專利名稱：一種自發(fā)電免電池?zé)o線鼠標(biāo)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及鼠標(biāo)裝置，特別是一種自發(fā)電免電池?zé)o線鼠標(biāo)裝置。
背景技術(shù)：
使用過無線鼠標(biāo)的用戶都一定有過這種感受，每一到兩個(gè)月鼠標(biāo)就會(huì)變得反應(yīng)遲鈍，最后突然沒電，經(jīng)常更換電池可是個(gè)麻煩事。如果不用電池，無線鼠標(biāo)將會(huì)更加得心應(yīng)手。專利號(hào)為CN200410050922.X的中國專利，公布了一種自行充電型無線鼠標(biāo)，利用外部磁場(chǎng)發(fā)生裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)產(chǎn)生電源的電源發(fā)生裝置；將上述發(fā)生電源進(jìn)行充電處理，并向上述無線鼠標(biāo)提供驅(qū)動(dòng)電源的充電裝置；以及從上述電池的充電信息控制電源發(fā)生裝置的控制裝置。在該申請(qǐng)中，無線鼠標(biāo)放在交叉排列有磁性芯片的鼠標(biāo)墊上，并且通過上述幾個(gè)
部件可自行充電。專利號(hào)為CN200720139135. I的中國專利公開了一種鼠標(biāo)。該鼠標(biāo)包含至少一感應(yīng)線圈、一整流模塊及一存儲(chǔ)模塊。當(dāng)該鼠標(biāo)在一鼠標(biāo)墊上移動(dòng)時(shí)，該至少一感應(yīng)線圈產(chǎn)生一感應(yīng)電流。該鼠標(biāo)墊包含多個(gè)磁鐵，該多個(gè)磁鐵以一極性相互交錯(cuò)的方式排列。該整流模塊電連接至該至少一感應(yīng)線圈，并用以整流該感應(yīng)電流。存儲(chǔ)模塊電連接至該整流模塊，并用以存儲(chǔ)經(jīng)過整流后的該感應(yīng)電流?，F(xiàn)階段無線鼠標(biāo)正在逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)有線光電鼠標(biāo)成為市場(chǎng)的主流，但是當(dāng)前無線鼠標(biāo)的功耗較高，導(dǎo)致在使用無線鼠標(biāo)過程中，經(jīng)常會(huì)遇到鼠標(biāo)電池沒電的尷尬狀況，鼠標(biāo)節(jié)能成為需要急切解決的問題。與此同時(shí)，電池污染問題已經(jīng)成為生活垃圾污染的主要組成部分，減少電池的消耗，降低電池污染已經(jīng)迫在眉睫。電池的危害性(I)環(huán)境污染我們?nèi)粘Ｋ玫钠胀ǜ呻姵?，主要有酸性鋅錳電池和堿性鋅錳電池兩類，它們都含有汞、錳、鎘、鉛、鋅等各種金屬物質(zhì)，廢舊電池被遺棄后，電池的外殼會(huì)慢慢腐蝕，其中的重金屬物質(zhì)會(huì)逐漸滲入水體和土壤，造成污染。重金屬污染的最大特點(diǎn)是它不能自然降解，只能通過凈化作用，將污染消除。(2)回收不到位隨著電子產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，廢舊電池已成為重要的污染源。然而我國廢舊電池回收機(jī)制一直未能建立，沒有一套完善的監(jiān)督體制，大量廢舊電池?zé)o法得到回收，而是隨著生活垃圾被直接焚燒或掩埋。(3)浪費(fèi)重金屬電池主要含鐵、鋅、錳等，此外還含有微量的汞。電池的組成干電池、充電電池的組成成分鋅皮(鐵皮)、碳棒、汞、硫酸化物、銅帽；蓄電池以鉛的化合物為主。舉例1號(hào)廢舊鋅錳電池的組成，重量70克左右，其中碳棒5. 2克，鋅皮7. 0克，錳粉25克，銅帽0. 5克，其他32克。如果不能回收利用將造成巨大的浪費(fèi)。
發(fā)明內(nèi)容[0011]現(xiàn)有技術(shù)公布了利用鼠標(biāo)的運(yùn)動(dòng)來切割磁線從來產(chǎn)生電流的技術(shù)，但是在上述的實(shí)用新型中所使用的電池均為蓄電池，具有較大的污染。針對(duì)這個(gè)缺點(diǎn)本實(shí)用新型目的在于提供了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且環(huán)保、節(jié)能的一種自發(fā)電免電池?zé)o線鼠標(biāo)裝置。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種自發(fā)電免電池?zé)o線鼠標(biāo)裝置，包括鼠標(biāo)和鼠標(biāo)墊，鼠標(biāo)墊內(nèi)平行放置條形永磁體，鼠標(biāo)的內(nèi)部設(shè)置鐵芯，并且鐵芯的外部繞有線圈。線圈、鐵芯和永磁體構(gòu)成了鼠標(biāo)裝置的發(fā)電電路，發(fā)電電路與變壓器，整流濾波模塊和儲(chǔ)能模塊相連組成一回路。鼠標(biāo)內(nèi)置的線圈繞組能根據(jù)鼠標(biāo)移動(dòng)速度感應(yīng)產(chǎn)生0 2. 7V的電動(dòng)勢(shì)。如果鼠標(biāo)以恒定速率左右往復(fù)滑動(dòng)，則線圈產(chǎn)生的電為正弦交流電。由于發(fā)電電路存在不穩(wěn)定性，為了使鼠標(biāo)能夠持久地獲得穩(wěn)定的電流電壓供給，故需要進(jìn)行穩(wěn)壓。整流濾波模塊為4個(gè)肖特基二極管組成的橋式整流電路，能夠?qū)⒔涣鞯牟环€(wěn)定的電流，整流成為穩(wěn)定的、單相的電流，并把電能儲(chǔ)存在電容器中，而不會(huì)使電流倒流。肖特基二極管功耗極低，其反向恢復(fù)時(shí)間極短(可以小到幾納秒)，正向?qū)▔航祪H0. 4V左右，而整流電流卻可達(dá)到幾千毫安。我們采用4個(gè)肖特基二極管組成的橋式整流電路，電流經(jīng)過整 流橋電路之后電壓降僅為0. 8V，既能達(dá)到濾波的目的，又能最大程度上減少電路元件自身工作所消耗的電能。儲(chǔ)能模塊為電容為5F的雙電層電容器。鼠標(biāo)滑動(dòng)中，產(chǎn)生的電能除了供應(yīng)當(dāng)前工作還會(huì)有多余的電量，為了不使這部分電量浪費(fèi)，給鼠標(biāo)供給持續(xù)穩(wěn)定的電流，并考慮到蓄電池可能對(duì)環(huán)境造成的污染，我們采用雙電層電容器。這是一種新型儲(chǔ)能裝置，它具有充電時(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點(diǎn)。雙電層電容器可以反復(fù)傳輸能量脈沖數(shù)十萬次而無任何不利影響且可以快速充電。相反，電池反復(fù)傳輸高功率脈沖僅幾百個(gè)循環(huán)，快速充電則會(huì)受到損害。在鼠標(biāo)內(nèi)，我們采用了規(guī)格為2. 7V\5F的雙電層電容器，該電容器在充滿的狀態(tài)下，在不需要手動(dòng)發(fā)電供應(yīng)的條件下，能夠持續(xù)為鼠標(biāo)電路提供電壓大于I. 5V大約3個(gè)小時(shí)。此外，為了減少鼠標(biāo)在正常工作時(shí)的電量消耗，采用了低功耗的芯片，本實(shí)用新型中采用的是TI公司出品的MSP430系列低功耗單片機(jī)。在等待模式下，耗電量為0. 7pA；在節(jié)電方式下，最低可達(dá)0. I u A0大大降低了耗電量。光電模塊芯片是安捷倫公司生產(chǎn)的ADNS-5030芯片，它體積小，功耗低，在工作模式下，它的工作電流最大為17mA，僅在光傳感器工作的時(shí)候，LED才被點(diǎn)亮，這樣會(huì)使光傳感器的功耗進(jìn)一步下降(小于1mA)。選用nRF24L01作為無線傳輸模塊。nRF24Lol功耗低，在以O(shè)dBm的功率發(fā)射時(shí)，工作電流只有
11.3mA，接收時(shí)，工作電流只有12. 3mA，多種低功率工作模式(掉電模式和空閑模式)使節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。截止到目前，利用鼠標(biāo)本身的移動(dòng)或按壓等機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的自發(fā)電無線鼠標(biāo)，一般是在在鼠標(biāo)墊內(nèi)布置磁性芯片，在鼠標(biāo)內(nèi)放置線圈，移動(dòng)鼠標(biāo)使鼠標(biāo)和鼠標(biāo)墊發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)以產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，但其鼠標(biāo)墊內(nèi)磁性芯片的形狀(分別為圓片或方片)和布置方式(交叉排列或整體板式結(jié)構(gòu))與本實(shí)用新型(條狀、平行排列)不同，且文中均未布置鐵芯構(gòu)件。這些現(xiàn)有的技術(shù)方案經(jīng)過有限元分析，被證明無法形成有效磁路，不可行。另外，其儲(chǔ)能部件(蓄電池)與本項(xiàng)目(電容器)亦不同。本實(shí)用新型的有益效果是I)利用生活中不可避免的某些機(jī)械運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和發(fā)電目的。[0019]2)以雙電層電容器代替電池，利用雙電層電容器小電流長(zhǎng)時(shí)間放電工作，從根本上解決鼠標(biāo)廢電池的污染問題，構(gòu)建綠色生活。3)無需更換電池，極大的方便了用戶的使用，避免了鼠標(biāo)因供電不足導(dǎo)致的反應(yīng)遲鈍甚至停止工作的困擾，減少了用戶的使用成本。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型電路示意圖； 其中，I、鼠標(biāo)，2、線圈，3.鐵芯，4.支撐板。
具體實(shí)施方式
如圖I所示的一種自發(fā)電免電池?zé)o線鼠標(biāo)裝置，由鼠標(biāo)I和鼠標(biāo)墊組成，鼠標(biāo)墊內(nèi)平行放置條形永磁體，鼠標(biāo)I的內(nèi)部設(shè)置支撐板4，并且在支撐板4上部設(shè)置鐵芯3，鐵芯3的外部繞有線圈2 ;所述的線圈2與變壓器，整流濾波模塊和儲(chǔ)能模塊相連。整流濾波模塊為4個(gè)肖特基二極管組成的橋式整流電路。儲(chǔ)能模塊為電容為5F的雙電層電容器。I.仿真實(shí)驗(yàn)分析本實(shí)用新型利用了鼠標(biāo)使用過程中的橫向運(yùn)動(dòng)發(fā)電，與動(dòng)圈式永磁體直線發(fā)電機(jī)原理相近。該鼠標(biāo)發(fā)電部分有三部分組成，一是鼠標(biāo)墊(鼠標(biāo)墊內(nèi)按規(guī)律擺放一系列永磁體)；二是鐵芯；三是線圈繞組，纏繞在鐵芯上。本實(shí)用新型采用有限元法對(duì)所研制的樣機(jī)進(jìn)行了建模和網(wǎng)格劃分。磁場(chǎng)分析的有限元公式由MAXWELL方程組導(dǎo)出。MAXWELL方程組的微分如下面4個(gè)方程組所列成
權(quán)利要求1.一種自發(fā)電免電池?zé)o線鼠標(biāo)裝置，包括鼠標(biāo)和鼠標(biāo)墊，其特征在于所述的鼠標(biāo)墊內(nèi)平行放置條形永磁體，鼠標(biāo)的內(nèi)部設(shè)置鐵芯，并且鐵芯的外部繞有線圈；線圈、鐵芯和永磁體構(gòu)成了鼠標(biāo)裝置的發(fā)電電路；所述發(fā)電電路與變壓器，整流濾波模塊和儲(chǔ)能模塊相連組成一回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自發(fā)電免電池?zé)o線鼠標(biāo)裝置，其特征在于，所述的整流濾波模塊為4個(gè)肖特基二極管組成的橋式整流電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自發(fā)電免電池?zé)o線鼠標(biāo)裝置，其特征在于，所述的儲(chǔ)能模塊為電容為5F的雙電層電容器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種自發(fā)電免電池?zé)o線鼠標(biāo)裝置，包括鼠標(biāo)和鼠標(biāo)墊，鼠標(biāo)墊內(nèi)平行放置條形永磁體，鼠標(biāo)的內(nèi)部設(shè)置鐵芯，并且鐵芯的外部繞有線圈；線圈、鐵芯和永磁體構(gòu)成了鼠標(biāo)裝置的發(fā)電電路；發(fā)電電路與變壓器，整流濾波模塊和儲(chǔ)能模塊相連組成一回路。利用本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的自發(fā)電，并且利用雙電層電容器取代了蓄電池進(jìn)行儲(chǔ)能，具有節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02J7/32GK202563472SQ20122022856
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月21日
發(fā)明者李心寧, 安笑輝, 趙燦, 張?jiān)屏?申請(qǐng)人:安笑輝