一种视力保护装置的USB连接器及装置的制作方法

一种视力保护装置的usb连接器及装置
技术领域
1.本发明涉及应用于移动终端的周边产品技术领域，尤其涉及一种视力保护装置的usb连接器及装置。


背景技术：

2.随着电脑、手机、电视等移动终端设备的普及，越来越多的人遭遇到视疲劳、眼部刺激、眼红、视力模糊等眼部的不适症状。这些症状一个重要的病因是用户长时间在这样的环境下使用电子设备：电子设备屏幕亮度高于电子设备背景亮度，从而在电子设备的屏幕侧形成亮区，但在电子设备背面侧和屏幕外围形成暗区，这样就导致了屏幕亮度和电子设备背景亮度之间的不协调。因为在这种环境下，用户眼睛根据背景环境调节的瞳孔大小和显示屏亮度不相适应，长时间盯着显示屏阅读就很容易视觉疲劳，影响视觉健康。
3.专利文献cn108986750a公开了一种信息终端的背景照明装置，提出了在信息终端的外部设置背景照明装置，该装置从信息终端的usb接口获得电源，通过背景照明装置中的led灯提供额外的背景光，实现对用户视力的保护。
4.该专利文献提出了视力保护装置的构思，但是如何使得视力保护装置更加实用，且更适用于移动终端，该专利文献并未给出任何解决方案。


技术实现要素：

5.基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种视力保护装置的连接器及装置，以提高视力保护装置的实用性。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
7.一种视力保护装置的usb连接器，所述视力保护装置包括装置主体和所述usb连接器，所述装置主体用于安装在移动终端的背面，所述usb连接器与所述装置主体相连，所述usb连接器用于与所述移动终端的usb口连接；所述usb连接器包括平面排线和接口；所述接口包括接口电路板、usb插头、usb插座和壳体；所述接口电路板设有插头端和插座端；所述壳体包括整体呈环柱状的外壳和固定件，所述固定件的一侧表面设有凸台，所述外壳一侧设有与所述凸台配合的缺口；所述插头端设置于所述usb插头内，所述插座端设置于所述usb插座内；所述接口电路板穿过所述固定件的通孔；所述平面排线的第一端焊接于所述接口电路板的表面，焊接位置位于所述插座端和插头端之间，且所述焊接位置位于所述固定件的通孔内；所述外壳套设在所述固定件上，所述凸台伸入所述缺口，所述平面排线从所述焊接位置沿着所述固定件的通孔的侧壁，并从所述凸台与所述缺口的对合面之间的缝隙伸出。
8.优选地，所述usb插座设置于所述固定件靠近所述插座端的端面、且与所述固定件一体成型。
9.优选地，所述接口还包括磁性部件，所述磁性部件套设于所述usb插座上。
10.优选地，所述平面排线的第二端焊接于所述装置主体的电路板的远离所述移动终
端背面的表面。
11.优选地，所述usb连接器还包括接口电子元件，所述接口电子元件设置在所述装置主体的电路板上，所述接口电子元件包括pnp三极管和第一电阻；所述平面排线包括电源线、地线、第一通道配置线和第二通道配置线，所述平面排线的第二端与所述装置主体的接口电子元件相连；所述插头端包括第一电源端、第一地端和第一通道配置端；所述插座端包括第二电源端、第二地端和第二通道配置端；所述第一电源端和第二电源端电连接，所述第一地端和第二地端电连接，所述第一电源端和第二电源端通过所述电源线与所述电路板的电源端电连接，所述第一地端和第二地端通过所述地线与所述电路板的地端电连接；所述第一通道配置端通过所述第一通道配置线与所述pnp三极管的射极电连接，所述pnp三极管的基极通过所述第一电阻与所述电路板的地端电连接，所述pnp三极管的集电极与所述电路板的地端电连接；所述第二通道配置端通过所述第二通道配置线与所述pnp三极管的基极连接。
12.优选地，所述接口电子元件还包括第二电阻和第三电阻，所述第二电阻和第三电阻设置在所述电路板上；所述第二通道配置端通过所述第二通道配置线与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端通过所述第一电阻与所述电路板地端电连接；所述pnp三极管的集电极通过所述第三电阻与所述电路板地端电连接。
13.本发明还提供了一种视力保护装置，包括装置主体以及所述的usb连接器，所述装置主体包括电路板、以及设置在所述电路板上的光电传感器和发光元件；所述平面排线的第二端焊接于所述电路板；所述光电传感器用于检测移动终端的背景环境亮度；所述发光元件用于改变所述背景环境亮度。
14.优选地，所述平面排线的第二端的焊接位置与所述光电传感器、所述发光元件位于所述电路板的同一表面，且所述平面排线的第二端焊接于所述电路板的靠近所述移动终端的usb插座的边缘。
15.优选地，所述装置主体还包括装置外壳和透明填充材料，所述装置外壳设有采光孔槽和出光孔槽；所述电路板的正面设置所述光电传感器和发光元件，所述装置外壳包裹所述电路板的正面；所述光电传感器设置于所述采光孔槽的下方，所述发光元件设置于出光孔槽的下方；所述透明填充材料分别填充于所述采光孔槽和出光孔槽内。
16.优选地，所述发光元件包括两个发光二极管列，每个发光二极管列包括多个发光二极管；所述两个发光二极管列分别位于所述光电传感器的两侧，且每个发光二极管列中的多个二极管沿所述平面排线的长度方向排列。
17.有益效果：
18.通过采用上述接口结构与平面排线配合的方式，在一定的装配和制造复杂度的前提下，既能够保证平面排线稳定地与接口固定，又能够最大限度地保证视力保护装置安装在移动终端背面时平面排线的弯折度较小，进而避免出现由于弯着度过大而造成易断裂的问题，进而提高了视力保护装置的实用性。
19.另外，在接口的usb插头连接移动终端、usb插座未连接充电设备时，视力保护装置可以通过usb插头从移动装置获得电源；当接口的usb插座进一步连接充电设备时，充电设备可以通过接口对移动终端和视力保护装置进行充电，在使用视力保护装置的同时，还保障了移动终端的电量，提高了视力保护装置的实用性；由于接口电子元件设置于装置主体
的电路板上，避免了在较小的接口电路板上设置电子元件而出现的接口体积增加和制造难度增加的问题。
20.本发明的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。
附图说明
21.以下将参照附图对根据本发明的优选实施方式进行描述。图中：
22.图1为根据本发明的一种优选实施方式的视力保护装置安装于移动终端的示意图；
23.图2是图1的视力保护装置的示意图；
24.图3是图2的视力保护装置的爆炸图；
25.图4是根据本发明的一种优选实施方式的视力保护装置包含接口电路在内的局部电路图。
26.附图标记如下：
27.装置主体10
28.装置外壳11
29.出光孔槽111
30.采光孔槽112
31.光电传感器20
32.发光元件30
33.平面排线40
34.第一端401
35.第二端402
36.接口50
37.usb插头51
38.usb插座52
39.接口电路板53
40.插座端531
41.插头端532
42.固定件54
43.凸台541
44.外壳55
45.缺口551
46.对合面552
47.磁性部件56
48.移动终端200
49.电路板60
具体实施方式
50.图1是本发明一种实施例的视力保护装置安装于移动终端200的示意图。如图1所示，视力保护装置包括装置主体10和usb连接器。
51.装置主体10用于安装在移动终端200的背面，例如粘附、磁吸等方式安装在移动终端200的背面，可以是移动终端200自己的背面，也可以是移动终端200保护套等的背面。装置主体10主要用于实现检测移动终端200的背景环境亮度，以及对背景环境亮度的补偿。装置主体10包括装置外壳11、电路板60、以及设置在电路板60上的功能电子元件。功能电子元件包括用于检测移动终端200的背景环境亮度的光电传感器20，以及用于改变改变所述背景环境亮度的发光元件30，例如根据背景环境亮度发出对应光强的发光元件30(例如led)等，例如，当光电传感器20检测到的光强小于某个阈值时，控制发光元件30发光，从而提高背景环境的亮度，进而保护用户的视力。
52.进一步参考图2和3，usb连接器包括接口50、平面排线40和接口电子元件601，接口电子元件601设置于装置主体10的电路板60上。接口50包括壳体、接口电路板53、usb插头51和usb插座52。
53.壳体包括整体呈环柱状的外壳55和固定件54，即外壳55和固定件54具有沿接口50插入和拔出方向上的通孔。固定件54的一侧表面设有凸台541，该凸台541可以大致呈立方体状，优选地，在固定件54靠近移动终端200的背面的表面设置该凸台541。固定件54的外端面设置usb插座52，优选地，该usb插座52与固定件54一体成型，例如该固定件54和usb插座52均是塑料，通过塑料成型工艺一体成型。外壳55一侧设有与凸台541配合的缺口551。接口电路板53穿过固定件54的通孔，且插头端532和插座端531均位于固定件54通孔外部。插头端532设置于usb插头51内，插座端531设置于usb插座52内。
54.平面排线40可以为视力保护装置提供自移动终端的供电通道，进一步地，还可以提供与移动终端200之间的usb通讯。平面排线40的第一端401焊接于接口电路板53的表面，焊接位置位于插座端531和插头端532之间，且焊接位置与固定件54的通孔的内壁紧贴，从而焊接位置上的平面排线40的第一端被固定件54进一步固定；外壳55套设在固定件54上，凸台541伸入缺口551，从而凸台541和缺口551之间形成紧密配合，平面排线40从焊接位置沿着固定件54的通孔的侧壁，并从凸台541与缺口551的对合面之间的缝隙伸出，凸台541和缺口551之间的紧密配合将平面排线40压紧；其中，对合面552为外壳55的柱状宽度方向的表面。优选地，缺口551和凸台541的宽度设置为与平面排线40的宽度相同，这样，缺口551和凸台541的对合面既能稳定地固定平面排线40，也不会在对合面之间留下平面排线40厚度的缝隙。
55.通过采用上述接口结构与平面排线40配合的方式，在一定的装配和制造复杂度的前提下，既能够保证平面排线40稳定地与接口50固定，又能够最大限度地保证视力保护装置安装在移动终端背面时平面排线的弯折度较小，进而避免出现由于弯着度过大而造成易断裂的问题。
56.上述usb插头51和usb插座52可以采用支持充电角色转换的usb类型，即具有通道配置端(cc端)以供连接的usb设备进行检测，从而设备可以决定工作在放电模式还是充电模式，例如上述usb插头51和usb插座52可以采用micro usb、type-c usb等。
57.进一步地，上述usb插头51采用type-c usb，上述usb插座52采用micro usb。具体
来说，接口电路板53的插头端532包括第一电源端、第一地端和第一通道配置端(cc端)；插座端531包括第二电源端、第二地端和第二通道配置端(cc端)。为了实现在充电设备未对usb接口50充电时移动终端200能够对视力保护装置进行供电，在充电设备对usb接口50进行充电时，移动终端200停止对视力保护装置进行供电，且充电设备对移动终端200和视力保护装置进行供电，进一步地采用如下方案：平面排线40包括电源线、地线、第一通道配置线和第二通道配置线，接口电子元件601包括pnp三极管q1-a、第一电阻r8和第二电阻r9，其中，为了降低usb接口50的体积和复杂度，pnp三极管q1-a、第一电阻r8和第二电阻r9设置在电路板60上。
58.如图4所示，第一电源端和第二电源端通过接口电路板53上的铜线层电连接，第一地端和第二地端通过接口电路板53上的铜线层电连接，第一电源端和第二电源端通过电源线与电路板60的电源端电连接，第一地端和第二地端通过地线与电路板60的地端电连接。第一通道配置端通过第一通道配置线与pnp三极管q1-a的射极电连接，pnp三极管q1-a的基极通过第一电阻r8与电路板60的地端电连接，pnp三极管q1-a的集电极与电路板60的地端电连接。第二通道配置端通过第二通道配置线与pnp三极管q1-a的集电极电连接。
59.当usb接口50的usb插头51插入移动终端200的usb插座时，且充电设备未连接usb接口50时，移动终端200的usb插座的电源端、通道配置端(cc端)和地端分别与usb接口50的第一电源端、第一通道配置端和第一地端接触电连接。根据usb协议的规定，此时移动终端200的电源端并不供电；移动终端200的通道配置端(cc端)通过移动终端200内的上拉电阻与高电平连接，因此通道配置端(cc端)输出高电平，由于此时第二通道配置端悬空，pnp三极管q1-a的基极是低电平，因此pnp三极管q1-a导通，pnp三极管q1-a的射极被拉至低电平，也即第一通道配置端被拉至低电平，由于移动终端200的通道配置端(cc端)与第一通道配置端电连接，因此，移动终端200的通道配置端(cc端)也是低电平，移动终端200检测到自身的通道配置端(cc端)低电平后，将自身usb插座的电源端输出电源，从而视力保护装置可以从第一电源端获得电源。
60.在usb接口50的usb插头51插入移动终端200的usb插座状态下，再将充电设备的usb充电插头插入usb接口50的usb插座52，此时，usb充电插头中的电源端、通道配置端(cc端)和地端分别与usb接口50的第二电源端、第二通道配置端和第二地端接触电连接。根据usb协议的规定，充电设备的电源端始终对外供电，充电设备的usb充电插头的通道配置端(cc端)通过内部的上拉电阻与高电平连接，因此通道配置端(cc端)输出高电平，因此第二通道配置端也是高电平，又由于第一通道配置端也是高电平，因此pnp三极管q1-a关断，pnp三极管q1-a的射极仍然是高电平，也即第一通道配置端仍然是高电平，因此，移动终端200的通道配置端(cc端)也是高电平，移动终端200检测到自身的通道配置端(cc端)高电平后，控制自身usb插座的电源端停止供电，从而usb充电插头中的电源端输出的电源经由第二电源端输送向视力保护装置。
61.通过上述方案，在使用视力保护装置的同时，充电设备可以通过usb接口50对移动终端200和视力保护装置进行充电，另外，由于接口电子元件601设置于装置主体10的电路板60上，不会增加usb接口50的体积。
62.进一步地，所述接口电子元件601还包括第二电阻r9，第二通道配置端通过第二通道配置线与第二电阻r9的第一端连接，第二电阻r9的第二端通过第一电阻r8与电路板60地
端电连接。
63.进一步地，接口电子元件601还包括第三电阻r2，电路板60上还设置第三电阻r2，pnp三极管q1-a的集电极通过第三电阻r2与电路板60地端电连接，以限制流过pnp三极管q1-a的电流。
64.进一步地，平面排线40还可以包括第一数据线(例如d )和第二数据线(例如d-)；插头端532还包括第一数据端(例如d )和第二数据端(例如d-)，插座端531还包括第三数据端(例如d )和第四数据端(例如d-)；第一数据端(例如d )与第三数据端(例如d )通过接口电路板53上的铜线层电连接，第一数据端(例如d )和第三数据端(例如d )通过第一数据线与电路板60的第五数据端(例如d )电连接；第二数据端(例如d-)与第四数据端(例如d-)通过接口电路板53上的铜线层电连接，第二数据端(例如d-)和第四数据端(例如d-)通过第二数据线与电路板60的第六数据端(例如d-)电连接。这样，移动终端200既可以通过该接口50与视力保护装置实现通信，也可以与连接在该接口50的usb插座52的usb设备实现通信。
65.进一步地，平面排线40的第二端402焊接于电路板60的远离移动终端200背面的表面，即平面排线40的第二端面402的焊接位置焊接于电路板60的远离所述移动终端200背面的表面与所述光电传感器20、所述发光元件30位于所述电路板60的同一表面。这样，装置主体10可以更加平坦地安装在移动终端200的背面。
66.进一步地，接口50还包括环柱状的磁性部件56(例如强磁铁)，磁性部件56套设于usb插座52上。这样，可以利用磁性充电插头与接口50的usb插座52连接，以对移动终端200和视力保护装置进行同时充电。进一步地，平面排线40的第二端402焊接于电路板60的靠近移动终端200的usb插座的边缘，一方面可以降低平面排线40的长度，另一方面可以更加平坦地安装在移动终端200的背面。
67.进一步地，装置外壳设有采光孔槽112和出光孔槽111，孔槽可以是孔，也可以是槽等；电路板60的正面设置光电传感器20和发光元件30，装置外壳11包裹电路板60的正面；光电传感器20设置于采光孔槽112的下方，发光元件30设置于出光孔槽111的下方。这样，装置外壳11既实现保护电路板60及其上面的电子元器件，又能起到阻隔发光元件30的光直接入射到光电传感器20进而避免导致光电传感器20检测的背景环境光亮度不准确的作用。
68.进一步地，发光元件30包括两个发光二极管列，每个发光二极管列包括多个发光二极管；两个发光二极管列分别位于光电传感器20的两侧，且每个发光二极管列中的多个二极管沿平面排线40的长度方向排列。这样，既能够使得光电传感器20两侧的背景环境能够被更加均匀的照射，同时由于移动终端200的usb插座通常设置在下侧的短边，这样发光元件30射向背景环境后反射的光不容易被移动终端200的背面挡住而无法入射到用户的眼睛。
69.进一步地，装置主体还包括透明填充材料(图中未示出)，透明填充材料分别填充于采光孔槽112和出光孔槽111内。这样，既能够保证光能够顺利通过，还可以增强装置主体的强度。
70.本领域的技术人员能够理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
71.应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替
换，都将包含于本发明的权利要求范围内。