[发明专利]框式坐标定位仪

说明书

是将手中移动物的坐标位置信息输入计算机的一种装置。

目前的坐标输入装置有利用触压原理、电磁感应原理、磁致伸缩原理等不同原理发明的。例如利用透明薄膜发明的“触摸屏”及“手写汉字实时输入装置和联机识别方法”专利申请号89102095.0等就是利用触压原理。利用磁致伸缩原理研制的“位置检测器”CN88103289.A，其结构复杂，成本也较高。这两种原理研制的坐标输入装置在原理上与该发明是不同的。该框式坐标定位仪是利用电磁感应原理发明的。

利用电磁感应原理发明的“坐标输入装置”专利申请号91103786.及“柔性数字转换器图形输入板”专利申请号92101845.2，是采用纵横坐标扫描采集坐标位置的方法。另有一种利用电磁感应原理发明的“点式坐标输入装置”专利申请号94117724.6，是采用三点定位的方法。尽管都是利用的电磁感应原理，但是其方法与该发明是不同的。已大量投入市场的“坐标输入装置”其原理和方法与数字化仪相同，因此定位精度高，可靠性也较好。只是由于它采用纵横坐标扫描采集坐标位置，因此影响了其采集坐标信息的速度。利用这种装置采集手写汉字的笔迹，当运笔速度较快时，将丢失部分笔迹信息。尽管“点式坐标输入装置”采集位置坐标速度快，但是其确定平面的x、y坐标需要进行单片机控制有顺序的采集三点的坐标信息及线性计算。它不能将平面的x、y坐标直接输入计算机，还需要经过计算转换。

针对上述问题，本发明在于提供一种价格低廉，具有多种用途的框式坐标定位仪。该发明虽然也是利用了电磁感应原理，但其方法是利用周边的电感线圈接收一个发射电磁波装置中发射的固定频率的电磁波。由于发射装置中发射电磁波的线圈与方框周边电感线圈的距离不同，使方框各边的电感线圈接收发射装置中发射电磁波的幅值不等。根据接收到电磁波幅值的大小即可确定发射装置的坐标位置。

该定位仪的一个具体实施实例是将4个条状矩形线圈作为4个边制成一个方框或矩形框如图(1)。为了减小边界影响，可以使发射装置的活动范围小于方框，即在图中的虚框范围内。虚框的边距实框的边为5～10mm。组成方框4边的每个条状矩形线圈的两端需加一个薄金属片2，以屏蔽线圈两端的电磁波，这样可以减少4个电感线圈间的相互干扰。

发射电磁波的装置是一个LC振荡电路，如图(2)所示。该电路的谐振频率是在200khz～800khz频率范围内选定的。该发射装置是由线圈发射电磁波。该发射装置的电路较为简单，体积可以做的很小，因此可以装在笔内，也可以做成手指套状。

组成方框4个边的每个条形线圈与电路8中的C＊组成LC振荡电路，它的谐振频率与发射装置中发射的电磁波频率相同，其频率可在200KHz～800kHz范围内调整。如果选择的频率越高，接收信号的距离就越远，方框的面积就可以制做的越大。只是频率高时，要求处理电路中的运算放大器U的性能要较好。在方框的面积小于500cm²时，用一般的通用放大器即可。

信号处理电路8如图(3)由4部分组成，第一部分是前极放大虚框4；第二部分是非线性处理虚框5；第三部分是将交流信号转为直流信号虚框6；第四部分是功率放大虚框7。最终将功率放大后的信号直接输入到计算机的游戏口，无需进行模数转换即可实现坐标信息输入计算机的目的，其模数转换是由计算机的多功能卡完成的。

组成方框的4个条状矩形线圈1所接收信号的处理过程是一样的，因此其它三个条形线圈接收信号的处理电路与图(3)的电路8相同。每一路信号经过功率放大后直接输入到计算机的游戏口，计算机的游戏口有两对x、y坐标的信号输入端，因此条状矩形线圈的4路信号可以同时输入到计算机中。当计算机接收到4路信号后，由计算机软件将4路信号区分开，并进行运算处理即可获得发射装置的坐标位置。

由于该发明中的模数转换由计算机内部实现，并省去了单片机的控制及通过游戏口与计算机进行通讯，因此简化了该定位仪与计算机的通信协议，使其结构简单，采集与传输坐标信息速度快，可靠性较高，成本低廉，易于制做。该发明由于可以进行软件虑波处理，使信号的不稳定性得以解决。该定位仪目前开发的计算机软件驱动程序，使其可以作为鼠标，游戏棒，手写板，触摸屏及大面积的坐标输入板等使用。实现了该发明的多种用途。