筆電磁特性研究

摘要：在各種輸入設(shè)備中，電磁手寫(xiě)有著自身的不可替代的優(yōu)勢(shì)，專業(yè)繪畫(huà)，各種簽名等應(yīng)用場(chǎng)景中更是獨(dú)占市場(chǎng)，由于成本較低，在教育，智能輸入等領(lǐng)域的普及，這些年來(lái)更得到了快速的發(fā)展，隨著電磁手寫(xiě)的發(fā)展，要求也隨之提升，針對(duì)此問(wèn)題，本文用一個(gè)量化的電磁學(xué)理論，結(jié)合今些年電磁手寫(xiě)的實(shí)際應(yīng)用分析，推導(dǎo)出量化的公式，為電磁手寫(xiě)領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)者提供了一個(gè)解決其性能的根本途徑。

關(guān)鍵詞：電磁筆; 電磁場(chǎng); 電磁手寫(xiě)線圈

近些年來(lái)，作為向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)和信息的設(shè)備——輸入設(shè)備有了很快的發(fā)展，他們是計(jì)算機(jī)與用戶或其他設(shè)備通信的橋梁。作為輸入設(shè)備是用戶和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交換的主要裝置之一。鍵盤(pán)，鼠標(biāo)，攝像頭，掃描儀，光筆，電磁手寫(xiě)輸入板，游戲桿，語(yǔ)音輸入裝置等都屬于輸入設(shè)備。輸入設(shè)備是人或外部與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互的一種裝置，用于把原始數(shù)據(jù)和處理這些數(shù)的程序輸入到計(jì)算機(jī)中?；诖艘螅懻摿穗姶攀謱?xiě)設(shè)備中電磁感應(yīng)理論在電磁筆中的應(yīng)用。

1 電磁筆手寫(xiě)系統(tǒng)介紹

圖 1 筆線圈收到電磁手寫(xiě)板天線發(fā)射的信號(hào)后產(chǎn)生諧振反饋到手寫(xiě)板天線，MCU ADC 讀的數(shù)據(jù)，分析筆的位置。

2 電磁筆線圈自感的計(jì)算

電磁場(chǎng)在手寫(xiě)設(shè)備中將其模型化，其應(yīng)用可簡(jiǎn)單劃分為兩個(gè)場(chǎng)景，即手寫(xiě)設(shè)備包括筆磁場(chǎng)（筆線圈磁場(chǎng)）和手寫(xiě)板磁場(chǎng)（手寫(xiě)板通電線圈的磁場(chǎng)），現(xiàn)在討論前者，這樣先簡(jiǎn)化其場(chǎng)景，假設(shè)筆線圈為長(zhǎng)度為l的螺旋管，如下圖，感應(yīng)電流為 I，筆的橫截面為 S，線圈匝數(shù)為 N， 自感為 L ：

對(duì)于筆的情況：

①提高筆線圈單位長(zhǎng)度密度 n；

②提高磁導(dǎo)率 μ；

③加大線圈體積 V.

3 電磁筆線圈的磁感應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算

此試則分析了筆的磁場(chǎng)與筆各部分組成：電感量，筆傾角，線圈匝數(shù)，線圈半徑等之間的關(guān)系，為筆的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)理論依據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

電磁手寫(xiě)筆線圈感應(yīng)到手寫(xiě)天線的磁感應(yīng)強(qiáng)度與傾角有一定關(guān)系，可將式（1）的 N，L，μ0 等常數(shù)歸一化為一個(gè)常數(shù)，即可得到該坐標(biāo)點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度和角度的關(guān)系，從而量化的分析手寫(xiě)板任意坐標(biāo)點(diǎn)與磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，當(dāng)設(shè)計(jì)者讓磁場(chǎng)強(qiáng)度為恒定值，從這個(gè)公式可以得到坐標(biāo)和線圈電流的關(guān)系，線圈電流即可以轉(zhuǎn)換為手寫(xiě)板接收到的信號(hào)幅度，從而讓我們開(kāi)發(fā)者將電磁手寫(xiě)得到一個(gè)理論的量化分析。

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（注：本文轉(zhuǎn)自《電子產(chǎn)品世界》雜志2022年6月期）