电子笔和控制部件及其控制方法技术

一种电子笔（１０）设置有一个力传感器（１６），该力传感器的电阻随着作用于该笔之笔杆上的力的不同而变化。该力传感器（１６）是一个设置有一电极和一外壳的模块单元，该电极和外壳设置在彼此电绝缘的初始位置上。在现有技术中以悬臂形式设置在电极上的外壳适合于承受来自笔杆（１４）的轴向力并被顶推到一个与电极导电接触的激励位置上。该外壳还被设置成当轴向力被释放后能够自动从激励位置回弹到初始位置上的结构形式。一个控制部件用于对该笔进行控制的方法中，该方法根据力传感器（１６）的模拟测量信号由处理器（２２）对模拟测量信号和一个固定的基准信号进行比较并基于这种比较有选择地将模拟测量信号转换成一系列数字式力值。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术整体上涉及一种用于记录手写信息的电子笔。
技术介绍
电子笔已经被开发成键盘和鼠标的补充设备，其用于对基于计算机的系统进行控制并向这些系统输入信息。这种电子笔与一个内置和/或外置的位置传感器相连接，而位置传感器则将该笔在一个底板上的移动图形记录下来并生成一个该移动图像的复制件，在下文中称该复制件为电子笔迹。该位置传感器例如可以下述技术手段为基础在底板上记录下来的位置编码图形，对移动的机械检测，对加速计和/或陀螺仪的应用，对电磁信号或声频信号的三角测量，对底板上的压力进行检测，电磁场变化的记录或上述技术的组合。在许多电子笔中，位置传感器是根据压力传感器的输出信号进行动作的，其中压力传感器与笔杆相连接，从而当该笔抵压在底板上时该压力传感器能够执行检测操作。当将笔迹在显示器或底板上复制出来时，清晰度通常决定于这种复制是否还反映了笔迹的动态参数，例如在书写过程中作用于笔杆上的力。因此，上述的压力传感器应该按照下述方式进行设计使其能够发出代表作用力大小的输出信号。这种电子笔例如已经在美国专利6252182中公开。该笔具有一个笔杆，该笔杆的内端与一个控制块相连接，而该控制块又可滑动地安装在笔体中的一个圆筒形空腔内。在该空腔内，与该控制块相对的位置上，设置有一个电极板，该电极板设置有一个内置的圆形导体和一个外置的螺旋形导体。一个螺旋弹簧围绕该控制块设置在空腔内，以用于沿远离电极元件的方向将该控制块偏压到一个与止动凸片相抵靠的位置上。在其面向电极元件的那侧上，控制块设置有一个由导电橡胶制成的尖状操作元件。在无载荷的初始位置上，该操作元件及其尖端容纳在电极元件的一个中央导向孔内并与圆形导体导电接触。当对笔杆施加一个载荷时，该操作元件就会逐渐顶靠在电极板上，从而使它们之间的接触表面增加，这样就会使整个电极板上的电阻逐渐发生变化。可依据整个电极上的电压值，测得由笔杆作用于底板上的力。但是，上述的结构具有下述缺陷。这种笔的传感器元件装配比较复杂，这样，就使制造、修理和保养都很困难，而且成本也高。此外，这种笔的传感器元件的使用寿命非常有限，因为操作元件的尖端在与电极板上的导向孔相互配合时磨损非常严重。另一缺陷在于该传感器元件的特性，即作用力和输出信号之间的函数关系，仅仅能够在非常有限的范围内进行修改，而且还需要对传感器元件的结构进行彻底更改。压敏式电子笔的其它实例已经在美国专利6104388、5895895、5571997和5548092中公开。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的在于提供一种设置有易于安装和维修的力传感器元件的电子笔。本专利技术的另一目的在于提供一种设置有可靠耐用的力传感器元件的电子笔。本专利技术的又一目的在于提供一种设置有力传感器元件的电子笔，这种力传感器元件可在不根本改变其结构的前提下定制其特性。上述及其它目的可通过下述的说明而得以澄清，而且这些目的可通过根据权利要求1所述的电子笔而得以全部或部分实现。最佳实施例已经在从属权利要求中加以限定。根据本专利技术，由于该传感器元件被设计成一种模块式单元，因此可以非常方便地对该笔内的传感器元件进行安装、保养和维修。与将笔内的多个散装零部件组合成一个传感器元件的方法相比，利用这种模块式单元还可以对配合部件的公差进行很好的控制。此外，由于力接收元件设计有能够返回初始位置的内置式弹簧，这样就使该传感器元件易于装配。本专利技术还能够通过对外壳元件的材料特性(例如成分、厚度等)进行修改而实现对传感器元件的特性的修改，而且无需对其结构作出很大改变。根据一个实施例，力接收元件以悬臂式结构设置在该传感器元件内。这样就能够得到一种结构小巧的传感器元件，而且力接收元件在初始位置和操作位置之间的移动也非常小。这样就可以降低该传感器所包括的部件的磨损程度。在该实施例中，可以很容易地在该传感器元件的固定位置上设置力接收元件的弹簧作用。电极元件和外壳元件最好均基本为平面状，因为这样就更有可能提供结构小巧的传感器元件。该传感器元件最好包括一个薄板状基片，在该基片上设置有一个外壳区域和一个电极区域，该基片可按照下述方式进行弯曲使该外壳区域和电极区域能够分别形成所述外壳元件和所述电极元件。这种传感器元件易于制造，而且其结构也可以更加坚固。在一个实施例中，该外壳元件被设置成一个设置在传感器元件内的力接收元件，这一点比较有利，因为与电极元件不同，该外壳元件可以是一种无源部件，因此无需直接与一个电源连接在一起。该电极元件可以方便地包括两条电独立的导体线路，这些两条线路与外壳元件相互配合形成一个激励表面(active surface)。在一个实施例中，该主动表面的至少中央表面部分基本均匀地分布有所述的导体线路。这样就降低了传感器元件对作用力在电极表面上的冲击点的变化的敏感度。这种变化例如可能由所需的公差或笔杆在笔内导向过程中产生的磨损而引起。根据一个实施例，该传感器元件包括一个由绝缘材料制成的垫圈，而且在所述动作位置上，其被设置成能够至少局部包围主动表面的结构形式。这样，该垫圈就能够将力接收元件的多个周边部分保持在距其它元件有一定距离的位置上，同时力接收元件的多个对侧部分能够被顶推到与主动表面导电接触的位置上。该垫圈可以是设置在外壳或电极元件上的多个凸起，也可以是设置在外壳和电极元件上的多个凸起。已经发现上述实施例可通过垫圈在动作位置上对外壳和电极元件之间的接触进行控制并保持接触的稳定性来提高传感器元件的输出信号的稳定性。这样还可以在外壳和/或电极元件因操作而变形的情况下降低电极元件出现短路的机会，因为在较高的操作温度温下很可能出现短路。在一个实施例中，该外壳元件包括一种压敏材料。这样就可以通过改变压敏材料的成分和/或厚度而在一定程度上改变该传感器元件的特性。根据本专利技术的电子笔还可包括一个力传递元件，该力传递元件与笔杆的一端相连接并设置有一个被倒圆的接合表面，该表面用来与力接收元件相配合。具体而言，该力传递元件主要用于提供一个抵靠力接收元件的连续接合表面，而不论笔杆端部的外形如何。此外，该力传递元件可被设计成能够将大部分撞击力吸收掉的结构形式，当笔掉落，而且笔杆撞击到底板时，就会产生撞击力。被倒圆的接合表面具有下述优点使力传递元件在力接收元件上的接合点基本与力传递元件的倾角无关。这样就降低了对力接收元件和笔杆在该笔内的导向公差的要求，以及对安装精度的要求。力传递元件最好由弹性材料制成。这种力传递元件能够与力接收元件柔软地接合在一起，而且已经发现，这种软接合能够使传感器元件的输出信号更加均匀。这种弹性材料及具有合适结构的电极元件组合在一起还能够使传感器元件的输出信号至少部分是力传递元件和力接收元件之间的接合面积的函数，因此也是外壳与电极元件之间的接合面积的函数。根据一个实施例，该力传递元件限定有一个盲孔，该盲孔适合于容纳笔杆的一端，而且该盲孔的周壁上设置有至少一个沟槽。这种沟槽能够将空气导入笔杆中，以当记录流体处于消耗状态下时，对可能在笔杆内形成的负压进行平衡。这种负压可能会妨碍或至少干涉记录流体从笔杆内分配出来。该沟槽还有利于将笔杆的端部插装到该盲孔内，当力传递元件由摩擦系数较大的弹性材料制成时，这一点就显得十分有用。手持式电子装置应该能够从一个合理的高度位置上坠落。电子笔的敏感位置就是笔杆，撞击力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子笔，其包括：一主体（１２），一滑动安装在所述主体（１２）内的笔杆（１４），和一传感器部件（１６），该传感器部件的电阻可随着通过笔杆（１４）作用于该传感器部件（１６）上的力的大小而变化，其特征在于：该传感器部件（１６）被设计成一模块单元，该模块单元具有一电极（４１）和一外壳元件（４６），而且该电极与外壳元件设置在基本电绝缘的初始位置上，所述元件（４１；４６）之一被设置成接收来自笔杆（１４）的所述力并被顶推到一个与另一元件（４６；４１）电接触的激励位置上的结构形式；而且，在将所述力释放后，该力接收元件（４１；４６）被设置成自动由激励位置弹回初始位置上的结构形式。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡布斯特伦，马蒂亚斯布赖博恩，彼得格雷丁格，奥拉斯特伦贝里，芒努斯霍尔丁，
申请(专利权)人：阿诺托股份公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]