筆電磁特性研究

摘要：在各種輸入設備中，電磁手寫有著自身的不可替代的優勢，專業繪畫，各種簽名等應用場景中更是獨占市場，由于成本較低，在教育，智能輸入等領域的普及，這些年來更得到了快速的發展，隨著電磁手寫的發展，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，結合今些年電磁手寫的實際應用分析，推導出量化的公式，為電磁手寫領域的開發者提供了一個解決其性能的根本途徑。

關鍵詞：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據和信息的設備——輸入設備有了很快的發展，他們是計算機與用戶或其他設備通信的橋梁。作為輸入設備是用戶和計算機系統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備。輸入設備是人或外部與計算機進行交互的一種裝置，用于把原始數據和處理這些數的程序輸入到計算機中。基于此要求，討論了電磁手寫設備中電磁感應理論在電磁筆中的應用。

1 電磁筆手寫系統介紹

圖 1 筆線圈收到電磁手寫板天線發射的信號后產生諧振反饋到手寫板天線，MCU ADC 讀的數據，分析筆的位置。

2 電磁筆線圈自感的計算

電磁場在手寫設備中將其模型化，其應用可簡單劃分為兩個場景，即手寫設備包括筆磁場（筆線圈磁場）和手寫板磁場（手寫板通電線圈的磁場），現在討論前者，這樣先簡化其場景，假設筆線圈為長度為l的螺旋管，如下圖，感應電流為 I，筆的橫截面為 S，線圈匝數為 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提高磁導率 μ；

③加大線圈體積 V.

3 電磁筆線圈的磁感應強度計算

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，線圈半徑等之間的關系，為筆的設計提供了一個理論依據。

4 結語

電磁手寫筆線圈感應到手寫天線的磁感應強度與傾角有一定關系，可將式（1）的 N，L，μ0 等常數歸一化為一個常數，即可得到該坐標點的磁場強度和角度的關系，從而量化的分析手寫板任意坐標點與磁場強度的關系，當設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系，線圈電流即可以轉換為手寫板接收到的信號幅度，從而讓我們開發者將電磁手寫得到一個理論的量化分析。

參考文獻：

[1] 謝處方,饒克謹.電磁場與電磁波[M].4版.北京:高等教育出版社.

[2] 珀塞爾.電磁學[M].北京:高等教育出版社.

[3] 劉雅潔,朱寧.圓線圈及亥姆霍茲線圈的磁場分布[J].嘉興學院學報,2004,16(3):47-50.

[4] 趙凱華.電磁學[M].北京:高等教育出版社.

（注：本文轉自《電子產品世界》雜志2022年6月期）