筆電磁特性研究

張鵬程

關(guān)鍵詞：電磁筆;電磁場;電磁手寫線圈

近些年來，作為向計算機輸入數(shù)據(jù)和信息的設(shè)備——輸入設(shè)備有了很快的發(fā)展，他們是計算機與用戶或其他設(shè)備通信的橋梁。作為輸入設(shè)備是用戶和計算機系統(tǒng)之間進行信息交換的主要裝置之一。鍵盤，鼠標，攝像頭，掃描儀，光筆，電磁手寫輸入板，游戲桿，語音輸入裝置等都屬于輸入設(shè)備。輸入設(shè)備是人或外部與計算機進行交互的一種裝置，用于把原始數(shù)據(jù)和處理這些數(shù)的程序輸入到計算機中。基于此要求，討論了電磁手寫設(shè)備中電磁感應(yīng)理論在電磁筆中的應(yīng)用。

1電磁筆手寫系統(tǒng)介紹

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

2電磁筆線圈自感的計算

電磁場在手寫設(shè)備中將其模型化，其應(yīng)用可簡單劃分為兩個場景，即手寫設(shè)備包括筆磁場（筆線圈磁場）和手寫板磁場（手寫板通電線圈的磁場），現(xiàn)在討論前者，這樣先簡化其場景，假設(shè)筆線圈為長度為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：

對于筆的情況：

①提高筆線圈單位長度密度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)強度計算

設(shè)線圈半徑a，電流為I，則P點磁感應(yīng)強度：

設(shè)筆的傾角為β，垂直與手寫板的單位矢量為e90則筆在筆尖處的磁感應(yīng)強度為：

設(shè)：磁芯到天線板距離：L：

此試則分析了筆的磁場與筆各部分組成：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)計提供了一個理論依據(jù)。

4結(jié)語

電磁手寫筆線圈感應(yīng)到手寫天線的磁感應(yīng)強度與傾角有一定關(guān)系，可將式（1）的N，L，μ0等常數(shù)歸一化為一個常數(shù)，即可得到該坐標點的磁場強度和角度的關(guān)系，從而量化的分析手寫板任意坐標點與磁場強度的關(guān)系，當設(shè)計者讓磁場強度為恒定值，從這個公式可以得到坐標和線圈電流的關(guān)系，線圈電流即可以轉(zhuǎn)換為手寫板接收到的信號幅度，從而讓我們開發(fā)者將電磁手寫得到一個理論的量化分析。