專利名稱：電磁式觸控裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及觸摸控制技術領域，尤其涉及一種電磁式觸控裝置。
背景技術：
觸摸控制技術被越來越多的應用在電子產品領域。目前，主流的觸摸屏技術主要有以下幾種電阻式、電容式和電感式。其中，電感式觸控屏按工作原理可分為有源和無源， 有源無源主要是針對電磁觸控筆而言。
有源電磁式觸控裝置可稱之為主動式電磁觸控裝置，其工作原理是電磁觸控筆主動發(fā)射電磁信號，天線板接收信號并傳給控制系統(tǒng)，然后控制系統(tǒng)將信號進行放大濾波后經控制系統(tǒng)的MCU處理后發(fā)送觸控信息。
無源電磁式觸控裝置又稱被動式電磁觸控裝置，其工作原理是主控板控制信號由天線板發(fā)射，無源電磁觸控筆在感應到信號后會產生一定頻率的震蕩信號，該信號再由天線板接收傳送給控制系統(tǒng)，然后控制系統(tǒng)將信號進行放大濾波后經控制系統(tǒng)的MCU處理后發(fā)送觸控信息。
在實際使用中發(fā)現，有源電磁觸控裝置在大尺寸電感觸控應用方面反應靈敏，筆壓較易實現，但存在使用過程中需為有源電磁觸控筆更換電池或充電的煩惱。而無源電磁觸控筆在主控板上因為信噪比因素而易受干擾。現有電磁觸控裝置采用傳統(tǒng)的RC電路組成的低通、高通濾波器，這種傳統(tǒng)的RC電路濾波的原理是將信號進行衰減，低通濾波在高頻段衰減更多，高通濾波則是在低頻段衰減更多，而在衰減的過程中有用信號也會跟著衰減一部分，特別是在干擾比較大或干擾信號頻段與電磁觸控筆發(fā)射信號頻段相近的惡劣環(huán)境下通過高通低通濾波很難獲得較好信噪比。發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供一種電磁式觸控裝置，能分別有效配合有源電磁觸控筆和無源電磁觸控筆使用。
為解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案一種電磁式觸控裝置，包括天線模組，所述天線模組包括用于向配套使用的電磁觸控筆發(fā)射控制信號的信號發(fā)射電路和用于接收電磁觸控筆發(fā)射的觸控信號的信號接收天線；以及與天線模組相連的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括連接于信號接收天線、對所接收的觸控信號進行放大處理的信號放大電路；連接于信號放大電路以對經放大的信號進行濾波處理并輸出兩路信號的濾波電路； 檢波及積分電路，對濾波電路輸出的第一路信號進行檢波及積分處理；施密特觸發(fā)電路，對濾波電路輸出的第二路信號進行頻率相角檢測；數據處理及通信模塊，對經檢波及積分電路處理的第一路信號進行模數轉換比較以計算出電磁觸控筆的X/Y 二維坐標，并對經施密特觸發(fā)電路處理的第二路信號進行頻率分析計算以確定電磁觸控筆所處狀態(tài)；其中，所述信號接收天線為兩路，針對每一路信號接收天線均設有一路信號放大電路; 所述濾波電路為同時對所述兩路信號接收天線接收到的并經放大處理的觸控信號并進行濾波處理的加減法比較濾波電路。
進一步地，所述信號發(fā)射電路包括發(fā)射天線以及信號發(fā)射控制電路。
進一步地,所述信號接收天線由X方向和Y方向的閉合線圈組成。
進一步地，所述電磁式觸控裝置還包括有源電磁觸控筆或無源電磁觸控筆。
進一步地，天線模組通過柔性電路板連接到控制系統(tǒng)。
進一步地，所述數據處理及通信模塊還包括有用于與相應的系統(tǒng)端進行通訊的 USB接口或內部整合電路。
采用上述技術方案后，本發(fā)明至少具有如下有益效果本發(fā)明在同一電磁觸控裝置上同時設置有信號發(fā)射電路和兩路信號接收天線，并且采用加減法比較濾波電路，從而使本發(fā)明電磁式觸控裝置可以配合無源電磁觸控筆使用，也可以配合有源電磁觸控筆使用，應用范圍更廣。
本發(fā)明會一次同時選通兩個同一方向的線圈如Xn和Xn+m接收信號,假若Xn收到電磁觸控筆的信號，那么Xn+m就是電磁觸控筆信號以外的干擾信號。而再配合加減法比較濾波電路進行濾波，與傳統(tǒng)的RC組成的低通、高通濾波器相比，加減法比較濾波電路可達到更好的濾波效果，提取信噪比更好的信號。


圖I是本發(fā)明電磁式觸控裝置的系統(tǒng)原理框圖。
具體實施方式
需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互結合，下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
如圖I所示，本發(fā)明提供一種電磁式觸控裝置，包括天線模組I，所述天線模組I包括用于向配套使用的電磁觸控筆3發(fā)射控制信號的信號發(fā)射電路10和用于接收電磁觸控筆2發(fā)射的觸控信號的信號接收天線12，其中，所述信號發(fā)射電路10包括發(fā)射天線100以及信號發(fā)射控制電路102，所述信號接收天線12設有兩路，與現有電磁式觸控裝置的信號接收天線一樣，本發(fā)明的信號接收天線12也由X方向和 Y方向的閉合線圈組成；與天線模組I相連的控制系統(tǒng)2，優(yōu)選地，是使用柔性電路板來連接天線模組I和控制系統(tǒng)2，所述控制系統(tǒng)2又包括連接于信號接收天線12對所接收的觸控信號進行放大處理的信號放大電路20，具體實施時，是針對每一路信號接收天線均設有一路信號放大電路20 ；連接于信號放大電路21以對經放大的信號進行濾波處理并輸出兩路信號的濾波電路 21，本發(fā)明采用的濾波電路21為同時對所述兩路信號接收天線12接收到的并經放大處理的觸控信號進行濾波處理的加減法比較濾波電路；檢波及積分電路22，對濾波電路21輸出的第一路信號進行檢波及積分處理；施密特觸發(fā)電路24，對濾波電路21輸出的第二路信號進行頻率相角檢測；數據處理及通信模塊26，對經檢波及積分電路22處理的第一路信號進行模數轉換比較以計算出電路電磁觸控筆3的X/Y 二維坐標，并對經施密特觸發(fā)電路24處理的第二路信號進行頻率分析計算以確定電磁觸控筆所處狀態(tài)，所述數據處理及通信模塊26可采用MCU。所述數據處理及通信模塊還包括有用于與相應的系統(tǒng)端進行通訊的USB接口或內部整合電路，以便將經過處理的觸控信號發(fā)送給系統(tǒng)端。在一個實施例中，還可為所述電磁式觸控裝置配備電磁觸控筆3，所述電磁觸控筆3可以為有源電磁觸控筆或無源電磁觸控筆。以下針對本發(fā)明電磁式觸控裝置的工作原理進行說明。首先，控制系統(tǒng)判斷是否存在有源電磁觸控筆，即主動檢測是否有相應的有源電磁觸控筆發(fā)出的觸控信號，如有則進行后續(xù)的觸控信息處理；當沒有有源觸控信號時，則由天線模組發(fā)射控制信號，然后再逐一掃描接收天線的X向和Y向的閉合線圈，當檢測到無源電磁觸控筆反饋的觸控信號后，則進行后續(xù)的觸控信號處理，若仍未檢測到無源電磁觸控 筆則停止控制信號的發(fā)射，再次進行檢測有源電磁觸控筆的步驟，如此重復進行檢測，直到發(fā)現有相應的電磁觸控筆發(fā)出了觸控信號。 在配合有源電磁觸控筆使用時，由于有源電磁筆由電源部分和震蕩電路組成，震蕩電路產生一定頻率的正弦波通過電感發(fā)射，信號接收天線12通過MCU的控制分別依次選中X方向的線圈和Y方向的線圈進行觸控信號的接收，接收到的觸控信號經由信號放大電路進行放大。放大后的信號再由加減法比較濾波電路進行濾波，本發(fā)明采用的加減法比較濾波電路在工作時，將包含電磁觸控筆觸控信號和干擾信號疊加的信號與單純的干擾信號直接相加或相減，具體是相加還是相減需要根據天線模組I所收到信號的相位進行確定，若相位相同則相減，反之則相加，經上述處理后即只剩下電磁觸控筆的觸控信號，從而實現濾波功能。具體工作時，在掃描接收X方向線圈信號時同時打開兩個線圈Xn和Xn+m(m>5)，在相同環(huán)境下，Xn和Xn+m收到的干擾信號相同或相近，此干擾信號包含空間電磁波干擾、LCD背光干擾、天線模組發(fā)射線圈產生的干擾等等，將Xn和Xn+m的信號分別經放大后，通過調整增益使得在沒有電磁觸控筆信號存在時兩路信號盡可能的接近，然后再由加減法比較濾波電路進行相加或相減，具體使用加法電路還是減法電路是由天線的走線方式決定，具體是由天線的線圈內的電流方向，如果線圈所有走線方向都相同，即信號端和接地端的方向一致，那么信號的相位相同，則使用減法電路，否則使用加法電路。幅度相等相位相同的干擾信號相減可以把干擾信號大幅度降低。經放大濾波后的信號再分成兩路，第一路信號經過檢波及積分電路進行相應處理后輸入MCU進行A/D轉換(模/數轉換)比較，從而計算出電磁觸控筆的X/Y 二維坐標。第二路信號經施密特觸發(fā)電路后進入MCU進行頻率分析計算，確定電磁觸控筆所處狀態(tài)，再由MCU向相應的系統(tǒng)端發(fā)送觸控信息。而在配合無源電磁觸控筆使用時，由于無源電磁觸控筆沒有接任何形式供電裝置，而只有電容和電感組成的LC電路。在未檢測到有源電磁觸控筆的觸控信號時，則控制信號放射電路發(fā)射預定頻率的方波信號，通過通道選擇先依次以Y方向的線圈為發(fā)射天線，X方向的線圈為接收線圈。無源電磁觸控筆接收到方波信號，在方波信號的激勵下會產生一定頻率的正弦波，所述正弦波再通過筆內電感向周圍空間發(fā)射。接收天線的X方向的線圈接收信號，再由信號放大電路對收到的觸控信號進行放大。放大后的信號再由加減法比較濾波電路進行濾波，其濾波原理和方式與上述配合有源電磁觸控筆使用時的濾波處理方式相同。經放大濾波后的信號再分成兩路，第一路信號經過檢波及積分電路后輸入MCU進行A/D轉換比較，計算出電磁觸控筆的X方向坐標，再以同樣方式接收計算出電磁觸控筆的Y方向坐標。而第二路信號則經施密特觸發(fā)電路后進入MCU進行頻率分析計算，確定電磁觸控筆所處狀態(tài)。再最終由MCU再向相應的系統(tǒng)端發(fā)送觸控信息。盡管已經示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換 和變型，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等同范圍限定。
權利要求
1.一種電磁式觸控裝置，包括 天線模組，所述天線模組包括用于向配套使用的電磁觸控筆發(fā)射控制信號的信號發(fā)射電路和用于接收電磁觸控筆發(fā)射的觸控信號的信號接收天線；以及 與天線模組相連的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括 連接于信號接收天線、對所接收的觸控信號進行放大處理的信號放大電路； 連接于信號放大電路以對經放大的信號進行濾波處理并輸出兩路信號的濾波電路； 檢波及積分電路，對濾波電路輸出的第一路信號進行檢波及積分處理； 施密特觸發(fā)電路，對濾波電路輸出的第二路信號進行頻率相角檢測； 數據處理及通信模塊，對經檢波及積分電路處理的第一路信號進行模數轉換比較以計算出電磁觸控筆的X/Y 二維坐標，并對經施密特觸發(fā)電路處理的第二路信號進行頻率分析計算以確定電磁觸控筆所處狀態(tài)； 其特征在于，所述信號接收天線為兩路，針對每一路信號接收天線均設有一路信號放大電路；所述濾波電路為同時對所述兩路信號接收天線接收到的并經放大處理的觸控信號進行濾波處理的加減法比較濾波電路。
2.如權利要求I所述的電磁式觸控裝置，其特征在于，所述信號發(fā)射電路包括發(fā)射天線以及信號發(fā)射控制電路。
3.如權利要求I所述的電磁式觸控裝置，其特征在于，所述信號接收天線由X方向和Y方向的閉合線圈組成。
4.如權利要求I所述的電磁式觸控裝置，其特征在于，所述電磁式觸控裝置還包括有源電磁觸控筆或無源電磁觸控筆。
5.如權利要求I所述的電磁式觸控裝置，其特征在于，天線模組通過柔性電路板連接到控制系統(tǒng)。
6.如權利要求I所述的電磁式觸控裝置，其特征在于，所述數據處理及通信模塊還包括有用于與相應的系統(tǒng)端進行通訊的USB接口或內部整合電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電磁式觸控裝置，包括天線模組，所述天線模組包括信號發(fā)射電路和信號接收天線；及與天線模組相連的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括信號放大電路；連接于信號放大電路以對經放大的信號進行濾波處理并輸出兩路信號的濾波電路；檢波及積分電路；施密特觸發(fā)電路；數據處理及通信模塊；其中，所述信號接收天線為兩路，針對每一路信號接收天線均設有一路信號放大電路；所述濾波電路為同時對兩路信號接收天線接收到的并經放大處理的觸控信號進行濾波處理的加減法比較濾波電路。本發(fā)明在同一電磁觸控裝置上同時設置信號發(fā)射電路和兩路信號接收天線，并配合加減法比較濾波電路，從而可配合無源電磁觸控筆使用，也可配合有源電磁觸控筆使用。
文檔編號G06F3/0354GK102929411SQ201210390360
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月15日 優(yōu)先權日2012年10月15日
發(fā)明者謝磊, 賀愛蘭 申請人:賀愛蘭, 謝磊, 詹金良, 黃紹中