可识别笔芯的智能笔的制作方法

1.本实用新型属于笔芯识别技术领域，具体是一种可识别笔芯的智能笔。


背景技术：

2.为满足不同的使用需求，常常为智能笔提供不同类型的笔芯。例如不同书写材料的笔芯(如中性笔芯、油性笔芯、铅笔芯、混合金属笔芯、塑料笔芯等)、不同颜色的笔芯、不同尺寸规格的笔芯(如不同粗细、长短、形状)等。当用户需要不同的笔芯时，将需要的笔芯装入到笔中即可。智能笔的笔芯作为书写的耗材在使用到一定程度后需要及时更换，用户也会根据实际使用需求更换不同类型的笔芯。而智能笔的控制系统需要随时掌握当前所使用的笔芯的类型，在用户无法独立分辨笔芯类别或/和无主观意识去特意分辨笔芯类别时，智能笔对于笔芯种类的数字化识别，可以应用于当用户拥有笔芯识别需求时，最大程度的减少用户笔芯识别的负担。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型提供了一种可识别笔芯的智能笔，用以解决现有技术无法方便及时地使智能笔的控制系统获知笔芯类型的技术问题。
4.本实用新型采用的技术方案是：
5.第一方面，本实用新型提供一种可识别笔芯的智能笔，包括：
6.主体支架；
7.pcb电路板，安装在主体支架上，所述pcb电路板上设置有控制电路；
8.磁场传感器，设置在pcb电路板上，所述磁场传感器与所述控制电路电连接，所述磁场传感器用于当检测到插入笔中的笔芯设置有影响磁场的磁性部件时产生电信号，所述控制电路用于接收磁场传感器所产生的电信号。
9.优选地，还包括笔芯，所述笔芯上设置有影响磁场的磁性部件。
10.优选地，所述笔芯的至少一部分为中空结构，所述磁性部件位于所述中空结构中。
11.优选地，所述笔芯的中空部分为圆柱形的孔，所述磁性部件的周壁与孔的内壁相匹配，所述磁性部件沿笔芯轴向方向的一端或者两端设置有连接结构，所述连接结构用于与调整磁性部件位置的调整工具形成可拆卸连接。
12.优选地，所述可识别笔芯的智能笔还包括笔筒和管套，所述笔筒安装在所述主体支架上，所述笔筒用于限制笔芯的径向方向，所述管套与主体支架靠近笔尖的一端可拆卸连接，所述管套设有用于限制笔芯轴向方向的限位结构。
13.优选地，所述管套包括圆柱状的第一通孔，所述限位结构为圆台状的第二通孔，所述第一通孔和第二通孔沿管套的轴向方向排布，所述第一通孔与所述第二通孔相通，所述第二通孔的最小直径大于笔芯定位部的直径。
14.优选地，所述磁场传感器为多个，多个所述磁场传感器分布在主体支架的长度方向的不同位置。
15.优选地，所述主体支架靠近笔尖的一端设置有用于安装图像采集设备的安装结构，所述安装结构包括位于主体支架端部的安装部和朝笔芯方向凹陷的安装槽，所述安装部上设置有供光线进入所述图像采集设备的通光孔，所述安装部背向笔尖的一端为平面，所述安装部朝向笔尖的一端为斜面，所述安装部远离笔尖的一端的截面面积小于安装部靠近笔尖的一端的截面面积。
16.优选地，所述可识别笔芯的智能笔还包括显示装置，所述显示装置与所述控制电路电连接，所述显示装置用于显示笔芯的种类。
17.优选地，所述可识别笔芯的智能笔还包括语音提示装置，所述语音提示装置与所述控制电路电连接，所述语音提示装置用于产生提示笔芯种类的提示音。
18.有益效果：本实用新型的可识别笔芯的智能笔在pcb板上设置了可以检测其检测区域内磁场的变化的磁场传感器。当设置有可影响磁场的磁性部件的笔芯插入到笔中时，磁性部件处于可以使磁场传感器检测区域内的磁场产生变化的位置，磁场传感器可以检测到磁场产生变化。而当没有磁性部件的笔芯插入到笔中时，磁场传感器就检测不到磁场变化。由于可以根据笔芯的类型在笔芯中设置或者不设置磁性部件，因此本实用新型通过磁场传感器对笔芯插入笔中后的磁场的检测就可以快速方便地识别出笔芯的类型。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，这些均在本实用新型的保护范围内。
20.图1为本实用新型其中一种结构形式的可识别笔芯的智能笔的分解结构图；
21.图2为本实用新型的可识别笔芯的智能笔的剖视图；
22.图3为本实用新型的可识别笔芯的智能笔的主体支架的三维结构图；
23.图4为本实用新型的可识别笔芯的智能笔靠近笔尖一端的局部结构示意图；
24.图5为本实用新型的笔芯的三维结构示意图；
25.图6为本实用新型中一种带管套的可识别笔芯的智能笔的分解结构图；
26.图7为本实用新型中一种带管套和笔筒的可识别笔芯的智能笔的分解结构图；
27.图8为本实用新型中另外一种结构形式的可识别笔芯的智能笔的分解结构图。
28.附图标记说明：
29.主体支架10、pcb电路板20、磁场传感器30、笔芯40、磁性部件41、定位部42、笔筒43、管套44、第一通孔441、第二通孔442、安装部11、通光孔12、安装槽13。
具体实施方式
30.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的
方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。如果不冲突，本实用新型实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本实用新型的保护范围之内。
31.实施例1
32.如图1和图2所示，本实施例提供一种可识别笔芯40的笔，包括主体支架10、pcb电路板20和磁场传感器30，所述pcb电路板20安装在主体支架10上，所述pcb电路板20上设置有控制电路；所述磁场传感器30设置在pcb电路板20上，所述磁场传感器30与所述控制电路电连接，所述磁场传感器30用于当检测到插入笔中的笔芯40中具有影响磁场的磁性部件41时是产生并向控制电路发送电信号。
33.在本实施例中磁场传感器30可以检测其检测区域内磁场的变化，当其检测区域内的磁场变化量达到传感器设置的阈值时，磁场传感器30产生相应的电信号，该电信号可以是电压信号也可以是电流信号，可以是交流信号也可以是直流信号，这里不做限制。作为其中一种实施方式，所述电信号可以是电平信号，例如当检测到检测区域的磁场变化量达到传感器设置的阈值时，磁场传感器30产生高电平信号或者低电平信号。
34.基于前述磁场传感器30检测磁场变化的工作方式，本实施例在某些类型的笔芯40中设置可以影响磁场传感器30检测区域内的磁场的磁性部件41，另外一些类型的笔芯40中则不设置可以影响传感器检测区域内的磁场的磁性部件41，同时在pcb电路板20上设置磁场传感器30。
35.这样当设置有磁性部件41的笔芯40插入到笔中时，磁性部件41处于可以使磁场传感器30检测区域内的磁场产生变化的位置，磁场传感器30在检测到磁场产生变化后产生一个电信号，并将这个电信号发送给设置在pcb电路板20上的控制电路。因此本实施例利用磁场传感器30检测磁场的变化就可以检测出当前插入的笔芯40中是否带有所述磁性部件41，从而简单快速识别出笔芯40的种类。本实施例将磁场传感器30直接设置在pcb电路板20上，磁场传感器30可以通过pcb电路板20上的电路接口或者印刷电路直接与控制电路形成电连接，当pcb电路板20安装到主体支架10上后，磁场传感器30的位置也就随pcb电路板20固定，这样既便于固定磁场传感器30的位置又可以使磁场传感器30和控制电路可靠连接。为了使磁场传感器30可以准确检测出笔芯40是否带有磁性部件41，磁性部件41的位置根据磁场传感器30在笔中的位置设置，满足笔芯40装入笔中后，磁性部件41的位置在磁场传感器30的检测区域内即可。此外，作为一种优选的方式，pcb电路板20的长度方向与笔芯40的轴向方向一致，pcb电路板20位于笔芯40径向方向的一侧。采用前述布置方式使笔的内部结构紧凑，也使笔芯40在插入到笔中时，设置在笔芯40中的磁性部件41可以处于磁场传感器30的检测区域。
36.作为一种优选的方式，所述磁场传感器30为霍尔传感器。霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器30。在霍尔传感器的有效检测范围内，磁场强度的改变，会改变
霍尔传感器内部电压环境，霍尔传感器内部环境会直接影响到输出信号，其输出信号可以为高电平、低电平、电压值、电流值等。霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。在本实施例中，作为其中的一种实施方式，可以采用开关型霍尔传感器，霍尔传感器根据是否检测到磁场变化而发送开关信号，因此根据开关信号就可以快速识别出笔芯40的种类。作为另一种实施方式，可以采用线性霍尔传感器，这类传感器根据检测到的磁场强度的大小输出与磁场大小具有线性关系的电压。由于不同形状和/或大小和/或材料的磁性部件41对磁场强度的影响不同，因此本实施例可以在不同类型的笔芯40中设置不同形状和/或大小和/或材料的磁性部件41，使不同种类的笔芯40装入到笔中后，线性霍尔传感器所检测到的磁场的强度不同，从而使线性霍尔传感器产生不同的电压信号，根据不同的电压信号就可以识别出多种不同类型的笔芯40。前述磁性部件41可以采用具有磁性的磁铁。
37.由于实际使用时笔芯40的种类可能不止两种，除了前述采用对磁场强度影响不同的磁性部件41结合线性霍尔传感器的方式外，本实施例还提供另外一种识别多种类型的笔芯40的方式。在本实施例中，所述磁场传感器30为多个，多个所述磁场传感器30分布在主体支架10的长度方向的不同位置。相应地不同类型的笔芯40中磁性部件41所处的位置不同。例如待识别的笔芯40具有3种不同的类型，分别为a类型的笔芯40，b类型的笔芯40和c类型的笔芯40。其中a类型的笔芯40中，磁性部件41距离笔尖的距离为d1；而b类型的笔芯40中，磁性部件41距离尖的距离为d2；而c类型的笔芯40中，磁性部件41距离尖的距离为d3，并且d1＜d2＜d3。相应在pcb板上与笔尖相距不同距离的3个位置分别设置一个磁场传感器30，分别计为第一磁场传感器30、第二磁场传感器30和第三磁场传感器30。当a类型的笔芯40插入都笔中后，其笔芯40中设置的磁性部件41处于第一磁场传感器30的检测区域内，并处于其它磁场传感器30的检测区域外，这时第一磁场传感器30产生检测到磁场变化的电信号；当b类型的笔芯40插笔中后，其笔芯40中设置的磁性部件41处于第二磁场传感器30的检测区域内，并处于其它磁场传感器30的检测区域外，这时第二磁场传感器30产生检测到磁场变化的电信号；当c类型的笔芯40插入笔中后，其笔芯40中设置的磁性部件41处于第三磁场传感器30的检测区域内，并处于其它磁场传感器30的检测区域外，这时第三磁场传感器30产生检测到磁场变化的电信号。因此通过不同位置的磁场传感器30所检测到的磁场变化的电信号的情况，可以识别出插入到笔中的笔芯40的类型。可以理解的是笔芯40的类型可以不仅仅是前述3种，也可以根据实际情况将笔芯40类型的数量设置为其它值，相应地磁场传感器30的数量也可以设置为与其实际需要识别的笔芯40类型的数量相同。
38.在前述方式中为了便于调整不同类型的笔芯40中磁性部件41的位置，所述笔芯40的中空部分为圆柱形的孔，所述磁性部件41的周壁与孔的内壁相匹配，所述磁性部件41沿笔芯40轴向方向的一端或者两端设置有连接结构，所述连接结构用于与调整磁性部件41位置的调整工具形成可拆卸连接。磁性部件41的周壁的形状与笔芯40的孔内壁的形状相同，两者可以采用适度的过盈配合的方式。在调整磁性部件41在笔芯40中的位置时可以借助调整工具与磁性部件41端部的连接机构形成连接，利用调整工具带动磁性部件41相对笔芯40移动，待磁性部件41移动至正确的位置后，再使调整工具和连接结构之间断开连接。其中连接结构可以是设置在磁性部件41端部的连接环，所述调整工具包括手柄，直径小于笔芯40内壁直径的中间段和设置在中间段远离手柄一端的挂钩。调整磁性部件41位置时，握住手柄操作，使挂钩挂住连接环，然后通过移动手柄带动挂钩牵拉或者推动磁性部件41相对笔
芯40移动。
39.为了方便用于使用，当识别出笔芯40的种类后可以以适当的方式将当前所使用的笔芯40的种类告知用户。对此，本实施例中的可识别笔芯40的笔还包括显示装置，所述显示装置与所述控制电路电连接，所述显示装置用于显示笔芯40的种类。控制器根据所接收到的磁场传感器30的电信号来控制显示装置显示当前所使用的笔芯40的类型。前述显示装置包括但不限于，灯光显示装置，数码管显示屏，lcd显示屏，led显示屏，oled显示屏。当采用灯光显示装置时，不同类型的笔芯40可以采用不同颜色和/或亮度和/或点亮长度的灯光灯来表示。当采用显示屏时可以通过显示屏所显示的不同的图像和/或文字和/或数字和/或符号来表示不同类型的笔芯40。
40.作为另一种告知或者提示用户当前所使用的笔芯40种类的实施方式，本实施例中的可识别笔芯40的笔还包括语音提示装置，所述语音提示装置与所述控制电路电连接，所述语音提示装置用于产生提示笔芯40种类的提示音。控制器根据所接收到的磁场传感器30的电信号来控制语音提示装置产生提示笔芯40种类的提示音。
41.作为一种优选的实施方式，所述可识别笔芯40的笔上还设置有按键，所述按键与所述控制电路电连接。当按键被按下后，按键向控制电路发送相应的电信号，控制电路在接收到电信号后控制显示装置显示笔芯40类型和/或控制语音提示装置产生提示笔芯40种类的提示音。其中控制电路可以采用处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器，单片机，mcu，数字信号处理器(digital signal processor，dsp)，专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)，现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)，或者其他可编程逻辑器件，分立门或者晶体管逻辑器件，分立硬件组件等。
42.如图6、图7和图8所示，为了笔芯40装入到笔中后磁性部件41准确处于相应的磁场传感器30的检测区域中，本实施例的可识别笔芯40的笔还包括笔筒43和管套44，所述笔筒43安装在所述主体支架10上，所述笔筒43用于限制笔芯40的径向方向，所述管套44与主体支架10靠近笔尖的一端可拆卸连接，所述管套44设用于限制笔芯40轴向方向的限位结构。本实施例利用笔筒43和管套44分别限制笔芯40的轴向方向和径向方向，使笔芯40装入笔中后可以保证处于正确的位置。为了准确限定笔芯40的轴向方向，如图2、3、4所述，在本实施例中，所述管套44包括圆柱状的第一通孔441，所述限位结构为圆台状的第二通孔442，所述第一通孔441和第二通孔442沿管套44的轴向方向排布，所述第一通孔441与所述第二通孔442相通，所述第二通孔442的最小直径大于笔芯40定位部42的直径。由于第二通孔442为圆台状，其直径逐渐减小，因此只要第二通孔442的最小直径大于笔芯40定位部42的直径，笔芯40就被限制在第二通孔442中不会脱离。
43.此外，本实施例的可识别笔芯40的笔的笔芯40一端还可以设置图像采集设备，例如摄像头。图像采集设备可以采集笔在具有点阵码的介质上书写时带有点阵码的图像，根据该图像可以获取笔书写时的轨迹。为了便于图像采集设备采集到笔尖附近的电子码图像，需要将图像采集设备准确安装到设置的位置。对此，在本实施例中，所述主体支架10靠近笔尖的一端设置有用于安装图像采集设备的安装结构。如图4所示，所述安装结构包括位于主体支架10端部的安装部11和朝笔芯40方向凹陷的安装槽13，所述安装部11上设置有供光线进入所述图像采集设备的通光孔12，所述安装部11背向笔尖的一端为平面，所述安装
部11朝向笔尖的一端为斜面，所述安装部11远离笔尖的一端的截面面积小于安装部11靠近笔尖的一端的截面面积。安装时，图像采集设备嵌入到所述安装槽13中，图像采集设备用于接收光线的一端朝向通孔，使光线可以进入到图像采集设备的采集元件中。由于在书写时按照绝大多数人的书写习惯，笔相对书写介质是倾斜的，因此本实施例将安装部11朝向笔尖的一端为斜面，使笔在书写时笔尖附近的光线可以均匀地进入图像采集设备。
44.此外，在本实施例中所述可识别的笔芯40的智能笔还包括压力传感器，所述压力传感器用于感测笔尖书写时的压力，所述压力传感器与所述控制电路电连接。本实施例利用压力传感器检测笔尖书写时的压力，根据压力可以较为准确的还原出笔尖书写时笔画粗细变化的效果。此外，本实施例还可以利用压力传感器来检测笔芯40中磁性部件41所产生的重力，可以对不同类型的笔芯40设置不同重量的磁性部件41。当笔芯40装入笔中后，将笔倒置，是笔芯40在重力作用下压触压力传感器。这时具有不同磁性部件41的笔芯40作用在压力传感器上的压力不同，因此可以通过压力传感器所检测到的压力来识别笔芯40的类型。
45.实施例2
46.如图5所示，本实施例提供一种可被笔识别的笔芯40，所述笔芯40上设置有影响磁场的磁性部件41。本实施例的笔芯40可以和实施例1中的笔配合使用，具体使用方法参考实施例1中的描述，这里不再赘述。此外，为了便于安装磁性部件41，在本实施例中所述笔芯40的至少一部分为中空结构，所述磁性部件41位于所述中空结构中。
47.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。