一种控制器和电磁手写设备的制作方法

1.本发明涉及电子传感器技术领域，尤其涉及一种控制器和电磁手写设备。


背景技术：

2.手写板，又名数字板、数位板、绘图板、绘画板、手绘板等，是计算机、平板电脑、嵌入式系统等的输入设备的一种，通常是由一块手写板和一支压感手写笔组成，其主要针对设计类的办公人士，用作绘画创作方面，主要面向设计、美术相关专业师生、广告公司与设计工作室以及flash矢量动画制作等。手写板硬件上采用的是电磁式感应原理，在光标定位及移动过程中，完全是通过电磁感应来完成的。随着技术的不断进步，手写板朝着越来越便于使用及维护的方向发展，无源无线手写板成为新的主要技术发展方向，无源是指手写笔中无电池，无线是指手写板与主机之间采用无线通讯连接，而没有常见的连接线。
3.手写板用编码开关有机械式、光电式和霍尔开关式等，都是把手拨动转轮(或者转盘)的旋转信息输送给单片机，再由单片机判定旋转方向，并根据旋转方向完成一系列操作，类似霍尔开关式编码开关。然而现有技术中，编码开关都存在有旋转噪声或者成本较高的问题，因此如何提供将手写板中的编码开关变得低噪音低成本，是当前亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于现有技术的不足，本发明提供一种控制器和电磁手写设备。
5.本发明第一方面提供一种应用于电磁手写设备的控制器，所述控制器包括：转轮总成和收发单元，所述转轮总成，包括：转轮。所述收发单元，包括：lc谐振电路。所述收发单元收容于所述转轮总成，以使得所述转轮带动所述收发单元旋转。
6.可选的，所述lc谐振电路包括电容c1和电感l1，所述收发单元还包括：与所述电容c1电性串接的微动开关，用于改变所述lc谐振电路的谐振频率。
7.可选的，所述转轮总成还包括控制模块板，所述控制模块板设于所述转轮内。
8.可选的，所述控制模块板上设置的所述lc谐振电路的数量为1个或者多个。
9.可选的，当所述lc谐振电路的数量为1个时，设置所述微动开关的数量为1个，所述微动开关置于所述转轮中央位置。
10.可选的，当所述lc谐振电路的数量为1个时，设置所述微动开关的数量为n个，所述各微动开关分别相间呈预设角度a
°
排列于所述转轮的边沿位置，n个所述微动开关分别对应n个方向。
11.可选的，当所述lc谐振电路的数量为两个时，设置所述微动开关的数量为1个，其中，一所述lc谐振电路的电感设于所述转轮的旋转轴上，另一所述lc谐振电路的电感设于所述转轮的边沿位置，所述二lc谐振电路的谐振频率分别高于和低于手写笔的工作频率，所述手写笔包含于所述电磁手写设备。
12.可选的，所述控制器还包括上壳和底座，所述上壳带动所述转轮总成相对于所述底座旋转或者按下。
13.本发明第二方面还提供一种控制器，所述控制器应用于电磁手写设备，所述控制器包括：转轮总成、收发单元和控制电路，所述转轮总成，包括：转轮；所述收发单元，包括：lc谐振电路，用于接收所述电磁手写设备发送的电磁能量，并向所述电磁手写设备发送振荡信号；所述控制电路，用于根据所述转轮的旋转方向信息控制所述lc谐振回路的状态，或者发射所述转轮的旋转方向信息；所述收发单元收纳于所述转轮总成，以使得所述转轮带动所述收发单元旋转。
14.本发明还提供一种电磁手写设备，其特征在于，所述电磁手写设备包括：手写模块和上述的控制器，所述手写模块包括手写笔和与所述手写笔对应的手写板，所述手写板设有发射接收单元，所述控制器和所述手写模块共用所述发射接收单元。
15.可选的，所述手写模块包括手写笔和与所述手写笔对应的手写板，所述手写笔和所述控制器的工作频率不同，其中，所述控制器在工作状态时，置于所述手写板的手写区域。
16.可选的，所述发射接收单元包括：天线，设于所述转轮下方，用于在发射周期发射预设频率的电磁波，以使得所述第一lc谐振电路在所述发射周期接收能量；所述转轮总成还包括轴承，所述转轮通过所述轴承固定在所述天线上方。
17.本技术实施例中，所述控制器包括：转轮总成和收发单元。所述转轮总成包括控制模块板及转轮。所述控制模块板设于所述转轮内。所述收发单元包括第一lc谐振电路，其中所述第一lc谐振电路包括第一电感l1和第一电容c1。所述第一电感l1带有铁氧体磁芯。
18.所述收发单元收纳于所述转轮总成，以使得所述转轮总成带动所述收发单元旋转。本技术实施例中，控制器转轮旋转，使得控制器的位置坐标发生变化，通过这个变化轨迹就能确定控制器转轮旋转方向，可以根据该旋转方向完成一定的调节工作。该控制器即为编码开关，结构设计灵活，可适合各种设备，运行灵活无噪声，成本也低于传统编码开关。
附图说明
19.图1为本技术实施例提供的一种手写装置的示意图；
20.图2为本技术实施例提供的一种可能的电磁手写设备的系统框图；
21.图3为本技术实施例提供的一种可能的lc谐振回路的结构框图；
22.图4为本技术实施例提供的一种可能的电磁手写设备的结构剖面图。
具体实施方式
23.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
24.请参阅图1，为现有技术中一种可能的电磁手写设备，所述电磁手写设备1包括配套使用的手写板10和手写笔20，所述电磁手写设备1工作时，所述手写笔20发出电磁波，手写板10上排列的传感器感应到后，计算出所述手写笔20的位置后上报给计算机，然后由计算机做出移动光标或者其它的相应动作。
25.为便于更好的理解本方案，请参阅图2，图2为本技术实施例提供的一种具有控制
器的电磁手写设备20的系统框图，所述电磁手写设备包括控制器210，其中，所述控制器的工作原理与电磁手写笔相同，采用不同于电磁手写笔的工作频率，可与电磁手写笔同时在手写板的手写区域工作。具体请参阅图2，所述控制器210包括转轮总成211和收发单元212，所述转轮总成211包括转轮2112，实际应用中，转轮总成还可以包括控制模块板，即所述转轮2112内可设有控制模块板，也可以不设有控制模块板。为便于描述，本技术实施例以所述转轮总成211包括所述控制模块板，且所述控制模块板为pcb板为例进行说明，实际应用中，所述控制模块板还可以为fpc(flexible printed circuit，柔性电路板)，具体不做限定。所述pcb板设于所述转轮内；所述收发单元212包括lc谐振电路2120，所述lc谐振电路2120包括第一电感l1和与所述第一电感l1连接的第一电容c1，所述第一电感l1带有铁氧体磁芯，所述第一电感l1用于接收和发射电磁波，如图3所示，为本技术实施例提供的一种可能的lc谐振回路的结构框图。可选的，所述收发单元212还可以包括与所述第一电容c1电性串接的微动开关r1，所述微动开关按下会改变所述第一lc谐振电路2120的谐振频率。
26.所述收发单元212包括：第一天线2121，设于所述转轮2112下方，用于在发射周期发射预设频率的电磁波，以使得所述lc谐振电路2120在所述发射周期接收能量；与所述第一天线2121连接的天线选择开关2120。
27.需要说明的是，所述转轮总成211还可包括线圈组件，所述线圈组件用于接收电磁波并产生电能，同时可以用于发射压感信号，当然，所述线圈组件可以只一个线圈，通过一个线圈来实现产生电能和发射压感信号的功能，也可以包括两个线圈，一个线圈用于产生电能，一个线圈用于发射压感信号。
28.实际应用中，所述转轮2112通过轴承固定在天线上方，使得旋转更加稳定、灵活。
29.所述lc谐振电路2120包括第一电感l1和与所述第一电感l1连接的第一电容c1。所述第一电感l1中设置有铁氧体磁芯，通过磁芯在所述电感l1中的位置，从而改变所述电感l1的电感量的大小，从而改变了所述lc谐振电路2120的谐振频率。
30.可选的，所述收发单元212包括第一天线2121、与所述天线2121连接的天线选择开关2122、与所述天线选择开关2122依次串接的第一放大器2123、第二放大器2124、比较器2125、mcu处理器2126、串接于所述第二放大器2124与所述mcu处理器2126之间的检波器2128和采样保持器2129、串接于所述天线选择开关2122与所述mcu处理器2126之间的天线发射信号驱动器2130、与所述mcu处理器2126连接的usb接口(图未示出)以及依次与所述usb接口(图未示出)串接的电源管理(图未示出)和充电电池(图未示出)。
31.实际应用中，所述第一天线2121由环形铜箔走线构成，铜箔的宽度和形状决定所述第一天线2121的电性能特性。铜箔可以呈x和y方向分布的，且两个方向上的所述第一天线2121的形状一致，均可采用“口”字型。所述第一天线2121一端通过所述天线选择开关2122接所述第一放大器2123的输入端，所述第一天线2121的另一端通过所述天线选择开关2122接地或者直接接地。
32.在本发明可选的实施方式中，所述天线选择开关2122为八选一模拟开关，根据所述天线2121的数量来选择八选一模拟开关的用量，一般会用到5至8个。所述第一放大器2123和所述第二放大器2124为低噪声增益带宽积大于10mhz集成运算放大器。所述mcu处理器2126具有adc、usb、spi接口，且其工作时钟频率为40mhz。所述检波器2128为二极管检波电路。所述天线发射信号驱动器2130为射随电路。所述无线通讯模块为具有spi接口的蓝牙
模块。所述采样保持器2129由rc积分电路构成。
33.需要说明的是，所述放大和mcu控制部分可集成为单芯片，再利用串口与产品主控mcu通讯。
34.另外，所述控制器包括逻辑电路或者mcu，可根据转轮旋转方向对lc谐振回路状态进行控制，或者把转轮旋转方向信息通过射频发射出去。可选的，本技术实施例中，所述pcb板上紫红色纸的所述lc谐振电路的数量为1个或者多个。
35.当所述pcb板上设有一组所述lc谐振电路2120时，设置所述微动开关的数量为1个，其中所述微动开关置于所述转轮中央位置，按下开关表示选择确认。
36.可选的，所述pcb上还可以设有一组所述第一lc谐振电路时，可以设置n个所述微动开关，所述各微动开关分别相间预设角度a
°
，以排列于所述转轮的边沿位置，所述n个微动开关分别对应n个方向，可以理解的是，所述a＊n＝360。例如，当所述n为4时，表示所述pcb上设置有4个微动开关，4个微动开关分别间隔360/4＝90
°
设置，排列于所述转轮的边沿位置，所述4个微动开关分别对应4个方向。
37.可选的，所述pcb上还可以设有两组所述lc谐振电路和一个所述微动开关，其谐振频率与手写笔各不相同，其中，一组所述lc谐振电路的第一电感设于所述转轮的旋转轴上，用于定位控制器在手写板天线上的位置；另一组所述lc谐振电路的第一电感设于所述转轮的边沿位置，用于检测转轮的旋转。需要注意的是，所述两组lc谐振电路的谐振频率应分别高于和低于所述手写笔的工作频率，即一组lc谐振电路的谐振频率比所述手写笔的工作频率高，另一组lc谐振电路的谐振频率比所述手写笔的工作频率低，可防止处于同一条天线上的相互干扰，也可通过信号幅度识别按键状态。
38.所述两组lc谐振电路的谐振频率分别高于和低于手写笔的工作频率，所述手写笔包含于所述电磁手写设备。
39.为便于理解，请参阅图4，为本技术实施例提供的一种可能的电磁手写设备的结构剖面图，所述电磁手写设备400为双磁芯，包括第一磁芯401和第二磁芯402，其中，第一磁芯401处于转轮403轴心，所述转轮403通过轴承404固定在底座408上，需要说明的是，轴承404可以用滚珠取代或者直接省略，此处有弹簧或者弹片，以保证转轮未下压时微动，微动开关405处于断开状态，转轮403在下压时微动开关405会闭合导通。pcb板407固定在转轮403内部顶端，实际应用中，固定方式可以为卡扣固定、螺钉固定或者粘胶固定，具体此处不做限定。当只有一组lc谐振回路时，所述微动开关405可置于pcb板406中央，即转轮403的轴心位置。需要说明的是，若所述控制器为单磁芯，则单磁芯时没有所述第一磁芯。
40.另外，所述电磁手写设备20还包括手写模块，所述手写模块包括手写板和手写笔22，其中手写笔22包括第二lc谐振电路221和第二天线222，所述第二天线222用于与所述第二lc谐振电路221进行能量的收发。
41.可选的，所述控制器210还包括底座和上壳，所述上壳可带动所述转轮总成相对于所述底座旋转或者按下。实际应用中，所述pcb板上的第一电感l1可设置靠近所述底座并处于边沿。
42.本技术实施例中，所述控制器210与所述手写模块22共用所述发送接收单元212。
43.需要说明的是，所述控制器210结构上独立，但是所述控制器在工作状态时，必须置于所述手写板的手写区域，以使得所述手写板感知。且所述控制器210与所述手写笔的工
作频率不同，以使得所述手写板能准确识别。
44.需要说明的是，本技术实施例中，所述收发单元212可以设置为1个，也可以设置为3个，例如当所述收发单元212设置为3个时，所述转轮的pcb板上设置有1组lc谐振电路。综上所述，本技术实施例中，采用电磁感应技术，控制器210里的pcb上设有第一lc谐振电路，并且第一电感l1带有铁氧体磁芯，磁芯电感可以接收和发射电磁波。波轮下方设有印制板铜箔绕成的环形天线，工作时环形天线以几百khz频率发射电磁波，以保证旋转到环形天线上方的lc谐振电路可感应到信号。发射持续一定时间后就停止，然后转为接收信号。lc谐振电路在发射阶段接收能量，在发射停止后，l与c交换能量，以固有谐振频率产生幅度逐渐衰减的自由振荡。环形天线转为接收后就会接收到这个幅度逐渐衰减的自由振荡信号。这个信号被放大后送给单片机处理。得到这个信号的频率和幅度，根据这些信息就可判断转轮的旋转方向。因此，本技术实施例提供的手写装置，其电磁式编码开关运行灵活无噪声；成本比传统编码开关低。
45.在另一种可能的实施例中，所述控制器除了转轮总成和收发单元外，还包括控制电路，即所述转轮总成，包括：转轮。所述收发单元，包括：lc谐振电路，用于接收所述电磁手写设备发送的电磁能量，并向所述电磁手写设备发送振荡信号，所述收发单元收纳于所述转轮总成，以使得所述转轮带动所述收发单元旋转。所述控制电路，用于根据所述转轮的旋转方向信息控制所述lc谐振回路的状态，或者发射所述转轮的旋转方向信息。即控制电路将所述转轮的旋转方向信息以类似101010的数位编码信号控制所述lc谐振回路的状态。
46.以上所述，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的精神和范围。