RU2777273C1 - Data input apparatus for an electromagnetic resonance-based information input and display apparatus isolated from the environment (variants) - Google Patents
Data input apparatus for an electromagnetic resonance-based information input and display apparatus isolated from the environment (variants) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2777273C1 RU2777273C1 RU2021117396A RU2021117396A RU2777273C1 RU 2777273 C1 RU2777273 C1 RU 2777273C1 RU 2021117396 A RU2021117396 A RU 2021117396A RU 2021117396 A RU2021117396 A RU 2021117396A RU 2777273 C1 RU2777273 C1 RU 2777273C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- housing
- oscillatory circuit
- input device
- input
- inductor
- Prior art date
Links
- 230000003534 oscillatory Effects 0.000 claims abstract description 85
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims abstract description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910000529 magnetic ferrite Inorganic materials 0.000 claims description 53
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 53
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 46
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 20
- 230000001681 protective Effects 0.000 claims description 20
- 210000000707 Wrist Anatomy 0.000 claims description 14
- 239000002889 diamagnetic material Substances 0.000 claims description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 11
- 206010011878 Deafness Diseases 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 241001422033 Thestylus Species 0.000 description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 11
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 8
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 6
- 230000000051 modifying Effects 0.000 description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 241001415961 Gaviidae Species 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 230000000670 limiting Effects 0.000 description 3
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 241001661194 Dives Species 0.000 description 1
- 210000004247 Hand Anatomy 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000002045 lasting Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained Effects 0.000 description 1
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 1
- 230000003068 static Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
Изобретение в общем относится к устройствам ввода и отображения информации и, в частности, к устройствам, используемым в условиях, где необходима изоляция некоторых частей устройства от окружающей среды, например, под водой.The invention generally relates to input and display devices and, in particular, to devices used in conditions where it is necessary to isolate certain parts of the device from the environment, for example, under water.
Такие устройства используют, в том числе, для осуществления различных записей, текстов, рисунков, а также отображения изображений и другой визуально воспринимаемой информации, взаимодействия с различными приложениями, предварительно загруженными в память устройства.Such devices are used, among other things, for making various records, texts, drawings, as well as displaying images and other visually perceptible information, interacting with various applications preloaded into the device's memory.
При ведении подводной деятельности у дайверов и подводных исследователей зачастую возникает необходимость в осуществлении записей (например, записать профиль погружения, параметры и условия погружения), рисовании (например, схемы места погружения), а также работе со специальными приложениями, предварительно загруженными в память подводных устройств (например, навигационные карты, приложения по управлению подводными дронами и т.д.).Underwater activities often require divers and underwater explorers to take notes (for example, record a dive profile, dive parameters and conditions), draw (for example, a diagram of a dive site), and work with special applications pre-loaded into the memory of underwater devices. (e.g. navigation charts, underwater drone control applications, etc.).
При этом, в общем, для целей ввода и отображения информации наиболее эффективными считаются устройства, имеющие сенсорный экран на основе резистивной или емкостной технологии, который, однако, является непригодным для использования под водой. Если сенсорное устройство содержит резистивный сенсорный экран, имеющий гибкий верхний слой, то ошибочные сигналы могут быть вызваны сдавливанием верхнего слоя экрана по направлению к внутреннему слою из-за давления, вызывая, таким образом, электрический ток, протекающий между слоями. Обычно такой резистивный экран перестает работать на глубине 10-15 метров, либо еще меньше. В случае если сенсорное устройство содержит емкостный сенсорный экран, то ошибочные сигналы могут быть вызваны электрическим зарядом слоя воды, прилегающего к сенсорному экрану. В обоих случаях использование устройства с сенсорным экраном под водой затруднено или даже невозможно.Thus, in general, for the purposes of input and display of information, devices having a touch screen based on resistive or capacitive technology are considered to be the most effective, which, however, is unsuitable for use under water. If the touch device comprises a resistive touch screen having a flexible top layer, then erroneous signals can be caused by pressure pushing the top layer of the screen towards the inner layer, thus causing an electric current to flow between the layers. Typically, such a resistive screen stops working at a depth of 10-15 meters, or even less. If the touch device contains a capacitive touch screen, erroneous signals may be caused by the electric charge of the water layer adjacent to the touch screen. In both cases, using a touch screen device underwater is difficult or even impossible.
Для решения этих проблем устройства с сенсорным экраном помещают в жесткий водонепроницаемый корпус или гибкую водонепроницаемую оболочку. Однако если используется гибкая оболочка, то под водой давление может прижать оболочку к чувствительной к прикосновению поверхности экрана и генерировать ошибочные сигналы. Если используется жесткий корпус, экран с сенсорной панелью может быть виден, но к сенсорному слою нельзя получить доступ через жесткий корпус, даже если он прозрачный, и, соответственно, является невозможным осуществить ввод необходимой информации.To solve these problems, touch screen devices are placed in a rigid waterproof case or flexible waterproof shell. However, if a flexible shell is used, underwater pressure can press the shell against the touch-sensitive surface of the screen and generate erroneous signals. If a hard case is used, the touch panel screen may be visible, but the touch layer cannot be accessed through the hard case, even though it is transparent, and thus it is not possible to input the required information.
Существуют известные решения, в которых используется мембрана, размещаемая поверх сенсорного экрана, внутренняя часть которой заполнена диэлектрической жидкостью (например, гелем). Принцип работы такого решения заключается в том, что продавливая верхний слой гибкой мембраны, осуществляется касание сенсорного слоя экрана нижней частью мембраны, таким образом сенсорная панель может регистрировать касание. Однако такое решение имеет существенные недостатки. В частности, ввод информации через мембрану не является в достаточной степени точным, поскольку мембрана создает дополнительную площадь касания с сенсорной поверхностью экрана, что не позволяет в ряде случаев управлять устройством с мелкими иконками. Другим недостатком является уязвимость устройства, поскольку гибкая мембрана не может выполнять функцию защиты экрана от механических повреждений и может быть повреждена острыми предметами.There are known solutions that use a membrane placed over the touch screen, the inside of which is filled with a dielectric liquid (eg gel). The principle of operation of such a solution is that by pushing through the upper layer of the flexible membrane, the touch layer of the screen is touched by the lower part of the membrane, so the touch panel can register the touch. However, this solution has significant drawbacks. In particular, entering information through the membrane is not sufficiently accurate, since the membrane creates an additional area of contact with the touch screen surface, which in some cases does not allow controlling a device with small icons. Another disadvantage is the vulnerability of the device, since the flexible membrane cannot perform the function of protecting the screen from mechanical damage and can be damaged by sharp objects.
Таким образом, представляется более функциональным использование устройств, в которых ввод информации осуществляется посредством специального средства ввода данных на основе технологии электромагнитного резонанса, а экран надежно защищен специальным защитным стеклом.Thus, it seems more functional to use devices in which information is entered through a special data entry tool based on electromagnetic resonance technology, and the screen is reliably protected by a special protective glass.
Известно электронное мобильное устройство для записи под водой по патенту США 5956291, опубл. 1999 г., в котором раскрыто устройство, содержащее водонепроницаемый корпус, встроенный подводный компьютер, цифровую камеру, локатор судов, систему воспроизведения звука, экран, пассивную электромагнитную ручку, модуль беспроводной передачи информации на другие устройства.Known electronic mobile device for recording under water according to US patent 5956291, publ. 1999, which disclosed a device containing a waterproof housing, a built-in dive computer, a digital camera, a ship locator, a sound reproduction system, a screen, a passive electromagnetic handle, a module for wireless transmission of information to other devices.
Введение информации осуществляется за счет использования цифровой электромагнитной ручки с последующей обработкой цифрового сигнала и преобразования его в изображения, демонстрируемые на экране.The introduction of information is carried out through the use of a digital electromagnetic pen with subsequent processing of the digital signal and converting it into images displayed on the screen.
В данной публикации подробно не раскрыта конструкция электромагнитной ручки, а лишь указано, что такая ручка соединена с устройством проводом посредством штепсельного соединения и модифицирована для работы под водой на глубине, например, ручка вместе с наконечником заключены в водонепроницаемый корпус и покрыты слоем силиконового геля.This publication does not disclose in detail the design of the electromagnetic pen, but only indicates that such a pen is connected to the device by a wire through a plug connection and modified to work underwater at a depth, for example, the pen, together with the tip, is enclosed in a waterproof case and coated with a layer of silicone gel.
Недостатком данного технического решения является наличие внешнего источника питания, располагаемого на грузовом поясе дайвера, что сковывает движения и ограничивает использование (например, нельзя оперативно передать такое устройство другому дайверу под водой). Другим недостатком является необходимость соединения цифровой электромагнитной ручки с устройством, что ограничивает работу с электромагнитной ручкой (провод может зацепиться за элементы снаряжения дайвера; при повреждении провода стилус теряет работоспособность). Еще одним недостатком является низкая чувствительность стилуса к степени нажатия на наконечник, поскольку последний заключен в корпус и, очевидно, находится в статичном состоянии. Кроме того, в данном решении является обязательным использование устройства ввода в виде ручки и отсутствует какой-либо иной вариант для ввода информации, что существенно ограничивает возможности дайверов, поскольку одна рука всегда занята ручкой.The disadvantage of this technical solution is the presence of an external power source located on the diver's weight belt, which hinders movement and limits the use (for example, such a device cannot be quickly transferred to another diver under water). Another disadvantage is the need to connect the digital electromagnetic pen to the device, which limits the work with the electromagnetic pen (the wire can get caught on the diver's equipment; if the wire is damaged, the stylus loses its functionality). Another disadvantage is the low sensitivity of the stylus to the degree of pressure on the tip, since the latter is enclosed in a housing and, obviously, is in a static state. In addition, in this solution, the use of a pen input device is mandatory and there is no other option for entering information, which significantly limits the capabilities of divers, since one hand is always occupied with a pen.
Вместе с тем, известны устройства, работающие на принципе электромагнитного резонанса, в которых стилус не требует подсоединения к устройству проводом, а источник питания размещен непосредственно в самом устройстве. При этом такой стилус имеет высокую степень чувствительности за счет обеспечения возможности перемещения наконечника внутри корпуса стилуса и взаимодействия с компонентами стилуса. Например, таким устройством является графический планшет WACOM ONE https://www.wacom.com/en-de/products/pen-displays/wacom-one#Specifications. Данное устройство позволяет вводить информацию посредством специального беспроводного стилуса. Также такие стилусы именуются пером, сенсорным пером или электромагнитным пером.At the same time, devices are known that operate on the principle of electromagnetic resonance, in which the stylus does not require a wire connection to the device, and the power source is located directly in the device itself. At the same time, such a stylus has a high degree of sensitivity due to the possibility of moving the tip inside the stylus body and interacting with the stylus components. For example, such a device is the WACOM ONE pen tablet https://www.wacom.com/en-de/products/pen-displays/wacom-one#Specifications. This device allows you to enter information using a special wireless stylus. Also, such styluses are referred to as pen, touch pen or electromagnetic pen.
Основными компонентами такого устройства являются корпус, расположенные в корпусе жидкокристаллический экран, под которым размещен индуктивный сенсорный узел, содержащий обычно выполненные печатным способом катушки индуктивности, микроконтроллер и другие электронные компоненты, необходимые для обеспечения работы экрана и индуктивного сенсорного узла, и электрически соединенные с ними, источник питания (аккумуляторная батарея), а также беспроводной стилус, в котором находится настроенный в резонанс с индуктивным сенсорным узлом колебательный контур. Дополнительно, для целей обеспечения возможности ввода информации пальцем, устройство может иметь емкостную сенсорную панель, выполненную на базе емкостной технологии и размещенную поверх экрана.The main components of such a device are a housing, a liquid crystal screen located in the housing, under which an inductive touch assembly is placed, containing usually printed inductors, a microcontroller and other electronic components necessary to ensure the operation of the screen and the inductive touch assembly, and electrically connected to them, a power source (battery), as well as a wireless stylus, in which there is an oscillatory circuit tuned to resonance with an inductive sensor node. Additionally, for the purpose of enabling finger input, the device may have a capacitive touch panel based on capacitive technology and placed on top of the screen.
Преимущество использования таких планшетов с экранами и сенсорными панелями на основе электромагнитного резонанса, заключается в том, что они обеспечивают очень высокую точность определения местоположения стилуса, а следовательно, высокую точность ввода данных.The advantage of using such tablets with electromagnetic resonance based screens and touch panels is that they provide very high accuracy of stylus location and hence high accuracy of data entry.
Суть данной технологии заключается в следующем. Под экраном (например, жидкокристаллическим или на основе электронных чернил), служащим главным образом для отображения информации, размещается индуктивный сенсорный узел, содержащий выполненные печатным способом катушки индуктивности. При подаче переменного напряжения катушки формируют на поверхности экрана электромагнитное поле. В качестве указателя используется стилус, в котором находится настроенный в резонанс с индуктивным сенсорным узлом колебательный контур. При поднесении стилуса к экрану этот контур модулирует электромагнитное поле, изменяя индуктивность расположенных под экраном печатных катушек индуктивности. Причем, чем ближе катушка индуктивности панели к колебательному контуру стилуса, тем значительнее изменение ее индуктивности. Микроконтроллер фиксирует параметры катушек индуктивности и вычисляет положение стилуса. Стилус не имеет собственного источника питания, однако не просто отражает полученную вследствие резонанса энергию, а формирует с ее помощью ответный сигнал, в том числе передающий информацию от помещенных в стилус дополнительных датчиков (при их наличии в конкретном стилусе) о его наклоне, типе наконечника, силе нажима и других параметрах, необходимых для создания на экране изображения высокого качества. Поскольку возникновение электромагнитного резонанса не требует непосредственного контакта между резонирующим стилусом и рабочей поверхностью исходного поля, сенсорная панель может быть помещена за экраном, что устраняет ее негативное влияние на качество изображения. Таким образом, данная конструкция позволяет отслеживать местоположение стилуса даже в том случае, когда его наконечник находится на расстоянии до 2 см от экрана. Чем ближе стилус к экрану, тем сильнее модуляция исходного поля, которая и несет информацию о месте и характере контакта.The essence of this technology is as follows. Below a screen (eg, liquid crystal or electronic ink), which primarily serves to display information, is an inductive sensor assembly containing printed inductors. When an alternating voltage is applied, the coils form an electromagnetic field on the surface of the screen. A stylus is used as a pointer, in which there is an oscillatory circuit tuned to resonance with an inductive sensor node. When bringing the stylus to the screen, this circuit modulates the electromagnetic field, changing the inductance of the printed inductors located under the screen. Moreover, the closer the panel inductor to the oscillatory circuit of the stylus, the greater the change in its inductance. The microcontroller captures the parameters of the inductors and calculates the position of the stylus. The stylus does not have its own power source, however, it does not simply reflect the energy received as a result of resonance, but forms a response signal with its help, including transmitting information from additional sensors placed in the stylus (if any in a particular stylus) about its inclination, type of tip, pressing force and other parameters necessary to create a high quality image on the screen. Since the occurrence of electromagnetic resonance does not require direct contact between the resonating stylus and the working surface of the initial field, the touch panel can be placed behind the screen, which eliminates its negative impact on image quality. Thus, this design allows you to track the location of the stylus even when its tip is up to 2 cm from the screen. The closer the stylus is to the screen, the stronger the modulation of the initial field, which carries information about the place and nature of the contact.
В известных планшетах на основе электромагнитного резонанса стилус включает в себя полый корпус, наконечник, который установлен с возможностью перемещения во внутреннем пространстве корпуса стилуса, колебательный LC контур, включающий, по меньшей мере, катушку индуктивности-L с ферритовым сердечником и конденсатор-С.In known tablets based on electromagnetic resonance, the stylus includes a hollow body, a tip that is movable in the interior of the stylus body, an oscillating LC circuit including at least a ferrite-core inductor-L and a capacitor-C.
Для обеспечения взаимодействия стилуса с индуктивным сенсорным узлом необходимо, чтобы колебательный контур стилуса был настроен с этим узлом в режим электромагнитного резонанса. При этом необходимо обеспечить возможность изменения резонансной частоты колебательного контура стилуса для того, чтобы микроконтроллер планшета мог регистрировать разные события в зависимости от частоты ответного сигнала стилуса.To ensure the interaction of the stylus with an inductive sensor node, it is necessary that the oscillatory circuit of the stylus be tuned with this node to the electromagnetic resonance mode. At the same time, it is necessary to provide the possibility of changing the resonant frequency of the oscillatory circuit of the stylus so that the tablet microcontroller can register different events depending on the frequency of the stylus response signal.
Таким образом, основными компонентами колебательного контура стилуса являются катушка индуктивности и конденсатор. Катушка индуктивности обеспечивает взаимодействие стилуса с планшетом, в том числе позиционирование курсора и питание схемы. При этом изменение частоты колебательного контура может осуществляться изменением таких параметров как емкость конденсатора, индуктивность катушки индуктивности или сопротивление (например, резистора при его наличии) в электрической цепи колебательного контура.Thus, the main components of the oscillating circuit of the stylus are the inductor and the capacitor. The inductor provides interaction between the stylus and the tablet, including cursor positioning and circuit power. In this case, the change in the frequency of the oscillatory circuit can be carried out by changing such parameters as the capacitance of the capacitor, the inductance of the inductor or resistance (for example, a resistor, if any) in the electrical circuit of the oscillatory circuit.
В известных устройствах с сенсорной панелью на основе электромагнитного резонанса стилусы не являются защищенными от попадания внутрь воды и не могут использоваться под водой, поскольку контакт с водой неизбежно приведет к короткому замыканию и утрате стилусом работоспособности. Вместе с тем отсутствует готовое решение, позволяющее приспособитьIn prior art electromagnetic resonance touch panel devices, the styluses are not waterproof and cannot be used underwater because contact with water will inevitably cause the stylus to short-circuit and become inoperable. However, there is no ready-made solution to adapt
использование таких стилусов под водой для целей ввода информации, в том числе, позволяющих обеспечить его герметичность, сохраняя, при этом, подвижность компонентов колебательного контура, что необходимо для изменения резонирующей частоты.the use of such styluses under water for the purpose of entering information, including those that make it possible to ensure its tightness, while maintaining the mobility of the components of the oscillatory circuit, which is necessary to change the resonant frequency.
Кроме того, в известном уровне техники отсутствует наручное устройство, например, в виде перчатки или накладки на руку, содержащее компоненты колебательного контура и выполняющее все функции упомянутого стилуса, при этом освобождая руки.In addition, in the prior art there is no wrist device, for example, in the form of a glove or a pad on the hand, containing the components of the oscillatory circuit and performing all the functions of the said stylus, while freeing the hands.
Таким образом, существует потребность в создании надежного устройства ввода данных, которое может использоваться в чрезвычайно экстремальных условиях, например, глубоко под водой для ввода данных в устройство ввода и отображения информации, которое может быть выполнено в разных вариантах, в том числе в виде наручного устройства, в котором данное устройство могло бы быть размещено.Thus, there is a need to create a reliable input device that can be used in extremely extreme conditions, for example, deep under water to enter data into the input and display device, which can be made in different versions, including in the form of a wrist device. where the device could be placed.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION
Целью изобретения является создание устройства, позволяющего вводить данные в устройство ввода и отображения информации на экране в экстремальных условиях, например, под водой, которое за счет надежной защиты размещенных в корпусе устройства компонентов колебательного контура от окружающей среды позволяет использовать в нем принцип электромагнитного резонанса в экстремальных условиях, например, под водой, тем самым позволяет обеспечивать точный ввод данных при работе с устройством в этих условиях.The aim of the invention is to create a device that allows you to enter data into the input device and display information on the screen in extreme conditions, for example, under water, which, due to the reliable protection of the components of the oscillatory circuit located in the device case from the environment, allows you to use the principle of electromagnetic resonance in extreme conditions. conditions, such as underwater, thus allowing for accurate data entry when operating the device in those conditions.
Еще одной целью является создание перчатки, в которой может быть размещено устройство ввода данных на основе электромагнитного резонанса.Yet another object is to provide a glove that can accommodate an electromagnetic resonance input device.
Технический результат изобретения состоит в том, что удалось успешно использовать для ввода информации в экстремальных условиях, например, под водой, устройство ввода данных на основе электромагнитного резонанса.The technical result of the invention lies in the fact that it was possible to successfully use for entering information in extreme conditions, for example, under water, an input device based on electromagnetic resonance.
Согласно одному аспекту изобретения предложено устройство ввода данных для изолированного от окружающей среды устройства ввода и отображения информации на основе электромагнитного резонанса, содержащее корпус, размещенный в корпусе колебательный контур, настроенный в резонанс с индуктивным сенсорным узлом устройства ввода и отображения информации, и содержащий, по меньшей мере, конденсатор и катушку индуктивности с ферритовым сердечником, разделенным на две части, одна из которых выполнена неподвижной, а вторая расположена с возможностью перемещения вдоль оси корпуса относительно первой части сердечника, причем корпус изолирует колебательный контур от окружающей среды, а передняя часть корпуса выполнена гибкой с возможностью передачи усилия на подвижную часть ферритового сердечника при взаимодействии передней части корпуса с защитным стеклом устройства с перемещением подвижной части сердечника относительно его неподвижной части для изменения резонансной частоты колебательного контура.According to one aspect of the invention, there is provided an input device for an environmentally isolated input and display device based on electromagnetic resonance, comprising a housing, an oscillatory circuit located in the housing, tuned to resonance with an inductive sensor assembly of the input and display device, and containing at least least, a capacitor and an inductor with a ferrite core, divided into two parts, one of which is made fixed, and the second is located with the possibility of moving along the axis of the housing relative to the first part of the core, and the housing isolates the oscillatory circuit from the environment, and the front part of the housing is made flexible with the possibility of transferring force to the movable part of the ferrite core when the front part of the case interacts with the protective glass of the device with the moving part of the core relative to its fixed part to change the resonant frequency of the oscillatory circuit.
В данном варианте осуществления устройства ввода данных частота колебаний колебательного контура изменяется за счет изменения индуктивности катушки индуктивности при относительном перемещении подвижной части сердечника относительно неподвижной части, при этом с передней частью корпуса, выполненной гибкой, может взаимодействовать подвижная часть ферритового сердечника.In this embodiment of the data input device, the oscillation frequency of the oscillatory circuit changes due to a change in the inductance of the inductor during the relative movement of the movable part of the core relative to the fixed part, while the movable part of the ferrite core can interact with the front part of the housing, which is made flexible.
Согласно следующему аспекту изобретения предложено устройство ввода данных для изолированного от окружающей среды устройства ввода и отображения информации на основе электромагнитного резонанса, содержащее корпус, размещенный в корпусе колебательный контур, настроенный в резонанс с индуктивным сенсорным узлом устройства ввода и отображения информации, и содержащий, по меньшей мере, катушку индуктивности с ферритовым сердечником и конденсатор, при этом конденсатор выполнен с возможностью изменения емкости при механическом воздействии на него, причем корпус изолирует колебательный контур от окружающей среды, а передняя часть корпуса выполнена гибкой с возможностью передачи усилия на конденсатор для изменения резонансной частоты колебательного контура.According to a further aspect of the invention, there is provided an input device for an environmentally isolated input and display device based on electromagnetic resonance, comprising a housing, an oscillatory circuit housed in the housing, tuned to resonance with an inductive sensor assembly of the input and display device, and comprising at least least, an inductor with a ferrite core and a capacitor, while the capacitor is made with the ability to change capacitance under mechanical action on it, and the case isolates the oscillatory circuit from the environment, and the front part of the case is made flexible with the possibility of transferring force to the capacitor to change the resonant frequency of the oscillatory contour.
В данном варианте осуществления устройства ввода частота колебаний колебательного контура изменяется за счет изменения емкости конденсатора при механическом воздействии на него.In this embodiment of the input device, the oscillation frequency of the oscillatory circuit changes due to a change in the capacitance of the capacitor during mechanical action on it.
Согласно следующему аспекту изобретения предложено устройство ввода данных для изолированного от окружающей среды устройства ввода и отображения информации на основе электромагнитного резонанса, содержащее корпус, размещенный в корпусе колебательный контур, настроенный в резонанс с индуктивным сенсорным узлом устройства ввода и отображения информации, и содержащий, по меньшей мере, катушку индуктивности с ферритовым сердечником, конденсатор и резистор, при этом резистор выполнен с возможностью изменения сопротивления при механическом воздействии на него, причем корпус изолирует колебательный контур от окружающей среды, а передняя часть корпуса выполнена гибкой с возможностью передачи усилия на резистор для изменения резонансной частоты колебательного контура.According to a further aspect of the invention, there is provided an input device for an environmentally isolated input and display device based on electromagnetic resonance, comprising a housing, an oscillatory circuit housed in the housing, tuned to resonance with an inductive sensor assembly of the input and display device, and comprising at least least, an inductor with a ferrite core, a capacitor and a resistor, while the resistor is made with the possibility of changing the resistance under mechanical action on it, and the case isolates the oscillatory circuit from the environment, and the front part of the case is made flexible with the possibility of transferring force to the resistor to change the resonant the frequency of the oscillatory circuit.
В данном варианте осуществления устройства ввода частота колебаний колебательного контура изменяется за счет изменения сопротивления резистора при механическом воздействии на него.In this embodiment of the input device, the oscillation frequency of the oscillatory circuit changes due to a change in the resistance of the resistor during mechanical action on it.
Согласно следующему аспекту изобретения предложено устройство ввода данных для изолированного от окружающей среды устройства ввода и отображения информации на основе электромагнитного резонанса, содержащее корпус, размещенный в корпусе колебательный контур, настроенный в резонанс с индуктивным сенсорным узлом устройства ввода и отображения информации, и содержащий, по меньшей мере, катушку индуктивности с имеющим продольное отверстие ферритовым сердечником и конденсатор, элемент из диамагнитного материала, расположенный с возможностью перемещения в отверстии ферритового сердечника, и элемент из токопроводящего материала, выполненный в виде упругой шайбы, который размещен с возможностью изменения сопротивления при механическом воздействии на него, причем корпус изолирует колебательный контур от окружающей среды, а передняя часть корпуса выполнена гибкой с возможностью передачи усилия на элемент из диамагнитного материала с перемещением элемента из диамагнитного материала относительно ферритового сердечника катушки индуктивности и передачи таким образом механического воздействия от передней части корпуса на элемент из токопроводящего упругого материала, заставляя его то сжиматься и прижиматься к контактам платы устройства ввода, то разжиматься, изменяя при этом сопротивление электрической цепи колебательного контура. В данном случае контакты платы устройства ввода являются электродом, посредством которого часть электрической цепи, образуемая дорожками (контактами), соединяется с другой частью цепи.According to a further aspect of the invention, there is provided an input device for an environmentally isolated input and display device based on electromagnetic resonance, comprising a housing, an oscillatory circuit housed in the housing, tuned to resonance with an inductive sensor assembly of the input and display device, and comprising at least least, an inductor with a ferrite core having a longitudinal hole and a capacitor, an element made of diamagnetic material, located with the possibility of movement in the hole of the ferrite core, and an element made of conductive material, made in the form of an elastic washer, which is placed with the possibility of changing the resistance under mechanical action on it , moreover, the body isolates the oscillating circuit from the environment, and the front part of the body is made flexible with the possibility of transferring force to an element of diamagnetic material with the movement of the element of diamagnetic material relative to rrite core of the inductor and thus transferring mechanical action from the front of the housing to an element of conductive elastic material, causing it to either shrink and press against the contacts of the input device board, or to decompress, while changing the resistance of the electrical circuit of the oscillatory circuit. In this case, the contacts of the input device board are the electrode through which the part of the electrical circuit formed by the tracks (contacts) is connected to another part of the circuit.
В данном варианте осуществления устройства ввода частота колебаний колебательного контура изменяется за счет изменения сопротивления электрической цепи колебательного контура.In this embodiment of the input device, the oscillation frequency of the oscillation circuit is changed by changing the resistance of the electric circuit of the oscillation circuit.
Согласно любому из вышеуказанных аспектов изобретения корпус устройства является герметичным и охватывающим колебательный контур, и может быть заполнен жидким диэлектрическим веществом для устранения воздействия давления на компоненты колебательного контура по мере погружения.According to any of the above aspects of the invention, the housing of the device is sealed and encloses the oscillatory circuit, and can be filled with a liquid dielectric substance to eliminate the effect of pressure on the components of the oscillatory circuit as it sinks.
Для обеспечения передачи механического воздействия от передней части корпуса на компоненты колебательного контура передняя часть корпуса выполнена гибкой.To ensure the transfer of mechanical action from the front part of the housing to the components of the oscillatory circuit, the front part of the housing is made flexible.
Предпочтительно в случаях, когда это необходимо, в корпусе может быть размещено средство возврата подвижного элемента колебательного контура в исходное положение при снятии механического воздействия на переднюю часть корпуса.Preferably, in cases where it is necessary, a means for returning the movable element of the oscillatory circuit to its original position can be placed in the housing when the mechanical impact on the front part of the housing is removed.
Для целей удобства ввода данных под водой возможно размещение устройства ввода данных согласно любому из вышеуказанных аспектов изобретения в перчатке или накладке на руку, образуя таким образом наручное устройство ввода данных.For purposes of ease of data entry under water, it is possible to place the data entry device according to any of the above aspects of the invention in a glove or overlay, thus forming a wrist data entry device.
В дальнейшем изобретение будет более понятным из его подробного раскрытия со ссылкой на сопроводительные чертежи. С пониманием того, что сопроводительные чертежи изображают только взятые в качестве примеров типичные варианты осуществления изобретения, и поэтому не рассматриваются, как ограничивающие объем его защиты, изобретение будет описано и разъяснено с дополнительной конкретизацией и подробностями, с использованием сопроводительных чертежей.In the following, the invention will be better understood from its detailed disclosure with reference to the accompanying drawings. With the understanding that the accompanying drawings depict only exemplary exemplary embodiments of the invention, and are therefore not construed as limiting the scope of its protection, the invention will be described and explained in further specification and detail using the accompanying drawings.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
На Фиг. 1 показан общий вид устройства ввода и отображения информации, демонстрирующий использование устройства.On FIG. 1 is an overview of an input and display device showing the use of the device.
На фиг. 2 - показано устройство ввода данных, выполненное в виде стилуса, и последовательно расположенные слоями защитное стекло, экран и сенсорная панель на основе электромагнитного резонанса (ЭМР).In FIG. 2 shows an input device in the form of a stylus and a protective glass, a screen, and an electromagnetic resonance (EMR) touch panel layered in series.
На фиг. 3 - показан вид сбоку устройства в разрезе для пояснения принципа взаимодействия устройства ввода данных в виде стилуса с сенсорной панелью на принципе электромагнитного резонанса.In FIG. 3 is a sectional side view of the device for explaining the principle of interaction of a stylus input device with a touch pad on the principle of electromagnetic resonance.
На фиг. 4 показано устройство ввода данных в разрезе согласно одному варианту осуществления изобретения с расположенным внутри колебательным контуром с катушкой индуктивности и компонентами, обеспечивающими изменение индуктивности катушки.In FIG. 4 shows a sectional view of an input device according to one embodiment of the invention, with an oscillating inductor circuit and components for varying the inductance of the inductor located inside.
На фиг. 5 показано устройство ввода данных в разрезе с расположенным внутри колебательным контуром, в котором ферритовый сердечник катушки индуктивности колебательного контура выполнен с продольным отверстием, а также с элементом из токопроводящего материала, выполненного в виде упругой шайбы, выполняющий функцию резистора с переменным сопротивлением.In FIG. 5 shows a sectional view of the data input device with an oscillatory circuit located inside, in which the ferrite core of the inductance coil of the oscillating circuit is made with a longitudinal hole, as well as with an element of conductive material made in the form of an elastic washer, which acts as a resistor with a variable resistance.
На фиг. 6 показан еще один вариант устройства ввода данных в разрезе с расположенным внутри колебательным контуром с резистором переменного сопротивления и компонентами, обеспечивающими изменение сопротивления резистора.In FIG. 6 shows another variant of the data input device in section with an oscillatory circuit located inside with a variable resistance resistor and components that provide a change in the resistance of the resistor.
На фиг. 7 показано устройство ввода данных в разрезе с расположенным внутри колебательным контуром с конденсатором переменной емкости и компонентами, обеспечивающими изменение емкости конденсатора.In FIG. 7 shows a cross-sectional view of the data input device, with an oscillatory circuit with a variable capacitor located inside and components that provide a change in the capacitance of the capacitor.
На фиг. 8 показано устройство ввода данных в разрезе с расположенным внутри колебательным контуром, в котором корпус устройства разделен на две части.In FIG. 8 shows a sectional view of the data input device with an oscillating circuit located inside, in which the body of the device is divided into two parts.
На фиг. 9 - показан общий вид перчатки и устройства ввода и отображения информации, демонстрирующий использование устройства ввода данных, размещенного в перчатке.In FIG. 9 is a general view of the glove and the input and display device, showing the use of the input device placed in the glove.
На Фиг. 10 показан вид перчатки, в котором размещено устройство ввода данных в корпусе согласно изобретению в отделении для указательного пальца.On FIG. 10 is a view of a glove in which an input device in a housing according to the invention is located in the index finger compartment.
На фиг. 11 показан вид перчатки, в которой размещено устройство ввода данных в корпусе, состоящим из двух частей, в одной из которых расположена катушка индуктивности, а во второй - конденсатор.In FIG. 11 shows a view of a glove in which a data input device is placed in a housing consisting of two parts, one of which contains an inductor, and the other a capacitor.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
На фиг. 1 показан общий вид устройства ввода и отображения информации, изображен общий вид устройства ввода и отображения информации в экстремальных условиях, например, под водой, демонстрирующий использование устройства. Устройство ввода и отображения информации 1 включает в себя корпус и защитное стекло 2. Также на фиг. 1 показан общий вид устройства ввода данных 3, взаимодействующего с защитным стеклом 2 устройства ввода и отображения информации 1.In FIG. 1 shows a general view of the information input and display device, shows a general view of the input and display device in extreme conditions, such as under water, showing the use of the device. The information input and
На Фиг. 2 показано устройство ввода данных 3, выполненное в виде стилуса, и последовательно расположенные слоями защитное стекло 2, экран 4 и сенсорная панель на основе электромагнитного резонанса (ЭМР) 5.On FIG. 2 shows a
В качестве экрана 4 может быть использован жидкокристаллический экран, экран на основе электронных чернил или любой другой известный из уровня техники экран, под которым размещена сенсорная панель на основе электромагнитного резонанса. Для работы устройства в экстремальных условиях, например, под водой, экран 4 должен быть изолирован от внешней среды посредством расположенного над экраном 4 защитного стекла 2, которое уплотнено относительно корпуса устройства ввода и отображения информации 1, и которое позволяет наблюдать информацию на экране.The
Под экраном 4 имеется сенсорная индуктивная панель 5, работающая на принципе электромагнитного резонанса. Панель 5 содержит индуктивный сенсорный узел [не показан], имеющий катушки индуктивности, обычно выполненные печатным способом.Under the
В корпусе устройства ввода и отображения информации 1 также размещены электронные компоненты, включающие, микроконтроллер, модуль беспроводной передачи данных, модуль памяти, источник питания, электрически связанные между собой. В качестве микроконтроллера может быть использован любой подходящий известный из уровня техники микроконтроллер, позволяющий обрабатывать сигналы беспроводного стилуса, например, ASIC W8003 или М37534М4-122FP 634102 или 74HC74D АХ564. Подбор соответствующего модуля беспроводной передачи данных, модуля памяти, источника питания также понятен специалисту в данной области техники, не относится существенным образом к предмету данного изобретения, и поэтому этим устройствам не отводится место в настоящем описании. Например, такими модулями обладает планшетный компьютер Samsung Galaxy Tab S6 lite.The body of the input and
Для обеспечения возможности ввода данных в устройство ввода и отображения информации 1 предназначено устройство ввода данных 3, имеющее колебательный контур, настроенный в резонанс с индуктивным сенсорным узлом устройства ввода и отображения информации. Устройство ввода данных 3 будет подробно описано ниже.To enable data input into the input and
На фиг. 4 показано внутреннее устройство устройства ввода данных 3 для изолированного от окружающей среды устройства ввода и отображения информации 1 на основе электромагнитного резонанса согласно одному варианту осуществления изобретения, приведенному здесь только в качестве примера и не ограничивающему объем защиты изобретения.In FIG. 4 shows the interior of an
Устройство ввода данных 3 содержит корпус 6, имеющий переднюю часть 12 корпуса 6, выполненную гибкой. Согласно этому варианту осуществления изобретения внутри корпуса 6 устройства ввода данных 3 расположен колебательный контур, включающий конденсатор 7 и катушку индуктивности 8 с ферритовым сердечником. Конденсатор 7 может быть размещен на плате 9 с дополнительными необходимыми электронными компонентами и должен быть электрически связан с катушкой индуктивности. Ферритовый сердечник состоит из двух частей 10 и 11, одна из которых 10 в этом конкретном варианте осуществления изобретения является основой для намотки на нее катушки 8, причем эта часть 10 ферритового сердечника выполнена с возможностью перемещения вместе с катушкой индуктивности 8 вдоль оси корпуса по отношению ко второй неподвижной относительно корпуса части 11 ферритового сердечника.The
Корпус 6 служит для изоляции колебательного контура от окружающей среды и выполнен таким образом, что передняя его часть 12 взаимодействует с защитным стеклом 2 устройства ввода и отображения информации и подвижной частью 10 ферритового сердечника и выполнена гибкой для передачи усилия на подвижную часть 10 ферритового сердечника катушки индуктивности 8. Корпус 6 может быть выполнен из пластика, силикона или иного материала, не экранирующего электромагнитное поле.The
С целью устранения воздействия давления воды на переднюю часть 12 корпуса 6, выполненную гибкой, и исключения непроизвольного сокращения расстояния между подвижной частью 10 ферритового сердечника катушки индуктивности 8 и неподвижной частью 11 ферритового сердечника, внутреннее пространство корпуса может быть заполнено диэлектрической жидкостью, например, силиконовым или трансформаторным маслом; важным условием является химическая нейтральность такой жидкости к материалу корпуса 6, чтобы избежать его повреждение или разрушение. При этом другие электронные компоненты, размещенные в корпусе 6 и необходимые для обеспечения его работы и электрически связанные с колебательным контуром, могут быть размещены в том же корпусе 6 вместе с катушкой индуктивности 8, ферритовым сердечником и упругим элементом 13, либо могут быть изолированы диэлектрическим веществом внутри корпуса.In order to eliminate the effect of water pressure on the
В одном из вариантов исполнения корпус 6 разделен на две части. Это наглядным образом показано на фиг. 8. Внутри одной части корпуса размещена катушка индуктивности 8 с ферритовым сердечником, состоящим из двух частей, а в другой части - конденсатор 7 и другие электронные компоненты [при их наличии]. При этом катушка индуктивности и конденсатор электрически связаны между собой и образуют колебательный контур.In one embodiment, the
Данное решение направлено на изменение резонансной частоты колебательного контура устройства ввода данных за счет изменения индуктивности катушки индуктивности колебательного контура.This solution is aimed at changing the resonant frequency of the oscillatory circuit of the input device by changing the inductance of the inductor of the oscillatory circuit.
Как было сказано выше передняя часть 12 корпуса 6 выполнена так, что при механическом воздействии на нее с внешней стороны она механически воздействует на подвижную часть 10 ферритового сердечника катушки индуктивности 8 с относительным перемещением подвижной части 10 ферритового сердечника относительно неподвижной части 11 ферритового сердечника, при этом изменяется резонансная частота колебательного контура.As mentioned above, the
Между подвижной 10 и неподвижной 11 частями ферритового сердечника может быть размещен упругий элемент 13, взаимодействующий с этими частями и способствующий возврату подвижной части 10 в ее исходное положение при снятии механического воздействия на переднюю часть 12 корпуса 6.An
Упругий элемент 13, как это показано на фиг. 4, может быть выполнен, например, в виде пружины (можно использовать практически любой тип непроводящей пружины), резинового, силиконового или иного упругого материала, выполняющего основную задачу - деформироваться при взаимодействии передней части 12 корпуса 6 рабочей поверхности экрана или защитного стекла 2 устройства ввода и отображения информации 1, сокращая расстояние между подвижной частью 10 ферритового сердечника катушки индуктивности 8 и неподвижной частью 11 ферритового сердечника, и возвращаться в исходное состояние после прекращения давления на переднюю часть 12 корпуса 6. Упругий элемент 13 может быть расположен между катушкой индуктивности 8 с подвижной частью 10 ферритового сердечника и неподвижной частью 11 ферритового сердечника, либо иным образом, при условии выполнения указанной задачи. Специалисту в данной области техники понятно, что возможны и другие варианты осуществления упругого элемента, не выходящие за объем патентных притязаний настоящего изобретения.The
Когда передняя часть 12 корпуса 6 взаимодействует с защитным стеклом 2 устройства ввода и отображения информации, то происходит воздействие на подвижную часть 10 ферритового сердечника через гибкую переднюю часть 12 корпуса 6, при этом пружина 13 сжимается внутри корпуса 6, сокращая расстояние между катушкой индуктивности 8 с подвижной частью 10 ферритового сердечника и неподвижной частью 11 ферритового сердечника.When the
После прекращения механического воздействия на переднюю часть 12 пружина 13 разжимается и заставляет подвижную часть 10 ферритового сердечника возвращаться в исходное состояние.After the cessation of mechanical action on the
С целью устранения воздействия давления воды на гибкую переднюю часть 12 и исключения непроизвольного сокращения расстояния между подвижной частью 10 ферритового сердечника катушки индуктивности и неподвижной частью 11 ферритового сердечника, внутреннее пространство корпуса 6 может быть заполнено диэлектрической и химически нейтральной к материалу корпуса 6 жидкостью [не показано], например, силиконовым маслом или трансформаторным маслом.In order to eliminate the effect of water pressure on the flexible
Гибкая передняя часть 12 корпуса 6 может быть выполнена из резины, силикона или иного упругого материала, позволяющего прогибаться даже при незначительном механическом воздействии на него и возвращаться в исходное состояние при прекращении механического воздействия. Предпочтительно использовать материал с твердостью по Шору не выше 40А. Однако, это не ограничивает возможность применения более твердых материалов, при условии сохранения возможности передачи механического усилия от передней части 12 на компоненты колебательного контура, в частности, подвижную часть 10 ферритового сердечника.The flexible
Колебательный контур настроен в резонанс с индуктивным сенсорным узлом устройства ввода и отображения информации 1.The oscillatory circuit is tuned to resonance with the inductive sensor node of the input and
В одном из вариантов осуществления изобретения плата 9 с конденсатором 7 и другими электронными компонентами, размещенными в корпусе 6 и необходимые для обеспечения его работы, размещены во второй части корпуса.In one of the embodiments of the invention, the
В таком исполнении устройство ввода данных является надежно защищенным и может использоваться под водой без риска повреждения, сохраняя при этом свою полную функциональность, в том числе возможность фиксировать состояние и положение наконечника, и определять степень и характер воздействия на него (чувствительность).In this design, the data input device is reliably protected and can be used underwater without the risk of damage, while maintaining its full functionality, including the ability to record the state and position of the tip, and determine the degree and nature of the impact on it (sensitivity).
На фиг. 5 показан еще один вариант осуществления устройства ввода данных 3.In FIG. 5 shows another embodiment of the
Устройство ввода данных 3 содержит корпус 6, катушку индуктивности 8 с имеющим продольное отверстие ферритовым сердечником 14 и конденсатор 7, образующие колебательный контур. При этом катушка индуктивности 8 намотана на ферритовом сердечнике 14 с продольным отверстием внутри, через которое проходит элемент из диамагнитного материала 15 с возможностью свободного перемещения внутри, контактирующий с одной стороны с гибкой передней частью 12 корпуса 6, а с другой стороны с элементом из токопроводящего материала 16, выполненного в виде упругой шайбы. По меньшей мере, ферритовый сердечник 14 с катушкой индуктивности, конденсатор 7 и элемент из токопроводящего материала 16, размещены в корпусе 6 из пластика, силикона или иного не экранирующего электромагнитное поле материала, при этом передняя часть 12 корпуса 6 выполнена гибкой. С целью устранения воздействия давления воды на упомянутую гибкую переднюю часть 12 и исключения непроизвольного механического воздействия на компоненты колебательного контура, внутреннее пространство корпуса 6 может быть заполнено диэлектрической жидкостью. В данном решении давление, оказываемое на переднюю часть 12 корпуса 6 при взаимодействии с рабочей поверхностью или защитным стеклом 2 устройства ввода и отображения информации 1, передается через гибкую переднюю часть корпуса 6 на элемент из диамагнитного материала 15, размещенный в ферритовом сердечнике 14 с возможностью перемещения внутри, который, в свою очередь передает давление на элемент из токопроводящего упругого материала 16, заставляя его то сжиматься и прижиматься к контактам платы 9 устройства ввода данных 3, то разжиматься, изменяя при этом сопротивление электрической цепи колебательного контура. В данном случае контакты 21 платы 9 являются электродом, посредством которого часть электрической цепи, образуемая дорожками (контактами), соединяется с другой частью цепи.The
Данное решение направлено на изменение резонансной частоты колебательного контура устройства ввода данных 3 за счет изменения сопротивления электрической цепи колебательного контура.This solution is aimed at changing the resonant frequency of the oscillatory circuit of the
На фиг. 6 приведен еще один вариант осуществления устройства ввода данных 3, которое содержит корпус 6, имеющий переднюю часть корпуса 12, выполненную гибкой. В корпусе 6 размещены катушка индуктивности 8, конденсатор 7 и резистор 17, образующие колебательный контур. При этом корпус 6 выполнен из пластика, силикона или иного не экранирующего электромагнитное поле материала. С целью устранения воздействия давления воды на гибкую переднюю часть 12 корпуса 6 и исключения непроизвольного воздействия на компоненты колебательного контура, внутреннее пространство корпуса 6 может быть заполнено диэлектрической жидкостью. Катушка индуктивности 8 намотана на ферритовом сердечнике 14 с продольным отверстием внутри, через которое проходит элемент из диамагнитного материала 15 с возможностью свободного перемещения внутри, контактирующий с одной стороны с гибкой передней частью 12 корпуса 6, а с другой стороны с резистором 17. Задняя часть диамагнитного элемента имеет шайбу 18 из упругого материала, служащую средством возврата данного элемента при прекращении оказания на него механического воздействия. В данном решении давление, оказываемое на переднюю часть корпуса 6 при взаимодействии с защитным стеклом устройства ввода и отображения информации, передается через гибкую переднюю часть 12 корпуса 6 на элемент из диамагнитного материала 15, размещенный в ферритовом сердечнике 14 с возможностью перемещения внутри, который, в свою очередь передает давление на резистор 17, изменяющий свое сопротивление при механическом воздействии на него.In FIG. 6 shows another embodiment of an
Данное решение направлено на изменение резонансной частоты колебательного контура устройства ввода данных за счет изменения сопротивления резистора.This solution is aimed at changing the resonant frequency of the oscillatory circuit of the data input device by changing the resistance of the resistor.
На фиг. 7 показан еще один вариант осуществления устройства ввода данных 1. Устройство ввода данных 3 содержит корпус 6, имеющий переднюю часть корпуса 12, выполненную гибкой и с возможностью взаимодействия с защитным стеклом 2 устройства ввода и отображения информации 1. В корпусе 6 размещены катушка индуктивности 8, конденсатор переменной емкости 19 и резистор 17, образующие колебательный контур. В качестве конденсатора переменной емкости 19 выбран конденсатор, электрическая емкость которого может изменяться механическим способом, либо электрически, под действием изменения приложенного к обкладкам напряжения. Переменные конденсаторы применяются в колебательных контурах и других частотозависимых цепях для изменения их резонансной частоты. В настоящем изобретении применен переменный конденсатор, в котором изменение емкости происходит за счет механического нажатия на крышку конденсатора и прогиба одной из его пластин. Например, может быть использован конденсатор LXRW19V201-058, Murata Variable Capacitor 100 - 200pF 5.3V. При этом катушка индуктивности намотана на ферритовом сердечнике 14 с продольным отверстием внутри, через которое проходит элемент из диамагнитного материала 15 с возможностью свободного перемещения внутри, контактирующий с одной стороны с гибкой передней частью 12 корпуса 6, а с другой стороны - с крышкой 2 0 конденсатора переменной емкости 19 напрямую либо через шайбу 18 из упругого материала. Элемент из диамагнитного материала 15 проходит сквозь сердечник катушки 14 и давление на переднюю часть корпуса 6 передается на крышку 20 конденсатора переменной емкости 19, величина которой зависит от силы нажатия на его крышку. Шайба 18 из упругого материала необходима для обеспечения возврата элемента из диамагнитного материала 15 в исходное положение при прекращении механического воздействия на переднюю часть 12 корпуса б. Корпус 6 выполнен из пластика, силикона или иного не экранирующего электромагнитное поле материала. С целью устранения воздействия давления воды на переднюю часть корпуса 6 и исключения непроизвольного воздействия на компоненты колебательного контура, внутреннее пространство корпуса 6 может быть заполнено диэлектрической жидкостью. В данном решении давление, оказываемое на переднюю часть корпуса 6 при взаимодействии с защитным стеклом 2 устройства ввода и отображения информации 1, передается через гибкую переднюю часть 12 корпуса 6 на элемент из диамагнитного материала 15, размещенный в ферритовом сердечнике 14 с возможностью перемещения внутри, который, в свою очередь передает давление на конденсатор переменной емкости 19 через шайбу из упругого материала 18. При увеличении силы нажатия емкость увеличивается, а резонансная частота уменьшается.In FIG. 7 shows another embodiment of the
Данное решение направлено на изменение резонансной частоты колебательного контура устройства ввода данных за счет изменения емкости конденсатора.This solution is aimed at changing the resonant frequency of the oscillatory circuit of the data input device by changing the capacitance of the capacitor.
Устройство ввода данных по любому из вышеуказанных вариантов может быть размещено в перчатке [накладке на перчатку], представляющей собой оболочку с входным отверстием и пятью выступами трубчатой формы с глухими закругленными торцами для вложения пальцев, как показано на фиг. 9-11. В этом случает оно будет представлять собой наручное устройство. Основным условием является расположение устройства ввода данных таким образом, чтобы корпус 6, выполненный гибким, был расположен максимально близко к кончику перчатки 22 для обеспечения минимального расстояния от катушки индуктивности 8 до индуктивного сенсорного узла [не показано] устройства ввода и отображения информации 1. Пример такого размещения устройства ввода данных 3 в перчатке 22, не ограничивавший объем патентных притязаний настоящего изобретения, более подробно показан на фиг. 9 - фиг. 10. На фиг. 11 показан вид перчатки, в котором устройство ввода данных 3 размещено в корпусе 6, состоящим из двух частей. Внутри одной части корпуса 6 размещена катушка индуктивности 8 с ферритовым сердечником, состоящим из двух частей (подвижной 10 и неподвижной 11), а в другой части - конденсатор 7 и другие электронные компоненты [при их наличии]. При этом катушка индуктивности 8 и конденсатор 7 электрически связаны между собой и образуют колебательный контур.The input device according to any of the above options can be placed in a glove [glove pad], which is a shell with an inlet and five tubular projections with blind rounded ends for inserting fingers, as shown in Fig. 9-11. In this case, it will be a wrist device. The main condition is the location of the data input device in such a way that the
Устройство ввода данных, выполненное в виде наручного устройства, может быть размещено внутри перчатки, когда, по меньшей мере, одна часть корпуса 6, содержащая катушку индуктивности 8 с ферритовым сердечником, состоящим из двух частей (подвижной 10 и неподвижной 11), размещена в одном из выступов оболочки (перчатки) трубчатой формы с глухими закругленными торцами для вложения пальцев.The data input device, made in the form of a wrist device, can be placed inside the glove, when at least one part of the
Также устройство ввода данных, выполненное в виде наручного устройства, может быть размещено поверх одного из выступов оболочки (перчатки) трубчатой формы с глухими закругленными торцами для вложения пальцев.Also, the data input device, made in the form of a wrist device, can be placed on top of one of the protrusions of the shell (glove) of a tubular shape with deaf rounded ends for inserting fingers.
Устройство ввода данных работает следующим образом.The input device works as follows.
Размещенный под экраном 4 устройства ввода и отображения информации 1 индуктивный сенсорный узел [не показано], при подаче на него переменного напряжения, формирует на поверхности экрана электромагнитное поле. Используемое в качестве указателя устройство ввода данных содержит настроенный в резонанс с индуктивным сенсорным узлом устройства колебательный контур. При поднесении устройства ввода данных к экрану 4 через защитное стекло 2 этот контур модулирует электромагнитное поле, изменяя индуктивность расположенных под экраном 4 печатных катушек индуктивности индуктивного сенсорного узла. Причем, чем ближе катушка индуктивности сенсорного узла к колебательному контуру устройства ввода данных, тем значительнее изменение ее индуктивности.Placed under the
При касании передней частью 12 корпуса 6 устройства ввода данных защитного стекла 2 устройства ввода и отображения информации 1 через гибкую часть происходит механическое воздействие (толкательным движением вдоль продольной оси) на подвижную часть 10 ферритового сердечника катушки индуктивности 8, тем самым сокращается расстояние между подвижной 10 и неподвижной 11 частями ферритового сердечника катушки индуктивности 8 и изменяя частоту индуктивности колебательного контура и модулируя электромагнитное поле необходимой частоты. В другом варианте при касании передней частью 12 корпуса устройства ввода данных защитного стекла 2 устройства ввода и отображения информации 1 через гибкую часть происходит механическое воздействие (толкательным движением вдоль продольной оси) на крышку 20 конденсатора переменной емкости 19, изменяя его емкость и, или на резистор 17, изменяя его сопротивление, и, соответственно, тем самым изменяя резонансную частоту колебательного контура и модулируя электромагнитное поле необходимой частоты. Еще в одном варианте исполнения резонансная частота колебательного контура изменяется за счет изменения сопротивления электрической цепи колебательного контура путем передачи механического воздействия от передней части 12 корпуса 6 устройства ввода данных 3 на элемент из токопроводящего материала 16, который под воздействием давления то сжимается, прижимаясь к электроду, электрически связанному с колебательным контуром, то разжимается, что приводит к изменению резонансной частоты колебательного контура и модулированию электромагнитного поля необходимой частоты.When the
Микроконтроллер фиксирует параметры катушек индуктивности и вычисляет положение устройства ввода данных 3. Устройство ввода данных 3 не имеет собственного источника питания, однако сигнал, излучаемый сенсорной панелью на основе электромагнитного резонанса 5, содержащей индуктивный сенсорный узел, используется для питания устройства ввода данных, которое, в свою очередь, посылает ответный сигнал, являющийся не просто отражением исходного, а заново сформированным, который, как правило, несет дополнительную информацию, идентифицирующую конкретный стилус, а также данные о силе нажатия, месте положения устройства ввода данных и другие параметры, необходимые для создания на экране изображения высокого качества.The microcontroller captures the parameters of the inductors and calculates the position of the
Обработанный сигнал устройства ввода данных 3 преобразуется в координаты и передается на экран устройства ввода и отображения информации 1, сконфигурированный таким образом, чтобы отображать эти координаты в виде точек на экране, соответствующие положению устройства ввода данных 3, и, таким образом, формировать изображение, которое может наблюдать пользователь через защитное стекло 2 устройства ввода и отображения информации.The processed signal of the
Выполненное согласно любому из указанных вариантов исполнения устройство ввода данных 3 согласно настоящему изобретению, является надежно защищенным и может использоваться под водой без риска повреждения, сохраняя при этом полную функциональность, присущую такому средству как электромагнитному перу, при взаимодействии с сенсорной панелью 5 на основе электромагнитного резонанса, включая обеспечение различной степени чувствительности.The
Предлагаемое устройство ввода данных для устройства ввода и отображения информации под водой может быть осуществлено специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения.The proposed data input device for the device for inputting and displaying information under water can be implemented by a specialist in practice and, when implemented, ensures the implementation of the stated purpose.
В соответствии с предложенным изобретением изготовлен опытный образец устройства ввода данных. Образец устройства ввода данных был испытан под водой в соответствии с планом испытаний, которые проводились в 4 этапа:In accordance with the proposed invention, a prototype data input device was made. A sample input device was tested under water according to the test plan, which was carried out in 4 stages:
- на первом этапе испытаний проводилась проверка работоспособности ввода информации на поверхности посредством использования сенсорной панели через защитное стекло. Оператор включил устройство ввода и отображения информации. Далее, после загрузки операционной системы оператор поочередно осуществлял запуск приложений рабочего стола (основного экрана). Все приложения открывались и устройство ввода данных работало корректно.- at the first stage of testing, the operability of entering information on the surface was checked by using a touch panel through a protective glass. The operator turned on the device for input and display of information. Further, after loading the operating system, the operator alternately launched desktop applications (main screen). All applications opened and the input device worked correctly.
- на втором этапе испытаний устройство ввода данных было погружено под воду на глубину до 40 метров при температуре воды +28 градусов. При данных условиях устройство ввода данных полностью функционировало на протяжении всего цикла испытаний, состоящих из 10 погружений, длительностью 45-60 минут каждое. При этом под водой ввод информации в устройство ввода и отображения информации осуществлялся при помощи устройства ввода данных, раскрытого в настоящем изобретении. Данное испытание показало эффективную работоспособность устройства ввода данных, а также высочайшую точность определения местоположения электромагнитного стилуса и ввода данных - было возможно активировать самые мелкие значки, а также рисовать, делать записи, сохранять в память и выводить на экран из памяти необходимую информацию.- at the second stage of testing, the data input device was submerged under water to a depth of 40 meters at a water temperature of +28 degrees. Under these conditions, the data entry device was fully functional throughout the entire test cycle, consisting of 10 dives, lasting 45-60 minutes each. At the same time, under water, information was entered into the information input and display device using the data input device disclosed in the present invention. This test showed the effective performance of the data input device, as well as the highest accuracy in locating the electromagnetic stylus and data input - it was possible to activate the smallest icons, as well as draw, make notes, store in memory and display the necessary information from memory.
Таким образом, в данном изобретении достигнута поставленная задача - создано устройство ввода данных на основе электромагнитного резонанса, которое работает под водой и позволяет вводить информацию в устройство ввода и отображения информации с высокой степенью точности.Thus, the present invention has achieved its objective - to provide an electromagnetic resonance data input device that operates under water and allows information to be entered into the input and display device with a high degree of accuracy.
Заявленное устройство ввода данных может использоваться как дайверами любителями, так и коммерческими дайверами, подводными археологами и другими исследователями, подводными службами и ремонтными и строительными бригадами (например, нефтяных платформ, дамб и пр.), а также операторами подводных беспилотных аппаратов (дронов) и пользователями систем подводной навигации.The claimed data input device can be used by both amateur and commercial divers, underwater archaeologists and other researchers, underwater services and repair and construction teams (for example, oil platforms, dams, etc.), as well as operators of underwater unmanned vehicles (drones) and users of underwater navigation systems.
Claims (36)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2777273C1 true RU2777273C1 (en) | 2022-08-01 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130199311A1 (en) * | 2012-02-06 | 2013-08-08 | Wacom Co., Ltd. | Position indicator |
RU2609095C2 (en) * | 2012-02-24 | 2017-01-30 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Hybrid touch screen device and method for operating same |
US20170285775A1 (en) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electronic pen including waterproof structure and electronic device including the same |
WO2018174386A1 (en) * | 2017-03-21 | 2018-09-27 | 주식회사 더한 | Electronic position indicating pen having waterproof function |
US20180364823A1 (en) * | 2016-03-01 | 2018-12-20 | Wacom Co., Ltd. | Electronic pen, electronic pen main unit, and method for manufacturing electronic pen main unit |
RU2732848C1 (en) * | 2019-08-30 | 2020-09-23 | Евгений Борисович Александров | Information input and display device for use under water |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130199311A1 (en) * | 2012-02-06 | 2013-08-08 | Wacom Co., Ltd. | Position indicator |
RU2609095C2 (en) * | 2012-02-24 | 2017-01-30 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Hybrid touch screen device and method for operating same |
US20180364823A1 (en) * | 2016-03-01 | 2018-12-20 | Wacom Co., Ltd. | Electronic pen, electronic pen main unit, and method for manufacturing electronic pen main unit |
US20170285775A1 (en) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electronic pen including waterproof structure and electronic device including the same |
WO2018174386A1 (en) * | 2017-03-21 | 2018-09-27 | 주식회사 더한 | Electronic position indicating pen having waterproof function |
RU2732848C1 (en) * | 2019-08-30 | 2020-09-23 | Евгений Борисович Александров | Information input and display device for use under water |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6232960B1 (en) | Data input device | |
US20160109985A1 (en) | Flexible device deformation measurement | |
KR101453028B1 (en) | Input device having fingerprint sensor, and portable electronic device having the same | |
KR101928902B1 (en) | Pressure sensor and complex device and electronic device having the same | |
CN105706020B (en) | Protective accessory device for an electronic or computer apparatus and apparatus provided with such an accessory device | |
KR20160064719A (en) | Pen input device, method for correction input coordinate thereof and electronic device for suppoting the same | |
KR20110088514A (en) | Electroactive polymer transducers for tactile feedback devices | |
KR20110102122A (en) | Position pointer, variable capacitor and inputting apparatus | |
KR20150018350A (en) | Fingerprint Recognizing Apparatus And Manufacturing Method Thereof And Electronic Device | |
US20110134082A1 (en) | Information input system, method for inputting information and information input program | |
CN110138372B (en) | Touch press key assembly, control circuit and electronic equipment | |
KR20190098534A (en) | Electronic device including filler for filling a space between biological sensor disposed under a display and the display | |
CN109241953A (en) | Electronic equipment, fingerprint image processing method and Related product | |
RU2777273C1 (en) | Data input apparatus for an electromagnetic resonance-based information input and display apparatus isolated from the environment (variants) | |
CN110300198A (en) | Housing unit, electronic equipment and its control method | |
CN110138943A (en) | The control method of electronic equipment and camera | |
CN110286805A (en) | Electronic equipment and its control method | |
RU2782967C1 (en) | Wireless stylus for an electromagnetic resonance-based environment-isolated information input and display apparatus | |
RU2760765C1 (en) | Wireless stylus for environmentally isolated information input and display device based on electromagnetic resonance and environmentally isolated information input and display device based on electromagnetic resonance (options) | |
CN110225166A (en) | Electronic equipment and its control method | |
CN110149439A (en) | Housing unit, electronic equipment and its control method | |
JP5988361B2 (en) | Electronics | |
CN110308859B (en) | Electronic device and control method thereof | |
KR20140124609A (en) | Input device having fingerprint sensor, and portable electronic device having the same | |
CN109564112A (en) | Capacitance sensor |