人體摔倒姿態監測報警裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種人體摔倒姿態監測報警裝置，包括導航陀螺儀和人體摔倒姿態監測報警電路，人體摔倒姿態監測報警電路包括MICRO USB接口電路、USB轉串口電路、主控芯片工作電路、無線信號放大電路、電池接口及電源開關電路、電池充電管理電路、LDO電源管理電路、六軸傳感器電路和按鍵電路；主控芯片工作電路負責控制MICRO USB接口電路、USB轉串口電路、無線信號放大電路、電池接口及電源開關電路、電池充電管理電路、LDO電源管理電路、六軸傳感器電路和按鍵電路的工作，通過陀螺儀來獲取攜帶者坐標變化和角速度變化的電信號。本實用新型在內部鋰電池供電作用下有間隔的對人體姿態信息進行讀取，累計后定時通過無線網絡發出去，使攜帶者的安全防護得到很高保證。
【專利說明】 人體摔倒姿態監測報警裝置
[0001]【技術領域】:
[0002]本實用新型涉及一種報警裝置，特別是涉及一種人體摔倒姿態監測報警裝置，屬于家庭防護設備【技術領域】。
[0003]【背景技術】:
[0004]經全國調查顯示，老年人的摔倒多數是因獨自在家或獨自外出沒人照顧時發生的，因此家庭成員對老人周邊環境的熟知程度顯得非常重要。能夠及時了解老人的周邊信息，必要時發出報警功能，可以有效地減少老年人跌倒事情的發生，給老年人帶來一定的防護安全措施。
[0005]實用新型內容:
[0006]本實用新型所要解決的技術問題是:針對現有技術的不足，提出一種結構簡單、體積小、成本低、耗電少的人體摔倒姿態監測報警裝置，來滿足老年人的安全防護要求。
[0007]本實用新型為解決技術問題所采取的技術方案是:
[0008]一種人體摔倒姿態監測報警裝置，包括導航陀螺儀MPU6050和人體摔倒姿態監測報警電路，所述人體摔倒姿態監測報警電路包括MICRO USB接口電路、USB轉串口電路、主控芯片工作電路、無線信號放大電路、電池接口及電源開關電路、電池充電管理電路、LDO電源管理電路、六軸傳感器電路和按鍵電路；所述主控芯片工作電路負責控制MICRO USB接口電路、USB轉串口電路、無線信號放大電路、電池接口及電源開關電路、電池充電管理電路、LDO電源管理電路、六軸傳感器電路和按鍵電路的工作；所述電池充電管理電路負責對鋰電池的充放電進行管理，并進行充電、充滿電的LED燈指示工作；所述USB轉串口電路負責所有信息對外調試的通訊口、并進行內部參數的設置通訊；所述無線信號放大電路將主控信號對外的無線信號進行功率放大、并通過PCB內置天線將信號發送給遠端的接收裝置；所述主控芯片工作電路通過導航陀螺儀來獲取攜帶者三維空間坐標系中坐標變化和角速度變化的電信號。
[0009]所述主控芯片工作電路由CC2530芯片及其工作所必須的外圍電路構成，其工作晶振為12MHz，睡眠時外部節電晶振為32.768KHz，其無線信號的通訊通過CC2530的25腳與26腳經匹配電容C15、C16、C19、C21和電感L2、L3、L4后，傳輸給信號放大電路的芯片RFX2401C的4腳；所述主控芯片工作電路的CC2530芯片通過導航陀螺儀的MPU6050芯片來獲取攜帶者三維空間坐標系中坐標變化和角速度變化的電信號。
[0010]所述電池充電管理電路采用鋰電池充電管理芯片TP4507給鋰電池進行充電，并通過外部LED指示燈的組合進行判斷指示，其中:當D2指示燈不亮、D3指示燈亮的時候，表不正在充電；當D2指不燈殼、D3指不燈不殼的時候，表不充電完成；當D2指不燈殼、D3指示燈亮的時候，表示沒接電源；當D2指示燈不亮、D3指示燈不亮的時候，表示電池異常。
[0011]所述六軸傳感器電路單獨制版并垂直于主電路板，工作時處于水平狀態，其外圍電容C36、C38、C42和C45保證其內部電壓及工作所需，通過MPU6050的23腳、24腳與主控芯片CC2530的18腳、19腳相連接；六軸芯片會構建虛擬的三維坐標系，將芯片在X、Y、Z三軸上的角度變化及角速度變化信息轉化為數字信號，并通過與主控芯片的連接引腳傳輸給主控芯片。
[0012]所述USB轉串口電路采用PL2303芯片，并通過腳1、腳2與主控芯片相通訊，通過腳15、腳16與外部USB接口連接，電源管理芯片采用LN1134A332MR芯片，其腳I與電池正極相連接，腳2與電池負極相連接，腳5輸出穩定的3.3V ;電池輸出電壓通過電阻R20和R24進行分壓處理，并對連接點通過主控芯片CC2530的腳13進行模擬信號采集，來判斷電池的輸出電壓情況。
[0013]本實用新型從MICRO USB接口電路進行充電和內部信息調試，其中USB轉串口電路是供設備直接通過USB與電腦相連接進行調試；電池接口及電源開關電路可控制整套電路的工作與否，并通過電池接口電路進行設備內電池供電工作；電池充電管理電路管理內部鋰電池的充放電，主控芯片電路負責控制整個電路的睡眠及工作與否，包含數據打包及無線通訊。本使用新型在內部鋰電池的供電下有間隔的對人體姿態信息進行讀取，并通過累計后，定時的通過無線網絡發送出去。
[0014]本實用新型的人體摔倒姿態監測報警裝置，通過在人體腰部攜帶形成連接，達到裝置在三維空間坐標系中的坐標變化、角速度變化與人體腰部在三維空間坐標系中的坐標變化、角速度變化相一致的目的；設備通過讀取陀螺儀MPU6050在三維空間坐標系中的坐標變化、角速度變化的電信號，從而解析出人體腰部的坐標變化、角速度變化，達到將人體姿態的“物理信息”轉換為“電信號”的目的。
[0015]本實用新型的有益效果:
[0016]1、本實用新型的人體摔倒姿態監測報警裝置，是在原有人工看護的基礎上進行改進而來的，由“人工看護?人工判斷發出報警?醫護人員施救”改進為“自動監測?自動判斷報警?醫護人員施救”，這樣使得監護系統更科學，更先進，其人工成本更低，是人體摔倒姿態監測自動報警裝置的專用電路系統。
[0017]2、本實用新型的人體摔倒姿態監測報警裝置，自動化程序較高，可自動監測、自動發送信息、自動判斷、自動發出報警信息。
[0018]3、本實用新型的人體摔倒姿態監測報警裝置，對人體進行監測的時候無射線、對人體無害，且攜帶者無需進行任何操作，滿足了人體姿態監測的要求。
[0019]4、采用本實用新型后，使所攜帶的老年朋友的安全防護得到很高的保證，監測及時有效，特別適合獨居老人及行動不便者攜帶使用。該裝置利用陀螺儀和人體摔倒姿態監測報警電路對人體姿態進行實時監測，滿足了對易摔倒人群的摔倒監測看護的高度要求，而且它還有著結構簡單、體積小、成本低、耗電少、攜帶方便、操作簡單、實用性強等特點。
[0020]【專利附圖】
【附圖說明】:
[0021]圖1為本實用新型的電路連接框圖；
[0022]圖2為本實用新型中MICRO USB接口電路原理圖；
[0023]圖3為本實用新型中USB轉串口電路原理圖；
[0024]圖4為本實用新型中主控芯片電路原理圖；
[0025]圖5為本實用新型中無線信號放大電路原理圖；
[0026]圖6為本實用新型中電池接口及電源開關電路原理圖；
[0027]圖7為本實用新型中電池充電管理電路原理圖；
[0028]圖8為本實用新型中LDO電源管理電路原理圖；
[0029]圖9為本實用新型中六軸傳感器電路原理圖；
[0030]圖10為本實用新型中按鍵電路原理圖。
[0031]【具體實施方式】:
[0032]下面結合附圖對本實用新型作進一步的解釋和說明:
[0033]參見圖1?圖10，一種人體摔倒姿態監測報警裝置，包括導航陀螺儀和人體摔倒姿態監測報警電路，人體摔倒姿態監測報警電路包括MICRO USB接口電路、USB轉串口電路、主控芯片工作電路、無線信號放大電路、電池接口及電源開關電路、電池充電管理電路、LDO電源管理電路、六軸傳感器電路和按鍵電路；所述主控芯片工作電路負責控制MICROUSB接口電路、USB轉串口電路、無線信號放大電路、電池接口及電源開關電路、電池充電管理電路、LDO電源管理電路、六軸傳感器電路和按鍵電路的工作；所述電池充電管理電路負責對鋰電池的充放電進行管理，并進行充電、充滿電的LED燈指示工作；所述USB轉串口電路負責所有信息對外調試的通訊口、并進行內部參數的設置通訊；所述無線信號放大電路將主控信號對外的無線信號進行功率放大、并通過PCB內置天線將信號發送給遠端的接收裝置；所述主控芯片工作電路通過陀螺儀來獲取攜帶者三維空間坐標系中坐標變化和角速度變化的電信號。
[0034]參見圖1，主控芯片工作電路的CC2530芯片通過導航陀螺儀的MPU6050芯片來獲取攜帶者三維空間坐標系中坐標變化和角速度變化的電信號。
[0035]參見圖2，本實用新型的MICRO USB接口電路，采用Rl和R2進行信號電流保護，采用C25進行供電電流穩壓，采用R3對地線進行高頻隔離。
[0036]參見圖3，本實用新型的USB轉串口電路，采用芯片PL2303，其腳15、腳16分別與USB的DP、DM相連接，腳1、腳5分別與主控芯片的RX和TX相連接；其工作晶振Yl采用32MHz的晶振，并晶振匹配電容C18、C22 ;其工作所必須的電容C26、C27、C29、C35，工作所必須的電阻 R4、R5、R8、R9、Rll、R12、R13。
[0037]參見圖4，本實用新型的主控芯片工作電路，采用芯片CC2530，該芯片是用于2.4GHz,ZigBee和RF4CE應用的一個真正的片上系統，該芯片結合了領先的RF收發器的優良性能，增強型8051的CPU，系統內可編程閃存和許多其它強大的功能。該芯片可在工作狀態和睡眠狀態兩種狀態間快速轉換，以降低系統功耗；芯片通過腳37、腳38和外部進行有線通訊，通過腳25、腳26和外部進行無線通訊，通過腳18、腳19讀取導航陀螺儀MPU6050芯片所轉換的物理信息，并通過引腳控制外圍電路的工作狀況。
[0038]參見圖5，本實用新型的無線信號放大電路，通過RXF2401C芯片對無線信號進行放大，并利用腳5、腳6由主控芯片控制其的工作狀態為收取或發射。圖中PCB-Antenna為PCB內置天線，通過調節PCB線的結構和匹配阻抗，使用內部天線，以減少成本和降低尺寸控件。
[0039]參見圖6，本實用新型的電池接口及電源開關電路。
[0040]參見圖7和圖8，本實用新型供電系統的電路，圖6主要負責電池的充電管理，圖7主要負責對系統供電的LDO電路。
[0041]參見圖9，本實用新型的六軸傳感器電路，單獨制版并垂直于主電路板，工作時處于水平狀態，其外圍電容C36、C38、C42和C45保證其內部電壓及工作所需，通過MPU6050的23腳、24腳與主控芯片CC2530的18腳、19腳相連接；六軸芯片會構建虛擬的三維坐標系，將芯片在X、Y、Z三軸上的角度變化及角速度變化信息轉化為數字信號，并通過與主控芯片的連接引腳，傳輸給主控芯片。
[0042]參見圖10，本實用新型的按鍵電路。
[0043]本實用新型的人體摔倒姿態監測報警裝置，是在原有人工看護的基礎上進行改進而來的，由“人工看護?人工判斷發出報警?醫護人員施救”改進為“自動監測?自動判斷報警?醫護人員施救”，這樣使得監護系統更科學，更先進，其人工成本更低，是人體摔倒姿態監測自動報警裝置的專用電路系統，具有結構簡單、體積小、成本低、耗電少、攜帶方便、操作簡單、實用性強等特點。
【權利要求】
1.一種人體摔倒姿態監測報警裝置，包括陀螺儀和人體摔倒姿態監測報警電路，其特征在于:所述人體摔倒姿態監測報警電路包括MICRO USB接口電路、USB轉串口電路、主控芯片工作電路、無線信號放大電路、電池接□及電源開關電路、電池充電管理電路、LDO電源管理電路、六軸傳感器電路和按鍵電路；所述主控芯片工作電路負責控制MICRO USB接口電路、USB轉串口電路、無線信號放大電路、電池接口及電源開關電路、電池充電管理電路、LDO電源管理電路、六軸傳感器電路和按鍵電路的工作；所述電池充電管理電路負責對鋰電池的充放電進行管理，并進行充電、充滿電的LED燈指示工作；所述USB轉串口電路負責所有信息對外調試的通訊口、并進行內部參數的設置通訊；所述無線信號放大電路將主控信號對外的無線信號進行功率放大、并通過PCB內置天線將信號發送給遠端的接收裝置；所述主控芯片工作電路通過導航陀螺儀來獲取攜帶者三維空間坐標系中坐標變化和角速度變化的電信號。
2.根據權利要求1所述的人體摔倒姿態監測報警裝置，其特征在于:所述主控芯片工作電路由CC2530芯片及其工作所必須的外圍電路構成，其工作晶振為12MHz，睡眠時外部節電晶振為32.768KHz，其無線信號的通訊通過CC2530的25腳與26腳經匹配電容C15、C16、C19、C21和電感L2、L3、L4后，傳輸給信號放大電路的芯片RFX2401C的4腳；所述主控芯片工作電路的CC2530芯片通過導航陀螺儀的MPU6050芯片來獲取攜帶者三維空間坐標系中坐標變化和角速度變化的電信號。
3.根據權利要求1或2所述的人體摔倒姿態監測報警裝置，其特征在于:所述電池充電管理電路采用鋰電池充電管理芯片TP4507給鋰電池進行充電，并通過外部LED指示燈的組合進行判斷指示，其中:當D2指示燈不亮、D3指示燈亮的時候，表示正在充電；當02指示燈殼、D3指不燈不殼的時候，表不充電完成；當D2指不燈殼、D3指不燈殼的時候，表不沒接電源；當D2指示燈不亮、D3指示燈不亮的時候，表示電池異常。
4.根據權利要求3所述的人體摔倒姿態監測報警裝置，其特征在于:所述六軸傳感器電路單獨制版并垂直于主電路板，工作時處于水平狀態，其外圍電容C36、C38、C42和C45保證其內部電壓及工作所需，通過MPU6050的23腳、24腳與主控芯片CC2530的18腳、19腳相連接；六軸芯片會構建虛擬的三維坐標系，將芯片在X、Y、Z三軸上的角度變化及角速度變化信息轉化為數字信號，并通過與主控芯片的連接引腳傳輸給主控芯片。
5.根據權利要求4所述的人體摔倒姿態監測報警裝置，其特征在于:所述USB轉串口電路采用PL2303芯片，并通過腳1、腳2與主控芯片相通訊，通過腳15、腳16與外部USB接口連接，電源管理芯片采用LN1134A332MR芯片，其腳I與電池正極相連接，腳2與電池負極相連接，腳5輸出穩定的3.3V ；電池輸出電壓通過電阻R20和R24進行分壓處理，并對連接點通過主控芯片CC2530的腳13進行模擬信號采集，來判斷電池的輸出電壓情況。
【文檔編號】G08B21/04GK204178508SQ201420716697
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月26日 優先權日:2014年11月26日
【發明者】李思鼎, 劉冰, 何忠星, 楊曉飛, 段孟良, 白欣欣, 蔣媛, 程方平, 張 杰, 周亞培 申請人:河南省建筑科學研究院有限公司