CN110413160B

CN110413160B - 一种电磁触控装置及其驱动电路

Info

Publication number: CN110413160B
Application number: CN201910684552.1A
Authority: CN
Inventors: 殷述军; 魏江力
Original assignee: Qingdao Robotpen Digital Technology Co ltd
Current assignee: Qingdao Robotpen Digital Technology Co ltd
Priority date: 2019-07-26
Filing date: 2019-07-26
Publication date: 2023-05-02
Anticipated expiration: 2039-07-26
Also published as: CN110413160A

Abstract

本发明公开了一种电磁触控装置，其驱动电路包括电源控制及延时单元、升压及低电压检测单元、谐振电路和发射功率调节单元，所述谐振电路包括电感L1、电阻R1、电容C1和三极管Q1，所述电源控制及延时单元包括MOS管Q2、电阻R5和电池E。本发明电磁触控装置及其驱动电路能够根据电磁笔尖距离位置感应板之间的距离不同，来调节电磁笔的电磁发射功率，能够极大的节约电磁笔的能耗。

Description

一种电磁触控装置及其驱动电路

技术领域

本发明涉及电磁触控领域，具体是一种电磁触控装置及其驱动电路。

背景技术

有源电磁触控技术是指笔中带有电池和振荡波产生电路，产生频率可变的电磁波。电池电源输出电流，经过升压单元，输出固定电压到LC振荡电路，以维持LC振荡电路输出一频率可变，功率恒定的电磁波。频率的变化由可变电容或者可变电感来实现。

教育手写板一般将纸张放置在触控感应板之上，在用墨水笔书写的同时，将书写轨迹电子化采集、存储、转发或进行其他处理。纸张的厚度可以从0.1-10毫米之间变化(假设一张纸的厚度约为0.1毫米)，因此电磁笔尖距离位置感应板之间的距离也会不同，但目前的有源电磁笔都是以固定功率发射电磁波，为了兼顾最高的感应位置，所以笔的发射功率较大，造成笔发射功率上的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁触控装置及其驱动电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电磁触控装置，包括位置感应装置和电磁笔，其中的位置感应装置除了接收来自电磁笔发射的电磁波以外，还能够在接收间隙发射功率电磁波，电磁笔中设置有两个电磁线圈：电磁发射线圈L1和电磁接收线圈L0；当位置感应装置感应到电磁笔按下之后，在接收间隙以频率f1发射功率电磁波，电磁笔中的电磁接收线圈L0与电容C0组成谐振单元，谐振频率为f1，将接收到的电磁波进行整流滤波后，进入比较器U1、U2、U3、U4、U5，然后驱动电子开关K1、K2、K3、K4，以调整升压及低电压检测单元的输出电压，从而调整电磁笔的输出功率。

作为本发明进一步的方案：一种电磁触控装置的驱动电路，包括电源控制及延时单元、升压及低电压检测单元、谐振电路和发射功率调节单元，所述谐振电路包括电感L1、电阻R1、电容C1和三极管Q1，所述电源控制及延时单元包括MOS管Q2、电阻R5和电池E，所述电池E的正极分别连接二极管D正极、电阻R6和MOS管Q3的S极，二极管D负极连接电阻R5，电阻R5另一端连接开关S3，开关S3另一端连接MOS管Q1的G极，MOS管Q2的S极连接电容C9并接地，电容C9另一端分别连接电阻R7另一端、电阻R6和MOS管Q3的G极，MOS管Q3的D极分别连接电阻R8、接地电容C10、发射功率调节单元输入端和升压及低电压检测单元输入端，电阻R8另一端分别连接升压及低电压检测单元接地端和电阻R9，电阻R9另一端连接电池E负极并接地，所述升压及低电压检测单元的输出端分别连接，所述升压及低电压检测单元输出端分别连接开关S1、开关S2、电容C3、电容C2、电感L1、电阻R1和接地电容C1，开关S2另一端连接电容C5，开关S1另一端连接电容C4，电容C4另一端分别连接电容C5另一端、电容C3另一端、电容C2另一端、电感L1另一端、三极管Q1集电极和电容C7，电容C7另一端分别连接电容C8、电阻R3和电阻R4，电阻R3另一端连接三极管Q1的发射极，电阻R4另一端分别连接电容C8另一端、电阻R2和电容C6并接地，电容C6另一端分别连接电阻R1另一端、电阻R2另一端和三极管Q1基极；所述升压及低电压检测单元用于对电源控制及延时单元进行升压，并接收发射功率调节单元的电压反馈。

作为本发明再进一步的方案：所述开关S3为硅胶开关，当电磁笔按下开始书写时，开关S3导通，然后通过MOS管Q2及Q3，将电池E电流导通至升压及低电压检测单元，当电磁笔笔尖抬起时，开关S3断开，电容C9和电阻R7组成延时电路，使得MOS管Q3不会立即关闭，而是延时关断。

作为本发明再进一步的方案：所述发射功率调节单元包括电容C0和电感L0，电容C0和电感L0并联后连接到二极管D1正极，二极管D1负极分别连接电阻R11、电容C12、电阻R12和运放U1同相端，电阻R11另一端连接电容C12另一端并接地，电阻R12另一端分别连接运放U2同相端和电阻R13，电阻R13另一端分别连接运放U3同相端和电阻R14，电阻R14另一端分别连接运放U4同相端和电阻R15，电阻R15另一端分别连接运放U5同相端和接地电阻R16，运放U1反相端分别连接运放U2反相端、运放U3反相端、运放U4反相端、运放U5反相端，运放U1输出端分别连接与非门U6第一输入端、与非门U7第一输入端、与非门U8第一输入端、与非门U9第一输入端，运放U2输出端连接与非门U6第二输入端，运放U3输出端连接与非门U7第二输入端，运放U4输出端连接与非门U8第二输入端，运放U5输出端连接与非门U9第二输入端，非门U6输出端连接电子开关K1的控制端，非门U7输出端连接电子开关K2的控制端，非门U8输出端连接电子开关K3的控制端，非门U9输出端连接电子开关K4的控制端，电子开关K1分别连接电子开关K2、电子开关K3、电子开关K4、电阻R21和升压及低电压检测单元的输出端，电子开关K1另一端连接电阻R17，电子开关K2另一端连接电阻R18，电子开关K3另一端连接电阻R19，电子开关K4另一端连接电阻R20，电阻R21另一端分别连接电阻R17另一端、电阻R18另一端、电阻R19另一端、电阻R20另一端、接地电阻R22和升压及低电压检测单元的电压反馈端FB。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明电磁触控装置及其驱动电路能够根据电磁笔尖距离位置感应板之间的距离不同，来调节电磁笔的电磁发射功率，能够极大的节约电磁笔的能耗。

附图说明

图1为电磁触控装置驱动电路的电路原理图。

图2为电磁触控装置驱动电路中发射功率调节单元的结构示意图。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，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。

一种电磁触控装置的驱动电路，包括电源控制及延时单元、升压及低电压检测单元、谐振电路和发射功率调节单元，所述谐振电路包括电感L1、电阻R1、电容C1和三极管Q1，所述电源控制及延时单元包括MOS管Q2、电阻R5和电池E，所述电池E的正极分别连接二极管D正极、电阻R6和MOS管Q3的S极，二极管D负极连接电阻R5，电阻R5另一端连接开关S3，开关S3另一端连接MOS管Q1的G极，MOS管Q2的S极连接电容C9并接地，电容C9另一端分别连接电阻R7另一端、电阻R6和MOS管Q3的G极，MOS管Q3的D极分别连接电阻R8、接地电容C10、发射功率调节单元输入端和升压及低电压检测单元输入端，电阻R8另一端分别连接升压及低电压检测单元接地端和电阻R9，电阻R9另一端连接电池E负极并接地，所述升压及低电压检测单元的输出端分别连接，所述升压及低电压检测单元输出端分别连接开关S1、开关S2、电容C3、电容C2、电感L1、电阻R1和接地电容C1，开关S2另一端连接电容C5，开关S1另一端连接电容C4，电容C4另一端分别连接电容C5另一端、电容C3另一端、电容C2另一端、电感L1另一端、三极管Q1集电极和电容C7，电容C7另一端分别连接电容C8、电阻R3和电阻R4，电阻R3另一端连接三极管Q1的发射极，电阻R4另一端分别连接电容C8另一端、电阻R2和电容C6并接地，电容C6另一端分别连接电阻R1另一端、电阻R2另一端和三极管Q1基极；所述升压及低电压检测单元用于对电源控制及延时单元进行升压，并接收发射功率调节单元的电压反馈。

图2为本发明发射功率调节单元电路图，包括电容C0和电感L0，电容C0和电感L0并联后连接到二极管D1正极，二极管D1负极分别连接电阻R11、电容C12、电阻R12和运放U1同相端，电阻R11另一端连接电容C12另一端并接地，电阻R12另一端分别连接运放U2同相端和电阻R13，电阻R13另一端分别连接运放U3同相端和电阻R14，电阻R14另一端分别连接运放U4同相端和电阻R15，电阻R15另一端分别连接运放U5同相端和接地电阻R16，运放U1反相端分别连接运放U2反相端、运放U3反相端、运放U4反相端、运放U5反相端，运放U1输出端分别连接与非门U6第一输入端、与非门U7第一输入端、与非门U8第一输入端、与非门U9第一输入端，运放U2输出端连接与非门U6第二输入端，运放U3输出端连接与非门U7第二输入端，运放U4输出端连接与非门U8第二输入端，运放U5输出端连接与非门U9第二输入端，非门U6输出端连接电子开关K1的控制端，非门U7输出端连接电子开关K2的控制端，非门U8输出端连接电子开关K3的控制端，非门U9输出端连接电子开关K4的控制端，电子开关K1分别连接电子开关K2、电子开关K3、电子开关K4、电阻R21和升压及低电压检测单元的输出端，电子开关K1另一端连接电阻R17，电子开关K2另一端连接电阻R18，电子开关K3另一端连接电阻R19，电子开关K4另一端连接电阻R20，电阻R21另一端分别连接电阻R17另一端、电阻R18另一端、电阻R19另一端、电阻R20另一端、接地电阻R22和升压及低电压检测单元的电压反馈端FB。

为了接收来自位置感应端的功率电磁信号，在笔中设置一第二线圈L0，为了节省空间，其与第一线圈L1可以共用磁芯。L0与C0组成谐振电路，其谐振频率与功率电磁信号一致，功率电磁信号在谐振电路中产生谐振，并经过二极管D1和电容C12整流滤波后，进入逐级比较器U1-U5，比较电压由振荡电路的工作电压Vsys经过LDO(低压差线性稳压器)变换而来，U6-U9组成D触发器，FB信号用来控制升压及低电压检测单元的升压控制，升压输出公式例如为：Vout＝1.229Vsys*(1+R/R22)。式中R可以为R21或者R21与R17,R18,R19,R20中一个或几个的并联。图中K1,K2,K3,K4为电子开关，可以由D触发器的输出控制开关的闭合和断开，当D触发器输出为高时，开关闭合，否则开关断开。每次当笔进入位置感应区域，并且当笔尖被按下时，位置感应板会利用其上的线圈向笔传输一组功率电磁信号，当笔越接近位置感应板，则谐振电路L0，电容C0上感应的电压值越高，在触发器被触发时，K1-K4中开关被闭合的个数越多，所以其并联电阻值R越小，从而使输出功率变小，起到了调节输出功率的效果。实际使用中，并联电阻的个数N＝M+1，M为级联比较器的个数，可以根据实际使用需要，调整M的值。

所述开关S3为硅胶开关，当电磁笔按下开始书写时，开关S3导通，然后通过MOS管Q2及Q3，将电池E电流导通至升压及低电压检测单元，当电磁笔笔尖抬起时，开关S3断开，电容C9和电阻R7组成延时电路，使得MOS管Q3不会立即关闭，而是延时关断，这样可以避免频繁关断电流，影响下一次笔进入检测。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种电磁触控装置，包括驱动电路，所述驱动电路包括电源控制及延时单元、升压及低电压检测单元、谐振电路和发射功率调节单元，其特征在于，还包括位置感应装置和电磁笔，其中的位置感应装置除了接收来自电磁笔发射的电磁波以外，还能够在接收间隙发射功率电磁波，电磁笔中设置有两个电磁线圈：电磁发射线圈L1和电磁接收线圈L0；当位置感应装置感应到电磁笔按下之后，在接收间隙以频率f1发射功率电磁波，电磁笔中的电磁接收线圈L0与电容C0组成谐振单元，谐振频率为f1，将接收到的电磁波进行整流滤波后，进入比较器U1、U2、U3、U4、U5，然后驱动电子开关K1、K2、K3、K4，以调整升压及低电压检测单元的输出电压，从而调整电磁笔的输出功率；

所述谐振电路包括电感L1、电阻R1、电容C1和三极管Q1，所述电源控制及延时单元包括MOS管Q2、电阻R5和电池E，所述电池E的正极分别连接二极管D正极、电阻R6和MOS管Q3的S极，二极管D负极连接电阻R5，电阻R5另一端连接开关S3，开关S3另一端连接MOS管Q1的G极，MOS管Q2的S极连接电容C9并接地，电容C9另一端分别连接电阻R7另一端、电阻R6和MOS管Q3的G极，MOS管Q3的D极分别连接电阻R8、接地电容C10、发射功率调节单元输入端和升压及低电压检测单元输入端，

电阻R8另一端分别连接升压及低电压检测单元接地端和电阻R9，电阻R9另一端连接电池E负极并接地，所述升压及低电压检测单元的输出端分别连接，所述升压及低电压检测单元输出端分别连接开关S1、开关S2、电容C3、电容C2、电感L1、电阻R1和接地电容C1，开关S2另一端连接电容C5，开关S1另一端连接电容C4，电容C4另一端分别连接电容C5另一端、电容C3另一端、电容C2另一端、电感L1另一端、三极管Q1集电极和电容C7，电容C7另一端分别连接电容C8、电阻R3和电阻R4，电阻R3另一端连接三极管Q1的发射极，电阻R4另一端分别连接电容C8另一端、电阻R2和电容C6并接地，电容C6另一端分别连接电阻R1另一端、电阻R2另一端和三极管Q1基极；所述升压及低电压检测单元用于对电源控制及延时单元进行升压，并接收发射功率调节单元的电压反馈；

所述开关S3为硅胶开关，当电磁笔按下开始书写时，开关S3导通，然后通过MOS管Q2及Q3，将电池E电流导通至升压及低电压检测单元，当电磁笔笔尖抬起时，开关S3断开，电容C9和电阻R7组成延时电路，使得MOS管Q3不会立即关闭，而是延时关断；

所述发射功率调节单元包括电容C0和电感L0，电容C0和电感L0并联后连接到二极管D1正极，二极管D1负极分别连接电阻R11、电容C12、电阻R12和运放U1同相端，电阻R11另一端连接电容C12另一端并接地，电阻R12另一端分别连接运放U2同相端和电阻R13，电阻R13另一端分别连接运放U3同相端和电阻R14，电阻R14另一端分别连接运放U4同相端和电阻R15，电阻R15另一端分别连接运放U5同相端和接地电阻R16，运放U1反相端分别连接运放U2反相端、运放U3反相端、运放U4反相端、运放U5反相端，运放U1输出端分别连接与非门U6第一输入端、与非门U7第一输入端、与非门U8第一输入端、与非门U9第一输入端，运放U2输出端连接与非门U6第二输入端，运放U3输出端连接与非门U7第二输入端，运放U4输出端连接与非门U8第二输入端，运放U5输出端连接与非门U9第二输入端，非门U6输出端连接电子开关K1的控制端，非门U7输出端连接电子开关K2的控制端，非门U8输出端连接电子开关K3的控制端，非门U9输出端连接电子开关K4的控制端，电子开关K1分别连接电子开关K2、电子开关K3、电子开关K4、电阻R21和升压及低电压检测单元的输出端，电子开关K1另一端连接电阻R17，电子开关K2另一端连接电阻R18，电子开关K3另一端连接电阻R19，电子开关K4另一端连接电阻R20，电阻R21另一端分别连接电阻R17另一端、电阻R18另一端、电阻R19另一端、电阻R20另一端、接地电阻R22和升压及低电压检测单元的电压反馈端FB。