筆電磁特性研究

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

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，MCU ADC 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

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。

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