CN107095664A - 一种基于无线充电的特殊人群电子监护手环 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线充电的特殊人群电子监护手环，包括手环外壳和无线充电线圈，所述手环外壳安装有手环衔接扣，所述外壳的外表面安装紧急求助按钮，在手环外壳的内表面安装有心率传感器；所述无线充电线圈与无线充电线控制装置电连接，无线充电线控制装置与锂电池电连接，在锂电池的输出端加入熔断丝，保障手环恶劣环境下的器件安全，所述MCU分别与GPRS模块、心率传感器、加速度传感器连接；本发明通过心率传感器监控心率状态，通过加速度传感器监测用户行走状态，同时加入紧急求助按钮，所有信号通过GPRS发射板传到监控***，实现监护，另外本发明融入无线充电的技术，极大的方便了设备的日常使用，有着很好的应用前景。

Description

一种基于无线充电的特殊人群电子监护手环

技术领域

本发明涉及特殊人群监护技术领域，具体涉及到一种基于无线充电的特殊人群电子监护手环。

背景技术

随着科技的发达，医疗技术领域迎来了大变革，传统的护理行业需要大量的人力投入，效率低下且成本较高，不适合时代的发展；

特殊人群的监护一直是一个耗时耗力的工作，存在身体问题的特殊人群难以独自照顾自己，需要安排专门的护理人员实时的监护，成本极大，例如在老龄化的大背景下，我国老人已达2亿多，当老人遇到疾病、摔倒、火灾等意外状况时，如果身边没有监护人员，极易造成悲剧，而现实的背景很多老人子女在外，经济拮据，难以支付高昂的人工监护费用，存在着很大的问题，同样，幼儿、智障人群、残疾人员都存在着上述的问题；

目前市场上的特殊人群监护器种类有很多，主要是通过移动互联网和远程定位技术来实现对老人的远程智慧监护，传统的监护设备不仅结构复杂，体积大，而且老人随时携带不方便，在申请号为CN 106157524 A的中国专利中，给出了一种空巢老人智慧监护***，虽然可以对老人的活动情况进行分析，还能在老人失去意识的时候发出报警信号，但是其功能单一，而且实用性比较差。

基于此，一种便捷的，成本低、方便实用的特殊人群监护***亟待被开发出来。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于无线充电的特殊人群电子监护手环。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为: 一种基于无线充电的特殊人群电子监护手环，包括手环外壳和无线充电线圈L，所述手环外壳安装有手环衔接扣，所述手环外壳表面设有紧急救助按钮，在手环外壳的内表面安装有心率传感器；

所述无线充电线圈L与无线充电线控制装置电连接，无线充电线控制装置与锂电池电连接，无线充电控制装置将电磁感应到的磁能转化成为电能并存储在锂电池中；

所述锂电池的输出端通过熔断丝分别连接有GPRS发送板、心率传感器、加速度传感器、和MCU；所述MCU通过电路板布线分别连接GPRS发射板、心率传感器、加速度传感器；

所述加速度传感器芯片电源输入端连接有稳压芯片,在加速度传感器的输出端分别引出水平加速度信号引脚和竖直加速度信号引脚，且水平加速度信号引脚和竖直加速度信号引脚分别与MCU连接，所述MCU接收心率传感器检测到的脉搏信号、加速度传感器采集到的空间加速度信号，加以处理后，通过GPRS发射板发出信号；

所述无线充电线控制装置包括无线充电线圈L，所述无线充电线圈L的一端分别与二极管D的一端、电容C的一端连接，无线充电线圈L的另一端分别与电容C的另一端、电容C的一端、二极管D的一端、无线充电控制芯片U的号管脚、电阻R的一端和电容C的一端连接，所述二极管D的另一端分别与电容C的另一端、无线充电控制芯片U的号管脚和电阻R的一端连接，所述R的另一端与无线充电控制芯片U的号管脚连接，所述无线充电控制芯片U的号管脚分别与二极管D的另一端和电感L的一端连接，所述电感L的另一端分别与电阻R的一端和电容C的另一端连接，所述无线充电控制芯片U的号管脚分别与电阻R的另一端和电阻R的另一端连接。

作为本发明一种优选的技术方案，所述加速度传感器采用MMA7361系列的三轴加速度计。

作为本发明一种优选的技术方案，所述无线充电线圈L2的直径为9cm，线圈匝数为16匝。

作为本发明一种优选的技术方案，所述无线充电控制芯片U1采用的是由芯科泰电子生产的型号为T3186的无线充电接收IC。

作为本发明一种优选的技术方案，所述二极管D1、二极管D2的耐压值为30V，最大通过电流为200mA，所述电容C1的容值为10uf，电容C2的容值为10uf，电容C3的容值为27nf，所述电阻R1的阻值为80K，电阻R2的阻值为6.2K，电阻R3的阻值为2K。

作为本发明一种优选的技术方案，所述无线充电线控制装置的输出正负极分别接到锂电池的正负极两端。

作为本发明一种优选的技术方案，所述MCU采用体积小巧的STM32F103系列微处理器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该装置采用心率传感器采集监用户的心率，由于本装置是手环的模式，检测脉搏更加的方便，相对于现有的监护设备心率采集装置需要将设备放在胸腔心脏位置，本装置直接佩戴在在手上即可，方便快捷；该装置采用加速度传感器监测用户的实时状态，一方面，正常行走时的信号能作为康复数据使用，另一方面，当加速度传感器检测到竖直方向加速度急剧变化，即可判断出是跌倒，手环能立即识别状态并发出求助信号，该装置采用紧急按钮的设计，在紧急状态下，按下按钮就能快速求助；本发明在电路的内部采用电路熔断设计，当手环在恶劣条件下短路时，熔断丝断开，保障器件的完好，降低维护的成本；更重要的是，本装置采用无线充电的方式，对于特殊人群，不需要接触市电电源就能完成充电，方便高效，对于特殊人群是一个很好的设计。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明图1的AA面剖面图；

图3为本发明图1俯视图；

图4为本发明的加速度传感器电路结构图；

图5为本发明无线充电线控制装置的电路图；

图6为本发明设备连接示意图;

图7为本发明设备控制过程示意图。

图中，1-无线充电线圈L2 ，2-无线充电线控制装置，3-锂电池，4-熔断丝，5-稳压芯片，6-紧急求救按钮，7-心率传感器，8-加速度传感器，9-水平加速度信号引脚，10-竖直加速度信号引脚，11-GPRS发射板，12-MCU，13-手环外壳，14-手环衔接扣，15-二极管D1，16-电感L1，17-电阻R1，18-电阻R2，19-电容C1，20-电容C3，21-电容C2，22-二极管D2，23-无线充电控制芯片U1，24-电阻R3。

具体实施方式

下面结合附图对本实用型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用型，但并不构成对本实用型的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例

请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7，本发明提供一种技术方案：一种基于无线充电的特殊人群电子监护手环，包括手环外壳13和无线充电线圈L21，所述无线充电线圈L2 1的直径为9cm，线圈匝数为16匝，线圈匝数配比产生合适的充电电压，所述手环外壳13安装有手环衔接扣14，所述手环外壳13表面设有紧急救助按钮6，安装紧急求助按钮6在紧急的状况下方便寻求帮助，实用方便，另外，在设计时，该按钮内嵌在手环内部，需要用力按动才能按下，防止误按造成不便，在手环外壳13的内表面安装有心率传感器7，心率传感器7采用的是型号为MAX30100为主控芯片的模块，直接采集脉波信号计算心率；

所述无线充电线圈L21与无线充电线控制装置2电连接，无线充电线控制装置2与锂电池3电连接，无线充电控制装置2将电磁感应到的磁能转化成为电能并存储在锂电池3中；

所述锂电池3的输出端通过熔断丝4分别连接有GPRS发送板11、心率传感器7、加速度传感器8、和MCU12，MCU采用体积小巧的STM32F103系列微处理器，减少体积消耗；所述MCU12通过电路板布线分别连接GPRS发射板11、心率传感器7、加速度传感器8；

所述加速度传感器8芯片电源输入端连接有稳压芯片5,且加速度传感器采用MMA7361系列的三轴加速度计在加速度传感器8的输出端分别引出水平加速度信号引脚9和竖直加速度信号引脚10，且水平加速度信号引脚9和竖直加速度信号引脚10分别与MCU连接，所述MCU12接收心率传感器7检测到的脉搏信号、加速度传感器8采集到的空间加速度信号，加以处理后，通过GPRS发射板11发出信号；

所述无线充电线控制装置2包括无线充电线圈L21，所述无线充电线圈L21的一端分别与二极管D115的一端、电容C320的一端连接，无线充电线圈L21的另一端分别与电容C320的另一端、电容C221的一端、二极管D222的一端、无线充电控制芯片U123的4号管脚、电阻R324的一端和电容C119的一端连接，所述二极管D115的另一端分别与电容C221的另一端、无线充电控制芯片U123的2号管脚和电阻R117的一端连接，所述R117的另一端与无线充电控制芯片U123的7号管脚连接，所述无线充电控制芯片U123的3号管脚分别与二极管D222的另一端和电感L116的一端连接，所述电感L116的另一端分别与电阻R218的一端和电容C119的另一端连接，所述无线充电控制芯片U123的5号管脚分别与电阻R218的另一端和电阻R324的另一端连接。

采用无线充电的好处在于使得手环上没有多余的接口，使得整个设计一体化，美观、实用，在安全性上，无通电接点设计，可以有效避免触电的危险，在磨损度上，电力传送元件无外露，因此不会被空气中的水份、氧气等侵蚀，因为有无接点的存在，也因此不会有在连接与分离时的机械磨损及跳火等做成的损耗，再就是使用非常方便，充电时无需以电线连接，只要放到充电器附近即可，一个充电器可以对多个用电装置进行进电，在有多个用电装置的情况下可以省去多个充电器、不用占用多个电源插座、没有多条电线互相缠绕的麻烦，无线充电控制芯片U1 23采用的是由芯科泰电子生产的型号为T3186的无线充电接收IC，二极管D1 15、二极管D2 22的耐压值为30V，最大通过电流为200mA，电容C1 19的容值为10uf，电容C2 21的容值为10uf，电容C3 20的容值为27nf，电阻R1 17的阻值为80K，电阻R218的阻值为6.2K，电阻R3 24的阻值为2K，无线充电线控制装置 2的输出正负极分别接到锂电池3的正负极两端。

下面叙述本发明中传感器的工作原理：

心率传感器7采用MAX30100是一款集成有脉搏血氧仪和心率监测传感器的模块，该器件集成有两个LED、一个光电探测器, 经过优化的光学器件和低噪声模拟信号处理器，可检测脉搏血氧及心率信号，当心脏跳动进而脉搏变化时，传感器检测到不同的信号，产生电信号变化，实现检测的功能，本芯片能有效的检测特殊人群的心率变化状况；

加速度传感器8 MMA7361能检测三维空间内的加速度状况，当用户跌倒时，纵向的加速度变化很大，传感器检测到加速度信号，传输给MCU即可判断是否出现跌倒的问题，正常行走时水平方向加速度变化，利用这一变化实现计步作为康复数据；

在装置使用过程中，利用无线充电进行电能补充，安全方便，佩戴手环之后，心率传感器7和加速度传感器8工作，实时检测用户状态，并在MCU 12上处理检测数据，如果MCU判定为紧急状况，立刻将求助信号通过GPRS发射板11发射到控制中心，实现监护。

以上结合附图对本实用型的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于无线充电的特殊人群电子监护手环，包括手环外壳（13）和无线充电线圈L2（1），所述手环外壳（13）安装有手环衔接扣（14），其特征在于：所述手环外壳（13）表面设有紧急救助按钮（6），在手环外壳（13）的内表面安装有心率传感器（7）；

所述无线充电线圈L2（1）与无线充电线控制装置（2）电连接，无线充电线控制装置（2）与锂电池（3）电连接，无线充电控制装置（2）将电磁感应到的磁能转化成为电能并存储在锂电池（3）中；

所述锂电池（3）的输出端通过熔断丝（4）分别连接有GPRS发送板（11）、心率传感器（7）、加速度传感器（8）、和MCU（12）；所述MCU（12）通过电路板布线分别连接GPRS发射板（11）、心率传感器（7）、加速度传感器（8）；

所述加速度传感器（8）芯片电源输入端连接有稳压芯片（5）,在加速度传感器（8）的输出端分别引出水平加速度信号引脚（9）和竖直加速度信号引脚（10），且水平加速度信号引脚（9）和竖直加速度信号引脚（10）分别与MCU连接，所述MCU（12）接收心率传感器（7）检测到的脉搏信号、加速度传感器（8）采集到的空间加速度信号，加以处理后，通过GPRS发射板（11）发出信号；

所述无线充电线控制装置（2）包括无线充电线圈L2（1），所述无线充电线圈L2（1）的一端分别与二极管D1（15）的一端、电容C3（20）的一端连接，无线充电线圈L2（1）的另一端分别与电容C3（20）的另一端、电容C2（21）的一端、二极管D2（22）的一端、无线充电控制芯片U1（23）的4号管脚、电阻R3（24）的一端和电容C1（19）的一端连接，所述二极管D1（15）的另一端分别与电容C2（21）的另一端、无线充电控制芯片U1（23）的2号管脚和电阻R1（17）的一端连接，所述R1（17）的另一端与无线充电控制芯片U1（23）的7号管脚连接，所述无线充电控制芯片U1（23）的3号管脚分别与二极管D2（22）的另一端和电感L1（16）的一端连接，所述电感L1（16）的另一端分别与电阻R2（18）的一端和电容C1（19）的另一端连接，所述无线充电控制芯片U1（23）的5号管脚分别与电阻R2（18）的另一端和电阻R3（24）的另一端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线充电的特殊人群电子监护手环，其特征在于：所述加速度传感器（8）采用MMA7361系列的三轴加速度计。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线充电的特殊人群电子监护手环，其特征在于：所述无线充电线圈L2（1）的直径为9cm，线圈匝数为16匝。

4.根据权利要求1所述的一种基于无线充电的特殊人群电子监护手环，其特征在于：所述无线充电控制芯片U1（23）采用的是由芯科泰电子生产的型号为T3168的无线充电接收IC。

5.根据权利要求1所述的一种基于无线充电的特殊人群电子监护手环，其特征在于：所述二极管D1（15）、二极管D2（22）的耐压值为30V，最大通过电流为200mA，所述电容C1（19）的容值为10uf，电容C2（21）的容值为10uf，电容C3（20）的容值为27nf，所述电阻R1（17）的阻值为80K，电阻R2（18）的阻值为6.2K，电阻R3（24）的阻值为2K。

6.根据权利要求1所述的一种基于无线充电的特殊人群电子监护手环，其特征在于：所述无线充电线控制装置（2）的输出正负极分别接到锂电池（3）的正负极两端。

7.根据权利要求1所述的一种基于无线充电的特殊人群电子监护手环，其特征在于：所述MCU（12）采用体积小巧的STM32F103系列微处理器。