能量節(jié)約的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及如在專利權利要求1前序部分中所指定類型的電子筆、如在專利權利要求14前序部分中所指定的裝置，以及如在專利權利要求16前序部分中所指定的方法。
現(xiàn)有技術
[0002]電子信息和通信系統(tǒng)，特別是個人計算機(PC)、筆記本計算機、平板計算機和智能電話在日常生活、休閑和工作中的不斷增加的使用使得值得開發(fā)人機界面的改進。
[0003]除了諸如鍵盤、鼠標或觸敏表面的人機界面之外，電子筆是特別令人感興趣的。電子筆尤其具有的優(yōu)勢在于它們可將用筆在表面上書寫的功能性和簡便性與電子數(shù)據(jù)處理的多得多的可能性相結合。因此希望電子筆在外觀和運用上盡可能類似于常規(guī)的筆。
[0004]例如在W002/07424A2中，描述了用于手寫識別的電子信息系統(tǒng)，其具有筆和帶有壓敏或感應敏感表面的平板計算機，并且其中筆或筆尖的移動從平板計算機的壓敏或感應敏感表面捕獲或由加速度傳感器或光學傳感器捕獲。
[0005]然后，傳感器數(shù)據(jù)可被無線地傳送到個人計算機，其可基于所接收到的筆運動數(shù)據(jù)來執(zhí)行手寫識別。
[0006]然而用于手寫識別的已知電子信息系統(tǒng)的缺陷在于，除其它之外，電子筆在操作需要相對大量的能量，特別是當它需要將數(shù)據(jù)發(fā)送到系統(tǒng)時，諸如用于書寫壓力的壓力傳感器數(shù)據(jù)，這顯著影響電子筆的可能操作時間。

【發(fā)明內容】

[0007]|'π]^
[0008]??，本發(fā)明的目的在于改進電子筆，特別是關于其能量效率。
[0009]解決方案
[0010]根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過根據(jù)權利要求1的電子筆和權利要求14的裝置以及根據(jù)權利要求16的方法來實現(xiàn)。
[0011]有利的實施方式和進一步的改進是從屬權利要求的主題。
[0012]其中，具有筆位置檢測的電子筆可包括至少一個電壓源、至少一個數(shù)字控制單元、書寫芯，至少一個數(shù)據(jù)傳輸模塊以及至少兩個位置確定傳感器，例如用于確定電子筆的位置和/或運動的加速度傳感器。
[0013]適合于確定筆位置和筆移動的術語“位置確定傳感器”例如可以包括一維或二維或三維傳感器，諸如加速度傳感器和/或旋轉速率傳感器，其中例如電子筆的運動可從傳感器信號(例如來自加速度信號)的簡單積分(integrati on)來確定，并且電子筆的定位或位置可從傳感器信號(例如加速度信號)的雙重積分來確定。例如可能的是所有的位置確定傳感器是加速度傳感器。
[0014]所述位置確定傳感器可特別提供數(shù)據(jù)，例如電子筆在空間中的相對運動和相對位置可從所述數(shù)據(jù)導出。
[0015]還可以想到的是，可使用用于漂移補償?shù)牧硗獾拇艌鰝鞲衅鳎湓陔娮庸P的靜態(tài)操作期間提供靜態(tài)參考信號，通過其可補償所積分的傳感器信號的漂移。
[0016]此外，電子筆可具有與數(shù)字控制單元通信的能量管理單元以便用于管理電能消耗，并且特別是用于最小化電能消耗，和/或包括能夠產生電能本身的器件。
[0017]這具有的優(yōu)勢在于電子筆的可能操作時間或使用壽命與沒有能量管理單元和/或沒有用于自身產生電能的器件的電子筆相比可顯著延長。
[0018]因此根據(jù)本發(fā)明的電子筆在無準備的情況下在幾乎任何時候有利地提供這樣的機會，并且特別是給使用者提供充足的長時期的使用或激活操作時間，以便用作適于可通過手帶到書寫基質和/或可通過手勢移動來控制的所有事物的輸入介質。可能的是，可以數(shù)字形式提供電子筆的運動數(shù)據(jù)用于電子處理，諸如書寫或手勢識別，和/或用于顯示，例如用于在外部電子數(shù)據(jù)處理單元(諸如辦公室計算機、筆記本計算機、平板計算機或移動電話)上顯示。
[0019]當然根據(jù)本發(fā)明的電子筆也可按常規(guī)使用，例如用于通過書寫芯書寫或繪畫，其例如可通過容易流動的書寫糊劑來進行操作。
[0020]電子筆可具有帶有不同能量消耗的至少以下三種不同的操作或操作模式。激活模式、待機模式和關閉模式，其中能量管理單元可管理所述操作模式并且特別是可控制操作模式的改變。
[0021]激活模式尤其可進一步包括測量模式，特別是例如用于記錄位置確定傳感器的數(shù)據(jù)，并進一步包括檢查模式，例如用于檢查電壓供給和/或用于檢查數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)和/或用于檢查或驗證源自所述位置確定傳感器的數(shù)據(jù)。
[0022]此外，可能的是，關閉模式也可能消耗能量，因為在該模式下也可能有必要提供具有電能的電子筆，例如以便分析或驗證電子組件的狀態(tài)和/或數(shù)據(jù)，特別是位置確定傳感器，例如加速度傳感器，和/或數(shù)據(jù)傳輸模塊，使得例如可進行使用者期望的從關閉模式到待機或激活模式的改變。
[0023]用于數(shù)字控制單元和/或能量管理單元的時鐘速率或用于所述電子組件狀態(tài)查詢的采樣速率由此可在待機模式或激活模式中使用的時鐘速率或采樣速率之下。
[0024]而例如在電子筆的激活模式下，可能需要至少40Hz的來自傳感器元件(特別是來自位置確定傳感器)的數(shù)據(jù)的采樣速率，以便能夠充分地分辨書寫運動，在待機模式和/或關閉模式下的取樣速率可降低，并且例如在待機模式下可低到小于40Hz，優(yōu)選在5Hz至20Hz之間，并且在關閉模式下可降低至1Hz或更小。
[0025]該采樣速率將從與數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送數(shù)據(jù)到接收系統(tǒng)的通信或數(shù)據(jù)傳輸速率區(qū)分，數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)例如筆位置數(shù)據(jù)、電壓源的能量狀態(tài)、書寫芯的填充水平、書寫壓力等，所述接收系統(tǒng)例如像外部數(shù)據(jù)處理或數(shù)據(jù)分析單元。從而，所述將被傳送的數(shù)據(jù)可以單個和/或分組發(fā)送，和/或來自一個或幾個采樣周期的數(shù)據(jù)可在它們被發(fā)送到接收系統(tǒng)之前被組合成一個或多個包。在激活模式下例如以每秒0.2次至5次或更多通信的通信或數(shù)據(jù)傳輸速率可降低到在待機模式下每秒小于0.2次的通信。
[0026]在使用合適協(xié)議的情況下，諸如像標準藍牙4.0(BLE)的低能量方式，也有可能的是通信或數(shù)據(jù)傳輸被完全暫停。
[0027]例如在關閉模式下，數(shù)據(jù)傳輸模塊可被完全關閉，或僅僅是通信速率緩慢，例如少于每分鐘/小時/天一次通信或更少/更慢。
[0028]在待機和/或關閉模式下，進一步可能的是電子筆的一些或所有提供數(shù)據(jù)的電子組件的傳感器系統(tǒng)被部分地關掉或僅部分可查詢。這意味著例如在待機模式下僅查詢幾個位置確定傳感器和/或其它傳感器中的一個或兩個。
[0029]因此數(shù)字控制單元和/或所述能量管理單元可配置成可根據(jù)電子筆的操作模式來控制所有提供數(shù)據(jù)組件的采樣速率和/或電子筆的數(shù)據(jù)傳輸模塊的通信或數(shù)據(jù)傳輸速率。
[0030]當然，還可想到的是，由于激活操作或使用者的活動，例如通過使得書寫芯展開或收回或通斷開關的激活，電子筆可被打開或關閉。激活通斷開關的過程尤其可具有的優(yōu)勢在于在關閉模式下電子筆的能量消耗可被最小化，并且在某些情況下甚至可被完全關掉。
[0031]然而，因為不能假設電子筆在未使用時使用者總是通過激活用戶操作或活動而關掉電子筆，所以可有利的是根據(jù)本發(fā)明通過能量管理單元由能量管理并基于所述電子組件的數(shù)據(jù)來識別電子筆的當前使用狀態(tài)，并允許基于當前使用狀態(tài)的獲知來改變操作模式，以便例如在識別到在電子筆的位置和/或運動處于某一非激活狀態(tài)的情況下改變到電子筆的關閉和/或待機模式。
[0032]由此，可優(yōu)選的和有利的是執(zhí)行以將一種操作模式改變或多種操作模式改變到具有較高能量需求的模式比將一種操作模式改變或多種操作模式改變到具有較低能量需求的模式具有較短的延遲。換言之，可比改變到待機模式或關閉模式更快地識別并執(zhí)行改變成激活模式，例如在某些情況下，在電子筆的位置和/或運動和/或外界光中的非激活狀態(tài)可僅僅指示由使用者在電子筆的使用中進行的短時間中斷。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的電子筆的每次電池充電的工作壽命或使用時間可為至少2個月、3個月、5個月或6個月，其中根據(jù)本發(fā)明的電子筆的能量消耗在激活模式下例如可達到小于3mffh，在待機模式下小于0.2mffh，以及在關閉模式下小于0.023mffh。
[0034]電子筆的組件的電氣工作電壓可例如位于在IV至10V之間，優(yōu)選在2V至4V之間。
[0035]所提及的工作壽命可通過作為電壓源的電池來實現(xiàn)。例如，使用具有210mAh的3V電壓的鋰鈕扣電池，或使用兩個鋅-空氣鈕扣電池，每個具有1.4V和650mAh(975型)。電壓源可通過用于產生電能的器件來支持，如下面進一步描述的那樣。由此，可以假設，每年(8760小時)電子筆在激活模式下花費20至700個小時，在待機模式下花費16至560個小時，以及在關閉模式下花費8060至8740個小時。
[0036]電子筆可具有至少一個直流-直流(DC-to-DC)轉換器。
[0037]這具有的優(yōu)勢在于由用于產生電能的器件(參見下文)提供的電能或電壓如果需要可轉化為所需的電壓水平，因為在某些情況下所述器件可能不總是優(yōu)先提供具有與用于操作電子筆或用于操作電子筆的電子組件的所需電壓相對應的電壓的電能。
[0038]除了至少一個電壓源之外，電子筆可包括用于自身產生電能的另外的能量存儲器。例如，該能量儲存器可以是可再充電電池。
[0039]當然還可以想到的是，至少一個電壓源可配置成它可用電子筆的自身產生的電能再充電，并且例如其本身可以是再充電電池。
[0040]電子筆可包括一個或多個光電池，其配置成它們能夠測量電子筆環(huán)境下的光強度，并且在給予足夠的光強度時可產生電能，其可被提供給電子筆(例如在大于501ux的外界或環(huán)境光強度下)。因此光電池可實施為用于產生電能的示例性器件。
[0041]優(yōu)選地，至少一個光電池可配置成其可以測量在電子筆環(huán)境下的光強度，并且能量管理單元可配置成當在至少一個或多個光電池處測得的光強度低于預定光強度閾值(例如〈1 lux)達到預定的光強度不足狀態(tài)最小持續(xù)時間(predetermined light intensityfalling below minimum durat1n)(例如>5s或>10s)時和/或當超過由至少一個或多個光電池測得的預定光強度閾值(例如>1 lux)達到預定的超出狀態(tài)最小持續(xù)時間(predetermined excess minimum durat1n)(例如>ls或>5s)時，能量管理單元可執(zhí)行電子筆操作模式的至少一次改變，例如在由光電池測得的測得的光強度值低于預定光強度達到所述預定的不足狀態(tài)最小持續(xù)時間的情況下，可執(zhí)行從激活模式到關閉模式的改變，該改變具有或不具有到待機模式的中間改變，和/或例如當超過預定光強度閾值達到預定的超出狀態(tài)最小持續(xù)時間時，可執(zhí)行從關閉模式到激活模式或待機模式的改變。
[0042]這尤其具有的優(yōu)勢在于，