基于磁耦合无线输电技术的免充电无线鼠标的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于磁耦合无线输电技术的免充电无线鼠标，包括无线鼠标本体、用于将无线鼠标发送的信息传输给电脑的接收器和感应范围为0～60cm的电能发射电路，所述无线鼠标本体内设有无线鼠标功能电路、电能接收电路和可充电锂电池，所述电能接收电路接收电能发射电路的电能，并将电能用于为无线鼠标功能电路和可充电锂电池供电。该无线鼠标通过无线鼠标本体内的电能接收电路和无线鼠标外的电能发射电路的磁耦合无线输电技术对锂电池进行无线充电，以及为无线鼠标本体内的部件供电；避免电池突然没电对工作和生活造成的损失，也可以减少废旧电池对环境的污染，同时可减轻鼠标的重量，提高用户的使用体验。
【专利说明】
基于磁耦合无线输电技术的免充电无线鼠标
技术领域
[0001]本实用新型公开了一种无线鼠标，尤其涉及一种基于磁耦合无线输电技术的免充电无线鼠标。
【背景技术】
[0002]鼠标是电脑重要的外部设备之一，鼠标可以帮助电脑使用者更方便的操作电脑。目前有线鼠标虽然由电脑USB端口供电不需要额外的电源，但是鼠标连线给用户带来不便，而且使用不当，会造成鼠标连线内部线路断裂或与鼠标内部接点短路。由于无线信号传输技术的发展，使得鼠标可以脱离鼠标线的束缚，使得人们可以在离开在电脑一定距离的地方也方便地操作电脑。无线鼠标虽然没有鼠标线的束缚，但是需要额外的电源，一般由干电池供电。一方面需要定期充电或者更换电池，若在重要的工作中无线鼠标的电池没电了，可能对使用者造成不可估量的损失；另一方面使用干电池供电会增加鼠标的重量，从而影响使用体验;大多普通的干电池是一次性的，用后的废弃旧电池会造成了环境污染。
[0003]因此，亟待解决上述技术难题。
【实用新型内容】
[0004]实用新型目的:本实用新型的目的是提供一种无需额外电源即可实现无线充电的基于磁耦合无线输电技术的免充电无线鼠标。
[0005]技术方案:本实用新型公开了一种基于磁耦合无线输电技术的免充电无线鼠标，包括无线鼠标本体、用于将无线鼠标发送的信息传输给电脑的接收器和感应范围为O?60cm的电能发射电路，所述无线鼠标本体内设有无线鼠标功能电路、电能接收电路和可充电锂电池，所述电能接收电路接收电能发射电路的电能，并将电能用于为无线鼠标功能电路和可充电锂电池供电。
[0006]其中，所述无线鼠标功能电路包括CMOS感光电路、DSP控制电路、蓝牙通信电路。
[0007]优选的，所述接收器包括与设于无线鼠标本体内的蓝牙通信电路相适配的集成蓝牙芯片。
[0008]进一步，所述电能发射电路包括发射线圈L1、与发射线圈L1串联的谐振电容(^、等效阻抗Zql和加载在发射谐振电路上的高频交流电压Vu
[0009]特别是，所述高频交流电压％经由驱动芯片和集成功率放大芯片逆变放大后加载在发射谐振电路上。
[0010]优选的，所述电能接收电路包括接收线圈L2,以及与接收线圈1^串联的谐振电容C2、等效阻抗Zq2和负载阻抗Zh
[0011]有益效果:与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:首先该无线鼠标通过无线鼠标本体内的电能接收电路和无线鼠标外的电能发射电路的磁耦合无线输电技术对锂电池进行无线充电，以及为无线鼠标本体内的部件供电；当鼠标和电能发射电路距离在O?60cm范围内时保持无线鼠标在不充电的情况下持续工作，且同时提供电能存储于锂电池内；当鼠标和电能发射电路距离较远时，依靠内置的可充电锂电池保障无线鼠标的正常工作;避免电池突然没电对工作和生活造成的损失，也可以减少废旧电池对环境的污染，同时可减轻鼠标的重量，提高用户的使用体验。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的原理框图；
[0013]图2为本实用新型无线鼠标功能电路的原理框图；
[0014]图3为本实用新型中谐振式电能传输方案原理图；
[0015]图4为本实用新型中副边接收电路原理图；
[0016]图5为本实用新型中无源整流、滤波、稳压电路原理图；
[0017]图6为本实用新型中半桥式逆变电路原理图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。
[0019]如图1所示，本实用新型公开了一种基于磁耦合无线输电技术的免充电无线鼠标，包括无线鼠标本体、接收器和电能发射电路。
[0020]如图1、图2所示，无线鼠标本体内设有无线鼠标功能电路、电能接收电路和可充电锂电池，所述电能接收电路接收电能发射电路的电能，并将电能用于为无线鼠标功能电路和可充电锂电池供电。其中，无线鼠标功能电路包括CMOS感光电路、DSP控制电路、蓝牙通信电路。
[0021]DSP控制电路，也称数字信号处理器，是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。利用DSP控制电路可以实现图像增强、恢复、分割、识别、编码和重建等功能。在本实用新型中利用DSP控制电路实现对图像的处理，从而实现对移动方向及距离的判断。光电传感技术以光电子学为基础，以光电子器件为主体，研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用。光电传感器是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。在本实用新型中利用CMOS感光电路中的光电传感技术实现对图像的采集功能。蓝牙(Bluetooth)技术，是一种短距离无线电技术，工作于全球通用的2.4GHz ISM(BP工业、科学、医学)频段，有效通信距离在8?30M范围。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信。其典型数据传输速率可达IMbps以上，采用时分双工传输方案实现全双工传输。在本实用新型中利用蓝牙通信电路中的蓝牙技术实现数据的通信功能。
[0022]其中，CMOS感光电路使用AVAGO的ADNS-7550集成芯片，且外置一 LED灯;DSP控制电路使用Cypress的CY7C63743集成芯片，控制电路可参照官方数据手册;蓝牙通信电路可使用BROADCOM的BCM2040蓝牙芯片。
[0023]CMOS感光电路中二极管发出的光通过透镜以一定的角度照射到平面上，形成凹凸不平的阴影图像，反射的光线通过另一透镜进入传感器或感光芯片内。当鼠标移动时，会产生多张连续的图片，DSP控制电路通过对前后图片的分析处理判断出鼠标的移动方向及距离，然后通过蓝牙通信电路向接收器发送信息。CMOS感光电路获取的图像信息以SPI的方式发送给DSP控制电路，DSP控制电路与PC之间的通信可以借助蓝牙通信电路以SCI的方式实现。无线鼠标上的按键一端接地，一端与DSP控制电路的I/O 口相连，按下按键时会给DSP控制电路送入一个低电平。鼠标的滚轮实际是一个电位器或滑动变阻器，通过三点电位的不同判断滚轮的运动及位置。
[0024]无线供电技术也称为无接触能量传输或松耦合电能传输，主要分为电磁辐射式、电磁感应式以及电磁谐振式(即磁耦合无线输电)三种。其中，电磁谐振式的基本原理是两个振动频率相同的物体间可以高效地传输能量，而对于不同振动频率的物体几乎没有影响。该技术就是通过磁场的近场耦合，使得原边线圈、副边线圈产生谐振，继而传送能量。电磁谐振式无线供电技术可以在有障碍物的情况下，达到米级的传送距离。在本实用新型中电能接收电路和电能发射电路利用磁耦合无线输电技术实现电能的传输。
[0025]如图3所示，本实用新型的电能接收电路采用串联谐振。电能接收电路包括接收线圈1^，还包括与接收线圈1^串联的谐振电容C2、除谐振电路和负载外的等效阻抗Zq2和负载阻抗Zl。电能发射电路也同样采用串联谐振。电能发射电路的感应范围为O?60cm，该电能发射电路包括发射线圈U，还包括与发射线圈L1串联的谐振电容&、除谐振电路外的等效阻抗Zql和加载在发射谐振电路上的高频交流电SV1，即经过逆变和功率放大后的交流电压。通过发射线圈和接收线圈的耦合，谐振电能传输到接收线圈，该接收线圈接收到的波形是正弦波，再经过整流、滤波后即可提供给负载。其中，对于直流负载而言，负载阻抗Zl采用副边接收电路，该电路的典型设计方案是电流经线圈通过无源整流后，再经过滤波、稳压和电压调节后提供给负载;副边接收电路原理图如图4所示。其中，实际用电负载为无线鼠标功能电路以及无线鼠标内置的充电状态下的锂电池。其中，无源整流、滤波、稳压电路如图5所示，可以使用集成芯片BQ51013B实现AC-DC转换功能，使用集成芯片MP1584EN实现DC-DC变换。
[0026]本实用新型中的接收器包括与设于无线鼠标本体内的蓝牙通信电路相适配的集成蓝牙芯片，负责将无线鼠标发送的信息传输给电脑，可通过USB串口进行数据的传输。
[0027]如图6所示，所述电能发射电路中的高频交流电压Vl经由驱动芯片、集成功率放大芯片逆变放大后加载在发射谐振电路上。Q1、Q2表示两只增强型场效应管，在这里用作开关管；D1、D2表示两只二极管，作用为电流续流;Ul表示集成功率放大芯片，型号为TDA2030;R1、R2两只电阻用于控制功率放大芯片的放大倍数。
[0028]该电能发射电路将直流电通过逆变转换为高频交流电，经过功率放大后通过发射线圈对外发射能量。该电能发射电路可采用半桥式逆变电路。考虑到电路工作在串联谐振时电流较大，需要增大发送功率时可以将场效应管换为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)t^ga芯片可以使用谐振型开关电源控制器MC34067P。集成功率放大芯片选用TDA2030集成芯片。
[0029]工作原理:应用时，可在鼠标附近或下方，如电脑桌下方安装电能发射电路，当鼠标和电能发射电路距离在O?60cm范围内时保持无线鼠标在不充电的情况下持续工作，且同时提供电能存储于锂电池内；当鼠标和电能发射电路距离较远时，依靠内置的可充电锂电池保障无线鼠标的正常工作。文中所提及的免充电是指无需有线充电或者用额外的其他电源为无线鼠标进行充电。
【主权项】
1.一种基于磁耦合无线输电技术的免充电无线鼠标，其特征在于:包括无线鼠标本体、用于将无线鼠标发送的信息传输给电脑的接收器和感应范围为O?60cm的电能发射电路，所述无线鼠标本体内设有无线鼠标功能电路、电能接收电路和可充电锂电池，所述电能接收电路接收电能发射电路的电能，并将电能用于为无线鼠标功能电路和可充电锂电池供电。2.根据权利要求1所述的基于磁耦合无线输电技术的免充电无线鼠标，其特征在于:所述无线鼠标功能电路包括CMOS感光电路、DSP控制电路、蓝牙通信电路。3.根据权利要求1所述的基于磁耦合无线输电技术的免充电无线鼠标，其特征在于:所述接收器包括与设于无线鼠标本体内的蓝牙通信电路相适配的集成蓝牙芯片。4.根据权利要求1所述的基于磁耦合无线输电技术的免充电无线鼠标，其特征在于:所述电能发射电路包括发射线圈U、与发射线圈L1串联的谐振电容&、等效阻抗Zql和加载在发射谐振电路上的高频交流电压Vi。5.根据权利要求4所述的基于磁耦合无线输电技术的免充电无线鼠标，其特征在于:所述高频交流电压％经由驱动芯片和集成功率放大芯片逆变放大后加载在发射谐振电路上。6.根据权利要求1所述的基于磁耦合无线输电技术的免充电无线鼠标，其特征在于:所述电能接收电路包括接收线圈L2,以及与接收线圈1^串联的谐振电容&、等效阻抗Zq2和负载阻抗Zl。
【文档编号】G06F3/038GK205485998SQ201620211343
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】林鸿基
【申请人】浙江大学