一种电容屏检测无源电磁笔的控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电容屏检测无源电磁笔的控制系统，系统主要包含了电磁能量发射部分，电磁笔能量接收部分，电磁能量发射以及电磁笔能量感应算法，电磁笔压力感应算法等方面。通过该系统，可以实现将无源电磁笔驱动及感应面板集成到手指触控面板系统中，从而实现单芯片单感应面板同时支持手指与带压力感应无源电磁笔的检测。其中包含了对带压力感应无源电磁笔的能量驱动电路、使用触控面板感应电磁笔的方案以及运算电磁笔坐标及压力的算法。

A control system for detecting passive electromagnetic pen by capacitive screen

The invention discloses a control system for detecting passive electromagnetic pen by capacitive screen. The system mainly comprises electromagnetic energy emission part, electromagnetic pen energy receiving part, electromagnetic energy emission and electromagnetic pen energy induction algorithm, electromagnetic pen pressure induction algorithm and so on. Through this system, the passive electromagnetic pen drive and induction panel can be integrated into the finger touch panel system, so that the single chip single induction panel can support the detection of finger and passive electromagnetic pen with pressure induction at the same time. It includes the energy driving circuit for the passive electromagnetic pen with pressure induction, the scheme of using touch panel to induce the electromagnetic pen, and the algorithm of computing the coordinates and pressure of the electromagnetic pen.

【技术实现步骤摘要】
一种电容屏检测无源电磁笔的控制系统
本专利技术涉及显示屏
，具体是一种电容屏检测无源电磁笔的控制系统。
技术介绍
电容触控屏一般采用ITO(氧化铟锡)作为透明导电材质镀在玻璃上或者特殊材质的薄膜塑料上，形成电容效应，通过测量手指触控或接近到屏体的ITO材质上产生的电容变化，来判断是否有手指触控，并通过扫描方式来计算触控的位置坐标。为了实现在电子设备输入方式上扩展笔的应用，出现了电磁笔的感应方式。电磁笔一般分为主动型电磁笔和被动型电磁笔。主动型电磁笔自身带有电池等能量源，主动发射能量，供触控屏或者电磁线圈感应，由于需要自身带有电源，需要进行充电且体积较大，成本也较高。被动型无源电磁笔采用一个LC的谐振电路，用来感应电磁波，并产生自感电动势，从而产生能量，并在笔尖发射能量，例如三星GalaxyNote上的电磁笔。但传统的技术需要使用专用的电磁线圈来发射并感应电磁笔的坐标，成本较高。目前已有的ITO触控屏检测手指触控的方案主要有自容式(self-capacitance)与互容式(mutal-capacitance)两种,其中，自容式是每个通道即发射充电信号，也接收采集信号，通过检测每个电极相对于地的电容量的变化来判断是否触控，而互容式则是分为发射信号通道TX和采集接收通道RX，通过检测TX与RX通道的每对组合之间的电容量的变化来判断是否有触控。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种电容屏检测无源电磁笔的控制系统，以解决
技术介绍
中提到的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种电容屏检测无源电磁笔的控制系统，包括用以通过触控芯片可编程的发射感应能量给无源电磁笔的带压力感应无源电磁笔能量发射电路、用于检测带压力感应无源电磁笔的感应能量的感应面板、手指触控感应面板、用于收集并运算带压力感应无源电磁笔的算法和压力感应算法。作为本专利技术的进一步方案：能量发射电路，采用一体化设计，由触控芯片本身的发射通道(TX)来进行可编程的能量发射，发射的频率可通过软件算法调整，发射的能量按照屏幕尺寸和电磁笔的感应要求，后端增加全桥芯片以推挽方式增大发射能量。作为本专利技术的进一步方案：使用感应手指触控的传感面板来感应带压力感应无源电磁笔的感应能量。作为本专利技术的进一步方案：收集并运算带压力感应无源电磁笔的算法运行在触控芯片内部，实现手指感应和无源电磁笔感应一体化。作为本专利技术的进一步方案：收集并运算带压力感应无源电磁笔的算法在感应手指触控阶段采用互容感应方式，在感应带压力感应无源电磁笔的耦合能量时采用自容感应方式。作为本专利技术的进一步方案：收集并运算带压力感应无源电磁笔的算法可以实时控制触控芯片的TX发射频率，通过感应电磁笔耦合的能量来运算电磁笔的瞬时感应频率，从而实现对压力感应的检测。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术将无源电磁笔驱动及感应面板集成到手指触控面板，在检测手指的时候采用互容设计实现支持多指运算处理，在检测电磁笔的时候切换到自容模式来达到较高的灵敏度和准确度，省去了用来感应电磁笔的电磁线圈，实现触控手指与电磁笔感应的ITO共用，大大节省了系统成本。附图说明图1是电磁笔感应系统的能量发射部分原理图。图2是自容电极感应电容笔尖示意图。图3是电磁笔感应系统示意图。图中：1-发射线圈、2-EMR电磁笔。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-3，一种使用ITO触控屏来感应无源被动型电磁笔的方案，在检测手指的时候采用互容设计实现支持多指运算处理，在检测电磁笔的时候切换到自容模式来达到较高的灵敏度和准确度，省去了用来感应电磁笔的电磁线圈，实现触控手指与电磁笔感应的ITO共用，大大节省了系统成本。无源被动型电磁笔采用LC的谐振电路感应电磁波，并在笔尖发射能量，ITO触控屏通过一定的算法来感应笔尖。其中压感电容用来调节振荡频率。电感的典型值为uH级别，例如50uH，而所并联的电容范围在nF级别，例如1.6nf左右，这样频率范围在550KHz左右，可以根据实际压感对应频率的比值来调节变化范围。本专利技术所提出的系统主要包含了能量发射电路，ITO触控屏对被动电磁笔的感应，以及系统处理的检测算法。本专利技术系统中的能量发射电路要求对无源电磁笔(ElectroMagneticResonancePen)提供的电磁波能量需要围绕在电磁笔的特征频率周围一定的频率范围内，能量需要达到一定的等级，使得电磁笔能够感应足够的能量以被ITO触控屏检测到。由于采用触控笔与触控屏的控制IC一体化设计，设计中需要电容触控IC提供一个通道用来发射该能量信号。信号频率范围根据经济型的无源电磁笔的中心频率来确定，例如前面所推算的550KHz，一般可以使400～600KHz范围。IC的该发射通道需要通过附着在电容屏上的线圈来实现电磁波能量的输出。线圈一般采用漆包线绕成贴付在触控屏的内层，或者安装在设备的结构内部周边，或者采用FPC走线绕成，或者采用触控模组的叠层设计中在ITO走线周边或增加一层film采用银浆线走线，根据边框允许达到一定圈数，为阻抗需要可能需要在银浆线上长铜以降低阻抗。线圈的阻抗应控制在50ohm一下，最好在10ohm以下。这样其内部的损耗较小，输出的电能可以较好的转换为电磁波能量辐射出去。此外，一般的电容触控IC为低功耗芯片，模拟输出电压为3V左右，输出到线圈的能量较弱，需要通过增压芯片以正负向增压，例如可以用AAT4901或者LBQMN471来双向增压，峰峰值可提升到10V左右。发射部分如图1所示：本专利技术提出了的一体化设计系统方案采用ITO触控屏本身来感应无源电磁笔的耦合能量，而非传统的采用专门的线圈来感应。因为电磁笔感应能量后，会产生电场耦合到ITO触摸屏的感应电极上，因此采用自电容方式来感应可以得到非常高的信号能量感应，信噪比较高。由于感应电动势的效应，导致笔尖拥有瞬时的电荷，笔尖触碰到自容电极时，产生较高的电容效应变化，足以让芯片判别出笔尖触控发生。示意图如图2所示。在芯片IC在整个可发射频段发射电磁波，由电磁笔感应到能量，因此在笔尖产生的电压随感应的能量变化而变化，当电磁波的频率与LC振荡电路的谐振频率完全一致时，感应的电动势最大，笔尖产生的感应电压最大，在电极上耦合的能量也最强。因此电容屏的电极感应可以采用频率扫描方式来检测电磁笔的固有谐振频率点，即所对应的能量最高点。而电磁笔的LC谐振频率也会随着内置的压感电容的变化而改变，因此可以实现压感到谐振频点的一一对应关系，从而检测到电磁笔的压感效果。整体发射与感应的系统结构可以如图3所示(所适用的ITO图案不仅仅限于图示中的图案)。电容触控IC在电磁笔触控检测时，需要在每一帧扫描中进行电磁笔的处理。主要处理的内容包括：在线圈所接的TX通道发射指定频率的信号；在行和列通道上采集信号，并判断是否超过阈值；改变发射频率，重复采样；通过插值计算出超过阈值的所有频点的信号的顶点位置，即为最强信号的频点；计算出此点的X,Y坐标，而其对应的频点即为电磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容屏检测无源电磁笔的控制系统，其特征在于，包括用以通过触控芯片可编程的发射感应能量给无源电磁笔的带压力感应无源电磁笔能量发射电路、用于检测带压力感应无源电磁笔的感应能量的感应面板、手指触控感应面板、用于收集并运算带压力感应无源电磁笔的算法和压力感应算法。

【技术特征摘要】
1.一种电容屏检测无源电磁笔的控制系统，其特征在于，包括用以通过触控芯片可编程的发射感应能量给无源电磁笔的带压力感应无源电磁笔能量发射电路、用于检测带压力感应无源电磁笔的感应能量的感应面板、手指触控感应面板、用于收集并运算带压力感应无源电磁笔的算法和压力感应算法。2.根据权利要求1所述的一种电容屏检测无源电磁笔的控制系统，其特征在于，所述带压力感应无源电磁笔能量发射电路采用一体化设计，由触控芯片本身的发射通道来进行可编程的能量发射，发射的频率可调节，发射的能量按照屏幕尺寸和电磁笔的感应要求，后端增加全桥芯片以推挽方式增大发射能量...

【专利技术属性】
技术研发人员：谌利，张伟，徐世斌，白婷，雷航，
申请(专利权)人：江西省创海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36