CN106020516B - 一种自动无线充电的鼠标和鼠标垫及其充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动无线充电的鼠标和鼠标垫及其充电方法。鼠标包含信号发射模块、电压检测模块、第一微控制器、无线接收线圈阵列和可充电电池；鼠标垫包含鼠标垫本体、发射线圈阵列、USB接口、升压模块、信号接收模块和第二微处理器。当可充电电池电压小于预设的第一电压阈值时，发送充电信号给鼠标垫，打开发射线圈阵列的所有驱动电路，通过对发射线圈阵列中各个发射线圈与接收线圈阵列耦合度的检测，选择性导通发射线圈阵列中的发射线圈进行能量传输,当可充电电池电压足够时，发送停止充电信号给鼠标垫，关闭发射线圈阵列中所有驱动电路。本发明避免了电能浪费和电磁辐射，鼠标可以在任意移动的过程中进行充电，保证了电能传输的高效率。

Description

一种自动无线充电的鼠标和鼠标垫及其充电方法

技术领域

本发明涉及无线充电领域，尤其涉及一种自动无线充电的鼠标和鼠标垫及其充电方法。

背景技术

如今，无线鼠标给人们操作计算机带来了很大的方便，无线鼠标虽然没有鼠标线的束缚，但是需要额外的电源，无线鼠标多数采用电池供电，一旦电池没电，无线鼠标就无法正常工作，现有的无线充电鼠标虽然实现了无线充电，但当鼠标电量不足的时候需要手动拨动物理开关进行充电，且鼠标在使用的过程中却无法进行高效率的充电，给计算机的使用带来了诸多不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种自动无线充电的鼠标和鼠标垫及其充电方法，使用户使用的无线鼠标在使用时能够自动高效的充电。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种自动无线充电的鼠标系统，所述鼠标系统包含鼠标和鼠标垫，鼠标包含信号发射模块、电压检测模块、第一微控制器、无线接收线圈阵列和可充电电池；

所述电压检测模块用于检测可充电电池的电压，并将其传递给所述第一微控制器；

所述无线接收线圈阵列用于接收鼠标垫发射的电能，并将其存储至可充电电池中；

所述第一微控制器用于在可充电电池电压小于预设的第一电压阈值时控制信号发射模块发射充电信号给所述鼠标垫，并在可充电电池电压大于预设的第二电压阈值时控制信号发射模块发射停止充电信号给所述鼠标垫；

所述鼠标垫包含鼠标垫本体、发射线圈阵列、USB接口、升压模块、信号接收模块和第二微控制器；

所述发射线圈阵列包含若干均匀设置在所述鼠标垫本体内的电能发射单元；

所述电能发射单元包含发射线圈和用于驱动发射线圈发射电能的驱动电路；

所述USB接口用于接收外部电源，并将接收到的电源供给给第二微控制器和升压模块；

所述升压模块用于将USB接口的输出电压升压后输送至各个电能发射单元的驱动电路；

所述信号接收模块用于接收所述信号发射模块发射的信号，并将其传递给所述第二微控制器；

所述第二微控制器用于根据信号接收模块接收到的信号控制各个电能发射单元工作，当信号接收模块接收到充电信号时,第二微控制器控制所有电能发射单元的驱动电路打开驱动其发射线圈进行电能发射；当信号接收模块接收到停止充电信号时，第二微控制器控制所有电能发射单元的驱动电路切断其对应发射线圈的电流。

作为本发明一种自动无线充电的鼠标系统进一步的优化方案，所述电能发射单元的发射线圈由柔性PCB制作而成。

作为本发明一种自动无线充电的鼠标系统进一步的优化方案，所述电能发射单元的发射线圈采用螺旋线圈为线圈的绕线形式。

作为本发明一种自动无线充电的鼠标系统进一步的优化方案，相邻电能发射单元中发射线圈的电流方向相反。

作为本发明一种自动无线充电的鼠标系统进一步的优化方案，所述第一微控制器、第二微控制器均采用Atmega168PA单片机。

本发明还公开了一种基于该自动无线充电的鼠标系统的充电方法，包含以下步骤：

步骤1），鼠标内部的电压检测模块用于对可充电电池的电压进行检测，并将其传递给第一微控制器；

步骤2），当可充电电池的电压小于预设的第一电压阈值时，第一微控制器控制信号发射模块发射充电信号给鼠标垫；

步骤3），当可充电电池的电压大于预设的第二电压阈值时，第一微控制器控制信号发射模块发射停止充电信号给鼠标垫；

步骤4），当信号接收模块接收到充电信号时：

步骤4.1），第二微控制器控制所有电能发射单元的驱动电路打开驱动其发射线圈进行电能发射；

步骤4.2），第二微控制器用CPLD 检测采样各个电能发射单元发射线圈的耦合电压；

步骤4.3），第二微控制器将各个电能发射单元发射线圈的耦合电压分别与预设的第三电压阈值进行比较，并控制发射线圈耦合电压小于所述第三电压阈值的电能发射单元的驱动电路切断其对应发射线圈的电流；

步骤4.4），当所有电能发射单元发射线圈的耦合电压均小于所述第三电压阈值时，重复步骤4.1）至步骤4.3）；

步骤5），当信号接收模块接收到停止充电信号时，第二微控制器控制所有电能发射单元的驱动电路切断其对应发射线圈的电流。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1. 当无线鼠标内电池电压下降到预设的第一电压阈值时，通过信号发射模块发射一个触发信号打开鼠标垫内的线圈阵列的所有驱动电路，从而解决手动打开鼠标上物理开关的麻烦；

2. 通过第二微控制器完成对鼠标垫内发射线圈阵列中各个电能发射单元与接收线圈阵列的耦合度检测，只选择导通与接收线圈阵列耦合度超过预设设定的耦合度阈值的电能发射单元进行能量传输, 使得无线鼠标无论处于鼠标垫的何种位置,总有一部分电能发射单元与无线鼠标的接收线圈阵列接近于全耦合,避免了电能浪费和电磁辐射，实现了无线鼠标可以在任意移动的过程中进行充电；

3. 发射线圈阵列覆盖整个鼠标垫，使得无线鼠标无论处于鼠标垫的何种位置,总有一个电能发射单元与无线鼠标的接收线圈阵列接近于全耦合，充满电时鼠标内信号发射模块发射信号关断鼠标垫内发射线圈阵列的所有驱动电路，从而本发明保证了电能传输的高效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中鼠标内部电压检测模块的工作流程示意图；

图3是本发明进行充电的工作流程示意图；

图4是为本发明的发射线圈阵列的导通示意图；

图5是本发明发射线圈阵列模型的示意图；

图6是本发明发射线圈阵列的磁场分布图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，本发明公开了一种自动无线充电的鼠标系统，包含鼠标和鼠标垫；鼠标包含信号发射模块、电压检测模块、第一微控制器、无线接收线圈阵列和可充电电池；

所述电压检测模块用于检测可充电电池的电压，并将其传递给所述第一微控制器；

所述无线接收线圈阵列用于接收鼠标垫发射的电能，并将其存储至可充电电池中；

所述第一微控制器用于在可充电电池电压小于预设的第一电压阈值时控制信号发射模块发射充电信号给所述鼠标垫，并在可充电电池电压大于预设的第二电压阈值时控制信号发射模块发射停止充电信号给所述鼠标垫；

所述鼠标垫包含鼠标垫本体、发射线圈阵列、USB接口、升压模块、信号接收模块和第二微控制器；

所述发射线圈阵列包含若干均匀设置在所述鼠标垫本体内的电能发射单元；

所述电能发射单元包含发射线圈和用于驱动发射线圈发射电能的驱动电路；

所述USB接口用于接收外部电源，并将接收到的电源供给给第二微控制器和升压模块；

所述升压模块用于将USB接口的输出电压升压后输送至各个电能发射单元的驱动电路；

所述信号接收模块用于接收所述信号发射模块发射的信号，并将其传递给所述第二微控制器；

所述第二微控制器用于根据信号接收模块接收到的信号控制各个电能发射单元工作。

所述电能发射单元的发射线圈由柔性PCB制作而成，且采用螺旋线圈为线圈的绕线形式。

相邻电能发射单元中发射线圈的电流方向相反，第一微控制器、第二微控制器均采用Atmega168PA单片机。

如图2和图3所示，本发明还公开了基于该自动无线充电的鼠标系统的充电方法，包含以下步骤：

步骤1），鼠标内部的电压检测模块用于对可充电电池的电压进行检测，并将其传递给第一微控制器；

步骤2），当可充电电池的电压小于预设的第一电压阈值时，第一微控制器控制信号发射模块发射充电信号给鼠标垫；

步骤3），当可充电电池的电压大于预设的第二电压阈值时，第一微控制器控制信号发射模块发射停止充电信号给鼠标垫；

步骤4），当信号接收模块接收到充电信号时：

步骤4.1），第二微控制器控制所有电能发射单元的驱动电路打开驱动其发射线圈进行电能发射；

步骤4.2），第二微控制器用CPLD 检测采样各个电能发射单元发射线圈的耦合电压；

步骤4.3），第二微控制器将各个电能发射单元发射线圈的耦合电压分别与预设的第三电压阈值进行比较，并控制发射线圈耦合电压小于所述第三电压阈值的电能发射单元的驱动电路切断其对应发射线圈的电流；

步骤4.4），当所有电能发射单元发射线圈的耦合电压均小于所述第三电压阈值时，重复步骤4.1）至步骤4.3）；

步骤5），当信号接收模块接收到停止充电信号时，第二微控制器控制所有电能发射单元的驱动电路切断其对应发射线圈的电流。

本发明中电能发射单元的发射线圈电源的来源为：USB接口输出电压经过升压模块升至12V直流电源，经过由微处理器控制的驱动电路进行高频逆变为高频交流电作为线圈阵列的电源。

本发明用CPLD 检测采样耦合电压来反映电能发射单元的发射线圈的发送功率。

图4是本发明发射线圈阵列的导通示意图，当鼠标在图示阴影部位时，第二微控制器选择导通阴影部分所涉及的电能发射单元的发射线圈，使发射线圈阵列只有被副边接收线圈感应到的一部分线电能发射单元导通，使得无线鼠标无论处于鼠标垫的何种位置，总有一个电能发射单元与无线鼠标的接收线圈阵列接近于全耦合，从而本发明保证了电能传输的高效率。

图5和图6分别是本发明发射线圈阵列模型示意图和发射线圈阵列的磁场分布图，相邻两个电能发射单元的发射线圈的电流方向相反以增强电磁场强度，磁场分布更为均匀。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自动无线充电的鼠标系统，所述鼠标系统包含鼠标和鼠标垫，其特征在于，鼠标包含信号发射模块、电压检测模块、第一微控制器、无线接收线圈阵列和可充电电池；

所述电压检测模块用于检测可充电电池的电压，并将其传递给所述第一微控制器；

所述无线接收线圈阵列用于接收鼠标垫发射的电能，并将其存储至可充电电池中；

所述第一微控制器用于在可充电电池电压小于预设的第一电压阈值时控制信号发射模块发射充电信号给所述鼠标垫，并在可充电电池电压大于预设的第二电压阈值时控制信号发射模块发射停止充电信号给所述鼠标垫；

所述鼠标垫包含鼠标垫本体、发射线圈阵列、USB接口、升压模块、信号接收模块和第二微控制器；

所述发射线圈阵列包含若干均匀设置在所述鼠标垫本体内的电能发射单元；

所述电能发射单元包含发射线圈和用于驱动发射线圈发射电能的驱动电路；

所述USB接口用于接收外部电源，并将接收到的电源供给给第二微控制器和升压模块；

所述升压模块用于将USB接口的输出电压升压后输送至各个电能发射单元的驱动电路；

所述信号接收模块用于接收所述信号发射模块发射的信号，并将其传递给所述第二微控制器；

所述第二微控制器用于根据信号接收模块接收到的信号控制各个电能发射单元工作，当信号接收模块接收到充电信号时,第二微控制器控制所有电能发射单元的驱动电路打开驱动其发射线圈进行电能发射；当信号接收模块接收到停止充电信号时，第二微控制器控制所有电能发射单元的驱动电路切断其对应发射线圈的电流。

2.根据权利要求1所述的自动无线充电的鼠标系统，其特征在于，所述电能发射单元的发射线圈由柔性PCB制作而成。

3.根据权利要求2所述的自动无线充电的鼠标系统，其特征在于，所述电能发射单元的发射线圈采用螺旋线圈为线圈的绕线形式。

4.根据权利要求3所述的自动无线充电的鼠标系统，其特征在于，相邻电能发射单元中发射线圈的电流方向相反。

5.根据权利要求1所述的自动无线充电的鼠标系统，其特征在于，所述第一微控制器、第二微控制器均采用Atmega168PA单片机。

6.基于权利要求1所述的自动无线充电的鼠标系统的充电方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1），鼠标内部的电压检测模块用于对可充电电池的电压进行检测，并将其传递给第一微控制器；

步骤2），当可充电电池的电压小于预设的第一电压阈值时，第一微控制器控制信号发射模块发射充电信号给鼠标垫；

步骤3），当可充电电池的电压大于预设的第二电压阈值时，第一微控制器控制信号发射模块发射停止充电信号给鼠标垫；

步骤4），当信号接收模块接收到充电信号时：

步骤4.1），第二微控制器控制所有电能发射单元的驱动电路打开驱动其发射线圈进行电能发射；

步骤4.2），第二微控制器用CPLD 检测采样各个电能发射单元发射线圈的耦合电压；

步骤4.3），第二微控制器将各个电能发射单元发射线圈的耦合电压分别与预设的第三电压阈值进行比较，并控制发射线圈耦合电压小于所述第三电压阈值的电能发射单元的驱动电路切断其对应发射线圈的电流；

步骤4.4），当所有电能发射单元发射线圈的耦合电压均小于所述第三电压阈值时，重复步骤4.1）至步骤4.3）；

步骤5），当信号接收模块接收到停止充电信号时，第二微控制器控制所有电能发射单元的驱动电路切断其对应发射线圈的电流。