一种无线数码笔及其充电装置的制作方法

本实用新型涉及数码产品领域，尤其涉及一种无线数码笔及其充电装置。

背景技术：

现有的数码笔尽管已经非常接近普通钢笔，但某些方面仍然不尽人意。现有技术中的数码笔至少需要在笔身上开设穿孔来安装电源开关按键及充电插座，使其看起来和普通钢笔具有较大区别，让使用者感觉拿在手中总像是一件电器设备而不是普通的钢笔，影响用户的使用体验，并且在笔身上开设穿孔来安装电源按键开关和充电插座的结构增加了工艺流程且影响笔身轮廓的流畅性。

此外，现有数码笔采用内置的振动开关，虽然其外形上看不到电源开关，但使用时需将笔身振动才能接通电源。这样常导致数码笔在运输过程中因振动而开启，造成资源浪费，影响用户的体验效果。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种无线数码笔及其充电装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种无线数码笔，包括笔杆，所述笔杆内设置有笔芯、电源组件、笔控开关组件、主电路板、镜头模组及无线传输单元，所述笔芯可滑动的位于所述笔杆内，所述笔芯的一端从所述笔杆的前端伸出，所述笔控开关组件位于所述笔芯的另一端；所述笔控开关组件包括笔控开关，所述笔芯在纸面书写时使所述笔控开关接通，所述笔芯离开纸面后使所述笔控开关断开；所述笔控开关在关机状态下第一次接通后使所述电源组件供电、并使所述主电路板上的控制单元上电工作。

在本实用新型所述的无线数码笔中，所述笔控开关组件还包括触头及第一弹性件，所述触头连接在所述笔芯的端部，所述第一弹性件连接在所述笔芯上、并使所述触头抵接至所述笔控开关的表面；所述笔芯在书写时带动所述触头滑动、使所述触头弹性挤压所述笔控开关，从而使所述笔控开关接通。

在本实用新型所述的无线数码笔中，所述笔杆内设置有阻挡件，所述笔芯从所述阻挡件中穿设，所述第一弹性件的两端分别抵接至所述阻挡件及所述触头。

在本实用新型所述的无线数码笔中，所述笔控开关组件还包括笔控电路、电源开关电路和滤波电路，所述控制单元分别与所述笔控电路、电源开关电路及滤波电路电连接。

在本实用新型所述的无线数码笔中，所述笔杆的后端设置有第一电极、第二电极及指示灯，所述第一电极、第二电极及指示灯的外表面与所述笔杆的外表面形成平整表面。

在本实用新型所述的无线数码笔中，所述第一电极、第二电极及指示灯呈环状嵌套设置在所述笔杆的后端；或者，所述指示灯位于所述笔杆后端的中心处，所述第一电极及第二电极分设在所述指示灯的两侧。

本实用新型还提供一种无线数码笔充电装置，包括数码笔及充电器，所述数码笔为上述所述的无线数码笔。

在本实用新型所述的无线数码笔充电装置中，所述充电器上设置有用于插入外接电源的充电插座、用于指示数码笔的充电状态的充电指示灯、与第一电极相抵接的第一充电电极及与第二电极相抵接的第二充电电极；所述数码笔插设在所述充电器的空腔内，并与所述充电器磁性吸合。

在本实用新型所述的无线数码笔充电装置中，所述充电指示灯包括与所述数码笔的指示灯通过导光纤维连接的第一充电指示灯。

在本实用新型所述的无线数码笔充电装置中，所述第一充电电极与第二充电电极为弹性探针，所述弹性探针包括主体及与所述主体滑动连接的探针，所述主体内设置有使所述探针延伸至所述主体外的第二弹性件。

综上所述，实施本实用新型的一种无线数码笔及其充电装置，具有以下有益效果：首先，笔芯第一次接触纸面引起笔控开关导通可以作为电源组件的电源开关信号，使电源组件供电，笔芯在之后的书写时引起笔控开关的通断可以当做笔芯抬笔落笔的信号，即笔控开关可以同时作为电源开关和书写按钮，使数码笔的结构更简单。其次，数码笔用于为电源组件充电的第一电极和第二电极位于笔杆后端的端面上，且电极的外表面与笔杆的外表面形成平整表面，使得从数码笔的外形上看不到通常意义上的电极，并且结构简单，使用方便。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型较佳实施例提供的无线数码笔充电装置的剖视图；

图2a是图1所示无线数码笔充电装置的数码笔摘下笔帽时的立体图；

图2b是图1所示无线数码笔充电装置的数码笔戴上笔帽时的立体图；

图2c是图1所示无线数码笔充电装置的数码笔的笔帽被套在笔杆尾端时的立体图；

图3是图1所示无线数码笔充电装置的数码笔的电极的第一种结构的结构示意图；

图4是图1所示无线数码笔充电装置的数码笔的电极的第二种结构的结构示意图；

图5是图1所示无线数码笔充电装置的数码笔的笔控开关组件的电路图；

图6是图1所示无线数码笔充电装置的数码笔插设在充电器内进行充电时的立体图；

图7是图6所示无线数码笔充电装置的充电器的剖视图；

图8是图6所示无线数码笔充电装置的弹性探针的结构示意图；

图9是图6所示无线数码笔充电装置的数码笔的尾端的剖视图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型较佳实施例提供了一种无线数码笔，包括笔杆1，及设置在笔杆1内的笔芯2、电源组件3、笔控开关组件4、主电路板5、镜头模组6及无线传输单元7。

其中，笔芯2可滑动的位于笔杆1内，且笔芯2的一端从笔杆1的前端伸出，笔控开关组件4位于笔芯2的另一端。笔控开关组件4包括笔控开关41，笔芯2在纸面书写时使笔控开关41导通，笔芯2在离开纸面后使笔控开关41断开。在数码笔关机状态下，笔芯2第一次接触纸面引起笔控开关41导通可以作为电源组件3的电源开关信号，使电源组件3供电，笔芯2在之后的书写时引起笔控开关41的通断可以当做笔芯2抬笔落笔的信号，即笔控开关41可以同时作为电源开关和书写按钮。镜头模组6用于拍摄笔芯2书写位置处的图像以获取笔迹，无线传输单元7主要用于和外部数据处理设备(智能手机等)通讯，将获取的笔迹数据传送给智能手机，以在智能手机的专用APP上再现真实笔迹。笔控开关组件4、镜头模组6及无线传输单元7分别与主电路板5电连接。

如图2a所示，笔杆1包括笔杆本体(未标号)及连接在笔杆本体后端的端盖11，笔芯2从笔杆本体的前端伸出。如图2b所示，笔杆1上套设有笔帽10，不使用数码笔时，可以将笔帽10套设在笔杆1的前端，以保护笔芯2。使用数码笔时，可以摘下笔帽10，露出笔芯2，以图2a所示的方式在数码本上书写，书写的笔迹经由内置在笔杆1内的无线传输单元7传送给智能手机；或者，可以将笔帽10套在笔杆1的后端，以图2c所示的方式使用，这样更符合大多数人的使用习惯，也是书法界推荐的平衡笔杆重量的书写方式。

本实施例中，无线传输单元7设置在笔杆1的后端，为了不影响天线传输效率，笔杆1的后端可以由塑料或不影响天线收发效果的材质制成。同理，还可以将笔帽10(或笔帽10的中部)采用塑料或不影响天线收发效果的材质制成。

结合图3所示，笔杆1的后端的端面上设置有第一电极12、第二电极13和指示灯14。其中，第一电极12与第二电极13由铜制等导电材料制成，用于与充电器内的充电电极电连接，第一电极12与第二电极13可以通过导线、金属触片或弹性探针与主电路板5电连接。指示灯14为透明导光体，其本身不发光，真正发光的是笔内的LED指示灯77(如图1所示)，LED指示灯77发出的光经由指示灯14发射到笔外。

本实施例中，第一电极12、第二电极13及指示灯14位于端盖11后端的端面上，且呈环状嵌套设计。第一电极12位于最内圈，第二电极13位于外圈，指示灯14位于第一电极12与第二电极13之间，以使第一电极12与第二电极13电气隔离。第一电极12、第二电极13及指示灯14三者紧密连接，可以通过刚性嵌套注塑在端盖11内。

优选的，第一电极12、第二电极13及指示灯14的外表面与笔杆1的外表面间形成平整表面，使得从数码笔的外形上看不到通常意义上的电极，增加产品的美观性。

可以理解的是，本实施例并不限定第一电极12、第二电极13及指示灯14的具体安装方式，只要第一电极12、第二电极13及指示灯14位于笔杆1的后端的端面上即可。即第一电极12、第二电极13及指示灯14可以不是环状嵌套设计，而是其它结构。如图4所示，指示灯14位于笔杆1的后端端面的中心处，第一电极12和第二电极13分设在指示灯14的两侧，以使第一电极12与第二电极13电气隔离。

如图1所示，笔控开关组件4主要包括笔控开关41、触头42及第一弹性件43。其中，笔芯2可滑动的位于笔杆1内，笔芯2具有笔尖的一端从笔杆本体的前端伸出。触头42为柔性制件，其紧密套装在笔芯2的另一端，笔控开关41位于触头42背离笔芯2的一侧。书写时，笔尖接触纸面，触头42随笔芯2一起在笔杆本体内移动，使触头42弹性挤压笔控开关41，从而使笔控开关41受挤压而被接通。本实施例中，笔控开关41为一种薄膜开关，接通压力约50g左右，使用者只需在纸面上轻点一下笔尖，即可使笔控开关41接通。当笔尖离开纸面后，笔控开关41靠自身弹力将触头42推开，使笔控开关41处于断开状态。

第一弹性件43为弹簧，其套设在笔芯2上，用于抵消笔芯2的自重，使得笔尖即便离开纸面时笔控开关41断开后，触头42也不至于由于笔芯2的自重而离开笔控开关41的表面。换言之，第一弹性件43使得触头42和笔控开关41始终保持接触状态，以确保书写时不会产生笔尖松脱的感觉。笔杆1内设置有阻挡件15，笔芯2从阻挡件15中穿设，弹簧的两端分别弹性抵接至阻挡件15及触头42，且弹簧的弹力恰好抵消笔芯2的自重，使触头42和笔控开关41保持恰好接触的状态，避免触头42在弹簧弹力的作用下将笔控开关41接通，使触头42只有在书写时才能将笔控开关41接通。

笔控开关41的电极411折弯贴在主电路板5上，以金属上压片412和金属下压片413通过螺钉等紧固件紧紧压合在一起，使笔控开关41和主电路板5保持可靠的电气连通关系。

镜头模组6位于笔杆1内，其用于拍摄笔芯2书写位置处的图像以获取笔迹，镜头模组6主要包括摄像镜头61、透红外镜片62、图像传感器63、镜筒柔性电路板64及镜筒柔性电路板插座65。书写时，装在笔杆1前部的摄像镜头61拍摄笔尖位置的图像，通过透红外镜片62滤掉自然光后，将保留的二维码图像在图像传感器63上成像。图像传感器63上的图像数据通过镜筒柔性电路板64及镜筒柔性电路板插座65传输给主电路板5上的控制单元51，经控制单元51处理后转换成笔尖坐标数据传递给无线传输单元7。

无线传输单元7主要用于和外部数据处理设备通讯，将书写的笔迹数据传送给智能手机，以在智能手机的专用APP上再现真实笔迹。本实施例中，无线传输单元7为蓝牙结构，其主要包括蓝牙电路板71、蓝牙芯片72、蓝牙天线73、蓝牙柔性电路板插座74、主柔性电路板75、主柔性电路板插座76。具体的，蓝牙电路板71依次经由蓝牙柔性电路板插座74、主柔性电路板75及主柔性电路板插座76与主电路板5电连接，使主电路板5上的控制单元51发出的笔迹数据能够传递给蓝牙电路板71上的蓝牙芯片72，蓝牙芯片72接收的笔迹数据经过再处理，由蓝牙电路板71上的蓝牙天线73发出给连通的智能手机。

进一步的，蓝牙电路板71上设置有LED指示灯77，LED指示灯77发出的灯光经由笔杆1尾端的指示灯14发射到笔外。

结合图5所示，笔控开关组件4还包括笔控电路44、电源开关电路45和滤波电路46，主电路板5上的控制单元51分别与笔控电路44、电源开关电路45及滤波电路46电连接。没开机时，若笔控开关41接通，将导致场效应管Q1接通，场效应管Q1经电阻R4将三极管Q2导通，三极管Q2的导通使得电源开关管Q3导通，从而使电池电压BAT+馈送给电源电压Vbat，电源电压Vbat经稳压处理后给控制单元51及整个数码笔供电。控制单元51得电开始运行后，首先将POWER-ON信号置高，并通过电阻R5使三极管Q2保持导通状态，进而使电源开关管Q3在笔控开关41断开时依然能保持导通，锁定整机电源继续供电而不受笔控开关41断开的影响。同时，每次笔控开关41接通时，通过电阻R2和电阻R3的分压，将电池电压BAT+转换为控制单元51能够接受的高电平作为PEN-TOUCH信号馈送给控制单元51，通知控制单元51笔尖已接触纸面(此时数码笔为落笔状态)。每次笔控开关41断开时，又通过电阻R3将PEN-TOUCH信号拉低，通知控制单元51笔尖已离开纸面(此时数码笔为抬笔状态)。滤波电路46对笔控开关41的通断信号PEN-TOUCH进行滤波，使其更平稳。

对于控制单元51而言，只需在得电时(即笔控开关41第一次导通使控制单元51得电时)拉高POWER-ON信号，将电源开关管Q3锁定为导通状态，即可保证整机电源不受笔控开关41接下来的通断的影响。其它时间都只需要检测PEN-TOUCH信号的状态，PEN-TOUCH信号为高电平时数码笔为落笔状态，PEN-TOUCH信号为低电平时数码笔为抬笔状态，控制单元51在落笔后处理拍摄的图像，抬笔时不处理图像。由于控制单元51的开机流程时间很短(约为20ms)，所以不影响开机后处理拍摄的图像，最多丢失第一幅图像。实践发现，即便丢失第一幅图像，也不影响书写效果。如果告知用户，在书写前先点一下纸面再开始书写，则完全不受任何影响。

由于数码笔待机状态(没书写时)的耗电很小，只有1mA左右，所以本申请不设关机电路，当待机时间超过若干分钟(比如10分钟)时，数码笔自动关机，耗电变为零。

如图6所示，本实用新型较佳实施例还提供一种无线数码笔充电装置，包括数码笔100及用于为数码笔100充电的充电器200，数码笔100为上述所述的无线数码笔。

使用时，将数码笔100插入充电器200内进行充电，充电器200上设置有一个正好容纳数码笔100后端的空腔(未标号)。充电器200上还设置有用于插入外接电源的充电插座201，及用于指示充电状态的充电指示灯，充电指示灯包括第一充电指示灯202和第二充电指示灯203。一般情况下，第二充电指示灯203在充电插座201插入电源时立即点亮，表示充电插座201已连接电源。第一充电指示灯202在数码笔100插入空腔时才点亮，表示充电开始。当数码笔100在充电时，第一充电指示灯202点亮，当数码笔100充电完成后，第一充电指示灯202熄灭。

本实施例中，第一充电指示灯202本身不发光，属于被动发光，第一充电指示灯202将笔杆1后端的指示灯14的光通过导光纤维(未示出)引导至第一充电指示灯202处而发光。

如图7所示，充电器200的空腔内设置有第一充电电极204和第二充电电极205，第一充电电极204与第二充电电极205分别与充电插座201电连接，以使充电电极接收外界输入的电源能量。本实施例中，第一充电电极204和第二充电电极205为弹性探针，分别焊接在充电器的充电器电路板206(如图1所示)上。当数码笔插入充电器200内进行充电时，第一充电电极204与数码笔的第一电极12相抵接，第二充电电极205与数码笔的第二电极13相抵接。

如图8所示，弹性探针包括主体81和探针83，主体81与探针83均由铜制材料制成。其中，主体81大致呈圆筒状结构，探针83可滑动的连接在主体81内。主体81内设置有第二弹性件84，该第二弹性84件可以为弹簧等结构，第二弹性件84使探针83在未受压力时从主体81的一侧延伸出来。当探针83接触数码笔电极时，探针83受力缩回，主体81内的第二弹性件84保持了对探针83的压力，避免探针回缩，从而增强充电电极与数码笔电极连接的可靠性。

弹性探针还包括用于与电路板连接的连接体82，连接体82大致呈L形，其一端和主体81刚性连接，另一端可直接焊接在充电器200内的充电器电路板206上(如图1所示)。

本实施例中，数码笔100的第一电极12与第二电极13也是通过弹性探针实现与蓝牙电路板71的电连接，从而保持和整机电源电路接通。如图9所示，与第一电极12及第二电极13对应的两个弹性探针分别焊接在蓝牙电路板71上，两个弹性探针分别压紧对应的第一电极12与第二电极13，以保证电气上的良好接通。

如图1所示，为了增加数码笔100与充电器200之间电气连接的稳定性，笔杆1内设置有第一磁铁16，充电器200内设置有第二磁铁207，第一磁铁16位于笔杆1的后端，并与第二磁铁207的位置相对应。当数码笔100插入充电器200内进行充电时，第一磁铁16与第二磁铁207磁性吸合，以确保充电器200内的充电电极与数码笔100上的电极紧密接触。

综上所述，实施本实用新型的一种无线数码笔及其充电装置，具有以下有益效果：

首先，笔芯第一次接触纸面引起笔控开关导通可以作为电源组件的电源开关信号，使电源组件供电，笔芯在之后的书写时引起笔控开关的通断可以当做笔芯抬笔落笔的信号，即笔控开关可以同时作为电源开关和书写按钮，使数码笔的结构更简单。

其次，数码笔用于为电源组件充电的第一电极和第二电极位于笔杆后端的端面上，且电极的外表面与笔杆的外表面形成平整表面，使得从数码笔的外形上看不到通常意义上的电极，并且结构简单，使用方便。

虽然本实用新型是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对本实用新型进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本实用新型做各种修改，而不脱离本实用新型的范围。因此，本实用新型不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本实用新型权利要求范围内的全部实施方式。