CN1148205A - 条形线圈坐标定位装置 - Google Patents

Abstract

条形线圈坐标定位装置是将笔的位移信息输入计算机的一种装置。它利用方框周边的条形电感线圈接收笔中发射的信号，将所接收信号的幅值经过电路处理，通过计算机的游戏口将电路处理的模拟信号直接输入计算机。无需进行模数转换即可实现笔位移信息输入计算机的目的。

Description

条形线圈坐标定位装置

条形线圈坐标定位装置是将笔的坐标位置信息输入计算机的一种装置。

目前已有的坐标输入装置利用触压原理发明的有透明薄膜“触摸屏”及“手写汉字实时输入装置和联机识别方法”专利申请号89102095.0等等。该原理研制的坐标输入装置的特点是采集坐标位置的速度快，但是可靠性较差。利用磁致伸缩原理研制的“位置检测器”CN88103289.A，其结构复杂，成本也较高。利用电磁感应原理发明的“坐标输入装置”专利申请号91103786.1及“柔性数字转换器图形输入板”专利申请号92101845.2，已大量投入市场。利用这种原理研制的坐标输入装置定位精度高，可靠性好，只是由于它采用的是纵横坐标扫描采集坐标位置的方法，因此影响了其采集坐标信息的速度。利用这种装置采集手写汉字的笔迹，当运笔速度较快时，将丢失部分笔迹信息。

另有一种利用电磁感应原理发明的“点式坐标输入装置”专利申请号94117724.6是采用三点定位的方法，其确定平面的x、y坐标需要进行单片机控制有顺序的采集三点的坐标信息及线性计算。它不能将平面的x、y坐标直接输入计算机，还需要经过计算转换。上述这些笔输入装置匀是通过计算机的串行口将坐标信息的输入到计算机，因此很难同时作为游戏棒使用。

针对上述问题，本发明在于提供一种价格低廉，具有多种用途的坐标输入装置。该发明虽然也是利用了电磁感应原理，但其方法是利用周边的条形电感线圈接收笔中发射的固定频率的电磁波。由于笔中发射电磁波的线圈与条形电感线圈的距离不同，使条形电感线圈接收笔中发射电磁波的幅值不等。根据接收到电磁波幅值的大小即可确定笔的坐标位置。

确定笔的坐标位置的精度、分辨率及稳定性与该发明的处理电路对接收到的电磁波信号处理的好坏有关。该发明的处理电路包括虑波放大；非线性处理；交直流转换；最后进行功率放大。输出信号通过计算机的游戏口直接将模拟信号输入计算机，无需进行模数转换，其模数转换是通过计算机内部完成。然后再通过计算机的软件处理，即可实现笔的坐标信息输入计算机的目的。

该装置的一个具体实施实例是将条形线圈制成中间窄两头宽的形状，以减小边界的影响。两个条形垂直线圈的安装需要将其绕线平面相互垂直，如图(1)1、2所示，以减少电感线圈间的相互干扰。如果笔的位移范围需要较大，例如作为显示屏上的触摸屏等使用时，可将方框的另两边对称地安装两个同样的电感线圈如图(2)3、4所示。这样可以在不增加笔的发射功率时使笔的活动面积增大。在采集信号时两个平行的条形线圈1、3及2、4中的3，4线圈采集到的电磁波信号进行反相处理，将其处理为负信号。当笔在接近线圈1和2时正信号增大，接近线圈3和4时负信号增大。这样当笔移动时，x坐标是唯一确定值，y坐标同样也是唯一确定值。条形线圈与电路中的C*组成LC振荡电路，它的谐振频率与笔中发射的电磁波频率相同，其频率f₀可在200KHz～1MHz范围内调整。

笔中发射电磁波的装置是一个LC振荡电路，如图(3)所示。该电路特点是谐振频率为： 。由于是发生谐振，所以耗电量小，频率和振幅都较为稳定。该电路的电感线圈L安装在笔的书写端，因为实际检测坐标位置是该电感线圈L的位置。所以电感线圈L要安装在距笔尖较近的位置处，以提高检测笔位移的精确度。

当条形电感线圈1、2接收到笔中发射的电磁波后，需要经过模拟电路对信号进行处理，对于x、y两路坐标信号的处理过程相同。所以x、y两路处理电路是相同的对称电路如图(4)所示。在图(4)中虚框5的电路是进行虑波放大；虚框6是进行非线性处理的对数放大；其非线性处理的调零点由可调电阻R*进行调整，使非线性处理达到要求，在此电路中要求可调电阻R*调整到V*＝1.25V。虚框7是将交流信号处理成直流信号；虚框8是进行功率放大；输出信号直接输入到计算机游戏口相应的x、y中。

当笔的活动范围较大时，方框周边需要有四个条形电感线圈。对于3、4电感线圈接收到信号的处理电路与图(4)中的电路处理过程相同，所不同的是将虚框7中的二极管反相联接，使其输出负直流电。其输出仍需功率放大，最终同样将输出信号输入到计算机游戏口的另外两个x、y中。通过计算机驱动程序的软件合成处理，即可获得笔的x、y坐标信息。

在计算机的软件处理中需要对输入信号进行虑波处理及进一步的非线性处理。同时还需要进行消除条形线圈的边界影响和条形线圈间的相互干扰，最终可获得较为理想的x、y坐标信息。

目前该发明的原理样机已达到了坐标定位精度为0.5mm，分辨率为0.5％。由于进行了软件虑波处理(即进行平均差值的运算)，使信号的不稳定性得以解决。计算机软件驱动程序的开发，使该装置已经可以作为鼠标，游戏棒，触摸屏，手写板等使用。实现了该发明的多种用途。

由于该发明中的模数转换由计算机内部实现，并省去了单片机的控制及通过游戏口与计算机进行通讯，因此使该装置结构简单，采集与传输坐标信息速度快，可靠性较高，成本低廉，易于制做。

Claims (8)

1.一种多用途的条形线圈坐标定位装置包括接收线圈1、2、3、4；发射器9；处理电路10。

2.根据权利要求1所述的接收线圈1、2、3、4的特征在于两头宽中间窄的条形线圈。

3.根据权利要求2所述的条形线圈的特征在于其谐振频率与发射器9发射的频率相同的线圈。

4.根据权利要求2或3所述的条形线圈的特征在于绕线面相互垂直安装成一个方框。

5.根据权利要求1所述的处理电路10的特征在于电路5、6、7、8联接成一个整体电路。

6.根据权利要求1所述的处理电路8的特征在于通过计算机游戏口输入信号的功率放大电路。

7.根据权利要求1所述的发射器9的特征在于发射固定频率(f₀在200KHz～1MH范围)的电磁波LC谐振电路。

8.根据权利要求7所述的LC谐振电路的特征在于发射电磁波的电感线圈是一个安装在笔的书写端或套在手指上的线圈。

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