集防盗与充电等多功能于一体的手机壳设计

高鑫阳，周星宇，于永康，周程海，李雨达, 冯国红

(东北林业大学 工程技术学院，黑龙江 哈尔滨 150040)

1 引言

当前社会环境越来越复杂，手机失窃事件频频发生，严重影响了部分人群的正常社交，并且引发了心理恐慌、安全感降低等现象[1]。针对这一问题设计了一款以防盗功能为主，以应急充电、储线、储物、支架、缓冲等功能-为辅的手机壳[2～4]。利用传感器原理，从距离、温度、压力等方面研究，创造一款新型多功能手机壳，从而令使用者即使在人群密集的环境中，也可以较好地保护好自己的手机。该手机壳的研制有着广阔的市场需求和很强的实用价值。

2 防盗手机设计原理

国内外对具有防盗功能手机壳的研究已有不少成果，设计原理主要有以下几种方法。

2.1 利用压电指纹传感器原理

该手机壳是一种基于压电指纹传感器的防盗手机壳，它包括底盖，所述底盖上设置有手机插槽，所述底盖的一侧通过柔性连接部件连接上盖，所述上盖与所述底盖间通过锁扣进行连接，所述锁扣上安装有指纹传感器。

2.2 利用光敏电阻原理

一种基于光敏电阻的防盗手机壳，光敏电阻为多个，均布在所述上盖和底盖中，用于感测周围环境中光强度的变化；指纹识别模块通过所述继电器控制模块控制蜂鸣器发出警报，计时模块用于累计光敏电阻首次感测到光强发生变化的时间。

2.3 利用散热原理

该手机壳是一种散热防盗手机壳，通风槽中的空气受热从散热槽中排出，局部负压使空气形成对流，迅速带走手机热量，降低手机温度；防盗孔的存在能够防止耳机线与手机壳脱离，或者延缓耳机与手机的脱离时间，引起人们的警觉，保护手机不被偷走[5]。

本文主要从手机壳的外观和功能实现设计进行研究，并将通过实验确定最佳的方案。

3 手机防盗设计

本项目对于手机防盗主要从3个方面入手：温度、压力、距离的变化。温度对传感器设置一个温度的范围，利用对人体和手提包，背包或者裤兜，衣等不同环境的温度差来识别手机是否脱离人体，来实现防止手机被盗的功能，但对于温度传感器的要求精度较高。对于压力传感器同上设置一个压力的范围(主要是人手拿手机与手提包以及装在兜里的压力)利用人手拿和装包里或兜里压力的改变来触发报警，从而实现手机被偷，精度要求也较高。距离则是设置一个距离，利用蓝牙传输的原理，当手机离开人体的距离超出这个设置的范围的时候则触发报警装置来实现手机被盗的功能。

4 除防盗以外的附属功能

缓冲[6]：材料方面将选用一些软性材料，在手机摔下是起到一定的缓冲作用。

应急电板[7]：在手机壳后端装有小型的电板，其背部又装有太阳能充电板，随时随地保证电板有电，小型电板壳外部则装有USB接口，在外无电源时可当应急充电宝使用(电板容量较小，仅限应急使用)。

5 外观的设计

为了防止手机壳的厚度过厚，所采用的材料传感器为贴片式，充电板为小型的薄片式，外部图案可由产品体验者自己DIY[8～10]。末端充电板上部材料采用太阳能充电板，这样可以随手随地保证电板电量不会匮乏，为了美观手机壳背部的孔则为一定的图案。整体外观和内部构造如图1和图2所示。

6 解决方案

6.1 防盗功能的设计

为使产品能够满足不同人群，以及年龄段和不同品牌手机共有以下几个方案。

图1 整体外观

图2 内部构造

6.1.1 防盗功能设计

通过使用压力，温度传感器以及蓝牙传输功能实现其防盗功能。但温度与压力传感器如果要投用于生活当中对于仪器的精确度要求较高，要有非常先进的设备，因此在后期的实验方面将着重从距离方面入手，利用蓝牙传输的原理实行防盗功能。

6.1.2 报警器的响声设计

可以在其内部设置几款可供使用者选择的音乐按照不同的喜好进行设置，或自行录音进行设置。

6.1.3 报警器的控制开关

为了防止使用者对手机造成的温差或压力差，或是在使用者知情的情况下远离手机所引发的不必要的报警，在手机壳的背部设计报警器控制开关，可让使用者随时控制警报器的报警情况。

6.2 除防盗外其他附属功能的设计

6.2.1 应急充电宝设计

在手机壳末端装有一块小型的薄电板，平时是为了供电报警器以及传感器，期内设有USB接口，在手机没电时可以当应急充电宝使用，与储线功能结合使用[11]。

6.2.2 缓冲设计

此功能的实现主要是材料选取，将采用软性材料以达到手机在摔落时起到缓冲的作用。

6.3 外观设计

6.3.1 美观度的设计

为了满足人们的审美要求，手机壳图案使用者可以自己DIY。电板背部的太阳能充电板则设计为一定的图案，保证手机壳的美观度。为了防止手机壳过厚，在材料的使用上传感器选择贴片式的，电板则使用小型的薄片式。开关则使用内嵌式的拨动开关(如iPhone手机静音控制开关)。

6.3.2 不同手机品牌使用设计

在生产时，可生产多款手机品牌的手机壳，以此来保证能供多款手机使用。

其技术路线见图3。

图3 技术路线

7 结语

本文结合国内外的各种文献进行结合创新力求设计一款经济实用的多功能手机壳：①该手机壳的设计最具特色之处，是利用传感器原理，通过对距离、温度、压力等方面的控制，实现防盗功能，解决了手机频频失窃的困扰；②通过太阳能电池板，吸收太阳能，并将太阳能转化为电能，储存在内置的蓄电池内，再通过不同接口，为手机和传感器供应电能；③手机壳的外观设计可以满足储线储物、支架、缓冲等功能，满足了人们日常需求。