ITPN20110049A1

ITPN20110049A1 - POWER SUPPLY SYSTEM, WITHOUT BATTERIES USE AND RECHARGEABLE, TO POWER THE PORTABLE UNIT OF A DEVICE WITHOUT WIRES OF USER INTERFACE FOR COMPUTERS AND AUDIO-VIDEO APPLIANCES.

Info

Publication number: ITPN20110049A1
Application number: IT000049A
Authority: IT
Inventors: Andrea Brundisini; Alessandro Marino
Original assignee: Andrea Brundisini; Alessandro Marino
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2013-01-13

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

dell’ invenzione industriale avente per titolo: of the industrial invention entitled:

“Sistema di alimentazione elettrica, senza utilizzo di batterie e ricaricabile, per alimentare l'unità portatile di un dispositivo senza fili di interfacciamento utente per computer ed apparecchi audio-video.” "Electric power supply system, without the use of batteries and rechargeable, to power the portable unit of a wireless user interface device for computers and audio-video devices."

E’ noto nello stato della tecnica come sia possibile realizzare un dispositivo senza fili di interfacciamento utente per computer ed apparecchi audio-video tramite una coppia di unità comunicanti tra loro via radio frequenza o via raggi infrarossi, con la prima di dette unità fissa e collegata ad una porta USB del computer ed alimentata dal computer tramite la medesima porta USB, e con la seconda di dette unità portatile ed utilizzata per l'interfacciamento utente con un computer o con un apparecchio audio-video ed alimentata tramite batterie alloggiate al suo interno. Lo stato della tecnica permette inoltre di ottenere ottimi risultati in termini di durata delle batterie tramite un controllo intelligente delle attività di detta unità portatile, mirato a ridurre in modo consistente i consumi energetici. It is known in the state of the art how it is possible to realize a wireless user interface device for computers and audio-video devices by means of a pair of units communicating with each other via radio frequency or via infrared rays, with the first of said unit fixed and connected. to a USB port of the computer and powered by the computer through the same USB port, and with the second of said portable unit and used for user interfacing with a computer or with an audio-video device and powered by batteries housed inside it. The state of the art also allows to obtain excellent results in terms of battery life through an intelligent control of the activities of said portable unit, aimed at significantly reducing energy consumption.

In vista dello stato della tecnica scopo della presente invenzione è quello di alimentare detta unità portatile di un dispositivo senza fili di interfaccia utente per computer o per apparecchi audio-video tramite un sistema di alimentazione che non richieda utilizzo di batterie, che sia ricaricabile e tale per cui l'energia immagazzinata in detto sistema di alimentazione permetta un uso di detta unità portatile per un periodo sufficientemente lungo per il tipo di utilizzo, e tale per cui il tempo di ricarica di detto sistema di alimentazione sia sufficientemente breve perché si possa ottenere un utilizzo praticamente continuo di detta unità portatile. In view of the state of the art, the aim of the present invention is to power said portable unit of a wireless user interface device for computers or audio-video devices by means of a power supply system which does not require the use of batteries, which is rechargeable and such whereby the energy stored in said power supply system allows the use of said portable unit for a period sufficiently long for the type of use, and such that the recharging time of said power supply system is sufficiently short to obtain a practically continuous use of said portable unit.

Le caratteristiche della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla seguente descrizione non limitativa di una sua forma di realizzazione pratica, e cioè di un mouse senza fili per computer avente l'unità fissa e l'unità portatile comunicanti tra loro via radio frequenza, dispositivo elettronico che rientra nella categoria dei dispositivi a cui la presente invenzione è indirizzata. The characteristics of the present invention will become more evident from the following non-limiting description of a practical embodiment thereof, namely a wireless computer mouse having the fixed unit and the portable unit communicating with each other via radio frequency, an electronic device which falls into the category of devices to which the present invention is addressed.

La figura 1 mostra l'unità portatile (100) di un mouse senza fili a radio frequenza secondo la presente invenzione, con evidenziati gli attuatori d'ingresso (120) e l'indicatore luminoso a LED (130). Figure 1 shows the portable unit (100) of a wireless radio frequency mouse according to the present invention, with the input actuators (120) and the LED indicator light (130) highlighted.

La figura 2 mostra l'unità fissa (200) di un mouse senza fili a radio frequenza che, collegata alla porta USB del computer, comunica via radio frequenza con detta unità portatile (100). Figure 2 shows the fixed unit (200) of a wireless radio frequency mouse which, connected to the USB port of the computer, communicates via radio frequency with said portable unit (100).

La figura 3 mostra detta unità portatile (100) in una sua vista dal basso, con evidenziato il sensore di movimento (150), il pulsante (190) per il ripristino della comunicazione a radio frequenza, il mezzo di accoppiamento elettrico (310) estraibile tramite rotazione e l'interruttore a slitta (170) utilizzato per l'accensione e lo spegnimento di detta unità portatile (100) per permettere di prolungare la durata dell'energia disponibile al suo interno quando non utilizzato per lunghi periodi di tempo. Figure 3 shows said portable unit (100) in a view from below, highlighting the movement sensor (150), the button (190) for resetting the radio frequency communication, the removable electrical coupling means (310) by rotation and the slide switch (170) used for turning on and off said portable unit (100) to allow to extend the duration of the energy available inside it when not used for long periods of time.

La figura 4 mostra detta unità portatile (100) in una sua vista laterale con detto mezzo di accoppiamento elettrico (310) estratto tramite rotazione per permetterne la connessione ad una porta USB del computer. Figure 4 shows said portable unit (100) in a side view thereof with said electrical coupling means (310) extracted by rotation to allow it to be connected to a USB port of the computer.

Nella figura 5 è rappresentato lo schema a blocchi di detta unità portatile (100) del mouse senza fili a radio frequenza, con evidenziato il sistema ricaricabile di alimentazione elettrica (300) che fornisce tramite detto interruttore a slitta (170) l'energia necessaria al circuito regolatore di tensione (180). La figura 5 mostra inoltre il micro controllore (160) utilizzato per gestire il sensore di movimento (150), il ricetrasmettitore a radio frequenza (140), gli attuatoli d'ingresso (120) e l'indicatore luminoso a LED (130). Figure 5 shows the block diagram of said portable unit (100) of the wireless radio frequency mouse, with highlighted the rechargeable power supply system (300) which supplies through said slide switch (170) the energy necessary for voltage regulator circuit (180). Figure 5 also shows the micro controller (160) used to manage the motion sensor (150), the radio frequency transceiver (140), the input actuators (120) and the LED indicator light (130).

Detto sistema ricaricabile di alimentazione elettrica (300) include il mezzo ricaricabile di accumulo dell'energia elettrica (313), realizzato mediante condensatori ad alta capacità denominati super condensatori o ultra condensatori. Said rechargeable power supply system (300) includes the rechargeable means for storing the electrical energy (313), made by means of high capacity capacitors called super capacitors or ultra capacitors.

Detto mezzo ricaricabile di accumulo dell'energia elettrica (313) è dimensionato in modo tale da accumulare sufficiente energia per permettere un uso continuativo di detta unità portatile (100) per un arco di tempo paragonabile alla metà dell'orario medio giornaliero d'ufficio. Detto mezzo ricaricabile di accumulo dell'energia elettrica (313) è inoltre dimensionato in modo che il volume da esso occupato sia compatibile con quello normalmente occupato dalle batterie a cui si sostituisce o, in alternativa, sia compatibile con il volume disponibile all'interno del corpo di detta unità portatile (100). Said rechargeable means for accumulating electrical energy (313) is sized in such a way as to accumulate sufficient energy to allow continuous use of said portable unit (100) for a period of time comparable to half the average daily office hours. Said rechargeable means for storing electrical energy (313) is also dimensioned so that the volume occupied by it is compatible with that normally occupied by the batteries to which it is replaced or, alternatively, is compatible with the volume available inside the body of said portable unit (100).

Altra condizione a cui detto sistema ricaricabile di alimentazione elettrica (300) deve sottostare secondo la presente invenzione è che il tempo di ripristino dell'energia in detto mezzo ricaricabile di accumulo dell'energia elettrica (313) sia sufficientemente breve e cioè tale per cui, nel momento in cui detta unità portatile (100) non fosse più utilizzabile per mancanza di energia, il tempo necessario per ricaricare detto mezzo ricaricabile di accumulo dell'energia elettrica (313), e quindi il tempo necessario prima di poter nuovamente utilizzare detta unità portatile (100), sia tale da non creare significative interruzioni per un suo uso pratico. Un tempo di ricarica pari ad un centesimo di quello di utilizzo è considerato un buon compromesso per il dimensionamento di detto mezzo ricaricabile di accumulo dell'energia elettrica (313). Another condition to which said rechargeable electrical power supply system (300) must comply according to the present invention is that the energy recovery time in said rechargeable electrical energy storage means (313) is sufficiently short, i.e. such that, when said portable unit (100) is no longer usable due to lack of energy, the time necessary to recharge said rechargeable means for storing electrical energy (313), and therefore the time necessary before being able to use said portable unit again (100), is such as not to create significant interruptions for its practical use. A recharging time equal to one hundredth of that of use is considered a good compromise for the sizing of said rechargeable means for storing electrical energy (313).

La ricarica di detto mezzo ricaricabile di accumulo dell'energia elettrica (313) avviene tramite detto mezzo di accoppiamento elettrico (310), compatibile con lo standard USB, quando detto mezzo di accoppiamento elettrico (310) è collegato ad una porta energizzata secondo lo standard USB del tipo “host” di un computer, o di altro dispositivo provvisto di tale porta USB di tipo “host” ed in grado di fornire una tensione continua di 5V ed una corrente massima di 0,5Amp. The recharging of said rechargeable electric energy storage means (313) takes place through said electric coupling means (310), compatible with the USB standard, when said electric coupling means (310) is connected to a port energized according to the standard USB of the "host" type of a computer, or other device equipped with such a "host" USB port and capable of supplying a continuous voltage of 5V and a maximum current of 0.5Amp.

Un generatore di corrente costante (312) permette di utilizzare tutta la corrente disponibile da detta porta USB del tipo “host” per caricare quanto più velocemente possibile detto mezzo ricaricabile di accumulo dell'energia elettrica (313) e per garantire di non sovraccaricare la porta USB del tipo “host”. Il circuito di rilevamento della tensione (314) controlla il livello di tensione raggiunto da detto mezzo ricaricabile di accumulo dell'energia elettrica (313) e tramite l'interruttore elettronico (311) interrompe la carica nel momento in cui la tensione ai capi di detto mezzo ricaricabile di accumulo dell'energia elettrica (313) ha raggiunto il valore massimo consentito in ingresso a detto circuito regolatore di tensione (180) o il valore massimo consentito a detto mezzo ricaricabile di accumulo dell'energia elettrica (313). Inoltre poiché la tensione e la corrente necessarie a detto sistema ricaricabile di alimentazione elettrica (300) viene prelevata dalla porta USB del tipo “host” esterna a detta unità portatile (100) durante la fase di carica, e poiché al di fuori della fase di carica non è necessario alimentare detti circuiti (311), (312) e (314), il funzionamento di detti circuiti (311), (312) e (314) non richiede che sia prelevata energia da detto mezzo ricaricabile di accumulo dell'energia elettrica (313), garantendo così l'utilizzo di tutta l'energia accumulata in detto mezzo ricaricabile di accumulo dell'energia elettrica (313) per l'alimentazione dei circuiti elettronici (180), (120), (130), (140), (150), (160) e del mezzo di rilevamento di prossimità (315), quando detto interruttore a slitta (170) è posizionato su “on”. A constant current generator (312) makes it possible to use all the current available from said USB port of the "host" type to charge said rechargeable means of storage of electrical energy (313) as quickly as possible and to ensure that the port is not overloaded. USB of the “host” type. The voltage detection circuit (314) monitors the voltage level reached by said rechargeable means of accumulation of electric energy (313) and by means of the electronic switch (311) interrupts the charge when the voltage across said rechargeable electric energy storage means (313) has reached the maximum value allowed at the input to said voltage regulating circuit (180) or the maximum value allowed to said rechargeable electric energy storage means (313). Furthermore, since the voltage and current necessary for said rechargeable power supply system (300) is taken from the USB port of the "host" type external to said portable unit (100) during the charging phase, and since outside the charging phase charging it is not necessary to power said circuits (311), (312) and (314), the operation of said circuits (311), (312) and (314) does not require that energy be taken from said rechargeable energy storage means (313), thus ensuring the use of all the energy accumulated in said rechargeable means of accumulation of electric energy (313) for the power supply of the electronic circuits (180), (120), (130), (140 ), (150), (160) and of the proximity sensing means (315), when said slide switch (170) is set to “on”.

Detto circuito regolatore di tensione (180) ha lo scopo di fornire la tensione e la corrente necessarie a detti circuiti elettronici (120), (130), (140), (150), (160) e (315). L'estensione della durata di utilizzo dell'energia immagazzinata all'interno di detta unità portatile (100) è ottenuta mediante il riconoscimento dei periodi di pausa del suo utilizzo, periodi durante i quali detta unità portatile (100) è in una condizione di basso consumo energetico. A tale scopo il passaggio dalla condizione di basso consumo energetico alla condizione di normale funzionamento per detta unità portatile (100) può essere realizzato tramite il riconoscimento dell'attivazione di uno qualsiasi di detti attuatori d'ingresso (120). Allo scopo di rendere pratico l'utilizzo di detta unità portatile (100) in corrispondenza dell'entrata nella condizione di normale funzionamento, e successivamente ad ogni nuova pressione di uno qualsiasi di detti attuatori d'ingresso (120) o in seguito al riconoscimento di un movimento tramite detto sensore di movimento (150), detto mi ero controllore (160) ricarica un timer con un preciso valore di rime out. Il passaggio dalla condizione di normale funzionamento alla condizione di basso consumo energetico per detta unità portatile (100) avviene in concomitanza dello scadere del tempo di time out di detto timer. Said voltage regulator circuit (180) has the purpose of supplying the necessary voltage and current to said electronic circuits (120), (130), (140), (150), (160) and (315). The extension of the duration of use of the energy stored inside said portable unit (100) is obtained by recognizing the pause periods of its use, periods during which said portable unit (100) is in a low energy consumption. For this purpose, the passage from the condition of low energy consumption to the condition of normal operation for said portable unit (100) can be achieved by recognizing the activation of any one of said input actuators (120). In order to make practical the use of said portable unit (100) in correspondence with the entry into the normal operating condition, and subsequently at each new pressure of any of said input actuators (120) or following the recognition of a movement through said motion sensor (150), said I was controller (160) reloads a timer with a precise rime out value. The passage from the condition of normal operation to the condition of low energy consumption for said portable unit (100) occurs in conjunction with the expiration of the time out time of said timer.

Una seconda soluzione per l'estensione della durata di utilizzo dell'energia immagazzinata all'interno di detta unità portatile (100) è ottenuta mediante l'utilizzo di detto mezzo di rilevamento di prossimità (315) che ha la capacità di percepire la presenza della mano dell'utilizzatore prima che detta mano tocchi detta unità portatile (100). Questa soluzione permette di evitare che si faccia una specifica operazione per riattivare detta unità portatile (100), anticipa l'attivazione di detta unità portatile (100) rispetto al momento in cui la mano è pronta ad operare sullo stesso, e permette di spegnere detta unità portatile (100) nel momento in cui la mano si allontana dallo stesso, riducendo così ulteriormente i consumi energetici e prolungando il tempo tra due ricariche. A second solution for extending the duration of use of the energy stored inside said portable unit (100) is obtained by using said proximity detection means (315) which has the ability to perceive the presence of the hand of the user before said hand touches said portable unit (100). This solution makes it possible to avoid carrying out a specific operation to reactivate said portable unit (100), anticipates the activation of said portable unit (100) with respect to the moment in which the hand is ready to operate on it, and allows to switch off said portable unit (100) when the hand moves away from it, thus further reducing energy consumption and extending the time between two recharges.

Altra caratteristica della presente invenzione è quella di poter interfacciare detta unità portatile (100) con il computer sul quale opera mediante applicativi software specifici che permettano di verificare il livello di carica e la relativa durata prevista di funzionamento di detta unità portatile (100). Ciò è possibile mediante la lettura del livello di tensione di detto mezzo ricaricabile di accumulo dell'energia elettrica (313) su un ingresso di detto mi ero controllore (160) fornito di convertitore analogico digitale e collegato a detto mezzo ricaricabile di accumulo dell'energia elettrica (313) mediante la linea (30). Another feature of the present invention is that of being able to interface said portable unit (100) with the computer on which it operates by means of specific software applications which allow to check the charge level and the relative expected duration of operation of said portable unit (100). This is possible by reading the voltage level of said rechargeable electrical energy storage means (313) on an input of said micro controller (160) equipped with analog to digital converter and connected to said rechargeable energy storage means. electric (313) through the line (30).

Il valore della tensione letta sulla linea (30) può quindi essere inviato via radio frequenza all'unità fissa (200) per poi essere gestito da una specifica applicazione installata sul computer. The voltage value read on the line (30) can then be sent via radio frequency to the fixed unit (200) and then managed by a specific application installed on the computer.

Ε' altresì possibile che una specifica applicazione installata sul computer permetta all'utente di inviare via radio frequenza a detta unità portatile (100), tramite l'unità fissa (200), alcuni parametri di configurazione di detta unità portatile (100) per ottimizzarne i consumi in base alle esigenze dell'utente mediando tra durata della carica di detto mezzo ricaricabile di accumulo dell'energia elettrica (313) e prestazioni in termini di velocità di reazione al risveglio. It is also possible that a specific application installed on the computer allows the user to send via radio frequency to said portable unit (100), through the fixed unit (200), some configuration parameters of said portable unit (100) to optimize consumption according to the user's needs, mediating between the duration of the charge of said rechargeable means for storing electrical energy (313) and performance in terms of reaction speed upon awakening.

Claims

"Electric power supply system, without the use of batteries and rechargeable, to power the portable unit of a wireless user interface device for computers and audio-video devices." CLAIMS 1. Rechargeable power supply system (300) used to power the portable unit (100) of a wireless user interface device for computers and audio-video devices, characterized in that it does not comprise supply batteries and characterized in that it is extending the duration of use of the energy stored therein by recognizing the periods of non-use of said portable unit (100) and consequent passage to a condition of low energy consumption.

2. Rechargeable power supply system (300) according to claim 1, characterized in that it comprises a proximity detection means (315) for the recognition of the approach in proximity of the portable unit (100) and of the departure from the proximity of the portable unit (100) of a part of the human body.

3. Rechargeable power supply system (300) according to claim 2, characterized in that the recognition of the approach of said part of the human body before it comes into contact with the portable unit (100) determines the passage from a condition of low energy consumption at a condition of normal operation for said portable unit (100), and characterized by the fact that the recognition of the removal of said part of the human body from said portable unit (100) determines the passage from the condition of normal operation to a condition of low energy consumption for said portable unit (100).

4. Rechargeable power supply system (300) according to claim 1, characterized in that it comprises a procedure for passing from a condition of low energy consumption to a condition of normal operation for said portable unit (100) in correspondence with the activation of a any of the input actuators (120).

5. Rechargeable power supply system (300) according to claim 4, characterized in that it comprises a procedure for maintaining the condition of normal operation by activating a timer set with a predetermined time in correspondence with the activation of any one of the actuators input (120) or in correspondence with the recognition of movement by the motion sensor (150).

6. Rechargeable power supply system (300) according to claim 1, characterized in that it comprises a procedure for passing from a condition of normal operation to a condition of low energy consumption for said portable unit (100) at the expiry of the predetermined time set in said timer.

Rechargeable power supply system (300) according to claim 1, characterized in that the rechargeable electrical energy storage means (313) is a high capacity capacitor, and characterized in that it does not use batteries.

8. Rechargeable power supply system (300) according to claim 7, characterized in that said rechargeable means for storing electrical energy (313) is recharged by means of a constant current generator (312) capable of supplying said rechargeable means with electrical energy storage (313) the maximum current available from an external source of electrical energy.

9. Rechargeable power supply system (300) according to claim 8, characterized in that the charging of said rechargeable energy storage means (313) occurs through the coupling of an electrical coupling means (310) to a source of external electrical energy, said electrical coupling being interrupted by means of an electronic switch (311) controlled by a voltage detection circuit (314) following the recognition by said voltage detection circuit (314) of a voltage value across said rechargeable electrical energy storage means (313) such as not to exceed the maximum operating limits for said rechargeable electrical energy storage means (313) or for the voltage regulating circuit (180) of the portable unit (100).

10. Rechargeable power supply system (300) according to claim 9, characterized in that said electrical coupling means (310) is a connector that falls within the specifications of the standard