一种基于混合数字技术的原笔迹电磁笔的制作方法 专利技术说明

计算;推算;计数设备的制造及其应用技术1.本发明属于计算机输入设备制造技术领域，具体涉及一种基于混合数字技术的原笔迹电磁笔。背景技术：2.原笔迹电磁笔的核心原理是电磁感应技术；现有技术中的原笔迹电磁笔的技术稳定性还存在一定缺陷；市场上现有的数字笔在数据处理方面采用单一方式上报系统，即模拟信号只转换为数字信号上报系统，上报系统端的数据易存在漏包，书写时笔峰体现不明显，出水也不稳定。3.现有技术中的数字笔主要采用压力电容和压力电阻通过adc(转换器)检测电压进行计算压力值，这两种方式成本投入高昂，且使用效果的一致性并不理想，在不同使用环境还会出一定的偏差，在低温环境中使用时偏差尤其明显。技术实现要素：4.为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种基于混合数字技术的原笔迹电磁笔，能够提高数据计算的精确度，实现原笔迹书写功能，也能实现鼠标功能，同时降低成本投入；并防止出现漏包现象，确保出水稳定，笔峰明显。5.本发明所采用的技术方案为：6.一种基于混合数字技术的原笔迹电磁笔，包括有笔杆主体，笔杆主体前段设置有书写部，笔杆主体后段设置有电路部；7.所述书写部包括有笔尖、磁环、原笔迹发射线圈和书写支架，所述磁环同轴设置于书写支架的内腔，所述原笔迹发射线圈套装于书写支架的外表面上；所述笔尖同轴设置于磁环和书写支架的中心位置，所述笔尖用于在显示屏的sensor天线板上移动书写；所述原笔迹发射线圈用于根据笔尖书写的内容发射书写模拟信号；8.所述电路部包括有pcb电路板、原笔迹发射电路、振荡电路、adc模拟转数字电路和mcu控制电路；9.所述pcb电路板的前端固定连接于书写支架的后端；所述原笔迹发射电路、振荡电路、adc模拟转数字电路和mcu控制电路按照从前向后的顺序依次设置于pcb电路板上；10.所述mcu控制电路包括有控制芯片、模拟信号模块和数字信号模块；所述模拟信号模块用于接收书写模拟信号并传递至控制芯片；所述adc模拟转数字电路用于采集书写模拟信号的电压，并转换为数字信号后输入至mcu控制电路的数字信号模块；所述控制芯片用于独立计算书写模拟信号和数字信号，得出最终压力值数据，并依次经振荡电路、原笔迹发射电路、原笔迹发射线圈、磁环和笔尖传输至显示屏。11.进一步地，所控制芯片对模拟信号和数字信号进行同步计算。12.进一步地，所述控制芯片独立计算写模拟信号和数字信号后，还进行差异值互补再输出最终压力值数据，所述振荡电路用于将mcu控制电路输出的压力值数据转换为变频数据。13.进一步地，所述控制芯片采用m0架构的芯片。14.进一步地，所述原笔迹发射线圈发射的书写模拟信号为100khz‑‑‑1mhz的低频信号。15.再进一步地，所述原笔迹发射电路包括有变频模块、悬空配频模块和至少一个按键；16.所述按键用于控制pcb电路板的工作模式，以切换接收信号模式或者输出信号模式；17.所述变频模块用于接收振荡电路传输的变频数据，并经悬空配频模块传输至原笔迹发射线圈。18.再进一步地，所述原笔迹发射电路设置有两个按键，每个按键分别设置有配频电容，使得原笔迹电磁笔能够切换为鼠标工作模式。19.再进一步地，所述书写支架包括有位于书写支架前段的圆筒形磁环支撑段，和位于书写支架后段的连接段，所述原笔迹发射线圈套装于磁环支撑段的外圆柱面上；所述磁环支撑段的后端固定连接至连接段的前端上。20.再进一步地，所述连接段为外径大于磁环支撑段外径的圆筒形结构；所述连接段的前端设置有向外凸出的圆环形支撑凸台，连接段的后端设置有多个向内凹陷的限位槽口。21.最后，所述pcb电路板的主体部分为pcb板结构，pcb电路板的前端设置有圆形连接板，连接板边缘设置有多个向外凸出的卡块，pcb电路板通过多个卡块与多个限位槽口互相配合固定连接至磁环支撑段。22.本发明的有益效果为：23.一种基于混合数字技术的原笔迹电磁笔，采用模拟信号与数字信号混合同步传输上报系统，通过mcu控制电路对两者信号同步计算并进行差异值数据互补，通过mcu控制电路运算处理数据精确度高，能够实现原笔迹书写功能，也能实现鼠标功能，同时降低成本投入；通过mcu控制电路分开采集计算模拟信号和数字信号，并作为互补以保留有用信号数据，从而防止出现漏包现象；通过mcu控制电路对adc模拟转数字电路采集的数据信号波形时间以及频率的高低进行计算，从而控制书写出水的稳定性，以及实现笔峰明显。附图说明24.图1是本发明实施例一基于混合数字技术的原笔迹电磁笔的立体结构示意图；25.图2是本发明实施例一基于混合数字技术的原笔迹电磁笔的原理示意图。具体实施方式26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。27.如图1～2所示，本发明提供一种基于混合数字技术的原笔迹电磁笔，整体策划方案为：在电磁屏或绘画板及电磁相关设备上书写、绘画时，采用模拟信号与数字信号混合同步传输上报系统，通过mcu控制电路对两者信号同步计算并进行差异值数据互补，通过mcu控制电路运算处理数据精确度高，能够实现原笔迹书写功能，也能实现鼠标功能，同时降低成本投入；并防止出现漏包现象，确保出水稳定，笔峰明显。28.基于混合数字技术的原笔迹电磁笔的主体结构为笔杆主体，在笔杆主体的前段设置书写部，在笔杆主体的后段设置电路部；通过书写部实现书写功能，通过电路部实现书写信号接收与转换，并传递至电磁屏、绘画板或者其他电磁相关设备以显示上书写、绘画的原始笔迹。29.混合数字电磁数字笔为模拟信号加数字信号，频率为100khz‑‑‑1mhz的低频信号，低频信号用于近距离触控，实现电磁手写功能、配合电磁笔按键使用可代替鼠标功能以及配套快捷功能。低频电磁手写时通过笔尖与屏的玻璃盖板接触压力实现书写，有效距离接收天线为1-30mm范围30.混合数字电磁笔：从笔尖1、磁环2、原笔迹发射线圈3、悬空配频模块61、变频模块63直到两个按键后侧的部分构成前端模拟信号部分，从振荡电路至mcu控制电路部分构成后端数字信号部分。31.混合分为模拟加数字两类不同信号，一组模拟信号直接输入电磁笔mcu报频率检测数据，另一组是前端的模拟信号经adc采集电压变化后的数字信号输入mcu报数据，两都的数据经mcu独立计算后进行差异值互补得出最终压力值数据。32.信号最初来源：是数字电磁笔在电磁屏或绘画板及电磁相关设备上书写、绘画时，笔尖在的手写压力引起轻微磁环移动，磁环移动过程中与线圈的距离变化产生频率变化所形成模拟信号。33.坐标数据为数字笔在电磁屏上书写时的实际位置、压力数据为数字笔在电磁屏上书写时的线性出水量与笔峰数据。34.混合数字电磁笔：由于单独数字信号在传输过程中有漏数据包现象，在书写过程中1us需要传输约500-1000左右数据量信息，(500-1000左右数据量是根据分辨率高低有关)所以很容易出现漏数据包现象、因此才加入一组模拟信号数据同步，mcu对两种信号独立精确计算、再进行综合差值互补，这样用户在实际体验过程中才能真正的感受真实原笔迹效果。35.具体结构如下：36.书写部的具体结构包括笔尖1、磁环2、原笔迹发射线圈3和书写支架4，磁环2同轴设置在书写支架4的内腔，原笔迹发射线圈3套装在书写支架4的外表面上；笔尖1同轴设置在磁环2和书写支架4的中心位置，笔尖1用于在电磁屏、绘画板或者其他电磁相关设备显示屏的sensor天线板上移动书写；原笔迹发射线圈3用于根据笔尖书写的内容发射书写模拟信号，具体是根据笔尖书写时磁环的位置距离变化根据磁环位置距离变化发射书写模拟信号；书写部的具体结构可以按照现有技术中的电磁笔的常规结构。37.笔尖在移动书写时受书写压力的驱动而沿着轴向直线来回运动，带动磁环也沿着轴向直线来回运动，磁环与原笔迹发射线圈之间的位置距离变化产生频率变化，从而使得原笔迹发射线圈根据频率变化发射信号，即根据笔尖书写的内容发射书写模拟信号。38.原笔迹发射线圈同时也接收电磁屏、绘画板或者其他电磁相关设备显示屏的sensor天线板上的信号线圈发射的信号；本发明基于混合数字技术的原笔迹电磁笔，在sensor天线板上的信号线圈的有效范围内接收到sensor天线板上的信号线圈发射的信号后，则向sensor天线板传输实时坐标位置信号以及绘画、书写、压力和线性信号。39.电路部的具体结构包括pcb电路板5、原笔迹发射电路6、振荡电路7、adc模拟转数字电路8和mcu控制电路9；pcb电路板5为电路部的主要支撑结构，pcb电路板5的前端固定连接于书写支架4的后端；原笔迹发射电路6、振荡电路7、adc模拟转数字电路8和mcu控制电路9按照从前向后的顺序依次固定安装设置在pcb电路板5上；结构简单紧凑，占用空间少，体积小。40.mcu控制电路9的具体结构由控制芯片91、模拟信号模块和数字信号模块组合构成；模拟信号模块用于接收书写模拟信号并传递至控制芯片91；adc模拟转数字电路用于采集书写模拟信号的电压，并转换为数字信号后输入至mcu控制电路的数字信号模块；控制芯片用于独立计算书写模拟信号和数字信号，得出最终压力值数据，并依次经振荡电路、原笔迹发射电路、原笔迹发射线圈、磁环和笔尖传输至电磁屏、绘画板或者其他电磁相关设备的显示屏。41.控制芯片对模拟信号和数字信号进行同步计算。42.控制芯片独立计算模拟信号和数字信号后，还进行差异值互补再输出最终压力值数据，振荡电路用于将mcu控制电路输出的压力值数据转换为变频数据。43.控制芯片采用低功耗的m0架构的芯片，无需设置其他控制部分；的m0架构的芯片运行效率很高，能在较少的周期里完成一项任务，可以在大部分的时间里处于休眠状态，消耗很少的能量，具有良好的能耗效率；因此本发明采用m0架构的芯片通过少量的端口即能够满足独立计算模拟信号和数字信号的使用需求；例如控制芯片可以通过六个端口连接模拟信号模块和数字信号模块，模拟信号模块与数字信号模块分别只需要三个端口即可完成连接设置。44.原笔迹发射线圈发射的书写模拟信号为100khz‑‑‑1mhz的低频信号。低频信号用于近距离触控，实现电磁手写功能、配合电磁笔按键使用可代替鼠标功能以及配套快捷功能。低频电磁手写时通过笔尖与屏的玻璃盖板接触压力实现书写，有效距离接收天线为1-30mm范围。45.混合数字电磁笔：混合分为模拟加数字两类不同信号，一组模拟信号直接输入电磁笔mcu报频率检测数据，另一组是前端的模拟信号经adc采集电压变化后的数字信号输入mcu报数据，两都的数据经mcu独立计算后进行差异值互补得出最终压力值数据。46.信号最初来源：是数字电磁笔在电磁屏或绘画板及电磁相关设备上书写、绘画时，笔尖在的手写压力引起轻微磁环移动，磁环移动过程中与线圈的距离变化产生频率变化所形成模拟信号。47.坐标数据为数字笔在电磁屏上书写时的实际位置、压力数据为数字笔在电磁屏上书写时的线性出水量与笔峰数据。48.混合数字电磁笔：由于单独数字信号在传输过程中有漏数据包现象，在书写过程中1us需要传输约500-1000左右数据量信息，(500-1000左右数据量是根据分辨率高低有关)所以很容易出现漏数据包现象、因此才加入一组模拟信号数据同步，mcu对两种信号独立精确计算、再进行综合差值互补，这样用户在实际体验过程中才能真正的感受真实原笔迹效果。49.原笔迹发射电路6的具体结构为悬空配频模块61、变频模块63和至少一个按键；50.按键用于控制pcb电路板的工作模式，以切换接收信号模式或者输出信号模式；51.变频模块63用于接收振荡电路传输的变频数据，并经悬空配频模块61传输至原笔迹发射线圈3。52.实际操作中原笔迹发射电路设置第一按键62和第二按键64两个按键，每个按键分别设置有配频电容，使得原笔迹电磁笔能够切换为鼠标工作模式。53.通过mcu控制电路分开采集计算模拟信号和数字信号，并作为互补以保留有用信号数据，从而防止出现漏包现象；通过mcu控制电路对adc模拟转数字电路采集的数据信号波形时间以及频率的高低进行计算，从而控制书写出水的稳定性，以及实现笔峰明显。54.变频模块的主要结构为多个电容，具体可以按照两行五列的阵列形式设置十个电容。具体也可以直接采用现有技术中的变频电路结构。55.悬空配频模块的主要结构也为多个电容，具体可以排列设置十五个电容；具体也可以直接采用现有技术中的配频率电路结构。56.本发明基于混合数字技术的原笔迹电磁笔在配套sensor天线板的有效范围内无接触时的实时坐标位置通过悬空配频模块进行悬空配频。57.adc模拟转数字模块的主要结构为芯片和若干电容、电阻；具体也可以直接采用现有技术中的adc模拟转数字电路结构。58.振荡电路的主要结构为若干个三极管、滤波电容、滤波电阻和电感，具体也可以直接采用现有技术中包括有运算放大器的振荡电路结构。振荡电路产生一定频率和幅度的交流信号。59.mcu控制电路进行独立计算书写模拟信号和数字信号得出最终压力值数据结果后，通过打开端口控制开关发送接收端。60.振荡电路通过笔尖前端的相关器件产生信号电压，通过运放输出端与输入端实现选频功能，将部分输出信号反馈到输入端以形成振荡。61.控制芯片单独检测书写模拟信号的频率变化，再运算，书写模拟信号来自前端的模拟部分。62.adc模拟转数字模块采用与非门结构；与非门是与门和非门的结合，先进行与运算，再进行非运算。与非运算输入要求有两个，如果输入都用0和1表示，那么与运算的结果就是这身份个数的乘积。63.控制芯片实现频率检测及控制不同功能，每段频率变化电压值是不一样的，把电压值通过adc采集积分与模拟的计算结果做综合互补后，再计算出最终结果。64.进一步地，各零部件的具体结构特征以及组合位置关系、功能原理如下：65.书写支架4的主要结构为位于书写支架前段的圆筒形磁环支撑段，和位于书写支架后段的连接段，原笔迹发射线圈3套装在磁环支撑段的外圆柱面上；磁环支撑段的后端固定连接在连接段的前端上。66.进一步地，连接段为外径大于磁环支撑段外径的圆筒形结构；在连接段的前端设置向外凸出的圆环形支撑凸台，在连接段的后端设置多个向内凹陷的限位槽口。67.进一步地，pcb电路板5的主体部分为pcb板结构，在pcb电路板的前端设置圆形连接板，在连接板边缘设置有多个向外凸出的卡块，pcb电路板通过多个卡块与多个限位槽口互相配合固定连接至磁环支撑段。书写支架4也可以通过限位槽口与电磁笔外壳配合限位固定安装，组装操作方便。68.本发明基于混合数字技术的原笔迹电磁笔，考虑现有数字笔传输系统过程中有漏包现象及出水不稳笔峰不明显而设计，采用模拟信号加数字信号同步传输上报系统，通过mcu对两者信号同步计算做差异值数据互补、这样mcu算出数据更加精确。69.本发明的混合数字电磁数字笔可以实现原笔迹书写功能；70.本发明的混合数字电磁数字笔书可以实现鼠标功能。71.本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。









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