专利名称：一种自发电免电池无线鼠标装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及鼠标装置，特别是一种自发电免电池无线鼠标装置。
背景技术：
使用过无线鼠标的用户都一定有过这种感受，每一到两个月鼠标就会变得反应迟钝，最后突然没电，经常更换电池可是个麻烦事。如果不用电池，无线鼠标将会更加得心应手。专利号为CN200410050922.X的中国专利，公布了一种自行充电型无线鼠标，利用外部磁场发生装置产生的磁场产生电源的电源发生装置；将上述发生电源进行充电处理，并向上述无线鼠标提供驱动电源的充电装置；以及从上述电池的充电信息控制电源发生装置的控制装置。在该申请中，无线鼠标放在交叉排列有磁性芯片的鼠标垫上，并且通过上述几个
部件可自行充电。专利号为CN200720139135. I的中国专利公开了一种鼠标。该鼠标包含至少一感应线圈、一整流模块及一存储模块。当该鼠标在一鼠标垫上移动时，该至少一感应线圈产生一感应电流。该鼠标垫包含多个磁铁，该多个磁铁以一极性相互交错的方式排列。该整流模块电连接至该至少一感应线圈，并用以整流该感应电流。存储模块电连接至该整流模块，并用以存储经过整流后的该感应电流。现阶段无线鼠标正在逐步代替传统有线光电鼠标成为市场的主流，但是当前无线鼠标的功耗较高，导致在使用无线鼠标过程中，经常会遇到鼠标电池没电的尴尬状况，鼠标节能成为需要急切解决的问题。与此同时，电池污染问题已经成为生活垃圾污染的主要组成部分，减少电池的消耗，降低电池污染已经迫在眉睫。电池的危害性(I)环境污染我们日常所用的普通干电池，主要有酸性锌锰电池和碱性锌锰电池两类，它们都含有汞、锰、镉、铅、锌等各种金属物质，废旧电池被遗弃后，电池的外壳会慢慢腐蚀，其中的重金属物质会逐渐渗入水体和土壤，造成污染。重金属污染的最大特点是它不能自然降解，只能通过净化作用，将污染消除。(2)回收不到位随着电子产业迅猛发展，废旧电池已成为重要的污染源。然而我国废旧电池回收机制一直未能建立，没有一套完善的监督体制，大量废旧电池无法得到回收，而是随着生活垃圾被直接焚烧或掩埋。(3)浪费重金属电池主要含铁、锌、锰等，此外还含有微量的汞。电池的组成干电池、充电电池的组成成分锌皮(铁皮)、碳棒、汞、硫酸化物、铜帽；蓄电池以铅的化合物为主。举例1号废旧锌锰电池的组成，重量70克左右，其中碳棒5. 2克，锌皮7. 0克，锰粉25克，铜帽0. 5克，其他32克。如果不能回收利用将造成巨大的浪费。
发明内容[0011]现有技术公布了利用鼠标的运动来切割磁线从来产生电流的技术，但是在上述的实用新型中所使用的电池均为蓄电池，具有较大的污染。针对这个缺点本实用新型目的在于提供了结构简单并且环保、节能的一种自发电免电池无线鼠标装置。本实用新型是通过以下技术方案实现的一种自发电免电池无线鼠标装置，包括鼠标和鼠标垫，鼠标垫内平行放置条形永磁体，鼠标的内部设置铁芯，并且铁芯的外部绕有线圈。线圈、铁芯和永磁体构成了鼠标装置的发电电路，发电电路与变压器，整流滤波模块和储能模块相连组成一回路。鼠标内置的线圈绕组能根据鼠标移动速度感应产生0 2. 7V的电动势。如果鼠标以恒定速率左右往复滑动，则线圈产生的电为正弦交流电。由于发电电路存在不稳定性，为了使鼠标能够持久地获得稳定的电流电压供给，故需要进行稳压。整流滤波模块为4个肖特基二极管组成的桥式整流电路，能够将交流的不稳定的电流，整流成为稳定的、单相的电流，并把电能储存在电容器中，而不会使电流倒流。肖特基二极管功耗极低，其反向恢复时间极短(可以小到几纳秒)，正向导通压降仅0. 4V左右，而整流电流却可达到几千毫安。我们采用4个肖特基二极管组成的桥式整流电路，电流经过整 流桥电路之后电压降仅为0. 8V，既能达到滤波的目的，又能最大程度上减少电路元件自身工作所消耗的电能。储能模块为电容为5F的双电层电容器。鼠标滑动中，产生的电能除了供应当前工作还会有多余的电量，为了不使这部分电量浪费，给鼠标供给持续稳定的电流，并考虑到蓄电池可能对环境造成的污染，我们采用双电层电容器。这是一种新型储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。双电层电容器可以反复传输能量脉冲数十万次而无任何不利影响且可以快速充电。相反，电池反复传输高功率脉冲仅几百个循环，快速充电则会受到损害。在鼠标内，我们采用了规格为2. 7V\5F的双电层电容器，该电容器在充满的状态下，在不需要手动发电供应的条件下，能够持续为鼠标电路提供电压大于I. 5V大约3个小时。此外，为了减少鼠标在正常工作时的电量消耗，采用了低功耗的芯片，本实用新型中采用的是TI公司出品的MSP430系列低功耗单片机。在等待模式下，耗电量为0. 7pA；在节电方式下，最低可达0. I u A0大大降低了耗电量。光电模块芯片是安捷伦公司生产的ADNS-5030芯片，它体积小，功耗低，在工作模式下，它的工作电流最大为17mA，仅在光传感器工作的时候，LED才被点亮，这样会使光传感器的功耗进一步下降(小于1mA)。选用nRF24L01作为无线传输模块。nRF24Lol功耗低，在以OdBm的功率发射时，工作电流只有
11.3mA，接收时，工作电流只有12. 3mA，多种低功率工作模式(掉电模式和空闲模式)使节能设计更方便。截止到目前，利用鼠标本身的移动或按压等机械能转化为电能的自发电无线鼠标，一般是在在鼠标垫内布置磁性芯片，在鼠标内放置线圈，移动鼠标使鼠标和鼠标垫发生相对运动以产生电动势，但其鼠标垫内磁性芯片的形状(分别为圆片或方片)和布置方式(交叉排列或整体板式结构)与本实用新型(条状、平行排列)不同，且文中均未布置铁芯构件。这些现有的技术方案经过有限元分析，被证明无法形成有效磁路，不可行。另外，其储能部件(蓄电池)与本项目(电容器)亦不同。本实用新型的有益效果是I)利用生活中不可避免的某些机械运动来实现能量转换和发电目的。[0019]2)以双电层电容器代替电池，利用双电层电容器小电流长时间放电工作，从根本上解决鼠标废电池的污染问题，构建绿色生活。3)无需更换电池，极大的方便了用户的使用，避免了鼠标因供电不足导致的反应迟钝甚至停止工作的困扰，减少了用户的使用成本。
图I为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型电路示意图； 其中，I、鼠标，2、线圈，3.铁芯，4.支撑板。
具体实施方式
如图I所示的一种自发电免电池无线鼠标装置，由鼠标I和鼠标垫组成，鼠标垫内平行放置条形永磁体，鼠标I的内部设置支撑板4，并且在支撑板4上部设置铁芯3，铁芯3的外部绕有线圈2 ;所述的线圈2与变压器，整流滤波模块和储能模块相连。整流滤波模块为4个肖特基二极管组成的桥式整流电路。储能模块为电容为5F的双电层电容器。I.仿真实验分析本实用新型利用了鼠标使用过程中的横向运动发电，与动圈式永磁体直线发电机原理相近。该鼠标发电部分有三部分组成，一是鼠标垫(鼠标垫内按规律摆放一系列永磁体)；二是铁芯；三是线圈绕组，缠绕在铁芯上。本实用新型采用有限元法对所研制的样机进行了建模和网格划分。磁场分析的有限元公式由MAXWELL方程组导出。MAXWELL方程组的微分如下面4个方程组所列成
权利要求1.一种自发电免电池无线鼠标装置，包括鼠标和鼠标垫，其特征在于所述的鼠标垫内平行放置条形永磁体，鼠标的内部设置铁芯，并且铁芯的外部绕有线圈；线圈、铁芯和永磁体构成了鼠标装置的发电电路；所述发电电路与变压器，整流滤波模块和储能模块相连组成一回路。
2.根据权利要求I所述的自发电免电池无线鼠标装置，其特征在于，所述的整流滤波模块为4个肖特基二极管组成的桥式整流电路。
3.根据权利要求I所述的自发电免电池无线鼠标装置，其特征在于，所述的储能模块为电容为5F的双电层电容器。
专利摘要本实用新型涉及一种自发电免电池无线鼠标装置，包括鼠标和鼠标垫，鼠标垫内平行放置条形永磁体，鼠标的内部设置铁芯，并且铁芯的外部绕有线圈；线圈、铁芯和永磁体构成了鼠标装置的发电电路；发电电路与变压器，整流滤波模块和储能模块相连组成一回路。利用本实用新型可以实现鼠标的自发电，并且利用双电层电容器取代了蓄电池进行储能，具有节能、环保的特点。
文档编号H02J7/32GK202563472SQ20122022856
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月21日 优先权日2012年5月21日
发明者李心宁, 安笑辉, 赵灿, 张云力 申请人:安笑辉