基本信息
- 项目名称：
- 光控压电无线节能鼠标设计
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本设计以无线鼠标为改进对象，在鼠标按键下面安装单臂梁压电装置将鼠标点击时产生的机械能转变为电能，然后通过转换收集电路将能量储存在锂电池中供鼠标使用。同时采用光控开关，让鼠标在不使用时可以自动断电节能。 优点：可以节约能源、资金，有效减少废电池的数量，从而减少环境污染；成本低，整套设计增加的成本在5元以内；设计中采用的压电发电装置和光控开关体积都很小，不影响鼠标外形；结构简单，易加工制作。
- 详细介绍：
- 随着电脑的普及以及无线技术的不断发展，无线鼠标也必将受到人们青睐，而与此同时干电池的使用量也会急剧增大，随之而来的干电池污染问题越来越需要人们重视。本设计是在鼠标按键下面安装单臂梁压电结构，利用压电原理将鼠标点击时产生的机械能转变为电能，并通过转换收集电路将能量储存在锂电池中供无线鼠标使用，同时采用光控开关，使鼠标在闲置时可以自动断电节能。 假设全世界有1000万人使用无线鼠标，那么在使用本设计的情况下，每年可以节约1520000000的能量，按照干电池的电量折算则每年可以减少使用350000 枚干电池。这些数据是在不考虑光控节能部分计算所得的结果，若加上光控节能部分，则每年减少的干电池使用量和节约的费用将更加大。显然此设计不仅仅可以节约能源、资金，更可贵的是还能有效减少干电池对地球的污染，可谓一举三得。同时整套系统只是成本增加了约3.2元，完全在顾客可以接受的范围内。 本作品理论应用科学正确，系统设计合理，可行性较强。涉及到的压电发电技术应用在国内外已经比较成熟。其技术的应用推广性好，只要是具有一定使用频率的按键之下都有其用武之地。相信在不久的将来，该技术必定会掀起一股革命风暴!
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1、设计目的：随着电脑的日益普及，加上人们对方便的追求，无线鼠标势必成为电脑使用者的首选。而与此同时干电池的使用量也会急剧增大，随之而来的干电池污染问题越来越需要人们重视。所以，研究新型、环保的能源装置来代替传统的电池势在必行。本作品“光控压电无线节能鼠标”设计，是针对点击鼠标时所产生的机械功进行收集利用，供给无线鼠标运作过程中的一部分能源消耗从而减少干电池的使用量。让人们在愉悦上网的同时，又能省电省钱，节能减排，使绿色环保节能理念深入人心。 2、设计思路：以无线鼠标为改进对象，在鼠标按键下面安装单臂梁压电装置将鼠标点击时产生的机械能转变为电能，然后通过转换收集电路将能量储存在锂电池中供鼠标使用。另外采用光控开关，让鼠标在闲置时可以自动断电节能。 3、优势及创新点：（1）与其他发电装置相比，本设计利用的压电发电装置有很多优点:结构简单、不发热、无电磁干扰、易于加工制作和实现结构上的微小化、集成化等； （2）使用的光控开关不仅体积小、成本低，而且可以自动断电节能，减少能源浪费； （3）布局设计巧妙 充分利用传统无线鼠标内部空间，合理安置部件位置，是鼠标内部结构紧凑，外形基本无变化； （4）总成本低，整套设计装置增加的成本在5元以内，完全在顾客可以接受的范围内； 4、技术关键：能量转换装置、电量收集电路、电源转换及光控开关。 5、主要技术指标：合理性，产电量，成本、经济效益。
科学性、先进性
- 科学性：近年来，本设计采用的微能量收集技术发展迅速，微机电元件已成为人们未来研究的热点，相关的微型能源技术也受到人们的重视。微机电系统发电机和变换器技术已经可以从振动中提取能量构成此类自补充电源。人们把从这些能源中提取出的能量储存在可重复充电的芯片兼容型电池中（如薄膜锂离子电池），并通过调节器电路为负载（如传感器等）供电，从而大幅延长设备的寿命。而采用的光敏电阻在开关设计上也已经相当成熟，为本设计在节能上画龙点睛。 先进性：本作品设计利用的压电发电装置与其他的发电装置相比，具有很多优点:结构简单、不发热、无电磁干扰、易于加工制作和实现结构上的微小化、集成化等。而且压电发电作为一种绿色供能技术，在国内外已经取得多方面的突破与发展，如：压电发电鞋、压电陶瓷点火器、压电式视线导航标识等。采用的光控开关体积小、成本低，可自动断电，减少能源浪费。
获奖情况及鉴定结果
- 暂无
作品所处阶段
- 本作品为小组成员的一个创意，目前还处于实验阶段，模型及实物制作还在进行当中
技术转让方式
- 非专利技术转让
作品可展示的形式
- 图纸、、图片、模型
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1、特点及优势： （1）总成本低，控制在5元以内； （2）压电发电装置具有结构简单、不发热、无电磁干扰、易于加工制作和实现结构上的微小化、集成化等优点； （3）使用的光控开关不仅体积小、成本低； （4）布局设计巧妙，鼠标内部结构紧凑，外形基本无变化。 2、适应范围：电脑使用者 3、应用推广：整套装置在只要是具有一定使用频率的按键之下都有其用武之地。例如：键盘、电铃、电子琴（有按键类的电子音乐器件）、跳舞机、手机、遥控等 。 4、市场分析及经济效益： 随着电脑的日益普及，加上人们对方便的追求，无线鼠标势必成为电脑使用者的首选。而本设计的“光控压电无线节能鼠标”在当今这个倡导低碳生活的时代背景下，具有环境友好型的巨大优势。 经过估算，假设全世界有1000万人使用无线鼠标，那么在使用本设计的情况下，每年可以节约 1520000KJ的能量，可以减少使用350000 枚干电池，如若按一节电池2.5元计算，每年可节约费用约88万元，经济环境效益显著。
同类课题研究水平概述
- 近年来，随着微电子技术的不断发展，无线遥控技术给人们的生活带来了很大的便利。无线发射装置给人们带来方便的同时，也带来了一系列问题：传统的电池因其体积大、使用寿命短而逐渐不能满足使用要求当电池电量不足、泄漏或接触不良时，遥控器的控制灵敏度和控制距离都大大降低，严重时甚至控制失灵，因此需要经常更换电池，增加了消费者的使用成本；同时，电池含有重金属，废旧电池处理不当会造严重的环境污染。电池渐渐的不能完全满足无线发射装置的使用要求。 人们开始寻求电池的替代品—人力发电装置（human powered energgenerator），其目的是在某些特殊的应用领域替代电池或自动为电池充电。用于微功率电子产品的各种新的微型发电装置（或称微型发电机Micro-generator）的研究已成为国际上一个研究热点，如电磁、静电、热电及压电发电装置等。 压电发电装置是采用压电的方法收集、转换环境中振动能量或其它机械能量。压电发电装置具有结构简单、不发热、无电磁干扰、无污染、易于加工制作和实现结构上的小型化、集成化等优点，更适用于无线发射装置。随着电子线路的越来越小以及所需能量的减少，它将成为一种极为普遍的能量供应方式。Volvo公司也将压电发电装置列为替代汽车遥控器电池的首选方法之一，相关研究正在进行之中。目前，我国利用微发电装置为各类便携式传感器、监控系统和便携式微功率电器供电的研究较少，随着国民环保意识的提高以及各种无线发射装置的广泛使用，这方面的研究逐渐引起政府和科研工作者的高度重视。 压电发电及其能量存储技术是一个新的研究领域，它涉及机械、材料、电子等诸多学科，尚有大量的理论和试验研究需要解决。目前，有关这方面的研究在美国、荷兰、西班牙等国家相继开始。在压电发电技术这一研究领域,科学家们在多种领域尝试了压电发电装置的应用,较有成效的有以这几种：压电发电鞋、压电陶瓷点火器、能为无线网络供电的压电式袖珍风车、撞击式压电引信、压电发光扇、压电式视线导航标识等。
