主動式電容屏壓力感應觸控筆的製作方法

2023-05-20 07:26:51

本實用新型涉及一種觸控筆，更具體地說，涉及一種主動式電容屏壓力感應觸控筆。

背景技術：

隨著智慧型手機，平板電腦的爆發式增長，越來越多的應用軟體需要更高精度的觸控，例繪畫軟體等，由此手寫筆的使用越來越廣泛，對於手寫筆的性能要求越來越高。縱觀現有的手寫筆市場，分為主動式電容筆與被動式電容筆，而現有的主動式電容筆只能是簡單的觸控點擊與普通的書寫，在電容屏書寫時線條沒有筆跡的粗細，對於一些專業人士在使用時，無法滿足其對書寫的高標準要求，如繪畫、設計、寫作等。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種主動式電容屏壓力感應觸控筆，其在電容屏書寫時可顯示筆跡的粗細，並可用書寫力度的變化來改變筆跡的粗細，從而達到優異的用戶體驗效果。

為了解決上述技術問題，本實用新型採用了以下技術方案：

一種主動式電容屏壓力感應觸控筆，包括筆尖、筆管和筆蓋帽，所述筆管內設有主控PCBA,所述筆尖通過連接器與主控PCBA連接，所述主控PCBA與供電電路連接，所述筆尖還包括用於檢測筆尖壓力的壓力傳感器和用於感應觸控螢幕發出信號的感應線圈。

所述主控PCBA包括中央處理器、壓力信號整形比較單元、信號整形比較單元和高壓驅動放大單元；所述信號整形比較單元用於接收感應線圈的信號並放大，整形輸出有效的數位訊號給中央處理器；所述壓力信號放大整形單元用於將壓力傳感器的信號放大，整形輸入給中央處理器；所述高壓驅動控制器用於提供高壓信號給觸控螢幕上的電極。

所述主控PCBA包括LCD顯示單元。

所述供電電路為可充電電池電路或乾電池電路或無線充電電路或USB充電電路。

所述筆管內設有電源充電管理控制器及無線充電單元，所述電源充電管理控制器與主控PCBA連接，所述無線充電單元與電源充電管理控制器連接。

所述筆管內設有無線通信單元，所述無線通信單元與主控PCBA連接，用於接收中央處理器發出的數據並傳輸數據給觸控螢幕主機建立通信。

所述筆管對應主控PCBA部分為透明。

所述筆管形狀為圓柱形或方柱形或稜柱形。

本實用新型由於採用了上述結構，具有以下有益效果：

本實用新型針對現有的電容式觸控螢幕的硬體而設計，主動式電容屏壓力感應觸控筆自身相當於信號發射源，觸控螢幕的傳感器接收電容筆發出的信號並測算出X、Y、Z坐標，在筆尖位置加入壓力傳感器，可以使觸控筆感測到用戶書寫的力度變化，從而可以用書寫力度的變化來改變筆跡的粗細，達到優異用戶體驗效果，且精度高，成本低，適用於現有普通電容屏主機(如平板電腦、智慧型手機等)，其優異的使用效果可以以更經濟的方式取代市場上大品牌電容屏主機配備的觸控筆(如蘋果公司產品配套的手寫筆)，從而可替用戶節約使用成本。

在結合附圖閱讀本實用新型的實施方式的詳細描述後，本實用新型的特點和優點將變得更加清楚。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是本實用新型的電路原理圖。

圖中：1、筆尖；2、壓力傳感器；3、連接器；4、電容；5、信號放大器；6、中央處理器；7、LCD顯示單元；8、按鍵；9、供電電路；10、無線充電單元；11、無線通信單元；12、USB充電接口；13、感應線圈；14、筆蓋帽；15、壓力信號整形比較單元；16、高壓驅動放大單元；17、信號整形比較單元；18、高壓驅動控制器；19、電源充電管理控制器；20、筆管；21、主控PCBA。

具體實施方式

下面以一個實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明，但應當說明，本實用新型的保護範圍不僅僅限於此。

如圖1所示，一種主動式電容屏壓力感應觸控筆，包括筆尖1、筆管20和筆蓋帽14，所述筆管20內設有主控PCBA21、電源充電管理控制器19、無線充電單元10和無線通信單元11,所述筆尖1包括用於檢測筆尖壓力的壓力傳感器2和用於感應觸控螢幕發出信號的感應線圈13，所述筆尖1通過連接器3與主控PCBA21連接，所述主控PCBA21上設有電容4、信號放大器5、中央處理器6、壓力信號整形比較單元15、信號整形比較單元17、高壓驅動放大單元16、高壓驅動控制器18、LCD顯示單元7及按鍵8；所述主控PCBA21與電源充電管理控制器19、無線充電單元10、無線通信單元11以及供電電路9連接，所述供電電路9連接USB充電接口12。

如圖2所示，本實用新型電路部分主要包括，

電源充電管理控制器19：主要用於接收中央處理器6發出的控制信號指令，從而控制電池與充電電路模塊，選擇充電模式與充電狀態。

無線充電單元10：提供無線充電電路。

無線通信單元11：用於接收中央處理器6發出的指令，與主機(手機，平板電腦等)建立通信，傳輸壓感數據和附加功能數據。

中央處理器6：使用MCU(Microcontroller Unit，微控制單元)，接收分析壓力傳感器數據，偵測功能按鍵的狀態，驅動顯示狀態，控制通訊模塊，傳送與主機(手機，平板電腦等)握手協議，傳輸壓感數據和附加功能數據；產生電容觸控筆激進信號，電源模式管理切換。

壓力傳感器2：用於檢測筆尖1的壓力。

壓力信號整形比較單元15：用於將壓力傳感器2的微信號放大，整形輸入給中央處理器6。

高壓驅動控制器18：提供高壓信號，觸控螢幕上的電極接收此信號，用來計算出筆尖的具體位置。

信號整形比較單元17：該單元的作用是通過筆尖感應線圈13接收觸控螢幕發出的微弱信號，經放大整形輸出有效的數位訊號給中央處理器6。

本實用新型的電路工作原理如下：

筆尖感應線圈13接收觸控螢幕發出的微弱信號經電容C2耦合到信號整形比較單元17，經信號整形比較單元17放大整形比較後輸入到中央處理器6的動態存儲器，筆尖壓力傳感器2將筆尖1的壓力值通過C1傳入壓力信號整形比較單元15進行微信號放大、整形，比較後輸入給中央處理器6的動態存儲器，中央處理器6經計算處理，經過運算後輸出控制信號驅動高壓驅動器18，通過C3控制觸控螢幕，以實現筆尖的壓力轉換，實現書寫力度的感應。從而可以用書寫力度的變化來改變筆跡的粗細，達到優異用戶效果體驗。同時通過中央處理器的控制，實現人機對話，和主機的通信功能，增加觸控筆的一些附加功能，使之使用更加方便與人性化。

本實用新型的筆管20對應主控PCBA21的部分設置為透明材質(如玻璃、透明塑膠等)，用戶可以從筆管外部直接透視到內部的電路板元器件，以增加科技感觀效果。另外，筆管形狀可設計為各種不同形狀，如圓柱形、方柱形、稜柱形等。

本實用新型產品特別適用於現有利用普通平板電腦從事美術設計、動漫設計人群，本實用新型具備壓力感應功能，美術設計者、動漫設計者可設計出線條粗細不一的動感作品；且特別適用於現有的銀行系統、保險業系統的電子籤名，在不更換現有的電子籤名系統的條件下，因本實用新型技術具備壓力感應能力，每個人籤名的筆跡輕重不一，筆跡就有粗有細，更真實的反應籤名人的真實筆跡，以防假冒，實現電子籤名的安全性，推行無紙化進程。

雖然結合附圖描述了本實用新型的實施方式，但是本領域的技術人員可以在所附權利要求的範圍之內作出各種變形或修改，只要不超過本實用新型的權利要求所描述的保護範圍，都應當在本實用新型的保護範圍之內。