新型自供电鼠标论述

肖应超

摘 要 自供电用于满足无线鼠标的供能，用以解决无线鼠标续航和废旧电池处理的问题。其原理是通过压电材料受振动后产生电势差，凭借超级电容容量大、充放电迅速的优点对电荷进行收集，当电荷积累到一定量之后，通过稳压充电电路对可充电电池进行充电。最后由可充电电池进行供电满足无线鼠标的日常应用。

关键词 压电材料 振动发电 无线鼠标

中图分类号：TP334.2 文献标识码：A

0引言

在追求快捷方便的道路上，人类创造了许多实用的发明，鼠标便是其中一种。鼠标最早于1968年诞生，其四方的木盒结构或许并不能和方便画上等号，但其拉开了便捷的序幕。之后1982年光机鼠标、1998年无线鼠标分别开始占领市场。几代鼠标都朝着方便快捷的方向转变。

然而随着鼠标的发展，在无线鼠标中也出现了制约发展的瓶颈，第一是电池续航的问题，第二是废旧电池处理不当引起的环境问题。在无线鼠标使用数月后，电量的衰竭所带来的灵敏度下降，反应迟钝影响着用户的正常使用；废电池里含有大量重金属汞、镉、锰、铅等，当废电池日晒雨淋表面皮层锈蚀了，其中的成分就会渗透到土壤和地下水，所以废旧电池处理不当对环境危害是很大的，而且一旦人们食用受污染的土地生产的农作物或是喝了受污的水，对人类健康也会造成极大的威胁。所以研究一种新型便捷环保的供能方式为无线鼠标进行供电将会有极大的意义。

1自供电无线鼠标的描述

由于鼠标在使用的过程中会不断的摇晃以及点击，这就为振动发电提供了最原始的振动源。基于振动发电装置，将振动发电装置的原理应用到无线鼠标当中，由于振动发电装置从摇晃和点击中获得能量的效率低，所以需要有提高利用率的装置。

提高利用率的装置：在鼠标中设计一密封环境，放置小球。在鼠标使用过程中，其的摇晃带动小球的运动，小球与振动发电装置之间通过不断的碰撞，以保证振动不会过快衰竭，使得鼠标可以最大限度地利用振动的能量，并最终实现随时便捷的鼠标供能。

2创新点与特色

（1）采用压电材料，将鼠标使用过程中移动与点击产生的振动转换为电能供鼠标使用，极大提高了鼠标的续航能力。

（2）对日常生活中，振动产生的电能进行储存，使鼠标可以在非工作状态下进行充电，保证其在工作时有足够的电能。

实用性与环保性是该鼠标的两大特色。随着人们生活节奏的加快，无线鼠标的便携性越来越符合人们追求快捷生活的价值观，无线鼠标的使用率越来越高。但目前市面上大部分无线鼠标都采用普通的一次性电池供电，需要人们定时更换电池以保证无线鼠标正常使用。

这种供能方式带来了两个十分棘手的问题：（1）鼠标正在使用时电池电量耗尽，没有备用的电源电池，极大地影响了人们的正常工作。（2）高频率的电池更换产生了大量的废旧电池，对环境具有极大的潜在危害。而自供电鼠标则可以很好的解决这两个问题。鼠标通过对使用与移动中产生的电能进行储存，保证自身电量充足的同时也可提高其续航能力，跳过了更换电池这一环节，使由更换电池带来了两大问题得以解决，不但满足了用户的使用需求还具有很好的环保性能。

3技术路线

该鼠标主要研究的方向是将压电材料应用于无线鼠标上，就目前而言，相关应用已经比较成熟，压电材料各方面的参数，诸如单位面积的发电功率等已经有了一个比较明确的结论；主要的技术问题在于以下几点；一是需要将人使用鼠标时的晃动的状态转变为压电材料所需的压力；二是持久的通过压电材料为鼠标供电。

基于这几点，技术路线如下：

（1）调查不同人群在使用鼠标时晃动鼠标的情况，初步确定晃动频率。

（2）在鼠标底部可加一支架，内部有发电装置，主要是带轨道的几个小球（用来提供压电材料所需的压力）以及其他的电学元件，使用时，用户通过晃动鼠标使内部的小球在轨道上来回振动以转化为电能为鼠标供电。

（3）在不影响用户体验的基础上，改变小球的数量、大小等参数，确定最佳发电方式。

（4）做出样品，开展调研，邀请不同职业、不同年龄段的人群进行体验，获得反馈信息，进一步改进产品。

（5）最终得到成品。

拟解决的问题

硬件方面：主要是通过压电材料产生的电能如何持续地为鼠标供电。

其他方面：由于需要在原有的鼠标上加一支架，不同鼠标的尺寸各不相同，如何协调这一问题。

4可行性分析

4.1有关的研究积累和已取得的成绩

针对振动发电，其发展已经有数年的历史，原理已经成熟。在提高利用效率方面，国外工程师已经通过“网络化”的特点将振动放大，大大提高了其利用效率，为其向其他方面的应用提供了可能。

4.2已具备的条件，尚缺少的条件及解决方法

已具备的条件：

（1）该新型鼠标基于已有的鼠标，只需将其供能方式进行改变，不需要对鼠标进行大的改动。

（2）现有的振动发电装置已经比较成熟，其在部分领域也已经有了应用，生活中也比较方便的可以购买到该装置。

缺少条件：

（1）放大振动系统工作的稳定性如何有待研究。

（2）如何将这种新型的发电供能方式整合到现有鼠标中，整合后系统兼容性如何，有待解决。

（3）工作过程中是否能够稳定持续供能，且对鼠标工作过程中可能出现的问题无法预知。

解决方法：

（1）针对振动放大系统的原理，进行设计，不断调整使其能够稳定工作。

（2）了解现有鼠标供能电路，合理设计新型鼠标内部各部件的分布方式，对系统的兼容性不断调整，使其能够正常工作。

产品成型后，在电脑上再次进行实验，不断优化出现的问题。

参考文献

[1] 刘艳涛.压电自供电型无线发射装置研究[D].吉林大学，2006.

[2] 杜小振.环境振动驱动微型压电发电装置的关键技术研究[D].大连理工大学，2008.

[3] 宁玉怀.压电发电的能量转换及存储技术研究[D].中南大学，2010.

[4] 刘祥建.多方向压电振动能量收集方法及性能优化关键技术研究[D].南京航空航天大学，2012.