CN208596961U - 一种可对外接设备充电的vr产品 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可对外接设备充电的VR产品，包括用于连接外接设备的USB接口、用于外接电源适配器的电源接口、连接在所述电源接口与USB接口的电源引脚之间的电源开关以及连接所述USB接口的控制模块，所述控制模块通过USB接口与外接设备通信，并在外接设备需要充电时，控制电源开关连通所述电源接口与USB接口的电源引脚之间的供电线路，利用电源接口上外接的电源适配器对外接设备充电。本实用新型通过在VR产品上设置电源接口，通过电源接口外接电源适配器，由此在VR产品通过其USB接口与外接设备连接配合工作时，可以在无需断开USB连接的情况下，允许电源适配器对VR产品的外接设备充电，且不影响用户的正常使用。

Description

一种可对外接设备充电的VR产品

技术领域

本实用新型属于VR产品技术领域，具体地说，是涉及一种需配合手机等便携终端使用的VR产品。

背景技术

虚拟现实产品，又称VR（Virtual Reality，虚拟现实）产品，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真产品，它利用计算机程序生成一种模拟环境，提供一种多源信息融合、交互式的三维动态视景和实体行为仿真，可以使用户沉浸在虚拟环境中。

目前在VR领域，VR产品按照硬件形态的不同，可分为基于手机的VR盒子、基于高性能电脑的PC VR眼镜以及VR一体机。其中，PC VR眼镜具有3D影像播放功能，但主要的数据处理工作由电脑PC完成，因此需要外接PC配合使用。PC VR眼镜在使用过程中，其所需要的供电由PC或者外部适配器提供，PC VR眼镜自身没有电池，用户体验不受PC VR眼镜续航能力的影响。VR一体机是一种具有独立数据处理能力和3D影像播放功能的高智能产品，通常会内置大容量电池，以满足用户长时间连续使用的需求。而VR盒子的功能相对简单，内置惯性测量单元IMU（Inertial measurement unit），需要搭配手机一同使用。具体而言，VR盒子利用其IMU感知佩戴者的头部运动，生成运动数据通过USB接口发送至与其外接的手机。手机对接收到的运动数据进行处理、渲染画面并在手机屏幕上显示3D影像。手机在配合VR盒子使用的过程中，手机电池除了维持自身运行所需电量外，有时候还需要为VR盒子的内部电路供电。由于手机电池的容量不会很大，而其USB 接口由于正被VR盒子占用，因此无法外接适配器及时充电，继而导致整个系统的续航能力低下，严重影响用户的使用体验。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可对外接设备充电的VR产品，对于基于电池供电的外接设备而言，可以显著提升外接设备以及VR产品的续航能力。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种可对外接设备充电的VR产品，包括用于连接所述外接设备的USB接口、用于外接电源适配器的电源接口、连接在所述电源接口与USB接口的电源引脚之间的电源开关以及连接所述USB接口的控制模块，所述控制模块通过USB接口与所述外接设备通信，并在外接设备需要充电时，输出控制信号至所述电源开关，控制电源开关连通所述电源接口与USB接口的电源引脚之间的供电线路，利用电源接口上外接的电源适配器对所述外接设备充电。

为了使外接设备能够自动识别出与其相连的VR产品是否具有辅助充电功能，本实用新型在所述VR产品中还设置有可编程电阻器，包括电阻本体和通信接口，所述电阻本体连接USB接口的检测引脚，所述通信接口连接控制模块，接收控制模块输出的阻值调节信号，所述可编程电阻器根据所述阻值调节信号调节所述电阻本体的阻值。

进一步的，所述电阻本体的一端连接所述USB接口的检测引脚，另一端接地，所述外接设备通过检测其USB接口的检测引脚上的接地电阻阻值，判断与其外接的VR产品是否具有辅助充电功能。

优选的，所述电源开关优选采用MOS管，将所述MOS管的栅极连接所述控制模块，将MOS管的源极和漏极连接在所述电源接口与所述USB接口的电源引脚之间，对电源接口与USB接口的电源引脚之间的供电线路进行通断控制。

进一步的，在所述VR产品中还设置有惯性测量单元和处理器，所述惯性测量单元用于感应VR产品佩戴者的头部运动，并生成头部运动数据；所述处理器连接所述惯性测量单元，接收惯性测量单元输出的头部运动数据，并打包成USB数据发送至所述控制模块，通过控制模块传输至所述USB接口，并通过所述USB接口发送至所述外接设备。

优选的，所述控制模块优选采用USB集线器，包括一路USB上行接口和多路可同时使用的USB下行接口；所述USB集线器的USB上行接口连接所述用于连接外接设备的USB接口，其中一路USB下行接口连接所述处理器，实现处理器与外接设备之间的USB数据通信。

优选的，所述处理器优选通过I²C总线或者SPI总线连接所述惯性测量单元，接收头部运动数据。

为了提高佩戴者头部运动检测的准确性，优选在所述惯性测量单元中集成加速度传感器、角速度传感器和指南针，根据多方面检测共同生成头部运动数据。

优选的，所述处理器优选采用单片机；所述外接设备可以是手机；所述VR产品可以是基于手机的VR盒子。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型通过在VR产品上设置电源接口，通过电源接口外接电源适配器，由此在VR产品通过其USB接口与外接设备连接配合工作时，可以在无需断开USB连接的情况下，允许电源适配器对VR产品的外接设备充电，且不影响用户的正常使用，从而满足了用户长时间连续使用的需求，大大提升了用户的使用体验。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的可对外接设备充电的VR产品的一种实施例的结构示意图；

图2是本实用新型所提出的可对外接设备充电的VR产品的一种实施例的电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

本实施例的VR产品是一种需要与外接设备配合使用的头戴式产品，且所述外接设备为内置有电池的便携终端，例如与手机配合使用的VR盒子，如图1所示。对于没有内置惯性测量单元IMU的智能手机1而言，可以将其与VR盒子2配合使用，来满足用户欣赏VR影像的需求。具体来讲，可以将手机1的USB接口通过USB数据线3连接至VR盒子2的USB接口4上。在VR盒子2中内置有惯性测量单元IMU，用于感测VR盒子佩戴者的头部运动，并生成头部运动数据通过USB数据线3发送至手机1。利用手机1屏幕播放3D资源，并根据接收到的头部运动数据切换播放的场景，以实现场景跟随用户头部运动方向自动切换的效果。在VR盒子2上设置有镜片5和手机固定架（图中未示出），将手机1安装在固定架上，用户佩戴上VR产品1后，通过镜片5观看手机1屏幕，从而欣赏到3D效果的影像。

这种VR盒子2通常无内置电池，需要手机1为其供电。而目前的手机1，由于其内置电池的容量有限，在满足手机自身运行所需的电量消耗外，还需满足VR盒子2的电量消耗，这种双重消耗会导致手机的电池电量迅速下降，续航时间大大缩短。而由于手机1用于连接电源适配器的USB接口已被VR盒子1占用，因此不能在使用过程中同时为手机1充电，继而无法满足用户长时间连续欣赏VR影像的使用需求。

为了解决上述问题，本实施例在VR盒子2上设置电源接口（图1中未示出），可以将所述电源接口与USB接口4分置于VR盒子2的左右两侧，在手机1通过USB数据线连接VR盒子2配合使用时，可以利用VR盒子2的电源接口连接电源适配器，将电源适配器输出的电能经由VR盒子2的USB接口4传输至手机1，对手机1中的电池充电蓄能，继而延长手机1和VR盒子2的连续运行时间，提升用户的使用体验。

具体而言，结合图2所示，本实施例在所述VR盒子2中设置有控制模块U1和电源开关Q1，所述控制模块U1连接VR盒子2上的USB接口J1，通过USB接口J1中的差分数据引脚D+、D-与手机1等外接设备通信，通过USB接口J1中的电源引脚VBUS接收手机1提供的+5V直流电源，满足VR盒子2的用电需求。将电源开关Q1连接在VR盒子2的电源接口J2与所述USB接口J1的电源引脚VBUS之间，所述电源开关Q1为电控开关，接收控制模块U1输出的控制信号，以切换电源开关Q1的通断状态。当需要对连接VR盒子2的手机1进行充电时，将电源适配器连接至VR盒子2的电源接口J2上，控制模块U1控制电源开关Q1连通所述电源接口J2与所述USB接口J1的电源引脚VBUS之间的供电线路，将电源适配器输出的电能通过USB接口J1的电源引脚VBUS传输至手机1，为手机1的内置电池充电。并且，电源适配器同时给VR盒子2中的控制模块U1供电。

考虑到在VR盒子2配合手机1使用时，手机1为主设备，VR盒子2为从设备，在手机1电量较低需要充电时，必须将手机1由当前的放电状态切换至充电状态。由于连接手机1的VR盒子有可能是无充电功能的常规VR盒子，也有可能是具有辅助充电功能的如本实施例所述的VR盒子2，为了使手机1能够自动区别出当前与其相连的VR盒子是否具有辅助充电功能，继而对手机1的充放电状态实现自动切换，本实施例在VR盒子2中还进一步设置有可编程电阻器U2，包括电阻本体和通信接口。将电阻本体连接至USB接口J1的检测引脚ID，通信接口连接至控制模块U1。当手机1电量较低时，通过手机屏幕向用户显示提示信息，提示用户连接电源适配器，为手机1补充电量。而后，手机1将其预先设定的阻值范围通过USB 接口J1发送至VR盒子。若VR盒子2具有辅助充电功能，则控制模块U1根据接收到的阻值范围调整可编程电阻器U2的阻值落入所述阻值范围内。手机1检测其检测引脚ID上的电阻阻值，若在其预先设定的阻值范围内，则认为与其外接的VR盒子2具有辅助充电功能，此时，手机和VR盒子的U1集线器按照BC V1.2协议通信协商，协商结果是手机将连接其USB接口的放电线路中的MOS管断开，并将连接其USB接口的充电线路中的MOS管闭合，继而将手机1从放电状态切换至充电状态，接受与VR盒子2外接的电源适配器提供的电能，对其内置电池充电。此时，手机1作为USB主设备的角色并没有改变，因此数据通信不会中断，不会影响用户的正常使用。

在本实施例中，优选将可编程电阻器U2的电阻本体的一端连接USB接口J1的检测引脚ID，另一端接地，形成检测引脚ID的对地电阻。手机1通过检测其ID引脚上的对地电阻的阻值，来判断与其外接的VR盒子是否带有辅助充电功能，以简化判断逻辑。

由于不同品牌的手机，其ID引脚所需匹配的对地电阻的阻值不同，本实施例采用控制模块U1调节可编程电阻器U2的阻值的方式来调整USB接口J1的ID引脚上的对地电阻的阻值，实现阻值匹配，由此可以扩展VR盒子2对不同品牌手机的适用性。

在本实施例中，所述控制模块U1可以选用USB集线器USB HUB进行电路的具体设计，如图2所示。在USB HUB中集成有多个可同时使用的USB接口，利用USB HUB中的USB上行接口连接USB接口J1，利用USB HUB的其中一路USB下行接口连接VR盒子内置的处理器（以单片机MCU为例进行说明）。采用USB HUB作为控制模块U1连接在处理器MCU与USB接口J1之间，处理器MCU可以按照既有的USB通信方式，通过USB HUB与手机1进行USB数据交互，无需修改处理器MCU的现有程序，系统设计更加简单。

对于集成有GPIO口的USB HUB而言，可以利用I²C总线接口连接可编程电阻器U2的通信接口，与可编程电阻器U2进行I²C总线通信。同时，利用USB HUB的另外一路GPIO口连接电源开关Q1的控制端，对电源开关Q1进行通断控制。

在本实施例中，所述电源开关Q1可以采用多种形式，例如MOS管、可控硅等。本实施例以MOS管为例进行说明，可以将MOS管Q1的栅极连接至USB HUB，接收USB HUB输出的控制信号，将MOS管Q1的源极和漏极连接在电源接口J2与USB接口J1的电源引脚VBUS之间，对于PMOS管而言，可以将PMOS管的源极连接至电源接口J2的正极，PMOS管的漏极连接至USB接口J1的电源引脚VBUS；对于NMOS管而言，可以将NMOS管的漏极连接至电源接口J2的正极，NMOS管的源极连接至USB接口J1的电源引脚VBUS。通过USB HUB输出高电平或低电平的控制信号，通过控制MOS管Q1导通，以接通外部电源适配器与手机1之间的供电通路。

本实施例的USB HUB是具有数据处理能力的集线器，可以自行与手机1通信，独立完成对可编程电阻器U2以及电源开关Q1的控制。对于无数据处理能力的USB集线器而言，可以通过处理器MCU生成可编程电阻器U2所需的阻值调节信号以及电源开关Q1所需的控制信号，经由USB HUB对可编程电阻器U2和电源开关Q1进行控制。

对于内置于VR盒子2中的惯性测量单元IMU，可以通过I²C总线或SPI总线连接至处理器MCU，采集佩戴者的头部运动，并生成头部运动数据后，发送至处理器MCU进行数据处理，并打包成USB数据后，通过处理器MCU的USB接口发送至USB HUB。手机1作为USB主设备，通过USB接口接收USB HUB传送过来的运动数据，渲染画面，并在手机1的屏幕上显示3D影像。

在本实施例中，所述惯性测量单元IMU可以集成加速度传感器、角速度传感器、指南针等多种类型的运动感知传感器，结合各类检测数据综合生成头部运动数据，可以提高运动检测的准确性。

本实施例以无内置电池的VR盒子2为例，具体阐述了在VR盒子上实现辅助充电功能所需增加的电路设计。但是，对于内置有电池的VR盒子，或者除VR盒子以外的其他需要外接手机等便携终端的VR产品而言，例如VR眼镜等，本实施例的电路设计同样适用，可以使该类VR产品在无需断开与手机USB连接的情况下，允许电源适配器对手机进行充电，且不影响用户的正常使用。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种可对外接设备充电的VR产品，其特征在于，包括：

USB接口，其用于连接所述外接设备；

电源接口，其用于外接电源适配器；

电源开关，其连接在所述电源接口与USB接口的电源引脚之间；

控制模块，其连接所述USB接口，通过USB接口与所述外接设备通信，并在外接设备需要充电时，输出控制信号至所述电源开关，控制电源开关连通所述电源接口与USB接口的电源引脚之间的供电线路，利用电源接口上外接的电源适配器对所述外接设备充电。

2.根据权利要求1所述的可对外接设备充电的VR产品，其特征在于，还包括：

可编程电阻器，其包括电阻本体和通信接口，所述电阻本体连接USB接口的检测引脚，所述通信接口连接控制模块，接收控制模块输出的阻值调节信号，所述可编程电阻器根据所述阻值调节信号调节所述电阻本体的阻值。

3.根据权利要求2所述的可对外接设备充电的VR产品，其特征在于，所述电阻本体的一端连接所述USB接口的检测引脚，另一端接地。

4.根据权利要求1所述的可对外接设备充电的VR产品，其特征在于，所述电源开关为MOS管，所述MOS管的栅极连接所述控制模块，MOS管的源极和漏极连接在所述电源接口与所述USB接口的电源引脚之间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的可对外接设备充电的VR产品，其特征在于，还包括：

惯性测量单元，其用于感应VR产品佩戴者的头部运动，并生成头部运动数据；

处理器，其连接所述惯性测量单元，接收惯性测量单元输出的头部运动数据，并打包成USB数据发送至所述控制模块，通过控制模块传输至所述USB接口，并通过所述USB接口发送至所述外接设备。

6.根据权利要求5所述的可对外接设备充电的VR产品，其特征在于，所述控制模块为USB集线器，包括一路USB上行接口和多路可同时使用的USB下行接口；所述USB集线器的USB上行接口连接所述用于连接外接设备的USB接口，其中一路USB下行接口连接所述处理器。

7.根据权利要求5所述的可对外接设备充电的VR产品，其特征在于，所述处理器通过I²C总线或者SPI总线连接所述惯性测量单元。

8.根据权利要求5所述的可对外接设备充电的VR产品，其特征在于，在所述惯性测量单元中集成有加速度传感器、角速度传感器和指南针。

9.根据权利要求5所述的可对外接设备充电的VR产品，其特征在于，所述处理器为单片机。

10.根据权利要求5所述的可对外接设备充电的VR产品，其特征在于，所述外接设备为手机；所述VR产品为VR盒子。