CN102830820B - 一种自发电无线鼠标及鼠标垫 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自发电无线鼠标及鼠标垫，所述鼠标垫内置一个或一个以上的磁铁，并且位于同一横线上的磁铁的NS极方向相同，每相邻的两条横线上磁铁的NS极方向相反；无线鼠标内部电路板上设置有整流模块，电能存储模块，电磁感应模块，稳压二极管，所述整流模块的正输出端和负输出端分别与所述电能存储模块的正端和负端相连接；所述电磁感应模块的输出端与所述整流模块及所述电能存储模块串联之后的两端相连接；所述稳压二极管的正连接端和负连接端分别与所述电能存储模块的正端和负端相连接。本发明的特点是采用无接触式发电方法、新型整流及充电电路，充电效率高，自发电电压高，电源使用寿命超长，正常移动鼠标的过程中即能实现电能的自给自足。

Description

一种自发电无线鼠标及鼠标垫

技术领域

本发明涉及一种电脑***配件的无线鼠标，特别涉及一种自发电无线鼠标及鼠标垫。

背景技术

网址http://www.billwang.net/?act=view&id=34560公开了文献：一种树叶形的自发电无线鼠标，它能自己发电，将光学时代消失的滚轮重新请了回来，用户使用鼠标时，滚轮会将这种水平面上的移动转化为滚动进而通过内部的运动机构转换为电力，供无线鼠标自身之用。

《电子技术应用》2011年第37卷第9期，142页。公开了一种无接触供电的无线鼠标设计电路，无接触电能发射装置采用USB供电，通过自激振荡电路产生了138kHz的高频振荡电压;无接触电能接收装置采用感应耦合方式获取电能。无线鼠标用无线模块nRF24E1构成信号发射和接收电路，该电路除具备有线鼠标全部功能外，还可以离开电脑远距离灵活操纵鼠标。

专利号为200410050922.x自行充电型无线鼠标，该文献公开了：自行充电型无线鼠标，它包括以下几个部件：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。本申请中，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02128782.1无需电池的无线鼠标器。公开了一种无需电池的无线鼠标器，由鼠标器和接收器组成，其鼠标器部分的电能通过接收器的供电电路通过磁场供给。

专利号为00118318.4可发电蓄电的无线鼠标。公开了一种可发电蓄电的无线鼠标，其内部结构是以第一滚轮纵向抵住滚球，并检测无线鼠标的横向移动分量；再以一第二滚轮横向抵住滚球，并检测无线鼠标的纵向移动分量；再以一辅助滚轮与第一滚轮、第二滚轮共同抵住滚球，使滚球在同一位置滚动。此一无线鼠标是以一第一发电装置与一第二发电装置分别将第一滚轮与第二滚轮的转动动能转换成电能，再以一蓄电装置将第一发电装置与第二发电装置的电能储存，并以一无线电发射模块将无线鼠标的移动信号、左右键控制信号输出。

专利号为200410040998.4一种不用电源的无线鼠标及其制作方法。公开了一种不用电源的无线鼠标及其制作方法，它将现有的非接触式无源IC卡信号收发电路板的信号输出端与电脑的鼠标电路连接，并在鼠标壳体中装有带有收发感应线圈和并联有电容的非接触式无源IC卡芯片，它采用鼠标按键串联在非接触式无源IC卡芯片与其收发感应线圈的连接电路上，从而控制非接触式无源IC卡芯片通过收发感应线圈发出对应鼠标按键的电磁波信号，该电磁波信号经非接触式无源IC卡信号收发电路板的收发感应线圈接收并经过编解码电路解码后，在其输出端输出一个相应鼠标按键的信号到电脑的鼠标电路。本发明不仅具有无需电源就能通过无线方式发出鼠标操作信号的优点，而且还具有结构简单、体积小、重量轻、使用携带都方便的优点。

专利号为01267403.6可充电的无线鼠标。公开了一种可充电的无线鼠标，包括一鼠标壳体及一电路基板，该鼠标壳体上设有一电源插头、一位置传感器及一个或一个以上的输入元件，该电路基板设于鼠标壳体内部，分别耦接于电源插头、位置传感器及输入元件，另外该电路基板上还设有充电电池，借由电源插头插接于市电插座，可对充电电池充电，以提供无线鼠标工作所需的电力。

专利号为200720002373.8自行供电的无线鼠标结构。公开了一种自行供电的无线鼠标结构，其包括有一壳体、一电力产生构件、至少一蓄电器、以及一摇柄，设置于壳体内的电力产生构件与摇柄相连结，藉由摇柄的带动而产生一电能，并经由电能转换的动作，而储存至与电力产生构件电性连接的蓄电器中，以提供无线鼠标作动所需的电力。

专利号为200910179086.8自行供电的无线鼠标结构。公开了一种自行供电的无线鼠标结构，包括一壳体；至少一电力产生单元，设置于该壳体内，该电力产生单元具有两个弹性件、一磁铁及一感应线圈，该两个弹性件的一端分别连接该磁铁的两相对侧面，该两个弹性件的另一端分别连接该壳体，该磁铁穿设于该感应线圈中，该磁铁通过该壳体的移动而相对于该感应线圈往复位移，以产生一电能；以及，至少一蓄电器，设置于该壳体内，并电性连接于该电力产生单元，用以储存该电能，以提供该自行供电的无线鼠标结构作动的电力。本发明通过无线鼠标在操作过程中的移动，以带动磁铁相对于感应线圈往复移动而产生电能，且此电能储存至蓄电器中，以做为无线鼠标作动时的电力来源。

以上技术方案的缺点：无法克服滚轮鼠标固有的缺点，滚轮长时间使用后，会积攒很多灰尘，影响发电效率，清理费时费力；采用无接触供电技术，电磁辐射大，能源利用效率不高，并非真正的自发电技术；并未设计一种高效可行的整流及充电电路，并未采用高效的超级电容用于充电，充电电池充电效率低，摇柄使用不方便，弹簧拉动磁铁运动结构复杂，易损坏，产电量小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用无接触式发电方法、新型整流及充电电路、充电效率高，所得电源电压高，电源的使用寿命长，正常移动鼠标的过程中即能实现电能的自给自足的一种自发电无线鼠标及鼠标垫。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种自发电无线鼠标及鼠标垫，包括无线鼠标及鼠标垫，所述无线鼠标包括外壳，内部电路板上的鼠标控制模块，数据编码模块，无线发射模块，无线接收模块；所述鼠标垫表面为光滑面，其特征在于：所述鼠标垫内置一个或一个以上的磁铁，并且位于同一横线上的磁铁的NS极方向相同，每相邻的两条横线上磁铁的NS极方向相反；

无线鼠标内部电路板上设置有整流模块，电能存储模块，电磁感应模块，稳压二极管，所述整流模块的正输出端和负输出端分别与所述电能存储模块的正端和负端相连接，用于将经过整流后的电能进行存储；

所述电磁感应模块的输出端与所述整流模块及所述电能存储模块串联之后的两端相连接，用于将电磁感应模块产生的交流电压进行整流后在电能存储模块中存储发电产生的电能；

所述稳压二极管的正连接端和负连接端分别与所述电能存储模块的正端和负端相连接，用于将产生的电能提供给鼠标上的用电负载，为其供电，超过用电负载电压允许范围以外的电能将通过稳压二极管释放，以保护鼠标电路。一种供电电路，包括整流模块，电能存储模块，电磁感应模块和稳压二极管；所述整流模块的正输出端和负输出端分别与所述电能存储模块的正端和负端相连接，用于将经过整流后的电能进行存储；所述电磁感应模块的输出端与所述整流模块及所述电能存储模块串联之后的两端相连接，用于将电磁感应模块产生的交流电压进行整流后在电能存储模块中存储发电产生的电能；所述稳压二极管的正连接端和负连接端分别与所述电能存储模块的正端和负端相连接，用于保护鼠标电路。

本发明的有益效果是：采用电磁感应的原理进行无接触式发电，避免了鼠标长时间使用后清理困难的问题。充电效率高，自发电电压高，电源的使用寿命超长，正常移动鼠标的过程中即能实现电能的自给自足。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述电磁感应模块包括：一片或一片以上的叠层硅钢片组成的铁芯，所述铁芯的形状为倒U型，所述倒U型至少有一个，所述铁芯上面缠绕有线圈。

采用上述进一步方案的有益效果是尽量增加所缠绕线圈的匝数，提高发电压，尽量减少铁芯中的能量损耗。

进一步，所述整流模块包括至少两个整流二极管；

若所述整流二极管的正极与电磁感应模块的一端相连接，则其负极与整流模块的负输出端相连；若整流二极管的负极与电磁感应模块的一端相连接，则其正极与整流模块的正输出端相连接；

所述电能存储模块包括两个或两个以上的超级电容，用于储存电能，每个所述超级电容均与整流模块中的一个整流二极管连接；

所述整流模块的正输出端，与第一超级电容的正极相连接，并与所述电能存储模块的正输出端相连接，所述第一超级电容的负极与电磁感应模块的另一端相连；所述整流模块的负输出端与第二超级电容的负极相连接，并与所述电能存储模块的负输出端相连接，所述第二超级电容的正极与电磁感应模块的另一端相连。

采用上述进一步方案的有益效果是采用整流二极管对采集到的交流电压进行整流，最后实现为负载提供直流电，而且采用整流二极管分别给超级电容充电，极大的降低了在整流模块上损耗的压降，采用超级电容作为存储电能的器件，比用充电电池或锂离子电池充电效率更高，可大幅提高充电效率，并能降低电源内阻，大幅提高电源的使用寿命。

进一步，在电路板上还设置有压电式蜂鸣器，用于上电或欠电报警。

采用上述进一步方案的有益效果是通过蜂鸣器可以使使用者在不注意鼠标上点亮显示灯的条件下依旧起到上电或欠电提示作用。

进一步，所述电量显示模块包括一LCD显示屏，所述LCD显示屏位于无线鼠标壳体上。

采用上述进一步方案的有益效果是采用LCD显示屏实现对剩余电量进行显示，可轻易获知电源是否处于欠电状态，并且LCD显示及控制电路耗电量很少，特别适合于自发电无线鼠标。

进一步，所述鼠标垫上在同一磁铁上或者非同一磁铁上的N极端部和S极端部之间的距离与电磁感应模块中的叠层硅钢片倒U型铁芯中每两个竖腿之间的中心距离相同。

采用上述进一步方案的有益效果是NS极与铁芯中的每两个竖腿之间中心距离相同，可以保证叠片硅钢片模块在交变磁场中移动时，构成闭合磁路，产生最大的磁通变化，在线圈中得到电压等级最高的交流电。

进一步，所述整流二极管为锗二极管。

采用上述进一步方案的有益效果是采用锗二极管，可以将普通整流桥式电路1.4V左右的压降减小为新型整流电路的0.2至0.5V，大幅度提高了电能收集的效率。

附图说明

图1为本发明无线鼠标内部供电电源部分的电路示意图；

图2为本发明鼠标垫内部磁铁分布示意图；

图3为本发明无线鼠标内部结构分布俯视图；

图4为本发明无线鼠标内部结构分布左视图；

图5为本发明电磁感应模块包含一个倒U形铁芯时结构图；

图6为本发明电磁感应模块包含两个倒U形铁芯时结构图；

图7为本发明LCD显示屏满电及欠电示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、鼠标垫，2、磁铁，3、电磁感应模块，4、整流模块，5、稳压二极管，6、电能存储模块，7、超级电容，8、外壳，9、叠层硅钢片，10、线圈，11、LCD显示屏，12、无线鼠标，13、电路板，14、压电式蜂鸣器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，为本发明无线鼠标内部供电电源部分的电路示意图；图2为本发明鼠标垫内部磁铁分布示意图；图3为本发明无线鼠标内部结构分布俯视图；图4为本发明无线鼠标内部结构分布左视图；图5为本发明电磁感应模块包括一个倒U形铁芯时结构图；图6为本发明电磁感应模块包括两个倒U形铁芯时结构图；图6为本发明LCD显示屏满电及欠电示意图。

实施例1

本发明一种自发电无线鼠标及鼠标垫，包括无线鼠标12及鼠标垫1，所述无线鼠标12包括外壳8，内部电路板13上的鼠标控制模块，数据编码模块，无线发射模块，无线接收模块；所述鼠标垫1表面为光滑面，其特征在于：所述鼠标垫1内置一个或一个以上的磁铁2，并且位于同一横线上的磁铁2的NS极方向相同，每相邻的两条横线上磁铁2的NS极方向相反；

无线鼠标12内部电路板13上设置有整流模块4，电能存储模块6，电磁感应模块3，稳压二极管5，所述整流模块4的正输出端和负输出端分别与所述电能存储模块6的正端和负端相连接，用于将经过整流后的电能进行存储；

所述电磁感应模块3的输出端与所述整流模块4及所述电能存储模块6串联之后的两端相连接，用于将电磁感应模块3产生的交流电压进行整流后在电能存储模块6中存储发电产生的电能；

所述稳压二极管5的正连接端和负连接端分别与所述电能存储模块6的正端和负端相连接，用于将产生的电能提供给鼠标上的用电负载，为其供电。

所述电磁感应模块3包括：一片或一片以上的叠层硅钢片9组成的铁芯，所述铁芯的形状为倒U型，所述倒U型至少有一个，所述铁芯上面缠绕有线圈11。

所述整流模块4包括至少两个整流二极管；

若所述整流二极管的正极与电磁感应模块3的一端相连接，则其负极与整流模块4的负输出端相连；若整流二极管的负极与电磁感应模块3的一端相连接，则其正极与整流模块4的正输出端相连接；

所述电能存储模块6包括两个或两个以上的超级电容7，用于储存电能，每个所述超级电容7均与整流模块4中的一个整流二极管连接；

所述整流模块4的正输出端，与第一超级电容的正极相连接，并与所述电能存储模块6的正输出端相连接，所述第一超级电容的负极与电磁感应模块3的另一端相连；所述整流模块4的负输出端与第二超级电容的负极相连接，并与所述电能存储模块6的负输出端相连接，所述第二超级电容的正极与电磁感应模块3的另一端相连。

在电路板上还设置有压电式蜂鸣器14，用于上电或欠电报警。

所述电量显示模块包括一LCD显示屏11，所述LCD显示屏位于无线鼠标12壳体8上。

所述鼠标垫1上在同一磁铁2上或者非同一磁铁2上的N极端部和S极端部之间的距离与电磁感应模块3中的叠层硅钢片10倒U型铁芯中每两个竖腿之间的中心距离相同。所述整流二极管为锗二极管。

使用者在该鼠标垫1上正常使用无线鼠标12的过程中，无线鼠标12会在鼠标垫1上上下左右移动，当电磁感应模块3经过鼠标垫1上方交变的磁场的时候，即会在线圈中产生交流电。鼠标垫1上的N极和S极之间的间距是一相等的恒定值，该间距与电磁感应模块3上叠层硅钢片9各腿之间的间距相等，以保证电磁感应模块3在交变磁场中移动时，构成闭合的磁路，产生最大的磁通变化，在线圈10中得到电压等级最高的交流电。

交流电波形的上半部分（正向）可以通过整流二极管给超级电容7充电，交流电波形的下半部分（负向）可以通过整流二极管给超级电容7充电。该整流模块4采用两个整流二极管分别给两个超级电容7充电，在整流模块4上损耗的压降，比用桥式整流电路的四个二极管给一个蓄电设备充电在整流二极管上的压降小一倍，因为二极管的数量少了一倍。并且，本发明采用管压降小的锗管，而非普通的硅管，因此，可将普通整流桥式电路1.4v左右的压降减小为新型整流电路的0.2-0.5v左右；大幅提高电能收集的效率。

利用超级电容7作为存储电能的器件，比用充电电池或锂离子电池充电效率更高，可大幅提高充电效率，并能降低电源内阻，大幅提高电源的使用寿命，其充放电次数大于50万次，是锂离子电池的500倍，而其能量密度却比普通电池小得多。因此特别适合于能够电能自给自足的反复充放电的自发电鼠标。

超级电容7在反复的能量脉冲充电的情况下，无任何不利影响，而充电电池或锂离子电池在充电时往往要求恒定的电压或电流，在反复的能量脉冲充电的情况下，其寿命将大打折扣。

超级电容7免维护、没有腐蚀性酸液、可焊接（不存在电池那样接触不牢的问题），可为我国节省大量的一次电池的使用，从而降低一次电池对环境的污染，是一种环保的绿色能源。

超级电容7的荷电状态与电压构成简单的函数关系，很容易精确检测出剩余电量。而电池很难精确检测出剩余电量。因此，在鼠标上盖的滚轮下方设计一小型LCD液晶屏11，用以指示超级电容7剩余的电量。满电为5个格点亮，电压约2v，当电压到达1v时，为一个格点亮并闪烁，处于欠电状态，并同时启动声音报警。市场上的鼠标常见用发光LED进行上电指示和低电压报警，但是使用鼠标的人一般注意力集中在电脑屏幕上，不容易看到鼠标上的指示灯信号。而用较微弱的声音信号进行上电指示或欠电报警效果更好。采用压电式蜂鸣器14比发光LED耗电量更低，报警效果更好。可以单独使用LCD液晶屏11进行电量显示，也可以单独使用压电式蜂鸣器14进行上电指示和低电压报警，也可以两者配合起来使用。

通常，类似的电磁感应***很难将单个蓄电装置充电到1.5v以上，需要升压模块才能达到鼠标所要求的1.5v电压，而升压模块的添加又会不同程度的降低整个***的电能使用效率。所设计整流及充电电路中的两个超级电容7在对外部电路供电时正好为串联。将串联的两个超级电容7的正极和负极从如图1所示位置引出，即可使输出电压翻倍，同时串联之后的总电容值变为单个电容的二分之一（如果两个电容大小一样的话）。此一设计在无任何能量在使用过程中损失的情况下即达到了升高输出电压的目的，优于经升压模块升压的设计方法，完全可以给供电电压1.5-3v的无线鼠标及其他小电流负载供电。为防止电能存储模块中产生的电压过大，在串联的两个超级电容7的正极和负极引出端并联一个稳压管，以使输出电压稳定在负载最高使用电压以下。试验产品中，本发明所述的无线鼠标12在鼠标垫上左右移动10个来回，即可在脱离该发明的鼠标垫1的情况下，供无线鼠标12正常使用20分钟以上。如果使用者将本发明所述无线鼠标12在鼠标垫1上左右移动10个来回，并在其后的使用过程中不脱离该发明的鼠标垫1，则可其电能存储完全可以实现自给自足，能够持续使用，除非遇到无线鼠标长时间静置的情况，会把存储的电能耗尽，而重新在鼠标垫1上左右移动10个来回，又可继续使用。因此，本发明所述的无线鼠标12在使用者正常移动鼠标的过程中完全能够实现电能的自给自足。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自发电无线鼠标及鼠标垫，包括无线鼠标(12)及鼠标垫(1)，所述无线鼠标(12)包括外壳(8)，内部电路板(13)上的鼠标控制模块，数据编码模块，无线发射模块，无线接收模块；所述鼠标垫(1)表面为光滑面，其特征在于：所述鼠标垫(1)内置一个或一个以上的磁铁(2)，并且位于同一横线上的磁铁(2)的NS极方向相同，每相邻的两条横线上磁铁(2)的NS极方向相反；

无线鼠标(12)内部电路板(13)上设置有整流模块(4)，电能存储模块(6)，电磁感应模块(3)，稳压二极管(5)，所述整流模块(4)的正输出端和负输出端分别与所述电能存储模块(6)的正端和负端相连接，用于将经过整流后的电能进行存储；

所述电磁感应模块(3)的输出端与所述整流模块(4)及所述电能存储模块(6)串联之后的两端相连接，用于将电磁感应模块(3)产生的交流电压进行整流后在电能存储模块(6)中存储发电产生的电能；

所述整流模块(4)包括至少两个整流二极管；

若所述整流二极管的正极与电磁感应模块(3)的一端相连接，则所述整流二极管的负极与整流模块(4)的负输出端相连；若整流二极管的负极与电磁感应模块(3)的一端相连接，则所述整流二极管的正极与整流模块(4)的正输出端相连接；

所述电能存储模块(6)包括两个或两个以上的超级电容(7)，用于储存电能，每个所述超级电容(7)均与整流模块(4)中的一个整流二极管连接；

所述整流模块(4)的正输出端，与第一超级电容的正极相连接，并与所述电能存储模块(6)的正输出端相连接，所述第一超级电容的负极与电磁感应模块(3)的另一端相连；所述整流模块(4)的负输出端与第二超级电容的负极相连接，并与所述电能存储模块(6)的负输出端相连接，所述第二超级电容的正极与电磁感应模块(3)的另一端相连；

所述稳压二极管(5)的正连接端和负连接端分别与所述电能存储模块(6)的正端和负端相连接，用于保护鼠标电路。

2.根据权利要求1所述的自发电无线鼠标及鼠标垫，其特征在于：所述电磁感应模块(3)包括：一片或一片以上的叠层硅钢片(9)组成的铁芯，所述铁芯的形状为倒U型，所述倒U型至少有一个，所述铁芯上面缠绕有线圈(10)。

3.根据权利要求1所述的自发电无线鼠标及鼠标垫，其特征在于：在电路板上还设置有压电式蜂鸣器(14)，用于上电或欠电报警。

4.根据权利要求1所述的自发电无线鼠标及鼠标垫，其特征在于：所述无线鼠标(12)的外壳(8)上还设置有LCD显示屏(11)。

5.根据权利要求1至4任一所述的自发电无线鼠标及鼠标垫，其特征在于：所述鼠标垫(1)上在同一磁铁(2)上或者非同一磁铁(2)上的N极端部和S极端部之间的距离与电磁感应模块(3)中的叠层硅钢片(9)倒U型铁芯中每两个竖腿之间的中心距离相同。

6.根据权利要求5所述的自发电无线鼠标及鼠标垫，其特征在于：所述整流二极管为锗二极管。

7.一种供电电路，其特征在于：包括整流模块(4)，电能存储模块(6)，电磁感应模块(3)和稳压二极管(5)；

所述整流模块(4)的正输出端和负输出端分别与所述电能存储模块(6)的正端和负端相连接，用于将经过整流后的电能进行存储；

所述电磁感应模块(3)的输出端与所述整流模块(4)及所述电能存储模块(6)串联之后的两端相连接，用于将电磁感应模块(3)产生的交流电压进行整流后在电能存储模块(6)中存储发电产生的电能；

所述整流模块(4)包括至少两个整流二极管；

若所述整流二极管的正极与电磁感应模块(3)的一端相连接，则所述整流二极管的负极与整流模块(4)的负输出端相连；若整流二极管的负极与电磁感应模块(3)的一端相连接，则所述整流二极管的正极与整流模块(4)的正输出端相连接；

所述电能存储模块(6)包括两个或两个以上的超级电容(7)，用于储存电能，每个所述超级电容(7)均与整流模块(4)中的一个整流二极管连接；

所述整流模块(4)的正输出端，与第一超级电容的正极相连接，并与所述电能存储模块(6)的正输出端相连接，所述第一超级电容的负极与电磁感应模块(3)的另一端相连；所述整流模块(4)的负输出端与第二超级电容的负极相连接，并与所述电能存储模块(6)的负输出端相连接，所述第二超级电容的正极与电磁感应模块(3)的另一端相连；

所述稳压二极管(5)的正连接端和负连接端分别与所述电能存储模块(6)的正端和负端相连接，用于保护鼠标电路。

8.根据权利要求7所述的供电电路，其特征在于：所述电磁感应模块(3)包括：一片或一片以上的叠层硅钢片(9)组成的铁芯，所述铁芯的形状为倒U型，所述倒U型至少有一个，所述铁芯上面缠绕有线圈(10)。