專利名稱：一種使用蜂鳴片發(fā)射超聲信號(hào)的數(shù)碼筆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種使用蜂鳴片發(fā)射超聲信號(hào)的數(shù)碼筆，屬信息處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在公開(kāi)的數(shù)碼筆產(chǎn)品可以在普通紙上寫(xiě)字、繪畫(huà)的同時(shí)，將筆跡真實(shí)地顯示在電腦上，然后實(shí)現(xiàn)在電腦上任意編輯、存儲(chǔ)、打印，廣泛地應(yīng)用在電化教學(xué)、會(huì)議演講等各種領(lǐng)域和場(chǎng)合。其中基于超聲波原理的數(shù)碼筆系統(tǒng)中，基本使用聚氟乙烯(PVDF)膜材料做成的發(fā)射頭發(fā)射超聲波信號(hào)，在瞬間高電壓激勵(lì)下發(fā)射超聲波信號(hào)，其缺點(diǎn)為對(duì)溫度敏感，工作溫度范圍窄，另外的主要缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是通供一種廉價(jià)和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的壓電蜂鳴片作為數(shù)碼筆的超聲波發(fā)射器，它能在數(shù)碼筆中大量使用，替代現(xiàn)有的昂貴的PVDF膜材料。 本實(shí)用新型在數(shù)碼筆中采用價(jià)格便宜的普通的壓電蜂鳴片作為超聲波發(fā)射器，利
用壓電陶瓷片的工作原理，即利用壓電效應(yīng)的可逆性，在其上施加超音頻電壓，就可產(chǎn)生機(jī)
械振動(dòng)發(fā)射超聲波，數(shù)碼筆系統(tǒng)中使用一個(gè)或多個(gè)超聲波發(fā)射器，解決了壓電蜂鳴片發(fā)射
超聲波的問(wèn)題，可以在數(shù)碼筆上使用壓電蜂鳴片。但一般壓電蜂鳴片其聲束指向性較高，超
聲波發(fā)射角度一般在60度左右，因其發(fā)射角度小，使用在數(shù)碼筆上時(shí)，接收器很容易出現(xiàn)
接收不到信號(hào)的情形，所以本實(shí)用新型使用多片蜂鳴片排列在數(shù)碼筆不同位置和角度，從
而解決了發(fā)射出的超聲信號(hào)角度不足的問(wèn)題，其次也通過(guò)多片蜂鳴片位置的信息可以計(jì)算
出數(shù)碼筆筆尖的位置，可以解決了超聲數(shù)碼筆傾斜時(shí)引起的定位精度誤差問(wèn)題。 本實(shí)用新型的好處是使用廉價(jià)的壓電蜂鳴片作為超聲波發(fā)射器，顯著降低了成
本，縮小了產(chǎn)品的體積；也使數(shù)碼筆上可以使用多個(gè)發(fā)射器裝置，以便用于多點(diǎn)定位和立體
定位成為了可能。 本發(fā)明中所述的數(shù)碼筆，由發(fā)射器和接收器兩部份組成，發(fā)射器使用壓電蜂鳴片發(fā)射超聲波信號(hào)，位于接受器不同位置的多個(gè)接收頭可以接收到壓電蜂鳴片發(fā)出的超聲信號(hào)，接收器以其它發(fā)射器發(fā)射的無(wú)線或有線時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)作為時(shí)間起點(diǎn)，由超聲波信號(hào)到各接收頭的時(shí)間或時(shí)間差計(jì)算發(fā)射器在不同時(shí)刻的位置。即發(fā)射器先可以發(fā)射一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)被接收器接收到后得到第一個(gè)時(shí)間點(diǎn)；不失一般性，當(dāng)接收器的其中一個(gè)接收頭收到蜂鳴片發(fā)射的超聲波信號(hào)后，就得到了第二個(gè)時(shí)間點(diǎn)；另一個(gè)接收頭收到蜂鳴片發(fā)射的超聲波信號(hào)后，得到第三個(gè)時(shí)間點(diǎn)；再根據(jù)已知超聲波在空氣中傳播的速度，就可以知道發(fā)射器與接收器各個(gè)接收頭之間的距離，再根據(jù)三角定理，就可以計(jì)算出發(fā)射器相對(duì)于接收器的距離，當(dāng)發(fā)射器是一只筆時(shí)，通過(guò)不斷地重復(fù)以上的定位過(guò)程，就可以計(jì)算出在不同時(shí)刻時(shí)筆相對(duì)于接收器的位置。 當(dāng)數(shù)碼筆的發(fā)射器使用一片蜂鳴片時(shí)，通過(guò)壓電蜂鳴片先發(fā)射超聲波信號(hào)，然后關(guān)閉壓電蜂鳴片的發(fā)射，在接收器分別接收到時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)和壓電蜂鳴片發(fā)射的超聲信號(hào)后，即可以根據(jù)接收頭和接收頭接收到超聲信號(hào)的時(shí)間或時(shí)間差計(jì)算出發(fā)射器相對(duì)于接收 器的位置。 當(dāng)數(shù)碼筆的發(fā)射器使用兩片或多片位置接近的蜂鳴片時(shí)，這些壓電蜂鳴片可以有 夾角的擺放在一起，則超聲波發(fā)射的最大角度等于所有蜂鳴片發(fā)射角度之和減去所有蜂鳴 片發(fā)射角度的重合角度之和，通過(guò)這樣方式就可以擴(kuò)大蜂鳴片的發(fā)射角度，滿足了數(shù)碼筆 的需要，若使用多片蜂鳴片，最大可以達(dá)到360度的超聲信號(hào)覆蓋；通過(guò)每片蜂鳴片在不同 的時(shí)間發(fā)射超聲波信號(hào)方法，可以避免多路超聲信號(hào)之間干擾問(wèn)題。 當(dāng)數(shù)碼筆的發(fā)射器含有兩片位置想離較遠(yuǎn)的壓電蜂鳴片時(shí)，第一壓電蜂鳴片和第 二壓電蜂鳴片之間的已知距離較大時(shí)，就可以確定由第一壓電蜂鳴片和第二壓電蜂鳴片確 定的中間線和延長(zhǎng)線，根據(jù)同在中間線和延長(zhǎng)線上的數(shù)碼筆的筆尖與第一壓電蜂鳴片或第 二壓電蜂鳴片的距離，即可以確定筆尖的精確位置。使用相似的計(jì)算方式，也可以計(jì)算出其 它數(shù)碼筆器件的位置，如筆的尾部、筆的中點(diǎn)。 為了避免多路超聲信號(hào)之間干擾問(wèn)題，可以讓每片蜂鳴片發(fā)射不同頻率的超聲波 信號(hào)。

附圖為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型方法的示意圖。
圖1是數(shù)碼筆含有一片壓電蜂鳴片的示意圖。 圖2是數(shù)碼筆含有兩片位置接近的壓電蜂鳴片的示意圖。 圖3是數(shù)碼筆含有兩片位置較遠(yuǎn)，分別在筆頭和筆尾的壓電蜂鳴片的示意圖。 圖1中，l.接收器，2.發(fā)射器，3. —個(gè)或一組接收頭，4. 一個(gè)或一組接收頭，5.壓 電蜂鳴片。 圖2中，1.接收器，2.數(shù)碼筆，3. —個(gè)或一組接收頭，4. 一個(gè)或一組接收頭，5.第 一壓電蜂鳴片，6.第二壓電蜂鳴片。 圖3中，1.接收器，2.數(shù)碼筆，3. —個(gè)或一組接收頭，4. 一個(gè)或一組接收頭，5.第 一壓電蜂鳴片，6.第二壓電蜂鳴片，7.筆尖，8.中線和延長(zhǎng)線(虛線)。
具體實(shí)施方式下面給出第一個(gè)實(shí)施例。 參見(jiàn)圖l，發(fā)射器(2)含有一片壓電蜂鳴片(5)，蜂鳴片的發(fā)射面朝向接收頭的方 向，發(fā)射器(2)以無(wú)線或有線方式發(fā)送時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，同時(shí)通過(guò)壓電蜂鳴片(5)先發(fā)射超聲 波信號(hào)，然后關(guān)閉壓電蜂鳴片(5)的發(fā)射，在接收器(1)分別接收到時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)和壓電蜂 鳴片(5)發(fā)射的超聲信號(hào)后，即可以根據(jù)接收頭(3)和接收頭(4)接收到超聲信號(hào)的時(shí)間 或時(shí)間差計(jì)算出發(fā)射器相對(duì)于接收器(1)的位置，如此循環(huán)，就可以計(jì)算出壓電蜂鳴片(5) 在不同時(shí)刻相對(duì)于接收器(1)的位置 下面是第二個(gè)實(shí)施例，參見(jiàn)圖2，發(fā)射器(2)含有兩片位置接近的壓電蜂鳴片第 一壓電蜂鳴片(5)，第二壓電蜂鳴片(6)或更多片蜂鳴片(以下說(shuō)明以兩片蜂鳴片為例)， 第一壓電蜂鳴片(5)和第二壓電蜂鳴片(6)之間的距離已知，蜂鳴片的發(fā)射面朝向接收頭 的方向，發(fā)射器在T0時(shí)刻以無(wú)線或有線方式發(fā)送時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，同時(shí)通過(guò)第一壓電蜂鳴片(5) 先發(fā)射超聲波信號(hào)，持續(xù)時(shí)間為Sl，然后關(guān)閉第一壓電蜂鳴片(5)的發(fā)射；在T1時(shí)刻通 過(guò)第二壓電蜂鳴片(6)發(fā)射超聲波信號(hào)，持續(xù)時(shí)間為S2，然后關(guān)閉第二壓電蜂鳴片(6)的 發(fā)射。在接收器(1)分別接收到時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)和第一壓電蜂鳴片(5)，第二壓電蜂鳴片(6) 發(fā)射的超聲信號(hào)后，即可以得知一組接收頭接收到不同信號(hào)的時(shí)間或時(shí)間差，如此循環(huán)，就 可以計(jì)算出第一壓電蜂鳴片(5)和第二壓電蜂鳴片(6)在不同時(shí)刻相對(duì)于接收器(1)的位 置?，F(xiàn)在分兩種情況說(shuō)明 第一種情況，第一壓電蜂鳴片(5)和第二壓電蜂鳴片(6)之間的已知距離較小時(shí)， 發(fā)射器(2)的超聲信號(hào)發(fā)射角度為第一壓電蜂鳴片(5)和第二壓電蜂鳴片(6)發(fā)射角度之 和減去第一壓電蜂鳴片(5)和第二壓電蜂鳴片(6)發(fā)射角度的重疊部分，這樣就擴(kuò)大了蜂 鳴片的發(fā)射角度，并沒(méi)有兩路超聲信號(hào)之間互相干擾的問(wèn)題。假設(shè)兩片蜂鳴片發(fā)射角度都 是60度，第一壓電蜂鳴片(5)和第二壓電蜂鳴片(6)發(fā)射角度的重疊了 IO度，那么擴(kuò)大后 的角度就是60+60-10 = 110度。 第二種情況是第三個(gè)實(shí)施例，參見(jiàn)圖3，第一壓電蜂鳴片(5)和第二壓電蜂鳴片
(6) 之間的已知距離較大時(shí)，S卩非別在數(shù)碼筆的筆頭和筆尾時(shí)，經(jīng)過(guò)定位過(guò)程，就可以確定 由第一壓電蜂鳴片(5)和第二壓電蜂鳴片(6)確定的中間線和延長(zhǎng)線(8)，根據(jù)同在中間 線和延長(zhǎng)線(8)上的數(shù)碼筆的筆尖(7)與第一壓電蜂鳴片(5)或第二壓電蜂鳴片(6)的距 離，即可以確定筆尖(7)的精確位置。使用相似的計(jì)算方式，也可以計(jì)算出其它數(shù)碼筆器件 的位置，如筆的尾部、筆的中點(diǎn)，這樣就可以解決數(shù)碼筆傾斜時(shí)引起的定位精度誤差問(wèn)題。
權(quán)利要求一種使用蜂鳴片發(fā)射超聲信號(hào)的數(shù)碼筆，其特征在于它由發(fā)射器(2)和接收器(1)兩部份組成，發(fā)射器(2)使用壓電蜂鳴片發(fā)射超聲波信號(hào)，位于接受器不同位置的多個(gè)接收頭(3，4)可以接收到壓電蜂鳴片(5)發(fā)出的超聲信號(hào)，接收器(1)以其它發(fā)射器(2)發(fā)射的無(wú)線或有線時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)作為時(shí)間起點(diǎn)，由超聲波信號(hào)到各接收頭(3，4)的時(shí)間或時(shí)間差計(jì)算發(fā)射器(2)在不同時(shí)刻的位置。
2. 按權(quán)利要求1所述的一種使用蜂鳴片發(fā)射超聲信號(hào)的數(shù)碼筆，其特征在于發(fā)射器 (2)可以使用兩片或多片擺放成不同角度的壓電蜂鳴片(5，6)發(fā)射超聲波信號(hào)。
3. 按權(quán)利要求1所述的一種使用蜂鳴片發(fā)射超聲信號(hào)的數(shù)碼筆，其特征在于發(fā)射器 (2)可以使用兩片或多片壓電蜂鳴片(5，6)發(fā)射超聲波信號(hào)，并通過(guò)已知這些壓電蜂鳴片 之間的距離計(jì)算出筆尖(7)位置。
專利摘要一種使用蜂鳴片發(fā)射超聲信號(hào)的數(shù)碼筆，由接收器(1)和發(fā)射器(2)兩部份組成，發(fā)射器使用一片、兩片或多片壓電蜂鳴片(5，6)發(fā)射超聲波信號(hào)，位于接受器不同位置的多個(gè)接收頭(3，4)可以接收到這些壓電蜂鳴片(5，6)發(fā)出的超聲信號(hào)，接收器以發(fā)射器發(fā)射的無(wú)線或有線時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)作為時(shí)間起點(diǎn)，由超聲波信號(hào)到各接收頭(3，4)的時(shí)間或時(shí)間差計(jì)算發(fā)射器(2)在不同時(shí)刻的位置，并據(jù)此計(jì)算出其它定位信息。
文檔編號(hào)G06F3/033GK201440243SQ20092000722
公開(kāi)日2010年4月21日 申請(qǐng)日期2009年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月24日
發(fā)明者旋永南 申請(qǐng)人:旋永南