CN108478190A - 一种睡姿检测装置及其睡姿检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种睡姿检测装置及睡姿检测方法。现有睡姿检测装置及方法存在结构复杂、方法繁琐的问题,影响检测精度。本发明包括传感带以及可接收传感带信号的微控制器,所述传感带上设有若干电容感应单元,所述电容感应单元包括一感应芯片以及设所述感应芯片两侧的电容感应点,所述电容感应点沿所述传感带长度方向等距设置,所述传感带上设有m个电容感应点,12≤m≤18,所述感应芯片通过设于所述传感带端部的感应接口与所述微控制器连接。将压电式传感带改进为电容式传感带,既有效简化传感带结构,降低生产成本,还有效简化睡姿检测方法,提高检测准确性,提升使用体验。
Description
技术领域
本发明涉及卧具领域,具体涉及一种睡姿检测装置。
背景技术
随着智能床垫发展,床垫会通过睡姿检测装置对使用者的实时睡眠状态进行检测,并为卧式内的各种电器提供控制依据,为使用者提供舒适的体验。现睡姿检测装置包括压电式传感带以及判断睡姿的微控制器,使用者躺卧在床垫上通过压力触发压电式传感带来感知使用者睡姿,进而控制卧式内的电器来配合使用者的动作。这种睡姿检测装置存在以下缺陷:压电式传感带产生的压电信号需要通过多级放大、滤波后才能被微控制器单元识别,硬件电路及算法比较复杂,且实时性比较差,导致其检测精度存在较大误差,进而使得微控制器无法为使用者提供匹配的服务,影响使用体验,此外,此结构生产维护成本比较高,影响产品推广。
发明内容
为了解决现有技术的不足,本发明提供一种睡姿检测装置及其睡姿检测方法,将压电式传感带改进为电容式传感带,既有效简化传感带结构,降低生产成本,还有效简化睡姿检测方法,提高检测准确性,提升使用体验。
本发明通过以下方式实现:一种睡姿检测装置,包括传感带以及可接收传感带信号的微控制器,所述传感带上设有若干电容感应单元,所述电容感应单元包括一感应芯片以及设所述感应芯片两侧的电容感应点,所述电容感应点沿所述传感带长度方向等距设置,所述传感带上设有m个电容感应点,12≤m≤18,所述感应芯片通过设于所述传感带端部的感应接口与所述微控制器连接。将压电式传感带改进为电容式传感带,既有效简化传感带结构,降低生产成本,还有效简化睡姿检测方法,提高检测准确性,提升使用体验。电容感应电产生的信号无需经过放大和滤波处理就能实时显示,有效简化软件算法。
作为优选,所述传感带为FPC带,所述电容感应点的铺设距离为L,80cm≤L≤90cm。电容感应点的铺设距离可满足单人检测要求。当L<80cm时,电容感应点的覆盖区域较小,使用者容易因翻身挪位而脱离传感带感应范围;当L>90cm时,电容感应点的间距较大,影响检测精度。所述传感带的宽度为F,3cm≤F≤8cm,确保传感能平整地贴合在安装工位上,防止传感带因使用者翻身而发生反转的情况,影响正常使用 。
作为优选,所述传感带底面设有密布的凸粒,凸粒能提高传感带与安装工位间的摩擦力,防止传感带在外力作用下脱离安装工位。凸粒呈矩阵状排布,有效提高传感带各区域的连接强度。
作为优选,所述凸粒与传感带底面一体式制成,且凸粒的硬度大于安装工位处表面硬度,使得凸粒可以嵌入安装工位表面,通过增大接触面积来提高防滑性能。
作为优选,所述传感带的两端均设有雌雄贴布,使得传感带牢固地贴合连接在安装工位上。
作为优选,所述电容感应点沿传感带中轴线设置,防止因传感带边缘翘起而发生覆盖电容感应点的情况,确保传感带正常工作。
本发明通过以下方式实现:一种睡姿检测方法,电容感应点可在被躺卧覆盖的触发状态和未被躺卧覆盖的闲置状态间切换,使用者与传感带接触区域形成连续感应区,所述连续感应区内处于触发状态的电容感应点数量为Sc(n),微控制器记录参数Sc(n)并通过与参数Sc(n-1)比较来感知使用者在平躺状态、侧卧状态以及离床状态间切换,进而向外持续输送对应的平躺信号、侧卧信号或者离床信号,n为微控制器向外切换输送平躺信号、侧卧信号或者离床信号的次数。电容感应点能直接给出便于微控制器读取的触发信号和非触发信号,微控制器通过获取并判断电容感应点的信号变化实现睡姿判断,软件算法上能兼容不同体型的睡姿,且软件算法能有效降低干扰项,有效提升准确性。
睡姿检测装置在运行时,微控制器会通过传感带实时检测使用者睡姿变化,并在满足切换条件时自动切换为对应睡姿的输出信号,作为控制外界电器工作状态的依据。微控制器向外输送不同信号的持续时间与使用者处于同一状态的时间一致,使得n次切换后的信号输出时间均不相同。
作为优选,所述电容感应点沿所述传感带长度方向依次编号,位于所述连续感应区两端的电容感应点编号分别为Smax(n)和Smin(n),所述连续感应区内处于未触发状态的电容感应点数量为Sno(n),在第n次状态切换和第n-1次状态切换时均处于触发状态的电容感应点数量为Scyes(n),在第n次状态切换时所述传感带上处于触发状态的电容感应点数量为Sb(n),在第n-1次状态切换时处于未触发状态且在第n次状态切换时处于触发状态的电容感应点数量为Sa(n)。
在实际运用中,微控制器通过感知电容感应点的状态变化进行睡姿判断:
当Sc(n)=0时,使用者睡姿切换为离床状态,微控制器向外输出离床信号。传感带上的电容感应点均为未触发状态时,判定使用者离床。
当Sc(n)≥5、Sc(n)- Sc(n-1)≥2且处于触发状态的电容感应点均为连续设置时,使用者睡姿切换为平躺状态,微控制器向外输出平躺信号。
当Smax(n)-Smin(n)≥4、Sc(n)- Sc(n-1)≥2且Sno≤1时,使用者睡姿切换为平躺状态,微控制器向外输出平躺信号。Smax(n)≤m,Smin(n)≥1。
当2≤Sc(n)≤3且处于触发状态的电容感应点均为连续设置时,使用者睡姿切换为侧卧状态,微控制器向外输出侧卧信号。
当Sc(n-1)- Sc(n)≥3且Scyes(n)≥1时,使用者睡姿由平躺状态切换为侧卧状态,微控制器向外输出侧卧信号。
当Sc(n-1)- Sc(n)≥2、Sb(n-1)- Sb(n)≥1且Sa≥1时,使用者睡姿由平躺状态切换为侧卧状态,微控制器向外输出侧卧信号。
本发明的有益效果:将压电式传感带改进为电容式传感带,既有效简化传感带结构,降低生产成本,还有效简化睡姿检测方法,提高检测准确性,提升使用体验,此外,电容感应点能直接给出便于微控制器读取的触发信号和非触发信号,微控制器通过获取并判断电容感应点的信号变化实现睡姿判断,软件算法上能兼容不同体型的睡姿,且软件算法能有效降低干扰项,有效提升准确性。
附图说明
图1 为本发明结构示意图;
图中:1、传感带,2、电容感应点,3、感应芯片,4、感应接口,5、微控制器。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明的实质性特点作进一步的说明。
如图所示的一种睡姿检测装置,由传感带1以及可接收传感带1信号的微控制器5组成,所述传感带1上设有若干电容感应单元,所述电容感应单元包括一感应芯片3以及设所述感应芯片3两侧的电容感应点2,所述电容感应点2沿所述传感带1长度方向等距设置,所述传感带1上设有m个电容感应点2,12≤m≤18,所述感应芯片3通过设于所述传感带1端部的感应接口4与所述微控制器5连接。
在实际操组中,所述电容感应点2的数量优选为16个,所述电容感应点2的铺设距离为L=85cm,电容感应点2沿传感带1的长度方向等距设置,确保电容感应点2间间距既满足睡姿检测精度要求,还有效控制电容感应点2数量,降低生产成本。
在实际操作中,所述传感带1为FPC带,所述电容感应点2的铺设距离为L,80cm≤L≤90cm。FPC为柔性电路板,是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的电路板。FPC带可在受压后发生形变,确保使用者躺卧舒适性。
在实际操作中,参数m还可以为12个、14个、18个等,具体数量可以根据实际需要进行调整,只要符合12≤m≤18的要求即可,均应视为本发明的具体实施例。
在实际操作中,参数L还可以为80cm、83cm、87cm、90cm等,具体数量可以根据实际需要进行调整,只要符合80cm≤L≤90cm的要求即可,均应视为本发明的具体实施例。本实施例中所述的传感带1为单人使用,当需要运用在双人床上时,可在双人床两侧分别铺设一根传感带1,对躺卧的使用者进行独立检测。
传感带1通过一种睡姿检测方法对使用者睡姿进行检测:电容感应点2可在被躺卧覆盖的触发状态和未被躺卧覆盖的闲置状态间切换,使用者与传感带1接触区域形成连续感应区,所述连续感应区内处于触发状态的电容感应点2数量为Sc(n),微控制器5记录参数Sc(n)并通过与参数Sc(n-1)比较来感知使用者在平躺状态、侧卧状态以及离床状态间切换,进而向外持续输送对应的平躺信号、侧卧信号或者离床信号,n为微控制器5向外切换输送平躺信号、侧卧信号或者离床信号的次数。
在实际操作中,Sc、Smax、Smin、Sno、Scyes以及Sa均为人体改变睡姿并使得微控制器5切换输出信号时的参数,在此过程中,各参数的实施数据会因为人体活动而发生改变,在微控制器5被触发时,上述参数会被自动保存为第n-1次状态切换时的对比参数,为第n次状态切换提供对比依据,在等待微控制器5发生第n次状态切换的过程中,各参数虽然会发生变化,但只有在微控制器5发生第n次状态切换时被再次记录并被自动保存为第n次状态切换时的对比参数,为第n+1次状态切换提供对比依据。
Sc(n)是指微控制器5发生第n次状态切换时所述电容感应点2中处于触发状态的数量。Sc(n)是指微控制器5发生第n-1次状态切换时所述电容感应点2中处于触发状态的数量。
所述电容感应点2沿直线依次编号为1号-16号。所述电容感应点2沿所述传感带1长度方向依次编号,位于所述连续感应区两端的电容感应点2编号分别为Smax(n)和Smin(n)。Smax(n)是指微控制器5发生第n次状态切换时处于触发状态的所述电容感应点2中最大的编号数。Smin(n)是指微控制器5发生第n次状态切换时处于触发状态的所述电容感应点2中最小的编号数。Smax(n)≤m,Smin(n)≥1。
所述连续感应区内处于未触发状态的电容感应点2数量为Sno(n),由于人体表面为曲面状,使得人体覆盖的连续感应区内的所有电容感应点2存在不被触发的情况。
在第n次状态切换和第n-1次状态切换时均处于触发状态的电容感应点2数量为Scyes(n),用于表明使用者是否在原有区域进行睡姿调整,当Scyes(n)较小时,说明使用者睡姿改变并产生较大位移,偏离原有覆盖感应区域,当Scyes(n)较大时,说明使用者睡姿改变后仍旧位于原有覆盖感应区域。
在第n次状态切换时所述传感带1上处于触发状态的电容感应点2数量为Sb(n),当使用者手臂没有贴合躯干时,手臂也会触发对应的电容感应点2,此时,Sb(n)是指整条传感带1上的电容感应点2,并不局限于连续感应区内。在第n-1次状态切换时所述传感带1上处于触发状态的电容感应点2数量为Sb(n-1)。
在第n-1次状态切换时处于未触发状态且在第n次状态切换时处于触发状态的电容感应点2数量为Sa(n),用于表明使用者是否在原有区域进行睡姿调整,当Sa(n)较大时,说明使用者睡姿改变并产生较大位移,偏离原有覆盖感应区域,当Sa(n)较小时,说明使用者睡姿改变后仍旧位于原有覆盖感应区域。
在实际操作中,微控制器5会实施检测各电容感应点2的状态变化,并持续地与最新记录的参数进行循环比较,当电容感应点2的状态信号满足特定条件时会促使微控制器5改变输出信号。
在实际操作中,当电容感应点2的各参数变化满足以下条件时,微控制器5向外输出的信号切换为离床信号:
当Sc(n)=0时,使用者睡姿切换为离床状态,微控制器5向外输出离床信号。示例:当使用者起床并与传感带1脱离时,传感带1上的所有电容感应点2均变为闲置状态,Sc(n)=0,微控制器5的输出信号切换为离床信号。
在实际操作中,当电容感应点2的各参数变化满足以下条件时,微控制器5向外输出的信号切换为平躺信号:
当Sc(n)≥5、Sc(n)- Sc(n-1)≥2且处于触发状态的电容感应点2均为连续设置时,使用者睡姿切换为平躺状态,微控制器5向外输出平躺信号。示例:当使用者躺卧至床上时,传感带1上编号为2-7的电容感应点2切换为触发状态,上述电容感应点2形成连续感应区,满足了Sc(n)≥5的要求,连续感应区内处于触发状态的电容感应点2数量由原先的0个变为6个,满足了Sc(n)- Sc(n-1)≥2的要求,且连续感应区内处于触发状态的电容感应点2均为连续设置,则判定使用者处于平躺状态,微控制器5的输出信号切换为平躺信号。
当Smax(n)-Smin(n)≥4、Sc(n)- Sc(n-1)≥2且Sno≤1时,使用者睡姿切换为平躺状态,微控制器5向外输出平躺信号。通过设置参数Sno来避免出现因手臂放置位置不确定而出现的干扰情况,具有防干扰功能,提升检测准确性。示例:当使用者躺卧至床上时,躯体覆盖编号为2-5的电容感应点2上,手臂覆盖在编号为7的电容感应点2上,使得Smax(n)=7、Smin(n)=2,满足Smax(n)-Smin(n)≥4的要求,连续感应区内处于触发状态的电容感应点2数量由原先的0个变为5个,满足了Sc(n)- Sc(n-1)≥2的要求,编号为6的电容感应点2为闲置状态,满足了Sno≤1的要求,则判定使用者处于平躺状态,微控制器5的输出信号切换为平躺信号。
在实际操作中,当电容感应点2的各参数变化满足以下条件时,微控制器5向外输出的信号切换为侧卧信号:
当2≤Sc(n)≤3且处于触发状态的电容感应点2均为连续设置时,使用者睡姿切换为侧卧状态,微控制器5向外输出侧卧信号。正常体态人群会更容易通过满足条件来触发微控制器5切换为侧卧信号。示例:当使用者的睡姿切换为侧卧状态时,传感带1上编号为5-7的电容感应点2切换为触发状态,此时,Sc(n)=3,满足了2≤Sc(n)≤3且处于触发状态的电容感应点2均为连续设置的条件,微控制器5的输出信号切换为侧卧信号。
当Sc(n-1)- Sc(n)≥3且Scyes(n)≥1时,使用者睡姿由平躺状态切换为侧卧状态,微控制器5向外输出侧卧信号。偏瘦人群会更容易通过满足条件来触发微控制器5切换为侧卧信号。示例,当使用者由平躺状态变为侧卧状态,处于平躺状态时,传感带1上编号为2-7的电容感应点2为触发状态,Sc(n-1)=6,处于侧卧状态时,传感带1上编号为5-7的电容感应点2为触发状态,Sc(n)=3,满足Sc(n-1)- Sc(n)≥3的要求,传感带1上编号为5-7的3个电容感应点2在使用者处于平躺状态和侧卧状态时均处于触发状态,满足Scyes(n)≥1的要求,使得微控制器5的输出信号切换为侧卧信号。
当Sc(n-1)- Sc(n)≥2、Sb(n-1)- Sb(n)≥1且Sa≥1时,使用者睡姿由平躺状态切换为侧卧状态,微控制器5向外输出侧卧信号。偏胖人群会更容易通过满足条件来触发微控制器5切换为侧卧信号。示例,当使用者由平躺状态变为侧卧状态,处于平躺状态时,躯体覆盖编号为2-7的电容感应点2上,手臂覆盖在编号为10的电容感应点2上,编号为2-7的电容感应点2形成连续感应区,Sc(n-1)=6,传感带1上处于触发状态的电容感应点2数量Sb(n-1)=7,由于编号为10与编号7间存在两个电容感应点2,所以编号为10的电容感应点2并没有算入连续感应区内,处于侧卧状态时,传感带1上编号为6-9的电容感应点2为触发状态,Sc(n)=4,满足Sc(n-1)- Sc(n)≥2的要求,Sb(n)=4,满足Sb(n-1)- Sb(n)≥1的要求,编号为8和9的两个电容感应点2在使用者变化睡姿后才切换为触发状态,满足Sa≥1的要求,使得微控制器5的输出信号切换为侧卧信号。
Claims (10)
1.一种睡姿检测装置,包括传感带(1)以及可接收传感带(1)信号的微控制器(5),其特征在于,所述传感带(1)上设有若干电容感应单元,所述电容感应单元包括一感应芯片(3)以及设所述感应芯片(3)两侧的电容感应点(2),所述电容感应点(2)沿所述传感带(1)长度方向等距设置,所述传感带(1)上设有m个电容感应点(2),12≤m≤18,所述感应芯片(3)通过设于所述传感带(1)端部的感应接口(4)与所述微控制器(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种睡姿检测装置,其特征在于,所述传感带(1)为FPC带,所述电容感应点(2)的铺设距离为L,80cm≤L≤90cm,所述传感带的宽度为F,3cm≤F≤8cm。
3.一种睡姿检测方法,其特征在于,电容感应点(2)可在被躺卧覆盖的触发状态和未被躺卧覆盖的闲置状态间切换,使用者与传感带(1)接触区域形成连续感应区,所述连续感应区内处于触发状态的电容感应点(2)数量为Sc(n),微控制器(5)记录参数Sc(n)并通过与参数Sc(n-1)比较来感知使用者在平躺状态、侧卧状态以及离床状态间切换,进而向外持续输送对应的平躺信号、侧卧信号或者离床信号,n为微控制器(5)向外切换输送平躺信号、侧卧信号或者离床信号的次数。
4.根据权利要求3所述的一种睡姿检测方法,其特征在于,当Sc(n)=0时,使用者睡姿切换为离床状态,微控制器(5)向外输出离床信号。
5.根据权利要求3所述的一种睡姿检测方法,其特征在于,当Sc(n)≥5、Sc(n)- Sc(n-1)≥2且处于触发状态的电容感应点(2)均为连续设置时,使用者睡姿切换为平躺状态,微控制器(5)向外输出平躺信号。
6.根据权利要求3所述的一种睡姿检测方法,其特征在于,所述电容感应点(2)沿所述传感带(1)长度方向依次编号,位于所述连续感应区两端的电容感应点(2)编号分别为Smax(n)和Smin(n),所述连续感应区内处于未触发状态的电容感应点(2)数量为Sno(n),当Smax(n)-Smin(n)≥4、Sc(n)- Sc(n-1)≥2且Sno≤1时,使用者睡姿切换为平躺状态,微控制器(5)向外输出平躺信号。
7.根据权利要求6所述的一种睡姿检测方法,其特征在于,Smax(n)≤m,Smin(n)≥1。
8.根据权利要求3所述的一种睡姿检测方法,其特征在于,当2≤Sc(n)≤3且处于触发状态的电容感应点(2)均为连续设置时,使用者睡姿切换为侧卧状态,微控制器(5)向外输出侧卧信号。
9.根据权利要求3所述的一种睡姿检测方法,其特征在于,在第n次状态切换和第n-1次状态切换时均处于触发状态的电容感应点(2)数量为Scyes(n),当Sc(n-1)- Sc(n)≥3且Scyes(n)≥1时,使用者睡姿由平躺状态切换为侧卧状态,微控制器(5)向外输出侧卧信号。
10.根据权利要求3所述的一种睡姿检测方法,其特征在于,在第n次状态切换时所述传感带(1)上处于触发状态的电容感应点(2)数量为Sb(n),在第n-1次状态切换时处于未触发状态且在第n次状态切换时处于触发状态的电容感应点(2)数量为Sa(n),当Sc(n-1)- Sc(n)≥2、Sb(n-1)- Sb(n)≥1且Sa≥1时,使用者睡姿由平躺状态切换为侧卧状态,微控制器(5)向外输出侧卧信号。
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