TWI512540B - A method of measuring the distance between the coordinate indicator and the coordinate input device - Google Patents

Description

測量座標指示器與座標輸入裝置距離的方法

本發明屬於電腦週邊設備輸入領域，涉及一種測量座標指示器位置資訊的方法，尤其涉及一種測量座標指示器與座標輸入裝置距離的方法和一種座標輸入裝置。

作為電腦週邊設備之一的座標輸入裝置和座標指示器，其工作原理是：座標輸入裝置上橫向分佈有多個發射線圈，該發射線圈用於間隔性地向座標指示器上的諧振電路發送電磁信號。同時，座標輸入裝置上縱向分佈有多個接收線圈。接收線圈接收諧振電路感應的發射線圈發送的電磁信號。座標輸入裝置將承受的壓力大小以及座標指示器在座標輸入裝置上的座標資訊傳送給電腦。由電腦上的相關軟體確定座標指示器在座標輸入裝置上的移動軌跡，從而實現資訊輸入如文字錄入和繪畫的目的。

確定座標指示器在座標輸入裝置上的座標資訊過程如下：在某一時刻，座標輸入裝置發射線圈組中的多個線圈順序導通並發射信號，經座標指示器感應後發送感應信號，座標輸入裝置接收線圈組中的一接收線圈導通並順序接收信號，根據接收線圈接收到的電磁信號的強弱，從而確定座標指示器的橫座標。座標輸入裝置發射線圈組中的某一發射線圈導通並發射信號，經座標指示器感應後發送 感應信號，座標輸入裝置接收線圈組中的多個接收線圈順序導通並接收信號，根據接收線圈接收到的電磁信號的強弱，從而確定座標指示器的縱座標。

但是，通過上述方法，雖然確定了座標指示器在座標輸入裝置這個二維平面內的位置座標資訊，但無法獲得座標指示器與座標輸入裝置之間的距離。

本發明解決的技術問題在於提供一種測量座標指示器與座標輸入裝置距離的方法，用以克服現有技術中不能確定座標指示器與座標輸入裝置之間距離的缺陷。

為解決上述技術問題，本發明提供一種測量座標指示器與座標輸入裝置距離的方法，座標輸入裝置設置有電磁感應板。該方法包括：電磁感應板中的測量電路測量出電磁感應板的接收線圈的輸出信號實際幅值；根據所述輸出信號實際幅值、輸出信號額定幅值，以及預先設置的信號參考幅值，確定座標指示器和座標輸入裝置的距離。

優選地，該方法還包括：測量所述輸出信號額定幅值：所述電磁感應板中的從控制器向接收線圈發送測量信號；根據所述測量信號，所述測量電路測量出接收線圈的放大倍數；根據所述測量信號和放大倍數，所述測量電路測量出與所述放大倍數對應的輸出信號額定幅值。

優選地，該方法還包括：根據所述輸出信號額定幅值預先設置信號參考幅值。

優選地，所述從控制器向接收線圈發送測量信號包括：從控制器通過衰減電路向接收線圈發送測量信號，所述測量信號的幅值與座標指示器在座標輸入裝置上進行軌跡輸入時所述接收線圈接收的輸出信號實際幅值一致。

優選地，所述輸出信號實際幅值與輸出信號額定幅值對應於同一放大倍數。

優選地，所述輸出信號實際幅值、信號參考幅值為電壓信號實際幅值；所述信號參考幅值為電壓信號參考幅值。

優選地，所述座標指示器和座標輸入裝置的距離與輸出信號實際幅值成線性關係。

優選地，所述確定座標指示器和座標輸入裝置的距離根據由信號參考幅值和輸出信號額定幅值確定的比值與輸出信號實際幅值的乘積獲得。

為解決上述技術問題，本發明還提供一種座標輸入裝置，該座標輸入裝置包括：主控制器、從控制器、信號發生電路、衰減電路、第二多路類比開關、發射線圈、接收線圈、第一多路類比開關、增益控制電路和測量電路。其中：從控制器用於根據主控制器的指令控制信號發生電路、第二多路類比開關激勵所述發射線圈發送電磁信號，以及用於向所述接收線圈發送測量信號以確定出所述接收線圈的輸出信號額定幅值。衰減電路用於控制所述測量信號的幅值使所述測量信號的幅值與所述接收線圈的輸出信號實際幅值一致。測量電路用於根據所述測量信號確定輸出所述接收線圈的輸出信號額定幅值，以及測量接收線圈經第一多路類比開關和增益控制電路的輸出信號實際幅值。主控制器用於通過增益控制電路調節接收線圈輸出信號實際幅值，以及根據接收線圈的輸出信號額定幅值設置信號參考幅值。本發明中，通過將接收線圈的實際輸出信號幅值變換到信號參考幅值下的信號幅值，從而測量出座標指示器和座標輸入裝置之間的距離，即座標指示器距座標輸入裝置的高度。

下面通過附圖和實施例，對本發明實施例的技術方案做進一步的詳細描述。

座標指示器在座標輸入裝置上移動過程中，由測量電路測量座標指示器產生的電磁信號，由增益控制電路控制電磁信號始終處於測量電路的測量範圍內，因此，在不同的增益調節範圍之間，測量電路測量的電磁信號幅值是跳躍式的。具體通過座標輸入裝置上設置的接收線圈接收到的電磁信號的變化予以詳細說明。

在座標指示器遠離座標輸入裝置的過程中，座標輸入裝置上的發射線圈和接收線圈與座標指示器上設置的諧振電路距離變遠，導致接收線圈接收到的來自諧振電路的電磁信號變弱。在座標指示器遠離座標輸入裝置的過程中，信號逐漸變弱到達測量電路的測量範圍下限時，主控制器通過增益控制電路將信號的增益調大，使得接收線圈的輸出信號幅值變大，確保放大後的信號在測量電路的測量範圍內。

當座標指示器接近座標輸入裝置時，座標輸入裝置上的發射線圈和接收線圈與諧振電路距離減小，導致接收線圈接收來自諧振電路產生的電磁信號變強。座標指示器在接近座標輸入裝置的過程中，信號逐漸變強最終到達測量電路的測量範圍上限時，主控制器通過增益控制電路將信號的增益調小，使得接收線圈輸出信號幅值變小，確保放大後的信號在測量電路的測量範圍內。

從上述分析可見，在不同的增益調節範圍之間，測量電路測量到的信號的幅值是跳躍式的，並不是單調的。

本發明的下述實施例中，座標輸入裝置設置有電磁感應板。根據電磁感應板上接收線圈的輸出信號額定幅值來實現測量電路在不同的增益調節範圍之間測量到的信號是單調的。

第一圖為本發明測量座標指示器與座標輸入裝置距離的方法實施例的流程圖。如第一圖所示，座標指示器在座標輸入裝置上進行軌跡輸入的過程中，測量座標指示器與座標輸入裝置距離的方法包括：步驟S11、電磁感應板的測量電路測量出電磁感應板的接收線圈的輸出信號實際幅值；當座標指示器在電磁感應板上進行軌跡輸入時，從控制器根據主控制器的指令控制信號發生電路、第二多路類比開關激勵發射線圈向接收線圈發送電磁信號。該電磁信號經座標指示器中的諧振電路感應後，發送給電磁感應板上的接收線圈。接收線圈接收座標指示器中的諧振電路發送來的電磁信號，並經第一多路類比開關和增益控制電路進行轉換和增益調節。主控制器控制增益控制電路不斷調整第一多路類比開關的輸出信號，以使座標指示器始終處於電磁感應板上接收線圈的感應範圍內。測量電路測量經第一多路類比開關、增益控制電路處理的接收線圈的輸出信號實際幅值。

本實施例中，還包括如何測量輸出信號額定幅值的步驟。第二圖為測量輸出信號額定幅值的流程圖。如第二圖所示，測量輸出信號額定幅值的步驟包括：S21、從控制器向電磁感應板的接收線圈發送測量信號；該步驟中，從控制器可以通過衰減電路向接收線圈發送測量信號，使測量信號的幅值與座標指示器在座標輸入裝置上進行軌跡輸入過程中所述接收線圈接收的輸出信號實際幅值一致。

這裏，該測量信號與座標指示器在座標輸入裝置上進行軌跡輸入的過程中，座標指示器中的諧振電路發送給接收線圈的電磁信號是一致的。

S22、根據測量信號，測量電路測量出電磁感應板接收線圈的放大倍數；S23、根據測量信號和放大倍數，測量電路測量出與放大倍數對應的輸出信號額定值。

本實施例中，接收線圈可調節8級增益，其對應的放大倍數可以由大到小，分別為G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7和G8，測量電路測量出的、對應於這8級放大倍數的輸出信號額定幅值由大到小分別為A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7和A8。

步驟S12、根據輸出信號實際幅值、輸出信號額定幅值，以及預先設置的信號參考幅值，確定座標指示器和座標輸入裝置的距離。

本實施例中，座標指示器和座標輸入裝置的距離與輸出信號實際幅值成線性關係，根據該線性關係來確定座標指示器和座標輸入裝置的距離。該線性關係可以由信號參考幅值和輸出信號額定幅值確定的比值與輸出信號實際幅值的乘積來確定。具體地，確定座標指示器和座標輸入裝置的距離可以具體包括：根據P’=(A_s /A _i )*P_i 確定座標指示器和座標輸入裝置的距離。其中，A_s 表示主控制器根據輸出信號額定幅值預先設置的信號參考幅值。P_i 表示當座標指示器在座標輸入裝置上進行軌跡輸入時測量電路測量的接收線圈的輸出信號實際幅值。該輸出信號實際幅值是指經過第一多路類比開關和增益控制電路處理後的信號的幅值。A _i 表示根據從控制器發送的測量信號得到的接收線圈的輸出信號額定幅值。輸出信號實際幅值P_i 與接收線圈的輸出信號額定幅值A _i 對應於同一放大倍數。

本實施例中，為了確定座標指示器和座標輸入裝置之間的距離，在不同的放大倍數之間實現信號的增益調節時，避免接收線圈實際輸出信號幅值呈現跳躍式。在測量出輸出信號額定幅值後由主控制器根據輸出信號額定幅值預先設置信號參考幅值。該信號參考幅值可以選自對應於接收線圈的各個放大倍數的輸出信號額定幅值。這樣，在接收線圈接收到變化的電磁信號，通過主控制器將這種電磁信號變化統一換算到與輸出信號額定幅值對應的情況下，比如從八級放大倍數G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7和G8中選取放大倍數G1對應的額定信號幅值A1為信號參考幅值。某一時刻，接收線圈的放大倍數因座標指示器和座標輸入裝置之間的距離變小，此時，為了確保信號在測量電路的測量範圍內，對應於輸出信號額定幅值A1的放大倍數G1應減小為對應於輸出信號額定幅值A2的放大倍數G2。通過步驟11測量出在放大倍數G2時的接收線圈輸出信號實際幅值P2，將在輸出信號額定幅值A2情形下的接收線圈輸出信號實際幅值P2通過公式P’=(A_s /A _i )*P_i 變換，從而獲得座標指示器與座標輸入裝置的距離。

本實施例中，輸出信號實際幅值可以為電壓信號實際幅值。信號參考幅值可以為電壓信號參考幅值。

本實施例中，通過將接收線圈的實際輸出信號幅值變換到信號參考幅值下的信號幅值，從而確定出了座標指示器和座標輸入裝置之間的距離，克服了現有技術中不能確定座標指示器與座標輸入裝置之間的距離的缺陷。

第三圖為本發明座標輸入裝置的結構示意圖。如第三圖所示，座標輸入裝置1具體包括接收線圈組10、與接收線圈組10連接的第一多路類比開關11、與第一多路類比開關11連接的增益控制電路12、與增益控制電路12連接的測量電路13、以及與測量電路13連接的主控制器14、與主控制器14連接的從控制器15、與從控制器15連接的信號發生電路16，以及與信號發生電路16連接的第二多路類比開關17，與第二多路類比開關17連接的發射線圈組18，與從控制器15連接的衰減電路19。從控制器15與測量電路13連接，從控制器15根據主控制器14的指令控制信號發生電路16、第二多路類比開關17激勵發射線圈組18間隔地發送電磁信號，使接收線圈組10的接收的電磁信號相位與信號發生電路16產生的信號相位同步。

為了獲知接收線圈10的輸出信號額定幅值並根據輸出信號額定幅值確定信號參考幅值，主控制器14控制從控制器15通過衰減電路19向接收線圈10發送一測量信號。該測量信號可以類比座標指示器在靠近或遠離座標輸入裝置11的過程中接收線圈10接收到的電磁信號。如何根據測量信號確定信號參考幅值請參見前述部分。

在確定座標指示器和座標輸入裝置的距離時，可以通過主控制器14將接收線圈的輸出信號額定幅值、輸出信號實際幅值以及預先設置的信號參考幅值等資訊發送給電腦，借助電腦上的軟體程式從而確定出座標指示器和座標輸入裝置的距離。

1‧‧‧座標輸入裝置

10‧‧‧接收線圈組

11‧‧‧第一多路類比開關

12‧‧‧增益控制電路

13‧‧‧測量電路

14‧‧‧主控制器

15‧‧‧從控制器

16‧‧‧信號發生電路

17‧‧‧第二多路類比開關

18‧‧‧發射線圈組

19‧‧‧衰減電路

第一圖為本發明測量座標指示器與座標輸入裝置距離的方法實施例的流程圖；第二圖為測量輸出信號額定幅值的流程圖；第三圖為本發明座標輸入裝置的結構示意圖。

Claims (7)

1. 一種測量包括諧振電路的座標指示器與座標輸入裝置距離的方法，座標輸入裝置設置有電磁感應板，電磁感應板包括發射線圈和接收線圈，其特徵在於：當在與座標輸入裝置之間存在一距離的情况下，座標指示器在座標輸入裝置上執行軌跡輸入時，電磁感應板中的測量電路測量電磁感應板的接收線圈的輸出信號實際幅值，其中接收線圈在接收到由發射線圈發射並隨後由座標指示器的諧振線圈感測並發回的電磁信號時，接收線圈輸出所述輸出信號；從與所述接收線圈的多個預設的放大倍數對應的預設額定幅值中選擇針對所述輸出信號的額定幅值，其中所選的針對所述輸出信號的額定幅值根據所述輸出信號的實際幅值與多個預設的放大倍數之一對應；設置信號參考幅值為所選的額定幅值；以及從所述電磁感應板向所述接收線圈發送測量信號，其中所述測量信號類比在所述座標指示器靠近或遠離所述座標輸入裝置的過程中所述接收線圈接收到的電磁信號；根據所述測量信號的幅值，選擇所述接收線圈的預設的放大倍數之一；選擇與所選的放大倍數對應的預設額定幅值之一，作為針對所述測量信號的額定幅值；根據所述輸出信號實際幅值、所述測量信號的額定幅值以及設置的信號參考幅值，確定座標指示器和座標輸入 裝置的所述距離。
2. 依據申請專利範圍第1項所述的方法，其特徵在於，所述從電磁感應板向向接收線圈發送測量信號包括：從所述電磁感應板中的從控制器通過所述電磁感應板中的衰減電路向接收線圈發送測量信號，所述測量信號的幅值與所述接收線圈輸出的輸出信號實際幅值一致。
3. 依據申請專利範圍第1項所述的方法，其特徵在於，所述輸出信號實際幅值與輸出信號額定幅值對應於同一放大倍數。
4. 依據申請專利範圍第1項所述的方法，其特徵在於，所述輸出信號實際幅值為電壓信號實際幅值；所述信號參考幅值為電壓信號參考幅值。
5. 依據申請專利範圍第1至4項其中任意一項所述的方法，其特徵在於，所述座標指示器和座標輸入裝置的距離與輸出信號實際幅值成線性關係。
6. 依據申請專利範圍第5項所述的方法，其特徵在於，所述座標指示器和座標輸入裝置的距離由信號參考幅值和測量信號額定幅值間的比值與輸出信號實際幅值的乘積獲得。
7. 一種座標輸入裝置，其特徵在於，包括：主控制器、從控制器、信號發生電路、衰減電路、第二多路類比開關、發射線圈、接收線圈、第一多路類比開關、增益控制電路和測量電路；其中：從控制器用於根據主控制器的指令控制信號發生電 路和第二多路類比開關激勵所述發射線圈發送電磁信號，所述發射線圈被激勵以發送電磁信號，所述接收線圈用於接收由座標指示器感測並發回的電磁信號，並輸出輸出信號測量電路用於測量接收線圈的經第一多路類比開關和增益控制電路的輸出信號的實際幅值，其中當在與座標輸入裝置之間存在一距離的情况下，座標指示器在座標輸入裝置上執行軌跡輸入時，測量電路測量接收線圈的輸出信號的實際幅值；從控制器還用於向接收線圈發送測量信號，其中測量信號模擬座標指示器接近或離開座標輸入裝置時由接收線圈接收的電磁信號，根據所述測量信號的幅值選擇與所述接收綫圈的多個預設的放大倍數對應的預設額定幅值之一，作為針對所述測量信號的額定幅值；衰减電路用於控制所述測量信號的幅值使所述測量信號的幅值與所述接收線圈的輸出信號實際幅值一致；所述測量電路還用於確定針對所述輸出信號的額定幅值，其中針對所述輸出信號的額定幅值根據所述輸出信號的實際幅值與接收線圈的預設的放大倍數之一對應；主控制器用於控制增益控制電路調節接收線圈輸出信號實際幅值，以及設置信號參考幅值為所確定的輸出信號額定幅度，其中根據所述輸出信號實際幅值、所述測量信號的額定幅值，以及設置的信號參考幅值，確定座標指示器和座標輸入裝置的所述距離。