CN201229551Y - 一种无线电子笔 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种无线电子笔，包括笔壳、笔芯、弹性元件、压力检测组件，所述笔芯、弹性元件、压力检测装置都置于笔壳内，且笔芯通过弹性元件与笔壳顶接，所述无线电子笔还包括笔迹粗细自调节装置，所述笔迹粗细自调节装置与压力检测装置为无线信号连接，且所述笔迹粗细自调节装置与计算机的显示器信号连接。本实用新型压力检测精度高且检测方法简单易行，能够根据压力大小自动调节笔迹粗细，真实感强。

Description

一种无线电子笔

技术领域

本实用新型涉及电子笔技术领域，特别涉及一种无线电子笔。

背景技术

随着数字技术和触摸屏技术的发展，类笔输入装置由此而产生，而此类笔输入装置的缺点是：有的是有线的，有线的方式限制了笔的自由移动；有的是不能根据压力的大小而改变笔迹粗细的笔，即没有真实感。现存的具有压感的电子笔，一般采用电磁感应式、电容感应式或电阻感应式，此类笔的缺点是不够灵敏，虽有压感，但是字迹不够圆滑。例如，公开号为CN1437095A的中国实用新型专利“具有追踪轨迹与感测压力的数字笔”提供了两种检测压力的技术方案：一种是将压力的变化转化为电感的变化，当压力发生变化时，笔芯会带动绕在铁粉芯上的线圈与铁粉芯产生相对位置的改变，从而导致电感发生变化，进而产生一振荡频率信号，振荡频率的信号通过电子电路处理后即可判断所施加压力的大小，这种技术方案对线圈的要求相当高，例如线圈匝数、线圈密度等，否则，会导致压力均匀变化时得到的频率变化却不均匀，造成精度不高。另一种是将压力的变化转化为光强度的变化，当压力发生变化时，会带动光通路的改变从而导致接收到的光照强度发生变化，检测光强度的变化即可得到所施加压力的大小。这种技术方案容易受环境光的影响，而且由于光源的发散性，导致精度不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无线电子笔，其压力检测精度高且检测方法简单易行，能够根据压力大小自动调节笔迹粗细，真实感强。

本实用新型通过以下技术方案实现：本无线电子笔，包括笔壳、笔芯、弹性元件、压力检测组件，所述笔芯、弹性元件、压力检测装置都置于笔壳内，且笔芯通过弹性元件与笔壳顶接，其特征在于，所述无线电子笔还包括笔迹粗细自调节装置，所述笔迹粗细自调节装置与压力检测装置为无线信号连接，且所述笔迹粗细自调节装置与计算机的显示器信号连接。

为更好地实现本实用新型，所述压力检测装置包括光源、物镜、CCD、驱动脉冲模块、视频信号处理模块、无线发射模块；其中，视频信号处理模块包括用于连续化处理的采样保持电路、用于二值化方波处理的微分电路、把二值化方波信号转变成压力相对变化值的MCU采集发射控制模块；光源、笔芯、物镜与CCD的光敏阵列通过光路依次连接，驱动脉冲模块与CCD驱动连接，且CCD输出端、采样保持电路、微分电路、MCU采集发射控制模块、无线发射模块依次信号连接；

所述笔迹粗细自调节装置包括依次信号连接的无线接收模块、MCU接收控制模块、笔迹粗细自调节模块，无线接收模块与所述无线发射模块之间为无线信号连接，所述笔迹粗细调节模块设置在计算机内，且与计算机的显示器信号连接。

所述物镜固定在能够接收到笔芯的反射光线的范围内，CCD安装在能够接收到笔芯的像的位置，笔芯置于笔壳的中心轴上。

所述笔壳的内部为黑色，笔芯为白色或其它具有较强光线反射能力的颜色。

本无线电子笔的笔迹粗细自调节过程为：

(1)光源实时照射笔壳中的笔芯，其反射光线经过物镜成像到CCD光敏阵列上，CCD获得成像光信号，其中，所述成像的长度与在笔壳内的笔芯的长度成正比例关系；

(2)通过驱动脉冲模块产生的驱动脉冲作用，CCD将接收到的成像光信号完成光电转变后输出视频信号；

(3)视频信号处理模块的采样保持电路、微分电路将CCD输出的视频信号依次进行连续化处理及二值化方波处理，得到所述视频信号的二值化方波信号，所述二值化方波信号宽度与成像的长度成正比例关系；

(4)MCU采集发射控制模块对所述二值化方波信号进行采集和处理，得到压力相对变化值，MCU采集发射控制模块控制无线发射模块把所述压力相对变化值发送至无线接收模块；

(5)MCU接收控制模块控制无线接收模块接收到所述压力相对变化值，并传给计算机内的笔迹粗细自调节模块；

(6)所述笔迹粗细自调节模块根据压力相对变化值的大小，计算处理得出当前压力所对应的笔迹粗细调节参数，并传给显示器进行笔迹粗细的实时调节，从而实现所述无线电子笔的笔迹粗细自调节过程。

步骤(3)所述CCD输出的视频信号为调幅脉冲信号；

其中，步骤(4)MCU采集发射控制模块根据所述二值化方波信号进行计算处理，得到压力相对变化值，具体包括以下步骤：

(4.1)根据二值化方波信号的采样脉冲的个数与二值化方波信号宽度成正比例关系，计算采样脉冲个数的多少即相应得到二值化方波信号宽度；

(4.2)根据二值化方波信号宽度的长短与压力的大小成正比例关系，即用二值化方波信号宽度表示压力的大小，从而用采样脉冲个数的多少表示压力的大小；

(4.3)根据当前压力所对应的采样脉冲个数与无压力时对应的采样脉冲个数的差值，计算得到压力相对变化值。

步骤(6)所述笔迹粗细自调节模块根据压力相对变化值的大小，计算处理得出笔迹粗细调节参数，具体包括以下步骤：预先设定无压力时所对应的是一个标准粗细的笔迹，其笔迹粗细的调节参数为1，然后将压力相对变化值乘以1，从而得到当前压力所对应的笔迹粗细调节参数。

其原理具体为：当笔芯受到压力时，弹性元件发生弹性变形，从而导致在笔壳内的笔芯长度发生变化，即CCD接收到的光信号也发生变化，这时CCD输出的视频信号的周期也就发生改变，然后把CCD输出的视频信号输入到相应的电子电路进行处理(即连续化处理和二值化方波处理)，并计算采样脉冲的个数得出二值化方波信号宽度，由于其周期与压力大小成正比关系，所以可通过检测其周期的变化来得到压力相对变化值，最后根据压力相对变化值计算处理，从而调节笔迹的粗细。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型采用CCD作为光电转换元件，通过其高感光度的性能使得压力的检测精度大大提高。

2、笔芯所受的压力与笔芯所成的像的长度成正比关系，笔芯所成的像的长度又与CCD输出的视频信号的周期成正比关系，从而可以通过检测CCD输出的视频信号的周期来反应压力的大小，这种检测方法简单、易行，且检测精度高。

3、能够根据压力大小自动调节笔迹粗细，真实感强。

附图说明

图1是本实用新型一种无线电子笔的结构原理方框图；

图2是本实用新型一种无线电子笔的光学部分的结构示意图；

图3是本实用新型一种无线电子笔检测压力时的信号处理示意图：

其中，图3A是CCD的视频输出信号示意图；

图3B是经处理后的二值信号示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1、2所示，本无线电子笔，包括笔壳1、笔芯7、弹性元件2、压力检测组件，所述笔芯7、弹性元件2、压力检测装置都置于笔壳内，且笔芯7通过弹性元件2与笔壳1顶接，其特征在于，所述无线电子笔还包括笔迹粗细自调节装置，所述笔迹粗细自调节装置与压力检测装置为无线信号连接，且所述笔迹粗细自调节装置与计算机的显示器信号连接。

所述压力检测装置包括光源3、物镜4、CCD5、驱动脉冲模块、视频信号处理模块、无线发射模块；其中，视频信号处理模块包括用于连续化处理的采样保持电路、用于二值化方波处理的微分电路、把二值化方波信号转变成压力值的MCU采集发射控制模块；光源3、笔芯7、物镜4与CCD5的光敏阵列通过光路依次连接，驱动脉冲模块与CCD5驱动连接，且CCD5输出端、采样保持电路、微分电路、MCU采集发射控制模块、无线发射模块依次信号连接；

所述笔迹粗细自调节装置包括依次信号连接的无线接收模块、MCU接收控制模块、笔迹粗细自调节模块，无线接收模块与所述无线发射模块之间为无线信号连接，所述笔迹粗细调节模块设置在计算机内，且与计算机的显示器信号连接。

所述物镜4固定在能够接收到笔芯7的反射光线的范围内，CCD5安装在能够接收到笔芯7的像的位置，笔芯7置于笔壳1的中心轴上。

所述笔壳1的内部为黑色，笔芯7为白色或其它具有较强光线反射能力的颜色。

本无线电子笔是这样实现笔迹粗细自调节过程的：

(1)光源实时照射笔壳1中的笔芯7，其反射光线经过物镜4成像到CCD5光敏阵列上，CCD5获得光信号。当施加到笔芯7的压力发生变化时，弹性元件2会发生弹性形变，导致在笔壳1内的笔芯7的长度发生变化，笔芯7与压力的大小成正比例关系；光源3照射笔芯7时，产生的反射光线经物镜4在CCD5光敏阵列上成像，笔壳1内笔芯7的长度发生变化，引起其反射面长度发生变化，成像的长度与在笔壳1内的笔芯7的长度成正比例关系；

(2)CCD5接收笔芯7经物镜4所成的像，并在驱动脉冲模块的驱动脉冲作用下完成光电转换并输出视频信号，CCD5输出的视频信号为调幅脉冲信号，如图3A所示；

(3)CCD5输出的调幅脉冲信号经视频信号处理模块的采样保持电路后变成连续的视频信号，然后经过微分电路作二值化方波处理得到二值化方波信号，如图3B所示，此二值化方波信号宽度与成像的长度成正比例关系；

(4)MCU采集发射控制模块对所述二值化方波信号进行计算处理，得到压力相对变化值，具体包括以下步骤：

(4.1)根据二值化方波信号的的采样脉冲的个数与二值化方波信号宽度成正比例关系，计算采样脉冲个数的多少即相应得到二值化方波信号宽度；

(4.2)根据二值化方波信号宽度与压力的大小成正比例关系，即用二值化方波信号宽度表示压力的大小，从而用采样脉冲个数的多少表示压力的大小；

(4.3)根据当前压力所对应的采样脉冲个数与无压力时对应的采样脉冲个数的差值，计算得到压力相对变化值；

MCU采集发射控制模块控制无线发射模块把所述压力相对变化值发送至无线接收模块；

(5)MCU接收控制模块控制无线接收模块接收到所述压力相对变化值，并传给计算机内的笔迹粗细自调节模块；

(6)所述笔迹粗细自调节模块根据压力相对变化值的大小，计算处理得出当前压力所对应的笔迹粗细调节参数，具体包括以下步骤：预先设定无压力时所对应的是一个标准粗细的笔迹，其笔迹粗细的调节参数为1，然后将压力相对变化值乘以1，从而得到当前压力所对应的笔迹粗细调节参数；

所述笔迹粗细自调节模块将笔迹粗细调节参数传给显示器进行笔迹粗细的实时调节，从而实现所述无线电子笔的笔迹粗细自调节过程。

如上所述，便可较好地实现本实用新型，上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围；即凡依本实用新型内容所作的均等变化与修饰，都为本实用新型权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (4)

1、一种无线电子笔，包括笔壳、笔芯、弹性元件、压力检测组件，所述笔芯、弹性元件、压力检测装置都置于笔壳内，且笔芯通过弹性元件与笔壳顶接，其特征在于：所述无线电子笔还包括笔迹粗细自调节装置，所述笔迹粗细自调节装置与压力检测装置为无线信号连接，且所述笔迹粗细自调节装置与计算机的显示器信号连接。

2、根据权利要求1所述一种无线电子笔，其特征在于：所述压力检测装置包括光源、物镜、CCD、驱动脉冲模块、视频信号处理模块、无线发射模块；其中，视频信号处理模块包括用于连续化处理的采样保持电路、用于二值化方波处理的微分电路、把二值化方波信号转变成压力值的MCU采集发射控制模块；光源、笔芯、物镜与CCD的光敏阵列通过光路依次连接，驱动脉冲模块与CCD驱动连接，且CCD输出端、采样保持电路、微分电路、MCU采集发射控制模块、无线发射模块依次信号连接；

所述笔迹粗细自调节装置包括依次信号连接的无线接收模块、MCU接收控制模块、笔迹粗细自调节模块，无线接收模块与所述无线发射模块之间为无线信号连接，所述笔迹粗细调节模块设置在计算机内，且与计算机的显示器信号连接。

3、根据权利要求1所述一种无线电子笔，其特征在于：笔芯置于笔壳的中心轴上。

4、根据权利要求1所述一种无线电子笔，其特征在于：所述笔壳的内部为黑色，笔芯为白色或具有强的光线反射能力的颜色。

Images