专利名称：主动式电容笔的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子技术领域，涉及一种不通过现有的有线或者无线通信方式，直接与电容屏幕进行数据通信的主动式电容笔。
背景技术：
随着电子技术的不断发展，出现了各种各样的触摸屏设备，电容触摸屏的敏感度和操作舒适度越来越受到人们的欢迎。电容笔是利用导体材料制作的具有导电特性、用来触控电容式屏幕完成人机对话操作用的笔，可代替人的手指在电容屏上进行操作，在绘画，图片编辑等操作中更能突显出电容笔的优势。但是现有的电容笔只是简单代替人的手指，便于操作，就电容笔本身而言不具备任何新功能，即在电容触摸屏上只能实现简单的点击与滑动操作，使得其发展受到限制，并且现有的电容笔在使用过程中也非常局限，如:在用电容笔代替手指绘画的时候其效果优于手指，但是当需要放大和缩小图片时就无能为力，通常需要换用两个手指来进行图片的缩放，使用就变得不方便。又如:在电容屏手机上绘制的图片要发送到平板电脑上，这时现有的做法是通过网络、蓝牙或则其它的通信设备进行通信，其使用非常不便，不具备数字通信的功能。
实用新型内容本实用新型的目的是为了解决现有的电容笔不能向电容触摸屏设备采用便捷的方式发送电数字信号的问题，提出了一种主动式电容笔。本实用新型的技术方案为:一种主动式电容笔，具体包括:处理器单元、输入控制电路、输出控制电路、光学传感器和触控笔头，其中，所述光学传感器用于检测触摸屏发射区域的光信号；所述输入控制电路用于接收所述光学传感器检测到的光信号，并将所述光信号传输到所述处理器单元；所述处理器单元对接收到的光信号进行解码得到其包含的数据；所述触控笔头用于在触摸屏上产生触摸事件；所述输出控制电路与触控笔头相连接，在处理器单元的控制下用于向触摸屏发送数据。进一步的，所述输出控制电路具体包括驱动电路和开关子单元，其中，开关子单元分别接到所述电容笔的外壳和触控笔头，所述驱动电路控制开关子单元的通断。本实用新型的有益效果:本实用新型的主动式电容笔通过输入控制电路可以接收电容屏幕设备发送的数字信息，并且通过输出控制电路与触控笔头在处理器单元的控制下可以向电容屏幕设备发送数字信息，解决了目前电容屏幕和普通电容笔只能进行简单操作无法实现数字通信的问题。
图1为本实用新型实施例中主动式电容笔装置笔形结构示意图；图2为本实用新型实施例中主动式电容笔具体实现示意图；图3为本实用新型实施例的输出控制电路具体电路示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。本实用新型的目的是提供一种主动式电容笔，该电容笔能够与现有带触摸屏设备通过屏幕表面的触摸敏感区域进行数据通信，达到对触摸屏设备进行控制与数据收发的目的。这里的触摸敏感表面区域包括触摸屏上的输入区域和触摸板，而触摸屏指触摸敏感显示器。智能通信电容笔装置借助触摸敏感表面区域，光学传感器和通信协议等技术为使用该装置的用户提供一种简单、便捷、时尚、安全的操作体验与乐趣，并在已有的硬件条件下，利用本实用新型提供的电容笔尽可能的挖掘和发挥电容触摸屏设备的潜在功能和创新体验。该电容笔可以在不同的计算机系统上实现，适用于各种带有触摸屏的计算机系统。为了实现数据在不同设备上的交换，用户只需要通过使用设备的触摸屏幕向电容笔发送数据或指令，再将该主动式电容笔放到另外一个设备的触摸屏上，将主动式电容笔中的数据发送到该设备上，以达到不同设备的数据或控制指令的交换。
以下结合附图对此进行具体说明。本实用新型的电容笔如图1所示，在该实例结构中给出了一种主动式电容笔的结构布局，具体包括:处理器单兀101、输入控制电路103、输出控制电路102、光学传感器104和触控笔头105，其中，所述光学传感器104用于检测触摸屏发射区域的光信号；所述输入控制电路103用于接收所述光学传感器104检测到的光信号，并将所述光信号传输到所述处理器单元101，具体实现在处理器单元的控制下接收触摸屏设备发送的数据；所述处理器单元101对接收到的光信号进行解码得到其包含的数据；所述触控笔头105用于在触摸屏上产生触摸事件；所述输出控制电路102与触摸笔头105相连接，在处理器单元101的控制下用于接收触摸屏发送的数据或向触摸屏发送数据。为了接收屏幕的光信号以及避免环境光的干扰，触控笔头105采用不透光的材料制作，在本实施例中触控笔头可使用导电橡胶，在其前端中央位置设有开孔，这里的开孔更具体地可以是圆孔。在图1的结构中，还给出了几个附属结构，具体为:电源106、电源管理单元107、LED提示灯108、轻触电源开关109以及笔壳110。这里的笔壳110可以使用金属笔壳也可以使用塑料笔壳。用户可手持本实施例的主动式电容笔在待机或关机状态下像常规电容笔一样使用；用户还可用本实施例的主动式电容笔进行数据接收和发送，具体操作如下:先将笔尖即触控笔头105靠近并接触到带触摸屏幕设备的通信区域，当带触摸屏幕设备的主机系统设备检测到有接触时，并开始校验是否为正确的电容笔，若校验成功则主机系统通过触摸屏幕开始向电容笔发送数据直到数据发送完毕；用户也可以用所述主动式电容笔进行数据的发送，先将触控笔头105靠近并接触到带触摸屏幕设备的通信区域，当主机系统设备检测到有接触时，并开始校验是否为正确的电容笔，若校验成功，主动式电容笔开始向主机系统发送数据，直到数据发送完整。图2给出了本实用新型主动式电容笔的具体实现示意图，具体包括:处理器单元、输入控制电路、输出控制电路、光学传感器和触控笔头。这里还给出了基本的外设，包括:指示灯、存储器、数据传输协议单元、触摸板、USB接口、电源管理单元及其他人机交互接口。其中，指示灯可以采用LED指示灯，LED指示灯可以以颜色渐变、亮度变化、或闪烁频率提示用户当前主动式电容笔工作状态；触摸板由处理器单元控制，可以检测手指的触摸或滑动等动作，用于控制当前电容笔的工作状态，为用户与主动式电容笔交互提供一个信息传输通道；USB接口主要用于电池充电和主动式电容笔固件升级；电源管理单元可以控制供电系统为主动式电容笔提供可靠的电源和电源保护电路；数据传输协议单元可以为主动式电容笔与触摸屏设备进行通信时提供稳定的数据通信保障；所述存储器包括ROM和RAM存储器，可以存储主动式电容笔的驱动程序、用户数据、指令、通信协议、编码和解码规则等程序；其他人机交互接口主要为主动式电容笔的扩展接口，如微型液晶屏幕、蓝牙等数据接口。这里的处理器单元可用于主动式电容笔运行过程中对指令和数据的处理以及各模块驱动程序的调度规则算法等。这里的光学传感器可以使用光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、CMOS图像传感器、CCD图像传感器等光电转换元件。举例来说，当光学传感器为光敏二极管时，输入控制电路为相应的光敏二极管信号转换电路；当光学传感器为光敏三极管时，输入控制电路为相应的光敏三极管信号转换电路。人体接触是主动式电容笔与人体物理接触或靠近的地方。具体工作过程为:当数据需要输入到处理时，光学传感器感应到信号通过输入控制电路将数据传输到处理器单元，如果收到的是指令，处理器单元执行指令，如果是用户数据，处理器单元将用户数据存入储存器；其中输入过程中，处理器单元还对收到的数据进行了数据的解码和转换等处理。数据输出控制电路可以控制触控笔头是否与电路其他部分(包括人体)连接，通过处理器单元将指令或者存储器中的用户数据发送给数据输出控制电路，即可以实现电容笔向带触摸屏设备发送数据，其中数据发送之前，处理器单元还可以将需要发送的指令或数据进行编码和加密。这里的输出控制电路具体包括驱动电路和开关子单元，其中，开关子单元分别接到所述电容笔的外壳和触控笔头，所述驱动电路控制开关子单元的通断。具体的开关子单元可以使用继电器，更具体的，继电器可以为干簧管继电器。驱动电路需要考虑静态功耗和驱动能力等因素，干簧管继电器由驱动电路控制，干簧管继电器两端分别接到金属笔壳和触控笔头，所述金属笔壳为该电路的一个具体实施例子的外壳，在使用时与人接触的部分。干簧管继电器另一端与触控笔头相连，由继电器驱动电路控制继电器的通断，即在工作时，可控制人体与电容触摸屏是否有接触。当继电器闭合时，人体与电容触摸屏幕相接处，若定义此状态为“ I ”状态，则当继电器断开时，人体与电容触摸屏无接触，定义为“O”状态；反之若定义继电器闭合时为“0”，则继电器断开时为“ I ” ；这时继电器的通断便可以表示数字信号“O”和“ I ”，即代表人体是否与屏幕有接触可以表示数字信号“O”和“I”。继电器驱动电路可控制继电器的通与断，继电器驱动电路由处理器单元的I/O 口控制，控制继电器的I/O 口可由处理器中运行的程序控制，I/O 口可作为处理器单元串口数据发送的I/o 口，即可实现处理器通过串口向触摸屏发送数据，带电容触摸屏设备通过设置与下位机相同的串口波特率来接收下位机发过来的数据。图3给出了输出控制电路具体电路示意图，包括继电器、整流二极管D1、限流电阻Rl、PNP三极管Tl，其中，继电器为干簧管继电器，整流二极管D1、限流电阻Rl、PNP三极管Tl组成驱动电路，其中，限流电阻Rl的一端与PNP三极管Tl的基极相连，PNP三极管Tl的发射极接外部的电源电压，PNP三极管Tl的集电极与整流二极管Dl的阳极相连作为所述驱动电路的输出端连接至所述的继电器，整流二极管Dl的阴极藕接于地电位，限流电阻Rl的另一端作为所述驱动电路的输入端连接至处理器单元的I/O 口。继电器两端分别接到人体和下位机设备上的触点。继电器接到人体中间可以通过金属导体相连，继电器接到触控笔头也可以通过金属导体相连接；触控笔头为可在电容触摸屏上正常使用的橡胶触点。驱动电路可以通过I/O 口由处理器单元控制工作，包括控制发送数据的数据位数、波特率、起始于停止等功能。在本实施实例中，处理器上运行的程序，将数据从一个I/O端口发送出去；其中，发送的数据位“O”和“1”，“O” 一个表示输出低电平，“I”表示输出高电平；1/0 口输出的高低电平可以控制工作在饱和区里面的PNP三极管Tl，由三极管构成的驱动电路将控制继电器的通与端，吻合I/O 口发送的二进制数据，通过继电器，将处理器单元发送出来的二进制数据转换成为继电器控制的通与断，具体效果反应在了人体与屏幕是否有接触；即若有接触则代表二进制信息“1”，无接触则代表二进制信息“0”，反之亦然；处理器单元通过将编写好，并烧写到内部存储器中的程序可控制整个驱动电路的工作，包括串口发送的波特率，数据位数、校验位等信息；通过该具体实施电路可完成处理器单元内部数据传送到带电容触摸屏的设备上的功能。需要说明的是，由于有的情况下人体可以和大地等效，也可以将图3中电路中标注为人体的接触点接到地线上而不与人体直接接触。本领域的技术人员应该意识到，这里除了使用串口通信协议外，也可以使用其它通信协议进行数据传输。可以看出，本实用新型的主动式电容笔通过输入控制电路可以接收电容屏幕设备发送的数字信息，并且通过输出控制电路与触控笔头可以向电容屏幕设备发送数字信息，解决了目前普通电容笔只能在电容屏幕上进行简单操作，无法实现数字通信的问题。需要理解的是，出于对本实用新型中所述的主动式电容笔和系统主机之间的通信速度的考虑，在一些实施例中，本领域的技术人员可以采用基于现有对称或非对称编码算法的数据通信协议以降低通信的数据量和开销，比如采用压缩字节方式、按为传输方式等。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。本实用新型并不局限于前述的具体实施方式
。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合。
权利要求1.一种主动式电容笔，其特征在于，具体包括:处理器单元、输入控制电路、输出控制电路、光学传感器和触控笔头，其中， 所述光学传感器用于检测触摸屏发射区域的光信号； 所述输入控制电路用于接收所述光学传感器检测到的光信号，并将所述光信号传输到所述处理器单元； 所述处理器单元对接收到的光信号进行解码得到其包含的数据； 所述触控笔头用于在触摸屏上产生触摸事件； 所述输出控制电路与触控笔头相连接，在处理器单元的控制下通过触控笔头向触摸屏发送数据。
2.根据权利要求1所述的主动式电容笔，其特征在于，所述输出控制电路具体包括驱动电路和开关子单元，其中，开关子单元分别接到所述电容笔的外壳和触控笔头，所述驱动电路控制开关子单元的通断。
3.根据权利要求2所述的主动式电容笔，其特征在于，所述的开关子单元具体为继电器。
4.根据权利要求3所述的主动式电容笔，其特征在于，所述的继电器具体为为干簧管继电器。
5.根据权利要求1所述的主 动式电容笔，其特征在于，所述的光学传感器是光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、CMOS图像传感器或CXD图像传感器中的一种。
6.根据权利要求1所述的主动式电容笔，其特征在于，还包括与所述处理器单元连接的指示灯、存储器、数据传输协议单元、触摸板、USB接口和电源管理单元。
7.根据权利要求1至6任一项权利要求所述的主动式电容笔，其特征在于，所述的触控笔头具体使用导电橡胶。
8.根据权利要求1至6任一项权利要求所述的主动式电容笔，其特征在于，所述的触控笔头在其前端中央位置设有开孔。
9.根据权利要求3所述的主动式电容笔，其特征在于，所述的驱动电路由整流二极管、限流电阻和PNP三极管组成，其中，限流电阻的一端与PNP三极管的基极相连，PNP三极管的发射极接外部的电源电压，PNP三极管的集电极与整流二极管的阳极相连作为所述驱动电路的输出端连接至所述的继电器，整流二极管的阴极藕接于地电位，限流电阻的另一端作为所述驱动电路的输入端。
10.根据权利要求8所述的主动式电容笔，其特征在于，所述的开孔是圆孔。
专利摘要本实用新型公开了一种主动式电容笔，具体包括处理器单元、输入控制电路、输出控制电路、光学传感器和触控笔头，所述输出控制电路与触控笔头相连接，在处理器单元的控制下用于向触摸屏发送数据，所述输入控制电路与光传感器相连接，在处理器单元的控制下接收触摸屏设备发送的数据。本实用新型的主动式电容笔解决了目前普通电容笔只能在电容触摸屏幕上进行简单操作无法实现直接通过屏幕进行数字通信的问题。
文档编号G06F3/042GK203084673SQ20132003458
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月23日 优先权日2013年1月23日
发明者汪林川, 李宏, 薛凯 申请人:成都有形科技有限公司