CN204129681U - 半主动磁容式指针设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型有关于一种半主动磁容式指针设备，包含导电外壳组件与不导磁导电笔芯、共振电路、储能单元与振荡电路。其中该共振电路、该储能单元与该振荡电路位于该导电外壳组件内，不导磁导电笔芯与导电外壳组件构成一个导体路径。本实用新型兼具电磁感应输入以及使用者手持电容式触控输入功能，满足指针设备在兼具电磁式与电容式触控输入功能的触控面板上操作的需求。

Description

半主动磁容式指针设备

技术领域

本新型是有关于一种指针设备，特别是有关于一种半主动电磁电容式指针设备。

背景技术

电磁式输入技术是使用电磁笔与具有感应线圈的输入设备。电磁式输入技术具有方便书写、笔尖压感功能以及感应高度等优点，但无法使用手或是其他的接触物直接点选操作，且必需要有特定的电磁笔才可以操作。电容式触控输入技术则被广泛应用在触控面板，其优点是可以用手或是接触物进行输入操作，且具备多点式触控功能，可利用手势变化进行多样化的操作，根据特有的对应动作，可产生多种应用。若将电磁式与电容式输入技术整合进入触控面板可兼具二种输入技术的优点，并可大幅提高使用的便利性。为了能够在兼具电磁式与电容式触控输入功能的触控面板上操作，需使用兼具电磁式与电容式触控输入功能的指针设备，也就是电磁电容式指针设备或磁容式指针设备。

磁容式指针设备或磁容笔是根据电磁笔改变而来，主要是让使用者可以手持进行触控面板的操作，并且通常不再利用电磁信号计算磁容笔的位置，其余功能以及构造与传统电磁笔相近。

磁容笔与传统的电磁笔一样可以依照其电源的供应方式分为有电池式以及无电池式两种。有电池式电磁笔是以电池做为电磁笔的电源，其内的振荡电路借由电池所提供的电能，可以主动发射电磁信号，称为主动式电磁笔。无电池电磁笔内部则无电池电源，而是利用共振电路做为电源。共振电路与输入设备所发出的电磁信号共振，而接收输入设备的电磁能量并储存，以做为共振电路发射电磁信号所需的电能，并以相同共振电路发射电磁信号给输入设备，亦称为被动式电磁笔。

不过主动式电磁笔的缺点就是需要使用电池，导致电磁笔的重量较重，而在使用上较为不便。无电池式电磁笔的缺点则包含信号强度不稳定、信号发射时间短以及信号强度衰减快容易噪声干扰等。无电池式电磁笔必须靠近输入设备才能接收输入设备发射的电磁能量，接收能量与发射信号的时间皆很短，导致储存的能量非常小，储存的能量会快速递减，发射的电磁信号会迅速地减弱使发射的电磁信号强度无法保持一致，容易被周遭噪声干扰。传统输入设备的能量发射频率以375kHz为例，能量发射时间为32周期，能量发射时间仅为1/375k*32共约为85微秒，无电池式电磁笔发射频率以374kHz为例，发射时间仅为12～16周期，即1/374k*12共约为32微秒或1/374k*16共约为42微秒。

有鉴于上述现有的电磁式输入技术存在的问题，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的半主动磁容式指针设备，能够解决现有的电磁式输入技术存在的问题，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种半主动磁容式指针设备，兼具电磁感应输入以及使用者手持电容式触控输入功能，以满足指针设备在兼具电磁式与电容式触控输入功能的触控面板上操作的需求。

本实用新型的目的是采用以下的技术方案来实现的。本实用新型提供一种半主动磁容式指针设备，其包含：导电外壳组件与不导磁导电笔芯；共振电路，该共振电路接收电磁能量；储能单元，该储能单元储存该电磁能量经整流后的电能；以及振荡电路，该振荡电路根据该电能发射电磁信号；其中该共振电路、该储能单元与该振荡电路位于该导电外壳组件内，该不导磁导电笔芯与该导电外壳组件构成一个导体路径。

本实用新型的目的还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

较佳的，前述的半主动磁容式指针设备，其中该导电外壳组件包含导体外壳组件或内外表面镀有导体的外壳组件。

较佳的，前述的半主动磁容式指针设备，其中该不导磁导电笔芯包含不导磁金属笔芯。

较佳的，前述的半主动磁容式指针设备，其中该储能单元包含超级电容。

较佳的，前述的半主动磁容式指针设备，其中该半主动磁容式指针设备还包括整流单元。

较佳的，前述的半主动磁容式指针设备，其中该整流单元包含肖特基二极管。

较佳的，前述的半主动磁容式指针设备，其中该振荡电路包含哈特莱振荡电路、考毕兹振荡电路、克拉泼振荡电路或文氏电桥振荡电路。

较佳的，前述的半主动磁容式指针设备，其中该半主动磁容式指针设备还包括可变电容或可变电感。

较佳的，前述的半主动磁容式指针设备，其中该振荡电路包含晶体管电路与调整电路。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本实用新型半主动磁容式指针设备至少具有下列优点及有益效果：本新型的半主动磁容式指针设备，使用共振电路接收磁容式触控面板发射的电磁能量，利用储能单元储存电磁能量，并由振荡电路发射电磁信号，信号稳定且精确。同时，由于共振电路仅用于接收电磁能量，而不用于发射电磁信号，因此能持续地接收电磁能量，并将其转换成电能储存于储能单元中，可持续地供给电能给振荡电路发射电磁信号，电磁信号的强度可维持较长时间而不会内迅速衰减。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的半主动电磁与电容式指针设备或磁容式指针设备的电路示意图。

图1A为本实用新型一个实施例的半主动磁容式指针设备的电路示意图。

图2为本实用新型一个实施例的半主动磁容式指针设备的剖面图。

【主要元件符号说明】

12：振荡电路          13：调整电路

14：共振电路          15：电感

16：电感              17：开关

18：开关              19:晶体管电路

21:不导磁导电笔芯     22:铁粉心

24:电路板             26:铁粉心

27:按键               28:导电外壳组件

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种半主动磁容式指针设备其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

本实用新型的一些实施例将详细描述如下。然而，除了如下描述外，本实用新型还可以广泛地在其他的实施例施行，且本实用新型的范围并不受实施例的限定，其以之后的专利范围为准。再者为提供更清楚的描述及更易理解本实用新型，图式内各部分并没有依照其相对尺寸绘图，某些尺寸与其他相关尺度相比已经被夸张；不相关的细节部分也未完全绘出，以求图式的简洁。

图1为本实用新型一个实施例的半主动电磁与电容式指针设备或磁容式指针设备的电路示意图。此实施例的半主动磁容式指针设备包含振荡电路12、共振电路14、整流单元D1以及储能单元C2。其中，振荡电路12是用以发射电磁信号，而共振电路14则用以接收电磁能量，并将其转换成电能。本实用新型的半主动磁容式指针设备更包含导电外壳组件、不导磁或低导磁系数(permeability,μ)的导电笔芯与按键，而不导磁导电笔芯、导电外壳组件则构成一个导体路径。当使用者手持半主动磁容式指针设备接触或接近触控面板表面时，用户与导电外壳组件接触并通过导体路径与触控面板构成回路以执行触控输入操作。本实用新型的半主动磁容式指针设备将进一步伴随图1A与图2进一步叙述。

共振电路14由电感15以及与电感15并联的电容C1组成。在共振电路14与振荡电路12之间的储能单元C2用以储存由共振电路14接收经整流单元D1整流后的电能，以供应振荡电路12发射电磁信号所需的能量。储能单元C2的一端与整流单元D1及振荡电路12连接，另一端与共振电路14连接并接地。整流单元D1对共振电路14传送至储能单元C2的电能进行半波整流后再储存。储能单元C2包含超级电容，而整流单元D1包含肖特基二极管(Schottky Diode)。共振电路14包含LC共振电路。

图1A为本实用新型一个实施例的半主动磁容式指针设备的电路示意图。振荡电路12包含电感16、与电感16并联的调整电路13及晶体管电路19。调整电路13设置于电感16与晶体管电路19间而分别连接两者，用以对半主动磁容式指针设备所发射的电磁信号频率进行调整，使其频率能达到默认的频率。调整电路13由电容C3、C4以及可变电容VC1并联而组成。晶体管电路19是由晶体管(或IC)Q1与电容C7、C8、C9以及电阻R1、R2、R3、R4串连与并联而组成，而以储能单元C2的电能(或电流)进行回授振荡的动作。图1A所展示的调整电路与晶体管电路仅为一个范例，但并不以此为限，而是可以依设计与需求使用其他种类或是配置的调整电路与晶体管电路。

振荡电路12更包含两个彼此并联的电容C5与C6。电容C5与C6也同时与电感16以及调整电路并联，其中电容C5与C6分别与开关17与18相互连接，即每一个开关17与18有一个对应的电容C5与C6设置于振荡电路中。借由开关17与18的开启，可以控制对应的电容C5与C6是否参与振荡电路的运作，借此控制与变换振荡电路所发出的电磁信号的频率，借此改变半主动磁容式指针设备的功能或工作模式。本实用新型的振荡电路可以采取各种不同的振荡电路，例如哈特莱振荡电路(HartleyOscillator)、考毕兹振荡电路(Colpitts Oscillator)、克拉泼振荡电路(Clapp Oscillator)、或是文氏电桥振荡电路(Wien bridge)等电路。

图1A的实施例中半主动磁容式指针设备是以可变电容VC1调整所发射的电磁信号频率，但亦可使用可变电感调整所发射的电磁信号频率，亦即电感16为可变电感。可变电容与可变电感的改变机构可为任何适当的机构。例如利用笔芯受力按压开关改变可变电容的电容值，或是利用笔芯移动改变可变电感的电感值，以改变半主动磁容式指针设备的振荡电路所发出的电磁信号的频率，可使半主动磁容式指针设备具备笔尖压感、笔迹线条粗细等功能。

图2为本实用新型一个实施例的半主动磁容式指针设备的剖面图。半主动磁容式指针设备包含导电外壳组件28、按键27、不导磁导电笔芯21、电感15与16及电路板24。电感15与16分别由铁粉心22与26及缠绕线圈构成。电感15与16的缠绕线圈分别连接至电路板24以分别构成共振电路与振荡电路。按键27可用于启动图1A的实施例中的开关17与18。不导磁导电笔芯21包含不锈钢等金属不导磁导电笔芯。电路板24包含印刷电路板(printed circuit board)、共振电路、振荡电路及必要组件于印刷电路板上，使半主动磁容式指针设备能发射电磁信号，并接收触控面板的天线或感应线圈发出的电磁信号。导电外壳组件28包含导体外壳组件或内外表面镀有导体的外壳组件。导电外壳组件28可通过电路板24与不导磁导电笔芯21构成一个导体路径，当用户手持半主动磁容式指针设备接触或接近磁容式触控面板表面时，用户与导电外壳组件28接触并通过导体路径与触控面板构成一个回路以执行触控输入操作，此时半主动磁容式指针设备的位置是通过触控面板的电极感应而得。图2所示的半主动磁容式指针设备仅为一个范例，但并不以此为限，而是可以依设计与需求使用其他结构或配置。

半主动磁容式指针设备使用共振电路接收磁容式触控面板发射的电磁能量，利用储能单元储存电磁能量而不使用电池，有传统无电池指针设备重量轻的优点。以专用的共振电路接收电磁能量，并由振荡电路发射电磁信号，信号稳定且精确。同时，由于共振电路仅用于接收电磁能量，而不用于发射电磁信号，因此能持续地接收电磁能量，并将其转换成电能储存于储能单元中，可持续地供给电能给振荡电路发射电磁信号，电磁信号的强度不会在短时间内迅速衰减。因此，半主动磁容式指针设备不会像传统无电池指针设备，因同时以相同共振电路接收电磁能量与发射电磁信号，仅能在短暂的时间内接收电磁能量，同时须转换成发射电磁信号，导致所接收的电磁能量不足以持续发射电磁信号，甚至所发射的电磁信号的强度因能量不足而在短时间内迅速衰减。

根据上述，在本实用新型一个实施例中所提出的半主动磁容式指针设备，兼具电磁感应输入以及使用者手持电容式触控输入功能，可满足指针设备在兼具电磁式与电容式触控输入功能的触控面板上操作的需求。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种半主动磁容式指针设备，其特征在于包含：

导电外壳组件与不导磁导电笔芯；

共振电路，该共振电路接收电磁能量；

储能单元，该储能单元储存该电磁能量经整流后的电能；以及

振荡电路，该振荡电路根据该电能发射电磁信号；

其中该共振电路、该储能单元与该振荡电路位于该导电外壳组件内，该不导磁导电笔芯与该导电外壳组件构成一个导体路径。

2.如权利要求1所述的半主动磁容式指针设备，其特征在于该导电外壳组件包含导体外壳组件或内外表面镀有导体的外壳组件。

3.如权利要求1所述的半主动磁容式指针设备，其特征在于该不导磁导电笔芯包含不导磁金属笔芯。

4.如权利要求1所述的半主动磁容式指针设备，其特征在于该储能单元包含超级电容。

5.如权利要求1所述的半主动磁容式指针设备，其特征在于该半主动磁容式指针设备还包括整流单元。

6.如权利要求5所述的半主动磁容式指针设备，其特征在于该整流单元包含肖特基二极管。

7.如权利要求1所述的半主动磁容式指针设备，其特征在于该振荡电路包含哈特莱振荡电路、考毕兹振荡电路、克拉泼振荡电路或文氏电桥振荡电路。

8.如权利要求1所述的半主动磁容式指针设备，其特征在于该半主动磁容式指针设备还包括可变电容或可变电感。

9.如权利要求1所述的半主动磁容式指针设备，其特征在于该振荡电路包含晶体管电路与调整电路。