專利名稱：電磁式數(shù)字筆壓力檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種壓力檢測裝置，尤其涉及一種電磁式數(shù)字筆壓力檢測裝置。
背景技術(shù)：
近年來，坐標輸入設(shè)備已經(jīng)逐漸成為重要的輸入設(shè)備應(yīng)用于個人電腦等電子設(shè)備上。坐標輸入設(shè)備包括一個類似于筆的位置指示器和具有輸入界面的位置檢測設(shè)備。坐標輸入設(shè)備中，輸入操作就是定位操作，手寫輸入操作或者手繪輸入操作都是通過使用位置指示器來實現(xiàn)的，而壓力檢測裝置則是位置指示器的重要組成部分。壓力檢測裝置主要包括可變電容器和處理電路，其中可變電容器包括一個與絕緣體表面緊貼的電極和一個有校正功能的電極?，F(xiàn)有公開的大部分實現(xiàn)壓力測量功能的可變電容器都是采用導(dǎo)電橡膠制成的電極，操作時，給電極施加壓力，即可改變電極對的正對面積，進而改變可變電容器的電容值，引起與可變電容器相連的RC電路特性變化，由此通過處理電路來測量書寫壓力的大小。圖I是現(xiàn)有技術(shù)中的壓力檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖I所示，現(xiàn)有的壓力檢測裝置中的可變電容器包括橫向設(shè)置的兩個相對的電極I和電極2，其中，上部的電極I通過導(dǎo)電桿3與處理器(圖中未示)連接，下部的電極2則通過導(dǎo)電桿4與處理器(圖中未示)連接，電極2是可變形的，一般由導(dǎo)電橡膠制成。在電極I和電極2之間設(shè)置有絕緣介質(zhì)5，在電極2和絕緣介質(zhì)5之間設(shè)置有金屬環(huán)6。電極2的下面設(shè)置有金屬片7，用于書寫的筆頭8與金屬片相接觸。圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的壓力檢測裝置受到壓力時的結(jié)構(gòu)示意圖，在圖2中，當筆頭8通過金屬片7對電極2施加壓力時，電極2凹入金屬環(huán)6中，并與絕緣介質(zhì)5相接觸。由此便會改變電極對的正對面積，從而引起可變電容器電容值的變化，與電極I和電極2相連的處理器根據(jù)電路特性變化便可推導(dǎo)出壓力的大小。但上述現(xiàn)有技術(shù)存在如下問題在微小壓力情況下，現(xiàn)有的壓力檢測裝置無法測得壓力的大小，使得筆頭的書寫功能無法實現(xiàn)，即所謂的“不出水”現(xiàn)象，可參見附圖3。而且現(xiàn)有的壓力檢測裝置在沒有壓力輸入時，也可能會顯示出存在壓力，即所謂的“漏水”現(xiàn)象，可參見附圖4。現(xiàn)有壓力檢測裝置存在的“不出水”現(xiàn)象和“漏水”現(xiàn)象給使用者帶來了極大的不便，影響了設(shè)備的使用效果。另外，現(xiàn)有壓力檢測裝置中的筆頭與可變電容器的連接缺乏彈性，即無法靈活改變筆頭書寫時的硬度或者說是手感，使得用戶體驗大大折扣，從而影響了設(shè)備的推廣使用。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠準確測量電磁式數(shù)字筆的書寫壓力大小的檢測裝置，避免出現(xiàn)“漏水”和“不出水”現(xiàn)象。本實用新型的一種電磁式數(shù)字筆壓力檢測裝置的具體技術(shù)方案為—種電磁式數(shù)字筆壓力檢測裝置,包括相對設(shè)置的第一電極和第二電極，第一電、極和第二電極之間設(shè)置有絕緣體，其中，第一電極為柱狀結(jié)構(gòu)，第一電極的一端與書寫部相連，第一電極的另一端具有弧形表面，弧形表面與絕緣體相接觸，絕緣體中設(shè)有與處理器相連的第一導(dǎo)電桿，第一導(dǎo)電桿的端部與第一電極具有弧形表面的端部相接，第二電極設(shè)置在絕緣體上相對第一電極的另一側(cè)，第二電極與連接處理器的第二導(dǎo)電桿相接。另外，絕緣體的中心位置處形成有供第一導(dǎo)電桿穿過的通孔。第一導(dǎo)電桿具有臺狀端部，臺狀端部的橫截面積大于第一導(dǎo)電桿的桿體的橫截面積，臺狀端部與第一電極具有弧形表面的端部相接。第一電極具有弧形表面的端部上形成有切面，切面與第一導(dǎo)電桿的臺狀端部相接，切面的邊緣位于絕緣體上的通孔的邊緣內(nèi)部。第一電極具有弧形表面的端部上的切面的邊緣與絕緣體上的通孔的邊緣相重合。第一電極具有弧形表面的端部上的切面上形成有多個柱狀凸起，柱狀凸起與第一導(dǎo)電桿的臺狀端部相接。第一電極與書寫部之間設(shè)置有彈性組件。彈性組件為彈簧。第一電極、第二電極和絕緣體外部設(shè)置有外殼,書寫部從外殼中伸出。與第一電極相連的書寫部為筆頭。本實用新型的一種電磁式數(shù)字筆壓力檢測裝置不僅能夠準確測量微小壓力情況下的書寫壓力大小，避免“不出水”現(xiàn)象的發(fā)生，而且還能有效緩解電磁式數(shù)字筆“漏水”現(xiàn)象的發(fā)生，提高了坐標輸入設(shè)備的使用效果。此外，通過在筆頭與可變電容器之間設(shè)置可更換的彈簧，使得筆尖硬度可靈活調(diào)整，有效改善了書寫手感，增強了用戶體驗。

圖I為現(xiàn)有電磁式數(shù)字筆壓力檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有電磁式數(shù)字筆壓力檢測裝置受到壓力時的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為現(xiàn)有電磁式數(shù)字筆產(chǎn)生“不出水”現(xiàn)象時，受到的壓力與計數(shù)次數(shù)的關(guān)系圖；圖4為現(xiàn)有電磁式數(shù)字筆產(chǎn)生“漏水”現(xiàn)象時，受到的壓力與計數(shù)次數(shù)的關(guān)系圖；圖5為本實用新型的電磁式數(shù)字筆壓力檢測裝置的剖面圖；圖6為圖5中的局部剖面圖；圖7為本實用新型中的第一電極端部的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本實用新型的電磁式數(shù)字筆壓力檢測裝置受到壓力時的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本實用新型的電磁式數(shù)字筆壓力檢測裝置工作時，受到的壓力與計數(shù)次數(shù)的關(guān)系圖。
具體實施方式
為了更好的了解本實用新型的目的、結(jié)構(gòu)及功能，
以下結(jié)合附圖，對本實用新型的一種電磁式數(shù)字筆壓力檢測裝置做進一步詳細的描述。如圖5所示，與現(xiàn)有電磁式數(shù)字筆壓力檢測裝置相同，本實用新型的電磁式數(shù)字筆壓力檢測裝置包括相對設(shè)置的第一電極9和第二電極10，第一電極9和第二電極10之間設(shè)置有絕緣體11，且第一電極9與連接處理器(圖中未示)的第一導(dǎo)電桿12相接，第二電極10與連接處理器(圖中未示)的第二導(dǎo)電桿13相接，書寫部14則與第一電極9相接。其中，本實用新型的電磁式數(shù)字筆壓力檢測裝置中的各組件可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的通用材料制作而成，如第一電極9和第二電極10可以采用導(dǎo)電橡膠制成等。而且本實用新型中與第一電極9和第二電極10相連的處理器也完全可以采用現(xiàn)有技術(shù)中常用處理器的形式，例如處理器可包括單片機、計數(shù)器等部件。此外，本實用新型中的書寫部14可采用現(xiàn)有技術(shù)中的筆頭等形式。
以下結(jié)合附圖簡要介紹一下本實用新型中各組件的具體結(jié)構(gòu)如圖5所示，本實用新型中的第一電極9為柱狀結(jié)構(gòu)，第一電極9的一端與書寫部14相接，書寫部14在書寫過程中會把書寫壓力傳送到第一電極9上。第一電極9的另一端具有弧型表面，弧型表面與絕緣體11相接觸，由于第一電極9是采用導(dǎo)電橡膠等類似材料制成，故第一電極9在受到書寫部14傳送來的書寫壓力時，具有弧型表面的端部便會發(fā)生變形，從而改變第一電極9與絕緣體11的接觸面積。此外，絕緣體11的中心位置處形成有通孔15，第一導(dǎo)電桿12可穿過通孔15與第一電極9相接，第一導(dǎo)電桿12主要用于連接第一電極9和處理器(圖中未示)，以實現(xiàn)對書寫壓力的測量。本實用新型中的通孔15的形狀可根據(jù)第一導(dǎo)電桿12的形狀具體設(shè)定，附圖中的形式不具有限制作用，僅用于描述連接關(guān)系。為保證第一導(dǎo)電桿12與第一電極9具有較好的連接效果，第一導(dǎo)電桿12的一端可設(shè)置為相比第一導(dǎo)電桿12的桿體具有更大橫截面積的臺狀端部16，由此第一電極9具有弧型表面的端部可更好的與第一導(dǎo)電桿12相接觸，保證了連接效果，而且第一導(dǎo)電桿12上的臺狀端部16還可防止第一導(dǎo)電桿12從絕緣體11的通孔15中滑脫，保證了第一導(dǎo)電桿12與第一電極9連接的牢固性。進一步，第一電極9具有弧型表面的端部上也可形成有平整的切面17，切面17可以與第一導(dǎo)電桿12上的臺狀端部16相接觸，從而達到更好的連接效果，優(yōu)選的切面17形成在第一電極9具有弧型表面的端部的頂端位置。其中，第一電極9上的切面17和第一導(dǎo)電桿12上的臺狀端部16的橫截面形狀可以設(shè)置成圓形、方形等常見幾何結(jié)構(gòu)，且切面17的邊緣應(yīng)位于絕緣體11上的通孔15的邊緣內(nèi)部，從而使得第一電極9與絕緣體11的接觸面積在沒有壓力輸入時近似為0，避免“漏水”現(xiàn)象的發(fā)生。優(yōu)選的是，如圖6，第一電極9上的切面17的邊緣與絕緣體11上的通孔15的邊緣相重合，從而保證第一電極9與絕緣體11的接觸面積可以準確地表達壓力的大小。此外，如圖7所示，第一電極9具有弧型表面的端部的切面17上還可形成有多個凸起18，如柱狀凸起或其他任意形狀。柱狀凸起18與第一導(dǎo)電桿12上的臺狀端部16相接觸，相比切面17與臺狀端部16的直接接觸，借助柱狀突起18可以使得第一導(dǎo)電桿12與第一電極9在微小的壓力下也可良好的連接，保證了檢測的靈敏性。如圖5所示，第二電極10設(shè)置在絕緣體11上相對第一電極9的另一側(cè)，且優(yōu)選為第二電極10與絕緣體11緊密接觸，以保證檢測的準確性。第二電極10與連接處理器(圖中未示)的第二導(dǎo)電桿13相連，由此第一電極9、第二電極10和處理器便構(gòu)成了通路，通過處理器來測量第一電極9和第二電極10組成的可變電容器的充放電時間即可獲得書寫壓力的大小。[0040]本實用新型的電磁式數(shù)字筆壓力檢測裝置的具體工作過程如下如圖8所示，當書寫部14受到壓力F時，第一電極9便會借助書寫部14傳導(dǎo)過來的壓力發(fā)生變形，即第一電極9具有弧型表面的端部發(fā)生變形并與絕緣體11接觸，由此便會產(chǎn)生接觸面積S (也可看做是第一電極9與第二電極10之間的正對面積)，根據(jù)電容C計算公式可知
P QC =-(公式 I)
Απ KD其中，K為靜電力常量，ε為介電常數(shù)，D為第一電極9與第二電極10之間的距離。第一電極9和第二電極10組成的可變電容器的電容值根據(jù)第一電極9與絕緣體11的接觸面積S的變化而從O增大到某一值C。此時，第一電極9與第一導(dǎo)電桿12充分接觸，即第一電極9上的柱狀凸起18與第·一導(dǎo)電桿12上的臺狀端部16充分接觸，由此第一電極9、第二電極10和處理器構(gòu)成回路。當?shù)谝浑姌O9和第二電極10組成的可變電容器的電容值C的大小發(fā)生變化時，可變電容器的充放電時間也會相應(yīng)的發(fā)生改變。以充電時間t為例t = RCln (公式 2)
Ue其中，R為電路阻值，U為充電放電路中電源的電壓，Ue為處理器中比較器輸入端的管腳上的參考電壓(可參見現(xiàn)有技術(shù))，參考電壓值的大小可通過相應(yīng)程序設(shè)定。當電路充電電壓U達到電壓Ue時，充電就會中斷，單片機計數(shù)器(參見現(xiàn)有技術(shù))停止計數(shù)，每次計數(shù)時間間隔相等。電容充放電時間t發(fā)生變化，就會影響處理器的計數(shù)器的次數(shù)N，如公式3所示^ =—(公式 3)將公式1-3聯(lián)立可得出
魏 ~ ~77 ~1Γ (公式 4)
Κ( ΑπΚ^ΧηγΓ
U E由公式4可知，第一電極9與絕緣體11的接觸面積S(也即第一電極9和第二電極10的正對面積)與微處理器計數(shù)器計數(shù)次數(shù)N成正比。在位置輸入裝置的壓力測量裝置中，并不需要通過嚴格的公式推導(dǎo)求出力的大小，而且壓力F的大小與電極間正對面積S大小變化方向一致，故完全可用微處理器的計數(shù)次數(shù)N來代替筆頭所受壓力F大小，圖9即為本實用新型的電磁式數(shù)字筆壓力檢測裝置工作時受到的壓力F與計數(shù)次數(shù)N的關(guān)系圖。從圖9中也可以看出，本實用新型的電磁式數(shù)字筆壓力檢測裝置在微小的壓力F下也能夠獲得計數(shù)次數(shù)N，由此本實用新型的電磁式數(shù)字筆壓力檢測裝置有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的“不出水”現(xiàn)象，保證了設(shè)備的使用效果。另外，本實用新型的電磁式數(shù)字筆壓力檢測裝置的外部還可以設(shè)置外殼19，外殼19主要起到保護及支撐的作用。其中，第一電極9、第二電極10和絕緣體11完全設(shè)置在外殼19的內(nèi)部，而與第一電極9相連的第一導(dǎo)電桿12和書寫部14、以及與第二電極10相連的第二導(dǎo)電桿13則從外殼19中伸出。如圖5所示，本實用新型中的第一電極9與書寫部14之間還可設(shè)置彈性組件20，通過改變彈性組件20的長度或彈性系數(shù)，可以有效改善書寫時書寫部14的硬度感受，也即筆感，提高用戶的書寫體驗。其中，本實用新型中的彈性組件20優(yōu)選采用彈簧的形式。以上借助具體實施例對本實用新型做了進一步描述，但是應(yīng)該理解的是，這里具體的描述，不應(yīng)理解為對本實用新型的實質(zhì)和范圍的限定，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員在閱讀本說明書后對上述實施例做出的各種修改，都屬于本實用新型所保護的范圍。
權(quán)利要求1.一種電磁式數(shù)字筆壓カ檢測裝置，包括相對設(shè)置的第一電極(9)和第二電極(10)，第一電極(9)和第二電極(10)之間設(shè)置有絕緣體(11)，其特征在于，第一電極(9)為柱狀結(jié)構(gòu)，第一電極(9)的一端與書寫部(14)相連，第一電極(9)的另一端具有弧形表面，弧形表面與絕緣體(11)相接觸，絕緣體(11)中設(shè)有與處理器相連的第一導(dǎo)電桿(12)，第一導(dǎo)電桿(12)的端部與第一電極(9)具有弧形表面的端部相接，第二電極(10)設(shè)置在絕緣體(11)上相對第一電極(9)的另ー側(cè)，第二電極(10)與連接處理器的第二導(dǎo)電桿(13)相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電磁式數(shù)字筆壓カ檢測裝置，其特征在于，絕緣體(11)的中心位置處形成有供第一導(dǎo)電桿(12)穿過的通孔(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁式數(shù)字筆壓カ檢測裝置，其特征在于，第一導(dǎo)電桿(12)具有臺狀端部(16)，臺狀端部(16)的橫截面積大于第一導(dǎo)電桿(12)的桿體的橫截面積，臺狀端部(16)與第一電極(9)具有弧形表面的端部相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電磁式數(shù)字筆壓カ檢測裝置，其特征在于，第一電極(9)具有弧形表面的端部上形成有切面(17)，切面(17)與第一導(dǎo)電桿(12)的臺狀端部(16)相接，切面(17)的邊緣位于絕緣體(11)上的通孔(15)的邊緣內(nèi)部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁式數(shù)字筆壓カ檢測裝置，其特征在于，第一電極(9)具有弧形表面的端部上的切面(17)的邊緣與絕緣體(11)上的通孔(15)的邊緣相重合。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁式數(shù)字筆壓カ檢測裝置，其特征在于，第一電極(9)具有弧形表面的端部上的切面(17)上形成有多個凸起(18)，凸起(18)與第一導(dǎo)電桿(12)的臺狀端部(16)相接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電磁式數(shù)字筆壓カ檢測裝置，其特征在于，第一電極(9)與書寫部(14)之間設(shè)置有彈性組件(20)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電磁式數(shù)字筆壓カ檢測裝置，其特征在干，彈性組件(20)為彈黃。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電磁式數(shù)字筆壓カ檢測裝置，其特征在于，第一電極(9)、第ニ電極(10)和絕緣體(11)外部設(shè)置有外殼(19)，書寫部(14)從外殼(19)中伸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電磁式數(shù)字筆壓カ檢測裝置，其特征在于，與第一電極(9)相連的書寫部(14)為筆頭。
專利摘要本實用新型公開了一種電磁式數(shù)字筆壓力檢測裝置，該電磁式數(shù)字筆壓力檢測裝置包括相對設(shè)置的第一電極(9)和第二電極(10)，第一電極(9)和第二電極(10)之間設(shè)置有絕緣體(11)，其中，第一電極(9)為柱狀結(jié)構(gòu)，第一電極的一端與書寫部(14)相連，第一電極的另一端具有弧形表面，弧形表面與絕緣體相接觸，絕緣體(11)中設(shè)有與處理器相連的第一導(dǎo)電桿(12)，第一導(dǎo)電桿的端部與第一電極具有弧形表面的端部相接，第二電極(10)設(shè)置在絕緣體上相對第一電極的另一側(cè)，第二電極與連接處理器的第二導(dǎo)電桿(13)相接。本實用新型的電磁式數(shù)字筆壓力檢測裝置能夠準確測量數(shù)字筆的書寫壓力大小，避免出現(xiàn)“漏水”和“不出水”現(xiàn)象。
文檔編號G01L1/12GK202420728SQ201120532938
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者李 杰 申請人:漢王科技股份有限公司