肖應(yīng)超

摘 要 自供電用于滿足無線鼠標的供能，用以解決無線鼠標續(xù)航和廢舊電池處理的問題。其原理是通過壓電材料受振動后產(chǎn)生電勢差，憑借超級電容容量大、充放電迅速的優(yōu)點對電荷進行收集，當電荷積累到一定量之后，通過穩(wěn)壓充電電路對可充電電池進行充電。最后由可充電電池進行供電滿足無線鼠標的日常應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 壓電材料 振動發(fā)電 無線鼠標

中圖分類號：TP334.2 文獻標識碼：A

0引言

在追求快捷方便的道路上，人類創(chuàng)造了許多實用的發(fā)明，鼠標便是其中一種。鼠標最早于1968年誕生，其四方的木盒結(jié)構(gòu)或許并不能和方便畫上等號，但其拉開了便捷的序幕。之后1982年光機鼠標、1998年無線鼠標分別開始占領(lǐng)市場。幾代鼠標都朝著方便快捷的方向轉(zhuǎn)變。

然而隨著鼠標的發(fā)展，在無線鼠標中也出現(xiàn)了制約發(fā)展的瓶頸，第一是電池續(xù)航的問題，第二是廢舊電池處理不當引起的環(huán)境問題。在無線鼠標使用數(shù)月后，電量的衰竭所帶來的靈敏度下降，反應(yīng)遲鈍影響著用戶的正常使用；廢電池里含有大量重金屬汞、鎘、錳、鉛等，當廢電池日曬雨淋表面皮層銹蝕了，其中的成分就會滲透到土壤和地下水，所以廢舊電池處理不當對環(huán)境危害是很大的，而且一旦人們食用受污染的土地生產(chǎn)的農(nóng)作物或是喝了受污的水，對人類健康也會造成極大的威脅。所以研究一種新型便捷環(huán)保的供能方式為無線鼠標進行供電將會有極大的意義。

1自供電無線鼠標的描述

由于鼠標在使用的過程中會不斷的搖晃以及點擊，這就為振動發(fā)電提供了最原始的振動源?；谡駝影l(fā)電裝置，將振動發(fā)電裝置的原理應(yīng)用到無線鼠標當中，由于振動發(fā)電裝置從搖晃和點擊中獲得能量的效率低，所以需要有提高利用率的裝置。

提高利用率的裝置：在鼠標中設(shè)計一密封環(huán)境，放置小球。在鼠標使用過程中，其的搖晃帶動小球的運動，小球與振動發(fā)電裝置之間通過不斷的碰撞，以保證振動不會過快衰竭，使得鼠標可以最大限度地利用振動的能量，并最終實現(xiàn)隨時便捷的鼠標供能。

2創(chuàng)新點與特色

（1）采用壓電材料，將鼠標使用過程中移動與點擊產(chǎn)生的振動轉(zhuǎn)換為電能供鼠標使用，極大提高了鼠標的續(xù)航能力。

（2）對日常生活中，振動產(chǎn)生的電能進行儲存，使鼠標可以在非工作狀態(tài)下進行充電，保證其在工作時有足夠的電能。

實用性與環(huán)保性是該鼠標的兩大特色。隨著人們生活節(jié)奏的加快，無線鼠標的便攜性越來越符合人們追求快捷生活的價值觀，無線鼠標的使用率越來越高。但目前市面上大部分無線鼠標都采用普通的一次性電池供電，需要人們定時更換電池以保證無線鼠標正常使用。

這種供能方式帶來了兩個十分棘手的問題：（1）鼠標正在使用時電池電量耗盡，沒有備用的電源電池，極大地影響了人們的正常工作。（2）高頻率的電池更換產(chǎn)生了大量的廢舊電池，對環(huán)境具有極大的潛在危害。而自供電鼠標則可以很好的解決這兩個問題。鼠標通過對使用與移動中產(chǎn)生的電能進行儲存，保證自身電量充足的同時也可提高其續(xù)航能力，跳過了更換電池這一環(huán)節(jié)，使由更換電池帶來了兩大問題得以解決，不但滿足了用戶的使用需求還具有很好的環(huán)保性能。

3技術(shù)路線

該鼠標主要研究的方向是將壓電材料應(yīng)用于無線鼠標上，就目前而言，相關(guān)應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，壓電材料各方面的參數(shù)，諸如單位面積的發(fā)電功率等已經(jīng)有了一個比較明確的結(jié)論；主要的技術(shù)問題在于以下幾點；一是需要將人使用鼠標時的晃動的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閴弘姴牧纤璧膲毫Γ欢浅志玫耐ㄟ^壓電材料為鼠標供電。

基于這幾點，技術(shù)路線如下：

（1）調(diào)查不同人群在使用鼠標時晃動鼠標的情況，初步確定晃動頻率。

（2）在鼠標底部可加一支架，內(nèi)部有發(fā)電裝置，主要是帶軌道的幾個小球（用來提供壓電材料所需的壓力）以及其他的電學元件，使用時，用戶通過晃動鼠標使內(nèi)部的小球在軌道上來回振動以轉(zhuǎn)化為電能為鼠標供電。

（3）在不影響用戶體驗的基礎(chǔ)上，改變小球的數(shù)量、大小等參數(shù)，確定最佳發(fā)電方式。

（4）做出樣品，開展調(diào)研，邀請不同職業(yè)、不同年齡段的人群進行體驗，獲得反饋信息，進一步改進產(chǎn)品。

（5）最終得到成品。

擬解決的問題

硬件方面：主要是通過壓電材料產(chǎn)生的電能如何持續(xù)地為鼠標供電。

其他方面：由于需要在原有的鼠標上加一支架，不同鼠標的尺寸各不相同，如何協(xié)調(diào)這一問題。

4可行性分析

4.1有關(guān)的研究積累和已取得的成績

針對振動發(fā)電，其發(fā)展已經(jīng)有數(shù)年的歷史，原理已經(jīng)成熟。在提高利用效率方面，國外工程師已經(jīng)通過“網(wǎng)絡(luò)化”的特點將振動放大，大大提高了其利用效率，為其向其他方面的應(yīng)用提供了可能。

4.2已具備的條件，尚缺少的條件及解決方法

已具備的條件：

（1）該新型鼠標基于已有的鼠標，只需將其供能方式進行改變，不需要對鼠標進行大的改動。

（2）現(xiàn)有的振動發(fā)電裝置已經(jīng)比較成熟，其在部分領(lǐng)域也已經(jīng)有了應(yīng)用，生活中也比較方便的可以購買到該裝置。

缺少條件：

（1）放大振動系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性如何有待研究。

（2）如何將這種新型的發(fā)電供能方式整合到現(xiàn)有鼠標中，整合后系統(tǒng)兼容性如何，有待解決。

（3）工作過程中是否能夠穩(wěn)定持續(xù)供能，且對鼠標工作過程中可能出現(xiàn)的問題無法預(yù)知。

解決方法：

（1）針對振動放大系統(tǒng)的原理，進行設(shè)計，不斷調(diào)整使其能夠穩(wěn)定工作。

（2）了解現(xiàn)有鼠標供能電路，合理設(shè)計新型鼠標內(nèi)部各部件的分布方式，對系統(tǒng)的兼容性不斷調(diào)整，使其能夠正常工作。

產(chǎn)品成型后，在電腦上再次進行實驗，不斷優(yōu)化出現(xiàn)的問題。

參考文獻

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