TWI691877B - 可攜式電子裝置與其充電方法 - Google Patents

Abstract

一種可攜式電子裝置，包括觸控筆與充電模組。觸控筆包括導磁元件與充電電池，其中導磁元件設置於觸控筆的筆頭。充電模組設置有容置槽，此容置槽用於容置觸控筆。充電模組包括感測單元、控制單元與充電單元。感測單元設置相鄰於容置槽，感測觸控筆於容置槽的置入狀態，以產生磁力感測信號。控制單元耦接感測單元，接收磁力感測信號，且依據磁力感測信號，於查詢表查詢對應磁力感測信號的溫度，並取得對應溫度的充電參數，以產生控制信號。充電單元耦接控制單元，接收控制信號，並產生充電信號，以對充電電池進行充電。

Description

可攜式電子裝置與其充電方法

本發明關於一種可攜式電子裝置，特別是關於一種可攜式電子裝置與其充電方法。

隨著科技進步，觸控筆技術眾多，主要可分為電磁式觸控筆與電容式觸控筆。其中，電容式觸控筆也是一長期的發展技術。主動式電容觸控筆透過筆尖預載一電壓達成一電容差異，經由感應板端接收筆尖預載的電壓後，以計算筆尖於觸控螢幕上方的實際所在位置，進而進行相應的操作。並且，主動式電容觸控筆最大優點在於，無須獨立感應板，利用相同設計可感應到手指與觸控筆，因此在成本上較具優勢，使得主動式電容觸控筆在觸控面板普及上已成主流。

在主動式電容觸控筆中，由於需要透過筆尖預載一電壓達成一電容差異，因此主動式電容觸控筆會設置有電池，以對觸控筆本身的電子元件進行供電。為了必須同時符合長效供電與筆直徑不過大，上述電池通常採用直徑8mm AAAA 1.5V的鹼性電池(625mAhr)。

隨著觸控筆可收納於電子裝置之機身的需求，觸控筆的筆徑有逐漸縮小的需求，因此設置於觸控筆中的電池的 體積也隨之變小。然而，電池的體積變小卻也伴隨電量少，使得觸控筆在使用上無法長時間進行使用，如此會造成使用上的不便。因此，如何增加觸控筆的使用時間，將成為各家廠商亟欲研究的一大課題。

本發明在於提供一種可攜式電子裝置與其充電方法，藉以有效地優化對觸控筆的充電效果，並增加使用上的便利性。

本發明提供一種可攜式電子裝置，包括觸控筆與充電模組。觸控筆包括導磁元件與充電電池，其中導磁元件設置於觸控筆的筆頭。充電模組設置有容置槽，此容置槽用於容置觸控筆。充電模組包括感測單元、控制單元與充電單元。感測單元設置相鄰於容置槽，感測觸控筆於容置槽的置入狀態，以產生磁力感測信號。控制單元耦接感測單元，接收磁力感測信號，且依據磁力感測信號，於查詢表查詢對應磁力感測信號的溫度，並取得對應溫度的充電參數，以產生控制信號。充電單元耦接控制單元，接收控制信號，並產生充電信號，以對充電電池進行充電。

本發明所揭露之可攜式電子裝置與充電方法，透過感測單元感測觸控筆於容置槽的置入狀態，以產生對應的磁力感測信號，且控制單元依據磁力感測信號，於查詢表查找對應此磁力感測信號的溫度，在取得對應此溫度的充電參數，以產生控制信號給充電單元，使得充電單元據以產生對應的充電信號，以對觸控筆之充電電池進行充電。如此一來，可有效地 優化對觸控筆的充電效果，並增加使用上的便利性。

100‧‧‧可攜式電子裝置

110‧‧‧觸控筆

111‧‧‧導磁元件

112‧‧‧充電電池

113‧‧‧處理單元

114‧‧‧發光單元

120‧‧‧充電模組

121‧‧‧容置槽

130‧‧‧感測單元

131‧‧‧磁鐵

132‧‧‧感測器

140‧‧‧控制單元

150‧‧‧充電單元

160‧‧‧儲存單元

311、312‧‧‧接觸點

321、322‧‧‧感應線圈

S402、S404、S406、S502、S504、S506、S508、S510、S512、S602、S604、S606、S608、S610‧‧‧步驟

第1A圖為依據本發明之一實施例之可攜式電子裝置的示意圖。

第1B圖為依據本發明之另一實施例之可攜式電子裝置的示意圖。

第2圖為依據本發明之一實施例之充電電池的充放電曲線圖。

第3A圖為依據本發明之一實施例之充電單元與充電電池以有線的方式電性耦接的示意圖。

第3B圖為依據本發明之一實施例之充電單元與充電電池以無線的方式電性耦接的示意圖。

第4圖為本發明之一實施例之可攜式電子裝置之充電方法的流程圖。

第5圖為本發明之另一實施例之可攜式電子裝置之充電方法的流程圖。

第6圖為本發明之又一實施例之可攜式電子裝置之充電方法的流程圖。

在以下所列舉的各實施例中，將以相同的標號代表相同或相似的元件或組件。

第1A圖為依據本發明之一實施例之可攜式電子裝置的示意圖。第1B圖為依據本發明之另一實施例之可攜式電子 裝置的示意圖。請同時參考第1A圖和第1B圖，本實施例之可攜式電子裝置100例如為平板電腦、筆記型電腦等電子裝置。並且，本實施例之可攜式電子裝置100包括觸控筆110與充電模組120。

觸控筆110包括導磁元件111與充電電池112。其中導磁元件111設置於觸控筆110的筆頭。進一步來說，觸控筆110可以為電容式觸控筆、電磁式觸控筆或光學式觸控筆。並且，導磁元件111可以包括金屬和/或磁鐵。也就是說，在一實施例中，導磁元件111可以金屬實施，亦即觸控筆110之筆頭的外殼為金屬結構。在另一實施例中，導磁元件111可以磁鐵實施，並且此磁鐵可以設置在觸控筆110之內部且位於筆頭端。

在又一實施例中，導磁元件111可同時包括金屬和磁鐵，亦即觸控筆110之筆頭的外殼為金屬結構，並且磁鐵可以設置在觸控筆110之內部且位於筆頭端。在本實施例中，上述金屬可以包括鐵、鈷、鎳等或是其他金屬材料。另外，充電電池112例如包括超級電容或鋰電池或其他可進行充電的電池等。

第1A圖和第1B圖所示之導磁元件111是設置於觸控筆110的筆頭，但本發明不限於此。在一些實施例中，導磁元件111也可設置於觸控筆110的筆身或觸控筆110的筆尾，皆可達到相同的效果。

充電模組120設置有容置槽121，且此容置槽121用於容置觸控筆110。也就是說，使用者可以透過容置槽121，將觸控筆110收納於可攜式電子裝置100中。在本實施例中，容置 槽121可以依據可攜式電子裝置100的設計，設置在可攜式電子裝置100之螢幕的任意一側或鍵盤的任意一側，或是其他可以用於設置容置槽121的位置。另外，充電模組120包括感測單元130、控制單元140與充電單元150。

感測單元130設置相鄰於容置槽121，感測觸控筆110於容置槽121的置入狀態，以產生磁力感測信號。並且，感測單元130的設置位置可以與觸控筆110之導磁元件111的設置位置相對應。進一步來說，感測單元130包括磁鐵131與感測器132。

磁鐵131設置於容置槽121的一側，感測器132設置於容置槽121相對磁鐵131的另一側，且磁鐵131的設置位置與感測器132的設置位置對應，亦即磁鐵131與感測器132對應設置於容置槽121的相對兩側。也就是說，感測器132可以根據觸控筆110之導磁元件111與磁鐵131所產生的磁力變化，產生對應的磁力感測信號，以表示觸控筆110置入容置槽121中或是由容置槽121中取出。

舉例來說，在一實施例中，假設觸控筆110之導磁元件111以金屬為例。當感測器132感測到導磁元件111與磁鐵131所產生的磁力變化為磁力減少時，表示觸控筆110置入容置槽121中，則感測器132會產生磁力減少的磁力感測信號，例如-5%。當感測器132感測到導磁元件111與磁鐵131所產生的磁力變化為磁力增加時，表示觸控筆110由容置槽121中取出時，則感測器132會產生磁力增加的磁力感測信號，例如5%。

在另一實施例中，假設觸控筆110之導磁元件111 以磁鐵為例。當感測器132感測到導磁元件111與磁鐵131所產生的磁力變化為磁力增加時，表示觸控筆110置入容置槽121中，則感測器132會產生磁力增加的磁力感測信號，例如5%。當感測器132感測到導磁元件111與磁鐵131所產生的磁力變化為磁力減少時，表示觸控筆110由容置槽121中取出時，則感測器132會產生磁力減少的磁力感測信號，例如-5%。

在本實施例中，感測器132例如為霍爾感測器(Hall Sensor)、巨磁電阻(Giant Magnetoresistance,GMR感測器)、電子羅盤(E-compass)感測器或其他非接觸型近接感測器等。

控制單元140耦接感測單元130，接收磁力感測信號，且依據磁力感測信號，於查詢表查詢對應磁力感測信號的溫度，並取得對應此溫度的充電參數，以產生控制信號。在本實施例中，感測單元130所包括之磁鐵131的磁力會隨著溫度變化而改變，並且不同材料特性之磁鐵131也會隨溫度變化而不同。因此，查詢表中會存放有磁力變化與溫度的對應關係。

進一步來說，當控制單元140接收到磁力感測信號時，控制單元140例如將磁力感測信號與預設值進行比對，以確認觸控筆110是否確實置入容置槽121中，進而避免誤判的情況發生。舉例來說，當磁力感測信號小於預設值時，表示觸控筆110尚未置入容置槽121，則控制單元140會忽略此磁力感測信號，並持續接收下一次的磁力感測信號，以再次確認觸控筆110是否確實置入容置槽121中。

當磁力感測信號大於或等於預設值時，表示觸控筆110已確實置入容置槽121中，則控制單元140便會依據此磁 力感測信號，於查詢表查詢對應此磁力感測信號的溫度，並取得對應此溫度的充電參數，以產生控制信號。其中，充電參數包括電壓、電流及充電時間。

舉例來說，在一實施例中，當控制單元140接收磁力感測信號時，控制單元140會依據磁力感測信號的大小，於查詢表中找到對應的溫度。例如，當磁力感測信號的大小為1%時，則對應的溫度為10度；當磁力感測信號的大小為2.5%時，則對應的溫度為25度；當磁力感測信號的大小為4.5%時，則對應的溫度為40度。

接著，在取得對應的溫度(10度、25度或40度)後，控制單元140會依據取得的溫度，於查詢表中找到對應的充電參數，以產生對應的控制信號。例如，當溫度為10度時，則充電參數為2.942，即5V×59mA×10s(電壓×電流×充電時間)；當溫度為25度時，則充電參數為2.652，即5V×53mA×10s；當溫度為40度時，則充電參數為2.484，即5V×53mA×10s。

在另一實施例中，充電參數可以利用如下公式(1)求出：

其中，C為充電電池112的電容量，V _MAX 為充電電池112的最大電量，V _MIN 為最小系統電壓， h _BOOST 為充電單元150之升壓轉換器之效率因數，V _PA 、I _RADIO 、t _TX 為分別為充電參數的電壓、電流及充電時間。

舉例來說，充電電池112的最大電量可以透過充電電池112的充放電特性曲線(如第2圖所示)來求取。也就是說， 藉由取得第2圖中之充電電池112之放電期間之C點的電壓Vc與D點的電壓Vd，推算回B點的電壓Vb，再透過充電電池112之內阻(Equivalent Series Resistance,ESR)，計算得知A點的電壓V _MAX (即充電電池112的最大電量)。

進一步來說，以電容值為3F之充電電池112的特性來說，V _MAX =推算出來的Vb+ESR×I，其中I為充電電池112之輸出電流。並且，以輸出電流I為0.5A為例，當溫度為10度時，ESR×I=0.18×0.5A=0.09V；當溫度為25度時，ESR×I=0.12×0.5A=0.06V；當溫度為40度時，ESR×I=0.1×0.5A=0.05V。

假設10度、25度及40度的條件下，B點的電壓Vb為2.95V。因此，當溫度為10度時，V _MAX =Vb+ESR×I=2.95V+0.09V=3.04V；當溫度為25度時，V _MAX =Vb+ESR×I=2.95V+0.06V=3.01V；當溫度為40度時，V _MAX =Vb+ESR×I=2.95V+0.05V=3V。也就是說，本實施例之充電電池112的最大電量上V _MAX 是利用外推壓降法與對應電阻法來求取。

此外，充電電池112的電容量C可透過電容對溫度的變化曲線，以百分比做等效計算而得。例如，當溫度為10度時，充電電池112的電容量C為2.85F；當溫度為25度時，充電電池112的電容量C為3F；當溫度為40度時，充電電池112的電容量C為3F。

因此，由於V _MIN 與 h _BOOST 已知，且在取得V _MAX 與C之後，可以將V _MIN 、 h _BOOST 、V _MAX 與C代入公式(1)，以求取充電 參數V _PA ×I _RADIO ×t _TX 。舉例來說，當溫度為10度時，V _PA ×I _RADIO ×t _TX =3.5V×2066mA×1s=7.23；當溫度為25度時，V _PA ×I _RADIO ×t _TX =3.5V×1994mA×1s=6.98；當溫度為40度時，V _PA ×I _RADIO ×t _TX =3.5V×1970mA×1s=6.9。並且，充電參數V _PA 、I _RADIO 、t _TX 不受限於上述所列之數值，可隨設需求進行改變，仍可達到相同的效果。例如，當溫度為10度時，V _PA ×I _RADIO ×t _TX =3.5V×688.7mA×3s=7.23；當溫度為25度時，V _PA ×I _RADIO ×t _TX =3.5V×664.7mA×3s=6.98；當溫度為40度時，V _PA ×I _RADIO ×t _TX =3.5V×656.7mA×3s=6.9。

上述實施例僅為本發明之實施例的一種實施範例，不用於限制本發明。使用者可視其需求調整如上所述之參數的數值，仍屬本發明的保護範疇，也可達到相同的效果。

充電單元150耦接控制單元140，接收控制信號，並產生充電信號，以對充電電池112進行充電。也就是說，當充電單元150接收到控制信號時，充電單元150會根據控制信號之充電參數，產生對應充電參數的充電信號，以使用此充電信號對充電電池112進行充電。

在一實施例中，充電單元150與充電電池112以有線的方式電性耦接，如第3A圖所示。在第3A圖中，容置槽121上可設置接觸點311，且接觸點311耦接充電單元150，觸控筆110可於容置槽121之接觸點311的相應位置處設置接觸點312，且接觸點312耦接充電電池112。

如此一來，當觸控筆110完全置入容置槽121時，接觸點312可以與接觸點311接觸，使得充電單元150透過接觸 點311、312與充電電池112電性耦接，以便充電單元150所產生的充電信號可對充電電池112進行充電。

在另一實施例中，充電單元150與充電電池以無線的方式電性耦接，如第3B圖所示。在第3B圖中，容置槽121上可設置感應線圈321，且感應線圈321耦接充電單元150，觸控筆110可於容置槽121之感應線圈321的相應位置處設置感應線圈322，且感應線圈322耦接充電電池112。

如此一來，當觸控筆110置入容置槽121時，感應線圈322的位置可以與感應線圈321的位置對應，使得充電單元150所產生的充電信號可透過感應線圈321、322傳送到充電電池112(亦即充電單元150透過感應線圈321、322與充電電池112電性連接)，以對充電電池112進行充電。

另外，上述觸控筆110更包括處理單元113與發光單元114。處理單元113耦接充電電池112，依據充電電池112的充電狀態，產生處理信號。例如，當充電電池112的充電狀態為未充電時，處理單元113產生例如高邏輯準位的處理信號。當充電電池112的充電狀態為充電時，處理單元113產生例如低邏輯準位的處理信號。

發光單元114耦接處理單元113，接收處理信號，以產生發光信號。例如，當發光單元114接收到低邏輯準位的處理信號時，發光單元114不產生發光信號，亦即發光單元114不發光。當發光單元114接收到高邏輯準位的處理信號時，發光單元114產生發光信號，亦即發光單元114發光。

如此一來，使用者便可透過發光單元114發光與不 發光，得知觸控筆110是否正在進行充電，以增加使用的便利性。在本實施例中，發光單元114例如為發光二極體或其他可以發光的元件等。

此外，上述充電模組120更包括儲存單元160。儲存單元160用於儲存查詢表，使得控制單元140取得磁力感測信號後，可對儲存單元160進行存取，以取得對應感測信號的溫度，並取得對應該溫度的充電參數。

在前述實施例中，感測單元130之磁鐵131與感測器132之數量以1個為例，但本發明之實施例不限於此。磁鐵131與感測器132之數量可為2個或2個以上，以便增加對觸控筆110置入容置槽121的感測效果。另外，2個或2個以上之磁鐵131與感測器132的設置方式可參考第1A圖與第1B圖所示的設置方式，並且磁鐵131與感測器132兩兩之間相隔一預設距離，以便免相互受到干擾。

第4圖為本發明之一實施例之可攜式電子裝置之充電方法的流程圖。

在步驟S402中，感測觸控筆於可攜式電子裝置之容置槽的置入狀態，以產生磁力感測信號。在步驟S404中，接收磁力感測信號，且依據磁力感測信號，於查詢表查詢對應磁力感測信號的溫度，並取得對應該溫度的充電參數，以產生控制信號。在步驟S406中，接收控制信號，並產生充電信號，以對觸控筆之充電電池進行充電。在本實施例中，上述充電參數包括電壓、電流與充電時間。

第5圖為本發明之另一實施例之可攜式電子裝置 之充電方法的流程圖。在步驟S502中，感測觸控筆於可攜式電子裝置之容置槽的置入狀態，以產生磁力感測信號。

在步驟S504中，接收磁力感測信號。在步驟S506中，將磁力感測信號與預設值進行比對。在步驟S508中，當磁力感測信號小於預設值時，忽略磁力感測信號，並接著回到步驟S504，再次接收下一個磁力感測信號。

在步驟S510中，當磁力感測信號大於或等於預設值時，依據磁力感測信號，於查詢表查詢對應磁力感測信號的溫度，並取得對應該溫度的充電參數，以產生控制信號。

在步驟S512中，接收控制信號，並產生充電信號，以對觸控筆之充電電池進行充電。在本實施例中，上述充電參數包括電壓、電流與充電時間。

第6圖為本發明之又一實施例之可攜式電子裝置之充電方法的流程圖。在步驟S602中，感測觸控筆於可攜式電子裝置之容置槽的置入狀態，以產生磁力感測信號。

在步驟S604中，接收磁力感測信號，且依據磁力感測信號，於查詢表查詢對應磁力感測信號的溫度，並取得對應該溫度的充電參數，以產生控制信號。在步驟S606中，接收控制信號，並產生充電信號，以對觸控筆之充電電池進行充電。

在步驟S608中，依據充電電池的充電狀態，產生處理信號。在步驟S610中，接收處理信號，以產生發光信號。在本實施例中，上述充電參數包括電壓、電流與充電時間。

綜上所述，本發明所揭露之可攜式電子裝置與其充電方法，透過感測單元感測觸控筆於容置槽的置入狀態，以 產生對應的磁力感測信號，且控制單元依據磁力感測信號，於查詢表查找對應此磁力感測信號的溫度，在取得對應此溫度的充電參數，以產生控制信號給充電單元，使得充電單元據以產生對應的充電信號，以對觸控筆之充電電池進行充電。如此一來，可有效地優化對觸控筆的充電效果，並增加使用上的便利性。

本發明雖以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧可攜式電子裝置

110‧‧‧觸控筆

111‧‧‧導磁元件

112‧‧‧充電電池

113‧‧‧處理單元

114‧‧‧發光單元

120‧‧‧充電模組

121‧‧‧容置槽

130‧‧‧感測單元

131‧‧‧磁鐵

132‧‧‧感測器

140‧‧‧控制單元

150‧‧‧充電單元

160‧‧‧儲存單元

Claims (15)

1. 一種可攜式電子裝置，包括：一觸控筆，包括一導磁元件與一充電電池，其中該導磁元件設置於該觸控筆的筆頭；以及一充電模組，設置有一容置槽，該容置槽用於容置該觸控筆，該充電模組包括：一感測單元，設置相鄰於該容置槽，感測該觸控筆於該容置槽的一置入狀態，以產生一磁力感測信號；一控制單元，耦接該感測單元，接收該磁力感測信號，且依據該磁力感測信號，於一查詢表查詢對應該磁力感測信號的一溫度，並取得對應該溫度的一充電參數，以產生一控制信號；以及一充電單元，耦接該控制單元，接收該控制信號，並產生一充電信號，以對該充電電池進行充電。
2. 如申請專利範圍第1項所述之可攜式電子裝置，其中該導磁元件包括一金屬和/或一磁鐵。
3. 如申請專利範圍第2項所述之可攜式電子裝置，其中該金屬包括鐵、鈷、鎳。
4. 如申請專利範圍第1項所述之可攜式電子裝置，其中該充電單元與該充電電池以有線或無線的方式電性耦接。
5. 如申請專利範圍第1項所述之可攜式電子裝置，其中該充電參數包括電壓、電流及充電時間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之可攜式電子裝置，其中該觸控筆為一電容式觸控筆、一電磁式觸控筆或一光學式觸控筆。
7. 如申請專利範圍第1項所述之可攜式電子裝置，其中該充電電池包括一超級電容或一鋰電池。
8. 如申請專利範圍第1項所述之可攜式電子裝置，其中該感測單元包括：一磁鐵，設置於該容置槽的一側；以及一感測器，設置於該容置槽相對該磁鐵的另一側，且該感測器的位置與該磁鐵的位置對應。
9. 如申請專利範圍第8項所述之可攜式電子裝置，其中該感測器為一霍爾感測器、一巨磁電阻感測器或一電子羅盤感測器。
10. 如申請專利範圍第1項所述之可攜式電子裝置，其中該控制單元更將該將該磁力感測信號與一預設值進行比對；當該磁力感測信號小於該預設值時，該控制單元忽略該磁力感測信號，並持續接收該磁力感測信號；當該磁力感測信號大於或等於該預設值時，依據該磁力感測信號，於該查詢表查詢對應該磁力感測信號的該溫度，並取得對應該溫度的該充電參數，以產生該控制信號。
11. 如申請專利範圍第1項所述之可攜式電子裝置，其中該觸控筆更包括：一處理單元，耦接該充電電池，依據該充電電池的充電狀態，產生一處理信號；以及一發光單元，耦接該處理單元，接收該處理信號，以產生一發光信號。
12. 一種可攜式電子裝置充電方法，包括： 感測一觸控筆於一充電模組之一容置槽的一置入狀態，以產生一磁力感測信號；接收該磁力感測信號，且依據該磁力感測信號，於一查詢表查詢對應該磁力感測信號的一溫度，並取得對應該溫度的一充電參數，以產生一控制信號；以及接收該控制信號，並產生一充電信號，以對該觸控筆之一充電電池進行充電。
13. 如申請專利範圍第12項所述之可攜式電子裝置充電方法，其中接收該磁力感測信號，且依據該磁力感測信號，於該查詢表查詢對應該磁力感測信號的該溫度，並取得對應該溫度的該充電參數，以產生該控制信號的步驟包括：接收該磁力感測信號；將該磁力感測信號與一預設值進行比對；當該磁力感測信號小於該預設值時，忽略該磁力感測信號，並回到接收該磁力感測信號的步驟；以及當該磁力感測信號大於或等於該預設值時，依據該磁力感測信號，於該查詢表查詢對應該磁力感測信號的該溫度，並取得對應該溫度的該充電參數，以產生該控制信號。
14. 如申請專利範圍第12項所述之可攜式電子裝置充電方法，更包括：依據該充電電池的充電狀態，產生一處理信號；以及接收該處理信號，以產生一發光信號。
15. 如申請專利範圍第12項所述之可攜式電子裝置充電方法，其中該充電參數包括電壓、電流及充電時間。

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