[实用新型]笔位置传感器

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种与点读机配套使用的笔位置传感器。

背景技术：

目前，市场上有多种共幼儿、儿童使用的语音学习装置，有电子语音书、早教机、点读机等，虽然名称不同但工作原理是基本相同的，现在“点读机”的说法占有主导地位，为了描述方便，我们姑且称它为点读机，它们共同的特点是由笔位置传感器和主机两部分组成，笔位置传感器检测用户手持的笔的点击动作的位置，主机根据点击的位置检索与课本对应的多媒体数据并播放出来。

其中笔位置传感器包括无线信号发射笔、无线信号接收天线阵列和无线信号接收机，无线信号发射笔检测笔的点击动作并发送无线信号，无线信号接收机通过无线信号接收天线阵列接收无线信号发射笔发射的无线信号，并将其处理成点读机主机能接收的信号；无线信号接收天线阵列由水平、竖直两个方向的位置子天线组成，并且相邻位置子天线之间的相对距离是位置子天线宽度的1/3左右；无线信号接收机包括位置子天线信号调理电路和中央处理器，其又有两种形式：一种是使用单独的中央处理器将位置子天线信号调理电路的输出信号处理成坐标数据将其发送给主机的中央处理器(如专利号为“200420003299.8”的实用新型专利)，一种是位置子天线信号调理电路的输出直接发送给主机的中央处理器(如专利号为“200620015965.9”的实用新型专利)，主机的中央处理器将来自位置子天线信号调理电路的信号处理成坐标数据用于检索多媒体数据，值得注意的是，后一种形式无线信号接收机的中央处理器和多媒体处理的中央处理器共用。

现有的技术方案的笔位置传感器工作方式是扫描方式，需要不停的扫描各位置子天线的状态，中央处理器一直处于工作状态不能休眠，一旦休眠则扫描停止不能正常检测到笔的点击动作，而实际应用中大多数时间里系统等待用户输入没有什么功能，所以浪费了很多电量，整机功耗比较大。

考虑到硬件成本，在现有笔位置传感器中的无线接收天线矩阵都使用塑料基材的印刷线路板，其连接线使用导电银浆，另外由于塑料基材的印刷线路板中银浆的导电率要比普通印刷线路板中铜皮的导电率大很多，会引入较大的干扰，由于现有的点读机没能有效的消除干扰，从而影响了点击的准确度，甚至在一些恶劣的环境中使功能失效，另外银浆的价格昂贵，成本高；

现有方案的笔位置传感器的另一外一个问题是，由于相邻的子天线之间的位置偏差是子天线宽度的1/3左右，采样点数相对较少，在点击笔倾斜时精度会降低很多，如果倾斜的角度比较大的话，点击位置会偏离到用户无法忍受的程度。

另外，现在市面上的点读机使用的无线信号发射笔多使用开关检测点击动作，手感差，不符合使用习惯，而“2008200945913”的实用新型专利揭示的一种检测压力的点读笔，解决了手感问题。

实用新型内容：

为了解决现有笔位置传感器的功耗大、抗干扰能力差、成本高、笔倾斜点击精度低、手感差的问题，本实用新型的技术方案如下：

构造一种笔位置传感器，包括无线信号发射笔、无线信号接收天线阵列和无线信号接收机，所述无线信号接收天线阵列包括触发子天线、位置子天线，所述无线信号接收机包括触发子天线信号调理电路、位置子天线信号调理电路、中央处理器；中央处理器通过模拟开关控制指定的位置子天线和位置子天线信号调理电路接通，位置子信号天线调理电路与其接通的位置子天线一起接收来自无线信号发射笔的无线信号，无线信号通过位置子天线信号调理电路的放大、滤波、检波、放大将信号传递给中央处理器，中央处理器按照一定的顺序控制位置子天线和位置子天线信号调理电路接通，扫描位置子天线，并取得每个子天线上的采样数据；本实用新型的特征在于，在中央处理器休眠、停止位置子天线扫描的状态下，触发子天线信号调理电路和与接通的触发子天线一起检测无线信号发射笔发射的无线信号，触发子天线信号调理电路将无线信号的有无转换成高低电平，当有点击动作时，无线信号发射笔发射无线信号，触发子天线信号调理电路将发射笔发射的无线信号转换成一个电平跳沿，电平跳沿触发中央处理器的中断控制器，唤醒中央处理器，中央处理重新开始工作，中央处理器确认无线信号发射笔抬起且没有工作需要处理后，中央处理器使能触发子天线，又一次进入休眠状态，可以看出在没有点击动作的时候，中央处理器处于休眠状态，大大减少了系统功耗。

触发子天线可以有多种形式选择，如图3所示，其优选的触发子天线连接方式是和无线信号接收天线阵列功能区边缘基本重合的环形导线，和其他形式的触发子天线相比其信号强度大、制作工艺简单。