CN102221911A - 触控电子笔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触控电子笔，属于电子技术领域。该触控电子笔包括壳体、笔头、压电陶瓷组、驱动模块以及用于将所述压电陶瓷组产生的电压信号处理后输出至所述驱动模块的电路部分，所述笔头可伸缩地弹性连接在所述壳体一端，所述壳体和所述笔头内设有夹持所述压电陶瓷组的夹持结构，所述驱动模块固定在所述笔头内且包括放电尖端，所述笔头一端设有通槽，所述放电尖端位于所述通槽内。本发明实施例提供的触控电子笔可以直接控制电子黑板或电子白板成像，成像反应时间短；且与其配套的电子黑板或电子白板不需要感应定位层来获取书写轨迹，结构简单、成本低。

Description

触控电子笔

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种触控电子笔。

背景技术

随着科技的发展，日常教学中的教学用具呈现出电子化的趋势，现有的电子教学用具通常包括电子黑板或电子白板、以及与其配套的电子笔。现有的电子黑板或电子白板通常包括感应定位层、显示层和控制电路。当电子笔在电子黑白或电子白板上书写时，电子黑白或电子白板通过感应定位层捕捉电子笔的轨迹，然后通过控制电路控制显示层显示出电子笔书写的内容，该感应定位层通常为电磁感应层。

现有技术中有一种电子笔，其包括壳体，设于壳体一端的笔尖、电源、物理开关、升压电路和电磁振荡电路。电磁振荡电路的触控开关连接笔尖。书写时，触控开关直接与电子黑板或电子白板接触，笔尖受压开启电磁振荡电路，从而产生变化的磁场；电子黑板或电子白板利用电磁感应定位，显示相应的轨迹。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术存在以下问题：

采用现有的电子笔在电子黑板或电子白板上书写时，电子黑板或电子白板必须先通过感应定位层来获取书写轨迹，然后再控制显示层成像，成像反应速度慢。并且，由于需要设置感应定位层，使得电子黑板和电子白板的制造成本增加。

发明内容

为了缩短成像反应时间并降低配套的电子黑白或电子白板的成本，本发明实施例提供了一种触控电子笔。所述技术方案如下：

一种触控电子笔，包括壳体、笔头、压电陶瓷组、驱动模块以及用于将所述压电陶瓷组产生的电压信号处理后输出至所述驱动模块的电路部分，所述笔头可伸缩地弹性连接在所述壳体一端，所述壳体和所述笔头内对应设有夹持所述压电陶瓷组的夹持结构，所述驱动模块固定在所述笔头内且包括放电尖端，所述笔头一端设有通槽，所述放电尖端位于所述通槽内。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例通过将压电陶瓷组的形变产生的电压信号经过处理后输出至驱动模块，通过放电尖端产生强电场，从而可以直接控制电子黑板或电子白板成像，成像反应时间短；且电子黑板或电子白板不需要感应定位层来获取书写轨迹，结构简单、成本低。

附图说明

图1是本发明实施例1中提供的触控电子笔的结构示意图；

图2是本发明实施例2中提供的触控电子笔的结构示意图；

图3是本发明实施例2中提供的触控电子笔的电路部分的结构示意图；

图4是本发明实施例2中提供的触控电子笔中的压电传感模块的电路图；

图5是本发明实施例2中提供的触控电子笔中的电压倍增模块的电路图；

图6是本发明实施例2中提供的触控电子笔中的驱动模块的结构示意图；

图7是本发明实施例2中提供的触控电子笔中的驱动模块的侧视结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

参见图1，本实施例提供了一种触控电子笔，包括壳体101、笔头102、压电陶瓷组103、驱动模块104以及用于将压电陶瓷组103产生的电压信号处理后输出至驱动模块104的电路部分105。笔头102可伸缩地弹性连接在壳体101一端，壳体101和笔头102内对应设有夹持压电陶瓷组103的夹持结构，驱动模块104固定在笔头102内且包括放电尖端106，笔头102一端设有通槽，放电尖端106位于所述通槽内。

进一步地，参见图1，本实施例中的夹持结构包括：壳体101内设有可与压电陶瓷组103相抵触的挤压部108，笔头102上设有用于安装压电陶瓷组103的安装部(图未示)。需要说明的是，前述安装压电陶瓷组103的安装部也可以设置在所述壳体101内，可与压电陶瓷组103相抵触的挤压部设置在所述笔头102上。更进一步地，如图1所示，本实施例中的壳体101中部设有横隔板107，挤压部108呈柱形且设置在横隔板107中部；相应的，笔头102上设有与挤压部108相配合的压电陶瓷组103的安装部(图未示)，压电陶瓷组103装在安装部上，夹设于所述挤压部108和安装部之间。

更进一步地，壳体101上的横隔板107与笔头102间装有至少一个弹簧109；弹簧109一端抵靠在横隔板107上，另一端抵靠在笔头102的另一端上。壳体101和笔头102上对应设置有防止笔头102从壳体101上弹出的限位结构，例如，在壳体101内壁上设置卡槽，对应的，在笔头102的外壁上设置突出部；或者在壳体101的前端设置限位挡板，在笔头102的外壁上设置凸起，从而使笔头102可伸缩地弹性连接在壳体101一端。前述壳体101与笔头102之间的可伸缩地弹性连接结构仅为示例，并不以此为限。

本实施例中的触控电子笔的工作过程为：当该触控电子笔在电子黑板或电子白板上书写时，笔头102被挤压，壳体101与笔头102相向运动，带动挤压部108挤压压电陶瓷组103，压电陶瓷组103受压变形后产生电信号，电路部分105用于将压电陶瓷组103产生的电压信号处理后输出至驱动模块104，驱动模块104的放电尖端106产生强电场，该电场直接控制电子黑板或电子白板成像，成像反应时间短；且电子黑板或电子白板不需要感应定位层来获取书写轨迹，结构简单、成本低。

实施例2

参见图2，本实施例提供了一种触控电子笔，包括壳体201、笔头202、压电陶瓷组203、驱动模块204以及用于将压电陶瓷组203产生的电压信号处理后输出至驱动模块204的电路部分205。笔头202可伸缩地弹性连接在壳体201一端，壳体201和笔头202内对应设有夹持压电陶瓷组203的夹持结构，驱动模块204固定在笔头202内且包括放电尖端206，笔头202一端设有通槽，放电尖端206位于该通槽内。

进一步地，参见图2，本实施例中的壳体201中部设有横隔板207，横隔板207中间有一挤压部208，该挤压部208呈柱形；相应的，笔头202上设有与挤压部208对应的压电陶瓷组203的安装部(图未示)，压电陶瓷组203装在安装部上，夹设于挤压部208和安装部之间。

更进一步地，壳体201上的横隔板207与笔头202间装有至少一个弹簧209；弹簧209一端抵靠在横隔板207上，另一端抵靠在笔头202的另一端上。壳体201和笔头202上对应设置有防止笔头202从壳体201上弹出的限位结构，例如，在壳体201内壁上设置卡槽，对应的，在笔头202的外壁上设置突出部；或者在壳体201的前端设置限位挡板，在笔头202的外壁上设置凸起，从而使笔头202可伸缩地弹性连接在壳体201一端。前述壳体201与笔头202之间的可伸缩地弹性连接结构仅为示例，并不以此为限。本实施例中的壳体201为圆柱形，但并不作为本发明的限定，只要方便书写可以设计为任一形状。

优选的，参见图2，本实施例中的笔头202的前端端部设有一圈柔性的垫圈210，起缓冲作用，使笔头202不直接与书写面接触，达到保护书写面和放电尖端的目的。

进一步地，参见图3，本实施例中的电子笔的电路部分205包括与压电陶瓷组203电连接的压电传感模块2051、光电倍增模块2052、电压倍增模块2053和储能元件2054，压电传感模块2051、电压倍增模块2053和储能元件2054分别与光电倍增模块2052电连接。

相应的，本实施例中的电路部分205的工作过程为：压电陶瓷组203受压变形后产生电信号，压电传感模块2051将该电信号转化为光信号，光电倍增模块2052将上述光信号重新转化为电信号，并将该电信号的电流放大后输出到电压倍增模块2053，电压倍增模块2053将电信号的电压放大后输出到驱动模块204，其中储能元件2054为光电倍增模块2052供电。

进一步地，参见图4，本实施例中的压电传感模块2051包括电阻R1～R6、电容C1～C4、二极管D1、稳压二极管D3、三极管Q1～Q2、发光二极管LED、可控硅管SCR和电源BT。其中，笔头202中的压电陶瓷组203的输出端分别连接电阻R1的一端和电容C1的一端，三极管Q2的基极连接电容C1的另一端和电阻R2的一端，三极管Q2的集电极连接电容C4的一端和电阻R4的一端，电阻R2的另一端连接电阻R1的另一端、电阻R4的另一端、电容C2的一端和电阻R3的一端，三极管Q1的基极连接电容C4的另一端和稳压二极管D3的负极，三极管Q1的集电极连接电容C3的一端、电阻R3的另一端和二极管D1的负极，二极管Q1的发射极连接电阻R5的一端和电阻R6的一端，电阻R5的另一端连接可控硅管SCR的控制极，可控硅管SCR的阳极连接发光二极管LED的负极，电容C3的另一端连接电容C2的另一端后接地，二极管D1的正极连接发光二极管LED的正极和电源BT的正极，电源BT的负极连接可控硅管SCR的阴极、电阻R6的另一端、稳压二极管D3的正极、三极管Q2的发射极和压电陶瓷组203的另一输出端后接地。其中，由电阻R1和电容C1组成滤波电路；由三极管Q2、电阻R2和电阻R4组成一级放大电路；由电容C4和稳压二极管D3组成稳压电路；由三极管Q1、电阻R6和电阻R5组成二级放大电路，用于功率放大；电容C2、电容C3和电阻R3组成抗干扰电路，消除二级放大电路对三极管Q2的干扰。

具体的，笔头202中的压电陶瓷组203在受到挤压部208沿径向方向上的作用力后变形产生一个电激励，经过一系列处理后转化为持续T时间的一个电信号，使可控硅管SCR由关断变为导通，发光二极管LED导通发光。本实施例中，只要时间参数T设置在合适范围内，就可以保证本触控电子笔流畅的工作。同时当书写停止T时间后，电路会停止工作，进入省电模式，此时可控硅管SCR由导通变为关断。其中，时间参数T的值可由一阶电路的时间常数的确定，其大小根据电路的具体参数而定。

进一步地，本实施例中的光电倍增模块2052为光电倍增管。

进一步地，本实施例中的电压倍增模块2053包括放大电路和四倍半波压整流电路；如图5所示，高频变压器与三极管Q构成的放大电路，用于将光电倍增管输出的电信号的电压放大，其电压可以放大到几百伏特；其中高频变压器由第一绕组L1、第二绕组L2、第三绕组L3和铁芯组成T。电容C11～C14和二极管D11～D14构成的四倍半波压整流电路，用于将电压再次放大，可将电压升高到一千多伏。其中，放大电路与四倍半波压整流电路间串联电阻R13和电阻R14。

进一步地，本实施例中的储能元件2054可以为蓄电池或超大容量电容等。当然也可以直接使用锂电池等电源供电。

更进一步地，如图2所示，壳体201上还设有充电端211和共地端，充电端211连接储能元件2054的正极，共地端连接储能元件2054的负极，以便于为所述储能元件2054充电。

进一步地，参见图6和图7，本实施例中的驱动模块204包括外柱形金属筒2041、内柱形金属筒2042和放电尖端206。内柱形金属筒2042与电压倍增模块2053输出端的正极电连接，外柱形金属筒2041与电压倍增模块2053输出端的负极电连接，且外柱形金属筒2041上连有放电尖端206。

内柱形金属筒2042和外柱形金属筒2041在电路中可以视为电容，当接高电压后，负电荷会充满整个内柱形金属筒2042和外柱形金属筒2041组成的区间，外柱形金属筒2041会积累大量的负电荷，由放电尖端206的面积极小，那么放电尖端206的负电荷的密度非常大，高密度的负电荷会产生非常强的负电场。本实施中仅以触控电子笔提供负电场为例，实际应用中触控电子笔也可以提供正电场。

优选的，参见图2，本实施例中的触控电子笔还包括设于壳体201一侧的擦除模块213和物理开关214，物理开关214串联在储能元件2054和擦除模块213之间，物理开关214用于控制擦除模块213的开启/关闭。该擦除模块213包括多个放电尖端，分别设置在壳体201侧壁的多个通槽内，与笔头的放电尖端的结构类似，在此省略详细描述。所述多个放电尖端分别与储能元件2054正极电连接，该擦除模块213可以提供正电场，其多个放电尖端构成较大的擦除面，用于擦除使用本触控电子笔的笔头书写的内容。

本发明实施例提供了一种触控电子笔，通过将压电陶瓷组的形变产生的电压信号经过处理后输出至驱动模块，通过放电尖端产生强电场，从而可以直接控制电子黑板或电子白板成像，成像反应时间短；且电子黑板或电子白板不需要感应定位层来获取书写轨迹，结构简单、成本低。而前述压电传感模块可以输出一个持续T时间的光信号，使得电子笔可以持续放电，从而在使用电子笔书写过程中不会出现“断墨”的情形。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种触控电子笔，包括壳体和笔头，其特征在于，还包括压电陶瓷组、驱动模块以及用于将所述压电陶瓷组产生的电压信号处理后输出至所述驱动模块的电路部分，所述笔头可伸缩地弹性连接在所述壳体一端，所述壳体和所述笔头内对应设有夹持所述压电陶瓷组的夹持结构，所述驱动模块固定在所述笔头内且包括放电尖端，所述笔头一端设有通槽，所述放电尖端位于所述通槽内。

2.如权利要求1所述的触控电子笔，其特征在于，所述驱动模块包括内柱形金属筒和外柱形金属筒，所述内柱形金属筒与所述电路部分的输出端的正极电连接，所述外柱形金属筒与所述电路部分的输出端的负极电连接，所述放电尖端固定在所述外柱形金属筒上。

3.如权利要求1所述的触控电子笔，其特征在于，所述电路部分包括与所述压电陶瓷电连接的压电传感模块、光电倍增模块、电压倍增模块和储能元件，所述压电传感模块、所述电压倍增模块和所述储能元件分别与所述光电倍增模块电连接。

4.如权利要求3所述的触控电子笔，其特征在于，所述压电传感电路包括电阻(R1～R6)、电容(C1～C4)、二极管(D1)、稳压二极管(D3)、三极管(Q1～Q2)、发光二极管(LED)、可控硅管(SCR)和电源(BT)；其中，所述压电陶瓷组的输出端分别连接电阻(R1)的一端和电容(C1)的一端，三极管(Q2)的基极连接电容(C1)的另一端和电阻(R2)的一端，三极管(Q2)的集电极连接电容(C4)的一端和电阻(R4)的一端，电阻(R2)的另一端连接电阻(R1)的另一端、电阻(R4)的另一端、电容(C2)的一端和电阻(R3)的一端，三极管(Q1)的基极连接电容(C4)的另一端和稳压二极管(D3)的负极，三极管(Q1)的集电极连接电容(C3)的一端、电阻(R3)的另一端和二极管(D1)的负极，二极管(Q1)的发射极连接电阻(R5)的一端和电阻(R6)的一端，电阻(R5)的另一端连接可控硅管(SCR)的控制极，可控硅管(SCR)的阳极连接发光二极管(LED)的负极，电容(C3)的另一端连接电容(C2)的另一端后接地，二极管(D1)的正极连接发光二极管(LED)的正极和电源(BT)的正极，电源(BT)的负极连接可控硅管(SCR)的阴极、电阻(R6)的另一端、稳压二极管(D3)的正极、三极管(Q2)的发射极和所述压电陶瓷组的另一输出端后接地。

5.如权利要求3所述的触控电子笔，其特征在于，所述光电倍增模块为光电倍增管。

6.如权利要求3所述的触控电子笔，其特征在于，所述电压倍增模块包括由高频变压器与三极管(Q)构成的放大电路和由电容(C11～C14)和二极管(D11～D14)构成的四倍半波压整流电路。

7.如权利要求3所述的触控电子笔，其特征在于，所述储能元件为蓄电池。

8.如权利要求7所述的触控电子笔，其特征在于，所述壳体上设有充电端和共地端，所述充电端与所述储能元件的正极相连，所述共地端与所述储能元件的负极相连。

9.如权利要求3-8任一项所述的触控电子笔，其特征在于，所述壳体一侧设有擦除模块和物理开关，所述擦除模块包括多个放电尖端，所述多个放电尖端分别与所述储能元件的正极电连接，所述物理开关串联在所述储能元件和所述擦除模块之间。

10.如权利要求1-8任一项所述的触控电子笔，其特征在于，所述笔头的一端设有垫圈。

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