CN210851828U - 一种多功能笔筒 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多功能笔筒，它包括笔筒本体，笔筒本体上设有第一凸出结构和第二凸出结构，第一凸出结构和第二凸出结构之间形成容置空间；笔筒本体上还设有无线充电线圈、超声波测距探头、扬声器、OLED显示屏和电路板，电路板分别与无线充电线圈、超声波测距探头、扬声器、OLED显示屏电连接。该多功能笔筒，除了具有一般笔筒的功能外，还能作为手机支架使用，并且实现手机的无线充电、连接蓝牙音箱、显示时钟及温度信息、LED补光、使用者距离测量及报警等功能。

Description

一种多功能笔筒

技术领域

本实用新型涉及智能办公用具，具体来说是一种够既能作为笔筒，又能做为手机支架，通过内置的电子设备还能够提供无线充电、蓝牙音箱、距离报警等功能的，多功能电子办公用具。

背景技术

笔筒是书桌上常见的办公用具，它能很方便的收纳桌面上的各种零碎物件。随着互联网时代的到来，人们会经常使用手机或平板电脑来观看视频，这使得手机支架也成为了一种常用物品。然而，无论是笔筒还是手机支架，都功能单一。

发明内容

为了使笔筒的功能多样化，本实用新型提供一种多功能笔筒。

本实用新型提供的一种多功能笔筒，包括笔筒本体，笔筒本体上设有第一凸出结构和第二凸出结构，第一凸出结构和第二凸出结构之间形成容置空间；笔筒本体上还设有无线充电线圈、超声波测距探头、扬声器、OLED显示屏和电路板，电路板分别与无线充电线圈、超声波测距探头、扬声器、OLED显示屏电连接。所述的笔筒本体用于容纳签字笔等物品，实现笔筒的功能。所述的容置空间用于容纳手机等电子设备。在电路板的控制下，所述的无线充电线圈用于为电子设备充电；所述的超声波测距探头用于实时监测使用者的用眼距离，当用使用者的眼距离不合适时，所述的OLED显示屏或扬声器以文字、数字、声音的方式反馈预警信息。

进一步地，所述的第二凸出结构的位置低于所述的第一凸出结构，所述的第二凸出结构上设有压力传感器，压力传感器与所述的电路板电连接。

进一步地，所述的笔筒本体上还设有G4LED灯，G4LED灯与所述的电路板电连接。

进一步地，所述的笔筒本体上还设有外部控制按键，外部控制按键与所述的电路板电连接。

进一步地，所述的笔筒本体上还设有语音识别拾音器，语音识别拾音器与所述的电路板电连接。

进一步地，所述的笔筒本体上还设有电源开关，电源开关与所述的电路板电连接。

进一步地，所述的笔筒本体上还设有mini-USB接口，mini-USB接口与所述的电源开关连接。

进一步地，所述的电路板包括语音识别模块、OLED显示驱动模块、超声波测距驱动模块、无线充电模块、压力传感器驱动模块、语音报警模块、温湿度传感器模块、蓝牙功放模块、语音识别控制模块、G4LED灯驱动模块、电源管理模块和主控电路模块，主控电路模块分别与语音识别模块、OLED显示驱动模块、超声波测距驱动模块、无线充电模块、压力传感器驱动模块、语音报警模块、温湿度传感器模块、电源管理模块电连接；蓝牙功放模块与语音识别控制模块和所述的扬声器电连接，语音识别模块与所述的语音识别拾音器和语音识别控制模块电连接，G4LED灯驱动模块与所述的G4LED灯和语音识别控制模块电连接，OLED显示驱动模块与所述的OLED显示屏电连接，超声波测距驱动模块与所述的超声波测距探头电连接，无线充电模块与所述的无线充电线圈电连接，压力传感器驱动模块与所述的压力传感器电连接，语音报警模块与所述的扬声器电连接，电源管理模块与所述的电源开关连接。

本实用新型的有益效果：不仅有效解决了因平置无线充电所带来的不便操作设备的困扰，还能通过超声波测距，实时监测使用人的用眼距离，并通过显示屏及扬声器以文字、数字、声音的方式反馈预警信息；通过语音设置蓝牙音箱、显示时钟及温湿度信息、LED补光、无线充电以提高使用人的使用环境。

附图说明

图1为本实用新型的多功能笔筒的示意图之一。

图2为本实用新型的多功能笔筒的示意图之二。

图3为本实用新型的多功能笔筒的示意图之三。

图4为本实用新型的电路设计框图。

图5为本实用新型的主控电路图。

图6为本实用新型的供电电路图。

图7为本实用新型的无线充电电路图。

图8为本实用新型的OLED显示电路图。

图9为本实用新型的温湿度数字传感器电路图。

图10为本实用新型的超声波测距电路图。

图11为本实用新型的蓝牙功放电路图。

图12为本实用新型的语音识别电路图。

图13为本实用新型的语音识别控制电路图。

图14为本实用新型的语音报警模块电路图。

图15为本实用新型的G4LED灯电路图。

图16为本实用新型的压力传感器电路图。

图17为本实用新型的多功能笔筒的工作流程图。

附图标记解释：1、笔筒本体，2a、第一凸出结构，2b、第二凸出结构，3、无线充电线圈，4、压力传感器，5、OLED显示屏，6、超声波测距探头，7、G4LED灯，8、扬声器，9、电路板，10、电源开关，11、mini-USB接口，12、外部控制按键，13、语音识别拾音器。

具体实施方式

如图1～3所示，本实用新型的一种多功能笔筒，包括笔筒本体1。笔筒本体1由前、后、左、右和底五个侧壁组成，顶部开口，用于容纳签字笔。笔筒本体1前端分别设有第一凸出结构2a和第二凸出结构2b，第二凸出结构2b的位置低于所述的第一凸出结构2a，第一凸出结构2a和第二凸出结构2b之间形成容置空间，用于容纳手机。第二凸出结构2b上设有凹口，凹口处设有压力传感器4。另外，笔筒本体1前端设有无线充电线圈3、OLED显示屏5、超声波测距探头6、G4LED灯7、语音识别拾音器13，笔筒本体1后端设有电路板9、电源开关10、mini-USB接口11和外部控制按键12，笔筒本体1左端和右端设有扬声器8；电路板9分别与无线充电线圈3、压力传感器4、OLED显示屏5、超声波测距探头6、G4LED灯7、扬声器8、电源开关10、外部控制按键12和语音识别拾音器13通过导线连接，电源开关10与mini-USB接口11通过导线连接。

具体地，无线充电线圈3安装在笔筒本体1的前端上部，语音识别拾音器13安装在笔筒本体1前端中部，OLED显示屏5、超声波测距探头6和G4LED灯7安装在笔筒本体1前端下部，两个扬声器8分别安装在笔筒本体1左右两端上部，外部控制按键12安装在笔筒本体1后端上部，电路板9、电源开关10和mini-USB接口11安装在笔筒本体1的后端中部。电路板9包括主控电路模块、电源管理模块、压力传感器驱动模块、超声波测距驱动模块、OLED显示驱动模块、语音报警模块、温湿度数字传感器模块、无线充电模块、G4LED灯驱动模块、蓝牙功放模块、语音识别模块和语音识别控制模块；其中，扬声器8与语音报警模块及蓝牙功放模块电连接，无线充电线圈3与无线充电模块电连接，压力传感器4与压力传感器驱动模块电连接，OLED显示屏5与OLED显示驱动模块电连接，超声波测距探头6与超声波测距驱动模块电连接，G4LED灯7与G4LED灯驱动模块电连接，语音识别拾音器13与语音识别模块电连接，电源开关10与电源管理模块电连接，外部控制按键12与主控电路模块电连接。

如图5所示，主控电路是由AT89C52及其附属电路构成的一个单片机准系统，由晶振XTAL和两个30PF的电容构成起振电路，由电容的充放电和按键可以构成上电复位和按键复位两种复位方式。

如图6所示，mini-USB接口、电源开关和电源管理模块(主要包括MC34063集成芯片)构成供电电路，mini-USB数据线被广泛运用于现代电子产品中，用户可通过手机电源适配器、电脑USB接口、充电宝等向该多功能笔筒供电，增大了电源的选择性。MC34063作为主要芯片，可将mini-USB供进的5V电压升至12V以供后续电路，该器件本身包含了DC/DC变换器所需要的主要功能的单片控制电路且价格便宜，由它构成的DC/DC变压器仅需要少量的外围元器件，并且具有温度自动补偿功能的基准电压发生器、大电流输出开关等电路，即可提供稳定输出的电压源。

如图7所示，无线充电模块主要由XKT-412、XKT-335两块高频大功率集成芯片构成。XKT-412负责处理该系统中的无线电能传输功能，采用电磁能量转换原理并配合接收部分做能量转换及电路的实时监控，与大功率输出芯片XKT-335配合可构成5V/2A的输出电路，具有自动适应供电电压调节功能使之能够在较宽的电压下均能工作，具有自动频率锁定、自动负载检测、高速能量输电传送、高效电磁能量转换、智能检测系统等功能，只需配合极少的外部元件就可以做成高可靠的无线快速充电器、无线电源供电。

如图8所示，本实施例所用的OLED显示屏主要是有源阵列显示，OLED内部都具有内置的电子电路系统，所以每个像素的驱动都有一个相应的电路进行支持，OLED为自发光材料，不需用到背光板，同时廉价、彩色比较艳丽、温度适应性高、可视的角度比较大、功耗低、显示阵列宽等特点，可为该多功能笔筒提供较大信息显示区域。

如图9所示，温湿度数字传感器模块为AM2302数字温湿度传感器，是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性，传感器包括一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接，因此具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点，校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数，采用单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷，可长期提供可靠的温湿度数字信号。

如图10所示，超声波测距驱动模块直接采用HC-SR04超声波距离检测模块，具有发射接收为一体，射程范围达2cm-4m，测量角度达15度，可将电信号转换为超声波信号，超声波是振动频率高于20KHz的机械波，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点，超声波碰到分界面会产生显著反射形成反射回波，碰到活动物体能产生多普勒效应，再通过接收端将超声波信号转换为电信号，通过主控芯片分析与计算，便可得出准确的距离值。

如图11所示，蓝牙功放模块的型号为M38，采用低功耗蓝牙设计方案，支持最新蓝牙4.2传输，双声道立体声无损播放，连接上蓝牙，便可快速实现蓝牙无线传输，非常便捷，空旷条件下传输距离可达20米，可采用5V，支持USB声卡，免驱动，左右声道分别连接4欧5W喇叭，即达到高保真，全音频输出效果，蓝牙模块采用LED来显示蓝牙当前状态，蓝牙未连接时，指示灯快闪、蓝牙连接上时，指示灯常亮、蓝牙在播放时，指示灯慢闪，可由语音控制是否启动，且另加自锁开关，可手动控制。

如图12所示，语音识别模块的型号为YS-LDV7，主要由一片STC11单片机和一片LD3320语音集成芯片构成，STC11L08XE单片机具有超强抗干扰、超强抗静电、低功耗等特点，LD332X芯片是“语音识别”专用芯片，该芯片集成了语音识别处理器和一些外部电路，包括AD、DA转换器、麦克风接口、声音输出接口等，在LD332X内部，固化有高效的非特定人语音识别搜索引擎模块和完整的非特定人语音识别特征库，以及专为语音识别而作的硬件优化和加速设计，即可通过YS-LDV7模块来实现语音识别/声控/人机对话功能，在本实施例中可通过语音来控制蓝牙功放模块及G4LED灯驱动模块。

如图13所示，语音识别模块控制模块由ULN2003集成芯片构成，ULN2003是高耐压、大电流达林顿系列，在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据，具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点，适应于各类要求高速大功率驱动的系统，输出还可以在高负载电流并行运行，在本实施例中可通过ULN2003输出端控制所控电路是否通路，进而达到所控模块是否运行的目的。

如图14所示，语音报警模块主要由SYN6288集成芯片构成，该电路支持GB2312、GBK、BIG5和UNICODE内码格式的文本，清晰、自然、准确的中文语音合成效果，可合成任意的中文文本，支持英文字母的合成，具有智能文本分析处理算法，可识别数值、号码、时间日期及常用的度量衡符号，支持多种文本控制标记，提升文本处理的正确率，支持休眠功能，在休眠状态下可降低功耗，支持16级音量调整，支持6级词语语速调整，采用SSOP贴片封装形式，通过5W4欧的全音频喇叭进行语音文本的播放，在本实施例中可用作智能语音报警以提供更加警觉的声信号。

如图15所示，G4LED灯的功率只有1-3W，使用寿命在30000小时左右，且有白光和暖白可供选择，整体是采用LED贴片光源热度低发光性能好，使用高级硅胶合成材料封装，透光率及散热性比较好，可360度立体发光，采用进口超亮3014芯片24贴，超亮，光效均匀，发热低，无频闪，灯光亮度始终不变，没有紫外线，也没有电磁波，非常适合用作护眼灯，可通过语音控制亮灭，且另加自锁开关，可手动控制。

如图16所示，压力传感器驱动模块主要由双电压比较器LM393构成，比较器LM393具有工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作的特点，与压力传感器相连即可构成压力检测电路，通过电位器来改变工作阈值，输出数字量1.0(高低电平)可与主控芯片直接相连，可通过电源指示灯及数字开关输出指示灯来检测压力传感器驱动电路是否工作。

该多功能笔筒装置工作原理如下：

第一步，将本装置放置于办公桌上，在未通电的情况下，可当普通笔筒使用，还能通过前端的造型充当手机支架，并且前端设置有凹口，可改变手机等播放设备的角度，以提高使用人的观看舒适性。

第二步，通过mini-USB接口向本装置供电，并打开电源开关以启动本装置。通过位于电路板中的主控电路模块、电源管理模块、外部控制按键对本系统进行初始化启动，开启压力传感器驱动模块、温湿度传感器模块、语音识别模块，传感器通过对外界的模拟信号实时检测，将信息传递给电路板进行分析，并通过OLED显示屏将时间、温度、湿度信息显示，语音拾音器实时采集语音信号，并通过语音识别模块对信号进行分析，以控制蓝牙功放模块及G4LED灯。

第三步，通过位于支架前端凹口上方的压力传感器来判断是否有手机或平板电脑放置，若有，则启动超声波测距驱动模块及无线充电模块，通过位于支架前下端的超声波测距探头和前上端的无线充电发射线圈分别对用户的用眼距离进行实时监测及用户的电子设备进行无线充电。

第四步，通过超声波的实时测距功能，可判断用户与屏幕之间的间距是否达到预设的安全值，若达到，通过OLED屏显示当前距离及温馨提示信息，并且语音报警模块处于待机状态，若没达到，则通过扬声器进行语音提示，并且通过OLED屏显示警告信息，以提供用户视觉和听觉上的警告信息，做到对观看距离的安全提示，以降低患近视的风险。

第五步，通过语音识别拾音器对用户语音信号的采集，并反馈到语音识别模块进行分析与判断，控制蓝牙功放模块及G4LED灯驱动模块的启动，用户也可以通过外部控制按键来控制蓝牙功放模块和G4LED灯驱动模块的启动。用户可通过手机或平板电脑内置的蓝牙来连接本装置的蓝牙功放模块，并通过扬声器来提高用户电子设备的音质及音量，通过G4LED灯对办公桌面进行补光，以弥补因光线不足所带来的视觉疲劳效果。

综上所述，本实用新型提供了一种多功能笔筒装置，除了一般笔筒的功能，它还能通过前端的造型，作为一个手机支架使用，并通过各种电子设备实现手机的无线充电、连接蓝牙音箱、显示时钟及温度信息、LED补光、使用者距离测量及报警等功能。在给使用者提供便利的同时，还能够起到保护眼睛，预防近视的目的。

Claims (8)

1.一种多功能笔筒，包括笔筒本体，其特征在于：笔筒本体上设有第一凸出结构和第二凸出结构，第一凸出结构和第二凸出结构之间形成容置空间；笔筒本体上还设有无线充电线圈、超声波测距探头、扬声器、OLED显示屏和电路板，电路板分别与无线充电线圈、超声波测距探头、扬声器、OLED显示屏电连接。

2.根据权利要求1所述的多功能笔筒，其特征在于：所述的第二凸出结构的位置低于所述的第一凸出结构，所述的第二凸出结构上设有压力传感器，压力传感器与所述的电路板电连接。

3.根据权利要求2所述的多功能笔筒，其特征在于：所述的笔筒本体上还设有G4LED灯，G4LED灯与所述的电路板电连接。

4.根据权利要求3所述的多功能笔筒，其特征在于：所述的笔筒本体上还设有外部控制按键，外部控制按键与所述的电路板电连接。

5.根据权利要求4所述的多功能笔筒，其特征在于：所述的笔筒本体上还设有语音识别拾音器，语音识别拾音器与所述的电路板电连接。

6.根据权利要求5所述的多功能笔筒，其特征在于：所述的笔筒本体上还设有电源开关，电源开关与所述的电路板电连接。

7.根据权利要求6所述的多功能笔筒，其特征在于：所述的笔筒本体上还设有mini-USB接口，mini-USB接口与所述的电源开关连接。

8.根据权利要求7所述的多功能笔筒，其特征在于：所述的电路板包括语音识别模块、OLED显示驱动模块、超声波测距驱动模块、无线充电模块、压力传感器驱动模块、语音报警模块、温湿度传感器模块、蓝牙功放模块、语音识别控制模块、G4LED灯驱动模块、电源管理模块和主控电路模块，主控电路模块分别与语音识别模块、OLED显示驱动模块、超声波测距驱动模块、无线充电模块、压力传感器驱动模块、语音报警模块、温湿度传感器模块、电源管理模块电连接；蓝牙功放模块与语音识别控制模块和所述的扬声器电连接，语音识别模块与所述的语音识别拾音器和语音识别控制模块电连接，G4LED灯驱动模块与所述的G4LED灯和语音识别控制模块电连接，OLED显示驱动模块与所述的OLED显示屏电连接，超声波测距驱动模块与所述的超声波测距探头电连接，无线充电模块与所述的无线充电线圈电连接，压力传感器驱动模块与所述的压力传感器电连接，语音报警模块与所述的扬声器电连接，电源管理模块与所述的电源开关连接。

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