CN217543813U - 独立式双线圈无线无源电磁笔、双线圈无线电磁书写系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电子信息输入设备技术领域，具体涉及一种独立式双线圈无线无源电磁笔、双线圈无线电磁书写系统。独立式双线圈无线无源电磁笔包括：笔管单元；笔尖单元，活动安装在笔管单元的一端；线圈磁环单元，位于笔管单元内部，用于提供电能；信息控制单元，位于笔管单元内部，分别与笔尖单元、线圈磁环单元连通；其中所述笔尖单元设置为触发单元，适于将笔尖单元与书写介质之间的笔压数据传输至信息控制单元，以控制线圈磁环单元提供电能。接收线圈通过转换电路接收磁场转换的电能，并输送至信息控制单元；发射线圈适于发出固定的频率信号，以通过信息控制单元判断笔尖单元在天线板中的坐标位置，保证电磁笔的持续工作和对输入信号精准快速的数据处理。

Description

独立式双线圈无线无源电磁笔、双线圈无线电磁书写系统

技术领域

本实用新型属于电子信息输入设备技术领域，具体涉及一种独立式双线圈无线无源电磁笔、双线圈无线电磁书写系统。

背景技术

电磁输入技术具有精度高，手写时有压感，不影响显示屏显示效果等特点，因此，被广泛应用于手写电脑、电子书、手写液晶屏等各种电子产品中。目前，传统电磁笔布线架构为发射线圈和接收线圈为同一组线圈，共用相同的天线线圈回路，采用LC共振式感应原理，电磁笔中不含主动震荡电路，既当作接收回路也作为发送回路，导致电磁笔发射和接收之间的切换效率低，发射功率不足和接收信号不稳定，使其适配的电磁式手写笔无法得到持续供电和接收信号不稳定，从而无法快速的获取所需的能量信号和对应频率。

实用新型内容

本实用新型提供了一种独立式双线圈无线无源电磁笔、双线圈无线电磁书写系统，将笔尖单元设置为触发单元，以使笔尖单元与书写介质之间的笔压数据传输至信息控制单元，用于控制线圈磁环单元向独立式双线圈无线无源电磁笔提供电能，保证电磁笔的持续工作和对输入信号精准快速的数据处理。

为了解决上述技术问题，第一方面，本实用新型提供了一种独立式双线圈无线无源电磁笔，包括：笔管单元；笔尖单元，活动安装在笔管单元的一端；线圈磁环单元，位于笔管单元内部；信息控制单元，位于笔管单元内部，分别与笔尖单元、线圈磁环单元连通；所述笔尖单元设置为触发单元，适于将笔尖单元与书写介质之间的笔压数据传输至信息控制单元，以控制线圈磁环单元提供电能；所述线圈磁环单元包括：线圈柱，套设在笔尖单元上；发射线圈，有序缠绕在线圈柱的侧面；接收线圈，有序缠绕在线圈柱的侧面；所述接收线圈通过转换电路接收磁场转换的电能，并输送至信息控制单元；所述发射线圈适于发出固定的频率信号，以通过信息控制单元判断笔尖单元在天线板中的坐标位置。

进一步，所述笔尖单元包括：安装端，通过笔尖固定结构安装在笔管单元内部；书写端，位于安装端上，突出笔管单元端部的书写口，以与书写介质接触；限位部，位于安装端和书写端的交接处；所述书写端的外形轮廓小于笔管单元端部的书写口且限位部的外形轮廓大于笔管单元端部的书写口，以将安装端限制在笔管单元内部。

进一步，所述信息控制单元包括：信号处理模块和与信号处理模块连接的压力传感模块；其中所述笔尖固定结构为可伸缩结构；所述压力传感模块位于笔尖固定结构的端部；当笔尖单元接触不同的书写介质时，笔尖单元的书写端带动笔尖单元固定结构产生细微的伸缩并与压力传感模块相接触，以产生不断变化的频率信号；以及所述信号处理模块解析所述不断变化的频率信号，以形成笔尖单元与书写介质之间的笔压数据。

进一步，所述信息控制单元还包括：与信号处理模块连接的储能模块；所述信号处理模块适于通过转换电路控制线圈磁环单元提供电能并存储至储能模块中。

进一步，所述转换电路包括：正极通过电阻R1和电感L1组成的并联电路与稳压二极管X1串联至输出Out角；负极通过三路串联至接GND地角，一路串联电阻R2，一路串联电容C3和电容C4，一路串联电阻R3，三路组成并联电路与二极管Q1串联至输出Out角；将正极、负极分别连接在接收线圈的两端，以获取电能，输出Out角分别连接至信号处理模块和储能模块。

进一步，所述信息控制单元还包括：与信号处理模块连接的按键模块；所述按键模块包括：分别控制高低电平信号的第一按键、第二按键。

进一步，所述线圈柱套设在笔尖单元的安装端外侧；所述发射线圈与接收线圈均倾斜缠绕在线圈柱的侧面且二者相对并排设置，以使发射线圈与接收线圈的交界处形成V形结构。

进一步，所述独立式双线圈无线无源电磁笔还包括安装在笔管单元另一端的笔帽单元。

第二方面，本实用新型还提供了一种双线圈无线电磁书写系统，包括：独立式双线圈无线无源电磁天线板布线系统和如前所述的独立式双线圈无线无源电磁笔；其中所述独立式双线圈无线无源电磁天线板布线系统，包括：电磁天线板模块和控制电路模块，以及连接二者的传输线圈阵列；所述电磁天线板模块包括：天线板和有序排列在天线板两面的发射线圈阵列、接收线圈阵列；所述发射线圈阵列设置为对独立式双线圈无线无源电磁笔发射无线充电信号，以对独立式双线圈无线无源电磁笔提供电能；所述接收线圈阵列设置为接收独立式双线圈无线无源电磁笔发出的频率信号；所述控制电路模块设置为通过传输线圈阵列接收所述频率信号和/或调节所述无线充电信号。

本实用新型的有益效果是，本实用新型的独立式双线圈无线无源电磁笔将笔尖单元设置为触发单元，以使笔尖单元与书写介质之间的笔压数据传输至信息控制单元，通过接收线圈通过转换电路接收磁场转换的电能并输送至信息控制单元，用于控制线圈磁环单元向独立式双线圈无线无源电磁笔提供电能；通过发射线圈发出固定的频率信号，以通过信息控制单元判断笔尖单元在天线板中的坐标位置，保证电磁笔的持续工作和对输入信号精准快速的数据处理。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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是独立式双线圈无线无源电磁笔的结构示意图；

图2是独立式双线圈无线无源电磁笔的横截面在竖直平面上的截面示意图；

图3是独立式双线圈无线无源电磁笔的横截面在水平面上的截面示意图；

图4是独立式双线圈无线无源电磁笔的原理框图；

图5是信息控制单元在竖直平面上的电路布局示意图；

图6是信息控制单元在水平面上的电路布局示意图；

图7是按键模块的结构示意图；

图8是转换电路的结构示意图；

图9是另一种独立式双线圈无线无源电磁笔的结构示意图；

图中：

笔管单元1，笔管单元1端部的书写口11，笔尖单元2，安装端21，书写端22，限位部23，笔尖固定结构24，线圈磁环单元3，线圈柱31，发射线圈32，发射线圈32的连接触点321，接收线圈33，接收线圈33的连接触点331，信息控制单元4，信号处理模块41，压力传感模块42，压力传感模块42的连接触点421，储能模块43，储能模块43的连接触点431，按键模块44，第一按键441、第二按键442，笔帽单元5。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

见图1-图9，本实施例1提供了一种独立式双线圈无线无源电磁笔，包括：笔管单元1；笔尖单元2，活动安装在笔管单元1的一端；线圈磁环单元3，位于笔管单元1内部；信息控制单元4，位于笔管单元1内部，分别与笔尖单元2、线圈磁环单元3连通；所述笔尖单元1设置为触发单元，适于将笔尖单元2与书写介质之间的笔压数据传输至信息控制单元4，以控制线圈磁环单元3提供电能；所述线圈磁环单元3包括：线圈柱31，套设在笔尖单元2上；发射线圈32，有序缠绕在线圈柱31的侧面；接收线圈33，有序缠绕在线圈柱31的侧面；所述接收线圈33通过转换电路接收磁场转换的电能，并输送至信息控制单元4；所述发射线圈32适于发出固定的频率信号，以通过信息控制单元4判断笔尖单元2在天线板中的坐标位置。

可选的，见图1、图2和图3，所述线圈柱31套设在笔尖单元2的安装端21外侧；所述发射线圈32与接收线圈33均倾斜缠绕在线圈柱31的侧面且二者相对并排设置，以使发射线圈32与接收线圈33的交界处形成V形结构。

可选的，见图1，所述独立式双线圈无线无源电磁笔还包括安装在笔管单元1另一端的笔帽单元5。笔尖单元2设置为活动单元，按键模块44和笔帽单元5依附笔管单元1之上，可以根据不同结构造型和使用环境变换不同的材质和位置，如图9示意了结构类似、造型不同的另一种立式双线圈无线无源电磁笔。

作为笔尖单元的一种可选的实施方式。

见图2和图3，所述笔尖单元2包括：安装端21，通过笔尖固定结构24安装在笔管单元1内部；书写端22，位于安装端21上，突出笔管单元1端部的书写口11，以与书写介质接触；限位部23，位于安装端21和书写端22的交接处；所述书写端22的外形轮廓小于笔管单元1端部的书写口11且限位部23的外形轮廓大于笔管单元1端部的书写口11，以将安装端21限制在笔管单元1内部，既可以满足笔尖单元2的书写端22正常活动，又可以防止笔尖单元2从笔管单元1掉出。

作为信息控制单元的一种可选的实施方式。

见图4-图8，所述信息控制单元4包括：信号处理模块41和与信号处理模块41连接的压力传感模块42；其中所述笔尖固定结构24为可伸缩结构；所述压力传感模块42位于笔尖固定结构24的端部；当笔尖单元2接触不同的书写介质时，笔尖单元2的书写端22会顶动笔尖单元固定结构24产生细微的伸缩并与压力传感模块42相接触，以产生不断变化的频率信号；以及所述信号处理模块41解析所述不断变化的频率信号，以形成笔尖单元2与书写介质之间的笔压数据。

可选的，见图4，所述信息控制单元4还包括：与信号处理模块41连接的储能模块43；所述信号处理模块41适于通过转换电路控制线圈磁环单元3提供电能并存储至储能模块43中。具体的，所述转换电路包括：正极(+)通过8.2K电阻R1和10Uh电感L1组成的并联电路与6730稳压二极管X1串联至输出Out角；负极(-)通过三路串联至接GND地角，一路串联100K电阻R2，一路串联0.1uF/16V电容C3和10uF/16V电容C4，一路串联100K电阻R3，三路组成并联电路与二极管Q1串联至输出Out角，通过以上电路组成接收和转换电能的滤波电路和震荡电路，以供电磁笔所需的电能；将正极、负极分别连接在接收线圈的两端，以获取电能，输出Out角分别连接至信号处理模块41和储能模块43，其它单元或模块也对应连接至信号处理模块41上组成电路，从而实现对接收磁能电能的转换及输入电源的滤波升降压控制，达到与独立式双线圈无线无源天线板之间快速精准高效的传递数据和信号交互的目的。

可选的，见图4、图5和图7，所述信息控制单元4还包括：与信号处理模块41连接的按键模块44；所述按键模块44包括：分别控制高低电平信号的第一按键441、第二按键442。

具体的，见图5和图6，在本案中，所述信号处理模块41设置为信号触发、发射及接收频率信号的功率大小的调节控制和数据信息的转换传递，集成在信息控制单元4的电路板上；所述笔尖单元2设置为发射频率信号的触发开关装置通过与压力传感模块产生不断变化的频率信号；压力传感模块设置为压力感应无极开关装置，例如但不限于SENSOR压力传感器，通过电路板上的压力传感模块42的连接触点421与信号处理模块41相连，以将不断变化的频率信号传输至信号处理模块41，解析得到笔尖单元2与书写介质之间的笔压数据；按键模块44设置为发射固定频率信号功能触发的自定义按钮开关装置，分为第一按键441和第二按键442，如SW1按键、SW2按键，分别控制发射线圈32的发射电平；发射线圈32设置为发射频率信号，亦称之为主动震荡电路，通过电路板上的发射线圈32的连接触点321与信号处理模块41相连；接收线圈33设置为对电磁笔提供信号能量，亦称之为无线充电电路，通过电路板上的接收线圈33的连接触点331与信号处理模块41相连；其中所述发射线圈32和接收线圈33有序排列在上下两段不同的线圈柱31(一般为磁导体载体)上，以实现各自独立分开布列，避免发射和接收复用同一组线圈的情况，从而实现了独立式双线圈双组控制电路线圈阵列，以保证提供充足的无线发射信号和稳定的接收信号，用于独立式双线圈无线无源电磁笔的持续工作和控制单元对其输入信号精准快速的数据处理，解决了传统技术方案中存在发射功率不足，接收信号不稳定，从而造成数据计算偏差大，抗干扰性差和有尺寸有限制等问题；储能模块43设置为对接收线圈33所接收到的信号能量进行储存，通过电路板上的储能模块43的连接触点431与信号处理模块41相连，以备发射线圈32使用。以上电路在电路板上对应连接，构成了一个完整的独立式双线圈无线无源电磁笔对于信号接收和数据收发射的电路模块。

此外，所述线圈磁环单元3中的接收信号线圈33接收来至靠近独立式双线圈电磁天线板产生的磁场时所转换的电能，保证信息控制单元4工作时所需的能量，一部分转换电能保存至储能模块43，当一些磁场较低或者转换不及时的时候，由储能模块43和接收信号线圈33共同提供信息控制单元4工作时所需的能量，以保证充足稳定的电能。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例2还提供了一种双线圈无线电磁书写系统，包括：独立式双线圈无线无源电磁天线板布线系统和如前所述的独立式双线圈无线无源电磁笔；其中所述独立式双线圈无线无源电磁天线板布线系统，包括：电磁天线板模块和控制电路模块，以及连接二者的传输线圈阵列；所述电磁天线板模块包括：天线板和有序排列在天线板两面的发射线圈阵列、接收线圈阵列；所述发射线圈阵列设置为对独立式双线圈无线无源电磁笔发射无线充电信号，以对独立式双线圈无线无源电磁笔提供电能；所述接收线圈阵列设置为接收独立式双线圈无线无源电磁笔发出的频率信号；所述控制电路模块设置为通过传输线圈阵列接收所述频率信号和/或调节所述无线充电信号。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种独立式双线圈无线无源电磁笔，其特征在于，包括：

笔管单元；

笔尖单元，活动安装在笔管单元的一端；

线圈磁环单元，位于笔管单元内部；

信息控制单元，位于笔管单元内部，分别与笔尖单元、线圈磁环单元连通；

所述笔尖单元设置为触发单元，适于将笔尖单元与书写介质之间的笔压数据传输至信息控制单元，以控制线圈磁环单元提供电能；

所述线圈磁环单元包括：

线圈柱，套设在笔尖单元上；

发射线圈，有序缠绕在线圈柱的侧面；

接收线圈，有序缠绕在线圈柱的侧面；

所述接收线圈通过转换电路接收磁场转换的电能，并输送至信息控制单元；

所述发射线圈适于发出固定的频率信号，以通过信息控制单元判断笔尖单元在天线板中的坐标位置。

2.根据权利要求1所述的独立式双线圈无线无源电磁笔，其特征在于，

所述笔尖单元包括：

安装端，通过笔尖固定结构安装在笔管单元内部；

书写端，位于安装端上，突出笔管单元端部的书写口，以与书写介质接触；

限位部，位于安装端和书写端的交接处；

所述书写端的外形轮廓小于笔管单元端部的书写口且限位部的外形轮廓大于笔管单元端部的书写口，以将安装端限制在笔管单元内部。

3.根据权利要求2所述的独立式双线圈无线无源电磁笔，其特征在于，

所述信息控制单元包括：信号处理模块和与信号处理模块连接的压力传感模块；其中

所述笔尖固定结构为可伸缩结构；

所述压力传感模块位于笔尖固定结构的端部；

当笔尖单元接触不同的书写介质时，笔尖单元的书写端带动笔尖单元固定结构产生细微的伸缩并与压力传感模块相接触，以产生不断变化的频率信号；以及

所述信号处理模块解析所述不断变化的频率信号，以形成笔尖单元与书写介质之间的笔压数据。

4.根据权利要求3所述的独立式双线圈无线无源电磁笔，其特征在于，

所述信息控制单元还包括：与信号处理模块连接的储能模块；

所述信号处理模块适于通过转换电路控制线圈磁环单元提供电能并存储至储能模块中。

5.根据权利要求4所述的独立式双线圈无线无源电磁笔，其特征在于，

所述转换电路包括：

正极通过电阻R1和电感L1组成的并联电路与稳压二极管X1串联至输出Out角；

负极通过三路串联至接GND地角，一路串联电阻R2，一路串联电容C3和电容C4，一路串联电阻R3，三路组成并联电路与二极管Q1串联至输出Out角；

将正极、负极分别连接在接收线圈的两端，以获取电能，输出Out角分别连接至信号处理模块和储能模块。

6.根据权利要求3所述的独立式双线圈无线无源电磁笔，其特征在于，

所述信息控制单元还包括：与信号处理模块连接的按键模块；

所述按键模块包括：分别控制高低电平信号的第一按键、第二按键。

7.根据权利要求2所述的独立式双线圈无线无源电磁笔，其特征在于，

所述线圈柱套设在笔尖单元的安装端外侧；

所述发射线圈与接收线圈均倾斜缠绕在线圈柱的侧面且二者相对并排设置，以使发射线圈与接收线圈的交界处形成V形结构。

8.根据权利要求1所述的独立式双线圈无线无源电磁笔，其特征在于，

所述独立式双线圈无线无源电磁笔还包括安装在笔管单元另一端的笔帽单元。

9.一种双线圈无线电磁书写系统，其特征在于，包括：

独立式双线圈无线无源电磁天线板布线系统和如权利要求1-8任一项所述的独立式双线圈无线无源电磁笔；其中

所述独立式双线圈无线无源电磁天线板布线系统，包括：电磁天线板模块和控制电路模块，以及连接二者的传输线圈阵列；所述电磁天线板模块包括：天线板和有序排列在天线板两面的发射线圈阵列、接收线圈阵列；

所述发射线圈阵列设置为对独立式双线圈无线无源电磁笔发射无线充电信号，以对独立式双线圈无线无源电磁笔提供电能；

所述接收线圈阵列设置为接收独立式双线圈无线无源电磁笔发出的频率信号；

所述控制电路模块设置为通过传输线圈阵列接收所述频率信号和/或调节所述无线充电信号。

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