CN102938589A - 基于无线能量传输的无线无源可变输入装置 - Google Patents

基于无线能量传输的无线无源可变输入装置 Download PDF

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董晶
皇甫江涛
王静雨
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Abstract

本发明公开了一种基于无线能量传输的无线无源可变输入装置。包括无线可变输入装置本体和无线输入装置接收器；其中：无线可变输入装置本体：无线能量接收电路分别与显示屏、触摸屏、第一微处理单元、第一调制解调器和第一天线相连，第一调制解调器分别与第一微处理单元和第一天线相连，第一微处理单元还分别与示屏和触摸屏相连；无线输入装置接收器：USB接口经无线能量发射电路、第二天线、第二调制解调器、第二微处理单元再与USB接口相连。本发明具有的无线无源可变输入装置实现了能量的无线传输，无需连线或电池等储能设备，使用灵活安全，适应性强，适用于商业、工业和家庭使用，甚至野外恶劣环境中。

Description

基于无线能量传输的无线无源可变输入装置
技术领域
本发明涉及一种无线无源可变输入装置，尤其是涉及一种基于无线能量传输的无线无源可变输入装置。
背景技术
传统输入设备使用有线连接方式。其连接线在使用过程中给用户带来很多不便，灵活性很差，且外观上很不美观。
近期出现的一些无线输入设备（如无线键盘）通过蓝牙等无线通信技术，避免了传统有线输入装置的缺点。但其只实现了信号的无线传输，输入装置部分必须依赖电池供电。其在使用过程中需要定期更换电池，很不方便。另外，大量使用电池会导致重金属污染的增加，危害环境。
 随着显示屏的普遍应用，使用者对输入接口的改进需求也相应出现。无线可变输入装置采用触摸屏，根据“连接”的仪器改变用户界面，操作方便直观。
发明内容
为克服目前现有的输入装置必须与被控制设备紧密联系、对电池依赖和功能单一的问题，本发明的目的在于提供一种基于无线能量传输的无线无源可变输入装置，采用了无线能量传输技术，在使用中，无线无源可变输入装置同时实现了信号和能量的无线传输，同时此输入装置可控制多台设备而无需任何连线和电池等储能设备，采用触屏技术方便用户输入。
 本发明采用的技术方案是：
本发明包括无线可变输入装置本体和无线输入装置接收器；其中：
无线可变输入装置本体：包括显示屏、触摸屏、第一微处理单元、第一调制解调器、第一天线和无线能量接收电路；无线能量接收电路分别与显示屏、触摸屏、第一微处理单元、第一调制解调器和第一天线相连，第一调制解调器分别与第一微处理单元和第一天线相连，第一微处理单元还分别与示屏和触摸屏相连；
无线输入装置接收器：包括第二天线、第二调制解调器、第二微处理单元、USB接口和无线能量发射电路；USB接口经无线能量发射电路、第二天线、第二调制解调器、第二微处理单元再与USB接口相连。
所述无线能量发射电路：包括滤波电容、起振电路、功率放大电路和第一LC振荡电路；第一LC振荡电路中的初级线圈缠绕在无线能量发射电路封装的外侧，其滤波电容接在USB口电源输出两个管脚上，同时滤波电容与起振电路并联；经过与起振电路串联的功率放大电路后，到并联的第一LC振荡电路，滤波电容、起振电路、功率放大电路和第一LC振荡电路这四部分共地。
所述无线能量接收电路：包括第二LC振荡电路、桥式整流电路和电容滤波稳压电路；第二LC振荡电路的次级线圈绕在无线能量接收电路的背面，第二LC振荡电路与第一LC振荡电路通过电磁耦合方式无线连接，第二LC振荡电路与桥式整流电路相连，最后串入电容滤波稳压电路，电容滤波稳压电路两端连接无线可变输入装置本体的电源输入。
本发明具有的有益效果是：
本发明具有的无线无源可变输入装置实现了能量的无线传输，无需连线或电池等储能设备，使用灵活安全，适应性强，适用于商业、工业和家庭使用，甚至野外恶劣环境中。
附图说明
图1是基于无线能量传输的无线无源可变输入装置结构框图。
图2是无线能量发射电路图。
图3是无线能量接收电路图。
图4是无线无源可变输入装置工作的流程图。
图5是无线可变输入装置“连接”上电脑后的屏幕示意图。
图6是无线可变输入装置“连接”上仪表后的屏幕示意图。
图中：1、无线可变输入装置本体，1.1、显示屏，1.2、触摸屏，1.3、第一微处理单元，1.4、第一调制解调器，1.5、第一天线，1.6、无线能量接收电路，1.6.1、第二LC振荡电路，1.6.2、桥式整流电路，1.6.3、电容滤波稳压电路，2、无线输入装置接收器，2.1、第二天线，2.2、第二调制解调器，2.3、第二微处理单元，2.4、USB接口，2.5、无线能量发射电路，2.5.1、滤波电容，2.5.2、起振电路， 2.5.3、功率放大电路， 2.5.4、第一LC振荡电路。  
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明包括无线可变输入装置本体1和无线输入装置接收器2；其中：
无线可变输入装置本体1：包括显示屏1.1、触摸屏1.2、第一微处理单元1.3、第一调制解调器1.4、第一天线1.5和无线能量接收电路1.6；无线能量接收电路1.6分别与显示屏1.1、触摸屏1.2、第一微处理单元1.3、第一调制解调器1.4和第一天线1.5相连，第一调制解调器1.4分别与第一微处理单元1.3和第一天线1.5相连，第一微处理单元1.3还分别与示屏1.1和触摸屏1.2相连；
无线输入装置接收器2：包括第二天线2.1、第二调制解调器2.2、第二微处理单元2.3、USB接口2.4和无线能量发射电路2.5；USB接口2.4经无线能量发射电路2.5、第二天线2.1、第二调制解调器2.2、第二微处理单元2.3再与USB接口2.4相连。
如图2所示，所述无线能量发射电路2.5，包括滤波电容2.5.1、起振电路2.5.2、功率放大电路2.5.3和第一LC振荡电路2.5.4；第一LC振荡电路2.5.4中的初级线圈缠绕在无线能量发射电路2.5封装的外侧，其滤波电容2.5.1接在USB口电源输出两个管脚上，同时滤波电容2.5.1与起振电路2.5.2并联；经过与起振电路2.5.2串联的功率放大电路2.5.3后，到并联的第一LC振荡电路2.5.4，滤波电容2.5.1、起振电路2.5.2、功率放大电路2.5.3和第一LC振荡电路2.5.4这四部分共地。
如图3所示，所述无线能量接收电路1.6，包括第二LC振荡电路1.6.1、桥式整流电路1.6.2和电容滤波稳压电路1.6.3；第二LC振荡电路1.6.1的次级线圈绕在无线能量接收电路1.6的背面，第二LC振荡电路1.6.1与第一LC振荡电路2.5.4通过电磁耦合方式无线连接，第二LC振荡电路1.6.1与桥式整流电路1.6.2相连，最后串入电容滤波稳压电路1.6.3，电容滤波稳压电路1.6.3两端连接无线可变输入装置本体1的电源输入。
无线输入装置接收器2中的无线能量发射电路2.5从USB口取电，产生高频交变磁场，无线可变输入装置本体1中的无线能量接收电路1.6从高频交变磁场中感应出电压，向无线可变输入装置本体1中的其他各模块提供能量；无线可变输入装置本体1与无线输入装置接收器2通过电磁耦合无线连接，无线输入装置接收器2与各种仪器的输出端（如计算机的USB口）连接。
本发明中的第一调制解调器和第二调制解调器采用NRF24L01；第一微处理单元和第二微处理单元采用ATMEGA88。
如图4所示，本发明的具体工作过程为：
在待控仪器上安装无线输入装置接收器2，无线输入装置接收器2中的无线能量发射电路2.5不断地向空间发射电磁波，当无线可变输入装置本体1接近待控仪器时，无线可变输入装置本体1中的无线能量接收电路1.6通过感应空间交变的电磁场获得能量，给无线可变输入装置本体1中的各模块供电，此时，无线可变输入装置本体1向无线输入装置接收器2发出信号表示准备就绪，无线输入装置接收器2接收到就绪信号后，发出身份标识符，无线可变输入装置本体1的显示屏1.1显示出待控仪器相应的用户界面，用户手持无线可变输入装置本体1通过点击触摸屏1.2产生感应信号交给第一微处理单元1.3处理，第一微处理单元1.3根据感应信号确定被选中的功能控制图标，再发出相应功能的控制指令，经第一调制解调器1.4和第一天线1.5处理后转化为无线电信号发送出去；无线输入装置接收器2接收到控制信号后操作仪器1做出相应的反应，并向无线可变输入装置本体1发送待控仪器的状态信息；通过以上方法，输入装置本体1与无线输入装置接收器2不断交换信息，直到输出满意的结果为止。
下面通过两个演示实验来说明无线可变输入装置本体的用户界面如何随操作仪器变化。如图5所示，当无线输入装置接收器安装在电脑等具有操作系统的设备上时，无线可变输入装置本体的显示屏上会出现标准全键盘和屏幕菜单和窗口显示图。如图6所示，当无线输入装置接收器安装在无操作系统的测量仪表上时，无线可变输入装置本体的显示屏上会出现仪表的操作面板，和仪表测量结果的输出显示图。

Claims (3)

1. 一种基于无线能量传输的无线无源可变输入装置，其特征在于：包括无线可变输入装置本体(1)和无线输入装置接收器(2)；其中：
无线可变输入装置本体(1)：包括显示屏(1.1)、触摸屏(1.2)、第一微处理单元(1.3)、第一调制解调器(1.4)、第一天线(1.5)和无线能量接收电路(1.6)；无线能量接收电路(1.6)分别与显示屏(1.1)、触摸屏(1.2)、第一微处理单元(1.3)、第一调制解调器(1.4)和第一天线(1.5)相连，第一调制解调器(1.4)分别与第一微处理单元(1.3)和第一天线(1.5) 相连，第一微处理单元(1.3)还分别与示屏(1.1)和触摸屏(1.2)相连；
无线输入装置接收器(2)：包括第二天线(2.1)、第二调制解调器(2.2)、第二微处理单元(2.3)、USB接口(2.4)和无线能量发射电路(2.5)；USB接口(2.4)经无线能量发射电路(2.5)、第二天线(2.1)、第二调制解调器(2.2)、第二微处理单元(2.3)再与USB接口(2.4)相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线能量传输的无线无源可变输入装置，其特征在于：所述无线能量发射电路(2.5)，包括滤波电容(2.5.1)、起振电路(2.5.2)、功率放大电路(2.5.3)和第一LC振荡电路(2.5.4)；第一LC振荡电路（2.5.4）中的初级线圈缠绕在无线能量发射电路(2.5)封装的外侧，其滤波电容(2.5.1)接在USB口电源输出两个管脚上，同时滤波电容(2.5.1)与起振电路(2.5.2)并联；经过与起振电路(2.5.2)串联的功率放大电路(2.5.3)后，到并联的第一LC振荡电路(2.5.4)，滤波电容（2.5.1）、起振电路（2.5.2）、功率放大电路（2.5.3）和第一LC振荡电路（2.5.4）这四部分共地。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线能量传输的无线无源可变输入装置，其特征在于：所述无线能量接收电路(1.6)，包括第二LC振荡电路(1.6.1)、桥式整流电路(1.6.2)和电容滤波稳压电路(1.6.3)；第二LC振荡电路（1.6.1）的次级线圈绕在无线能量接收电路(1.6)的背面，第二LC振荡电路（1.6.1）与第一LC振荡电路（2.5.4）通过电磁耦合方式无线连接，第二LC振荡电路（1.6.1）与桥式整流电路(1.6.2)相连，最后串入电容滤波稳压电路(1.6.3)，电容滤波稳压电路(1.6.3)两端连接无线可变输入装置本体（1）的电源输入。
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