TW202206987A - 諧振電路、電磁筆及電磁筆的電容調節方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提出一種諧振電路，包括電性連接的電感和電容。電容包括串聯設置的壓變電容和調節電容。調節電容包括多個並聯設置的固定電容支路，每一固定電容支路包括一固定電容及一連接線。

Description

諧振電路、電磁筆及電磁筆的電容調節方法
本發明關於電磁外部輸入技術，尤其關於諧振電路、具有該諧振電路的電磁筆及該電磁筆的電容調節方法。
電磁式手寫輸入觸控系統是一種通用的人機交互設備，主要應用在電子繪畫板類產品上，具有定位精度高、觸控筆與觸控板可以是無線連接、觸控筆中可以沒有電源等優異性能。近年來，在消費類電子產品的人機交互等領域，越來越得到廣泛的應用。
電磁式手寫輸入觸控系統主要由電磁觸控筆(簡稱電磁筆)和電磁觸控板(簡稱電磁板)組成，它的工作原理是：電磁筆的電路主要由諧振電路組成，當諧振電路接收到電磁板線圈發射的磁場信號時，會以諧振頻率產生一個新的磁場信號，電磁板的接收線圈檢測到這個磁場信號，經過一系列的處理得到筆的座標、壓感等資訊。其中，只有電磁筆的諧振頻率與電磁板發射信號的頻率相匹配時，電磁板才能準確地獲得筆的座標、壓感等資訊。
已知技術中，通過接入一個電容值隨壓力變化的可變電容用於調節諧振電路中的諧振頻率，使得諧振電路中的諧振頻率與壓力變化相匹配。然而，由於電容C本身存在一定的偏差，在規定的諧振頻率內電容C的變化值較小，導致不能對超過一定範圍的筆壓作出反應；或者當電容C接受到較大的壓力時，容易使得諧振頻率超過設定的變化範圍，導致電磁筆對初始壓力的感應不靈敏或者不能識別，導致電磁筆感受壓力的精度等級數減小，電磁筆手寫效果差。
因此，需要提供一種諧振電路、電磁筆及其電容調節方法解決以上問題。
有鑒於上述問題，本申請於一實施例中揭示一種諧振電路、電磁筆及其電容調節方法，避免電容因為製造誤差而帶來的一致性不佳，採用諧振電路的電磁筆能夠對大壓力範圍作出一致性佳的壓力感應，體驗效果好，同時針對電容值不一致的電容調節，可以靈活選用固定電容支路數量調節電容值，操作方便、精準。
一實施例中，所揭示的諧振電路包括電性連接的電感和電容，該電容包括串聯的壓變電容和調節電容，該調節電容包括多個並聯設置的固定電容支路，每一該固定電容支路包括一固定電容及一連接線。
一實施例中，該調節電容還包括與該固定電容支路並聯的一短接支路。
一實施例中，多個該固定電容的電容值相同。
一實施例中，多個該固定電容的電容值相異且呈遞增變化。
一實施例中，該調節電容的電容值是該壓變電容的7-20倍。
本申請於另一實施例中揭示包括該諧振電路的一電磁筆，包括依次抵接的筆芯、筆芯固定件、彈性件和PCB板，PCB板包括前述的諧振電路。
一實施例中，電感包括由磁芯與捲繞在磁芯上的漆包線組成的固定電感。
本申請於另一實施例中揭示一電磁筆的電容調節方法，包括以下步驟：提供電磁筆，其包括具有電感和與電感電性連接的電容的諧振電路，電容包括壓變電容和調節電容，壓變電容和調節電容串聯連接等效為電容，調節電容包括並聯的多個固定電容支路和一短接支路，每一固定電容支路包括一固定電容和一連接線；將短接支路接入諧振電路中，檢測諧振電路的諧振頻率是否達到期望諧振頻率；當諧振電路的諧振頻率未達到期望諧振頻率時，將固定電容支路接入諧振電路中，根據電容與標準電容的誤差範圍，現場調試依次選擇固定電容支路接入電路中，並判斷所接入的固定電容支路是否使得諧振頻率達到期望諧振頻率；及當諧振電路的諧振頻率達到期望諧振頻率時，通過焊接方式接入達到期望諧振頻率的短接支路或固定電容支路。
一實施例中，電磁筆的電容調節方法還包括提供調數板步驟，採用調數板實現現場調試電磁筆的諧振頻率。
一實施例中，當諧振電路的諧振頻率未達到期望諧振頻率時，還並聯接入多個固定電容支路。
綜上，依據本申請所提出的諧振電路、電磁筆及其電容調節方法，電磁筆的諧振電路通過將調節電容串聯壓變電容等效為電容，對調節電容進行選擇接入的支路，避免電容因為製造誤差而帶來的一致性不佳，限制變壓電容的變化量，從而確保電磁筆的諧振電路的諧振頻率不會超過要求的變化範圍；採用諧振電路的電磁筆能夠對大壓力範圍作出一致性佳的壓力感應，體驗效果好，同時針對電容值不一致的電容調節，可以靈活選用固定電容支路數量調節電容值，操作方便、精準；電磁筆電容調節後能夠減少電磁筆的報廢率，降低生產成本。
為讓本申請所提發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖作詳細說明如下。
請參閱圖1，本發明提供了一種電磁筆100，電磁筆100包括依次抵接的筆芯10、筆芯固定件20、彈性件30和PCB板40。PCB40板上設置諧振電路（圖未示）。筆芯固定件20用於夾持筆芯10，防止筆芯10晃動。彈性件30彈性連接筆芯10和諧振電路，以給筆芯10將壓力信號傳遞給諧振電路後一個回復到原位置的回復力。
諧振電路包括電性連接的電感（L）和電容（C），電感（L）包括由磁芯與捲繞在磁芯上的漆包線組成的固定電感。電容（C）作為敏感元件，能夠將壓力轉換為變化的電容值。諧振電路通過感應筆芯10傳遞的壓力將其轉化為變化的電容值，處理後輸出與壓力相對應的諧振頻率，並發送至手寫板中，使得筆芯10的壓力在手寫板中顯示。其中，諧振頻率和電容量的平方成反比，公式為:
Figure 02_image001
。
特別的，請參閱圖2，圖2為本發明提供的電磁筆的諧振電路的電路示意圖。諧振電路包括電感L和與電感L電性連接的電容（C）。電容（C）包括串聯設置的壓變電容（Cv）和調節電容（Cq），其等效公式為
Figure 02_image003
，得出
Figure 02_image005
。其中，壓變電容（Cv）為可變電容器，其能夠在一定範圍內調節其電容值。通過選擇接入諧振電路的調節電容（Cq）的電容值和對壓變電容（Cv）的調節，進而實現對電容（C）的調整。
具體的，調節電容（Cq）包括並聯的多個固定電容支路和一短接支路，每一固定電容支路包括一固定電容和一連接線，多個固定電容為相同或相應的電容值。其中，多個固定電容的可以選擇相同的電容值或相異的電容值。
在電磁筆出廠前需要經過現場調試後決定是否焊接具體的電容值的固定電容及焊接的固定電容的數量。由於串聯接入調節電容（Cq）是為了調節電容（C）的電容範圍，優選的，多個固定電容的電容值相異且呈遞增變化，進一步的調節電容（Cq）的電容值可選擇為壓變電容（Cv）的7-20倍。
請結合參閱圖3至圖5，本發明提供了三個諧振電路的實施例。諧振電路中調節電容（Cq）可以有多種接入方式。當壓變電容（Cv）的電容值符合出廠要求時，選擇接入短接支路，即接入只包括連接線J的支路，參閱圖3所示。如圖4所示，調節電容（Cq）可選擇接入一個固定電容支路，即接通連接線（J1），實現串聯固定電容作為調節電容（Cq）。除此之外，如圖5所示，調節電容（Cq）也可選擇接入並聯的兩個固定電容，即同時接通連接線（J1）和（J2），實現接入並聯的兩個固定電容支路作為調節電容（Cq）。
請結合參閱圖2-圖6，除此之外，諧振電路還包括依次與電感L並聯的下鍵開關（K1）、電流互感器（CT1）、上鍵開關（K2）、第一電容（C1）、電容組（Cn）和電阻（R），電容組每一支路包括一電容組連接線，電容組（Cn）和第一電容（C1）均為對電容（C）的微調，使得諧振頻率更加精確。
電磁筆通過改變諧振電路中的電容（C）的電容值而改變其諧振頻率，使得諧振電路的諧振頻率不超出通頻帶，同時使得電磁筆感應壓力的精度級數增加，適應較大壓力下的書寫，使得電磁筆在書寫過程中更加流暢。
進一步的，作為上述諧振電路的應用，其不僅僅局限於應用於上述電磁筆，其還可以應用於其他類型的電磁筆，如：包括單個磁芯的電感（L）。
需要說明的是，凡是通過增加串聯電容的方式實現對諧振電路的電容值可變調節的思路，皆屬於本發明的創作宗旨。
請參閱圖7，是圖1所示電磁筆的電容調節方法，其步驟包括：
S01:提供電磁筆，其包括具有電感（L）和與電感（L）電性連接的電容（C）的諧振電路，電容（C）包括壓變電容（Cv）和調節電容（Cq），壓變電容（Cv）和調節電容（Cq）串聯連接等效為電容（C），調節電容（Cq）包括並聯的多個固定電容支路和一短接支路，每一固定電容支路包括一固定電容和一連接線。其中，壓變電容（Cv）設置在介面（S1）處，壓變電容（Cv）與筆尖10所受壓力對應。其中，電感（L）的電感值選擇為51-52µH，漆包線的圈數優選為50圈。
S02:將短接支路接入諧振電路中，檢測諧振電路的諧振頻率是否達到期望諧振頻率，如果符合則進入步驟S04，如不符合則進入步驟S03。
S03:將固定電容支路接入諧振電路中，根據電容與標準電容的誤差範圍，現場調試依次選擇固定電容支路接入電路中，並判斷所接入的固定電容支路是否使得諧振頻率達到期望諧振頻率。
即，當壓變電容（Cv）無限接近設置的電容（C）時，可以對調節電容（Cq）進行短接。壓變電容（Cv）和調節電容（Cq）等效為電容（C），其等效公式為
Figure 02_image007
，得出
Figure 02_image009
。具體的，在本實施例中，調節電容（Cq）包括並聯的三個固定電容支路和一個短接支路，固定電容的電容值分別為220pF、390pF和1000pF。需要說明的是，調節電容（Cq）可並聯接入多個固定電容支路。
S04:通過焊接方式接入達到期望諧振頻率的短接支路或固定電容支路。
需要說明的是，在步驟S02和步驟S03調試過程中，需要通過調數板測量電磁筆的諧振頻率資料。具體的，調數板通過其串口輸出功能實現輸出頻率資料，電腦與調數板通過串口資料線進行連接，使得電腦即時獲取電磁筆的頻率資料，從而進行頻率計算和調節電容（Cq）的選擇。
與已知技術相比，本發明提供的電磁筆100的諧振電路通過將調節電容（Cq）串聯壓變電容（Cv）等效為電容（C），對調節電容（Cq）進行選擇接入的支路，避免電容（C）因為製造誤差而帶來的一致性不佳，限制變壓電容（Cv）的變化量，從而確保電磁筆的諧振電路的諧振頻率不會超過要求的變化範圍；採用諧振電路的電磁筆能夠對大壓力範圍作出一致性佳的壓力感應，體驗效果好，同時針對電容值不一致的電容調節，可以靈活選用固定電容支路數量調節電容值，操作方便、精準；電磁筆電容調節後能夠減少電磁筆100的報廢率，降低生產成本。
本申請所提發明的各種實施例揭露如上，然其並非用以限定本申請所提發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本申請所提發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本申請所提發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:電磁筆 10:筆芯 20:筆芯固定件 30:彈性件 40:PCB板 L:電感 C:電容 Cq:調節電容 S1:介面 Cv:壓變電容 J,J1,J2,J3:連接線 K1:下鍵開關 K2:上鍵開關 CT1:電流互感器 C1:第一電容 Cn:電容組 R:電阻 S01~S04:步驟
圖1為本發明所提供的電磁筆的整體結構示意圖； 圖2為本發明所提供的諧振電路的示意圖； 圖3為本發明所提供的諧振電路的第一實施例； 圖4為本發明所提供的諧振電路的第二實施例； 圖5為本發明所提供的諧振電路的第三實施例； 圖6為本發明所提供的諧振電路的電路示意圖；及 圖7為本發明提供的具有諧振電路的電磁筆的電容調節方法的流程圖。
L:電感
C:電容
Cq:調節電容
S1:介面
Cv:壓變電容
J,J1,J2,J3:連接線

Claims (10)

  1. 一種諧振電路，包含電性連接的電感和電容，該電容包括串聯的壓變電容和調節電容，該調節電容包括多個並聯設置的固定電容支路，每一該固定電容支路包括一固定電容及一連接線。
  2. 如請求項1所述的諧振電路，其中，該調節電容還包括與該固定電容支路並聯的一短接支路。
  3. 如請求項1所述的諧振電路，其中，多個該固定電容的電容值相同。
  4. 如請求項1所述的諧振電路，其中，多個該固定電容的電容值相異且呈遞增變化。
  5. 如請求項1所述的諧振電路，其中，該調節電容的電容值是該壓變電容的7-20倍。
  6. 一種電磁筆，包含依次抵接的筆芯、筆芯固定件、彈性件和PCB板，其中，該PCB板包含請求項1至5中任一項所述的諧振電路。
  7. 如請求項6所述的電磁筆，其中，該電感包含由磁芯與捲繞在該磁芯上的漆包線組成的固定電感。
  8. 一種電磁筆的電容調節方法，包含： 提供電磁筆，其包括具有電感和與該電感電性連接的電容的諧振電路，該電容包括壓變電容和調節電容，該壓變電容和該調節電容串聯連接等效為該電容，該調節電容包括並聯的多個固定電容支路和一短接支路，每一該固定電容支路包括一固定電容和一連接線； 將該短接支路接入該諧振電路中，檢測該諧振電路的諧振頻率是否達到期望諧振頻率； 當該諧振電路的諧振頻率未達到該期望諧振頻率時，將該固定電容支路接入該諧振電路中，根據該電容與標準電容的誤差範圍，現場調試依次選擇該固定電容支路接入電路中，並判斷所接入的該固定電容支路是否使得諧振頻率達到期望諧振頻率；及 當該諧振電路的諧振頻率達到該期望諧振頻率時，通過焊接方式接入達到該期望諧振頻率的該短接支路或該固定電容支路。
  9. 如請求項8所述的電磁筆的電容調節方法，還包括：提供調數板，採用該調數板實現現場調試該電磁筆的諧振頻率。
  10. 如請求項8所述的電磁筆的電容調節方法，其中，當該諧振電路的諧振頻率未達到該期望諧振頻率時，還並聯接入多個該固定電容支路。
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