主動式電容筆的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種主動式電容筆，包括筆殼、電池、電路板及觸控筆頭，電池及觸控筆頭均與電路板連接，電路板和電池設(shè)置于筆殼內(nèi)，電路板上設(shè)置有相互連接的天線接收單元和信號處理單元，天線接收單元接收周邊電子設(shè)備的干擾信號并輸入至信號處理單元，信號處理單元對干擾信號進(jìn)行處理后生成與干擾信號對應(yīng)的驅(qū)動信號，觸控筆頭將驅(qū)動信號耦合至電子設(shè)備的電容屏以干擾電容屏從而確定觸控位置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明主動式電容筆是通過天線接收電子設(shè)備的干擾信號的，從而在人手沒有直接接觸電容筆(如在寒冷天氣人手戴著手套使用主動式電容筆)時，仍然可以實(shí)現(xiàn)對電容屏的觸控操作。
【專利說明】主動式電容筆

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電容筆，更具體的涉及一種主動式電容筆。

【背景技術(shù)】
[0002] 電容式觸摸屏CTP(Capacity Touch Panel)是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的。 電容屏是一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂一層ΙΤ0(納米銦錫金屬氧化 物），最外層是只有0. 0015mm厚的矽土玻璃保護(hù)層，夾層ΙΤ0涂層用作工作面，四個角引出 四個電極，內(nèi)層ΙΤ0為屏層以保證工作環(huán)境。當(dāng)用戶觸摸電容屏?xí)r，由于人體電場，用戶手 指和工作面形成一個耦合電容，因?yàn)楣ぷ髅嫔辖佑懈哳l信號，于是手指吸收走一個很小的 電流，這個電流分別從屏的四個角上的電極中流出，且理論上流經(jīng)四個電極的電流與手指 頭到四角的距離成比例，控制器通過對四個電流比例的精密計(jì)算，得出位置。此方法可以達(dá) 到99%的精確度，具備小于3ms的響應(yīng)速度。
[0003] 隨著電容式觸摸屏的普及，開始出現(xiàn)了電容筆，即利用導(dǎo)體材料模仿人體（通常 是手指）完成人機(jī)對話的一種輔助裝置。當(dāng)前，已存在各種電容筆技術(shù)，如2012年6月 Atmel公司發(fā)布的主動式電容筆方案等，主動式電容筆內(nèi)部有傳感器，會主動探測電容屏內(nèi) 信號，從而給出反應(yīng)信號，其筆尖可以很細(xì)，就像示波器的探頭一樣，將信號耦合到電容筆 內(nèi)部的處理單元。然而現(xiàn)有的主動式電容筆需要人手直接接觸筆體，在寒冷天氣時，若用戶 佩戴手套，則不能實(shí)現(xiàn)對觸摸屏的操作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種主動式電容筆，以在人手沒有直接接觸筆體時仍能實(shí) 現(xiàn)對觸摸屏的操作。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種主動式電容筆，包括筆殼、電池、電路板以及 觸控筆頭，所述電池及所述觸控筆頭均與所述電路板連接，所述電路板和所述電池設(shè)置于 所述筆殼內(nèi)，其中所述電路板上設(shè)置有相互連接的天線接收單元和信號處理單元，所述天 線接收單元接收周邊電子設(shè)備的干擾信號并輸入至所述信號處理單元，所述信號處理單元 對所述干擾信號進(jìn)行處理后生成與所述干擾信號對應(yīng)的驅(qū)動信號，所述觸控筆頭將所述驅(qū) 動信號耦合至所述電子設(shè)備的電容屏以干擾所述電容屏從而確定觸控位置。
[0006] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明主動式電容筆通過天線接收單元接收周邊電子設(shè)備的干 擾信號，然后信號處理單元對干擾信號進(jìn)行處理后生成與干擾信號對應(yīng)的驅(qū)動信號，之后 觸控筆頭將驅(qū)動信號耦合至電子設(shè)備的電容屏來干擾電容屏從而可以確定觸控位置，由于 主動式電容筆是通過天線接收電子設(shè)備的干擾信號的，從而在人手沒有直接接觸電容筆 (如在寒冷天氣人手戴著手套使用主動式電容筆）時，仍然可以實(shí)現(xiàn)對電容屏的觸控操作。
[0007] 較佳地，所述信號處理單元包括比較放大器Ul、U2、電阻Rl、R2以及電容Cl、C2、 C3、C4,所述比較放大器U1的反相輸入端與所述電容C1及電容C2的一端連接，所述比較放 大器U1的反相輸入端和輸出端之間連接有所述電容C3,所述比較放大器U1的輸出端通過 所述電阻R1與所述比較放大器U2的反相輸入端連接，所述比較放大器U2的反相輸入端和 輸出端之間連接有所述電阻R2,所述比較放大器U2的輸出端通過所述電容C4與所述C2的 另一端連接，所述比較放大器U1和所述比較放大器U2的同相輸入端接地。
[0008] 較佳地，所述天線接收單元包括至少兩接收天線，且所述接收天線中的至少一者 與所述比較放大器U1的反相輸入端連接。
[0009] 較佳地，所述天線接收單元包括開關(guān)按鍵Key和兩接收天線ANTI、ANT2,所述接收 天線ΑΝΤΙ和ANT2之間連接所述開關(guān)按鍵Key，所述接收天線ΑΝΤΙ與所述電容C1的另一 端連接。
[0010] 較佳地，所述天線接收單元還包括接收天線ΑΝΤ3,所述信號處理單元還包括電容 C5,所述電容C5的一端與所述比較放大器U2的反向輸入端連接，所述電容C5的另一端與 所述接收天線ΑΝΤ3連接。
[0011] 較佳地，所述主動式電容筆還包括單鍵觸發(fā)鍵，所述筆殼上設(shè)置有供所述單鍵觸 發(fā)鍵伸出所述筆殼的開口。
[0012] 較佳地，所述電路板上還設(shè)置有充電單元和電源及單鍵觸發(fā)單元。
[0013] 較佳地，所述充電單元包括USB接口 J1、電阻R3、R4、R5、電容C6、芯片S52A以及 發(fā)光二極管LED1，所述USB接口 J1的腳1與所述電阻R3的一端連接，所述電阻R3的另一 端與所述電容C6、所述發(fā)光二極管LED1的陽極以及所述芯片S52A的腳4連接，所述發(fā)光二 極管LED1的陰極與所述電阻R5的一端連接，所述電阻R5的另一端與所述芯片S52A的腳 1連接，所述芯片S52A的腳6通過所述電阻R4接地，所述芯片S52A的腳3輸出電源VCC， 所述USB接口 J1的腳4接地，所述電容C6的另一端以及所述芯片S52A的腳2接地。
[0014] 較佳地，所述電池為鋰電池。
[0015] 通過以下的描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發(fā)明 的實(shí)施例。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明主動式電容筆一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0017] 圖2為圖1中電路板的結(jié)構(gòu)框圖。
[0018] 圖3為圖2中天線接收單元和信號處理單元第一實(shí)施例的電路圖。
[0019] 圖4為圖2中天線接收單元和信號處理單元第二實(shí)施例的電路圖。
[0020] 圖5為圖2中天線接收單元和信號處理單元第三實(shí)施例的電路圖。
[0021] 圖6為圖2中天線接收單元和信號處理單元第四實(shí)施例的電路圖。
[0022] 圖7為圖2中充電單元的電路圖。
[0023] 圖8為圖2中電源及單鍵觸發(fā)單元的電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，這是本發(fā)明的較佳實(shí)施例。
[0025] 實(shí)施例1
[0026] 現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中類似的元件標(biāo)號代表類似的元件。本 發(fā)明中電子設(shè)備為使用電容觸摸屏的設(shè)備，如手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦等。
[0027] 請參考圖1至圖2,圖1為本發(fā)明主動式電容筆100 -實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，圖2為圖 1中電路板12的結(jié)構(gòu)框圖。由圖1及圖2可知，本發(fā)明主動式電容筆100包括筆殼10、電 池11、電路板12以及觸控筆頭13。其中，電池11及觸控筆頭13均與電路板12連接，電路 板12和電池11設(shè)置于筆殼10內(nèi)，電池11用于為主動式電容筆提供工作電源，電路板12 上設(shè)置有相互連接的天線接收單元121和信號處理單元123,天線接收單元121用于接收周 邊電子設(shè)備的干擾信號并輸入至信號處理單元123,信號處理單元123對干擾信號進(jìn)行處 理后生成與干擾信號對應(yīng)的驅(qū)動信號，觸控筆頭14用于將生成的驅(qū)動信號耦合至電子設(shè) 備的電容屏以干擾電容屏從而確定觸控位置。
[0028] 工作時，天線接收單元121接收周邊電子設(shè)備及本電路自身自激振蕩的干擾信號 (即脈沖干擾源），將接收到的干擾信號發(fā)送給信號處理單元123,信號處理單元123將接收 到的干擾信號自激振蕩生成驅(qū)動信號，然后通過觸控筆頭13耦合生成的驅(qū)動信號來干擾 電容屏；其中，驅(qū)動信號與接收到的干擾信號的幅度、頻率和相位相關(guān)。當(dāng)電容筆靠近或接 觸電容屏?xí)r，信號處理單元123的自激振幅降低，信號處理單元123瞬時工作在驅(qū)動狀態(tài)， 從而干擾電容屏上原有的信號，可以方便觸控位置的確定。
[0029] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明主動式電容筆100通過天線接收單元121接收周邊電子 設(shè)備的干擾信號，然后信號處理單元123對干擾信號進(jìn)行處理后生成與干擾信號對應(yīng)的驅(qū) 動信號，之后觸控筆頭14將驅(qū)動信號耦合至電子設(shè)備的電容屏來干擾電容屏從而可以確 定觸控位置，由于主動式電容筆100是通過天線接收電子設(shè)備的干擾信號的，從而在人手 沒有直接接觸電容筆（如在寒冷天氣人手戴著手套使用主動式電容筆100)時，仍然可以實(shí) 現(xiàn)對電容屏的觸控操作。
[0030] 具體的，如圖3所示，本發(fā)明信號處理單元123包括比較放大器U1、U2、電阻R1、R2 以及電容Cl、C2、C3、C4,比較放大器U1的反相輸入端與電容Cl及電容C2的一端連接，比 較放大器U1的反相輸入端和輸出端之間連接有電容C3,比較放大器U1的輸出端通過電阻 R1與比較放大器U2的反相輸入端連接，比較放大器U2的反相輸入端和輸出端之間連接有 電阻R2,比較放大器U2的輸出端通過電容C4與C2的另一端連接，比較放大器U1和比較放 大器U2的同相輸入端接地。
[0031] 具體的，天線接收單元121包括至少兩接收天線，且接收天線中的至少一者與比 較放大器U1的反相輸入端連接。在第一實(shí)施例（如圖3所示）中，天線接收單元121包括 開關(guān)按鍵Key和兩接收天線ANTI、ANT2,接收天線ΑΝΤΙ和ANT2之間連接開關(guān)按鍵Key，接收 天線ΑΝΤΙ與電容C1的另一端連接。天線接收單元121接收到周邊的無線信號干擾源（包 括周邊電子設(shè)備發(fā)出的干擾信號以及本電路自激振蕩發(fā)生的干擾信號）后，輸入至信號處 理單元123的比較放大器U1，信號干擾源驅(qū)動比較放大器U1和U2,比較放大器U1和U2自 激，產(chǎn)生與干擾信號反相的驅(qū)動信號并輸出驅(qū)動信號至電容屏從而干擾電容屏以完成觸控 工作。
[0032] 再請參考圖4,為天線接收單元121以及信號處理單元123第二實(shí)施例的電路圖。 如圖4所示，天線接收單元121相比圖3所示實(shí)施例還包括接收天線ΑΝΤ3,信號處理單元 123相比圖3所示實(shí)施例還包括電容C5,電容C5的一端與比較放大器U2的反向輸入端連 接，電容C5的另一端與接收天線ΑΝΤ3連接。
[0033] 再請參考圖5,為天線接收單元121以及信號處理單元123第三實(shí)施例的電路圖。 如圖5所示，天線接收單元121包括接收天線ANT4、ANT5、ANT6,信號處理單元123包括比 較放大器瓜、似、電阻1?1、1?2、電容(：1、02、03、04、05、(：11、(：12。其中比較放大器瓜、似、電 阻Rl、R2以及電容Cl、C2、C3、C4、C5的連接關(guān)系與圖4所示實(shí)施例相同。接收天線ANT4 與電容C1的另一端連接，接收天線ANT5與電容C5的另一端連接，接收天線ANT36與電容 C11的一端連接，電容C11的另一端與電容C4、電容C12的一端連接，電容C12的另一端接 地。
[0034] 再請參考圖6,為天線接收單元121以及信號處理單元123第四實(shí)施例的電路圖。 如圖6所示，天線接收單元121包括接收天線ANT7、ANT8,信號處理單元123包括比較放大 器譏、似、電阻1?1、1?2、電容(：1、02、03、04、05。其中比較放大器譏、似、電阻1?1、1?2以及電 容Cl、C2、C3、C4、C5的連接關(guān)系與圖4所示實(shí)施例相同，區(qū)別在于，接收天線ANT7與電容 C1的另一端連接，接收天線ANT8與電容C5的另一端連接。
[0035] 需要說明的是，以上天線接收單元121以及信號處理單元123的實(shí)施例中，圖3所 示實(shí)施例效果較佳。
[0036] 另外，本發(fā)明主動式電容筆100還包括單鍵觸發(fā)鍵14,筆殼10上設(shè)置有供單鍵觸 發(fā)鍵14伸出筆殼10的開口，電路板12上還設(shè)置有充電單元125以及電源及單鍵觸發(fā)單元 127。電池11可為充電電池或一般電池，本實(shí)施例中電池1為鋰電池。觸控筆頭13為超細(xì) 筆頭，觸控筆頭13處可產(chǎn)生極細(xì)尖端電極。單鍵觸發(fā)單元127是專門為iphone獨(dú)特算法 開發(fā)的觸發(fā)電路。
[0037] 具體的，如圖7所示，充電單元125包括USB接口 J1、電阻R3、R4、R5、電容C6、芯 片S52A以及發(fā)光二極管LED1，USB接口 J1的腳1與電阻R3的一端連接，電阻R3的另一 端與電容C6、發(fā)光二極管LED1的陽極以及芯片S52A的腳4連接，發(fā)光二極管LED1的陰極 與電阻R5的一端連接，電阻R5的另一端與芯片S52A的腳1連接，芯片S52A的腳6通過電 阻R4接地，芯片S52A的腳3輸出電源VCC，USB接口 J1的腳4接地，電容C6的另一端以及 芯片S52A的腳2接地。
[0038] 具體的，如圖8所示，電源及單鍵觸發(fā)單元127包括開關(guān)S1、芯片U3、芯片CJ01、接 口 P1、電阻 R6、電阻 R7、電阻 R8、電阻 R9、電阻 R10、電容 C7、C8、C9、CIO、CS1、CS2、CS3、電 感L1、發(fā)光二極管LED2和芯片D1。具體的，接口 P1的腳1接地，接口 P1的腳2與電源VCC 及開關(guān)S1的一端連接，開關(guān)S1的另一端與電阻R6、電容CS1以及芯片U3的腳1連接，芯片 U3的腳2、腳3與電容CS2的一端連接，電容CS2的另一端接地，芯片U3的腳4接地，芯片 U3的腳6、7、8與電源VCC連接，芯片U3的腳5與電容CS3、電阻R8的一端以及芯片CJ01 的腳3連接，電容CS3和電阻R8的另一端接地，芯片CJ01的腳1與電感L1、電容C8的一端 連接，電容C8的另一端與芯片D1的腳3連接，芯片D1的腳1與電源-VS及電容C10的一 端連接，電容C10的另一端接地，芯片D1的腳2以及芯片CJ01的腳2接地，電感L1的另一 端與芯片CJ01的腳6、電容C3的一端以及電源VCC連接，電容C3的另一端接地，芯片CJ01 的腳5與電阻R8、電容C9、電阻R10以及電源+VS連接，芯片CJ01的腳4與電阻R8的另一 端以及電阻R9的一端連接，電阻R9的另一端、電容C9的另一端接地，電阻R10的另一端與 發(fā)光二極管LED2的陽極連接，發(fā)光二極管LED2的陰極接地，開關(guān)S1即為上述單鍵觸發(fā)鍵 14。
[0039] 上述芯片U3為74xxx2G74系列，芯片D1為BAS40-04。
[0040] 以上結(jié)合最佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不局限于以上揭示的實(shí)施 例，而應(yīng)當(dāng)涵蓋各種根據(jù)本發(fā)明的本質(zhì)進(jìn)行的修改、等效組合。
【權(quán)利要求】
1. 一種主動式電容筆，包括筆殼、電池、電路板以及觸控筆頭，所述電池及所述觸控筆 頭均與所述電路板連接，所述電路板和所述電池設(shè)置于所述筆殼內(nèi)，其特征在于，所述電路 板上設(shè)置有相互連接的天線接收單元和信號處理單元，所述天線接收單元接收周邊電子設(shè) 備的干擾信號并輸入至所述信號處理單元，所述信號處理單元對所述干擾信號進(jìn)行處理后 生成與所述干擾信號對應(yīng)的驅(qū)動信號，所述觸控筆頭將所述驅(qū)動信號耦合至所述電子設(shè)備 的電容屏以干擾所述電容屏從而確定觸控位置。
2. 如權(quán)利要求1所述的主動式電容筆，其特征在于，所述信號處理單元包括比較放大 器瓜、似、電阻1?1、1?2以及電容(：1、02、03、04，所述比較放大器瓜的反相輸入端與所述電 容C1及電容C2的一端連接，所述比較放大器U1的反相輸入端和輸出端之間連接有所述電 容C3,所述比較放大器U1的輸出端通過所述電阻R1與所述比較放大器U2的反相輸入端連 接，所述比較放大器U2的反相輸入端和輸出端之間連接有所述電阻R2,所述比較放大器U2 的輸出端通過所述電容C4與所述C2的另一端連接，所述比較放大器U1和所述比較放大器 U2的同相輸入端接地。
3. 如權(quán)利要求2所述的主動式電容筆，其特征在于，所述天線接收單元包括至少兩接 收天線，且所述接收天線中的至少一者與所述比較放大器U1的反相輸入端連接。
4. 如權(quán)利要求3所述的主動式電容筆，其特征在于，所述天線接收單元包括開關(guān)按鍵 Key和兩接收天線ANTI、ANT2,所述接收天線ΑΝΤΙ和ANT2之間連接所述開關(guān)按鍵Key，所 述接收天線ΑΝΤΙ與所述電容C1的另一端連接。
5. 如權(quán)利要求4所述的主動式電容筆，其特征在于，所述天線接收單元還包括接收天 線ΑΝΤ3,所述信號處理單元還包括電容C5,所述電容C5的一端與所述比較放大器U2的反 向輸入端連接，所述電容C5的另一端與所述接收天線ΑΝΤ3連接。
6. 如權(quán)利要求1所述的主動式電容筆，其特征在于，所述主動式電容筆還包括單鍵觸 發(fā)鍵，所述筆殼上設(shè)置有供所述單鍵觸發(fā)鍵伸出所述筆殼的開口。
7. 如權(quán)利要求6所述的主動式電容筆，其特征在于，所述電路板上還設(shè)置有充電單元 和電源及單鍵觸發(fā)單元。
8. 如權(quán)利要求7所述的主動式電容筆，其特征在于，所述充電單元包括USB接口 J1、電 阻R3、R4、R5、電容C6、芯片S52A以及發(fā)光二極管LED1，所述USB接口 J1的腳1與所述電 阻R3的一端連接，所述電阻R3的另一端與所述電容C6、所述發(fā)光二極管LED1的陽極以及 所述芯片S52A的腳4連接，所述發(fā)光二極管LED1的陰極與所述電阻R5的一端連接，所述 電阻R5的另一端與所述芯片S52A的腳1連接，所述芯片S52A的腳6通過所述電阻R4接 地，所述芯片S52A的腳3輸出電源VCC，所述USB接口 J1的腳4接地，所述電容C6的另一 端以及所述芯片S52A的腳2接地。
9. 如權(quán)利要求1所述的主動式電容筆，其特征在于，所述電池為鋰電池。
【文檔編號】G06F3/044GK104049778SQ201410284526
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】吳凱鋒 申請人:吳凱鋒, 張國良