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TWI768368B - 電磁感應式座標定位裝置 - Google Patents

電磁感應式座標定位裝置 Download PDF

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TWI768368B
TWI768368B TW109118860A TW109118860A TWI768368B TW I768368 B TWI768368 B TW I768368B TW 109118860 A TW109118860 A TW 109118860A TW 109118860 A TW109118860 A TW 109118860A TW I768368 B TWI768368 B TW I768368B
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許瓊文
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大陸商深圳普贏創新科技股份有限公司
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Abstract

本案提供一種電磁感應式座標定位裝置包含第一感應線圈、第二感應線圈、觸發電路及控制電路。第一感應線圈流經第一電流訊號，在電磁感應式座標定位裝置於休眠模式時感應指標元件，並在感應到指標元件時產生第一感應訊號；第二感應線圈流經第二電流訊號，在電磁感應式座標定位裝置於運作模式時感應並通訊於指標元件；觸發電路接收第一感應訊號，並根據第一感應訊號發送中斷訊號；控制電路在處於休眠模式時接收中斷訊號，控制電路根據中斷訊號中斷休眠模式並轉換至運作模式，控制電路在運作模式中控制第二電流訊號流經第二感應線圈。

Description

電磁感應式座標定位裝置
本案是關於一種電磁感應式座標定位裝置。
一般而言，電磁感應式座標定位裝置是透過使用者按壓電源按鈕後，電磁感應式座標定位裝置才會由休眠模式中喚醒，使用者於電磁感應式座標定位裝置喚醒之後才能開始操作指標元件於電磁感應式座標定位裝置上書寫。然而，當使用者忘記按壓電源按鈕將電磁感應式座標定位裝置喚醒時，電磁感應式座標定位裝置在睡眠狀態中並不會記錄使用者書寫的內容，故此，當使用者發現電磁感應式座標定位裝置未記錄其書寫內容時，使用者必須再按壓電源按鈕以喚醒電磁感應式座標定位裝置，在喚醒電磁感應式座標定位裝置後再開始書寫，造成使用者在使用上的不便。
在一些實施例中，一種適於指標元件之電磁感應式座標定位裝置包含第一感應線圈、第二感應線圈、觸發電路及控制電路。第一感應線圈流經第一電流訊號，以在電磁感應式座標定位裝置處於休眠模式時感應指標元件，並在感應到指標元件時產生第一感應訊號；第二感應線圈流經第二電流訊號，以在電磁感應式座標定位裝置處於運作模式時感應指標元件並通訊於指標元件；觸發電路耦接於第一感應線圈，用以接收第一感應訊號，並根據第一感應訊號發送中斷訊號；控制電路，耦接於第二感應線圈及觸發電路，用以在處於休眠模式時接收中斷訊號，控制電路根據中斷訊號中斷休眠模式並轉換至運作模式，控制電路在運作模式中控制第二電流訊號流經第二感應線圈。
請參照圖1及圖2，圖1及圖2係為應用本發明之電磁感應式座標定位裝置1與適用電磁感應式座標定位裝置1之指標元件2之一實施例的示意圖。電磁感應式座標定位裝置1具有工作區域11，指標元件2可接觸或不接觸電磁感應式座標定位裝置1之工作區域11。電磁感應式座標定位裝置1包含低功耗之休眠模式及全效能運作之運作模式，當指標元件2的位置鄰近於工作區域11時，電磁感應式座標定位裝置1藉由感應到指標元件2可自休眠模式被喚醒而執行運作模式，以通訊於指標元件2。並且，如圖1、2所示，電磁感應式座標定位裝置1可以有線或無線的方式雙向通訊於其他電子裝置3。其中，電磁感應式座標定位裝置1可為手寫板、數位板或智能筆記本，指標元件2可為電磁感應式之筆，電子裝置3可為手機、平板電腦或筆記型電腦。
請參考圖3，圖3係為根據本案之電磁感應式座標定位裝置1之一實施例之示意圖。電磁感應式座標定位裝置1包含複數感應線圈（為方便描述，以下稱為第一感應線圈121、第二感應線圈122）、觸發電路13及控制電路14。觸發電路13耦接於第一感應線圈121，控制電路14耦接於第二感應線圈122及觸發電路13。
控制電路14包含休眠模式及運作模式。當控制電路14處於休眠模式時，第一感應線圈121上形成第一電流訊號S1，第一感應線圈121根據第一電流訊號S1產生激勵磁場以感應指標元件2。當第一感應線圈121感應到指標元件2鄰近時，第一感應線圈121產生第一感應訊號S2並傳送第一感應訊號S2至觸發電路13。觸發電路13根據接收之第一感應訊號S2發送中斷訊號S3至控制電路14以觸發喚醒控制電路14。控制電路14在休眠模式接收到中斷訊號S3後，控制電路14中斷休眠模式並且轉換為運作模式。當控制電路14處於運作模式後，控制電路14與第二感應線圈122之間之電流路徑上形成第二電流訊號S4，控制電路14控制第二電流訊號S4流經第二感應線圈122，第二感應線圈122根據第二電流訊號S4產生激勵磁場以使指標元件2完成儲能程序，控制電路14可進一步藉由第二感應線圈122發送指令至指標元件2，並藉由第二感應線圈122感應指標元件2而計算出指標元件2之座標資訊，並藉由第二感應線圈122接收指標元件2回應前述指令而發送之回應訊號，例如日期資料、壓力訊號等，以完成指標元件2與電磁感應式座標定位裝置1之間之雙向通訊。
基此，當控制電路14處於休眠狀態時，電磁感應式座標定位裝置1可在感應到指標元件2鄰近時轉換為運作模式，使用者不需手動按壓感應式座標定位裝置1之電源鍵以喚醒電磁感應式座標定位裝置1，以防止使用者在電磁感應式座標定位裝置1休眠時以指標元件2書寫電磁感應式座標定位裝置1，導致電磁感應式座標定位裝置1在休眠時未記錄使用者之書寫內容。
在一些實施例中，電磁感應式座標定位裝置1可包含電源管理電路15及第一選擇電路161，電源管理電路15耦接於觸發電路13，第一選擇電路161耦接於電源管理電路15、觸發電路13及控制電路14。電源管理電路15可輸出電源V1。當控制電路14處於休眠模式時，第一選擇電路161導通以電性連接電源管理電路15與觸發電路13，電源管理電路15產生的電源V1可經由第一選擇電路161提供至觸發電路13，以提供觸發電路13運作而根據第一感應訊號S2發送中斷訊號S3。當控制電路14處於運作模式時，控制電路14控制第一選擇電路161截止以斷開電源管理電路15與觸發電路13的連接，因此，電源V1停止自電源管理電路15提供至觸發電路13，以關閉觸發電路13。
在一些實施例中，第一選擇電路161可為低準位觸發之電路，當控制電路14處於休眠模式時，控制電路14與第一選擇電路161之間之線路上可具有低準位，使第一選擇電路161導通。當控制電路14處於運作模式時，控制電路14輸出具高準位之訊號至第一選擇電路161，使第一選擇電路161截止。
在一些實施例中，電磁感應式座標定位裝置1可包含振盪電路17及第二選擇電路162，振盪電路17耦接於第一感應線圈121及第一選擇電路161之間，第二選擇電路162耦接於第一感應線圈121、振盪電路17及觸發電路13。當控制電路14處於休眠模式時，振盪電路17可產生第一電流訊號S1，且第二選擇電路162電性連接振盪電路17及第一感應線圈121，使第一電流訊號S1自振盪電路17經由第二選擇電路162流經第一感應線圈121，使第一感應線圈121根據第一電流訊號S1產生第一感應訊號S2。在第一電流訊號S1流經第一感應線圈121之後，第二選擇電路162中斷振盪電路17及第一感應線圈121之間的連接，並且切換為電性連接第一感應線圈121及觸發電路13，使第一感應線圈121產生之第一感應訊號S2自第一感應線圈121經由第二選擇電路162傳送至觸發電路13，使觸發電路13根據第一感應訊號S2發送中斷訊號S3至控制電路14以觸發喚醒控制電路14。
在一些實施例中，電磁感應式座標定位裝置1可包含電源產生電路18，電源產生電路18耦接於振盪電路17及第一選擇電路161之間。當控制電路14處於休眠模式時，第一選擇電路161導通，第一選擇電路161電性連接電源管理電路15與電源產生電路18，電源管理電路15產生的電源V1可經由第一選擇電路161提供至電源產生電路18，以提供電源產生電路18運作所需之電力。電源產生電路18根據電源V1運作產生電源V2至振盪電路17，使振盪電路17運作產生第一電流訊號S1。當控制電路14處於運作模式時，控制電路14控制第一選擇電路161截止，第一選擇電路161停止將電源V1提供至電源產生電路18，以關閉電源產生電路18、振盪電路17、第二選擇電路162及第一感應線圈121之運作。
再者，第二選擇電路162係受控於電源產生電路18，當控制電路14處於休眠模式時，電源產生電路18根據電源V1運作以產生控制訊號S5，電源產生電路18發送控制訊號S5至第二選擇電路162，使第二選擇電路162先電性連接第一感應線圈121與振盪電路17，使第一電流訊號S1自振盪電路17流經至第一感應線圈121。並且於第一電流訊號S1流經第一感應線圈121後，電源產生電路18發送具有不同邏輯位準之另一控制訊號S5至第二選擇電路162，使第二選擇電路162切換為電性連接觸發電路13與第一感應線圈121，使第一感應訊號S2自第一感應線圈121傳送至觸發電路13。
在一些實施例中，請參照圖4、圖5及圖6。圖4、圖5及圖6分別為圖3之電磁感應式座標定位裝置1之第一感應線圈121、第二選擇電路162、觸發電路13、振盪電路17及電源產生電路18之一實施例之電路圖。如圖4所示，第二選擇電路162包含複數端點A、B、C，第二選擇電路162之一端連接於第一感應線圈121，端點A連接觸發電路13，端點B連接於圖5之振盪電路17的端點B，端點C連接於電源產生電路18的端點C，另外，圖5之端點D連接於圖6之端點D。
其中，如圖6所示，電源產生電路18包含複振器181，當控制電路14處於休眠模式時，複振器181產生電源V2經由端點D提供至振盪電路17，使振盪電路17根據電源V2運作產生第一電流訊號S1，並且圖6之控制訊號S5經由端點C提供至如圖4所示之第二選擇電路162，以控制第二選擇電路162電性連接端點B，使第一電流訊號S1自振盪電路17流經第一感應線圈121。再者，當第一感應線圈121流經第一電流訊號S1並產生第一感應訊號S2後，圖6之複振器181產生控制訊號S5傳送至圖4之第二選擇電路162以控制第二選擇電路162電性連接端點A，使第一感應訊號S2自第一感應線圈121傳送至觸發電路13，觸發電路13根據第一感應訊號S2產生中斷訊號S3並傳送至控制電路14。
在一些實施例中，請參照圖7，圖7係為不同時間區間之一實施例之波形示意圖。圖7示例複數波形a、b、c包含第一相位期間T1及第二相位期間T2。在第一相位期間T1中，第二選擇電路162電性連接振盪電路17，在第二相位期間T2中，第二選擇電路162電性連接觸發電路13，換言之，第一感應線圈121在第一相位期間T1中感應一次指標元件2是否鄰近，當感應到指標元件2鄰近時，第一感應線圈121於第二相位期間T2中產生第一感應訊號S2並發送第一感應訊號S2至觸發電路13。其中，第一相位期間T1、第二相位期間T2為可調整的，當第一相位期間T1越短及第二相位期間T2越長，電磁感應式座標定位裝置1越省電。
在一些實施例中，請參照圖8，圖8係為圖3之電磁感應式座標定位裝置1之第一感應線圈121及第二感應線圈122之一實施例之電路圖。第一感應線圈121的數量可為一第二感應線圈122包含沿著水平方向排列（例如X軸）之複數子線圈及沿著垂直方向排列（例如Y軸）之複數子線圈，且相鄰之兩子線圈之間係彼此交錯排列。其中，第一感應線圈121涵蓋第二感應線圈122之子線圈，也就是第一感應線圈121於第二感應線圈122之垂直投影垂直交錯於第二感應線圈122之每一個水平方向排列以及每一個垂直方向排列的子線圈。
再者，如圖8所示，電磁感應式座標定位裝置1可包含第三選擇電路163耦接於第二感應線圈122與控制電路14之間。第三選擇電路163包含複數子開關，分別耦接於第二感應線圈122的複數子線圈。當控制電路14處於運作模式時，控制電路14控制第三選擇電路163導通以電性連接第二感應線圈122與控制電路14，使第二電流訊號S4經由第三選擇電路163流經第二感應線圈122。當控制電路14處於休眠模式時，第三選擇電路163截止以斷開第二感應線圈122與控制電路14之間的連接。
在一些實施例中，第一感應線圈121流經第一電流訊號S1後（即，控制電路14處於休眠模式），第一感應線圈121可產生激勵磁場，使指標元件2共振耦合前述之激勵磁場以進行儲能。根據第一感應線圈121產生之激勵磁場，指標元件2可儲存目標儲能量之一部份的能量，目標儲能量係為指標元件2在完整儲滿能量時之容量，也就是說指標元件2可不需儲滿能量，指標元件2之儲能量僅需足夠使第一感應線圈121感應到指標元件2鄰近而產生第一感應訊號S2即可。在一些實施例中，當控制電路14切換至運作模式使第二電流訊號S4流經第二感應線圈122後，第二感應線圈122可產生另一激勵磁場，使指標元件2共振耦合另一激勵磁場以進行儲能並儲存至前述之目標儲能量，也就是說指標元件2可根據儲滿之能量與電磁感應式座標定位裝置1進行雙向溝通。
在一些實施例中，當控制電路14處於休眠模式時，電磁感應式座標定位裝置1在運作時所消耗之功率可低於當控制電路14處於運作模式時所消耗之功率。因此，當控制電路14處於休眠模式時，流經第一感應線圈121之第一電流訊號S1具有較低的頻率，例如500 kHz，即第一電流訊號S1具有較小之第一頻率值；且當控制電路14處於運作模式時，流經第二感應線圈122之第二電流訊號S4具有較高之頻率，例如1 MHz，即第二電流訊號S4具有較大之第二頻率值，也就是說，第一電流訊號S1之第一頻率值小於第二電流訊號S4之第二頻率值。
在一些實施例中，如圖3所示，電磁感應式座標定位裝置1可包含訊號處理電路19。訊號處理電路19耦接於控制電路14及第二感應線圈122之間。當控制電路14處於運作模式時，訊號處理電路19可對第二感應線圈122產生之訊號進行訊號處理，例如訊號處理電路19包含放大器及濾波器，以進行放大、濾波等訊號處理程序。訊號處理電路19再將處理後之訊號發送至控制電路14。
在一些實施例中，使用者可開啟電磁感應式座標定位裝置1，電磁感應式座標定位裝置1啟動後可預設地處於運作模式，也就是控制電路14預設地處於運作模式。控制電路14控制第二感應線圈122感應指標元件2，當第二感應線圈122未感應到指標元件2時，控制電路14轉換至休眠模式，電磁感應式座標定位裝置1以第一感應線圈121感應指標元件2。當第一感應線圈121感應到指標元件2鄰近時，控制電路14再根據中斷訊號S3自休眠模式轉換至運作模式。在一些實施例中，電磁感應式座標定位裝置1亦可在開啟時預設地處於休眠模式，也就是控制電路14預設地處於休眠模式，電磁感應式座標定位裝置1即以第一感應線圈121感應指標元件2是否鄰近。
在一些實施例中，控制電路14可為微控制器（MCU）、中央處理器（CPU）、內嵌式控制器（EC）、特殊應用積體電路（ASIC）。選擇電路161、162、163可為多工器（MUX）或開關（switch）。
綜上所述，電磁感應式座標定位裝置可在感應到指標元件鄰近時自動地由休眠模式轉換至運作模式，藉此，使用者不需手動按壓感應式座標定位裝置之電源鍵以喚醒電磁感應式座標定位裝置，以防止使用者在電磁感應式座標定位裝置休眠時以指標元件書寫電磁感應式座標定位裝置，導致電磁感應式座標定位裝置在休眠時未記錄使用者之書寫內容，使用者可具有更好的使用者體驗。再者，在休眠模式中，電磁感應式座標定位裝置可以較低頻率之電流訊號感應指標元件，且其感應時間為可調整的，進而節省電磁感應式座標定位裝置之功率。
雖然本案已以實施例揭露如上然其並非用以限定本案，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本案之保護範圍當視後附之專利申請範圍所界定者為準。
1:電磁感應式座標定位裝置 11:工作區域 121:第一感應線圈 122:第二感應線圈 13:觸發電路 14:控制電路 15:電源管理電路 161:第一選擇電路 162:第二選擇電路 163:第三選擇電路 17:振盪電路 18:電源產生電路 181:複振器 19:訊號處理電路 2:指標元件 3:電子裝置 A:端點 B:端點 C:端點 D:端點 a:波形 b:波形 c:波形 T1:第一相位期間 T2:第二相位期間 S1:第一電流訊號 S2:第一感應訊號 S3:中斷訊號 S4:第二電流訊號 S5:控制訊號 V1:電源 V2:電源
[圖1] 係為應用本發明之電磁感應式座標定位裝置與適用電磁感應式座標定位裝置之指標元件之一實施例的示意圖。 [圖2] 係為應用本發明之電磁感應式座標定位裝置與適用電磁感應式座標定位裝置之指標元件之另一實施例的示意圖。 [圖3] 係為根據本案之電磁感應式座標定位裝置之一實施例之示意圖。 [圖4] 係為圖3之電磁感應式座標定位裝置之第一感應線圈、第二選擇電路及觸發電路之一實施例之電路圖。 [圖5] 係為圖3之電磁感應式座標定位裝置之振盪電路之一實施例之電路圖。 [圖6] 係為圖3之電磁感應式座標定位裝置之電源產生電路之一實施例之電路圖。 [圖7] 係為不同時間區間之一實施例之波形示意圖。 [圖8] 係為圖3之電磁感應式座標定位裝置之第一感應線圈及第二感應線圈之一實施例之電路圖。
1:電磁感應式座標定位裝置
11:工作區域
2:指標元件
3:電子裝置

Claims (9)

  1. 一種電磁感應式座標定位裝置，適於一指標元件，包含：一第一感應線圈，用以流經一第一電流訊號，以在該電磁感應式座標定位裝置處於一休眠模式時感應該指標元件，並在感應到該指標元件時產生一第一感應訊號；一第二感應線圈，用以流經一第二電流訊號，以在該電磁感應式座標定位裝置處於一運作模式時感應該指標元件，並通訊於該指標元件；一觸發電路，耦接於該第一感應線圈，用以接收該第一感應訊號，並根據該第一感應訊號發送一中斷訊號；一控制電路，耦接於該第二感應線圈及該觸發電路，用以在處於該休眠模式時接收該中斷訊號，該控制電路根據該中斷訊號中斷該休眠模式並轉換至該運作模式，該控制電路在該運作模式中控制該第二電流訊號流經該第二感應線圈；一電源管理電路，耦接於該觸發電路，用以提供一電源；及一第一選擇電路，耦接於該電源管理電路、該觸發電路及該控制電路，用以在該控制電路處於該休眠模式時導通，以電性連接該電源管理電路與該觸發電路，以提供該電源至該觸發電路，並且在該控制電路處於該運作模式時受該控制電路控制而截止，以停止提供該電源至該觸發電路。
  2. 如請求項1所述之電磁感應式座標定位裝置，更包含： 一振盪電路，耦接於該第一感應線圈及該第一選擇電路之間，用以在該控制電路處於該休眠模式時產生該第一電流訊號流經該第一感應線圈；及一第二選擇電路，耦接於該第一感應線圈、該振盪電路及該觸發電路，用以在該控制電路處於該休眠模式時電性連接該振盪電路及該第一感應線圈，使該第一電流訊號自該振盪電路流經該第一感應線圈，於該第一電流訊號流經該第一感應線圈之後，該第二選擇電路切換為電性連接該第一感應線圈及該觸發電路，使該第一感應訊號自該第一感應線圈經由該第二選擇電路傳送至該觸發電路。
  3. 如請求項2所述之電磁感應式座標定位裝置，更包含：一電源產生電路，耦接於該振盪電路及該第一選擇電路之間，用以在該第一選擇電路導通時自該第一選擇電路接收該電源，該電源產生電路根據該電源運作以產生供該振盪電路運作之另一電源，並產生控制該第二選擇電路電性連接該觸發電路或該振盪電路之一控制訊號。
  4. 如請求項1所述之電磁感應式座標定位裝置，其中，該第二感應線圈包含沿著水平方向排列之複數子線圈及沿著垂直方向排列之複數子線圈，該第一感應線圈於該些子線圈之投影垂直交錯於每一該子線圈。
  5. 如請求項1所述之電磁感應式座標定位裝置，其中，該第一感應線圈流經該第一電流訊號後提供該指標元件儲能，使該指標元件儲存一目標儲能量之一部份能量。
  6. 如請求項5所述之電磁感應式座標定位裝置，其中，該第二感應線圈流經該第二電流訊號後提供該指標元件儲能至該目標儲能量。
  7. 如請求項1所述之電磁感應式座標定位裝置，其中，該第一感應線圈流經具有一第一頻率值之該第一電流訊號，該第二感應線圈流經具有一第二頻率值之該第二電流訊號，該第一頻率值小於該第二頻率值。
  8. 如請求項1所述之電磁感應式座標定位裝置，更包含：一第三選擇電路，耦接於該第二感應線圈及該控制電路，用以在該控制電路處於該運作模式時，該第三選擇電路受該控制電路控制而電性連接該第二感應線圈，使該第二電流訊號流經該第二感應線圈，且在該控制電路處於該休眠模式時截止。
  9. 如請求項1所述之電磁感應式座標定位裝置，其中該控制電路於該電磁感應式座標定位裝置啟動後預設地處於該運作模式，該控制電路在該運作模式中驅使該第二電流訊號流經該第二感應線圈，以感應該指標元件，當未感應到該指標元件時，該控制電路切換至該休眠模式而等待該中斷訊號。
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