充電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種充電裝置，應(yīng)用在電磁式位置指針、電容式位置指針、手標系統(tǒng)的指扣等設(shè)備的充電，通過配置多個可配置軟電極，實現(xiàn)了平面接觸充電，充電過程方便快捷。
【專利說明】充電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種充電裝置，應(yīng)用在電磁式位置指針、電容式位置指針、手標系統(tǒng)的 指扣等設(shè)備的充電，也可以用在其他電子設(shè)備上，特別是微功耗設(shè)備上?，F(xiàn)有的電磁式位置 指針系統(tǒng)又包括點讀機、數(shù)位板、手寫平板電腦、電子白板等。

【背景技術(shù)】：
[0002] 現(xiàn)有的數(shù)位板系統(tǒng)，分為無線無源、無線有源系統(tǒng)，無線無源是指電磁筆上沒有連 線、筆內(nèi)沒有電池，無線有源是指電磁筆上沒有連線、筆內(nèi)有電池。他們各有特點無線有源 系統(tǒng)檢測系統(tǒng)簡單、功耗低、成本低，但需要更換電池，并且不容易小型化、輕型化；無線有 源系統(tǒng)檢測系統(tǒng)復(fù)雜、功耗高、成本高，筆中沒有電池可以輕型化、小型化。為了兼顧這兩方 面的優(yōu)點專利號為200420003999. 7標題為"一種為微功耗電子設(shè)備提供電能的裝置"的實 用新型、專利號為200610167004. 4標題為"位置輸入裝置以及計算機系統(tǒng)"的發(fā)明，提出了 無線充電的方案，使用磁耦合方式傳輸電能給設(shè)備充電。
[0003] 鑒于磁耦合的能量傳輸效率不高，而且筆要插入指定耦合孔內(nèi)，要較大的耦合座， 對于像平板電腦、藍牙數(shù)位板這樣的需要低功耗待機的便攜設(shè)備無論是從功耗、還是體積 上都需要進一步改進現(xiàn)有系統(tǒng)。
[0004] 另外一些微功耗設(shè)備也有同樣的問題，比如專利號為201210105438. 7標題為"位 置指示器"的發(fā)明的筆也使用電池或者使用磁耦合供電；如果使用本發(fā)明同樣可以起到本 發(fā)明的有益效果。


【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0005] 本發(fā)明的目的在于實現(xiàn)一種充電裝置，實現(xiàn)電子設(shè)備的碰觸充電；
[0006] 提供平面充電裝置；
[0007] 減小系統(tǒng)體積、重量；
[0008] 提升用戶體驗；
[0009] 降低系統(tǒng)成本；
[0010] 比較隨意的接觸充電；
[0011] 支持多個設(shè)備同時充電；
[0012] 提高電能傳輸效率；
[0013] 建立數(shù)據(jù)傳輸鏈路。
[0014] 為了達到上述目的實現(xiàn)本發(fā)明提出以下方案，
[0015] 技術(shù)方案1的發(fā)明為一種充電裝置，包括供電適配器、受電適配器，其特征在于： 包括動適配端子；包括至少一個定適配端子；所述適配端子包括至少兩個電極；所述動適 配端子包括至少三個極性可配置電極。
[0016] 技術(shù)方案2的發(fā)明為根據(jù)技術(shù)方案1所述的充電裝置，其特征在于：所述適配端子 中至少有一個適配端子是軟性適配端子。這樣為適配端子不同角度的良好接觸提供可能。
[0017] 技術(shù)方案3的發(fā)明為根據(jù)技術(shù)方案2所述的充電裝置，其特征在于：所述軟性適配 端子的觸點的材料是導(dǎo)電橡膠。導(dǎo)電橡膠優(yōu)選的軟性端子材料。
[0018] 技術(shù)方案4的發(fā)明為根據(jù)技術(shù)方案3所述的充電裝置，其特征在于：所述導(dǎo)電橡膠 配置成多個截面為矩形的柱體；所述多個柱體組成的截面成網(wǎng)狀。是優(yōu)選的制作工藝形成 的結(jié)構(gòu)。
[0019] 技術(shù)方案5的發(fā)明為根據(jù)技術(shù)方案1所述的充電裝置，其特征在于：所述動適配 端子配置在供電適配器上；所述受電適配器的定適配端子中的至少一個電極連接有整流器 件。整流器件使定端子的電極的正負可以鑒別。
[0020] 技術(shù)方案6的發(fā)明為根據(jù)技術(shù)方案5所述的充電裝置，其特征在于：所述受電適配 器包括超級電容。與化學(xué)能電池比減小的體積，提高充電速度，延長了使用壽命。
[0021] 技術(shù)方案7的發(fā)明為根據(jù)技術(shù)方案5所述的充電裝置，其特征在于：所述定適配端 子的極性可配置電極連接有選擇開關(guān)；所述供電適配器包括電壓檢測裝置。
[0022] 技術(shù)方案8的發(fā)明為根據(jù)技術(shù)方案2、技術(shù)方案5所述的充電裝置，其特征在于： 所述供電端子配置在面板上。使整個系統(tǒng)的使用方便、快捷、用戶體驗佳。
[0023] 技術(shù)方案9的發(fā)明為根據(jù)技術(shù)方案2、技術(shù)方案5所述的充電裝置，其特征在于： 所述受電端子配置在筆形裝置的頂部。是優(yōu)選的配置位置。
[0024] 技術(shù)方案10的發(fā)明為根據(jù)技術(shù)方案2、技術(shù)方案5、技術(shù)方案9所述的充電裝置， 其特征在于：所述供電端子配置在筒狀結(jié)構(gòu)底部；所述筆形裝置倒置于所述筒中。
[0025] 技術(shù)方案11的發(fā)明為根據(jù)技術(shù)方案1所述的充電裝置，其特征在于：所述定端子 電極之間的最小距離大于所述極性可配置電極最大外徑；所述定端子電極最小外徑大于所 述極性可配置電極之間的最大距離。是優(yōu)選配置保證了在任意位置、任意角度的接觸都不 會使定端子電極之間被動端子電極短路，保證了每個定端子電極必有不同的動端子電極與 其連接。
[0026] 透過上面的技術(shù)方案，可以看到可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0027] 為了更準確的理解本發(fā)明，對本說明書中的名詞解釋如下：
[0028] 電磁式位置指針是指，至少包括一個待檢線圈的使用電磁耦合原理檢測其位置的 目標裝置。如果沒有特別說明本發(fā)明中簡稱位置指針或者指針。也稱電磁筆。
[0029] 供電適配器，包括控制電路，供電適配端子，為受電適配器提供電能。
[0030] 受電適配器，包括控制電路，受電適配端子，為接受來自供電適配器的電能。
[0031] 供電適配端子，供電適配器的向外供電的電氣接口；簡稱供電端子。
[0032] 受電適配端子，受電適配器的接受外部供電的電氣接口；簡稱受電端子。
[0033] 電極，端子上用來建立電氣連接的電氣上連接在一起的供電或者受電導(dǎo)體。
[0034] 觸點，電極的一部分，位于電極與電極的結(jié)合位置。一個電極包括一個或者多個觸 點。
[0035] 動適配端子，動不是指移動，是指在充電期間端子上的電極是極性可配置，簡稱動 端子。
[0036] 定適配端子，動不是指固定位置，是指在充電期間端子上的電極是極性不可配置， 簡稱定端子。
[0037] 超級電容，容量較大電容，可以為電子設(shè)備長時間的提供電源，充放電特性和普通 電容基本相同。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0038] 圖1本發(fā)明的供電適配器平面配置示意圖
[0039] 圖2本發(fā)明的供電適配器配置在筆筒底部示意圖
[0040] 圖3電磁筆簡單系統(tǒng)電路示意圖
[0041] 圖4電磁筆復(fù)雜系統(tǒng)電路示意圖
[0042] 圖5供電適配器電路原理示意圖
[0043] 圖6導(dǎo)電橡膠觸點層與動連接端子電路板裝配示意圖
[0044] 圖7定連接端子的結(jié)構(gòu)示意圖
[0045] 圖8定連接端子的金屬件正面結(jié)構(gòu)示意圖
[0046] 圖9定連接端子的金屬件反面結(jié)構(gòu)示意圖
[0047] 圖10充電控制流程圖
[0048] 圖中標號列表
[0049] 1 :電磁筆
[0050] 11 :定端子、受電端子
[0051] 111:電極
[0052] 1111 :正電極觸點片
[0053] 1112:負電極觸點片
[0054] 2:供電適配器
[0055] 21 :動端子、供電端子
[0056] 211:導(dǎo)電橡膠觸點層
[0057] 2111:導(dǎo)電橡膠觸點
[0058] 212 :線路板
[0059] 2121:電極
[0060] 22 :usb 線
[0061] D1 :二極管
[0062] C1 :超級電容器
[0063] L1 :待檢線圈
[0064] P+:定端子正極
[0065] P-:定端子負極
[0066] S1-S36 :選擇開關(guān)
[0067] P1-P18:動端子電極

【具體實施方式】：
[0068] 下面使用本發(fā)明的實施例說明系統(tǒng)原理、實現(xiàn)方法。
[0069] 如圖1所示供電適配器平面配置示意圖，其配置在操作平面上，操作平面可以是 平板電腦、數(shù)位板、led屏數(shù)位板一體機等，使用時將筆倒轉(zhuǎn)，將筆的頂端的受電端子按壓供 電端子，由于供電端子或者受電端子是軟性的所以有較大的緊配合接觸面，供電適配器識 別受電電極，將電能傳輸?shù)竭x定的受電電極，受電電極將電能輸送給超級電容，供電適配器 檢測受電適配器的充電電壓，并將數(shù)據(jù)提供給系統(tǒng)并顯示電池充電狀態(tài)，當(dāng)檢測到電源充 滿時，將筆抬起即可使用，充電過程可以配置成10秒以內(nèi)，優(yōu)選配置充電過程可以達到1秒 以內(nèi)，一碰即充滿。與現(xiàn)有的電磁耦合方案比速度要快很多，并且其只占用一些面板面積， 沒有突出部分，使用時也不必要插入孔中。
[0070] 如圖2所示供電適配器配置在筆筒底部示意圖，比較適合固定辦公場所，筆筒通 過usb與主機相連，pc機為其提供電源，筆在不使用時倒置在筆筒中，兩個充電端子和受電 端子接觸，開始充電直到充滿，并且可以多個筆放入一筆筒中同時充電，相比現(xiàn)有的使用電 磁耦合方案的無線充電要插入指定的筆孔要自由的多。此方案中筆中的電源使用充電電池 (鋰電池、鎳氫電池）也是較優(yōu)方案。使用連線usb與pc機相連。
[0071] 如圖3所示電磁筆簡單系統(tǒng)電路示意圖，正電極配置一個二極管，二極管連接到 超級電容，超級電容給振蕩電路供電，振蕩電路中包括一個開放電感發(fā)射電磁感應(yīng)信號供 位置檢測裝置檢測位置。圖3中的振蕩電路是功能執(zhí)行電路，用在電磁式數(shù)位板系統(tǒng)中，當(dāng) 使用其他系統(tǒng)時，可以將其替換成對應(yīng)形式。
[0072] 如圖4所示電磁筆復(fù)雜系統(tǒng)電路示意圖，與圖3相比增加了電壓檢測電路、電平轉(zhuǎn) 換、邏輯電路。在使用時，邏輯電路可以記錄來自電壓檢測電路的輸出值，通過改變諧振電 路的幅值、頻率、相位調(diào)制數(shù)字信號，將其發(fā)送給系統(tǒng)主機，進而將信息提供給使用者；在充 電時，供電適配器通過端子形成的電氣連線通過電平轉(zhuǎn)換與電磁筆通信，讀取其身份信息， 讀取電池電壓值，控制其停止發(fā)送電磁感應(yīng)信號，控制其休眠等；供電適配器與電磁筆的通 信協(xié)議優(yōu)選liare協(xié)議。圖4中的振蕩電路是功能執(zhí)行電路，用在電磁式數(shù)位板系統(tǒng)中， 當(dāng)使用其他系統(tǒng)時，可以將其替換成對應(yīng)形式。
[0073] 如圖5所示供電適配器電路原理示意圖，動適配端子配置在供電適配器上，與其 相連的選擇開關(guān)可以為繼電器、三極管、可控硅、模擬開關(guān)等，可配置電源的可以輸出不同 輸出阻抗、不同輸出電壓的電源，電壓檢測檢測檢測電極的電壓，限流保護電路保護模擬開 關(guān)、觸點等相關(guān)電路不被意外損壞。
[0074] 圖5中各電路部分詳細描述如下：
[0075] 邏輯電路可以是cpu、asic、fpga等時序控制電路，完成對其他相關(guān)電路的控制， 負責(zé)與主機通信，報告充電器本身的狀態(tài)、電磁筆的狀態(tài)等信息，還負責(zé)主機與電磁筆之間 的信息交換。
[0076] 可配置電源，可以提供以下不同特性的電源，Vsl :輸出阻抗10k歐、電源電壓〉筆 中電池電壓+整流電路的電壓成；Vs2 :輸出阻抗10k歐、電源電壓<筆中電池電壓+整流 電路的電壓；Vs3 :輸出阻抗< 10歐、電源電壓>筆中電池電壓+整流電路的電壓。Vsl用 于在充電器空閑時判斷是否有筆的受端子接觸供電端子，Vs2用來產(chǎn)生信息通訊的高電平， Vs3提供充電能量。其中優(yōu)選電壓Vsl = 5V、Vs2 = 3. 0V、Vs3 = 5V。如果輸入電壓小于最 大輸出電壓，電源電路中配置升壓電路。如果系統(tǒng)提供的瞬間電流小于最大提供電流，應(yīng)該 增加迅速放電儲能電路，比如超級電容，在空閑時充電，在有設(shè)備需要充電時放電。
[0077] 限流器，將電流限制在指定閾值以下，防止有電極有短路的情況下造成電路傷害。 其中優(yōu)選閾值500mA。
[0078] 電壓檢測，檢測供電電極上的電壓，結(jié)合電源的輸出阻抗可以判斷是否有受電電 極接入，并判斷電極的正負，還能識別供電電極之間是否短路。
[0079] 選擇開關(guān)，由于選擇開關(guān)只有單向電流流過，所以圖5中的S1-S36既可以是雙向 的繼電器、模擬開關(guān)也可以是單向的三級管、mosfet等晶體管，優(yōu)選使用三級管作為選擇開 關(guān)，更進一步將三級管與其選擇邏輯控制電路集成在一起形成1C ;優(yōu)選使用mosfet作為選 擇開關(guān)，更進一步將mosfet與其選擇邏輯控制電路集成在一起形成1C ;優(yōu)先使用模擬開關(guān) 作為選擇開關(guān)，更進一步將模擬開關(guān)與其選擇邏輯控制電路集成在一起形成1C。
[0080] 主機可以是數(shù)位板的CPU或者是pc機。另外當(dāng)主機是功能板時，邏輯電路可以集 成到主機中。
[0081] 圖6是導(dǎo)電橡膠觸點層與動連接端子電路板裝配示意圖，由于觸點太多為了表達 清楚圖6中只取了端子中的一部分，線路板的焊盤與圖5中的S1-S36等選擇開關(guān)相連，為 了表達清楚圖6中軟性端子與電路板分開了，實際使用時緊密壓在一起，導(dǎo)電橡膠觸點貫 穿軟性端子與線路板的電極連在一起。導(dǎo)電橡膠觸點配置成每個觸點與其相鄰的觸點距離 相同為2mm，觸點為正方形邊長為0· 5mm ;其制備方法是，準備導(dǎo)電橡膠片、絕緣橡膠片，設(shè) 在x、y、z空間操作，導(dǎo)電橡膠片（0.5mm厚）、絕緣橡膠片（1.5mm厚）z法向疊層-粘接-X 法向切片成為斑馬片（〇.5mm厚），方向不動將斑馬片中間增加絕緣橡膠片（1.3mm厚）x法 向疊層-粘接-y法向切片成為網(wǎng)格片（211的母片），將網(wǎng)格片切割成需要的形狀形成導(dǎo)電 橡月父觸點層（211)。
[0082] 圖7是定端子的結(jié)構(gòu)示意圖，其有圖8、圖9所示金屬電極和塑料骨架組成，使用時 將其焊接在電路板上，分別與圖3或者圖4中的P+、P-相連。正電極與負電極的表面上最 小距離為1mm大于導(dǎo)電橡膠觸點的對角長度，防止導(dǎo)電橡膠觸點將正電極和負電極連接在 一起；正電極負電極都有局部的觸點片，每個觸點片的最小邊距為2. 5mm，保證了每個觸點 片至少有一個導(dǎo)電橡膠觸點與其接觸；整個定端子成球冠形，保證了筆在大的角度范圍內(nèi) 都可操作。
[0083] 圖10是控制流程，單筆、多個筆充電的過程，其中判斷是否是有筆接觸的條件是， 找到一個電極對接入Vsl，正向電壓小于設(shè)定閾值，反向斷路；判斷是否充滿的條件是，選 定電極對接入Vsl時的電壓差達到設(shè)定閾值；判斷是否短路的條件是，電極對接入Vsl，電 極對之間的電壓小于D1的導(dǎo)通電壓；判斷是否斷路的條件是，電極對接Vsl，電極對之間的 電壓接近Vsl ;給多個筆充電的策略是充滿一個再充下一個直到全部充滿。筆與充電適配 器的通訊，當(dāng)充滿電后進行，高電平是Vs2低電平是gnd。
[0084] 電極掃描方式如下：先選擇一個電極接地，然后將所有的其他當(dāng)前位置筆可能接 觸到的電極按順序依次接Vsl，如果檢測到小于指定閾值的電阻，然后將當(dāng)前的電極正負顛 倒（當(dāng)前接地電極接Vsl，當(dāng)前接Vsl電極接地），判斷是否斷路，是則找到了待充電筆，進 入充電狀態(tài)，否則是短路，跳過；充電完成后繼續(xù)按照原來的掃描位置、狀態(tài)掃描；如果檢 測不到小于指定閾值的電阻，則選擇下一電極接地，重復(fù)掃描動作，如所有電極的都掃描過 后還是檢測不到小于指定閾值的電阻則沒有筆接入，重新掃描。
[0085] 上面的方案中可替換配置有，筆的電極觸點使用導(dǎo)電橡膠，動端子觸點使用金屬； 筆的電極觸點、動端子觸點都是用導(dǎo)電橡膠；供電端子使用定端子、受電端子使用動端子； 二極管反向配置在負電極；正電極形狀交換配置；電極觸點配置成其他形狀；電極觸點配 置成其他相對位置；改變電極數(shù)量；配置更小的電極觸點減小接觸力度；配置更大的電極 觸點減少電極數(shù)量等。
[0086] 注：說明書記載的【具體實施方式】，是優(yōu)選的實施方案，其可以整體上說明發(fā)明的目 的、手段和效果，并不是發(fā)明實例窮舉。
【權(quán)利要求】
1. 一種充電裝置，包括供電適配器、受電適配器，其特征在于： 包括動適配端子； 包括至少一個定適配端子； 所述適配端子包括至少兩個電極； 所述動適配端子包括至少三個極性可配置電極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電裝置，其特征在于： 所述適配端子中至少有一個適配端子是軟性適配端子。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的充電裝置，其特征在于： 所述軟性適配端子的觸點的材料是導(dǎo)電橡膠。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的充電裝置，其特征在于： 所述導(dǎo)電橡膠配置成多個截面為矩形的柱體； 所述多個柱體組成的截面成網(wǎng)狀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電裝置，其特征在于： 所述動適配端子配置在供電適配器上； 所述受電適配器的定適配端子中的至少一個電極連接有整流器件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的充電裝置，其特征在于： 所述受電適配器包括超級電容。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的充電裝置，其特征在于： 所述定適配端子的極性可配置電極連接有選擇開關(guān)； 所述供電適配器包括電壓檢測裝置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2、權(quán)利要求5所述的充電裝置，其特征在于： 所述供電端子配置在面板上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2、權(quán)利要求5所述的充電裝置，其特征在于： 所述受電端子配置在筆形裝置的頂部。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2、權(quán)利要求5、權(quán)利要求9所述的充電裝置，其特征在于： 所述供電端子配置在筒狀結(jié)構(gòu)底部； 所述筆形裝置倒置于所述筒中。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電裝置，其特征在于： 所述定端子電極之間的最小距離大于所述極性可配置電極最大外徑； 所述定端子電極最小外徑大于所述極性可配置電極之間的最大距離。
【文檔編號】H02J7/00GK104113097SQ201310165328
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月18日
【發(fā)明者】崔偉 申請人:崔偉