TWM507513U - 位置指示器 - Google Patents

Description

位置指示器

本新型是有關於一種位置指示器，特別是指一種主動式位置指示器。

美國專利第8199132號揭露了一種習知的主動式位置指示器。習知的主動式位置指示器適用於從其接收電極接收一個位置偵測器所發射的一個驅動信號，放大及反相接收到的驅動信號以產生一個輸出信號，且從其發射電極發射輸出信號，使得位置偵測器能偵測到習知的主動式位置指示器相對於位置偵測器的位置資訊。

習知的主動式位置指示器雖然有筆尖較小(與被動式位置指示器相比)的優點，但是卻有以下缺點：

(1)由於從發射電極發射出的輸出信號與從接收電極接收到的驅動信號之間的相位差必須盡可能為180度，且必須有屏蔽構件來最小化從發射電極到接收電極的信號耦合，以避免輸出信號因為正回授而一直振盪，所以習知的主動式位置指示器的設計較為困難。

(2)由於必須做升壓轉換，所以習知的主動式位置指示器的電力消耗較大。

(3)由於電源的開啟及關閉是由使用者人為控制，所以習知的主動式位置指示器在使用者忘記關閉電源時會一直消耗電力。

因此，本新型之目的即在提供一種位置指示器，可以改善先前技術的至少一個缺點。

於是，本新型位置指示器操作上關聯於一個發射一個驅動信號的位置偵測器，且包含一個信號處理模組。該信號處理模組包括一個接收電極、一個放大電路、一個振盪電路及一個發射電極。該接收電極適用於接收該驅動信號。該放大電路耦接到該接收電極，且放大該接收電極接收到的該驅動信號，以產生一個放大信號。該振盪電路耦接到該放大電路以接收該放大信號，且至少根據該放大信號及一個預設的觸發準位產生一個輸出信號，使得該輸出信號在一個預設的門檻條件成立時振盪一段時間。該門檻條件至少關聯於該放大信號及該觸發準位。該發射電極耦接到該振盪電路，且適用於發射該振盪電路所產生的該輸出信號。

本新型之功效在於：藉由該觸發信號可以避免該輸出信號因為正回授而一直振盪，所以該位置指示器的設計較為容易。

1‧‧‧位置指示器

11‧‧‧信號處理模組

111‧‧‧接收電極

112‧‧‧放大電路

1121‧‧‧帶通濾波器

1122‧‧‧放大單元

113‧‧‧壓力感測器

114‧‧‧處理電路

115‧‧‧振盪電路

1151‧‧‧電阻

1152‧‧‧第一開關

1153‧‧‧第二開關

1154‧‧‧變壓器

1155‧‧‧一次繞阻

1156‧‧‧二次繞阻

1157‧‧‧電容

116‧‧‧發射電極

117‧‧‧無線通訊電路

12‧‧‧電源管理模組

121‧‧‧第三開關

122‧‧‧電源電路

1221‧‧‧第四開關

1222‧‧‧控制單元

1223‧‧‧電壓調整器

2‧‧‧位置偵測器

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的 實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一個示意圖，說明本新型位置指示器的一個實施例與一個位置偵測器一起使用；圖2是一個方塊圖，說明實施例；圖3是一個電路方塊圖，說明實施例的一個信號處理模組；圖4是一個時序圖，說明實施例的一個放大信號、一個第一開關的操作狀態、一個第二開關的操作狀態及一個輸出信號；圖5是一個時序圖，說明實施例的一個變形；及圖6是一個電路方塊圖，說明實施例的一個電源管理模組。

參閱圖1與圖2，本新型位置指示器1的實施例是一個主動式位置指示器，操作上關聯於一個發射一個驅動信號的位置偵測器2，且包含一個信號處理模組11及一個電源管理模組12。

參閱圖2與圖3，信號處理模組11包括一個接收電極111、一個放大電路112、一個壓力感測器113、一個處理電路114、一個振盪電路115、一個發射電極116及一個無線通訊電路117。

接收電極111適用於接收位置偵測器2(見圖1)所發射的驅動信號。

放大電路112耦接到接收電極111，且放大接收 電極111接收到的驅動信號，以產生一個放大信號。在本實施例中，放大電路112是一個帶通放大電路，且包括一個帶通濾波器1121及一個放大單元1122。帶通濾波器1121的通帶涵蓋位置偵測器2(見圖1)所發射的驅動信號的頻率。帶通濾波器1121耦接到接收電極111，且對接收電極111接收到的驅動信號進行帶通濾波，以產生一個濾波信號。放大單元1122耦接到帶通濾波器1221以接收濾波信號，且放大濾波信號以產生放大信號。圖3畫出帶通濾波器1121及放大單元1122的範例性實施態樣，但是本新型不以此為限。

壓力感測器113適用於感測接收電極111與位置偵測器2(見圖1)之間的碰觸壓力，以產生一個壓力感測信號。在本實施例中，壓力感測器113是一個微機電系統(MEMS)壓力感測器，且因此具有相對較高的穩定度及準確度，但是本新型不以此為限。

處理電路114耦接到壓力感測器113以接收壓力感測信號。根據壓力感測信號，處理電路114估算接收電極111與位置偵測器2(見圖1)之間的碰觸壓力以得到一個估算壓力值，且產生一個關聯於接收電極111是否有碰觸到位置偵測器2(見圖1)的振盪控制信號。

振盪電路115耦接到放大電路112的放大單元1122及處理電路114以分別接收放大信號及振盪控制信號，且根據放大信號、振盪控制信號及一個預設的觸發準位產生一個輸出信號，使得輸出信號在一個預設的門檻條件 成立時振盪一段時間。門檻條件關聯於放大信號、振盪控制信號及觸發準位。在本實施例中，振盪電路115包括一個電阻1151、一個第一開關1152、一個第二開關1153、一個變壓器1154及一個電容1157。電阻1151具有一個耦接到放大電路112的放大單元1122以接收放大信號的第一端，及一個第二端。第一開關1152耦接到電阻1151的第二端，且根據電阻1151的第二端上的電壓，在一個導通狀態及一個不導通狀態之間切換。第二開關1153耦接到處理電路114以接收振盪控制信號，且根據振盪控制信號，在一個導通狀態及一個不導通狀態之間切換。變壓器1154具有一個串聯於第一開關1152與第二開關1153的一次繞阻1155，及一個提供輸出信號的二次繞阻1156。電容1157並聯於變壓器1154的二次繞阻1156。當第一開關1151及第二開關1152都操作在導通狀態時，輸出信號在一個預設的頻率振盪該段時間。此頻率由二次繞阻1156的感值及電容1157的容值決定，大於或等於位置偵測器2(見圖1)所發射的驅動信號的頻率，且較佳地位於帶通濾波器1121的通帶之外。

發射電極116耦接到振盪電路115的變壓器1154的二次繞阻1156以接收輸出信號，且適用於發射輸出信號。

參閱圖2、圖3與圖4，在本實施例中，放大信號在一個預設的基準準位附近變化，觸發準位大於基準準位，且門檻條件包括放大信號大於觸發準位(即接收電極 111接收到的驅動信號的振幅足夠大)，及接收電極111有碰觸到位置偵測器2(見圖1)。當放大信號大於觸發準位時，第一開關1152操作在導通狀態，而當放大信號小於觸發準位時，第一開關1152操作在不導通狀態。處理電路114在判斷出接收電極111有碰觸到位置偵測器2(見圖1)時，藉由振盪控制信號控制第二開關1153操作在導通狀態，而在判斷出接收電極111沒有碰觸到位置偵測器2(見圖1)時，藉由振盪控制信號控制第二開關1153操作在不導通狀態。因此，當門檻條件成立時，第一開關1152及第二開關1153都操作在導通狀態，使得輸出信號振盪該段時間。在應用時，當接收電極111接收到的驅動信號的振幅足夠大，且接收電極111有碰觸到位置偵測器2(見圖1)時，輸出信號才會振盪，使得位置偵測器2(見圖1)能偵測到位置指示器1相對於位置偵測器2(見圖1)的位置資訊。

參閱圖2與圖5，值得注意的是，在本實施例的一個變形中，觸發準位可以小於基準準位，且門檻條件可以包括放大信號小於觸發準位(即接收電極111接收到的驅動信號的振幅足夠大)，及接收電極111有碰觸到位置偵測器2(見圖1)。

參閱圖2，無線通訊電路117耦接到處理電路114以接收估算壓力值，產生一個載有估算壓力值的通訊信號，且以無線方式(例如使用藍芽)發送通訊信號，使得一個安裝有位置偵測器2(見圖1)的主機(圖未示)能根據位置指示器1所得到的估算壓力值及位置偵測器2(見圖 1)所得到的位置資訊顯示一條線，這條線的延伸對應位置指示器1在位置偵測器2(見圖1)上的移動，且這條線的粗細對應位置指示器1與位置偵測器2(見圖1)之間的碰觸壓力。

參閱圖2與圖6，電源管理模組12包括一個第三開關121及一個電源電路122。第三開關121具有一個適用於接收一個來源電壓Vin(例如來自一個電池(圖未示))的第一端，及一個第二端。第三開關121可在一個導通狀態及一個不導通狀態之間切換。電源電路122耦接到第三開關121的第一端與第二端及到信號處理模組11，接收來源電壓Vin，且根據第三開關121的操作狀態，及一個在一個第一準位及一個第二準位之間切換的電源控制信號，選擇性輸出一個關聯於來源電壓Vin的電源供應電壓Vdd，以供電給信號處理模組11。當第三開關121操作在導通狀態時，或當電源控制信號在第一準位時，電源供應電壓Vdd被輸出。

在本實施例中，第三開關121是一個正常不導通(normally OFF)開關，且因此在被使用者致動時才操作在導通狀態。此外，電源電路122包括一個第四開關1221、一個控制單元1222及一個電壓調節器1223。第四開關1221耦接到第三開關121的第一端，且接收來源電壓Vin。控制單元1222耦接到第三開關121的第二端及第四開關1221，接收電源控制信號，且根據第三開關121的操作狀態及電源控制信號，控制第四開關1221在一個導通狀態及 一個不導通狀態之間的切換，使得在第三開關121操作在導通狀態的期間，或在電源控制信號在第一準位的期間，第四開關1221操作在導通狀態，以允許來源電壓Vin在第四開關1221被輸出。電壓調節器1223耦接到第四開關1221以接收在其被輸出的來源電壓Vin，且調節接收到的來源電壓Vin以產生電源供應電壓Vdd。圖6畫出控制單元1222的一個範例性實施態樣，此時，第一準位是邏輯高準位，第二準位是邏輯低準位，但是本新型不以此為限。

處理電路114還耦接到第三開關121的第二端及電源電路122的控制單元1222，且根據第三開關121的操作狀態及壓力感測信號，產生給電源電路122的控制單元1222的電源控制信號。在本實施例中，處理電路114執行以下動作：從一個初始值計數到一個目標值；當第三開關121操作在導通狀態時，將電源控制信號設定到第一準位，且將計數的目前值設定到初始值；當根據壓力感測信號判斷出接收電極111有碰觸到位置偵測器2(見圖1)時，將計數的目前值設定到初始值；及當計數結束時，將電源控制信號設定到第二準位。

在應用時，當第三開關121第一次被致動時，電源電路122會輸出電源供應電壓Vdd，且處理電路114會將電源控制信號設定到第一準位。之後，當有一段時間第三開關121沒有被致動且接收電極111沒有碰觸到位置偵測器2時(見圖1)，處理電路114會將電源控制信號設定到第二準位，使得電源電路122不輸出電源供應電壓Vdd ，以避免位置指示器1消耗電力。

綜上所述，本實施例的位置指示器1有以下優點：

(1)由於無論輸出信號在什麼頻率振盪，都可以藉由觸發準位及帶通濾波器1121的至少一個來避免輸出信號因為正回授而一直振盪，所以位置指示器1的設計較為容易。

(2)由於不需要做升壓轉換，所以位置指示器1的電力消耗較小。

(3)由於電源供應電壓Vdd的停止輸出不是由使用者人為控制，所以位置指示器1不會因使用者的疏忽而一直消耗電力。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧位置指示器

11‧‧‧信號處理模組

111‧‧‧接收電極

112‧‧‧放大電路

1121‧‧‧帶通濾波器

1122‧‧‧放大單元

113‧‧‧壓力感測器

114‧‧‧處理電路

115‧‧‧振盪電路

116‧‧‧發射電極

117‧‧‧無線通訊電路

12‧‧‧電源管理模組

Claims (9)

1. 一種位置指示器，操作上關聯於一個發射一個驅動信號的位置偵測器，且包含：一個信號處理模組，包括：一個接收電極，適用於接收該驅動信號；一個放大電路，耦接到該接收電極，且放大該接收電極接收到的該驅動信號，以產生一個放大信號；一個振盪電路，耦接到該放大電路以接收該放大信號，且至少根據該放大信號及一個預設的觸發準位產生一個輸出信號，使得該輸出信號在一個預設的門檻條件成立時振盪一段時間，該門檻條件至少關聯於該放大信號及該觸發準位；及一個發射電極，耦接到該振盪電路，且適用於發射該振盪電路所產生的該輸出信號。
2. 如請求項1所述的位置指示器，其中，該放大電路是一個帶通放大電路，且包括：一個帶通濾波器，耦接到該接收電極，且對該接收電極接收到的該驅動信號進行帶通濾波，以產生一個濾波信號；及一個放大單元，耦接到該帶通濾波器以接收該濾波信號，且放大該濾波信號以產生該放大信號。
3. 如請求項1所述的位置指示器，其中，該信號處理模組還包括： 一個壓力感測器，適用於感測該接收電極與該位置偵測器之間的碰觸壓力，以產生一個壓力感測信號；及一個處理電路，耦接到該壓力感測器以接收該壓力感測信號，根據該壓力感測信號，該處理電路估算該接收電極與該位置偵測器之間的碰觸壓力以得到一個估算壓力值，且產生一個關聯於該接收電極是否有碰觸到該位置偵測器的振盪控制信號；該振盪電路還耦接到該處理電路以接收該振盪控制信號，且還根據該振盪控制信號產生該輸出信號，使得該輸出信號在還關聯於該振盪控制信號的該門檻條件成立時振盪該段時間。
4. 如請求項3所述的位置指示器，其中，該壓力感測器是一個微機電系統壓力感測器。
5. 如請求項3所述的位置指示器，其中，該信號處理模組還包括：一個無線通訊電路，耦接到該處理電路以接收該估算壓力值，產生一個載有該估算壓力值的通訊信號，且無線發送該通訊信號。
6. 如請求項3所述的位置指示器，其中，該振盪電路包括一個電阻，具有一個耦接到該放大電路以接收該放大信號的第一端，及一個第二端；一個第一開關，耦接到該電阻的該第二端，且根據該電阻的該第二端上的電壓，在一個導通狀態及一個不 導通狀態之間切換；一個第二開關，耦接到該處理電路以接收該振盪控制信號，且根據該振盪控制信號，在一個導通狀態及一個不導通狀態之間切換；一個變壓器，具有一個串聯於該第一開關與該第二開關的一次繞阻，及一個耦接到該發射電極以提供該輸出信號的二次繞阻；及一個電容，並聯於該變壓器的該二次繞阻。
7. 如請求項3所述的位置指示器，還包含一個電源管理模組，該電源管理模組包括：一個第三開關，具有一個適用於接收一個來源電壓的第一端，及一個第二端，該第三開關可在一個導通狀態及一個不導通狀態之間切換；及一個電源電路，耦接到該第三開關的該第一端與該第二端及到該信號處理模組，接收該來源電壓，且根據該第三開關的操作狀態，及一個在一個第一準位及一個第二準位之間切換的電源控制信號，選擇性輸出一個關聯於該來源電壓的電源供應電壓，以供電給該信號處理模組，當該第三開關操作在該導通狀態時，或當該電源控制信號在該第一準位時，該電源供應電壓被輸出；其中，該信號處理模組的該處理電路還耦接到該電源管理模組的該第三開關的該第二端及該電源電路，且根據該第三開關的操作狀態及該壓力感測信號，產生給該電源電路的該電源控制信號。
8. 如請求項7所述的位置指示器，其中，該電源管理模組的該第三開關是一個正常不導通開關。
9. 如請求項7所述的位置指示器，其中，該電源管理模組的該電源電路包括：一個第四開關，耦接到該第三開關的該第一端，且接收該來源電壓；一個控制單元，耦接到該第三開關的該第二端、該第四開關及該信號處理模組的該處理電路，從該處理電路接收該電源控制信號，且根據該第三開關的操作狀態及該電源控制信號，控制該第四開關在一個導通狀態及一個不導通狀態之間的切換，使得在該第三開關操作在該導通狀態的期間，或在該電源控制信號在該第一準位的期間，該第四開關操作在該導通狀態，以允許該來源電壓在該第四開關被輸出；及一個電壓調節器，耦接到該第四開關以接收在其被輸出的該來源電壓，且調節該接收到的來源電壓以產生該電源供應電壓。