专利名称：点读笔的制作方法
技术领域：
点读笔
扶术领域
本实用新型涉及一种与点读机配套使用的点读笔。
技术背景
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。有一种使用 电磁信号接收原理的电磁信号接收笔，例如专利号为200820092614. 7的实 用新型专利中，就公开了一种"信号接收笔装置"，其使用电磁信号接收笔。
点读笔的原理是首先要检测到笔的点击动作，然后系统开始扫描点击笔 的位置并根据笔的位置选择发音内容。现有点读笔检測笔的检測动作的装置 是开关，如在专利号为200820092614.7的实用新型专利，公开了一种"信 号接收笔装置"，其开关使用轻触开关、碳接触导通的硅胶开关、利用光信 号组成的开关中的一种来检測点击动作。
另外作为写字板配套设备的电磁感应笔的点击检測要解决的问题和点读
笔点击检測要解决的问题基本相同，而写字板电磁感应笔现状是压力传感器 已经代替了开关来检測笔的点击动作，例如在专利号为03158994.4的发明 专利中，就公开了一种"可弯曲式压力感应手写笔"，其将笔尖压力转换成 转速，然后在检测转速从而计算出笔尖的压力，根据笔尖压力判断是否有点 击动作，又如在专利号为200610066172.4的发明专利中，就公开了一种"笔 输入装置及其使用的传感元件"，其使用压阻力传感器检測笔尖压力，根据 笔尖压力判断是否有点击动作。
对于使用开关作为检测笔点击动作的装置的点读笔的笔尖的行程比较 大、点击力大而不匀称，与使用普通笔(钢笔、圆珠笔、铅笔等)相比，手 感相差太远，不符合使用习惯；而现有的写字板中带压力传感器的电磁感应 笔在一定程度上解决了这个问题，但还没有达到和普通笔手感相同的程度， 并且还存在或者结构复杂或者配套电路复杂等问题
实用新型内容
针对现有技术上的缺陷，本实用新型解决无线信号接收原理的点读笔笔 尖的行程大带来的不适合使用习惯的问题，并且有结构、配套电路简单的特 点。
本实用新型解决其技术问題采用的方案是构造一种点读笔，包括笔杆 和笔芯，在所述笔杆内装有压力传感器，笔杆和笔芯组成力传送装置将笔尖 受到的力作用到压力传感器；
在所述笔芯内装有无线信号接收线圈、设有接收电路和检測电路的线路
板；所述笔杆包括依次连接的笔帽、传感器骨架、笔套、笔尾，笔杆内有一 空腔，空腔的顶端是压力传感器，笔芯置于笔杆空腔内，笔芯下端的笔尖由 笔杆下端的开孔伸出。
考虑到在写字板的应用中使用者用笔来划线，压力大小对应线条的粗 细，这就要求压力传感器要求能检测静态的力，以保证在使用者落笔到抬笔 期间的压力始终受到检測，而在点读机应用中，使用者用笔来点击，只要点 击的压力超过一个预先设定的值就可以认为是有效点击，这要求压力传感器 只需检测动态的力既可，因此本实用新型中的压力传感器选择压电式力传感 器，其可以满足检測点击过程中的动态力的要求，其有益效果描述如下与 其他静态力传感器相比，压电式力传感器的灵敏度高，施加很小的力就会有 很大输出， 一方面，笔的笔尖行程可以设计成很小，使用者可以使较小的力 点击就可以使传感器的输出触发线路板上的检测电路，使笔的点击手感好， 另一方面，其他类型的力传感器达到压电式力传感器的灵敏度水平，对其配 套的电路的要求就会很高，甚至有些情况下无法实现，传统的点读笔，使用 开关检渕点击动作的方案有笔尖的行程大、点击过程中前半程需要的力大后 半程需要的力突然变小手感差的问题，使用压电式力传感器则解决了这些问
本实用新型中，优选方案是点击检測线路板上的检測电路使用点击检测 电路(连接关系见图5)和压电式力传感器一起起到感知点击动作的作用， 当使用者点击时，点击检溯线路板输出高电平信号，系统根据此信号启动扫 描过程，此方案的有益效果是，电路简单、成本低廉。
本实用新型中的压电式力传感器，优选方案是使用压电陶瓷片，压电陶 瓷片本来是作为发声器件，其原理是通过在压电陶瓷的两端施加电压，使压 电陶瓷变形、震动，进而产生声音，但注意到压电陶瓷片上的压电陶瓷同时 还有具有对其施加外力时会产生压电电压的特性，其可以起到本实用新型中的压电式力传感器的作用；选用压电陶瓷片的有益效果在于，其易于购买、 价格低廉。
本实用新型中，选用压电陶瓷片作为压电式力传感器，则要有对应的保 护装置，因为压电陶瓷片并不是为压力检測设计，如果没有保护装置会损坏 压电陶瓷片，保护装置的作用是限制压电陶瓷片受力形变的程度，当点击的 力大于压电陶瓷片可以承受的程度时，保护装置将承受多余的力，压电陶瓷 片停止更深度的形变，从而保护压电陶瓷片不受损坏；注意到压电陶瓷片的 形变位移和笔芯的行程相等，所以同时此保护装置也对笔芯的行程起到限制 作用，使笔芯的最大行程得到控制。
本实用新型中，压电陶瓷片的保护装置中包括在压电陶瓷片中心位置支 撑压电陶瓷片的弹性元件，当有点击动作时，笔芯将点击的力施加在压电陶 瓷片的边缘，弹性元件则在中心施加反向的支撑，当点击力较小时则弹性元 件的变形小于压电陶瓷片和传感器骨架之间的间隙，反向支撑力全部由弹性 元件承担，当点击力较大时弹性元件的变形大于压电陶瓷片和传感器骨架之 间的间隙，则反向支撑力由弹性元件和传感器骨架共同承担，传感器骨架的 反向支撑力和笔芯的点击力在一条直线上，从而保护压电陶瓷片不被损坏。
本使用新型中，压电陶瓷片的保护装置中的弹性元件使用弹性硅胶、橡 胶，和弹黉、弹片相比成本低且易于安装。
本实用新型中，所述接收线圏设有圆孔，点击检测线路板前端设有细长 突起，插入接收线圈的圆孔内，形成一个组件，使焊接接收线圈上的非常细 的漆包线变得容易，与接收线圉和点击检測线路板分离的结构相比，解决了 在接收线圏焊接完后只靠漆包线连接，在安装到笔芯过程中带来不便、甚至 漆包线被扯断的问题。
总结本实用新型的点读笔，有以下优点
点击手感符合使用习惯、点击反应速度快、生产装配简单、成本低。
附闺说明-
图1本实用新型点读笔的立体图
图2是图l所示点读笔的剖视图
图3是图2所示的点读笔的笔头部分放大剖视图
图4是图1所示点读笔的分解结构图
5图5是点击检测电路的线路板原理图
其中图1-4是结构图，使用相同的编号、编号规则图中的每个编号代 表一个元件，去掉编号最后一位数字后则表示此单元所在的组件，依次类推 直到最后一位，由此规则编号代表的含义列表如下
1 :笔杆
11 :笔帽
12 :压力传感器
13 :笔套
14 :笔尾
121 :压力传感器骨架 122:信号调理电路线路板
123 :硅胶垫片
124 :压电陶瓷片
2 :笔芯
21 :笔芯骨架
221 :点击检测线路板
222 :接收线圈
3 :限位弹簧
其中图5是点击检测线路板原理图，其标号和代表的元件类型对应表如
下
R :电阻
C :电容
L :接收线圈
Q2: MOSFET
Bl :压电陶瓷片
具体实施方式
:
本实用新型的优选实例描述如下
如图1图2所示，笔杆(l)包括依次连接的笔帽(ll)、压力传感器(12)、笔套(13)、笔尾(14)。
笔芯(2)包括笔芯骨架(21)、点击检測线路板(221)和接收线圈(222), 点击检测线路板的下端长条部分插入接收线圈组成一个组件，此组件插入笔 芯骨架组成笔芯。
如图3所示，笔帽和压力传感器骨架经卡扣连接后形成一空腔，笔帽的 下端有一圆形开孔，压电陶瓷片(124)安装在传感器骨架的下端，笔芯置 于笔杆的空腔内，笔尖由笔帽下端的开孔伸出，笔芯置于笔杆空腔形成力传 送机构，笔芯在笔杆中只能轴向运动，当有力施加到笔尖上时，笔芯会将作 用力转加到压电陶瓷片的边缘上，硅胶垫片(123)作为反作用力的支撑点。
如图3所示，笔芯的中部和笔帽之间有一限位弹簧(3)，限位弹簧的 一端顶住笔芯， 一端顶住笔帽，限位弹簧安装状态的变形力大于笔芯的重力， 呈托起笔芯的态势，使笔芯和压电陶瓷片紧密连接。
如图3所示，传感器骨架下端容纳压电陶瓷片(124)的中心部分有一 个硅胶垫片(123)，其作用是给压电陶瓷片留出变形的空间，又限制其变形 不受过大的力的损伤，起到保护压电陶瓷片的作用。
如图3所示，接收线圈(222)中间设有中空圆孔，点击检测线路板(221) 前端有细长突起，插入接收线圏(222)圆孔中，并将接收线圏焊接到点击 检测线路板之上，并使用紧配合形成一个组件。
如图3所示，笔尖内部有一定位槽，中部有点击检测线路板卡扣，点击 检测线路板和接收线圈组件顺定位槽插入，定位于笔尖中部的卡扣中。
如图3所示，压力传感器骨架(121)的中部凹槽中固定有信号调理线 路板(122)。
如图2所示，压力传感器骨架(121)的下端深入笔帽的上端，并有卡 扣定位，使笔帽和压力传感器(12)紧密连接。
如图2所示，压力传感器骨架(121)的顶端有卡扣和笔套(13)连接, 使传感器骨架和笔套紧密连接，笔套套住传感器骨架和笔帽外露的部分。
如图2所示，笔尾(14)有一圆形孔，使用紧配合连接到笔套(13)圆 形突起之上，起到覆盖压力传感器骨架(121)和笔套之间的卡扣的作用。
压电陶瓷片使用绝缘线连接到点击检测线路板上，在传感器骨架上设有 走线槽，点击检测线路板的连线通过走线槽连接到信号调理线路板(122) 上。如图4所示，整个安装过程是，将点击检測线路板(221)插入接收线 圈(222)并焊接，将压电陶瓷片、检测线路板(221)使用绝缘线焊接到信 号调理电路线路板(122)上，将线路板组件(22)插入笔芯骨架(21)组 成笔芯(2)，将硅胶垫片(123)卡入传感器骨架中，将压电陶瓷片(124〉 卡入传感器骨架(压力)的压电陶瓷片槽内，将信号调理电路线路板(122) 卡入压力传感器骨架(121)中，这时笔芯和压力传感器依靠压电陶瓷片连 线和笔芯上端的伸出项形成松散组件，将限位弹簧(3)套在笔芯骨架(21) 上，将以上部分插入笔帽(11),此时形成一个连接紧密的组件，接下来将 笔套(13)套在以上组件上，最后将笔尾(14)套在笔套上，安装完成，整 个过程简单、流畅。
点击检測线路板、接收线圉、压电陶瓷片的连接关系如图5所示，R5、 R6、 Q2、 Bl组成点击检測电路，当压电陶瓷片(Bl)因使用者点击受到冲 击时其输出电压变髙触发M0SFET(Q2)导通输出髙电平，当没有点击动作时 M0SFET(Q2)导通截止，下拉电阻Rl将输出拉成低电平，R5、 R6的作用是为 压电陶瓷片提供直流工作点。
信号调理电路板将处理来之接收线園的信号，并连接接口电缆，在笔的 等段出线，出线包括电源引线，击检測电路的输出，信号调理信号输出，信 号调理电路的细节请参阅专利号为200826092614. 7的专利。
权利要求1、一种点读笔，包括笔杆和笔芯，在所述笔杆内装有压力传感器，在所述笔芯内装有电磁感应信号接收线圈；其特征在于所述笔杆和笔芯包括力传送装置将笔尖受到的力作用到压力传感器；所述压力传感器使用压电式压力传感器。
2、 根据权利要求1所述的点读笔，其特征在于，所述笔芯中包括检测 电路线路板，检测电路线路板上的检测电路和压电式力传感器一起组成点击 动作检测单元。
3、 根据权利要求1所述的点读笔，其特征在于，所述压电式压力传感 器使用压电陶瓷片。
4、 根据权利要求3所述的点读笔，其特征在于，所述笔杆设有压电陶 瓷片固定和保护装置，保护装置限制笔尖的最大行程，笔尖的最大行程小于 压电陶瓷片最大承受的变形位移。
5、根据权利要求4所述的点读笔，其特征在于，所述压电陶瓷片固定 和保护装置包括弹性元件支撑。
6、根据权利要求5所述的点读笔，其特征在于，所述弹性元件支撑使 用硅胶垫片。
7、根据权利要求1所述的点读笔，其特征在于，笔杆和笔芯之间设有 限位弹簧，限位弹簧安装后的变形弹力大于笔芯的重力，使笔芯和压力传感 器紧密结合。
8、根据权利要求1所述的无线点读笔，其特征在于，接收线圈中间设 有圆孔，线路板前端设有细长突起，插入接收线圈的圆孔内，形成一个组件。
专利摘要本实用新型涉及与点读机配套使用的点读笔，为解决现有点读笔方案点击反应速度慢、装配困难、点击手感不符合使用习惯等问题，本实用新型的点读笔中，在笔杆(1)内装有一个笔芯(2)，笔芯的下端设有从笔头的下部开孔伸出的笔尖；接收线圈(222)和点击检测线路板(221)装于笔芯内；笔杆由笔头(11)、压力传感器(12)、笔套(13)、笔尾(14)组成，传感器骨架的下端固定压电式压力传感器(124)，笔芯将笔尖的压力传送给压力传感器。本实用新型的无线点读笔具有点击手感符合使用习惯、点击反应速度快、生产装配简单等特点。
文档编号G06F3/033GK201348773SQ20092010151
公开日2009年11月18日 申请日期2009年2月13日 优先权日2009年2月13日
发明者伟 崔 申请人:伟 崔