CN1755600A - 具有运动驱动电磁感应模块的计算机指点装置 - Google Patents

具有运动驱动电磁感应模块的计算机指点装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有运动驱动电磁感应模块的计算机指点装置。在一个实施例中，计算机指点装置设置有导航模块、电子控制系统、以及运动驱动电磁感应模块。所述电子控制系统用来激活和停用所述导航模块。所述控制系统不时地进入休眠模式和停用所述导航模块。响应于所述计算机指点装置的移动，所述运动驱动电磁感应模块产生唤醒所述控制系统并激活所述导航模块的输出信号。在另一个实施例中，计算机指点装置设置有外壳、电池、以及运动驱动电磁感应模块。所述电磁感应模块耦合到所述电池并封装在所述外壳内。所述计算机指点装置使所述电磁感应模块给所述电池充电。

Description

具有运动驱动电磁感应模块的计算机指点装置
技术领域
本发明一般地涉及计算机指点装置。更具体地，本发明涉及具有运动驱动电磁感应模块的计算机指点装置。
背景技术
计算机指点装置(CPD)可以采用不同形式，包括鼠标、笔或轨迹球的形式。一些CPD通过电池供电或者连接到通过电池供电的其他装置(例如，便携式计算机)。结果，经常希望最小化这些CPD的功率消耗，或者提供方便的装置来给这些CPD再充电。
发明内容
在一个实施例中，计算机指点装置包括导航模块、电子控制系统、以及运动驱动电磁感应模块。所述电子控制系统用来激活和停用所述导航模块。所述控制系统不时地进入休眠模式和停用所述导航模块。响应于所述计算机指点装置的移动，所述运动驱动电磁感应模块产生唤醒所述控制系统并激活所述导航模块的输出信号。
在另一个实施例中，计算机指点装置包括外壳、电池、以及运动驱动电磁感应模块。所述电磁感应模块耦合到所述电池并封装在所述外壳内。所述计算机指点装置的移动使所述电磁感应模块给所述电池充电。
还公开了其他实施例。
附图说明
本发明说明性和目前优选的实施例在附图中示出，其中：
图1提供了示例性计算机指点装置(CPD)的方框图；
图2示出了形成图1中CPD一部分的运动驱动电磁感应模块的示例性
实施例；
图3和4示出了图1中所示CPD的示例性形状因素。
具体实施方式
图1提供了示例性计算机指点装置(CPD)100的方框图。作为示例，CPD 100可以采用鼠标、笔或轨迹球的形式。
CPD 100包括电子控制系统102、导航模块104、运动驱动电磁感应模块106、以及可选的电池108。在使用中，导航模块104获取从其可以判断CPD 100的移动(例如，CPD位置或CPD移动方向的改变)的数据。在一个实施例中，导航模块104可以是光学导航模块，诸如安捷伦科技有限公司销售的ADNS-2051高性能光学鼠标传感器。在光学导航模块中，诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器的光学传感器110获得它在其上移动的表面的一系列图片。光学导航模块然后比较并且模式匹配图片中连贯的图片，以判断CPD 100已经如何移动。如果导航模块104是光学导航模块，那么其可以还包括表面照明装置112(例如，发光二极管(LED)或激光二极管)，以照明被其光学传感器110所检测的表面。检测的表面可以是书桌、鼠标垫、轨迹球的表面、或者CPD 100的导航模块在其上移动的任何其他不规则表面。
控制系统102和导航模块104都需要电能，以执行其各自的功能。如图1中所示，这个电能可以从CPD自身的电池108取得。以此方式，CPD100可以作为无线设备操作。可选地，CPD 100可以通过外部电源供电，诸如CPD 100经由通用串行总线(USB)连接到其上的计算机。计算机又可以从内部电池，或外部直流(DC)或交流(AC)电源取得其电能。
如果CPD100从电池(例如，其自身电池108或者其连接的计算机的电池)接收其电能，那么CPD 100的使用使电池108遭受倾向于使电池108放电的最大电流(current draw)。如果电池放电的速度很大，那么CPD的用户可能对CPD 100不满意(或者，在做初始购买决定时，消费者可能选择不购买CPD 100)。控制系统102因此可以用来激活或停用导航模块104。控制系统102可以激活和停用导航系统的一个方式是在一种周期基础上。以此方式，导航模块104可以被周期性地激活，以检查CPD的移动以及没有移动，导航模块104可以被停用直到下一个周期的激活。控制系统102可以停用导航模块104的另一种方式是通过进入休眠模式。休眠模式可以应用于作为整体的控制系统102的活动，或者仅应用于控制系统102的激活和停用导航系统104的那些部分。作为例子，只要当CPD100不在移动的时候，或者当控制系统102判断CPD 100已经在规定时间内不移动的时候，可以进入控制系统102的休眠模式。在一些情况中，控制系统102可以都使用这两种方法以及其他方法，以激活或停用导航模块104，从而节省电池电能。
在一个实施例中，运动驱动电磁感应模块106提供一种方法用于唤醒CPD 100的控制系统102(或者控制系统中至少用来激活和停用导航系统104的那部分)。作为示例，电磁感应模块106可以通过产生提供给微控制器(例如，控制系统102)的“唤醒”或“中断”输入的输出信号来唤醒控制系统102。就是说，响应于CPD 100的移动，电磁感应模块106产生唤醒控制系统102和激活CPD的导航模块104的输出信号。在另一个实施例中，电磁感应模块106附加地(或可选地)提供用来给CPD电池108充电的方式。
如图2中所示，电磁感应模块106可以包括形成磁场的若干永磁体。在图2中，相干的磁场产生于两个相邻磁体200，202之间。模块106还包括位于磁场内部的导体204。在图2中，导体204采用盘绕悬挂棒206的导线的形式。作为示例，棒206可以经由一个或多个弹簧208、210来悬挂。优选地，一个(或多个)弹簧208、210向棒206提供弱稳定力，使得CPD环境中的低振幅背景振动(或噪音)将不会触发棒206的移动；虽然很小，CPD 100的有目的的移动容易使棒206移动(例如，摆动、抖动或转动棒)。
在运动驱动电磁感应模块206的可选实施例中，一个(或多个)磁体200、202和导体204用其他方式安装，该方式使得在所述磁体和导体安装在其中的CPD 100的移动期间提供所述磁体和导体之间的相对移动。例如，导体204本身可以形成为钟表弹簧或弱偏置的片簧。或者，导体204可以连接到经由陀螺仪(gyroscope)或其他钟摆移动件悬挂的悬垂物。可选地，导体的位置可以固定的，并且形成磁场的磁体200、202中的一个或多个可以安装成在CPD100移动的期间摆动、滑动或转动。
在电磁感应模块106的任一个上述实施例中，导体204所经历的磁场受到改变；并且依照法拉第定律，盘绕导体204的磁环境中的改变在导体204中感应出电动势(即，e.m.f.或电压)。感应的电动势可以不同的表示为：
(1)e.m.f.＝d(Φ)/dt    ；其中Φ是磁通量
         ＝d(BA)/dt    ；其中B是通量密度，A是导体移动扫过的面积
         ＝B*d(ld)/dt  ；其中l是导体长度，d是导体行进的距离
         ＝B*l*d(d)/dt
         ＝B*l*V       ；其中V是导体移动速度
对于具有N圈的盘绕导体204来说，上面等式可以改写为：
(2)e.m.f.＝B*(N*π*D)*V伏特；其中π*D是线圈的周长
参照图2中所示的电磁感应模块106，作为示例，现在假设永磁体200，202每个具有1.0特斯拉的通量密度，导体204缠绕棒206的次数是10,000，导体线圈的直径是2.0毫米，以及导体线圈的最大速度是0.03米每秒。将这些数值代入等式(2)说明导体204中感应的最大e.m.f.是1.885伏特。这样的电压绰绰有余被大部分微控制器102识别为“唤醒”或“中断”信号。
没有被用来唤醒控制系统102的任何e.m.f.可以被用来给电池108充电。如图2中所示，耦合在电磁感应模块106和电池108之间的桥式整流电路212和电容(C)可以被用来整流和存储当导体204在不同方向时产生的不同极性的感应e.m.f.。电容上的电荷然后可以用来给电池充电。
为了节省最大量电能，控制系统102可以在电磁感应模块106终止向控制系统102提供足够的唤醒电压的任何时候再进入休眠状态。假定模块106的移动在用户已经停止移动CPD 100后可以继续，控制系统102在用户己经停止移动CPD 100后的一段时间内可以保持活性并准备就绪。为了进一步保证CPD 100的“有准备和准备就绪”的状态，控制系统102可以被设定成在电磁感应模块106终止产生足够唤醒控制系统102的输出信号后经过预定的时间量进入休眠状态。
如图3和4中所示，CPD 100可以被包含在不同形状的外壳300、400内，包括鼠状的外壳300(图3)或笔状的外壳400(图4)。如所示，CPD 100的组件102-112优选地封装在外壳300或400内。以此方式，任何CPD 100的移动部件(特别是电磁感应模块106)不会将其自身呈现在CPD 100的外部，并且CPD 100的移动部件被密封以避免污染。
虽然图1中所示的电磁感应模块106被用来唤醒控制系统102和激活CPD 100的导航模块104，还可以考虑电磁感应模块106可以不被用来唤醒控制系统102或激活导航模块104。就是说，在一些情况中，这里描述的电磁感应模块106可以只用于电池再充电的目的。
根据应用，运动驱动电磁感应模块106可以为CPD 100提供不同程度的电能节省。对于用户来说，这可以转化为更少的电池更换，或在电池108在有线或底座环境中充电时更少的停机时间。虽然运动驱动电磁感应模块106可以在无线CPD中是尤其有用的，但是其使用不是这么有限的。例如，在连接到便携式计算机的有线装置中的电磁感应模块106的使用可以帮助节省便携式计算机的电池电能。
运动驱动电磁感应模块106在以下情况下也可以是有利的：其不使用电能来检测CPD移动，以及其提供或多或少的CPD活动或静止的实时指示。与电容性唤醒传感器不同，仅仅将手搁在他们的CPD 100上而不移动他们的CPD 100的用户，将不会使他们的CPD 100激活其导航模块104并消耗其电池108。而且，与这样CPD不同，即当它们的光学传感器获取作为聚焦问题结果的不同图像读数时(即，当CPD在具有特殊细节的表面上只是轻微移动时，或者当作为CPD根本未搁在表面上的结果而使CPD检测到不同图像时)更频繁地使它们的光学传感器电能循环的CPD，这里公开的运动驱动电磁感应模块106可以被用来防止除了CPD 100真正移动之外的光学图像获取。

Claims (17)

1.一种计算机指点装置，包括：
导航模块；
电子控制系统，用来激活或停用所述导航模块，所述控制系统不时地进入休眠模式并停用所述导航模块；以及
运动驱动电磁感应模块，其响应于所述计算机指点装置的移动而产生唤醒所述控制系统并激活所述导航模块的输出信号。
2.如权利要求1所述的计算机指点装置，其中所述导航模块包括光学传感器。
3.如权利要求2所述的计算机指点装置，其中所述导航模块还包括表面照明装置。
4.如权利要求1所述的计算机指点装置，还包括耦合到所述电磁感应模块的电池；其中所述计算机指点装置的移动使所述电磁感应模块给所述电池充电。
5.如权利要求4所述的计算机指点装置，还包括耦合在所述电磁感应模块和所述电池之间的桥式整流电路和电容。
6.如权利要求1所述的计算机指点装置，其中所述电磁感应模块包括形成磁场的至少一个永磁体，以及位于所述磁场内的导体，所述至少一个永磁体和所述导体被安装成在所述计算机指点装置的移动期间在两者之间提供相对运动。
7.如权利要求6所述的计算机指点装置，还包括棒以及在所述磁场中悬挂所述棒的一个或多个弹簧，所述导体盘绕所述棒。
8.如权利要求1所述的计算机指点装置，其中所述控制系统在所述电磁感应模块终止产生足够唤醒所述控制系统的输出信号后经过预定的时间量进入所述休眠模式。
9.如权利要求1所述的计算机指点装置，还包括外壳，其中所述电磁感应模块完全被封装在所述外壳内。
10.如权利要求1所述的计算机指点装置，还包括鼠状外壳，所述导航模块、控制系统和电磁感应模块被安装到所述鼠状外壳。
11.如权利要求1所述的计算机指点装置，还包括笔状外壳，所述导航模块、控制系统和电磁感应模块被安装到所述笔状外壳。
12.一种计算机指点装置，包括：
外壳；
电池；以及
运动驱动电磁感应模块，耦合到所述电池并封装在所述外壳内；
其中，所述计算机指点装置的移动使所述电磁感应模块给所述电池充电。
13.如权利要求12所述的计算机指点装置，还包括耦合在所述电磁感应模块和所述电池之间的桥式整流电路和电容。
14.如权利要求12所述的计算机指点装置，其中所述电磁感应模块包括形成磁场的永磁体，以及位于所述磁场内的导体，所述永磁体和导体被安装成在所述计算机指点装置的移动期间在两者之间提供相对运动。
15.如权利要求14所述的计算机指点装置，还包括棒，以及在所述磁场中悬挂所述棒的一个或多个弹簧，所述导体盘绕所述棒。
16.如权利要求12所述的计算机指点装置，其中所述外壳是鼠状的。
17.如权利要求12所述的计算机指点装置，其中所述外壳是笔状的。
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