CN115903067A

CN115903067A - 触控笔的状态检测装置以及电子设备

Info

Publication number: CN115903067A
Application number: CN202110958871.4A
Authority: CN
Inventors: 余汉钊
Original assignee: Guangzhou Shiyuan Electronics Thecnology Co Ltd; Guangzhou Shirui Electronics Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Shiyuan Electronics Thecnology Co Ltd; Guangzhou Shirui Electronics Co Ltd
Priority date: 2021-08-20
Filing date: 2021-08-20
Publication date: 2023-04-04

Abstract

本申请实施例提供一种触控笔的状态检测装置以及电子设备，触控笔上设置有磁场发生结构，所述装置包括：磁致消光结构和处理单元；磁致消光结构设置在电子设备内部的一侧；触控笔的吸附位置为电子设备外部的一侧，且触控笔的吸附位置与磁致消光结构相对；磁致消光结构包括LED灯；LED灯根据所在的磁场强度变化，改变自身的发光强度；LED灯所在的磁场强度由磁场发生结构的磁场作用而改变；信号处理单元用于检测LED灯的发光强度的变化，且根据LED灯的发光强度的变化确定触控笔的状态；触控笔的状态为吸附状态或提起状态。本申请实施例无需在电子设备上的外观上做开孔处理，可保持整机外观的一致性和美观，提高了状态检测的准确性。

Description

触控笔的状态检测装置以及电子设备

技术领域

本申请实施例涉及触控技术领域，特别是涉及一种触控笔的状态检测装置以及电子设备。

背景技术

目前，具有触控笔的电子设备在许多应用领域有广泛的应用，如在商用显示系统领域中的教育交互智能平板、企业会议室智能显示设备、大型展会显示平台以及数字标牌等。触控笔在未使用时通常吸附在电子设备上，用户需要使用时将其拿起，电子设备可以根据触控笔的状态触发相应的功能。

传统技术中对于触控笔的状态检测通常采用红外传感器检测方案。具体的，利用红外对管测距原理，当有触控笔吸附时，笔身遮挡红外线，在笔身形成反射，则红外接收端能接收到红外信号，因此，电子设备可以确定此为笔吸附状态；当提起触控笔时，红外线不形成反射，则红外接收端无法接受到红外信号，因此，电子设备可以确定此为笔吸附状态。

发明人在实现本发明的过程中，发现上述技术中至少存在以下问题：

采用红外对管的方案，需要在电子设备上的外观上做开孔处理，破坏整机外观的一致性，而且红外信号检测的方式会由于不透明物体的遮挡造成误判，影响检测的准确性。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种触控笔的状态检测装置以及电子设备，其无需在电子设备上的外观上做开孔处理，可保持整机外观的一致性和美观，可提高状态检测的准确性。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种触控笔的状态检测装置，应用于电子设备；所述触控笔上设置有磁场发生结构，所述装置包括：磁致消光结构和信号处理单元；

所述磁致消光结构设置在所述电子设备内部；所述触控笔的吸附位置为所述电子设备外部与所述磁致消光结构相对应的位置；

所述磁致消光结构包括LED灯；所述LED灯根据所在的磁场强度变化，改变自身的发光强度；其中，所述LED灯所在的磁场强度由所述磁场发生结构的磁场作用而改变；

所述信号处理单元用于检测所述LED灯的发光强度的变化，且根据所述LED灯的发光强度的变化确定所述触控笔的状态；所述触控笔的状态为吸附状态或提起状态。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括触控笔和触控笔的状态检测装置；所述触控笔上设置有磁场发生结构，所述触控笔的状态检测装置为上述所述的装置。

本申请实施例在所述触控笔上设置有磁场发生结构，通过触控笔的状态检测装置，所述装置包括：磁致消光结构和处理单元在触控笔上设置有磁场发生结构，所述磁致消光结构设置在所述电子设备内部的一侧；所述触控笔的吸附位置为所述电子设备外部的一侧，且所述触控笔的吸附位置与所述磁致消光结构相对；所述磁致消光结构包括LED灯；所述LED灯根据所在的磁场强度变化，改变自身的发光强度；其中，所述LED灯所在的磁场强度由所述磁场发生结构的磁场作用而改变；所述信号处理单元用于检测所述LED灯的发光强度的变化，且根据所述LED灯的发光强度的变化确定所述触控笔的状态；所述触控笔的状态为吸附状态或提起状态，进而无需在电子设备上的外观上做开孔处理，可保持整机外观的一致性和美观，同时，不需要与电子设备边框后盖形成磁感线通路，对电子设备边框后盖无要求，也无需设置复杂的磁通量导引，通过调整LED灯的位置就可以方便地测量触控笔的状态变化，方便安装调试，方便机器设计，降低了成本，而且不会因电子设备边框后盖震动等导致的接触不良而影响磁铁量的检测，提高了装置的抗震动能力，提高了状态检测的准确性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为本申请一个实施例示出的触控笔的状态检测装置的应用环境的示意图；

图2为本申请一个实施例示出的触控笔的状态检测装置的结构示意框图；

图3为本申请一个实施例示出的LED灯的发光强度I与磁场强度B的曲线图；

图4为本申请一个实施例示出的磁场发生结构和磁致消光结构的示意框图；

图5为本申请一个实施例示出的图4中磁场发生结构对应的磁场线示意图；

图6为本申请另一个实施例示出的图4中磁场发生结构对应的磁场线示意图；

图7为本申请另一个实施例示出的磁场发生结构和磁致消光结构的示意框图；

图8为本申请一个实施例示出的图7中磁场发生结构对应的磁场线示意图；

图9为本申请又一个实施例示出的磁场发生结构和磁致消光结构的示意框图；

图10为本申请一个实施例示出的信号处理单元的示意框图；

图11为本申请一个实施例示出的电子设备的结构示意框图；

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，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它实施例，都属于本申请实施例保护的范围。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，各个附图中的相同数字表示相同或相似的要素。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。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申请中的具体含义。术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。在此所使用的词语“如果”/“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“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这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

请参阅图1，其为本申请一个实施例示出的触控笔的状态检测装置的应用环境的示意图。本申请实施例的触控笔的状态检测装置的应用环境包括触控笔10、触控笔的状态检测装置20以及电子设备30。

所述触控笔10可以为任何可以在电子设备30进行触控的结构。

所述电子设备30可以为任何具有触控功能的终端设备，其可以通过检测触控笔10的触控操作，并执行相应的触控功能，例如，所述电子设备30可以为教育交互智能平板、企业会议室智能显示设备、大型展会显示平台以及数字标牌。

所述触控笔的状态检测装置20可以应用于所述电子设备30，且所述触控笔的状态检测装置20可以作为所述电子设备30的一部分，与所述电子设备30一起形成一个整体；所述触控笔的状态检测装置20也可以可拆卸地安装于所述电子设备30。

以下结合具体的实施例对本申请的触控笔的状态检测装置20进行示例说明。

请参阅图2，其为本申请一个实施例示出的触控笔的状态检测装置的结构示意框图。本申请实施例的触控笔的状态检测装置20，应用于电子设备30；所述触控笔10上设置有磁场发生结构11，所述装置20包括：磁致消光结构21和信号处理单元22。

所述磁致消光结构21设置在所述电子设备30内部；所述触控笔10的吸附位置为所述电子设备30外部与所述磁致消光结构21相对应的位置。

所述磁致消光结构21包括LED灯211；所述LED灯211根据所在的磁场强度变化，改变自身的发光强度；其中，所述LED灯211所在的磁场强度由所述磁场发生结构11的磁场作用而改变。

所述信号处理单元22用于检测所述LED灯211的发光强度的变化，且根据所述LED灯211的发光强度的变化确定所述触控笔10的状态；所述触控笔10的状态为吸附状态或提起状态。

本申请实施例中的所述触控笔10可以是金属笔身，也可以是塑料笔身，本申请不加以限制。

本申请实施例中的所述电子设备30为交互平板，所述交互平板包括框体以及触摸屏；所述触摸屏固定在所述框体内；所述框体朝向用户的一侧内部设置有磁致消光结构21，所述框体朝向用户的一侧的外部与所述磁致消光结构21对应位置为所述触控笔10的吸附位置。

本申请实施例中的磁致消光结构21可以产生磁致消光效应；所述磁致消光效应为：在磁场中工作的LED灯211，其发光强度I随磁场强度B的增强而降低。请参阅图3，其为LED灯的发光强度I与磁场强度B的曲线图，由图3可知，LED灯的发光强度I与磁场强度B存在如下的关系式：

I＝I₀-αB

上述公式中，I为LED灯211的发光强度；B为LED灯211所在的磁场强度；I₀为B＝0时，LED灯211的发光强度；α为磁场区内的LED灯211的磁致消光系数，表示LED在单位磁场强度作用下发光强度的改变量。

本申请实施例中在未使用所述触控笔10时，所述触控笔10可以固定吸附在电子设备30外部与所述磁致消光结构21对应的位置，此时，所述触控笔10为吸附状态。当需要使用所述触控笔10时，用户拿起所述触控笔10，即所述触控笔10离开吸附位置时，此时触控笔10为提起状态。

本申请实施例中将所述触控笔10从所述吸附位置拿开，或者将所述触控笔10从其他位置放置于所述吸附位置时，所述触控笔10远离或靠近磁致消光结构21的过程中，所述磁场发生结构11也对应地远离或靠近LED灯211，进而使得LED灯211所在的磁场强度会发生变化，从而使所述LED灯211的发光强度发生变化，而通过所述信号处理单元22检测所述LED灯211的发光强度的变化，进而根据所述LED灯211的发光强度的变化确定所述触控笔的状态。

本申请实施例在所述触控笔10上设置有磁场发生结构11，所述磁致消光结构21设置在所述电子设备30内部的一侧；所述触控笔10的吸附位置为所述电子设备30外部的一侧，且所述触控笔10的吸附位置与所述磁致消光结构21相对；所述磁致消光结构21包括LED灯211；所述LED灯211根据所在的磁场强度变化，改变自身的发光强度；其中，所述LED灯所在的磁场强度由所述磁场发生结构11的磁场作用而改变；所述信号处理单元22用于检测所述LED灯211的发光强度的变化，且根据所述LED灯211的发光强度的变化确定所述触控笔的状态是吸附状态还是提起状态，进而无需在电子设备30上的外观上做开孔处理，可保持整机外观的一致性和美观，同时，不需要与电子设备边框后盖形成磁感线通路，对电子设备边框后盖无要求，也无需设置复杂的磁通量导引，通过调整LED灯的位置就可以方便地测量触控笔的状态变化，方便安装调试，方便机器设计，降低了成本，而且不会因电子设备边框后盖震动等导致的接触不良而影响磁铁量的检测，提高了装置的抗震动能力，提高了状态检测的准确性。

请参阅图4，在一个实施例中，所述磁场发生结构11包括铁芯111；所述磁致消光结构21还包括至少一个第一磁性件212；当所述铁芯111靠近所述第一磁性件212时，所述铁芯111被所述第一磁性件212磁化产生磁场，且所述铁芯111的磁场作用于所述LED灯211而改变所述LED灯211所在的磁场强度。当所述触控笔10从其他位置放置于所述吸附位置时，所述触控笔10上的铁芯111靠近所述第一磁性件212而被磁化，从而使所述铁芯111产生磁场；所述铁芯111产生的磁场作用于所述LED灯211，进而使得所述LED灯211的磁场强度急剧升高，从而使得LED灯211发光强度降低；当所述触控笔10从所述吸附位置拿开时，所述触控笔10上的铁芯111产生的磁场不再作用于所述LED灯211，所述LED灯211的磁场急剧降低，从而使得LED发光强度增加，进而实现快捷地对触控笔10状态的检测。

在上述实施例的基础上，所述LED灯211位于与所述触控笔10的吸附位置的中心相对的位置，且所述LED灯211与所述触控笔10的吸附位置具有预设距离；所述第一磁性件212靠近所述触控笔10的吸附位置；所述第一磁性件212设置在所述铁芯111与所述LED灯212之间，且所述第一磁性件212位于所述LED灯211的一侧，不遮挡所述铁芯111作用于所述LED灯211，进而既可以使第一磁性件212磁化所述铁芯111，还可以使所述铁芯111直接作用于所述LED灯211，使所述LED灯211发生明显变化，提高了状态检测的精度。其中，所述预设距离可以根据实际检测结果进行调整，具体的，可以将放置触控笔和没放触控笔的情况进行对比，调整LED灯211和第一磁性件212的位置，在变化量最大的位置放置所述LED灯211。

请参阅图4至图6，其中，图5和图6中的箭头表示的是触控笔10的磁感线。在一个实施例中，当所述第一磁性件212的数量有1个时，所述LED灯211位于所述第一磁性件212的一侧。如图5所示，所述第一磁性件212位于所述吸附位置的下侧；所述触控笔10放置于吸附位置后，所述触控笔10被下侧的所述第一磁性件212磁化而产生磁场，由所述第一磁性件212磁力作用而改变所述LED灯211的磁场强度。如图6所示，所示第一磁性件212也可以位于所述吸附位置的上侧，以改变所述LED灯211的磁场强度。

在另一个实施例中，请参阅图7和图8，其中，图8中的箭头表示的是触控笔10的磁感线。所述第一磁性件212的数量有两个或两个以上时，所述LED灯211位于两个或两个以上的所述第一磁性件212的中间，且所述第一磁性件212朝向所述铁芯111一侧的磁极极性相同。当所述第一磁性件212的数量有两个时，两个所述第一磁性件212分别位于吸附位置的相对的两侧，如图8所示，两个所述第一磁性件212位于吸附位置的上下两侧，使所述触控笔10上的铁芯111快速被磁化。

在上述实施例中，所述第一磁性件212可以任何可以产出磁场的部件，在本申请实施例中，所述第一磁性件212为磁铁，以方便安装和节省成本。

请参阅图9，在另一个实施例中，所述磁场发生结构11包括第二磁性件112；当所述第二磁性件112靠近所述LED灯211时，第二磁性件112的磁场作用于所述LED灯211而改变所述LED灯211所在的磁场强度。当所述触控笔10从其他位置放置于所述吸附位置时，所述触控笔10上的磁性件产生的磁场直接作用于所述LED灯211，从而使得所述LED灯211所在的的磁场强度急剧升高，从而使得LED灯211发光强度降低；当所述触控笔10从所述吸附位置拿开时，所述触控笔10上的磁性件产生的磁场不再作用于所述LED灯211，所述LED灯211所在的的磁场急剧降低，从而使得LED发光强度增加，进而无需在电子设备30内安装磁铁，方便了安装，节省了成本。

在上述实施例中，所述第二磁性件112可以任何可以产出磁场的部件，在本申请实施例中，所述第二磁性件112为磁铁，以方便安装和节省成本。

请参阅图10，在一个实施例中，所述信号处理单元22包括光信号检测件221、放大单元222和控制器223；所述光信号检测件221与所述放大单元222连接；所述放大单元222与所述控制器223连接；所述光信号检测件221用于检测所述LED灯211的发光强度的变化，并将检测的发光强度变换转换为电信号；所述信号处理单元22用于将所述电信号进行放大后输出至所述控制器；所述控制器用于根据放大后的电信号确定所述触控笔的状态。

其中，所述光信号检测件221为可以检测LED灯211发光强度的任何部件，本申请并不加以限制。在本申请实施例中，所述光信号检测件221为光电管，以降低成本，实现快速便捷地检测获得LED灯211的发光强度。

本申请实施例通过光信号检测件221检测LED灯211的发光强度变化，并将检测的发光强度变化转换为电信号，再通过放大单元222对电信号进行放大后，通过控制器223采集电信号，使得控制器223根据放大后的电压变化确定触控笔10的状态，从而实现对触控笔10状态的有效检测。

在上述实施例的基础上，所述放大单元222可包括第一放大器(图中未示)和第二放大器(图中未示)；所述第一放大器的输入端与所述光信号检测件221连接；所述第二放大器的输入端与所述第一放大器的输出端连接；所述第二放大器的输出端与所述控制器223连接。由于光信号检测件221检测到的电信号强度比较弱，因此采用第一运算放大器将该电信号进行放大，从而获得一个变化强度可用的信号；再通过第二放大器继续放大，并且将其转化为电压信号，从而适合控制器223采集，使得控制器223根据放大后的电压变化确定触控笔10的状态。

在一个实施例中，在触控笔10为吸附状态时，LED灯211处于稳定的磁场中，也即，LED灯211所在的磁场强度几乎不变化，此时，LED灯211的发光强度也几乎不变化，控制器223所获得的放大后的电信号没有变化或者在一个较小的范围内变化；触控笔10被提起时，LED灯211所处的磁场发生变化，也即，LED灯211所在的磁场强度发生巨变，此时LED灯211的发光强度也对应发生改变，进而使得控制器223所获得的放大后的电信号产生较大的变化，控制器223可以根据电信号的变化范围确定触控笔10为提起状态或者吸附状态。

请参阅图11，本申请还提供一种电子设备40，所述电子设备40可以具体为计算机、手机、平板电脑、交互平板等，在本申请的示例性实施例中，所述电子设备40为交互平板，所述电子设备40可以包括触控笔41和触控笔的状态检测装置42；所述触控笔41上设置有磁场发生结构，所述触控笔的状态检测装置20为上述任一所述的装置。

可选的，电子设备40还包括：个人计算机(Personal Computer)PC模块43，PC模块43与触控笔的状态检测装置42通过通用串行总线(Universal Serial Bus)USB通信接口连接。PC模块43用于根据触控笔的状态检测装置42检测到的触控笔41的状态执行对应的功能。示例的，电子设备40中可以设置有与触控笔41关联的功能，例如便签、白板等，用户可以设置拿起触控笔41关联的功能，这样PC模块即可根据触控笔41的状态执行对应的功能，例如，当检测到触控笔41拿起时，PC模块43控制自动启动白板并接收用户在白板上的书写内容，从而可以避免用户在需要提笔书写或批注时需要通过多次点击菜单的繁琐操作，提升用户体验。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims

1.一种触控笔的状态检测装置，应用于电子设备；其特征在于，所述触控笔上设置有磁场发生结构，所述装置包括：磁致消光结构和信号处理单元；

2.根据权利要求1所述的触控笔的状态检测装置，其特征在于：

所述LED灯的发光强度与磁场强度满足如下关系：

I＝I₀-αB

上述公式中，I为LED灯的发光强度；B为LED灯所在的磁场强度；I₀为B＝0时，LED灯的发光强度；α为磁场区内的LED灯的磁致消光系数，表示LED灯在单位磁场强度作用下发光强度的改变量。

3.根据权利要求1所述的触控笔的状态检测装置，其特征在于：

所述磁场发生结构包括铁芯；

所述磁致消光结构还包括至少一个第一磁性件；当所述铁芯靠近所述第一磁性件时，所述铁芯被所述第一磁性件磁化产生磁场，且所述铁芯的磁场作用于所述LED灯而改变所述LED灯所在的磁场强度，以改变所述LED灯的发光强度。

4.根据权利要求2所述的触控笔的状态检测装置，其特征在于：

所述LED灯位于与所述触控笔的吸附位置的中心相对的位置，且所述LED与所述触控笔的吸附位置具有预设距离；

所述第一磁性件靠近所述触控笔的吸附位置；所述第一磁性件设置在所述铁芯与所述LED灯之间，且所述第一磁性件位于所述LED灯的一侧，以不遮挡所述铁芯作用于所述LED灯。

5.根据权利要求4所述的触控笔的状态检测装置，其特征在于：

所述第一磁性件的数量有两个或两个以上时，所述LED灯位于两个或两个以上的所述第一磁性件的中间，且所述第一磁性件朝向所述电子设备外部一侧的磁极极性相同。

6.根据权利要求1所述的触控笔的状态检测装置，其特征在于：

所述磁场发生结构包括第二磁性件；当所述第二磁性件靠近所述LED灯时，所述第二磁性件的磁场作用于所述LED灯而改变所述LED灯所在的磁场强度，以改变所述LED灯的发光强度。

7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的触控笔的状态检测装置，其特征在于：

所述信号处理单元包括光信号检测件、放大单元和控制器；所述光信号检测件与所述放大单元连接；所述放大单元与所述控制器连接；

所述光信号检测件用于检测所述LED灯的发光强度的变化，并将检测的发光强度变化转换为电信号；

所述信号处理单元用于将所述电信号进行放大后输出至所述控制器；

所述控制器用于根据放大后的电信号确定所述触控笔的状态。

8.根据权利要求7所述的触控笔的状态检测装置，其特征在于：

所述光信号检测件为光电管。

9.一种电子设备，包括触控笔和触控笔的状态检测装置；其特征在于，所述触控笔上设置有磁场发生结构，所述触控笔的状态检测装置为权利要求1-8中任一项所述的装置。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，还包括：

PC模块，所述PC模块与所述触控笔的状态检测装置通过通用串行总线USB通信接口连接；所述PC模块用于根据所述触控笔的状态检测装置检测到的触控笔的状态执行对应的功能。