控笔需要检测该压力，并将压力对应的信息发送给电子设备。

可能的实现方式中，触控笔中可以设置应变片，基于应变片实现触控笔上的压力检测。例如，触控笔笔头受到力后，该力会传递到触控笔内部的悬臂梁、固支梁等结构上，该结构贴合应变片设置，结构上的力会传递到应变片上，应变片感受到力后会发生形变，引起压变片对应的阻抗变化，进一步地，触控笔通过电桥结构把阻抗变化转变成电压，检测单元记录该电压，从而实现触控笔上的压力检测。

基于此，本申请实施例提供一种触控笔，触控笔可以基于电涡流效应实现对压力的非接触式检测。具体的，触控笔中可以包括电涡流传感单元以及导磁装置，导磁装置可以以任意形式与触控笔的笔头连接，使得笔头的压力能够让导磁装置产生位移，导磁装置产生的位移可以使得电涡流传感单元中感应到阻抗变化，进而触控笔可以通过该阻抗变化实现对压力的检测。其中，电涡流传感单元以及导磁装置不需要贴合设置，可以处于非接触状态，对组装工艺要求不高，组装后产生次品的概率较低，从而可以降低触控笔加工的成本。且，基于电涡流效应感应阻抗变化时，因为电磁感应较为灵敏，因此检测到的压力灵敏度较高；其中，触控笔也可以称为手写笔，电涡流传感单元也可能称为电涡流位移传感器，后续为了便于描述，以电涡流位移传感器进行示例性说明。

示例性的，图9为本申请实施例提供的一种触控笔的内部结构示意图，如图9所示，该触控笔包括笔头901、传力机构902、导磁装置903、电涡流位移传感器904和压力检测单元905。

其中，笔头901与导磁装置903可以通过传力机构902连接，导磁装置903可在触控笔的笔腔中活动，电涡流位移传感器904与压力检测单元905电连接。下面分别对各部件进行介绍：

1、笔头901：参照图2A所示，笔头901可以为笔尖10，笔头901的结构可以参照上述实施例的描述，在此不再赘述。

2、传力机构902：传力机构902可以为固支梁等，可以理解，传力机构902的具体结构，可以根据实际应用场景设定，本申请实施例不作具体限定。

3、导磁装置903：导磁装置903作为电涡流位移传感器904的检测面，可选地，导磁装置可以选择具有较大的衰减系数的导磁片，用于隔离电涡流位移传感器904对笔头901与导磁装置903之间的电器件的干扰，使得触控笔工作状态更为稳定。

4、电涡流位移传感器904：电涡流位移传感器904可以包括线圈9041和被绕制材料9042，线圈9041可以以一定形式绕制在被绕制材料9042上。例如，线圈9042可以采用单股线绕制，也可以采用多股线绕制。多股线绕制可以理解为，用互相绝缘的金属细导线编制成一束来代替单匝粗导线进行绕制，即各线之间通过绝缘材料可以屏蔽电连接。

可以理解的是，由于触控笔的内部空间狭小，使得放置或绕制线圈的空间更小，若线圈采用单股线绕制的方式，可能会使得线圈因集肤效应而导致有效的导线截面积很小，进一步地，可能使得线圈的能耗大，利用率低。因此，可以选择多股线绕制方式，减少线圈的能耗，提高线圈的利用率。

示例性的，图10为本申请实施例提供的一种单匝线圈与多股细线在交流激励下的有效电流截面积，可以看出，对于相同的导体材料，其电磁特性相同，在相同频率信号的激励下具有相同的集肤效应，因此，多股细线相较于单匝粗导线，其交流电流密度能够利用更大的导线截面，从而可以提高线圈的利用率。

对于被绕制材料9042，被绕制材料9042的基材可以是硬质基材，也可以是柔性基材。被绕制材料9042对电涡流线圈端电压的衰减系数需要足够小，例如，衰减系数不大于0.3等，才能保证电涡流位移传感器904的测量灵敏度。

示例性的，表1示出了几种被绕制材料的衰减系数示意图。

表1

被绕制材料	衰减系数
		钢	1
不锈钢	0.85
		黄铜	0.3
铜	0.4
		水	0.01

根据表1所示的被绕制材料和被绕制材料对应的衰减系数，在本申请实施例中，被绕制材料可以选择黄铜等。当然，塑料的衰减系数也较小，本申请实施例的被绕制材料也可以是塑料。

例如，本申请实施例的电涡流位移传感器904的一种具体可能实现为，在触控笔的主板上设置有过孔，线圈穿过主板上的过孔绕制在主板上，得到电涡流位移传感器904，这样可以实现电涡流位移传感器904在主板上的集成，减少电涡流位移传感器904对触控笔内腔空间的占用。

示例性的，图11A为本申请实施例提供的一种触控笔的主板的示意图，如图11A所示，触控笔的主板包括过孔和线圈，线圈穿过过孔绕制在触控笔的主板的上边缘的位置处，参照图2B所示，主板可以为电路板70；可以理解的是，线圈穿过过孔绕制在主板的上边缘的位置处的具体工艺，可以根据实际应用场景设定，本申请实施例不作限定。

示例性的，图11B为本申请实施例提供的一种触控笔的主板的示意图，如图11B所示，触控笔的主板包括过孔和线圈，线圈穿过过孔绕制在触控笔的主板的下边缘的位置处，参照图2B所示，主板可以为电路板70；可以理解的是，线圈穿过过孔绕制在主板的下边缘的位置处的具体工艺，可以根据实际应用场景设定，本申请实施例不作限定。

示例性的，图11C为本申请实施例提供的一种触控笔的主板的示意图，如图11C所示，触控笔的主板包括过孔和线圈，线圈穿过过孔绕制在主板的中心位置处，该中心位置可以理解为主板的内部区域，参照图2B所示，主板可以为电路板70；可以理解的是，线圈穿过过孔绕制在主板的中心位置处的具体工艺，可以根据实际应用场景设定，本申请实施例不作限定。

示例性的，图11D为本申请实施例提供的另一种触控笔的主板的示意图，如图11D所示，线圈可以直接绕制在触控笔的主板上；参照图2B所示，主板可以为电路板70；可以理解的是，线圈穿过过孔绕制在主板上的具体工艺，可以根据实际应用场景设定，本申请实施例不作限定。

可以理解的是，触控笔的主板上的过孔可以是图11A、图11B和图11C所示的单个过孔，也可以是长的过孔，结合图11A、图11B和图11C，示例性的，图11E、图11F和图11G为本申请实施例提供的另一种触控笔的主板的示意图，从图中可以看出，线圈穿过同一个过孔绕制在主板上。

需要说明的是，由于线圈受到绕制工艺等的影响，绕制后的线圈可能存在工艺误差，可能导致线圈上的参数设计不合理，线圈上参数设计的不合理可能会增加交变磁场的生效深度的控制难度；而且，由于笔头需要进行倾斜检测和电极感应检测，因此，笔头上通常包含金属材质，但是，金属材质与电涡流位移传感器904的距离不远，在交变磁场的生效深度的控制难度大的情况下，电涡流位移传感器904可能因为金属材质而发生交变磁场的误衰减现象，影响触控笔的工作线性区间和感应灵敏度，导致笔头的压力检测的灵敏度不高；其中，线圈上的参数可以包括磁导率、激励电流或角频率等参数。

因此，本申请实施例中使用的导磁装置可以为纳米晶导磁片等，这样，纳米晶导磁片作为与电涡流位移传感器904配合检测压力的结构，这样，线圈产生的交变磁场在遇到纳米晶导磁片后的衰减系数接近于最大值1，从而使得线圈产生的交变磁场不会影响纳米晶导磁片和笔头之间电路的工作过程；而且，纳米晶导磁片具备磁场拦截的能力，这样使得线圈产生的交变磁场无法穿透纳米晶导磁片；其中，纳米晶导磁片可以为无线充电导磁片等。

可以理解的是，导磁装置的具体内容，也可以根据实际应用场景设定，本申请实施例不作限定。

5、压力检测单元905，用于将电涡流位移传感器904中产生的阻抗变化转换为用于表示压力的信息。例如，压力检测单元905可以包括振荡器和检测器，可选的，还包括放大器。振荡器用于产生交变电流，检测器用于检测电涡流位移传感器904中阻抗变化引发的电压变化，放大器用于将电压信号放大。

电涡流位移传感器904和压力检测单元905可以共同协作实现对笔头上的压力检测，电涡流位移传感器904和压力检测单元905构成的电路将在后续示例说明，在此不再赘述。

可以理解的是，当导磁装置903为纳米晶导磁片时，通常纳米晶导磁片较薄，因此，在纳米晶导磁片与传力机构902之间还可以设置贴合结构906，贴合结构906可以固定纳米晶导磁片。其中，贴合结构906的材料可以是导电材料或非导电材料；例如，贴合结构906的材料可以是金属、塑料或木材等，本申请实施例不作具体限定。

可以理解的是，触控笔还包括笔杆，笔杆907中设置有传力机构902、贴合结构906、导磁装置903、电涡流位移传感器904和压力检测单元905，其中，笔头901和笔杆907之间可以设置间隙908，参照图2A所示，间隙908可以为间隙10a，这样可以确保笔头901受到外力时，笔头901可以朝向笔杆907移动，笔头901的移动会带动导磁装置在笔杆907内移动。

下面结合图9，对触控笔的工作原理做如下述描述：

触控笔在电子设备的触控屏中实现书写等功能时，笔头901与电子设备的触控屏之间存在压力，笔头901的压力可以传递到传力机构902，传力机构902可以带动导磁装置903运动，导磁装置903的运动可以引起电涡流位移传感器904中产生阻抗变化，该阻抗变化经过压力检测单元905可以转换为用于表示压力的信息。

其中，电涡流位移传感器904的工作原理可以是电涡流效应，示例性的，图12为本申请实施例提供的一种电涡流位移传感器的工作原理的示意图，如图12所示，电涡流位移传感器904置于导磁装置903附近，当电涡流位移传感器904的线圈中通有交变电流I1时，线圈周围产生交变磁场H1，置于H1磁场中的导磁装置表面形成了电涡流I2，电涡流I2也产生了新的磁场H2，H2与H1方向相反，因而抵消了部分的交变磁场H1，使得线圈中的有效阻抗发生了变化。

可能的方式中，线圈的阻抗变化与导磁装置的电导率、磁导率、几何形状、线圈的几何参数、线圈的记录电流频率以及线圈与导磁装置之间的距离H有关，若上述参数中的一个参数改变，其他参数恒定不变，则线圈的阻抗变化是变化参数的单值函数。

例如，若导磁装置的电导率、磁导率、几何形状、线圈的几何参数以及线圈的交流电流频率不变，线圈的阻抗变化可以反映线圈与导磁装置之间的距离H，这样，线圈与导磁装置之间的距离H可以用于反映笔头的压力。

可能的情况中，当导磁装置为纳米晶导磁片时，电涡流位移传感器可以检测纳米晶导磁片的位移，电涡流位移传感器的检测深度与线圈尺寸参数和交变电流频率有关，由于线圈的尺寸是固定的，因此，电涡流位移传感器的检测深度与振荡器产生的交变电流频率有关，或者可以理解为，改变振荡器的交变电流频率，可以控制电涡流位移传感器的检测深度，频率越低，检测深度越深。

例如，当振荡器的交变电流频率为1Mhz左右时，线圈上交变电流产生的交变磁场对于金属的穿透能力较强，使得线圈常用于检测厚度或者裂痕等；当振荡器的交变电流频率为100kHz左右时，由于集肤效应的影响，交变电流产生的磁场可能会被金属的表面部分所衰减，使得线圈常用于检测位移，因此，可以选择产生交变电流频率较小的振荡器，使得电涡流位移传感器不对触控笔中的其他电器件造成影响。

例如，在图9所示的触控笔的内部结构中，当导磁装置为纳米晶导磁片时，振荡器的交变电流频率可以选择为100kHz左右，这样，线圈基于该频率产生的交变磁场可能被纳米晶导磁片所衰减，从而使得交变磁场不会影响笔头和纳米晶导磁片之间的电路的工作过程。

综上所述，根据图9所示的触控笔的内部结构，可以实现触控笔上的压力检测。例如，当用触控笔在电子设备上写字时，笔头受到力，笔头可以通过传力机构将力传到导磁装置上，导磁装置的运动会使得线圈上产生交变激励电流，该激励电流会产生磁场，磁场作用于导磁装置表面，由于集肤效应，在导磁装置表面将形成涡电流，因此，当导磁装置的位移发生变化时，导磁装置上的涡电流产生的交变磁场又反作用于线圈，从而引起线圈自感或阻抗变化，通过压力检测单元将线圈的自感或阻抗变化进行处理，得到电压和压力之间的关系，实现笔头上的压力检测，这样，后续电子设备可以根据触控笔的压力，适应显示所写文字的粗细等。

例如，当电子设备运行的是模拟毛笔写字的应用程序，触控笔作为毛笔进行写字时，若检测得到的笔头的压力大，则写的文字粗，若检测得到的笔头的压力小，则写的文字细；或者，若电子设备运行的是模拟细笔写字的应用程序，电子设备可以不论检测得到的笔头的压力大或者压力小，在电子设备上显示的字都是细的。

其中，电压和压力之间的对应关系可以满足下述公式：压力＝第一系数*电压的乘积+第二系数。可以理解，第一系数的具体值、第二系数的具体值以及电压和压力之间具体的对应关系，也可以根据实际应用场景设定，本申请实施例不作具体限定。

需要说明的是，当导磁装置为纳米晶导磁片时，线圈自感或阻抗变化与纳米晶导磁片与线圈之间的距离、纳米晶导磁片的电阻率、磁导率、激励电流以及角频率等参数有关，可以理解的是，线圈自感或阻抗变化可能还与其他参数有关，本申请实施例不作限定。

下面介绍基于电涡流位移传感器904和压力检测单元905，实现笔头的压力检测的方式，例如，可以包括以下几种可能的实现方式：

第一种可能的实现方式为：基于调幅式转换电路，实现笔头上的压力检测。示例性的，图13为可能的设计中的一种调幅式转换电路的示意图，如图13所示，该电路包括振荡器、高频放大器、检波器和低频放大器，其中，振荡器可以产生稳频、稳幅高频振荡电压，该振荡电压经过高放处理后，可以用于激励传感器线圈，使得传感器线圈产生高频磁场，当导磁装置和传感器线圈之间的距离x发生变化时，导磁装置形成的电涡流将引起传感器线圈中的电感量L_x发生变化，由于传感器线圈与电容C₀并联组成LC并联谐振回路，L_x发生变化，使得传感器线圈端电压由

衰减到

根据阻值为R，可以知道，电流也衰减为小进一步地，高频放大器可以放大

检波器通过检出高频放大器输出的电压变化，可以得到电压为

低频放大器对

进行放大处理后，可以得到U_o，最终输出的直流电压U_o反映了导磁装置对传感器线圈的影响，该影响可以理解为导磁装置和传感器线圈之间的距离x等参数。

其中，δ0可以表示传感器线圈和导磁装置之间的电导率或磁导率等，电压和压力之间具有对应关系，因此，基于该对应关系可以得到压力，电压和压力之间的对应关系，可以参考上述内容适应描述，也可以采用其他方式进行设定，本申请实施例不作限定。

第二种可能的实现方式，基于差动电桥式转换电路，实现笔头上的压力检测。示例性的，图14为可能的设计中的一种差动电桥式转换电路的示意图，该电路可以将传感器线圈的阻抗变化转换为电压变化，如图14所示，该电路包括振荡器、检测器、差分放大电路、电阻R1、电阻R2、传感器线圈A和传感器线圈B，其中，振荡器用于产生交变电流，电阻R1、电阻R2、传感器线圈A和传感器线圈B组成电桥，传感器线圈的阻抗作为电桥的桥臂，在起始状态时，电桥处于平衡状态；当导磁装置与传感器线圈之间的位移发生变化时，由于振荡频率不变，因此，A和B的阻值R1和R2不变，这样，导磁装置的位移变化导致C1和C2发生变化，使得电桥失去平衡，因此，通过计算R1和R2之间的电压减去A和B之间的电压的值，得到差值电压，并将差值电压送到差分放大电路，在差分放大电路里将差值电压进行放大处理，从而检测器可以将放大化的差值电压转化成数字信号，这样，通过该数字信号可以反映导磁装置的位移变化，进一步地，反映了触控笔上的压力。

第三种可能的实现方式，基于调频式电路，实现笔头上的压力检测。示例性的，图15为可能的设计中的一种调频式电路的示意图，该电路包括LC振荡器、高频放大器、限幅器、鉴频器和功率放大器，当传感器线圈与导磁装置的距离x₀改变时，改变后的距离为x₀±Δx，改变后的距离使得传感器线圈的电感L₀也发生变化，变化后的电感为L₀±ΔL，由于LC振荡器用于产生一定频率的电压，变化后的电感引起LC振荡器的输出频率f₀发生变化，变化后的输出频率为f₀±Δf，LC振荡器的输出频率发生变化，使得LC振荡器的输出电压也发生了变化，高频放大器可以将变化后的输出电压进行放大，并通过限幅器限制放大后的电压的幅值，这样，处理后的电压可以用TTL电平的方式进行表示，并通过计算机的计数器和定时器进行测量；若处理后的电压再经过鉴频器处理，可以得到符合频率要求的电压U₀±ΔU，进一步地，功率放大器可以将该电压经过放大处理，放大处理后的电压可以反映传感器线圈与导磁装置之间的位移，该位移可以通过位移显示器显示，或者，处理后的电压可以通过模拟数字转换器(analog to digital converter，ADC)转换成数字信号，这样，通过该数字信号可以反映触控笔上的压力。

需要说明的是，图13-图15所示的电路是基于导磁装置和传感器线圈之间的位移变化，实现笔头上的压力检测，也可以基于导磁装置和传感器线圈之间的旋转变化、相对覆盖面积变化或间隙变化，实现笔头上的压力检测。

当基于导磁装置和线圈之间的旋转变化，实现笔头上的压力检测时，结合图9，螺管可以为传力机构，螺管插入短路套筒，短路套筒和导磁装置相连，且线圈绕制在短路套筒上得到电涡流位移传感器，该电涡流位移传感器具有较好的线性度，且没有铁损。

例如，当用触控笔在电子设备上写字时，笔头会受到力，由于触控笔与电子设备之间有一定的角度，因此，该力通过螺管传到短路套筒上，由于导磁装置和短路套筒相连，因此，套筒会沿着螺管旋转转动，由于线圈绕制在短路套筒上，形成了导磁装置和线圈之间的旋转变化，该旋转变化激励导磁装置表面形成电涡流效应，电涡流效应引起螺管阻抗变化，根据螺管阻抗变化可以得到螺管电压变化，这样，根据电压和压力之间的对应关系可以实现笔头上的压力检测；其中，电压和压力之间的对应关系可以参考上述内容适应描述，在此不再赘述。

当由绕在扁矩形框架上的线圈构成电涡流位移传感器时，结合图9，扁矩形框架可以为被绕制材料9042，这样，可以基于导磁装置和线圈之间的相对覆盖面积，实现对笔头的压力的检测。

例如，当用触控笔在电子设备上写字时，笔头会受到力，该力会传到导磁装置上，同时，该力会引起导磁装置和线圈之间相对覆盖面积发生变化，相对覆盖面积的变化会引起导磁装置的电涡流效应的强弱变化，因此，可以根据电涡流效应强弱的变化测量导磁装置和线圈之间的位移变化，进而根据该位移变化可以实现笔头上的压力检测；可以理解的是，根据位移变化实现笔头上的压力检测的实现方式，可以参考上述内容的描述，在此不再赘述。

当由一个固定于传力机构端部的线圈构成电涡流位移传感器时，该线圈可以称为传感器线圈，这样，可以基于导磁装置和传感器线圈之间的间隙，实现对笔头的压力的检测；其中，为了改善检测性能，可以在传感器线圈中加入磁芯。

例如，当用触控笔在电子设备上写字时，笔头受到力时，该力传到传力机构，由于传力机构端部有线圈，因此，传力机构上的力会激励线圈上产生高频磁场，高频磁场作用于导磁装置表面，使得导磁装置和传感器线圈之间的间隙发生变化，间隙变化会引起传感器线圈的电感、阻抗和品质因数变化，从而可以在接到传感器线圈上的处理电路内得到正比于间隙变化的电流或电压变化，进而，根据电流与压力之间的对应关系，或者根据电压与压力之间的对应关系，实现笔头上的压力检测；其中，处理电路可以为振荡器、放大器和检测器组成的电路；可以理解，处理电路的具体结构，也可以根据实际应用场景设定，本申请实施例不作限定。

需要说明的是，为了补偿导磁装置和传感器线圈之间的间隙变化引起的误差，上述由绕在扁矩形框架上的线圈构成的电涡流位移传感器，该线圈可以是两个串接的线圈，该线圈可以置于导磁装置的两侧；而且，上述由绕在扁矩形框架上的线圈构成的电涡流位移传感器的线性测量范围，比一个固定于传力机构端部的线圈构成的电涡流位移传感器的线性测量范围大，而且线性度较高。

Claims

1.一种触控笔，其特征在于，所述触控笔包括：笔头、传力机构、导磁装置、电涡流传感单元和压力检测单元；所述导磁装置为纳米晶导磁片；

所述笔头与所述导磁装置通过所述传力机构连接，所述导磁装置可在所述触控笔的笔腔中活动，所述电涡流传感单元与所述压力检测单元电连接；

其中，所述导磁装置用于在所述笔头受力时产生位移；

所述电涡流传感单元用于在所述导磁装置位移时产生阻抗变化；

所述压力检测单元用于根据所述导磁装置位移时所述电涡流传感单元产生的阻抗变化得到用于表示所述笔头压力的信息。

2.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述电涡流传感单元包括线圈和被绕制材料，所述线圈绕制在所述被绕制材料上。

3.根据权利要求2所述的触控笔，其特征在于，所述线圈采用多股线绕制方式绕制在所述被绕制材料上。

4.根据权利要求2或3所述的触控笔，其特征在于，所述电涡流传感单元设置在所述触控笔的主板上；

其中，所述主板设置有过孔，所述线圈穿过所述过孔绕制在所述主板上。

5.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，还包括贴合结构，所述贴合结构设置在所述导磁装置与所述传力机构之间，所述贴合结构与所述导磁装置和所述传力机构均固定连接。

6.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述压力检测单元包括振荡器和检测器；

所述振荡器用于产生交变电流；

所述检测器用于检测所述电涡流传感单元中阻抗变化引发的电压变化。

7.根据权利要求2所述的触控笔，其特征在于，所述压力检测单元包括振荡器、高频放大器、检波器和低频放大器；

所述振荡器用于产生振荡电压，所述振荡电压用于激励所述线圈；

所述高频放大器用于放大所述电涡流传感单元中的电压变化；

所述检波器用于检出所述高频放大器输出的电压变化；

所述低频放大器用于放大所述检波器输出的电压。

8.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述压力检测单元包括振荡器、差分放大电路和检测器；

所述振荡器用于产生交变电流；

所述差分放大电路用于将电桥中的电压和参考电压的差值进行放大；

所述检测器用于将放大后的差值电压转换为数字信号。

9.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述压力检测单元包括：LC振荡器、高频放大器、限幅器、鉴频器和功率放大器；

所述LC振荡器用于产生一定频率的电压；

所述高频放大器用于放大所述电压；

所述限幅器用于限制放大后的所述电压的幅值；

所述鉴频器用于得到符合频率要求的电压；

所述功率放大器用于放大所述符合频率要求的电压。

10.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述触控笔还包括笔杆，所述传力机构、所述导磁装置、所述电涡流传感单元和所述压力检测单元设置在所述笔杆的腔中。

11.根据权利要求10所述的触控笔，其特征在于，所述笔头与所述笔杆之间设置有间隙。

12.根据权利要求11所述的触控笔，其特征在于，所述触控笔还包括电池，所述电池用于为所述触控笔提供电力。