[发明专利]笔位置传感器及点读机及笔位置检出方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种无线无源笔位置传感器及一种无线无源点读机和笔位置检出方法。

背景技术：

作为此类笔位置传感器，在专利“88104538”等公开的技术中得到了实际运用。根据该技术，通过在笔中设置共振电路，并将电能在电感和电容组成的谐振电路中储存、释放，使电磁波在笔位置传感器中的接收天线和笔之间传输，从而检出笔的位置，实现了笔的无线化和无电池化。

由于近年来对于带有压力感知的笔的需求增加，笔要检测的信息增加，笔和笔位置传感器接收天线之间的信号承载的信息量随着增加，在例如专利“02117257.9”方案中使用调频实现笔和接收天线之间的信息传递，由于谐振电路中的电感是开放性的，会带来以下问题，其一电感线圈和电容组成的谐振电路Q值不易做到太大，从而使其振荡衰减很快，每个检测周期短，不便于精确的测量，其二谐振频率容易受到外界的干扰(附近磁介质移动、和接收天线的相对位置不同产生的耦合系数变化等)，会使大量的有用信息被噪音淹没，其三即便不惜成本将电感线圈和电容组成的谐振电路Q值制作到较大(当然不能达到压电器件的水平)，由于温度、材料特性的离散度等因素产生的误差使中心频率漂移超过其通频带宽很多，使设备失效，如上所述的方案已经不能胜任当前的要求；长久以来人们始终在寻求解决问题的方法，在专利“200810213859.5”、“200710167060.2”公开的技术中运用了高设计成本的cmos集成电路，将压力信息本地数字化后通过电感线圈发送给接收天线，解决了此问题，同时也付出了高成本的代价。

另外，点读机方面由于成本方面的考虑还停留在无线有源阶段，还没有实现无电池化，其由笔位置传感器和主机两部分组成，笔位置传感器检测用户手持的笔的点击动作的位置，主机根据点击的位置检索与课本对应的多媒体数据并播放出来。其有两种形式：一种是使用单独的中央处理器将接收天线信号调理电路的输出信号处理成坐标数据将其发送给主机的中央处理器(如专利号为“200420003299.8”的实用新型专利)，一种是接收天线信号调理电路的输出直接发送给主机的中央处理器(如专利号为“200620015965.9”的实用新型专利)，主机的中央处理器将来自位置子天线信号调理电路的信号处理成坐标数据用于检索多媒体数据，值得注意的是，后一种形式无线信号接收机的中央处理器和多媒体处理的中央处理器共用。

上述的无线笔点读机技术方案的点读笔中有电池供电，由于电池的存在不能使点读笔达到和普通笔相同的手感，并要更换电池，希望点读笔无电池化的要求日益高涨。

发明内容：

为了解决以上问题，本发明的目的在于实现一种笔位置传感器，不需要在笔中设置电池，不需要高成本的ic设计等，另外能够将类似写字板的笔位置传感器，应用在点读机上。

为了解决上述问题，实现本发明的目的，技术方案1的发明为一种笔位置传感器的笔位置检出方法，其特征在于，由所述笔位置传感器上的激励线圈向所述笔中的电感线圈发射交流激励信号，电感线圈两端耦合出交流信号，所述笔中的压电器件将流经电容来自电感线圈的交流信号转换成机械振荡，激励线圈停止发射后，压电器件将机械振荡转换成交流信号由电感线圈发出，从而位置检出电路检出笔的位置；所述激励线圈发射的交流信号频率和笔中压电器件的机械谐振频率相近，使笔中压电器件工作在谐振状态。通过将交流电信号的能量转换成同频率的机械振动继而机械振动转换成交流信号的笔位置检出方法，可以充分利用一些压电材料的高机械振荡Q值特性，使笔中的电感线圈的交流信号发射衰减的速度和选定的压电材料机械振动衰减的速度几乎相同，从而延长了笔中的电感线圈的有效发射时间。

技术方案2的发明为一种笔位置传感器，包括笔、位置检出电路，其特征在于：所述笔中包括一压电器件，由所述笔位置传感器上的位置检出电路的激励线圈向所述笔中的电感线圈发射交流激励信号，电感线圈两端耦合出交流信号，所述笔中的压电器件将流经电容来自电感线圈的交流信号转换成机械振荡，激励线圈停止发射后，压电器件将机械振荡转换成交流信号由电感线圈发出，从而位置检出电路检出笔的位置；所述激励线圈发射的交流信号频率和压电器件的机械谐振频率相近，使笔中压电器件工作在谐振状态。

技术方案3的发明为根据技术方案2所述的一种笔位置传感器，其特征在于，笔中的电感线圈通过电容和压电器件相连，笔中的电感线圈和电容工作在串联谐振状态；与技术方案2相比，笔中的电感线圈和电容工作在串联谐振状态，其在谐振频率上的阻抗最小，使交流电信号转换成机械能再转换成交流信号的幅值最大化。