专利名称：电磁式数字笔压力检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种压力检测装置，尤其涉及一种电磁式数字笔压力检测装置。
背景技术：
近年来，坐标输入设备已经逐渐成为重要的输入设备应用于个人电脑等电子设备上。坐标输入设备包括一个类似于笔的位置指示器和具有输入界面的位置检测设备。坐标输入设备中，输入操作就是定位操作，手写输入操作或者手绘输入操作都是通过使用位置指示器来实现的，而压力检测装置则是位置指示器的重要组成部分。压力检测装置主要包括可变电容器和处理电路，其中可变电容器包括一个与绝缘体表面紧贴的电极和一个有校正功能的电极。现有公开的大部分实现压力测量功能的可变电容器都是采用导电橡胶制成的电极，操作时，给电极施加压力，即可改变电极对的正对面积，进而改变可变电容器的电容值，引起与可变电容器相连的RC电路特性变化，由此通过处理电路来测量书写压力的大小。图I是现有技术中的压力检测装置的结构示意图。如图I所示，现有的压力检测装置中的可变电容器包括横向设置的两个相对的电极I和电极2，其中，上部的电极I通过导电杆3与处理器(图中未示)连接，下部的电极2则通过导电杆4与处理器(图中未示)连接，电极2是可变形的，一般由导电橡胶制成。在电极I和电极2之间设置有绝缘介质5，在电极2和绝缘介质5之间设置有金属环6。电极2的下面设置有金属片7，用于书写的笔头8与金属片相接触。图2是现有技术中的压力检测装置受到压力时的结构示意图，在图2中，当笔头8通过金属片7对电极2施加压力时，电极2凹入金属环6中，并与绝缘介质5相接触。由此便会改变电极对的正对面积，从而引起可变电容器电容值的变化，与电极I和电极2相连的处理器根据电路特性变化便可推导出压力的大小。但上述现有技术存在如下问题在微小压力情况下，现有的压力检测装置无法测得压力的大小，使得笔头的书写功能无法实现，即所谓的“不出水”现象，可参见附图3。而且现有的压力检测装置在没有压力输入时，也可能会显示出存在压力，即所谓的“漏水”现象，可参见附图4。现有压力检测装置存在的“不出水”现象和“漏水”现象给使用者带来了极大的不便，影响了设备的使用效果。另外，现有压力检测装置中的笔头与可变电容器的连接缺乏弹性，即无法灵活改变笔头书写时的硬度或者说是手感，使得用户体验大大折扣，从而影响了设备的推广使用。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够准确测量电磁式数字笔的书写压力大小的检测装置，避免出现“漏水”和“不出水”现象。本实用新型的一种电磁式数字笔压力检测装置的具体技术方案为—种电磁式数字笔压力检测装置,包括相对设置的第一电极和第二电极，第一电、极和第二电极之间设置有绝缘体，其中，第一电极为柱状结构，第一电极的一端与书写部相连，第一电极的另一端具有弧形表面，弧形表面与绝缘体相接触，绝缘体中设有与处理器相连的第一导电杆，第一导电杆的端部与第一电极具有弧形表面的端部相接，第二电极设置在绝缘体上相对第一电极的另一侧，第二电极与连接处理器的第二导电杆相接。另外，绝缘体的中心位置处形成有供第一导电杆穿过的通孔。第一导电杆具有台状端部，台状端部的横截面积大于第一导电杆的杆体的横截面积，台状端部与第一电极具有弧形表面的端部相接。第一电极具有弧形表面的端部上形成有切面，切面与第一导电杆的台状端部相接，切面的边缘位于绝缘体上的通孔的边缘内部。第一电极具有弧形表面的端部上的切面的边缘与绝缘体上的通孔的边缘相重合。第一电极具有弧形表面的端部上的切面上形成有多个柱状凸起，柱状凸起与第一导电杆的台状端部相接。第一电极与书写部之间设置有弹性组件。弹性组件为弹簧。第一电极、第二电极和绝缘体外部设置有外壳,书写部从外壳中伸出。与第一电极相连的书写部为笔头。本实用新型的一种电磁式数字笔压力检测装置不仅能够准确测量微小压力情况下的书写压力大小，避免“不出水”现象的发生，而且还能有效缓解电磁式数字笔“漏水”现象的发生，提高了坐标输入设备的使用效果。此外，通过在笔头与可变电容器之间设置可更换的弹簧，使得笔尖硬度可灵活调整，有效改善了书写手感，增强了用户体验。

图I为现有电磁式数字笔压力检测装置的结构示意图；图2为现有电磁式数字笔压力检测装置受到压力时的结构示意图；图3为现有电磁式数字笔产生“不出水”现象时，受到的压力与计数次数的关系图；图4为现有电磁式数字笔产生“漏水”现象时，受到的压力与计数次数的关系图；图5为本实用新型的电磁式数字笔压力检测装置的剖面图；图6为图5中的局部剖面图；图7为本实用新型中的第一电极端部的结构示意图；图8为本实用新型的电磁式数字笔压力检测装置受到压力时的结构示意图；图9为本实用新型的电磁式数字笔压力检测装置工作时，受到的压力与计数次数的关系图。
具体实施方式
为了更好的了解本实用新型的目的、结构及功能，
以下结合附图，对本实用新型的一种电磁式数字笔压力检测装置做进一步详细的描述。如图5所示，与现有电磁式数字笔压力检测装置相同，本实用新型的电磁式数字笔压力检测装置包括相对设置的第一电极9和第二电极10，第一电极9和第二电极10之间设置有绝缘体11，且第一电极9与连接处理器(图中未示)的第一导电杆12相接，第二电极10与连接处理器(图中未示)的第二导电杆13相接，书写部14则与第一电极9相接。其中，本实用新型的电磁式数字笔压力检测装置中的各组件可以采用现有技术中的通用材料制作而成，如第一电极9和第二电极10可以采用导电橡胶制成等。而且本实用新型中与第一电极9和第二电极10相连的处理器也完全可以采用现有技术中常用处理器的形式，例如处理器可包括单片机、计数器等部件。此外，本实用新型中的书写部14可采用现有技术中的笔头等形式。
以下结合附图简要介绍一下本实用新型中各组件的具体结构如图5所示，本实用新型中的第一电极9为柱状结构，第一电极9的一端与书写部14相接，书写部14在书写过程中会把书写压力传送到第一电极9上。第一电极9的另一端具有弧型表面，弧型表面与绝缘体11相接触，由于第一电极9是采用导电橡胶等类似材料制成，故第一电极9在受到书写部14传送来的书写压力时，具有弧型表面的端部便会发生变形，从而改变第一电极9与绝缘体11的接触面积。此外，绝缘体11的中心位置处形成有通孔15，第一导电杆12可穿过通孔15与第一电极9相接，第一导电杆12主要用于连接第一电极9和处理器(图中未示)，以实现对书写压力的测量。本实用新型中的通孔15的形状可根据第一导电杆12的形状具体设定，附图中的形式不具有限制作用，仅用于描述连接关系。为保证第一导电杆12与第一电极9具有较好的连接效果，第一导电杆12的一端可设置为相比第一导电杆12的杆体具有更大横截面积的台状端部16，由此第一电极9具有弧型表面的端部可更好的与第一导电杆12相接触，保证了连接效果，而且第一导电杆12上的台状端部16还可防止第一导电杆12从绝缘体11的通孔15中滑脱，保证了第一导电杆12与第一电极9连接的牢固性。进一步，第一电极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可以与第一导电杆12上的台状端部16相接触，从而达到更好的连接效果，优选的切面17形成在第一电极9具有弧型表面的端部的顶端位置。其中，第一电极9上的切面17和第一导电杆12上的台状端部16的横截面形状可以设置成圆形、方形等常见几何结构，且切面17的边缘应位于绝缘体11上的通孔15的边缘内部，从而使得第一电极9与绝缘体11的接触面积在没有压力输入时近似为0，避免“漏水”现象的发生。优选的是，如图6，第一电极9上的切面17的边缘与绝缘体11上的通孔15的边缘相重合，从而保证第一电极9与绝缘体11的接触面积可以准确地表达压力的大小。此外，如图7所示，第一电极9具有弧型表面的端部的切面17上还可形成有多个凸起18，如柱状凸起或其他任意形状。柱状凸起18与第一导电杆12上的台状端部16相接触，相比切面17与台状端部16的直接接触，借助柱状突起18可以使得第一导电杆12与第一电极9在微小的压力下也可良好的连接，保证了检测的灵敏性。如图5所示，第二电极10设置在绝缘体11上相对第一电极9的另一侧，且优选为第二电极10与绝缘体11紧密接触，以保证检测的准确性。第二电极10与连接处理器(图中未示)的第二导电杆13相连，由此第一电极9、第二电极10和处理器便构成了通路，通过处理器来测量第一电极9和第二电极10组成的可变电容器的充放电时间即可获得书写压力的大小。[0040]本实用新型的电磁式数字笔压力检测装置的具体工作过程如下如图8所示，当书写部14受到压力F时，第一电极9便会借助书写部14传导过来的压力发生变形，即第一电极9具有弧型表面的端部发生变形并与绝缘体11接触，由此便会产生接触面积S (也可看做是第一电极9与第二电极10之间的正对面积)，根据电容C计算公式可知
P QC =-(公式 I)
Απ KD其中，K为静电力常量，ε为介电常数，D为第一电极9与第二电极10之间的距离。第一电极9和第二电极10组成的可变电容器的电容值根据第一电极9与绝缘体11的接触面积S的变化而从O增大到某一值C。此时，第一电极9与第一导电杆12充分接触，即第一电极9上的柱状凸起18与第·一导电杆12上的台状端部16充分接触，由此第一电极9、第二电极10和处理器构成回路。当第一电极9和第二电极10组成的可变电容器的电容值C的大小发生变化时，可变电容器的充放电时间也会相应的发生改变。以充电时间t为例t = RCln (公式 2)
Ue其中，R为电路阻值，U为充电放电路中电源的电压，Ue为处理器中比较器输入端的管脚上的参考电压(可参见现有技术)，参考电压值的大小可通过相应程序设定。当电路充电电压U达到电压Ue时，充电就会中断，单片机计数器(参见现有技术)停止计数，每次计数时间间隔相等。电容充放电时间t发生变化，就会影响处理器的计数器的次数N，如公式3所示^ =—(公式 3)将公式1-3联立可得出
魏 ~ ~77 ~1Γ (公式 4)
Κ( ΑπΚ^ΧηγΓ
U E由公式4可知，第一电极9与绝缘体11的接触面积S(也即第一电极9和第二电极10的正对面积)与微处理器计数器计数次数N成正比。在位置输入装置的压力测量装置中，并不需要通过严格的公式推导求出力的大小，而且压力F的大小与电极间正对面积S大小变化方向一致，故完全可用微处理器的计数次数N来代替笔头所受压力F大小，图9即为本实用新型的电磁式数字笔压力检测装置工作时受到的压力F与计数次数N的关系图。从图9中也可以看出，本实用新型的电磁式数字笔压力检测装置在微小的压力F下也能够获得计数次数N，由此本实用新型的电磁式数字笔压力检测装置有效克服了现有技术中的“不出水”现象，保证了设备的使用效果。另外，本实用新型的电磁式数字笔压力检测装置的外部还可以设置外壳19，外壳19主要起到保护及支撑的作用。其中，第一电极9、第二电极10和绝缘体11完全设置在外壳19的内部，而与第一电极9相连的第一导电杆12和书写部14、以及与第二电极10相连的第二导电杆13则从外壳19中伸出。如图5所示，本实用新型中的第一电极9与书写部14之间还可设置弹性组件20，通过改变弹性组件20的长度或弹性系数，可以有效改善书写时书写部14的硬度感受，也即笔感，提高用户的书写体验。其中，本实用新型中的弹性组件20优选采用弹簧的形式。以上借助具体实施例对本实用新型做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本实用新型的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本实用新型所保护的范围。
权利要求1.一种电磁式数字笔压カ检测装置，包括相对设置的第一电极(9)和第二电极(10)，第一电极(9)和第二电极(10)之间设置有绝缘体(11)，其特征在于，第一电极(9)为柱状结构，第一电极(9)的一端与书写部(14)相连，第一电极(9)的另一端具有弧形表面，弧形表面与绝缘体(11)相接触，绝缘体(11)中设有与处理器相连的第一导电杆(12)，第一导电杆(12)的端部与第一电极(9)具有弧形表面的端部相接，第二电极(10)设置在绝缘体(11)上相对第一电极(9)的另ー侧，第二电极(10)与连接处理器的第二导电杆(13)相接。
2.根据权利要求I所述的电磁式数字笔压カ检测装置，其特征在于，绝缘体(11)的中心位置处形成有供第一导电杆(12)穿过的通孔(15)。
3.根据权利要求2所述的电磁式数字笔压カ检测装置，其特征在于，第一导电杆(12)具有台状端部(16)，台状端部(16)的横截面积大于第一导电杆(12)的杆体的横截面积，台状端部(16)与第一电极(9)具有弧形表面的端部相接。
4.根据权利要求3所述的电磁式数字笔压カ检测装置，其特征在于，第一电极(9)具有弧形表面的端部上形成有切面(17)，切面(17)与第一导电杆(12)的台状端部(16)相接，切面(17)的边缘位于绝缘体(11)上的通孔(15)的边缘内部。
5.根据权利要求4所述的电磁式数字笔压カ检测装置，其特征在于，第一电极(9)具有弧形表面的端部上的切面(17)的边缘与绝缘体(11)上的通孔(15)的边缘相重合。
6.根据权利要求4所述的电磁式数字笔压カ检测装置，其特征在于，第一电极(9)具有弧形表面的端部上的切面(17)上形成有多个凸起(18)，凸起(18)与第一导电杆(12)的台状端部(16)相接。
7.根据权利要求I所述的电磁式数字笔压カ检测装置，其特征在于，第一电极(9)与书写部(14)之间设置有弹性组件(20)。
8.根据权利要求7所述的电磁式数字笔压カ检测装置，其特征在干，弹性组件(20)为弹黃。
9.根据权利要求I所述的电磁式数字笔压カ检测装置，其特征在于，第一电极(9)、第ニ电极(10)和绝缘体(11)外部设置有外壳(19)，书写部(14)从外壳(19)中伸出。
10.根据权利要求I所述的电磁式数字笔压カ检测装置，其特征在于，与第一电极(9)相连的书写部(14)为笔头。
专利摘要本实用新型公开了一种电磁式数字笔压力检测装置，该电磁式数字笔压力检测装置包括相对设置的第一电极(9)和第二电极(10)，第一电极(9)和第二电极(10)之间设置有绝缘体(11)，其中，第一电极(9)为柱状结构，第一电极的一端与书写部(14)相连，第一电极的另一端具有弧形表面，弧形表面与绝缘体相接触，绝缘体(11)中设有与处理器相连的第一导电杆(12)，第一导电杆的端部与第一电极具有弧形表面的端部相接，第二电极(10)设置在绝缘体上相对第一电极的另一侧，第二电极与连接处理器的第二导电杆(13)相接。本实用新型的电磁式数字笔压力检测装置能够准确测量数字笔的书写压力大小，避免出现“漏水”和“不出水”现象。
文档编号G01L1/12GK202420728SQ201120532938
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者李 杰 申请人:汉王科技股份有限公司