CN104866090A - 基于无线能量传输的无线人体交互装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线能量传输的无线人体交互装置，包括本体、接收器；所述本体包括显示屏、触摸屏、第一微处理单元、第一调制解调器、第一天线、无线能量接收电路；所述显示屏、触摸屏、第一调制解调器分别与第一微处理单元相连，第一调制解调器还与第一天线相连，所述无线能量接收电路给显示屏、触摸屏、第一微处理单元、第一调制解调器供电；所述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、无线能量发射电路，所述USB接口和无线能量发射电路、第二微处理单元相连，第二微处理单元和第二调制解调器相连，第二调制解调器和第二天线相连。本发明实现交互装置信号和能量无线传输功能。

Description

基于无线能量传输的无线人体交互装置

技术领域

本发明涉及一种无线人体交互装置，尤其是涉及一种基于无线能量传输的无线人体交互装置。

背景技术

传统交互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（如无线键盘等）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。虽然其实现了信号的无线传输，但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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于无线能量传输的无线人体交互装置，采用无线能量传输技术，实现同时进行信号和能量无线传输功能，解决现有技术的交互装置必须与被控制设备有线连接、依赖电池供电和功能单一的问题。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种基于无线能量传输的无线人体交互装置，包括本体1、接收器2；所述本体1包括显示屏11、触摸屏12、第一微处理单元13、第一调制解调器14、第一天线15、无线能量接收电路16；所述显示屏11、触摸屏12、第一调制解调器14分别与第一微处理单元13相连，第一调制解调器14还与第一天线15相连，所述无线能量接收电路16给显示屏11、触摸屏12、第一微处理单元13、第一调制解调器14供电；所述接收器2包括第二天线21、第二调制解调器22、第二微处理单元23、USB接口24、无线能量发射电路25，所述USB接口24和无线能量发射电路25、第二微处理单元23相连，第二微处理单元23和第二调制解调器22相连，第二调制解调器22和第二天线21相连。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：

前述基于无线能量传输的无线人体交互装置，其中接收器2中的无线能量发射电路25包括滤波电容251、起振电路252、功率放大电路253、第一LC振荡电路254；所述滤波电容251、起振电路252、功率放大电路253、第一LC振荡电路254共地；所述滤波电容251与起振电路252并联，所述起振电路252与功率放大电路253串联，所述第一LC振荡电路254与功率放大电路253并联。

前述基于无线能量传输的无线人体交互装置，其中无线能量接收电路16包括第二LC振荡电路161、桥式整流电路162和电容滤波稳压电路163；所述第二LC振荡电路161与桥式整流电路162串联，所述桥式整流电路162与电容滤波稳压电路163串联，电容滤波稳压电路163两端连接本体1的电源输入端。

前述基于无线能量传输的无线人体交互装置，其中第一调制解调器14和第二调制解调器22采用NRF24L01。

前述基于无线能量传输的无线人体交互装置，其中第一微处理单元13和第二微处理单元23采用ATMEGA88。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明为交互装置的能量及信号无线传输提供了一套硬件系统，无需连线和电池等储能设备，使用灵活安全，适应性强，适用于商业、工业、家庭使用，甚至野外恶劣环境中。本发明无线人体交互装置由于采用了触摸屏，为实现根据所对应的仪器改变用户界面的功能提供了硬件，操作方便直观。同时此交互装置可控制多台设备而无需任何连线。

附图说明

图1是本发明的无线人体交互装置系统结构框图。

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是无线人体交互装置匹配电脑后的屏幕示意图。

图5是无线人体交互装置匹配仪表后的屏幕示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。                                如图1所示，一种无线人体交互装置包括无线人体交互装置本体1和无线人体交互装置接收器2；所述无线人体交互装置本体1包含有显示屏11、触摸屏12、第一微处理单元13、第一调制解调器14、第一天线15和无线能量接收电路16，所述的显示屏11、触摸屏12和第一调制解调器14分别与第一微处理单元13相连，第一调制解调器14还和第一天线15相连，无线能量接收电路16与上述各模块相连；所述无线人体交互装置接收器包含第二天线21、第二调制解调器22、第二微处理单元23、USB接口24和无线能量发射电路25，所述的USB接口24和无线能量发射电路25及第二微处理单元23相连，第二微处理单元23和第二调制解调器22相连，第二调制解调器22和第二天线21相连；无线人体交互装置接收器中的无线能量发射电路从USB口取电，产生高频交变磁场，无线人体交互装置本体中的无线能量接收电路从高频交变磁场中感应出电压，向无线人体交互装置本体中的其他各模块提供能量；无线人体交互装置本体1与无线人体交互装置接收器2通过电磁耦合无线连接，无线人体交互装置接收器2与各种仪器的输出端（如计算机的USB口）连接。其中第一调制解调器14和第二调制解调器22采用NRF24L01，第一微处理单元13和第二微处理单元23采用ATMEGA88。

如图2所示，前述基于无线能量传输的无线人体交互装置，其中接收器2中的无线能量发射电路25包括滤波电容251、起振电路252、功率放大电路253、第一LC振荡电路254；所述滤波电容251、起振电路252、功率放大电路253、第一LC振荡电路254共地；所述滤波电容251与起振电路252并联，所述起振电路252与功率放大电路253串联，所述第一LC振荡电路254与功率放大电路253并联；所述第一LC振荡电路254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251接在USB口电源输出两个管脚上，同时滤波电容251与起振电路252并联；经过与起振电路252串联的功率放大电路253后，到并联的第一LC振荡电路254，所述无线能量发射电路25通过USB接口取电，起振电路产生稳定高频正弦电流后经过功率放大电路放大后，由第一LC振荡电路产生高频交变磁场。

如图3所示，所述的无线人体交互装置本体的无线能量接收电路16包括第二LC振荡电路161、桥式整流电路162和电容滤波稳压电路163，第二LC振荡电路161与第一LC振荡电路254通过电磁耦合方式无线连接，第二LC振荡电路161从高频磁场中感应出的交流电压经桥式整流电路162和电容滤波稳压电路163后产生稳定的直流电压，用于无线人体交互装置本体的供电。

本发明的具体工作过程为：

在待控仪器上安装无线人体交互装置接收器2，无线人体交互装置接收器2中的无线能量发射电路25不断地向空间发射电磁波，当无线人体交互装置本体1接近待控仪器时，无线人体交互装置本体1中的无线能量接收电路16通过感应空间交变的电磁场获得能量，给无线人体交互装置本体1中的各模块供电，此时，无线人体交互装置本体1向无线人体交互装置接收器2发出信号表示准备就绪，无线人体交互装置接收器2接收到就绪信号后，发出身份标识符，无线人体交互装置本体1的显示屏11显示出待控仪器相应的用户界面，用户手持无线人体交互装置本体1通过点击触摸屏12产生感应信号交给第一微处理单元13处理，第一微处理单元13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14和第一天线15处理后转化为无线电信号发送出去；无线人体交互装置接收器2接收到控制信号后操作仪器做出相应的反应，并向无线人体交互装置本体1发送待控仪器的状态信息；通过以上步骤，无线人体交互装置本体1与无线人体交互装置接收器2不断交换信息，直到输出满意的结果为止。

如图4所示，当无线人体交互装置接收器安装在电脑等具有操作系统的设备上时，无线人体交互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5所示，当无线人体交互装置接收器安装在无操作系统的测量仪表上时，无线人体交互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。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于无线能量传输的无线人体交互装置，其特征在于：包括本体(1)、接收器(2)；所述本体(1)包括显示屏(11)、触摸屏(12)、第一微处理单元(13)、第一调制解调器(14)、第一天线(15)、无线能量接收电路(16)；所述显示屏(11)、触摸屏(12)、第一调制解调器(14)分别与第一微处理单元(13)相连，第一调制解调器(14)还与第一天线(15)相连，所述无线能量接收电路(16)给显示屏(11)、触摸屏(12)、第一微处理单元(13)、第一调制解调器(14)供电；所述接收器(2)包括第二天线(21)、第二调制解调器(22)、第二微处理单元(23)、USB接口(24)、无线能量发射电路(25)，所述USB接口(24)和无线能量发射电路(25)、第二微处理单元(23)相连，第二微处理单元(23)和第二调制解调器(22)相连，第二调制解调器(22)和第二天线(21)相连。

2.如权利要求1所述的基于无线能量传输的无线人体交互装置，其特征在于：所述接收器（2）中的无线能量发射电路（25）包括滤波电容（251）、起振电路（252）、功率放大电路（253）、第一LC振荡电路（254）；所述滤波电容（251）、起振电路（252）、功率放大电路（253）、第一LC振荡电路（254）共地；所述滤波电容（251）与起振电路（252）并联，所述起振电路（252）与功率放大电路（253）串联，所述第一LC振荡电路（254）与功率放大电路（253）并联。

3.如权利要求1所述的基于无线能量传输的无线人体交互装置，其特征在于：所述无线能量接收电路（16）包括第二LC振荡电路（161）、桥式整流电路（162）和电容滤波稳压电路（163）；所述第二LC振荡电路（161）与桥式整流电路（162）串联，所述桥式整流电路（162）与电容滤波稳压电路（163）串联，电容滤波稳压电路（163）两端连接本体（1）的电源输入端。

4.如权利要求1所述的基于无线能量传输的无线人体交互装置，其特征在于：所述第一调制解调器（14）和第二调制解调器（22）采用NRF24L01。

5.如权利要求1所述的基于无线能量传输的无线人体交互装置，其特征在于：所述第一微处理单元（13）和第二微处理单元（23）采用ATMEGA88。