CN216647319U - 电容触控笔 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电容触控笔。所述电容触控笔包括本体及笔尖部，所述笔尖部设于本体的一端；所述本体包括中空的信号发射体、及位于信号发射体内部的处理单元；所述笔尖部包括连接于信号发射体一端的笔盖、及位于笔盖内部的信号接收笔头。本实用新型的电容触控笔通过处理单元的放大电路的作用，就可以把信号接收笔头的直径做得较小，以避免现有技术中笔头过大的缺陷。并且具备笔迹可以变细、笔划易控制、APP的图标可以做得更小、点选功能更多、在触控面板上可以书写的内容能够更多等优点。另一方面，能够通过改变放大倍数来区别电容触控笔的各种功能，如笔迹出水、橡皮擦、放大、缩小、及旋转等功能。

Description

电容触控笔

技术领域

本实用新型涉及触控设备技术领域，尤其涉及一种电容触控笔。

背景技术

随着电容式触控面板的日益普及，越来越多的平板电脑、手机、导航仪等电子产品开始使用电容式触控面板进行操作控制。电容式触控面板的工作原理是经由手指或导电材质靠近或触碰触控面板，使触控面板的电容值产生变化，由于电容值与接触面积正相关，当触控面板检测到电容值变化时，便可判断出手指或导电材质靠近或触碰的位置，并且执行所对应的功能操作。触控笔是模仿手指的触摸效应，通过导电材质制成的笔头接触触控面板产生电容变化，从而实现信号输入。

如图1所示，为现有技术中，用手指300操作触控面板200的示意图。触控面板200包括互相绝缘交叉配置的数个发射电极TX(沿Y轴方向延伸)及数个接收电极RX(沿X轴方向延伸)，发射电极TX用于对接收电极RX发射充电电波信号，在没有手指300(或者电容笔)触控时，各个接收电极RX由于感应而充电所蓄电能量基本一样大。当有手指300(或者电容笔)触碰触控面板时，触碰位置处的接收电极RX的电容量会变大，从而被相应的发射电极TX充电所蓄电能量也会加大，因此可以检测到哪些接收电极RX被触碰，进而计算出触碰位置的Y坐标。再者，由于各行发射电极TX是分时分别发射充电电波信号，就能够知道触碰时是哪些发射电极TX发射的信号(即能够确定触碰位置的X坐标)，最终正确判断出触碰位置(X、Y坐标)。

然而尽管触控面板可以用手指触摸，但由于手指的脏污易将触控面板的屏幕弄脏，而且手指的触控精度也不太好，有些专业人员用手指达不到所需精度，因此，越来越多的消费者追求高品质的电容触控笔来操作触摸面板。

现有市场上的触控笔大都是为了适用各种型式的触控面板(Touch Panel)，从而把触控笔笔头的直径加大，例如超过6mm。这种做法存在以下缺点：

1、笔划或笔迹会被触控笔笔头遮挡，而无法控制笔划或笔迹走向。

2、在触控面板上可书写的笔迹内容量、字数变少。

3、应用程序(APP)的触控点选图标(ICON)要相应做大，那么能排布的点选项目功能就会变少。

4、由于单一触控笔笔头直径固定，无法在触控笔上实现选项功能的切换。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电容触控笔，其信号接收笔头的直径能够做得较小，并具备笔迹变细、笔划易控制、APP的图标做得更小、点选功能更多、在触控面板上可以书写的内容更多等优点。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种电容触控笔，用于在触控面板上进行操作，所述触控面板中包括数个相互交错配置的发射电极和接收电极；

所述电容触控笔包括本体及笔尖部，所述笔尖部设于本体的一端；所述本体包括中空的信号发射体、及位于信号发射体内部的处理单元；所述笔尖部包括连接于信号发射体一端的笔盖、及位于笔盖内部的信号接收笔头；所述信号发射体及信号接收笔头均电性连接处理单元；

所述信号接收笔头伸出笔盖之外从而能够接触触控面板，并用于接收触控面板的发射电极发射出的充电电波信号，并将充电电波信号传输给处理单元；

所述处理单元用于将充电电波信号进行滤波、放大处理之后传输输出信号给信号发射体；

所述信号发射体用于将输出信号发射给触控面板的接收电极。

所述笔尖部还包括设于笔盖与信号接收笔头之间的屏蔽套管；所述信号发射体、屏蔽套管、及信号接收笔头彼此之间均绝缘，所述笔盖、屏蔽套管、及信号接收笔头相互间隔开。

所述笔盖采用绝缘材质，所述屏蔽套管采用导电材质。

所述处理单元包括带通滤波电路、及与带通滤波电路电性连接的放大电路；所述带通滤波电路用于过滤掉充电电波信号中频率过高及频率过低的信号源，并传输输入信号给放大电路；所述放大电路用于将输入信号进行放大处理后传输输出信号给信号发射体。

所述带通滤波电路包括高通电路及与高通电路电性连接的低通电路；所述高通电路包括第一电容及第一电阻，所述低通电路包括第二电阻及第二电容；

第一电容的一端接入充电电波信号，另一端连接第一节点；第一电阻的一端连接第一节点，另一端接地；第二电阻的一端连接第一节点，另一端连接第二节点；第二电容的一端连接第二节点，另一端接地；所述第二节点传输输入信号给放大电路。

所述高通电路允许高于第一预设频率的信号源通过，所述低通电路允许低于第二预设频率的信号源通过；所述第一预设频率小于第二预设频率。

所述放大电路包括可变电阻、第四电阻、及运算放大器；

运算放大器的同相输入端接入输入信号；可变电阻的一端连接运算放大器的反相输入端，另一端接地；第四电阻的一端连接运算放大器的反相输入端，另一端连接运算放大器的输出端；运算放大器的正电压供应端连接电源正电压，负电压供应端连接电源负电压。

所述本体上设有功能按键开关；所述功能按键开关用于改变可变电阻的阻值，从而在输入信号不变的情况下，改变输出信号的大小。

所述可变电阻包括并联的第五电阻、第六电阻、及第七电阻，第六电阻由第一开关控制通断，第七电阻由第二开关控制通断；所述第五电阻的一端连接运算放大器的反相输入端，另一端接地；所述第六电阻的一端连接运算放大器的反相输入端，另一端连接第一开关的一端，第一开关的另一端接地；所述第七电阻的一端连接运算放大器的反相输入端，另一端连接第二开关的一端，第二开关的另一端接地；

所述功能按键开关通过控制第一开关和第二开关的开闭从而改变可变电阻的阻值大小。

所述信号发射体呈圆筒形。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供一种电容触控笔，包括本体及笔尖部，所述笔尖部设于本体的一端；所述本体包括中空的信号发射体、及位于信号发射体内部的处理单元；所述笔尖部包括连接于信号发射体一端的笔盖、及位于笔盖内部的信号接收笔头；所述信号发射体及信号接收笔头均电性连接处理单元；所述信号接收笔头伸出笔盖之外从而能够接触触控面板，并用于接收触控面板的发射电极发射出的充电电波信号，并将充电电波信号传输给处理单元；所述处理单元用于将充电电波信号进行滤波、放大处理之后传输输出信号给信号发射体；所述信号发射体用于将输出信号发射给触控面板的接收电极。本实用新型的电容触控笔通过处理单元的放大电路的作用，就可以把信号接收笔头的直径做得较小，以避免现有技术中笔头过大的缺陷。并且具备笔迹可以变细、笔划易控制、APP的图标可以做得更小、点选功能更多、在触控面板上可以书写的内容能够更多等优点。另一方面，能够通过改变放大倍数来区别电容触控笔的各种功能，如笔迹出水、橡皮擦、放大、缩小、及旋转等功能。

附图说明

为了能更进一步了解本实用新型的特征以及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。

附图中，

图1为现有技术中用手指操作触控面板的示意图；

图2为本实用新型的电容触控笔的示意图；

图3为本实用新型的电容触控笔的结构示意图；

图4为本实用新型的电容触控笔触碰触控面板的示意图；

图5为本实用新型的电容触控笔正对触碰触控面板时信号发射体向触控面板的接收电极发射输出信号的示意图；

图6为本实用新型的电容触控笔的原理框图；

图7为本实用新型的处理单元的电路原理图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型所采取的技术手段及其效果，以下结合本实用新型的优选实施例及其附图进行详细描述。

请参阅图2及图3，本实用新型提供一种电容触控笔100，用于在触控面板200上进行操作。使用时，如图4所示，为电容触控笔100触碰触控面板200的示意图，其中触控面板200仅示出了一对相互交叉配置的发射电极TX和接收电极RX。电容触控笔100位于触控面板200的触控区域，触控面板200获取电容触控笔100的触控信息，如电容触控笔100的位置、笔尖压力、按键等信息，从而执行对应的功能。

所述触控面板200中包括数个相互交错配置的发射电极TX和接收电极RX。所述电容触控笔100包括本体1及笔尖部2，所述笔尖部2设于本体1的一端。所述本体1包括中空的信号发射体11、及位于信号发射体11内部的处理单元12。所述笔尖部2包括连接于信号发射体11一端的笔盖21、及位于笔盖21内部的信号接收笔头23。所述信号发射体11及信号接收笔头23均电性连接处理单元12。

所述信号接收笔头23伸出笔盖21之外从而能够接触触控面板200，并用于接收触控面板200的发射电极TX发射出的充电电波信号Vi，并将充电电波信号Vi传输给处理单元12。

所述处理单元12用于将充电电波信号Vi进行滤波、放大处理之后传输输出信号Vout给信号发射体11。

所述信号发射体11用于将输出信号Vout发射给触控面板200的接收电极RX。

所述笔尖部2还包括设于笔盖21与信号接收笔头23之间的屏蔽套管22；所述信号发射体11、屏蔽套管22、及信号接收笔头23彼此之间均绝缘。所述笔盖21、屏蔽套管22、及信号接收笔头23相互间隔开。

具体地，所述笔盖21采用绝缘材质。所述屏蔽套管22采用导电材质，优选为金属。所述信号发射体11呈圆筒形。

如图5所示，为电容触控笔100正对触碰触控面板200时信号发射体向触控面板200的接收电极RX发射输出信号的示意图，为了简洁，触控面板200仅示出了数个接收电极RX。信号接收笔头23为接收触控面板200的发射电极TX发射的信号接收点，为了防止信号发射体11的发射信号(即输出信号Vout)的冲击而可能掩盖掉信号接收笔头23的接收信号(充电电波信号Vi)，通过屏蔽套管22的屏蔽作用，使得信号发射体11的发射信号到达触控面板200的接收电极RX处会呈现中空的圆环形状。接收电极RX会被外围的圆环处的电波信号(图5中的A区域)所充电而增加能量值，其电压值也会提高。而信号接收笔头23在触控面板200上的触控位置位于圆环内部的中空处，即隔离区(图5中的B区域)，就不会接收到信号发射体11发射出的电波信号，从而防止受到干扰。因此只需合理调节信号发射体11的内径尺寸、屏蔽套管22的直径、及信号接收笔头23的直径大小，即三者的间隔距离，就可以使得信号发射体11的发射信号与信号接收笔头23的接收信号互不干扰。

具体地，如图3所示，所述本体1上设有功能按键开关13。

如图7所示，所述处理单元12包括带通滤波电路121、及与带通滤波电路121电性连接的放大电路122。

请参阅图6，所述带通滤波电路121用于过滤掉充电电波信号Vi中频率过高或频率过低的信号源，并传输输入信号Vi’给放大电路122。从而可以和触控面板200的工作频率相适配，只允许触控面板200的发射电极TX专用的频率信号通过带通滤波电路121，以防止其它信号源的干扰。所述放大电路122用于将输入信号Vi’进行放大处理后传输输出信号Vout给信号发射体11。

具体地，所述带通滤波电路121包括高通电路1211及与高通电路1211电性连接的低通电路1212。所述高通电路1211允许高于第一预设频率的信号源通过，所述低通电路1212允许低于第二预设频率的信号源通过。所述第一预设频率小于第二预设频率。

在本实用新型的一具体实施例中，所述高通电路1211包括第一电容C1及第一电阻R1，所述低通电路1212包括第二电阻R2及第二电容C2。

所述第一电容C1的一端接入充电电波信号Vi，另一端连接第一节点P；第一电阻R1的一端连接第一节点P，另一端接地；第二电阻R2的一端连接第一节点P，另一端连接第二节点Q；第二电容C2的一端连接第二节点Q，另一端接地；所述第二节点Q传输输入信号Vi’给放大电路122。

所述放大电路122包括可变电阻R3、第四电阻R4、及运算放大器OPA。

运算放大器OPA的同相输入端接入输入信号Vi’；可变电阻R3的一端连接运算放大器OPA的反相输入端，另一端接地；第四电阻R4的一端连接运算放大器OPA的反相输入端，另一端连接运算放大器OPA的输出端；运算放大器OPA的正电压供应端连接电源正电压V_DDHI+，负电压供应端连接电源负电压V_DDHI-。

假设运算放大器OPA的输出端的电压为Vout。则分析该放大电路122可知，

当然，所述电容触控笔还包括供电单元(未图示)，用于提供电源正电压V_DDHI+及电源负电压V_DDHI-给运算放大器OPA，使得输出信号Vout可以达到V_DDHI-至V_DDHI+电压值之间。

所述功能按键开关13用于改变可变电阻R3的阻值，从而在输入信号Vi’不变的情况下，改变输出信号Vout的大小。

在本实用新型的一具体实施例中，所述可变电阻R3的阻值可以通过选择性并联电阻的方式进行改变，所述可变电阻R3包括并联的第五电阻R31、第六电阻R32、及第七电阻R33，其中第六电阻R32由第一开关K1控制通断，第七电阻R33由第二开关K2控制通断。所述第五电阻R31的一端连接运算放大器OPA的反相输入端，另一端接地；所述第六电阻R32的一端连接运算放大器OPA的反相输入端，另一端连接第一开关K1的一端，第一开关K1的另一端接地；所述第七电阻R33的一端连接运算放大器OPA的反相输入端，另一端连接第二开关K2的一端，第二开关K2的另一端接地。

所述功能按键开关13通过控制第一开关K1和第二开关K2的开闭从而改变可变电阻R3的阻值大小。

当第一开关K1与第二开关K2均断开时，可变电阻R3的阻值大小为第五电阻R31的阻值。

当第一开关K1闭合，第二开关K2断开时，根据欧姆定律可以得知可变电阻R3的阻值大小满足以下关系：

当第一开关K1断开，第二开关K2闭合时，根据欧姆定律可以得知可变电阻R3的阻值大小满足以下关系：

当第一开关K1与第二开关K2均闭合时，根据欧姆定律可以得知可变电阻R3的阻值大小满足以下关系：

需要说明的是，本实用新型的电容触控笔通过处理单元的放大电路的作用，能够将接收到的信号源放大再发射回触控位置处，由于信号源越强(电压值越大)，所需的触控面积越大。那么将信号源放大就相当于可以采用直径较小(如2mm)的笔头(即信号接收笔头)，实现较大触控面积(如直径6mm)的作用。本实用新型通过放大电路的信号放大作用，就可以把信号接收笔头的直径做得较小，以避免现有技术中笔头过大的缺陷。因此本实用新型的电容触控笔具备笔迹可以变细、笔划易控制、APP的图标可以做得更小、点选功能更多、在触控面板上可以书写的内容能够更多等优点。

并且通过功能按键开关13控制第一开关K1和第二开关K2的开闭，调节可变电阻R3的大小，进而改变放大电路122的放大倍数。也即在输入信号Vi一定的情况下，改变Vout的大小，相当于对于固定直径(如2mm)的信号接收笔头23，能够实现不同触控面积(如直径4mm、5mm、6mm、7mm等)的输入，据此就可根据不同触控面积来区别电容触控笔的各种功能，如笔迹出水、橡皮擦、放大、缩小、及旋转等功能。

综上所述，本实用新型提供一种电容触控笔，包括本体及笔尖部，所述笔尖部设于本体的一端；所述本体包括中空的信号发射体、及位于信号发射体内部的处理单元；所述笔尖部包括连接于信号发射体一端的笔盖、及位于笔盖内部的信号接收笔头；所述信号发射体及信号接收笔头均电性连接处理单元；所述信号接收笔头伸出笔盖之外从而能够接触触控面板，并用于接收触控面板的发射电极发射出的充电电波信号，并将充电电波信号传输给处理单元；所述处理单元用于将充电电波信号进行滤波、放大处理之后传输输出信号给信号发射体；所述信号发射体用于将输出信号发射给触控面板的接收电极。本实用新型的电容触控笔通过处理单元的放大电路的作用，就可以把信号接收笔头的直径做得较小，以避免现有技术中笔头过大的缺陷。并且具备笔迹可以变细、笔划易控制、APP的图标可以做得更小、点选功能更多、在触控面板上可以书写的内容能够更多等优点。另一方面，能够通过改变放大倍数来区别电容触控笔的各种功能，如笔迹出水、橡皮擦、放大、缩小、及旋转等功能。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本实用新型后附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种电容触控笔，用于在触控面板(200)上进行操作，所述触控面板(200)中包括数个相互交错配置的发射电极(TX)和接收电极(RX)；

其特征在于，所述电容触控笔包括本体(1)及笔尖部(2)，所述笔尖部(2)设于本体(1)的一端；所述本体(1)包括中空的信号发射体(11)、及位于信号发射体(11)内部的处理单元(12)；所述笔尖部(2)包括连接于信号发射体(11)一端的笔盖(21)、及位于笔盖(21)内部的信号接收笔头(23)；所述信号发射体(11)及信号接收笔头(23)均电性连接处理单元(12)；

所述信号接收笔头(23)伸出笔盖(21)之外从而能够接触触控面板(200)，并用于接收触控面板(200)的发射电极(TX)发射出的充电电波信号(Vi)，并将充电电波信号(Vi)传输给处理单元(12)；

所述处理单元(12)用于将充电电波信号(Vi)进行滤波、放大处理之后传输输出信号(Vout)给信号发射体(11)；

所述信号发射体(11)用于将输出信号(Vout)发射给触控面板(200)的接收电极(RX)。

2.如权利要求1所述的电容触控笔，其特征在于，所述笔尖部(2)还包括设于笔盖(21)与信号接收笔头(23)之间的屏蔽套管(22)；所述信号发射体(11)、屏蔽套管(22)、及信号接收笔头(23)彼此之间均绝缘，所述笔盖(21)、屏蔽套管(22)、及信号接收笔头(23)相互间隔开。

3.如权利要求2所述的电容触控笔，其特征在于，所述笔盖(21)采用绝缘材质，所述屏蔽套管(22)采用导电材质。

4.如权利要求1所述的电容触控笔，其特征在于，所述处理单元(12)包括带通滤波电路(121)、及与带通滤波电路(121)电性连接的放大电路(122)；所述带通滤波电路(121)用于过滤掉充电电波信号(Vi)中频率过高及频率过低的信号源，并传输输入信号(Vi’)给放大电路(122)；所述放大电路(122)用于将输入信号(Vi’)进行放大处理后传输输出信号(Vout)给信号发射体(11)。

5.如权利要求4所述的电容触控笔，其特征在于，所述带通滤波电路(121)包括高通电路(1211)及与高通电路(1211)电性连接的低通电路(1212)；所述高通电路(1211)包括第一电容(C1)及第一电阻(R1)，所述低通电路(1212)包括第二电阻(R2)及第二电容(C2)；

第一电容(C1)的一端接入充电电波信号(Vi)，另一端连接第一节点(P)；第一电阻(R1)的一端连接第一节点(P)，另一端接地；第二电阻(R2)的一端连接第一节点(P)，另一端连接第二节点(Q)；第二电容(C2)的一端连接第二节点(Q)，另一端接地；所述第二节点(Q)传输输入信号(Vi’)给放大电路(122)。

6.如权利要求5所述的电容触控笔，其特征在于，所述高通电路(1211)允许高于第一预设频率的信号源通过，所述低通电路(1212)允许低于第二预设频率的信号源通过；所述第一预设频率小于第二预设频率。

7.如权利要求4所述的电容触控笔，其特征在于，所述放大电路(122)包括可变电阻(R3)、第四电阻(R4)、及运算放大器(OPA)；

运算放大器(OPA)的同相输入端接入输入信号(Vi’)；可变电阻(R3)的一端连接运算放大器(OPA)的反相输入端，另一端接地；第四电阻(R4)的一端连接运算放大器(OPA)的反相输入端，另一端连接运算放大器(OPA)的输出端；运算放大器(OPA)的正电压供应端连接电源正电压(V_DDHI+)，负电压供应端连接电源负电压(V_DDHI-)。

8.如权利要求7所述的电容触控笔，其特征在于，所述本体(1)上设有功能按键开关(13)；所述功能按键开关(13)用于改变可变电阻(R3)的阻值，从而在输入信号(Vi’)不变的情况下，改变输出信号(Vout)的大小。

9.如权利要求8所述的电容触控笔，其特征在于，所述可变电阻(R3)包括并联的第五电阻(R31)、第六电阻(R32)、及第七电阻(R33)，第六电阻(R32)由第一开关(K1)控制通断，第七电阻(R33)由第二开关(K2)控制通断；所述第五电阻(R31)的一端连接运算放大器(OPA)的反相输入端，另一端接地；所述第六电阻(R32)的一端连接运算放大器(OPA)的反相输入端，另一端连接第一开关(K1)的一端，第一开关(K1)的另一端接地；所述第七电阻(R33)的一端连接运算放大器(OPA)的反相输入端，另一端连接第二开关(K2)的一端，第二开关(K2)的另一端接地；

所述功能按键开关(13)通过控制第一开关(K1)和第二开关(K2)的开闭从而改变可变电阻(R3)的阻值大小。

10.如权利要求1所述的电容触控笔，其特征在于，所述信号发射体(11)呈圆筒形。

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