基于磁耦合無線輸電技術(shù)的免充電無線鼠標(biāo)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于磁耦合無線輸電技術(shù)的免充電無線鼠標(biāo)，包括無線鼠標(biāo)本體、用于將無線鼠標(biāo)發(fā)送的信息傳輸給電腦的接收器和感應(yīng)范圍為0～60cm的電能發(fā)射電路，所述無線鼠標(biāo)本體內(nèi)設(shè)有無線鼠標(biāo)功能電路、電能接收電路和可充電鋰電池，所述電能接收電路接收電能發(fā)射電路的電能，并將電能用于為無線鼠標(biāo)功能電路和可充電鋰電池供電。該無線鼠標(biāo)通過無線鼠標(biāo)本體內(nèi)的電能接收電路和無線鼠標(biāo)外的電能發(fā)射電路的磁耦合無線輸電技術(shù)對鋰電池進(jìn)行無線充電，以及為無線鼠標(biāo)本體內(nèi)的部件供電；避免電池突然沒電對工作和生活造成的損失，也可以減少廢舊電池對環(huán)境的污染，同時(shí)可減輕鼠標(biāo)的重量，提高用戶的使用體驗(yàn)。
【專利說明】
基于磁耦合無線輸電技術(shù)的免充電無線鼠標(biāo)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型公開了一種無線鼠標(biāo)，尤其涉及一種基于磁耦合無線輸電技術(shù)的免充電無線鼠標(biāo)。
【背景技術(shù)】
[0002]鼠標(biāo)是電腦重要的外部設(shè)備之一，鼠標(biāo)可以幫助電腦使用者更方便的操作電腦。目前有線鼠標(biāo)雖然由電腦USB端口供電不需要額外的電源，但是鼠標(biāo)連線給用戶帶來不便，而且使用不當(dāng)，會造成鼠標(biāo)連線內(nèi)部線路斷裂或與鼠標(biāo)內(nèi)部接點(diǎn)短路。由于無線信號傳輸技術(shù)的發(fā)展，使得鼠標(biāo)可以脫離鼠標(biāo)線的束縛，使得人們可以在離開在電腦一定距離的地方也方便地操作電腦。無線鼠標(biāo)雖然沒有鼠標(biāo)線的束縛，但是需要額外的電源，一般由干電池供電。一方面需要定期充電或者更換電池，若在重要的工作中無線鼠標(biāo)的電池沒電了，可能對使用者造成不可估量的損失；另一方面使用干電池供電會增加鼠標(biāo)的重量，從而影響使用體驗(yàn);大多普通的干電池是一次性的，用后的廢棄舊電池會造成了環(huán)境污染。
[0003]因此，亟待解決上述技術(shù)難題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]實(shí)用新型目的:本實(shí)用新型的目的是提供一種無需額外電源即可實(shí)現(xiàn)無線充電的基于磁耦合無線輸電技術(shù)的免充電無線鼠標(biāo)。
[0005]技術(shù)方案:本實(shí)用新型公開了一種基于磁耦合無線輸電技術(shù)的免充電無線鼠標(biāo)，包括無線鼠標(biāo)本體、用于將無線鼠標(biāo)發(fā)送的信息傳輸給電腦的接收器和感應(yīng)范圍為O?60cm的電能發(fā)射電路，所述無線鼠標(biāo)本體內(nèi)設(shè)有無線鼠標(biāo)功能電路、電能接收電路和可充電鋰電池，所述電能接收電路接收電能發(fā)射電路的電能，并將電能用于為無線鼠標(biāo)功能電路和可充電鋰電池供電。
[0006]其中，所述無線鼠標(biāo)功能電路包括CMOS感光電路、DSP控制電路、藍(lán)牙通信電路。
[0007]優(yōu)選的，所述接收器包括與設(shè)于無線鼠標(biāo)本體內(nèi)的藍(lán)牙通信電路相適配的集成藍(lán)牙芯片。
[0008]進(jìn)一步，所述電能發(fā)射電路包括發(fā)射線圈L1、與發(fā)射線圈L1串聯(lián)的諧振電容(^、等效阻抗Zql和加載在發(fā)射諧振電路上的高頻交流電壓Vu
[0009]特別是，所述高頻交流電壓％經(jīng)由驅(qū)動芯片和集成功率放大芯片逆變放大后加載在發(fā)射諧振電路上。
[0010]優(yōu)選的，所述電能接收電路包括接收線圈L2,以及與接收線圈1^串聯(lián)的諧振電容C2、等效阻抗Zq2和負(fù)載阻抗Zh
[0011]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):首先該無線鼠標(biāo)通過無線鼠標(biāo)本體內(nèi)的電能接收電路和無線鼠標(biāo)外的電能發(fā)射電路的磁耦合無線輸電技術(shù)對鋰電池進(jìn)行無線充電，以及為無線鼠標(biāo)本體內(nèi)的部件供電；當(dāng)鼠標(biāo)和電能發(fā)射電路距離在O?60cm范圍內(nèi)時(shí)保持無線鼠標(biāo)在不充電的情況下持續(xù)工作，且同時(shí)提供電能存儲于鋰電池內(nèi)；當(dāng)鼠標(biāo)和電能發(fā)射電路距離較遠(yuǎn)時(shí)，依靠內(nèi)置的可充電鋰電池保障無線鼠標(biāo)的正常工作;避免電池突然沒電對工作和生活造成的損失，也可以減少廢舊電池對環(huán)境的污染，同時(shí)可減輕鼠標(biāo)的重量，提高用戶的使用體驗(yàn)。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的原理框圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型無線鼠標(biāo)功能電路的原理框圖；
[0014]圖3為本實(shí)用新型中諧振式電能傳輸方案原理圖；
[0015]圖4為本實(shí)用新型中副邊接收電路原理圖；
[0016]圖5為本實(shí)用新型中無源整流、濾波、穩(wěn)壓電路原理圖；
[0017]圖6為本實(shí)用新型中半橋式逆變電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。
[0019]如圖1所示，本實(shí)用新型公開了一種基于磁耦合無線輸電技術(shù)的免充電無線鼠標(biāo)，包括無線鼠標(biāo)本體、接收器和電能發(fā)射電路。
[0020]如圖1、圖2所示，無線鼠標(biāo)本體內(nèi)設(shè)有無線鼠標(biāo)功能電路、電能接收電路和可充電鋰電池，所述電能接收電路接收電能發(fā)射電路的電能，并將電能用于為無線鼠標(biāo)功能電路和可充電鋰電池供電。其中，無線鼠標(biāo)功能電路包括CMOS感光電路、DSP控制電路、藍(lán)牙通信電路。
[0021]DSP控制電路，也稱數(shù)字信號處理器，是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號處理運(yùn)算的微處理器，其主要應(yīng)用是實(shí)時(shí)快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。利用DSP控制電路可以實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)、恢復(fù)、分割、識別、編碼和重建等功能。在本實(shí)用新型中利用DSP控制電路實(shí)現(xiàn)對圖像的處理，從而實(shí)現(xiàn)對移動方向及距離的判斷。光電傳感技術(shù)以光電子學(xué)為基礎(chǔ)，以光電子器件為主體，研究和發(fā)展光電信息的形成、傳輸、接收、變換、處理和應(yīng)用。光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。在本實(shí)用新型中利用CMOS感光電路中的光電傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)對圖像的采集功能。藍(lán)牙(Bluetooth)技術(shù)，是一種短距離無線電技術(shù)，工作于全球通用的2.4GHz ISM(BP工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué))頻段，有效通信距離在8?30M范圍。藍(lán)牙采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點(diǎn)對點(diǎn)及點(diǎn)對多點(diǎn)通信。其典型數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)IMbps以上，采用時(shí)分雙工傳輸方案實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。在本實(shí)用新型中利用藍(lán)牙通信電路中的藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信功能。
[0022]其中，CMOS感光電路使用AVAGO的ADNS-7550集成芯片，且外置一 LED燈;DSP控制電路使用Cypress的CY7C63743集成芯片，控制電路可參照官方數(shù)據(jù)手冊;藍(lán)牙通信電路可使用BROADCOM的BCM2040藍(lán)牙芯片。
[0023]CMOS感光電路中二極管發(fā)出的光通過透鏡以一定的角度照射到平面上，形成凹凸不平的陰影圖像，反射的光線通過另一透鏡進(jìn)入傳感器或感光芯片內(nèi)。當(dāng)鼠標(biāo)移動時(shí)，會產(chǎn)生多張連續(xù)的圖片，DSP控制電路通過對前后圖片的分析處理判斷出鼠標(biāo)的移動方向及距離，然后通過藍(lán)牙通信電路向接收器發(fā)送信息。CMOS感光電路獲取的圖像信息以SPI的方式發(fā)送給DSP控制電路，DSP控制電路與PC之間的通信可以借助藍(lán)牙通信電路以SCI的方式實(shí)現(xiàn)。無線鼠標(biāo)上的按鍵一端接地，一端與DSP控制電路的I/O 口相連，按下按鍵時(shí)會給DSP控制電路送入一個(gè)低電平。鼠標(biāo)的滾輪實(shí)際是一個(gè)電位器或滑動變阻器，通過三點(diǎn)電位的不同判斷滾輪的運(yùn)動及位置。
[0024]無線供電技術(shù)也稱為無接觸能量傳輸或松耦合電能傳輸，主要分為電磁輻射式、電磁感應(yīng)式以及電磁諧振式(即磁耦合無線輸電)三種。其中，電磁諧振式的基本原理是兩個(gè)振動頻率相同的物體間可以高效地傳輸能量，而對于不同振動頻率的物體幾乎沒有影響。該技術(shù)就是通過磁場的近場耦合，使得原邊線圈、副邊線圈產(chǎn)生諧振，繼而傳送能量。電磁諧振式無線供電技術(shù)可以在有障礙物的情況下，達(dá)到米級的傳送距離。在本實(shí)用新型中電能接收電路和電能發(fā)射電路利用磁耦合無線輸電技術(shù)實(shí)現(xiàn)電能的傳輸。
[0025]如圖3所示，本實(shí)用新型的電能接收電路采用串聯(lián)諧振。電能接收電路包括接收線圈1^，還包括與接收線圈1^串聯(lián)的諧振電容C2、除諧振電路和負(fù)載外的等效阻抗Zq2和負(fù)載阻抗Zl。電能發(fā)射電路也同樣采用串聯(lián)諧振。電能發(fā)射電路的感應(yīng)范圍為O?60cm，該電能發(fā)射電路包括發(fā)射線圈U，還包括與發(fā)射線圈L1串聯(lián)的諧振電容&、除諧振電路外的等效阻抗Zql和加載在發(fā)射諧振電路上的高頻交流電SV1，即經(jīng)過逆變和功率放大后的交流電壓。通過發(fā)射線圈和接收線圈的耦合，諧振電能傳輸?shù)浇邮站€圈，該接收線圈接收到的波形是正弦波，再經(jīng)過整流、濾波后即可提供給負(fù)載。其中，對于直流負(fù)載而言，負(fù)載阻抗Zl采用副邊接收電路，該電路的典型設(shè)計(jì)方案是電流經(jīng)線圈通過無源整流后，再經(jīng)過濾波、穩(wěn)壓和電壓調(diào)節(jié)后提供給負(fù)載;副邊接收電路原理圖如圖4所示。其中，實(shí)際用電負(fù)載為無線鼠標(biāo)功能電路以及無線鼠標(biāo)內(nèi)置的充電狀態(tài)下的鋰電池。其中，無源整流、濾波、穩(wěn)壓電路如圖5所示，可以使用集成芯片BQ51013B實(shí)現(xiàn)AC-DC轉(zhuǎn)換功能，使用集成芯片MP1584EN實(shí)現(xiàn)DC-DC變換。
[0026]本實(shí)用新型中的接收器包括與設(shè)于無線鼠標(biāo)本體內(nèi)的藍(lán)牙通信電路相適配的集成藍(lán)牙芯片，負(fù)責(zé)將無線鼠標(biāo)發(fā)送的信息傳輸給電腦，可通過USB串口進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。
[0027]如圖6所示，所述電能發(fā)射電路中的高頻交流電壓Vl經(jīng)由驅(qū)動芯片、集成功率放大芯片逆變放大后加載在發(fā)射諧振電路上。Q1、Q2表示兩只增強(qiáng)型場效應(yīng)管，在這里用作開關(guān)管；D1、D2表示兩只二極管，作用為電流續(xù)流;Ul表示集成功率放大芯片，型號為TDA2030;R1、R2兩只電阻用于控制功率放大芯片的放大倍數(shù)。
[0028]該電能發(fā)射電路將直流電通過逆變轉(zhuǎn)換為高頻交流電，經(jīng)過功率放大后通過發(fā)射線圈對外發(fā)射能量。該電能發(fā)射電路可采用半橋式逆變電路?？紤]到電路工作在串聯(lián)諧振時(shí)電流較大，需要增大發(fā)送功率時(shí)可以將場效應(yīng)管換為絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)t^ga芯片可以使用諧振型開關(guān)電源控制器MC34067P。集成功率放大芯片選用TDA2030集成芯片。
[0029]工作原理:應(yīng)用時(shí)，可在鼠標(biāo)附近或下方，如電腦桌下方安裝電能發(fā)射電路，當(dāng)鼠標(biāo)和電能發(fā)射電路距離在O?60cm范圍內(nèi)時(shí)保持無線鼠標(biāo)在不充電的情況下持續(xù)工作，且同時(shí)提供電能存儲于鋰電池內(nèi)；當(dāng)鼠標(biāo)和電能發(fā)射電路距離較遠(yuǎn)時(shí)，依靠內(nèi)置的可充電鋰電池保障無線鼠標(biāo)的正常工作。文中所提及的免充電是指無需有線充電或者用額外的其他電源為無線鼠標(biāo)進(jìn)行充電。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于磁耦合無線輸電技術(shù)的免充電無線鼠標(biāo)，其特征在于:包括無線鼠標(biāo)本體、用于將無線鼠標(biāo)發(fā)送的信息傳輸給電腦的接收器和感應(yīng)范圍為O?60cm的電能發(fā)射電路，所述無線鼠標(biāo)本體內(nèi)設(shè)有無線鼠標(biāo)功能電路、電能接收電路和可充電鋰電池，所述電能接收電路接收電能發(fā)射電路的電能，并將電能用于為無線鼠標(biāo)功能電路和可充電鋰電池供電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁耦合無線輸電技術(shù)的免充電無線鼠標(biāo)，其特征在于:所述無線鼠標(biāo)功能電路包括CMOS感光電路、DSP控制電路、藍(lán)牙通信電路。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁耦合無線輸電技術(shù)的免充電無線鼠標(biāo)，其特征在于:所述接收器包括與設(shè)于無線鼠標(biāo)本體內(nèi)的藍(lán)牙通信電路相適配的集成藍(lán)牙芯片。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁耦合無線輸電技術(shù)的免充電無線鼠標(biāo)，其特征在于:所述電能發(fā)射電路包括發(fā)射線圈U、與發(fā)射線圈L1串聯(lián)的諧振電容&、等效阻抗Zql和加載在發(fā)射諧振電路上的高頻交流電壓Vi。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于磁耦合無線輸電技術(shù)的免充電無線鼠標(biāo)，其特征在于:所述高頻交流電壓％經(jīng)由驅(qū)動芯片和集成功率放大芯片逆變放大后加載在發(fā)射諧振電路上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁耦合無線輸電技術(shù)的免充電無線鼠標(biāo)，其特征在于:所述電能接收電路包括接收線圈L2,以及與接收線圈1^串聯(lián)的諧振電容&、等效阻抗Zq2和負(fù)載阻抗Zl。
【文檔編號】G06F3/038GK205485998SQ201620211343
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】林鴻基
【申請人】浙江大學(xué)