[发明专利]一种用于检测电子笔受力的测力装置

说明书

技术领域

本发明属于电子设备领域，具体涉及一种用于检测电子笔受力的测力装置。

背景技术

电子笔是一种仿形的笔，一般用来代替手指对手机、平板电脑等产品的屏幕进行操作，是一种辅助书写工具。

电子笔在书写平面书写时，受到的力通常为垂直于书写平面的正压力( )与沿着书写平面移动的力()的合力（）。沿着书写平面移动的力()的大小受到笔尖的接触面积、笔的倾斜角度、笔的移动方向和速度、书写平面的粗糙度等因素影响，且各因素之间没有相关性，沿着书写平面移动的力()在书写过程中，是随机变化的。由于是随机变化的，因此也是随机变化的，在做力的分解后，通过测试某一分量的力无法准确推导出的大小。

为了便于计算，根据理论力学相关知识，电子笔所受的合力（）可分解为沿着笔芯方向的力（）和垂直于笔芯方向的力（），合力（）的大小为；沿着笔芯方向的力的大小（）与合力（）的关系为，为垂直于笔芯方向的力（）与合力（）的夹角。

目前，电子笔受力检测装置可基本分为两种类型：

（1）压力感应器件方案，如中国专利CN 107229356 A，通过设置在沿着笔芯方向的压力传感器来感知书写力的大小。实际上，该专利检测出来的力是沿着笔芯方向的力（），而不是合力。

（2）磁感方案，如中国专利CN 106354285 A“通过向所述原子笔芯施加不同的书写力度，带动笔芯夹具对弹性部件产生不同的挤压力，使得笔芯夹具以及活动铁粉芯在笔芯内舱内产生位移，进而在活动铁粉芯与固定铁粉芯之间形成不同的间隔距离，从而改变线圈绕组的电感值，使得所述线圈绕组与电容产生不同谐振频率，通过不同谐振频率在电子手写板上产生粗细不同的电子笔迹”，该专利检测出来的力也是沿着笔芯方向的力（），而不是合力。

因此，现有的电子笔受力检测装置的两个类型（压力感应器件方案，磁感方案），只能检测沿着笔芯方向的力（），由于已知通过测试某一分量的力无法准确推导出的大小，因此现有两种方案无法准确推导检测出所受力合力的值。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于检测电子笔受力的测力装置，可检测沿着笔芯方向的力和垂直于笔芯方向的力，从而准确推导检测出所受力的合力。

为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种用于检测电子笔受力的测力装置，包括有笔头、用于容纳笔头的笔斗、弹簧Ⅰ、弹簧固定件、悬挂支撑件、衔接导管、导管固定件、弹簧Ⅱ、Z轴传感器组件、卡座、笔管和笔顶；

所述笔管的一端与弹簧固定件连接，另一端与笔顶连接；笔管内装有所述弹簧Ⅰ、悬挂支撑件、衔接导管、导管固定件、弹簧Ⅱ、Z轴传感器组件、卡座；所述卡座安装在所述笔管内壁上端部处；所述Z轴传感器组件设置在卡座上；

所述悬挂支撑件的一端与所述弹簧Ⅰ连接，另一端与所述导管固定件连接；所述弹簧Ⅰ安装在弹簧固定件上；所述导管固定件上装有弹簧Ⅱ；所述弹簧Ⅱ与Z轴传感器组件连接；

所述悬挂支撑件、笔斗、弹簧固定件中央均设置有通孔；所述衔接导管一端与导管固定件连接，另一端穿过悬挂支撑件、弹簧固定件、笔斗中央的通孔与笔斗连接；悬挂支撑件的通孔与衔接导管之间存在有间隙，不与衔接导管接触；

所述悬挂支撑件上均布设置有传感弹力组件，所述传感弹力组件包括有弹片和XY传感器组件；弹片安装在悬挂支撑件上，XY传感器组件安装在弹片上；在弹片的弹力作用下，XY传感器组件与笔管接触。

Z轴传感器组件的结构和XY传感器组件的结构相同；所述Z轴传感器组件，包括有传感器固定件、传感器；传感器安装在传感器固定件上；为了增强传感器的感应灵敏性，所述Z轴传感器组件还包括有钢珠和钢珠固定块；传感器上设置有钢珠，钢珠固定块安装在传感器固定件上。

在弹片作用下，XY传感器组件上的钢珠与笔管接触。

所述悬挂支撑件还设置有环形支撑部，环形支撑部与笔管之间有间隙。

优选地，悬挂支撑件的通孔与衔接导管之间的间隙大小为0.01mm-2mm。

优选地，悬挂支撑件上的环形支撑部与笔管之间间隙大小为0.01mm-2mm。

优选地，悬挂支撑件上传感弹力组件的个数为3-8个。

优选地，为了便于力的传导，所述弹簧Ⅱ与Z轴传感器组件连接处设置有顶板，顶板安装在弹簧Ⅱ上，并与Z轴传感器组件上的钢珠接触。

优选地，传感器为压电传感器。

本发明的有益效果：