一种触控笔、笔尖压力检测方法及交互系统与流程
本申请涉及电子设备，尤其涉及一种触控笔、笔尖压力检测方法及交互系统。
背景技术：
1、触控笔作为智能平板、手绘屏、智能手机等触控终端的核心交互配件，凭借精准的触控操作能力，广泛应用于日常触控操作、数字绘画、专业设计等场景。带压力检测功能的触控笔可根据按压力度实现线条粗细、压感特效等差异化操作，是提升触控交互体验的关键功能。
2、现有触控笔的压力检测普遍采用内置微压力传感器的结构实现力度检测，但微压力传感器在长期、高频次的按压后，容易出现检测误差、失灵等问题，影响笔迹输出的一致性和产品使用寿命；且微压力传感器结构精密，对受力点的位置和方向非常敏感，组装时需要保证顶针与传感器感应点的精确对位，稍有偏差就会导致压力检测不准确或线性度差，对各部件的组装工艺要求较高，不利于提高生产效率和良品率。
技术实现思路
1、为了解决现有微压力传感器式的触控笔，对各部件的组装工艺要求较高，且长期使用容易出现检测误差、失灵等技术问题，本申请提出了一种触控笔，旨在利用简单的红外对射管和挡光探针结构，替代复杂的微压力传感器，以光学方式间接测量笔尖压力，从而实现低成本、高稳定性、易于组装且寿命长的压力检测方案。
2、第一方面，本申请提出一种触控笔，包括：
3、笔本体，设有容置空间以及与所述容置空间连通的开口，所述开口开设于所述笔本体的一端；
4、笔尖组件，可沿所述笔本体的轴向方向移动地容置于所述容置空间内，所述笔尖组件具有笔尖和与所述笔尖相对设置的遮光部，所述笔尖从所述开口伸出所述笔本体；
5、主控模块，所述主控模块固定于所述笔本体内，与外部终端通讯连接；以及
6、红外传感器组件，设于所述容置空间靠近所述遮光部的一端，并与所述主控模块电连接，所述红外传感器组件设有红外检测区域；
7、当所述笔尖组件被按压时，所述遮光部沿着所述笔本体的轴向方向伸入所述红外检测区域，所述红外传感器组件根据所述遮光部对所述红外检测区域的遮挡程度，输出对应的电压检测信号至所述主控模块，所述主控模块根据接收到的所述电压检测信号确定压力等级，并输出至外部终端。
8、通过采用上述的技术方案，利用笔尖组件对红外检测区域的遮挡面积变化，来改变红外传感器组件接收到的红外光强度，从而输出不同的电压检测信号，来间接测量触控笔的按压力度，相较于现有微压力传感器式的触控笔，具有成本更低、稳定性更高且更易于组装。
9、在一实施例中，红外传感器组件包括：
10、红外发射管；
11、红外接收管；以及
12、导电连接件，所述导电连接件的一端与所述主控模块电连接，所述导电连接件的另一端设有垂直于所述笔本体的轴向方向相对设置的第一安装区域和第二安装区域，所述第一安装区域用于安装所述红外发射管，所述第二安装区域用于安装所述红外接收管，以形成对射式的所述红外检测区域。
13、在一实施例中，所述笔尖组件包括：
14、笔尖，外露于所述开口；
15、笔芯，所述笔芯的一端与所述笔尖连接，所述笔芯的另一端经所述开口伸入所述容置空间；以及
16、第一电极，所述第一电极靠近所述开口的一端设有连接孔，所述笔芯伸入所述容置空间的一端伸入所述连接孔，以与所述第一电极固定连接，所述第一电极背离所述连接孔的一端为遮光部，所述遮光部可伸入或退出所述红外检测区域。
17、在一实施例中，所述遮光部为柱状或片状结构，所述遮光部沿所述笔本体的轴向方向的宽度大于或等于所述红外检测区域中红外光路在轴向方向上的光路宽度。
18、在一实施例中，所述触控笔还设有弹性复位件，所述弹性复位件设于所述笔尖组件和所述红外传感器组件之间，用于在书写压力消失后驱动所述笔尖组件带动所述遮光部复位至未遮挡状态。
19、在一实施例中，所述弹性复位件为硅胶弹性体、弹簧或弹片。
20、在一实施例中，所述笔尖组件处于初始位置时，所述遮光部位于所述红外检测区域外，所述红外传感器组件输出最大电压检测信号；
21、所述笔尖组件被按压后，所述遮光部伸入所述红外检测区域到极限位置时，所述红外传感器组件输出最小电压检测信号。
22、第二方面，本申请还提供一种笔尖压力检测方法，所述笔尖压力检测方法应用于如上所述的触控笔，所述触控笔包括笔本体、红外传感器组件、笔尖组件和主控模块，所述主控模块与所述红外传感器组件电连接，所述红外传感器组件设有红外检测区域，所述笔尖组件设置于所述笔本体的前端，并可沿所述笔本体的轴向方向往复运动，以进出所述红外检测区域改变红外光路的遮挡程度；
23、所述笔尖压力检测方法包括：
24、获取所述红外传感器组件输出的电压检测信号，所述电压检测信号用于表征所述笔尖组件对所述红外传感器组件的红外光路的遮挡程度；
25、基于所述电压检测信号匹配预设电压区间，以确定所述触控笔的当前压力等级；
26、根据所述当前压力等级，生成包含所述当前压力等级的数据包并发送至显示终端，所述数据包用于所述供显示终端渲染与所述当前压力等级匹配的笔迹宽度。
27、在一实施例中，所述预设电压区间至少包括：
28、第一电压区间，对应于所述笔尖组件未遮挡所述红外检测区域的状态，所述第一电压区间内各电压值均映射为零压力等级；
29、第二电压区间，对应于所述笔尖组件部分遮挡所述红外检测区域的状态，所述第二电压区间内各电压值分别映射为有效压力等级，且所述有效压力等级与所述电压信号在所述第二电压区间内的取值呈连续负相关映射关系；
30、第三电压区间，对应于所述笔尖组件完全遮挡所述红外检测区域的状态，所述第三电压区间内各电压值均映射为最大压力等级。
31、第三方面，本申请还提供一种交互系统，所述交互系统包括如上所述的触控笔与所述触控笔通信连接的显示终端，所述显示终端包括显示设备和显示设备控制器；
32、所述显示设备控制器，被配置为：
33、获取所述触控笔输出的电压检测信号，所述电压检测信号用于表征所述触控笔对所述显示设备的按压程度；
34、基于所述电压检测信号与预设电压区间进行匹配，以确定所述触控笔的当前压力等级；
35、根据所述当前压力等级，生成包含所述当前压力等级的控制指令并发送至显示设备，以控制显示设备渲染与所述当前压力等级匹配的笔迹宽度。
36、与现有技术相比，本申请提出的一种触控笔、笔尖压力检测方法及交互系统，具有以下有益效果：
37、1.本申请提出的触控笔，利用笔尖组件对红外检测区域的遮挡面积变化，来改变红外传感器组件接收到的红外光强度，从而输出不同的电压检测信号，来间接测量触控笔的按压力度，相较于现有微压力传感器式的触控笔，具有成本更低、稳定性更高且更易于组装。
1.一种触控笔，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的触控笔，其特征在于，所述红外传感器组件包括：
3.根据权利要求2所述的触控笔，其特征在于，所述笔尖组件包括：
4.根据权利要求3所述的触控笔，其特征在于，所述遮光部为柱状或片状结构，所述遮光部沿所述笔本体的轴向方向的宽度大于或等于所述红外检测区域中红外光路在轴向方向上的光路宽度。
5.根据权利要求3所述的触控笔，其特征在于，所述触控笔还设有弹性复位件，所述弹性复位件设于所述笔尖组件和所述红外传感器组件之间，用于在书写压力消失后驱动所述笔尖组件带动所述遮光部复位至未遮挡状态。
6.根据权利要求5所述的触控笔，所述弹性复位件为硅胶弹性体、弹簧或弹片。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的触控笔，其特征在于，所述笔尖组件处于初始位置时，所述遮光部位于所述红外检测区域外，所述红外传感器组件输出最大电压检测信号；
8.一种笔尖压力检测方法，其特征在于，所述笔尖压力检测方法应用于如权利要求1至7中任一项所述的触控笔，所述触控笔包括笔本体、红外传感器组件、笔尖组件和主控模块，所述主控模块与所述红外传感器组件电连接，所述红外传感器组件设有红外检测区域，所述笔尖组件设置于所述笔本体的前端，并可沿所述笔本体的轴向方向往复运动，以进出所述红外检测区域改变红外光路的遮挡程度；
9.根据权利要求8所述的笔尖压力检测方法，其特征在于，所述预设电压区间至少包括：
10.一种交互系统，其特征在于，所述交互系统包括如权利要求1至7中任一项所述的触控笔、与所述触控笔通信连接的显示终端，所述显示终端包括显示设备和显示设备控制器；