Wacom电磁笔简单拆解


最近为了能手绘和记笔记买了一个三星Galaxy note 12平板,但是自带的S pen太细,手绘和记笔记时候手感不好,于是从网上另外买了ThinkPad和HP的电磁笔。笔还是比较便宜的,所以多买了一根拿来拆。

拆之前首先来看一下Wacom电磁笔的原理。简单来说Wacom的电磁笔利用电磁感应从屏幕背面的发射器获得能量,然后根据压力大小产生频率不同的电磁波(此部分为猜测,因为Wacom原理中没有这个的说明,是根据笔的电路猜测的),被屏幕后面的接收器收到,转换成对应的压力数值。这种方式电磁笔本身不需要电池,笔端可以作为橡皮擦使用。另外两家Synaptics和N-trig的电磁笔用的是带电池的方案,不需要屏幕背后的发射器,只需要接收器,笔中需要装电池,使得笔的重量比较重,其他原理基本相同。Surface pro4用的是N-trig的电磁笔,我用过的富士通Q702用的也是N-trig的电磁笔,实际使用感受很差,经常出现电磁笔无响应或压力感应失效,需要取出电池才能恢复,不确定是N-trig的问题还是产品本身的问题。Synaptics的产品还没用过。

上图右下角有电磁笔的原理说明,根据这一份说明并结合下面笔的内部结构,我们可以猜测电磁笔内部通过电容式压力传感器获得压力信息,并发送到屏幕背后的接收器。

这是这次要拆的电磁笔,ThinkPad的电磁笔。下图是笔尖拔下后。笔尖是可以替换的,可以换成不同材质的笔尖。

笔的两部分之间是粘着的,只能直接把笔上下两部分直接掰断。如果有用的时间比较长的笔,上下两部分已经松动的话可以把两部分完整分开。上部分是笔顶端的电路部分,没有压力感应功能,下部分是笔尖部分电路,带压力感应功能。

将下半部分笔外壳塑料破坏性拆开后才发现不需要这么麻烦就能拆开。用最细的一字螺丝刀插进按键上端和外壳间的缝隙往外撬,就能把按键取下,然后就能把电路板从右端拔出来。

取出的电路板正反两面,最左端的线圈接收屏幕背面发射的电磁波,为笔提供能量,并将笔产生的包含笔尖压力的信号发射出去。

这是完整的笔的结构(除外壳),最右端红色的是和屏幕接触的笔尖,往左依次是线圈,压力传感器,电路板。

把压力传感器拆开之后,这一步拆开的是线圈的固定座,线圈后面白色的塑料就是。

这一步拆开的是压力传感器的固定卡,中间的白色塑料是笔座,用来固定笔尖不至于松动或自己掉下。笔座左侧面和压力传感器接触,将笔尖的压力传递至压力传感器。

上面两张图片就是压力传感器的压力感应部分,包括笔座左侧的导电橡胶和再左侧的硬质塑料。硬质塑料的上表面(上图)、左表面(下图)涂有导电材料,导电橡胶的上表面(上图)有一个塑料环,将导电橡胶和硬质塑料隔开。当笔尖受到压力时,导电塑料发生形变,和硬质塑料之间的距离发生变化,导致硬质塑料和导电橡胶组成的电容容量发生变化。变化的电容导致左侧电路的谐振频率发生变化,即由笔发出的电磁波频率改变,被屏幕背后的接收器收到,再转换为笔尖感应到的压力数值。

近距离看压力传感器底座,中间大的触点和硬质塑料的导电材料接触,左侧小的触点和导电橡胶接触。

换个方向看底座,这个角度能够清楚地看到两个触点。

笔帽一侧的电路,和笔尖电路相比笔帽的电路少了压力传感器,只有压下与未压下两种状态,电路也比较简单。

拆开后的状态,右侧第二个圆柱形的部件猜测为磁性材料(拆的时候忘了测试了,零件拆的太散现在找不到了),通过改变磁性材料和线圈的相对距离判断笔帽是否压下。笔帽默认功能是橡皮擦,可以在驱动程序里面修改功能。

【完】

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