CN113432516B - 电磁感应式座标定位装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电磁感应式座标定位装置，包含第一感应线圈、第二感应线圈、触发电路及控制电路。第一感应线圈流经第一电流信号，在电磁感应式座标定位装置于休眠模式时感应指标元件，并在感应到指标元件时产生第一感应信号；第二感应线圈流经第二电流信号，在电磁感应式座标定位装置于运作模式时感应并通讯于指标元件；触发电路接收第一感应信号，并根据第一感应信号发送中断信号；控制电路在处于休眠模式时接收中断信号，控制电路根据中断信号中断休眠模式并转换至运作模式，控制电路在运作模式中控制第二电流信号流经第二感应线圈。

Description

电磁感应式座标定位装置
技术领域
本发明涉及一种电磁感应式座标定位装置。
背景技术
一般而言，电磁感应式座标定位装置是通过使用者按压电源按钮后，电磁感应式座标定位装置才会由休眠模式中唤醒，使用者于电磁感应式座标定位装置唤醒之后才能开始操作指标元件于电磁感应式座标定位装置上书写。然而，当使用者忘记按压电源按钮将电磁感应式座标定位装置唤醒时，电磁感应式座标定位装置在睡眠状态中并不会记录使用者书写的内容，故此，当使用者发现电磁感应式座标定位装置未记录其书写内容时，使用者必须再按压电源按钮以唤醒电磁感应式座标定位装置，在唤醒电磁感应式座标定位装置后再开始书写，造成使用者在使用上的不便。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种可在感应到指标元件邻近时自动地由休眠模式转换至运作模式的电磁感应式座标定位装置。
在一些实施例中，一种适于指标元件的电磁感应式座标定位装置，包含第一感应线圈、第二感应线圈、触发电路及控制电路。第一感应线圈流经第一电流信号，以在电磁感应式座标定位装置处于休眠模式时感应指标元件，并在感应到指标元件时产生第一感应信号；第二感应线圈流经第二电流信号，以在电磁感应式座标定位装置处于运作模式时感应指标元件并通讯于指标元件；触发电路耦接于第一感应线圈，用以接收第一感应信号，并根据第一感应信号发送中断信号；控制电路，耦接于第二感应线圈及触发电路，用以在处于休眠模式时接收中断信号，控制电路根据中断信号中断休眠模式并转换至运作模式，控制电路在运作模式中控制第二电流信号流经第二感应线圈。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为应用本发明的电磁感应式座标定位装置与适用电磁感应式座标定位装置的指标元件的一实施例的示意图；
图2为应用本发明的电磁感应式座标定位装置与适用电磁感应式座标定位装置的指标元件的另一实施例的示意图；
图3为根据本发明的电磁感应式座标定位装置的一实施例的示意图；
图4为图3的电磁感应式座标定位装置的第一感应线圈、第二选择电路及触发电路的一实施例的电路图；
图5为图3的电磁感应式座标定位装置的振荡电路的一实施例的电路图；
图6为图3的电磁感应式座标定位装置的电源产生电路的一实施例的电路图；
图7为不同时间区间的一实施例的波形示意图；
图8为图3的电磁感应式座标定位装置的第一感应线圈及第二感应线圈的一实施例的电路图。
其中，附图标记
1:电磁感应式座标定位装置
11:工作区域
121:第一感应线圈
122:第二感应线圈
13:触发电路
14:控制电路
15:电源管理电路
161:第一选择电路
162:第二选择电路
163:第三选择电路
17:振荡电路
18:电源产生电路
181:复振器
19:信号处理电路
2:指标元件
3:电子装置
A:端点
B:端点
C:端点
D:端点
a:波形
b:波形
c:波形
T1:第一相位期间
T2:第二相位期间
S1:第一电流信号
S2:第一感应信号
S3:中断信号
S4:第二电流信号
S5:控制信号
V1:电源
V2:电源
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
请参照图1及图2，图1及图2为应用本发明的电磁感应式座标定位装置1与适用电磁感应式座标定位装置1的指标元件2的一实施例的示意图。电磁感应式座标定位装置1具有工作区域11，指标元件2可接触或不接触电磁感应式座标定位装置1的工作区域11。电磁感应式座标定位装置1包含低功耗的休眠模式及全效能运作的运作模式，当指标元件2的位置邻近于工作区域11时，电磁感应式座标定位装置1藉由感应到指标元件2可自休眠模式被唤醒而执行运作模式，以通讯于指标元件2。并且，如图1、2所示，电磁感应式座标定位装置1可以有线或无线的方式双向通讯于其他电子装置3。其中，电磁感应式座标定位装置1可为手写板、数字板或智能笔记本，指标元件2可为电磁感应式的笔，电子装置3可为手机、平板电脑或笔记型电脑。
请参考图3，图3为根据本发明的电磁感应式座标定位装置1的一实施例的示意图。电磁感应式座标定位装置1包含多个感应线圈(为方便描述，以下称为第一感应线圈121、第二感应线圈122)、触发电路13及控制电路14。触发电路13耦接于第一感应线圈121，控制电路14耦接于第二感应线圈122及触发电路13。
控制电路14包含休眠模式及运作模式。当控制电路14处于休眠模式时，第一感应线圈121上形成第一电流信号S1，第一感应线圈121根据第一电流信号S1产生激励磁场以感应指标元件2。当第一感应线圈121感应到指标元件2邻近时，第一感应线圈121产生第一感应信号S2并传送第一感应信号S2至触发电路13。触发电路13根据接收的第一感应信号S2发送中断信号S3至控制电路14以触发唤醒控制电路14。控制电路14在休眠模式接收到中断信号S3后，控制电路14中断休眠模式并且转换为运作模式。当控制电路14处于运作模式后，控制电路14与第二感应线圈122之间的电流路径上形成第二电流信号S4，控制电路14控制第二电流信号S4流经第二感应线圈122，第二感应线圈122根据第二电流信号S4产生激励磁场以使指标元件2完成储能程序，控制电路14可进一步藉由第二感应线圈122发送指令至指标元件2，并藉由第二感应线圈122感应指标元件2而计算出指标元件2的座标信息，并藉由第二感应线圈122接收指标元件2回应前述指令而发送的回应信号，例如日期数据、压力信号等，以完成指标元件2与电磁感应式座标定位装置1之间的双向通讯。
基此，当控制电路14处于休眠状态时，电磁感应式座标定位装置1可在感应到指标元件2邻近时转换为运作模式，使用者不需手动按压感应式座标定位装置1的电源键以唤醒电磁感应式座标定位装置1，以防止使用者在电磁感应式座标定位装置1休眠时以指标元件2书写电磁感应式座标定位装置1，导致电磁感应式座标定位装置1在休眠时未记录使用者的书写内容。
在一些实施例中，电磁感应式座标定位装置1可包含电源管理电路15及第一选择电路161，电源管理电路15耦接于触发电路13，第一选择电路161耦接于电源管理电路15、触发电路13及控制电路14。电源管理电路15可输出电源V1。当控制电路14处于休眠模式时，第一选择电路161导通以电性连接电源管理电路15与触发电路13，电源管理电路15产生的电源V1可经由第一选择电路161提供至触发电路13，以提供触发电路13运作而根据第一感应信号S2发送中断信号S3。当控制电路14处于运作模式时，控制电路14控制第一选择电路161截止以断开电源管理电路15与触发电路13的连接，因此，电源V1停止自电源管理电路15提供至触发电路13，以关闭触发电路13。
在一些实施例中，第一选择电路161可为低准位触发的电路，当控制电路14处于休眠模式时，控制电路14与第一选择电路161之间的线路上可具有低准位，使第一选择电路161导通。当控制电路14处于运作模式时，控制电路14输出具高准位的信号至第一选择电路161，使第一选择电路161截止。
在一些实施例中，电磁感应式座标定位装置1可包含振荡电路17及第二选择电路162，振荡电路17耦接于第一感应线圈121及第一选择电路161之间，第二选择电路162耦接于第一感应线圈121、振荡电路17及触发电路13。当控制电路14处于休眠模式时，振荡电路17可产生第一电流信号S1，且第二选择电路162电性连接振荡电路17及第一感应线圈121，使第一电流信号S1自振荡电路17经由第二选择电路162流经第一感应线圈121，使第一感应线圈121根据第一电流信号S1产生第一感应信号S2。在第一电流信号S1流经第一感应线圈121之后，第二选择电路162中断振荡电路17及第一感应线圈121之间的连接，并且切换为电性连接第一感应线圈121及触发电路13，使第一感应线圈121产生的第一感应信号S2自第一感应线圈121经由第二选择电路162传送至触发电路13，使触发电路13根据第一感应信号S2发送中断信号S3至控制电路14以触发唤醒控制电路14。
在一些实施例中，电磁感应式座标定位装置1可包含电源产生电路18，电源产生电路18耦接于振荡电路17及第一选择电路161之间。当控制电路14处于休眠模式时，第一选择电路161导通，第一选择电路161电性连接电源管理电路15与电源产生电路18，电源管理电路15产生的电源V1可经由第一选择电路161提供至电源产生电路18，以提供电源产生电路18运作所需的电力。电源产生电路18根据电源V1运作产生电源V2至振荡电路17，使振荡电路17运作产生第一电流信号S1。当控制电路14处于运作模式时，控制电路14控制第一选择电路161截止，第一选择电路161停止将电源V1提供至电源产生电路18，以关闭电源产生电路18、振荡电路17、第二选择电路162及第一感应线圈121的运作。
再者，第二选择电路162是受控于电源产生电路18，当控制电路14处于休眠模式时，电源产生电路18根据电源V1运作以产生控制信号S5，电源产生电路18发送控制信号S5至第二选择电路162，使第二选择电路162先电性连接第一感应线圈121与振荡电路17，使第一电流信号S1自振荡电路17流经至第一感应线圈121。并且于第一电流信号S1流经第一感应线圈121后，电源产生电路18发送具有不同逻辑位准的另一控制信号S5至第二选择电路162，使第二选择电路162切换为电性连接触发电路13与第一感应线圈121，使第一感应信号S2自第一感应线圈121传送至触发电路13。
在一些实施例中，请参照图4、图5及图6。图4、图5及图6分别为图3的电磁感应式座标定位装置1的第一感应线圈121、第二选择电路162、触发电路13、振荡电路17及电源产生电路18的一实施例的电路图。如图4所示，第二选择电路162包含多个端点A、B、C，第二选择电路162的一端连接于第一感应线圈121，端点A连接触发电路13，端点B连接于图5的振荡电路17的端点B，端点C连接于电源产生电路18的端点C，另外，图5的端点D连接于图6的端点D。
其中，如图6所示，电源产生电路18包含复振器181，当控制电路14处于休眠模式时，复振器181产生电源V2经由端点D提供至振荡电路17，使振荡电路17根据电源V2运作产生第一电流信号S1，并且图6的电源V2经由端点C提供至如图4所示的第二选择电路162，以控制第二选择电路162电性连接端点B，使第一电流信号S1自振荡电路17流经第一感应线圈121。再者，当第一感应线圈121流经第一电流信号S1并产生第一感应信号S2后，图6的复振器181产生电源V2传送至图4的第二选择电路162以控制第二选择电路162电性连接端点A，使第一感应信号S2自第一感应线圈121传送至触发电路13，触发电路13根据第一感应信号S2产生中断信号S3并传送至控制电路14。
在一些实施例中，请参照图7，图7为不同时间区间的一实施例的波形示意图。图7示例多个波形a、b、c包含第一相位期间T1及第二相位期间T2。在第一相位期间T1中，第二选择电路162电性连接振荡电路17，在第二相位期间T2中，第二选择电路162电性连接触发电路13，换言之，第一感应线圈121在第一相位期间T1中感应一次指标元件2是否邻近，当感应到指标元件2邻近时，第一感应线圈121于第二相位期间T2中产生第一感应信号S2并发送第一感应信号S2至触发电路13。其中，第一相位期间T1、第二相位期间T2为可调整的，当第一相位期间T1越短及第二相位期间T2越长，电磁感应式座标定位装置1越省电。
在一些实施例中，请参照图8，图8系为图3的电磁感应式座标定位装置1的第一感应线圈121及第二感应线圈122的一实施例的电路图。第一感应线圈121的数量可为一第二感应线圈122包含沿着水平方向排列(例如X轴)的多个子线圈及沿着垂直方向排列(例如Y轴)的多个子线圈，且相邻的两子线圈之间是彼此交错排列。其中，第一感应线圈121涵盖第二感应线圈122的子线圈，也就是第一感应线圈121于第二感应线圈122的垂直投影垂直交错于第二感应线圈122的每一个水平方向排列以及每一个垂直方向排列的子线圈。
再者，如图8所示，电磁感应式座标定位装置1可包含第三选择电路163耦接于第二感应线圈122与控制电路14之间。第三选择电路163包含多个子开关，分别耦接于第二感应线圈122的多个子线圈。当控制电路14处于运作模式时，控制电路14控制第三选择电路163导通以电性连接第二感应线圈122与控制电路14，使第二电流信号S4经由第三选择电路163流经第二感应线圈122。当控制电路14处于休眠模式时，第三选择电路163截止以断开第二感应线圈122与控制电路14之间的连接。
在一些实施例中，第一感应线圈121流经第一电流信号S1后(即，控制电路14处于休眠模式)，第一感应线圈121可产生激励磁场，使指标元件2共振耦合前述的激励磁场以进行储能。根据第一感应线圈121产生的激励磁场，指标元件2可储存目标储能量的一部分的能量，目标储能量是为指标元件2在完整储满能量时的容量，也就是说指标元件2可不需储满能量，指标元件2的储能量仅需足够使第一感应线圈121感应到指标元件2邻近而产生第一感应信号S2即可。在一些实施例中，当控制电路14切换至运作模式使第二电流信号S4流经第二感应线圈122后，第二感应线圈122可产生另一激励磁场，使指标元件2共振耦合另一激励磁场以进行储能并储存至前述的目标储能量，也就是说指标元件2可根据储满的能量与电磁感应式座标定位装置1进行双向沟通。
在一些实施例中，当控制电路14处于休眠模式时，电磁感应式座标定位装置1在运作时所消耗的功率可低于当控制电路14处于运作模式时所消耗的功率。因此，当控制电路14处于休眠模式时，流经第一感应线圈121的第一电流信号S1具有较低的频率，例如500kHz，即第一电流信号S1具有较小的第一频率值；且当控制电路14处于运作模式时，流经第二感应线圈122的第二电流信号S4具有较高的频率，例如1MHz，即第二电流信号S4具有较大的第二频率值，也就是说，第一电流信号S1的第一频率值小于第二电流信号S4的第二频率值。
在一些实施例中，如图3所示，电磁感应式座标定位装置1可包含信号处理电路19。信号处理电路19耦接于控制电路14及第二感应线圈122之间。当控制电路14处于运作模式时，信号处理电路19可对第二感应线圈122产生的信号进行信号处理，例如信号处理电路19包含放大器及滤波器，以进行放大、滤波等信号处理程序。信号处理电路19再将处理后的信号发送至控制电路14。
在一些实施例中，使用者可开启电磁感应式座标定位装置1，电磁感应式座标定位装置1启动后可预设地处于运作模式，也就是控制电路14预设地处于运作模式。控制电路14控制第二感应线圈122感应指标元件2，当第二感应线圈122未感应到指标元件2时，控制电路14转换至休眠模式，电磁感应式座标定位装置1以第一感应线圈121感应指标元件2。当第一感应线圈121感应到指标元件2邻近时，控制电路14再根据中断信号S3自休眠模式转换至运作模式。在一些实施例中，电磁感应式座标定位装置1亦可在开启时预设地处于休眠模式，也就是控制电路14预设地处于休眠模式，电磁感应式座标定位装置1即以第一感应线圈121感应指标元件2是否邻近。
在一些实施例中，控制电路14可为微控制器(MCU)、中央处理器(CPU)、内嵌式控制器(EC)、特殊应用集成电路(ASIC)。选择电路161、162、163可为多工器(MUX)或开关(switch)。
综上所述，电磁感应式座标定位装置可在感应到指标元件邻近时自动地由休眠模式转换至运作模式，藉此，使用者不需手动按压感应式座标定位装置的电源键以唤醒电磁感应式座标定位装置，以防止使用者在电磁感应式座标定位装置休眠时以指标元件书写电磁感应式座标定位装置，导致电磁感应式座标定位装置在休眠时未记录使用者的书写内容，使用者可具有更好的使用者体验。再者，在休眠模式中，电磁感应式座标定位装置可以较低频率的电流信号感应指标元件，且其感应时间为可调整的，进而节省电磁感应式座标定位装置的功率。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种电磁感应式座标定位装置，适于一指标元件，其特征在于，包含：
一第一感应线圈，其中在该电磁感应式座标定位装置处于一休眠模式时，该第一感应线圈用以在一第一相位期间中根据流经的一第一电流信号产生用以感应该指标元件的一第一激励磁场，以及用以在一第二相位期间中感应该指标元件，并在感应到该指标元件时产生一第一感应信号，其中该第一感应线圈在该第二相位期间中不产生该第一激励磁场；
一第二感应线圈，其中在该电磁感应式座标定位装置处于一运作模式时，该第二感应线圈用以根据流经的一第二电流信号产生用以感应该指标元件的一第二激励磁场，以通讯于该指标元件；
一触发电路，耦接于该第一感应线圈，用以接收该第一感应信号，并根据该第一感应信号发送一中断信号；及
一控制电路，耦接于该第二感应线圈及该触发电路，用以在处于该休眠模式时接收该中断信号，该控制电路根据该中断信号中断该休眠模式并转换至该运作模式，该控制电路在该运作模式中控制该第二电流信号流经该第二感应线圈。
2.根据权利要求1所述的电磁感应式座标定位装置，其特征在于，更包含：
一电源管理电路，耦接于该触发电路，用以提供一电源；及
一第一选择电路，耦接于该电源管理电路、该触发电路及该控制电路，用以在该控制电路处于该休眠模式时导通，以电性连接该电源管理电路与该触发电路，以提供该电源至该触发电路，并且在该控制电路处于该运作模式时受该控制电路控制而截止，以停止提供该电源至该触发电路。
3.根据权利要求2所述的电磁感应式座标定位装置，其特征在于，更包含：
一振荡电路，耦接于该第一感应线圈及该第一选择电路之间，用以在该控制电路处于该休眠模式时产生该第一电流信号；及
一第二选择电路，耦接于该第一感应线圈、该振荡电路及该触发电路，用以在该第一相位期间中电性连接该振荡电路及该第一感应线圈，使该第一电流信号自该振荡电路流经该第一感应线圈，于该第一电流信号流经该第一感应线圈之后，该第二选择电路在该第二相位期间中切换为电性连接该第一感应线圈及该触发电路，使该第一感应信号自该第一感应线圈经由该第二选择电路传送至该触发电路。
4.根据权利要求3所述的电磁感应式座标定位装置，其特征在于，更包含：
一电源产生电路，耦接于该振荡电路及该第一选择电路之间，用以在该第一选择电路导通时自该第一选择电路接收该电源，该电源产生电路根据该电源运作以产生供该振荡电路运作的另一电源，并产生控制该第二选择电路电性连接该触发电路或该振荡电路的一控制信号。
5.根据权利要求1所述的电磁感应式座标定位装置，其特征在于，该第二感应线圈包含沿着水平方向排列的多个子线圈及沿着垂直方向排列的多个子线圈，该第一感应线圈于该些子线圈的投影垂直交错于每一该子线圈。
6.根据权利要求1所述的电磁感应式座标定位装置，其特征在于，该第一感应线圈流经该第一电流信号后提供该指标元件储能，使该指标元件储存一目标储能量的一部分能量。
7.根据权利要求6所述的电磁感应式座标定位装置，其特征在于，该第二感应线圈流经该第二电流信号后提供该指标元件储能至该目标储能量。
8.根据权利要求1所述的电磁感应式座标定位装置，其特征在于，该第一感应线圈流经具有一第一频率值的该第一电流信号，该第二感应线圈流经具有一第二频率值的该第二电流信号，该第一频率值小于该第二频率值。
9.根据权利要求1所述的电磁感应式座标定位装置，其特征在于，更包含：
一第三选择电路，耦接于该第二感应线圈及该控制电路，用以在该控制电路处于该运作模式时，该第三选择电路受该控制电路控制而电性连接该第二感应线圈，使该第二电流信号流经该第二感应线圈，且在该控制电路处于该休眠模式时截止。
10.根据权利要求1所述的电磁感应式座标定位装置，其特征在于该控制电路于该电磁感应式座标定位装置启动后预设地处于该运作模式，该控制电路在该运作模式中驱使该第二电流信号流经该第二感应线圈，以感应该指标元件，当未感应到该指标元件时，该控制电路切换至该休眠模式而等待该中断信号。
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