DE102012006091A1

DE102012006091A1 - Kontaktloses Eingabegerät für Computerperipherie und dessen Verfahren

Info

Publication number: DE102012006091A1
Application number: DE102012006091A
Authority: DE
Inventors: Ho-Sung WU; Chih Min Liu
Original assignee: KYE Systems Corp
Current assignee: KYE Systems Corp
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2012-09-27
Also published as: US8847886B2; TWI450134B; US20120242575A1; JP2012203913A; TW201239686A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein kontaktloses Eingabegerät für Computerperipherie und dessen Verfahren, wobei das kontaktlose Eingabegerät für Computerperipherie ein Induktionsmodul und ein Zeigermodul umfagsspule und ein Induktionselement und das Zeigermodul eine Energiespeicherspule und ein nichtlineares Element beinhaltet. Wenn die Stromversorgungsspule des Induktionsmoduls ein erstes Schwingungssignal erzeugt, erzeugt die Energiespeicherspule des Znal eine Induktionsspannung, die von dem nichtlinearen Element beeinflusst wird, wodurch ein zweites Schwingungssignal erzeugt wird. Das Induktionselement erzeugt entsprechend dem zweiten Schwingungssignal ein Steuersignal.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Eingabegerät insbesondere ein kontaktloses Eingabegerät für Computerperipherie und dessen Verfahren.
Stand der Technik
Das Digitalisiertablett verwendet üblicherweise eine drahtlose Zeigereinrichtung. Wenn die drahtlose Zeigereinrichtung das Digitalisiertablett kontaktiert, erzeugt die Zeigereinrichtung ein Induktionssignal, durch das das Digitalisiertablett die Koordinaten der Zeigereinrichtung ermitteln und an den Computer senden kann.
Um auf die Batterie zu verzichten, kann der für den Betrieb erforderliche Strom der drahtlosen Zeigereinrichtung durch elektromagnetische Resonanz erzeugt werden. Die drahtlose Zeigereinrichtung kann das empfangene elektromagnetische Resonanzsignal in elektromagnetisches Induktionssignal umwandeln.
Die Zeigereinrichtung weist zwei unterschiedliche Spulen auf. Eine Spule dient zum Empfang des elektromagnetischen Resonanzsignals. Die andere Spule dient zum Senden des elektromagnetischen Induktionssignals. 1 zeigt einen Schaltplan der herkömmlichen Zeigereinrichtung. Die Zeigereinrichtung umfasst ein Empfangsmodul 70, ein Umwandlungsmodul 80 und ein Sendemodul 90. Das Empfangsmodul 70 beinhaltet eine erste Spule 72, einen ersten Kondensator 73, einen zweiten Kondensator 74, einen dritten Kondensator 75, einen vierten Kondensator 76, einen fünften Kondensator 77 und eine Zenar-Diode 78. Das Umwandlungsmodul 80 beinhaltet einen Filter 82 und einen Gleichstrom-Gleichstrom-Umwandler 84. Das Sendemodul 90 beinhaltet einen ersten Widerstand 911, einen zweiten Widerstand 912, einen dritten Widerstand 913, einen vierten Widerstand 914, einen sechsten Kondensator 921, einen siebten Kondensator 922, einen achten Kondensator 923, einen neunten Kondensator 924, einen zehnten Kondensator 925, einen elften Kondensator 926, einen zwölften Kondensator 927, einen dreizehnten Kondensator 928, einen vierzehnten Kondensator 929, einen fünfzehnten Kondensator 930, eine zweite Spule 941, eine dritte Spule 942 und einen ersten Transistor 951.
Die erste Spule 72 dient zum Empfang des elektromagnetischen Resonanzsignals. Die zweite und dritte Spule 941, 942 dienen zum Senden des elektromagnetischen Induktionssignals. Wie aus 1 ersichtlich ist, benötigt die drahtlose Zeigereinrichtung eine hohe Anzahl von Bauelementen, so dass die Herstellungskosten hoch sind. Mehrere Kondensatoren können zwar von einem Kondensator mit hohem Kapazitätswert ersetzt werden, muss das Volumen der Zeigereinrichtung jedoch vergrößert werden, um diese Bauelemente aufzunehmen.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kontaktloses Eingabegerät für Computerperipherie und dessen Verfahren zu schaffen, wobei das kontaktlose Eingabegerät für Computerperipherie ein Induktionsmodul und ein Zeigermodul umfasst, wobei das Induktionsmodul eine Stromversorgungsspule und ein Induktionselement und das Zeigermodul eine Energiespeicherspule und ein nichtlineares Element beinhaltet.
Wenn die Stromversorgungsspule des Induktionsmoduls ein erstes Schwingungssignal erzeugt, erzeugt die Energiespeicherspule des Zeigermoduls entsprechend dem ersten Schwingungssignal eine Induktionsspannung, die von dem nichtlinearen Element beeinflusst wird, wodurch ein zweites Schwingungssignal erzeugt wird. Schließlich erzeugt das Induktionselement entsprechend dem zweiten Schwingungssignal ein Steuersignal.
Beim erfindungsgemäßen kontaktlosen Eingabeverfahren für Computerperipherie erzeugt zunächst das Induktionsmodul ein erstes Schwingungssignal für das Zeigermodul. Anschließend erzeugt das Zeigermodul entsprechend dem ersten Schwingungssignal eine Induktionsspannung. Danach beeinflusst das nichtlineare Element des Zeigermoduls die Induktionsspannung, wodurch ein zweites Schwingungssignal erzeugt wird und das Zeigermodul das zweite Schwingungssignal an das Induktionsmodul sendet. Schließlich erzeugt das Induktionsmodul entsprechend dem zweiten Schwingungssignal ein Steuersignal.
Das erste Schwingungssignal besitzt eine erste Frequenz und das zweite Schwingungssignal besitzt die erste Frequenz und mehrere hohe Harmonische der ersten Frequenz, wobei das Induktionselement das zweite Schwingungssignal filtert und ein Positioniersignal erhält und entsprechend dem Positioniersignal ein Steuersignal erzeugt.
Bei der Erfindung kann das Zeigermodul nur durch wenige Bauelemente ein zweites Schwingungssignal für das Induktionsmodul erzeugen, das somit entsprechend dem zweiten Schwingungssignal ein Steuersignal erzeugt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ein Schaltplan der herkömmlichen Lösung,
2 eine Blockdarstellung des erfindungsgemäßen kontaktlosen Eingabegeräts für Computerperipherie,
3 eine Umwandlungskurve des nichtlinearen Elements,
4A ein Sequenzdiagramm des Spannungswerts des Eingabesignals,
4B ein Sequenzdiagramm des Spannungswerts des Ausgabesignals,
5 ein Schaltplan des Zeigermoduls,
6 ein Ablaufdiagramm des kontaktlosen Eingabeverfahrens.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen.
2 zeigt eine Blockdarstellung der Erfindung.
Das erfindungsgemäße kontaktlose Eingabegerät 10 umfasst ein Induktionsmodul 20 und ein Zeigermodul 30. Das Induktionsmodul 20 kann durch ein Digitalisiertablett und das Zeigermodul 30 kann durch einen Digitalisierstift gebildet sein. Das Zeigermodul 30 ist in der Arbeitszone des Induktionsmoduls 20 angeordnet. Das kontaktlose Eingabegerät 10 kann als Computer-Peripheriegerät verwendet werden. Der Benutzer kann durch das Zeigermodul 30 des kontaktlosen Eingabegeräts 10 den Computer bedienen.
Das Induktionsmodul 20 beinhaltet eine Stromversorgungsspule 22 und ein Induktionselement 24. Die Stromversorgungsspule 22 dient zur Erzeugung eines ersten Schwingungssignals. Das Induktionselement 24 erzeugt entsprechend einem zweiten Schwingungssignal ein Steuersignal. Das erste und zweite Schwingungssignal können durch elektromagnetische Welle mit unterschiedlicher Frequenz gebildet sind.
Die Stromversorgungsspule 22 ist durch ringförmigen Draht gebildet und kann einen Wechselstrom in elektromagnetische Welle umwandeln. Das Induktionselement 24 weist eine Empfangsspule 25 und eine Recheneinheit 26 auf. Die Empfangsspule 25 kann durch die Resonanz mit dem zweiten Schwingungssignal einen Induktionsstrom erzeugen. Die Recheneinheit 26 kann entsprechend dem Stromwert des Induktionsstroms die Signalstärke des zweiten Schwingungssignals errechnen und erzeugt entsprechend der Signalstärke ein Steuersignal.
Das Zeigermodul 30 beinhaltet eine Energiespeicherspule 32 und ein nichtlineares Element 34. Die Energiespeicherspule 32 dient zum Empfang des ersten Schwingungssignals. Das nichtlineare Element 34 ist mit der Energiespeicherspule 32 verbunden und beeinflusst die Induktionsspannung, damit das zweite Schwingungssignal erzeugt wird.
Die Energiespeicherspule 32 kann durch die Resonanz mit dem ersten Schwingungssignal einen Induktionsstrom und entsprechend dem Induktionsstrom eine Induktionsspannung erzeugen.
3 zeigt die Umwandlungskurve des nichtlinearen Elements 34. Die horizontale Achse steht für den Spannungswert des Eingabesignals. Die vertikale Achse steht für den Spannungswert des Ausgabesignals. Wenn der Spannungswert des Eingabesignals in einem ersten Bereich liegt, ist der Spannungswert des Ausgabesignals proportional zum Spannungswert des Eingabesignals. Wenn der Spannungswert des Eingabesignals in einem zweiten Bereich liegt, ist der Spannungswert des Ausgabesignals konstant. D. h. der erste Bereich befindet sich zwischen einem oberen Grenzwert und einem unteren Grenzwert. Wenn der Spannungswert des Eingabesignals den oberen Grenzwert überschreitet, wird der Spannungswert des Ausgabesignals auf einen ersten bestimmten Wert gehalten. Wenn der Spannungswert des Eingabesignals den unteren Grenzwert unterschreitet, wird der Spannungswert des Ausgabesignals auf einen zweiten bestimmten Wert gehalten.
4A zeigt das Sequenzdiagramm des Spannungswerts des Eingabesignals. 4B zeigt das Sequenzdiagramm des Spannungswerts des Ausgabesignals. Wenn der Spannungswert des Eingabesignals in einem ersten Bereich liegt, ist der Spannungswert des Ausgabesignals gleich wie der Spannungswert des Eingabesignals. Der Spannungswert des Eingabesignals bildet mit der Zeit eine sinusförmige Welle. Wenn sich der Spannungswert des Eingabesignals in der positiven Halbperiode befindet und die Amplitude der Sinuswelle den oberen Grenzwert überschreitet, wird der Spannungswert des Ausgabesignals auf den oberen Grenzwert gehalten. Wenn sich der Spannungswert des Eingabesignals in der negativen Halbperiode befindet und die Amplitude der Sinuswelle den unteren Grenzwert unterschreitet, wird der Spannungswert des Ausgabesignals auf den unteren Grenzwert gehalten.
Da die Induktionsspannung durch die Resonanz des ersten Schwingungssignals erzeugt wird, besitzen das erste Schwingungssignal und die Induktionsspannung beide die erste Frequenz. Das nichtlineare Element 34 kann die Induktionsspannung beeinflussen, so dass die Induktionsspannung eine nichtkontinuierliche Wellenform hat. Die nichtkontinuierliche Wellenform bildet im Frequenzspektrum mehrere hohe Harmonische, deren Frequenz das ganzzahlige Fach der ersten Frequenz ist.
Das zweite Schwingungssignal des Zeigermoduls 30 besitzt die erste Frequenz und mehrere hohe Harmonische der ersten Frequenz. Das Induktionsmodul 20 filtert das zweite Schwingungssignal und erhält ein Positioniersignal. Die Amplitude der hohen Harmonischen im zweiten Schwingungssignal verkleinert sich mit der Vergrößerung der Entfernung von der ersten Frequenz. Das Induktionsmodul 20 kann die der ersten Frequenz naheliegenden hohen Harmonische als Positioniersignal verwenden. Das Induktionsmodul 20 kann einen Bandpassfilter verwenden, das zweite Schwingungssignal zu filtern, um das Positioniersignal zu erzeugen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Mittelfrequenz die dreifache Frequenz der ersten Frequenz. D. h. die Mittelfrequenz des Positioniersignals ist die dreifache Frequenz der ersten Frequenz. Das Induktionsmodul 20 erzeugt entsprechend dem Positioniersignal das Steuersignal.
5 zeigt einen Schaltplan des Zeigermoduls. Das Zeigermodul 30 beinhaltet eine Übersteuerungsschaltung 36, eine Energiespeicherspule 32 und einen Matching-Kondensator 39. Die Energiespeicherspule 32 kann durch einen Induktor gebildet sein. Die Übersteuerungsschaltung 36 ist durch das nichtlineare Element 34 gebildet und weist eine erste Zenar-Diode 37 und eine zweite Zenar-Diode 38 auf. Die erste Zenar-Diode 37 dient zum Beeinflussender positiven Halbperiode. Die zweite Zenar-Diode 38 dient zum Beeinflussen der negativen Halbperiode. Der Matching-Kondensator 39 des Zeigermoduls 30 besitzt einen Kapazitätswert und kann durch Umschalten die Resonanzfrequenz verstellen, damit die Energiespeicherspule 32 das erste Schwingungssignal tatsächlich empfangen kann.
Die Erfindung betrifft weiter ein kontaktloses Eingabeverfahren für Computerperipherie. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen kontaktlosen Eingabeverfahrens.
Im Schritt S101 erzeugt das Induktionsmodul 20 ein erstes Schwingungssignal für das Zeigermodul 30.
Im Schritt S103 empfängt das Zeigermodul 30 das erste Schwingungssignal und erzeugt entsprechend dem ersten Schwingungssignal eine Induktionsspannung.
Im Schritt S105 beeinflusst das nichtlineare Element 34 des Zeigermoduls 30 die Induktionsspannung, wodurch ein zweites Schwingungssignal erzeugt wird und das Zeigermodul 30 das zweite Schwingungssignal an das Induktionsmodul 20 sendet.
Im Schritt S107 erzeugt das Induktionsmodul 20 entsprechend dem zweiten Schwingungssignal ein Steuersignal.
Bei der Erfindung kann das Zeigermodul nur durch wenige Bauelemente ein zweites Schwingungssignal für das Induktionsmodul erzeugen, das somit entsprechend dem zweiten Schwingungssignal ein Steuersignal erzeugt. Im Vergleich mit dem Stand der Technik werden die Herstellungskosten erheblich reduziert.
Die vorstehende Beschreibung stellt nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar und soll nicht als Definition der Grenzen und des Bereiches der Erfindung dienen. Alle gleichwertige Änderungen und Modifikationen gehören zum Schutzbereich dieser Erfindung.
Bezugszeichenliste

10: kontaktloses Eingabegerät
20: Induktionsmodul
22: Stromversorgungsspule
24: Induktionselement
25: Empfangsspule
26: Recheneinheit
30: Zeigermodul
32: Energiespeichermodul
34: nichtlineares Element
36: Übersteuerungsschaltung
37: erste Zenar-Diode
38: zweite Zenar-Diode
39: Matching-Kondensator
70: Empfangsmodul
72: erste Spule
73: erster Kondensator
74: zweiter Kondensator
75: dritter Kondensator
76: vierter Kondensator
77: fünfter Kondensator
78: Zenar-Diode
80: Umwandlungsmodul
82: Filter
84: Gleichstrom-Gleichstrom-Umwandler
90: Sendemodul
911: erster Widerstand
912: zweiter Widerstand
913: dritter Widerstand
914: vierter Widerstand
921: sechster Kondensator
922: siebter Kondensator
923: achter Kondensator
924: neuter Kondensator
925: zehnter Kondensator
926: elfter Kondensator
927: zwölfter Kondensator
928: dreizehnter Kondensator
929: vierzehnter Kondensator
930: fünfter Kondensator
941: zweite Spule
942: dritte Spule
951: erster Transistor

Claims

Kontaktloses Eingabegerät für Computerperipherie, umfassend ein Induktionsmodul (20), aufweisend eine Stromversorgungsspule (22), die zur Erzeugung eines ersten Schwingungssignals dient, und ein Induktionselement (24), das entsprechend einem zweiten Schwingungssignal ein Steuersignal erzeugt, und ein Zeigermodul (30), aufweisend eine Energiespeicherspule (32), die zum Empfang des ersten Schwingungssignals dient und entsprechend dem ersten Schwingungssignal eine Induktionsspannung erzeugt, und ein nichtlineares Element (34), das mit der Energiespeicherspule (32) verbunden ist, die Induktionsspannung beeinflusst und somit ein zweites Schwingungssignal erzeugt.
Kontaktloses Eingabegerät für Computerperipherie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schwingungssignal eine erste Frequenz und das zweite Schwingungssignal die erste Frequenz und mehrere hohe Harmonische der ersten Frequenz besitzt, wobei das Induktionselement das zweite Schwingungssignal filtert und ein Positioniersignal erhält und entsprechend dem Positioniersignal ein Steuersignal erzeugt.
Kontaktloses Eingabegerät für Computerperipherie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelfrequenz des Positioniersignals die dreifache Frequenz der ersten Frequenz ist.
Kontaktloses Eingabegerät für Computerperipherie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das nichtlineare Element (34) durch eine Übersteuerungsschaltung gebildet ist.
Kontaktloses Eingabegerät für Computerperipherie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersteuerungsschaltung (36) eine erste Zenar-Diode (37) und eine zweite Zenar-Diode (38) aufweist, wobei die erste Zenar-Diode (37) zum Beeinflussen der positiven Halbperiode und die zweite Zenar-Diode (38) zum Beeinflussen der negativen Halbperiode dient.
Kontaktloses Eingabegerät für Computerperipherie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeigermodul (30) einen Matching-Kondensator (39) beinhaltet.
Kontaktloses Eingabeverfahren für Computerperipherie, das folgende Schritte enthält: das Induktionsmodul (20) erzeugt ein erstes Schwingungssignal für das Zeigermodul (30); das Zeigermodul (30) empfängt das erste Schwingungssignal und erzeugt entsprechend dem ersten Schwingungssignal eine Induktionsspannung; das nichtlineare Element (34) des Zeigermoduls (30) beeinflusst die Induktionsspannung, wodurch ein zweites Schwingungssignal erzeugt wird und das Zeigermodul (30) das zweite Schwingungssignal an das Induktionsmodul (20) sendet; und das Induktionsmodul (20) erzeugt entsprechend dem zweiten Schwingungssignal ein Steuersignal.
Kontaktloses Eingabeverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schwingungssignal eine erste Frequenz und das zweite Schwingungssignal die erste Frequenz und mehrere hohe Harmonische der ersten Frequenz besitzt, wobei das Induktionselement das zweite Schwingungssignal filtert und ein Positioniersignal erhält und entsprechend dem Positioniersignal ein Steuersignal erzeugt.
Kontaktloses Eingabeverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das nichtlineare Element (34) durch eine Übersteuerungsschaltung gebildet ist.