DE202011106074U1 - Positionsdetektionsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Positionsdetektionsvorrichtung mit: – einem Positionsindikator (4), mit einer ersten Empfängerschaltung (41), die dahingehend betriebsfähig ist, mit einer ersten Frequenz zu schwingen, um so bei Empfang eines Anregungssignals ein Resonanzsignal zu erzeugen, einer Wechselstrom-zu-Gleichstrom (AC-DC) Wandlerschaltung (43), die mit der ersten Empfängerschaltung (41) elektrisch verbunden ist, um von dieser Resonanzsignale zu empfangen, und dahingehend betriebsfähig ist, eine AC-DC Wandlung anhand des Resonanzsignals durchzuführen, um so ein Gleichstrom (DC) Stromsignal zu erzeugen, und einer Senderschaltung (44), die mit der AC-DC Wandlerschaltung (43) elektrisch verbunden ist, um von dieser das DC Stromsignal zu erhalten, durch das DC Stromsignal angetrieben wird, um mit einer zweiten Frequenz zu schwingen, die sich von der ersten Frequenz unterscheidet, um so ein Schwingungssignal zu erzeugen, und dahingehend betriebsfähig ist, dass so erzeugte Schwingungssignal zu übertragen; und – einem Positionsdetektor (3), mit einer Mehrzahl von ersten Antennen (3/1–3/m), die in einer ersten Richtung...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Detektionsvorrichtung, insbesondere auf eine Positionsdetektionsvorrichtung.
  • Das US-Patent Nr. 7,176,997 offenbart ein herkömmliches, passives Digitaltablett-Zeigesystem, das ein Digitaltablett und eine drahtlose Zeigeeinrichtung (zum Beispiel einen Digitalstift) umfasst.
  • Die drahtlose Zeigeeinrichtung umfasst einen variablen Induktor, zwei Kondensatoren und einen Schalter, welche in Kombination mit einer Resonanzfrequenz korrespondieren. Der variable Induktor hat einen Induktanzwert, der in einer negativen Beziehung zu einem Kontaktdruck zwischen der drahtlosen Zeigeeinrichtung und den Digitaltablett steht. Wenn sich die drahtlose Zeigeeinrichtung und das Digitaltablett in Kontakt miteinander befinden, nimmt der Induktanzwert des variablen Induktors mit zunehmendem Kontaktdruck zwischen der drahtlosen Zeigeeinrichtung und dem Digitaltablett ab, was folglich die Resonanzfrequenz der drahtlosen Zeigeeinrichtung erhöht. Wenn der Schalter einen leitfähigen Zustand erreicht, wird der Kondensator die Resonanzfrequenz abnehmen lassen. Die drahtlose Zeigeeinrichtung speichert Energie beim Empfang eines Anregungssignals mit der Resonanzfrequenz und nutzt dann die so gespeicherte Energie, um ein Schwingungssignal mit der Resonanzfrequenz zu erzeugen und zu übertragen.
  • Das Digitaltablett enthält eine Mehrzahl von ersten Antennen, die in einer ersten Richtung angeordnet sind, und eine Mehrzahl von zweiten Antennen, die in einer zweiten Richtung, senkrecht zur ersten Richtung, angeordnet sind. Das Digitaltablett ist so konfiguriert, dass dieses eine Vollbereichsabtastung wie auch eine Teilbereichsabtastung zweimal durchführt, um eine mit der Position (das heißt, die horizontalen und vertikalen Koordinatenkomponenten) der drahtlosen Zeigeeinrichtung relativ zum Digitaltablett korrespondierende Information und eine mit den Betriebszuständen der drahtlosen Zeigeeinrichtung korrespondierende Information zu erhalten (zum Beispiel über den Kontaktdruck zwischen der drahtlosen Zeigeeinrichtung und dem Digitaltablett, und ob der Schalter sich im leitfähigen Zustand befindet). Das Digitaltablett detektiert die Betriebszustände der drahtlosen Zeigeeinrichtung basierend auf einer Frequenz der Schwingungssignale, die von dem Digitaltablett empfangen werden.
  • Das vorerwähnte herkömmliche, passive Digitaltablett-Zeigesystem hat jedoch mehrere Nachteile.
  • Zu allererst einmal ist die drahtlose Zeigeeinrichtung nicht in der Lage, Signale simultan zu empfangen und zu übertragen, da die Anregungs- und Schwingungssignale die gleiche Resonanzfrequenz haben, und somit ist eine regelmäßige Aktualisierung der Position der drahtlosen Zeigeeinrichtung relativ zeitaufwändig.
  • Als zweites muss das Digitaltablett eine Vollbereich-Abtastung und eine nachfolgende Teilbereich-Abtastung für jeweils die erste und zweite Richtung durchführen, um so die horizontalen und vertikalen Koordinatenkomponenten zu erhalten, was relativ komplex und zeitaufwändig ist.
  • Als drittes ist das Digitaltablett, wie auch die drahtlose Zeigeeinrichtung, nicht in der Lage, Signale simultan zu empfangen und zu übertragen. Darüber hinaus muss das Digitaltablett, da die von dem Digitaltablett übertragenen und empfangenen Signale die gleiche Frequenz haben, während des Übertragens jedes Signals eine Signalunterdrückung durchführen, um den Empfang seines eigenen Signals zu vermeiden.
  • Schließlich haben die durch das Digitaltablett übertragenen Anregungssignale im Wesentlichen unterschiedliche Schwingungsamplituden, da die Antennen des Digitaltabletts im Wesentlichen hinsichtlich der verteilten Kapazität und Impedanzanpassung nicht-gleichförmig sind. Deshalb haben die Schwingungssignale, die durch die drahtlose Zeigeeinrichtung bei Empfang der Anregungssignale erzeugt und übertragen werden, im Wesentlichen unterschiedliche Schwingungsamplituden, derart, dass das Digitaltablett ein relativ komplexes Verfahren zur Koordinatenberechung durchführen muss.
  • Deshalb ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Positionsdetektionsvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, wenigstens einen der vorgenannten Nachteile des Standes der Technik zu lindern.
  • Demgemäß umfasst eine Positionsdetektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung einen Positionsindikator und einen Positionsdetektor.
  • Der Positionsindikator ist dahingehend betriebsfähig, mit einer ersten Frequenz zu schwingen und bei Empfang eines Anregungssignals mit einer sich von der ersten Frequenz unterscheidenden zweiten Frequenz zu schwingen, um so ein Schwingungssignal zu erzeugen und das so erzeugte Schwingungssignal zu übertragen. Der Positionsdetektor ist dahingehend betriebsfähig, das Anregungssignal zu erzeugen und das Anregungssignal an den Positionsindikator zu übertragen, und dieser ist so konfiguriert, eine Bandpassfilterung und eine Amplitudendetektion durchzuführen, wenn das Schwingungssignal empfangen wird, um dadurch ein verarbeitetes Signal zu erzeugen und basierend auf dem verarbeiteten Signal eine der Position des Positionsindikators relativ zum Positionsdetektor korrespondierende Information zu erhalten. Ein Frequenzbereich der Bandpassfilterung beinhaltet die zweite Frequenz und schließt die erste Frequenz aus.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen deutlich, in welchen:
  • 1 ein Blockschaltbild ist, um einen Positionsdetektor der bevorzugten Ausführungsform einer Positionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung darzustellen; und
  • 2 ein Blockschaltbild ist, um einen Positionsindikator der Positionsdetektionsvorrichtung darzustellen.
  • In Bezug auf die 1 und 2 umfasst die bevorzugte Ausführungsform einer Positionsdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Positionsdetektor 3 (z. B. ein Digitaltablett) und einen Positionsindikator 4 (z. B. einen Digitalstift). Der Positionsindikator 4 umfasst eine erste Empfängerschaltung 41, einen Kopplungskondensator 42, eine AC-DC Wandlerschaltung 43 und eine erste Senderschaltung 44.
  • Die erste Empfängerschaltung 41 ist dahingehend betriebsfähig, mit einer ersten Frequenz zu schwingen, um so bei Empfang eines Anregungssignals ein Resonanzsignal zu erzeugen. In dieser Ausführungsform umfasst die erste Empfängerschaltung 41 einen Induktor 411 und einen Kondensator 412, die parallel geschaltet sind. Die erste Frequenz wird durch einen Induktanzwert des Induktors 411 und einen Kapazitätswert des Kondensators 412 bestimmt.
  • Die AC-DC Wandlerschaltung 43 ist über den Kopplungskondensator 42 mit der ersten Empfängerschaltung 41 elektrisch verbunden, um das Resonanzsignal von dieser zu erhalten, und ist dahingehend betriebsfähig, anhand des Resonanzsignals eine AC-DC Wandlung durchzuführen, um so ein DC Stromsignal zu erzeugen. In dieser Ausführungsform umfasst die AC-DC Wandlerschaltung 43 einen ersten Gleichrichter 431, ein Filter 432 und einen Spannungsregler 433. Der erste Gleichrichter 431 ist ein Vollweg-Gleichrichter, der über den Kopplungskondensator 42 mit der ersten Empfängerschaltung 41 elektrisch verbunden ist, um von dieser das Resonanzsignal zu erhalten, und dahingehend betriebsfähig ist, das Resonanzsignal gleichzurichten, um so ein gleichgerichtetes Stromsignal zu erzeugen. Das Filter 432 ist ein elektrisch mit dem ersten Gleichrichter 431 verbundener Kondensator, um das gleichgerichtete Stromsignal von diesem zu erhalten, und dahingehend betriebsfähig, das gleichgerichtete Stromsignal zu filtern, um so ein gefiltertes Stromsignal zu erzeugen. Der Spannungsregler 433 ist mit dem Filter 432 elektrisch verbunden, um das gefilterte Stromsignal von diesem zu erhalten, und ist dahingehend betriebsfähig, das gefilterte Stromsignal zu regulieren, um so das DC Stromsignal mit einer Spannung zu erzeugen, die einem vorbestimmten Spannungswert entspricht. Es sei angemerkt, dass die Konfiguration der AC-DC Wandlerschaltung 43 nicht auf die Offenbarung dieser Ausführungsform beschränkt ist.
  • Die erste Senderschaltung 44 ist elektrisch mit dem Spannungsregler 433 der AC-DC Wandlerschaltung 43 verbunden, um von dieser das DC Stromsignal zu erhalten, wird durch das DC Stromsignal angetrieben, um mit einer gegenüber der ersten Frequenz unterschiedlichen zweiten Frequenz zu schwingen, um so ein Schwingungssignal zu erzeugen, und ist dahingehend betriebsfähig, das so erzeugte Schwingungssignal an den Positionsdetektor 3 zu übertragen. In dieser Ausführungsform ist die erste Wandlerschaltung 44 ein Colpitts-Oszillator, mit: einem Transistor 41; einem ersten, zweiten und dritten Widerstand 442 bis 444; einem variablen Induktor 445; einem ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Kondensator 446 bis 450; und einem ersten und zweiten Schalter 451, 452. Der variable Induktor 445 hat eine Induktanz, die in einer negativen Beziehung zu einem Kontaktdruck zwischen dem Positionsindikator 4 und dem Positionsdetektor 3 steht. Ferner steht die zweite Frequenz, in einer negativen Beziehung zu der Induktanz des variablen Induktors 445. Wenn sich der erste Schalter 451 in einem leitfähigen Zustand befindet, wird der dritte Kondensator 448 dafür sorgen, dass die zweite Frequenz abnimmt. Wenn sich der zweite Schalter 452 in einem leitfähigen Zustand befindet, wird der vierte Kondensator 449 dafür sorgen, dass die zweite Frequenz abnimmt. Vorzugsweise ist eine der ersten und zweiten Frequenzen nicht kleiner als das doppelte der anderen der ersten und zweiten Frequenzen.
  • Hervorzuheben ist, dass, wenn der Positionsindikator 4 eine relativ kleine verteilte Kapazität hat, der Kupplungskondensator 42 weggelassen werden kann, und der erste Gleichrichter 431 der AC-DC Wandlerschaltung 43 elektrisch und direkt mit der ersten Empfängeschaltung 41 verbunden sein kann.
  • Der Positionsdetektor 3 umfasst eine Mehrzahl von ersten Antennen 3/1 bis 3/m, die in einer ersten Richtung angeordnet sind, eine Mehrzahl von zweiten Antennen 4/1 bis 4/n, die in einer zweiten Richtung angeordnet sind, eine zweite Senderschaltung 33, eine zweite Empfängerschaltung 34, einen Schaltkreis 35 und eine Verarbeitungsschaltung 36. In dieser Ausführungsform sind die ersten und zweiten Richtungen zueinander senkrecht.
  • Die zweite Senderschaltung 33 ist dahingehend betriebsfähig, das Anregungssignal mit der ersten Frequenz zu erzeugen und das so erzeuge Anregungssignal an die erste Empfängerschaltung 41 zu übertragen. Die zweite Empfängerschaltung 34 ist dahingehend betriebsfähig, das Schwingungssignal von dem Indikator 4 zu empfangen und anhand des Schwingungssignals eine Bandpassfilterung, eine Amplitudendetektion und eine Frequenzdetektion durchzuführen, um so ein verarbeitetes Signal zu erzeugen. Es sei angemerkt, dass ein Frequenzbereich der Bandpassfilterung die zweite Frequenz umfasst und die erste Frequenz ausschließt.
  • Der Schaltkreis 35 ist mit den ersten Antennen 3/13/m, den zweiten Antennen 4/14/n, der zweiten Senderschaltung 33 und der zweiten Empfängerschaltung 34 elektrisch verbunden und ist entsprechend einem Steuersignal elektrisch verbunden und ist entsprechend einem Steuersignal mit einem ersten und zweiten Zustand betriebsfähig.
  • Unter Umständen, in welchen der Positionsdetektor 3 nicht in der Lage ist, die Position des Positionsindikators 4 zu detektieren (zum Beispiel dann, wenn der Positionsdetektor 3 die Schwingungssignale nicht empfängt oder die Schwingungssignale mit im Wesentlichen identischen Amplituden empfängt), ist der Positionsdetektor 3 so konfiguriert, dass dieser regelmäßig eine Vollbereichsabtastung durchführt, um so die Position des Positionsindikators 4 zu erhalten. Sobald der Positionsdetektor 3 die Position des Positionsindikators 4 erhält, ist der Positionsdetektor 3 so konfiguriert, regelmäßig eine Teilbereichsabtastung durchzuführen, um die Position des Positionsindikators 4 aufzufinden.
  • Die Vollbereichsabtastung erfolgt so: wenn sich das Steuersignal in dem ersten Zustand befindet, ist der Schaltkreis 35 so konfiguriert, dass dieser die ersten Antennen 3/13/m mit der zweiten Senderschaltung 33 elektrisch verbindet, um das Anregungssignal an die erste Empfängerschaltung 41 zu übertragen, und die zweiten Antennen 4/14/n mit der zweiten Empfängerschaltung 34 elektrisch zu verbinden, um die zweite Empfängerschaltung 34 in die Lage zu versetzen, das Schwingungssignal von der ersten Senderschaltung 44 zu empfangen; und wenn sich das Steuersignal in dem zweiten Zustand befindet, ist der Schaltkreis 35 so konfiguriert, dass die ersten Antennen 3/13/m mit der zweiten Empfängerschaltung 34 elektrisch verbunden sind, um die zweite Empfängerschaltung 34 in die Lage zu versetzen, das Schwingungssignal von der ersten Senderschaltung 44 zu empfangen, und die zweiten Antennen 4/14/n mit der zweiten Senderschaltung 33 elektrisch zu verbinden, um das Anregungssignal an die erste Empfängerschaltung 41 zu übertragen.
  • Der Unterschied zwischen der Vollbereichs- und Teilbereichsabtastung beruht darin, dass die Teilbereichsabtastung so erfolgt: wenn sich das Steuersignal in dem ersten Zustand befindet, ist der Schaltkreis 35 so konfiguriert, dass ein Teil der zweiten Antennen 4/14/n mit der zweiten Empfängerschaltung elektrisch verbunden ist, um die zweite Empfängerschaltung 34 in die Lage zu versetzen, das Schwingungssignal von der ersten Senderschaltung 44 zu empfangen, und wenn sich das Steuersignal in dem zweiten Zustand befindet, ist der Schaltkreis 35 so konfiguriert, dass ein Teil der ersten Antennen 3/13/m mit der zweiten Empfängerschaltung 34 elektrisch verbunden ist, um die zweite Empfängerschaltung 34 in die Lage zu versetzen, das Schwingungssignal von der ersten Senderschaltung 44 zu empfangen. In dieser Ausführungsform ist die zweite Empfängerschaltung 34 während jeder der Vollbereichs- und Teilbereichsabtastungen nur jeweils mit einer Antenne verbunden.
  • Im Vergleich zu der Vollbereichsabtastung ist die Teilbereichsabtastung weniger zeitaufwändig und erfordert weniger Verarbeitungsaufwand. In dieser Ausführungsform ist der Schaltkreis 34 so konfiguriert, dass die zweite Senderschaltung 33 mit den Antennen während jeder der Vollbereichs- und Teilbereichsabtastungen elektrisch und gleichzeitig verbunden ist.
  • In dieser Ausführungsform umfasst der Schaltkreis 35 eine Mehrzahl von einpoligen Umschaltern (SPDT) 351, mit jeweils einem gemeinsamen Kontakt und einem ersten und zweiten Anschluss. Mit Bezug auf jeden der SPDT-Schalter 351 ist der gemeinsame Kontakt elektrisch mit jeweils einer korrespondierenden ersten Antenne 3/13/m und zweiten Antenne 4/14/n verbunden, ist der erste Anschluss mit der zweiten Senderschaltung 33 elektrisch verbunden und ist der zweite Anschluss mit der zweiten Empfängerschaltung 34 elektrisch verbunden. Basierend auf dem Steuersignal ist jeder der SPDT-Schalter 351 so konfiguriert, zwischen dem gemeinsamen Kontakt und einem der ersten und zweiten Anschlüsse eine elektrische Verbindung herzustellen.
  • Die Verarbeitungseinheit 36 ist mit der zweiten Senderschaltung 33 elektrisch verbunden, die zweite Empfängerschaltung 34 und der Schaltkreis 35 sind dahingehend betriebsfähig, das Steuersignal derart zu erzeugen, dass das Steuersignal zwischen dem ersten und zweiten Zustand wechselt, und sind dahingehend betriebsfähig, das so erzeugte Steuersignal dem Schaltkreis 35 bereitzustellen. Es sei angemerkt, dass der Positionsdetektor 3 die vertikale Position des Positionsindikators 4 abtastet, wenn sich das Steuersignal in einem der ersten und zweiten Zustände befindet, und dass der Positionsdetektor 3 die horizontale Position des Positionsindikators 4 abtastet, wenn sich das Steuersignal in dem anderen der ersten und zweiten Zustände befindet.
  • In dieser Ausführungsform überträgt die zweite Senderschaltung 33, wenn sich das Steuersignal in dem ersten Zustand befindet, das Anregungssignal gleichzeitig über jede der ersten Antennen 3/13/m an die erste Empfängerschaltung 41, und die zweite Empfängerschaltung 34 empfängt das Schwingungssignal sequenziell über jede der korrespondierenden zweiten Antennen 4/14/n und führt anhand der so empfangenen Schwingungssignale eine Bandpassfilterung, eine Amplitudendetektion und eine Frequenzdetektion durch, um so das verarbeitete Signal zu erzeugen, das eine Mehrzahl von Amplitudenwerten und Frequenzinformationen enthält, die mit den Schwingungssignalen korrespondieren. Die zweite Empfängerschaltung 34 führt anhand der Schwingungssignale eine Frequenzdetektion durch, um so festzustellen, ob die damit erhaltenen Schwingungssignale die zweite Frequenz haben.
  • Ferner überträgt die zweite Senderschaltung 33, wenn sich dass Steuersignal in dem zweiten Zustand befindet, das Anregungssignal simultan über jede der zweiten Antennen 4/14/n an die erste Empfängerschaltung 41, und empfängt die zweite Empfängerschaltung 34 das Schwingungssignal sequenziell über jede der korrespondierenden ersten Antennen 3/13/m und führt anhand der so empfangenen Schwingungssignale eine Bandpassfilterung, Amplitudendetektion und Frequenzdetektion durch, um so das verarbeitete Signal zu erzeugen, das eine Mehrzahl von Amplitudenwerten und Frequenzinformationen enthält, die mit den Schwingungssignalen korrespondieren.
  • Dann ist die Verarbeitungsschaltung 36 noch so konfiguriert, dass diese basierend auf den Amplitudenwerten, die in dem verarbeiteten Signal enthalten sind, eine Information erhält, die der Position des Positionsindikators 4 relativ zu dem Positionsdetektor 3 entspricht, und in dem verarbeiteten Signal enthaltene Frequenzinformation die Betriebsinformation erhält (z. B. den Kontaktdruck zwischen dem Positionsindikator 4 und dem Positionsdetektor 3, und ob sich der erste und zweite Schalter 451, 452 im leitfähigen Zustand befindet), die dem Positionsindikator 4 entspricht.
  • In dieser Ausführungsform ist die Verarbeitungsschaltung 36 ferner so konfiguriert, dass diese ein Rechtecksignal mit der ersten Frequenz erzeugt, und ist die zweite Senderschaltung 33 ferner so konfiguriert, dass diese das Rechtecksignal in ein sinusförmiges Signal umwandelt, welches als das Anregungssignal dient und eine Impedanzanpassung anhand der Antennen durchführt, mit welchen die zweite Senderschaltung 33 elektrisch verbunden ist.
  • Die zweite Empfängerschaltung 34 der bevorzugten Ausführungsform umfasst einen Bandpassverstärker 341, einen zweiten Gleichrichter 342, einen Analog-Digital (A-D) Wandler 343, einen Signal-Wellenformumwandler 344 und eine Zähler 345. Der Bandpassverstärker 341 ist mit dem Schaltkreis 35 elektrisch verbunden und ist dahingehend betriebsfähig, die Bandpassfilterung und die Verstärkungsprozesse anhand jedes der durch die Antennen empfangenen Schwingungssignale durchzuführen, mit welchen die zweite Empfängerschaltung 34 über den Schaltkreis 35 elektrisch verbunden ist, um so ein korrespondierendes verstärktes Signal zu erzeugen. Der zweite Gleichrichter 342 ist mit dem Bandpassverstärker 341 elektrisch verbunden, um die darin verstärkten Signale zu empfangen, und ist dahingehend betriebsfähig, jedes der verstärkten Signale gleichzurichten, um so ein korrespondierendes gleichgerichtetes Signal zu erzeugen. Der A-D Wandler 343 ist mit dem zweiten Gleichrichter 342 elektrisch verbunden, um von diesem die gleichgerichteten Signale zu empfangen, und ist dahingehend betriebsfähig, eine A-D Umwandlung anhand jedes der gleichgerichteten Signale durchzuführen, um so einen korrespondierenden Amplitudenwert zu erhalten, der mit der Amplitude des gleichgerichteten Signals korrespondiert. Die Verarbeitungsschaltung 36 ist so konfiguriert, dass basierend auf den Amplitudenwerten die Information erhalten wird, die der Position des Positionsindikators 4 relativ zum Positionsdetektor 3 entspricht. Der Signal-Wellenformwandler 344 ist mit dem Bandpassverstärker 341 elektrisch verbunden, um von dieser die verstärkten Signale zu erhalten, und ist dahingehend betriebsfähig, die verstärkten Signale, welche eine sinusförmige Wellenform haben, in korrespondierende umgewandelte verstärkte Signale mit einer Rechteck-Wellenform umzuwandeln. Der Zähler 345 ist mit dem Signal-Wellenformwandler 344 elektrisch verbunden, um von diesem die umgewandelten verstärkten Signale zu empfangen, und ist dahingehend betriebsfähig, die Anzahl von ansteigenden Flanken innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer zu zählen, um so die Frequenzinformation zu erhalten, die mit dem Schwingungssignal korrespondiert.
  • Zusammengefasst ist der Positionsindikator 4 der Positionsdetektorvorrichtung in der Lage, gleichzeitig Signale an den Positionsdetektor 3 zu übertragen und von diesem zu empfangen, so dass eine für die Positionsdetektion benötigte Zeit relativ kurz ist. Der Positionsdetektor 3 muss nur einmal in jeder der ersten und zweiten Richtungen abtasten, um die Positionsinformation zu erhalten, die mit dem Positionsindikator 4 korrespondiert, was relativ wenig zeitaufwändig ist. Ferner kann der Positionsdetektor 3, da die erste und zweite Frequenz in nichtüberlagernden Frequenzbändern liegen, wenn die von dem Positionsdetektor 3 übertragenen Signale von dem Positionsdetektor 3 empfangen werden, die so empfangenen Signale einfach filtern. Darüber hinaus können die von der ersten Empfängerschaltung 41 empfangenen Anregungssignale mit einer im Wesentlichen nicht variierenden Spannung in das AC-DC Stromsignal umgewandelt werden, um die erste Senderschaltung 44 anzutreiben, derart, dass die durch die erste Senderschaltung 44 übertragenen Schwingungssignale im Wesentlichen nicht dem Einfluss einer Nicht-Gleichförmigkeit der verteilten Kapazität und Nicht-Gleichförmigkeit der Impedanzanpassung der ersten Antennen 3/13/m und dem Einfluss der Nicht-Gleichförmigkeit der verteilten Kapazität und der Nicht-Gleichförmigkeit der Impedanzanpassung der zweiten Antennen 4/14/n ausgesetzt sind. Deshalb ist die Erfassung der Information, die mit dem Positionsdetektor 3 korrespondiert, relativ einfach.
  • Obwohl die die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einem Beispiel beschrieben wurde, dass als die äußerst praktische und bevorzugte Ausführungsform angesehen wird, ist dies nicht so zu verstehen, dass diese Erfindung auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt ist, sondern auch verschiedene Anordnungen abdecken soll, die in dem Schutzbereich der breitesten Interpretation enthalten sind, um so alle solche Modifikationen und äquivalenten Anordnungen zu umfassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 7176997 [0002]

Claims (9)

  1. Positionsdetektionsvorrichtung mit: – einem Positionsindikator (4), mit einer ersten Empfängerschaltung (41), die dahingehend betriebsfähig ist, mit einer ersten Frequenz zu schwingen, um so bei Empfang eines Anregungssignals ein Resonanzsignal zu erzeugen, einer Wechselstrom-zu-Gleichstrom (AC-DC) Wandlerschaltung (43), die mit der ersten Empfängerschaltung (41) elektrisch verbunden ist, um von dieser Resonanzsignale zu empfangen, und dahingehend betriebsfähig ist, eine AC-DC Wandlung anhand des Resonanzsignals durchzuführen, um so ein Gleichstrom (DC) Stromsignal zu erzeugen, und einer Senderschaltung (44), die mit der AC-DC Wandlerschaltung (43) elektrisch verbunden ist, um von dieser das DC Stromsignal zu erhalten, durch das DC Stromsignal angetrieben wird, um mit einer zweiten Frequenz zu schwingen, die sich von der ersten Frequenz unterscheidet, um so ein Schwingungssignal zu erzeugen, und dahingehend betriebsfähig ist, dass so erzeugte Schwingungssignal zu übertragen; und – einem Positionsdetektor (3), mit einer Mehrzahl von ersten Antennen (3/13/m), die in einer ersten Richtung angeordnet sind, einer Mehrzahl von zweiten Antennen (4/14/n), die in einer zweiten Richtung angeordnet sind, die sich von der ersten Richtung unterscheidet, einer zweiten Senderschaltung (33), die dahingehend betriebsfähig ist, das Anregungssignal zu erzeugen, einer zweiten Empfängerschaltung (34), einem Schaltkreis (35), der mit der ersten und zweiten Antenne, der zweiten Senderschaltung und der zweiten Empfängerschaltung elektrisch verbunden ist, und dahingehend betriebsfähig ist, entsprechend einem Steuersignal zwischen einem ersten Zustand, in welchen die ersten Antennen (3/13/m) mit der zweiten Senderschaltung (33) elektrisch verbunden sind, um das Anregungssignal an die erste Empfängerschaltung (41) zu übertragen, und in welchem wenigstens ein Teil der zweiten Antennen (4/14/n) mit der zweiten Empfängerschaltung (44) verbunden ist, um die zweite Empfängerschaltung (34) in die Lage zu versetzen, das Schwingungssignal von der ersten Senderschaltung (44) zu empfangen, und einem zweiten Zustand zu schalten, in welchem die zweiten Antennen (4/14/n) mit der zweiten Senderschaltung (33) elektrisch verbunden sind, um das Anregungssignal an die erste Empfängerschaltung (41) zu übertragen, und in welchem wenigstens ein Teil der zweiten Antennen (3/13/m) mit der zweiten Empfängerschaltung (34) verbunden ist, um die zweite Empfängerschaltung (34) in die Lage zu versetzen, das Schwingungssignal von der ersten Senderschaltung (44) zu empfangen, wobei die zweite Empfängerschaltung (34) so konfiguriert ist, dass diese eine Bandpassfilterung und Amplitudendetektion anhand des Schwingungssignals durchführt, um ein verarbeitetes Signal zu erzeugen, wobei ein Frequenzbereich der Bandpassfilterung die zweite Frequenz enthält und die erste Frequenz ausschließt, und einer Verarbeitungsschaltung (36), die mit dem Schaltkreis (35) und der zweiten Empfängerschaltung (34) elektrisch verbunden ist, so konfiguriert ist, dass diese das Steuersignal dem Schaltkreis (35) bereitstellt, und so konfiguriert ist, dass diese basierend auf dem verarbeiteten Signal von der zweiten Empfängerschaltung (4) eine Information erhält, die der Position des Positionsindikators (4) relativ zum Positionsdetektor (3) entspricht.
  2. Positionsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, in welcher die Verarbeitungsschaltung (36) so konfiguriert ist, dass diese das Steuersignal derart erzeugt, dass der Schaltkreis (35) zwischen dem ersten und zweiten Zustand wechselt.
  3. Positionsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, in welcher die AC-DC Wandlerschaltung (43) des Positionsindikators (4) enthält einen ersten Gleichrichter (431), der mit der ersten Empfängerschaltung (41) elektrisch verbunden ist, um von diesem das Resonanzsignal zu empfangen, und dahingehend betriebsfähig ist, das Resonanzsignal gleichzurichten, um so ein gleichgerichtetes Stromsignal zu erzeugen, ein Filter (432), das mit dem ersten Gleichrichter (431) elektrisch verbunden ist, um das gleichgerichtete Stromsignal von diesem zu empfangen, und dahingehend betriebsfähig ist, das gleichgerichtete Stromsignal zu filtern, um so ein gefiltertes Stromsignal zu erzeugen, und einen Spannungsregler (433), der mit dem Filter (432) elektrisch verbunden ist, um von diesem das gefilterte Stromsignal zu empfangen, und dahingehend betriebsfähig ist, das gefilterte Stromsignal zu regulieren, um so das DC-Stromsignal zu erzeugen.
  4. Positonsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, in welcher die zweite Empfängerschaltung (34) des Positionsdetektors (3) enthält, einen Bandpassverstärker (341), der mit dem Schaltkreis (35) elektrisch verbunden ist und dahingehend betriebsfähig ist, eine Bandpassfilterung und -verstärkung anhand des Schwingungssignals durchzuführen, das durch den Bandpassverstärker (341) über den Schaltkreis (35) empfangen wird, um so ein verstärktes Signal zu erzeugen, einen zweiten Gleichrichter (342), der mit dem Bandpassverstärker (341) elektrisch verbunden ist, um von diesem das verstärkte Signal zu empfangen, und dahingehend betriebsfähig ist, das verstärkte Signal gleichzurichten, um so ein gleichgerichtetes Signal zu erzeugen, und einen Analog-Digital-(A-D)Wandler (343), der mit dem zweiten Gleichrichter (342) elektrisch verbunden ist, um von diesem das gleichgerichtete Signal zu empfangen, und dahingehend betriebsfähig ist, eine A-D Wandlung anhand des gleichgerichteten Signals durchzuführen, um so einen Amplitudenwert zu erhalten, der mit einer Amplitude des gleichgerichteten Signals korrespondiert, wobei die Verarbeitungsschaltung (36) so konfiguriert ist, dass diese basierend auf dem Amplitudenwert die Information erhält, die der Position des Positionsindikators (4) relativ zum Positionsdetektor (3) entspricht.
  5. Positionsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, in welcher der Schaltkreis (35) eine Mehrzahl von einpoligen Umschaltern (SPDT) (351, 451) enthält, die jeweils einen gemeinsamen Kontakt und einen ersten und zweiten Anschluss haben, wobei der gemeinsame Kontakt jedes der SPDT-Schalter elektrisch mit jeweils einer der ersten und zweiten Antennen (3/13/m, 4/14/n) elektrisch verbunden ist, wobei der erste Anschluss jedes der SPDT-Schalter (351, 451) mit der zweiten Senderschaltung (33) elektrisch verbunden ist, wobei der zweite Anschluss jedes der SPDT-Schalter (351, 451) mit der zweiten Empfängerschaltung (34) elektrisch verbunden ist.
  6. Positionsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, in welcher die Verarbeitungsschaltung (36) des Positionsdetektors (3) ferner so konfiguriert ist, dass diese ein Rechtecksignal mit einer ersten Frequenz erzeugt, und die zweite Senderschaltung (33) mit der Verarbeitungsschaltung (36) elektrisch verbunden ist und ferner so konfiguriert ist, dass diese das Rechtecksignal in ein sinusförmiges Signal umwandelt, welches als Anregungssignal dient.
  7. Positionsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, in welcher eine der ersten und zweiten Frequenzen nicht kleiner ist als das Doppelte der anderen der ersten und zweiten Frequenzen.
  8. Positionsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, in welcher die ersten und zweiten Richtungen zueinander senkrecht sind.
  9. Positionsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, in welcher der wenigstens eine Teil der zweiten Antennen (4/14/n) mit der zweiten Empfängerschaltung (34) sequenziell verbunden ist, wenn sich der Schaltkreis (35) in dem ersten Zustand befindet, und der wenigstens eine Teil der ersten Antennen (3/13/m) mit der zweiten Empfängerschaltung (34) sequenziell verbunden ist, wenn sich der Schaltkreis (35) in dem zweiten Zustand befindet.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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