CN204178508U - 人体摔倒姿态监测报警装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种人体摔倒姿态监测报警装置，包括导航陀螺仪和人体摔倒姿态监测报警电路，人体摔倒姿态监测报警电路包括MICRO USB接口电路、USB转串口电路、主控芯片工作电路、无线信号放大电路、电池接口及电源开关电路、电池充电管理电路、LDO电源管理电路、六轴传感器电路和按键电路；主控芯片工作电路负责控制MICRO USB接口电路、USB转串口电路、无线信号放大电路、电池接口及电源开关电路、电池充电管理电路、LDO电源管理电路、六轴传感器电路和按键电路的工作，通过陀螺仪来获取携带者坐标变化和角速度变化的电信号。本实用新型在内部锂电池供电作用下有间隔的对人体姿态信息进行读取，累计后定时通过无线网络发出去，使携带者的安全防护得到很高保证。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种报警装置，特别是涉及一种人体摔倒姿态监测报警装置，属于家庭防护设备技术领域。
背景技术：
经全国调查显示，老年人的摔倒多数是因独自在家或独自外出没人照顾时发生的，因此家庭成员对老人周边环境的熟知程度显得非常重要。能够及时了解老人的周边信息，必要时发出报警功能，可以有效地减少老年人跌倒事情的发生，给老年人带来一定的防护安全措施。
实用新型内容：
本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提出一种结构简单、体积小、成本低、耗电少的人体摔倒姿态监测报警装置，来满足老年人的安全防护要求。
本实用新型为解决技术问题所采取的技术方案是：
一种人体摔倒姿态监测报警装置，包括导航陀螺仪MPU6050和人体摔倒姿态监测报警电路，所述人体摔倒姿态监测报警电路包括MICRO USB接口电路、USB转串口电路、主控芯片工作电路、无线信号放大电路、电池接口及电源开关电路、电池充电管理电路、LDO电源管理电路、六轴传感器电路和按键电路；所述主控芯片工作电路负责控制MICRO USB接口电路、USB转串口电路、无线信号放大电路、电池接口及电源开关电路、电池充电管理电路、LDO电源管理电路、六轴传感器电路和按键电路的工作；所述电池充电管理电路负责对锂电池的充放电进行管理，并进行充电、充满电的LED灯指示工作；所述USB转串口电路负责所有信息对外调试的通讯口、并进行内部参数的设置通讯；所述无线信号放大电路将主控信号对外的无线信号进行功率放大、并通过PCB内置天线将信号发送给远端的接收装置；所述主控芯片工作电路通过导航陀螺仪来获取携带者三维空间坐标系中坐标变化和角速度变化的电信号。
所述主控芯片工作电路由CC2530芯片及其工作所必须的外围电路构成，其工作晶振为12MHz，睡眠时外部节电晶振为32.768KHz，其无线信号的通讯通过CC2530的25脚与26脚经匹配电容C15、C16、C19、C21和电感L2、L3、L4后，传输给信号放大电路的芯片RFX2401C的4脚；所述主控芯片工作电路的CC2530芯片通过导航陀螺仪的MPU6050芯片来获取携带者三维空间坐标系中坐标变化和角速度变化的电信号。
所述电池充电管理电路采用锂电池充电管理芯片TP4507给锂电池进行充电，并通过外部LED指示灯的组合进行判断指示，其中：当D2指示灯不亮、D3指示灯亮的时候，表示正在充电；当D2指示灯亮、D3指示灯不亮的时候，表示充电完成；当D2指示灯亮、D3指示灯亮的时候，表示没接电源；当D2指示灯不亮、D3指示灯不亮的时候，表示电池异常。
所述六轴传感器电路单独制版并垂直于主电路板，工作时处于水平状态，其外围电容C36、C38、C42和C45保证其内部电压及工作所需，通过MPU6050的23脚、24脚与主控芯片CC2530的18脚、19脚相连接；六轴芯片会构建虚拟的三维坐标系，将芯片在X、Y、Z三轴上的角度变化及角速度变化信息转化为数字信号，并通过与主控芯片的连接引脚传输给主控芯片。
所述USB转串口电路采用PL2303芯片，并通过脚1、脚2与主控芯片相通讯，通过脚15、脚16与外部USB接口连接，电源管理芯片采用LN1134A332MR芯片，其脚1与电池正极相连接，脚2与电池负极相连接，脚5输出稳定的3.3V；电池输出电压通过电阻R20和R24进行分压处理，并对连接点通过主控芯片CC2530的脚13进行模拟信号采集，来判断电池的输出电压情况。
本实用新型从MICRO USB接口电路进行充电和内部信息调试，其中USB转串口电路是供设备直接通过USB与电脑相连接进行调试；电池接口及电源开关电路可控制整套电路的工作与否，并通过电池接口电路进行设备内电池供电工作；电池充电管理电路管理内部锂电池的充放电，主控芯片电路负责控制整个电路的睡眠及工作与否，包含数据打包及无线通讯。本使用新型在内部锂电池的供电下有间隔的对人体姿态信息进行读取，并通过累计后，定时的通过无线网络发送出去。
本实用新型的人体摔倒姿态监测报警装置，通过在人体腰部携带形成连接，达到装置在三维空间坐标系中的坐标变化、角速度变化与人体腰部在三维空间坐标系中的坐标变化、角速度变化相一致的目的；设备通过读取陀螺仪MPU6050在三维空间坐标系中的坐标变化、角速度变化的电信号，从而解析出人体腰部的坐标变化、角速度变化，达到将人体姿态的“物理信息”转换为“电信号”的目的。
本实用新型的有益效果：
1、本实用新型的人体摔倒姿态监测报警装置，是在原有人工看护的基础上进行改进而来的，由“人工看护～人工判断发出报警～医护人员施救”改进为“自动监测～自动判断报警～医护人员施救”，这样使得监护系统更科学，更先进，其人工成本更低，是人体摔倒姿态监测自动报警装置的专用电路系统。
2、本实用新型的人体摔倒姿态监测报警装置，自动化程序较高，可自动监测、自动发送信息、自动判断、自动发出报警信息。
3、本实用新型的人体摔倒姿态监测报警装置，对人体进行监测的时候无射线、对人体无害，且携带者无需进行任何操作，满足了人体姿态监测的要求。
4、采用本实用新型后，使所携带的老年朋友的安全防护得到很高的保证，监测及时有效，特别适合独居老人及行动不便者携带使用。该装置利用陀螺仪和人体摔倒姿态监测报警电路对人体姿态进行实时监测，满足了对易摔倒人群的摔倒监测看护的高度要求，而且它还有着结构简单、体积小、成本低、耗电少、携带方便、操作简单、实用性强等特点。
附图说明：
图1为本实用新型的电路连接框图；
图2为本实用新型中MICRO USB接口电路原理图；
图3为本实用新型中USB转串口电路原理图；
图4为本实用新型中主控芯片电路原理图；
图5为本实用新型中无线信号放大电路原理图；
图6为本实用新型中电池接口及电源开关电路原理图；
图7为本实用新型中电池充电管理电路原理图；
图8为本实用新型中LDO电源管理电路原理图；
图9为本实用新型中六轴传感器电路原理图；
图10为本实用新型中按键电路原理图。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型作进一步的解释和说明：
参见图1～图10，一种人体摔倒姿态监测报警装置，包括导航陀螺仪和人体摔倒姿态监测报警电路，人体摔倒姿态监测报警电路包括MICRO USB接口电路、USB转串口电路、主控芯片工作电路、无线信号放大电路、电池接口及电源开关电路、电池充电管理电路、LDO电源管理电路、六轴传感器电路和按键电路；所述主控芯片工作电路负责控制MICRO USB接口电路、USB转串口电路、无线信号放大电路、电池接口及电源开关电路、电池充电管理电路、LDO电源管理电路、六轴传感器电路和按键电路的工作；所述电池充电管理电路负责对锂电池的充放电进行管理，并进行充电、充满电的LED灯指示工作；所述USB转串口电路负责所有信息对外调试的通讯口、并进行内部参数的设置通讯；所述无线信号放大电路将主控信号对外的无线信号进行功率放大、并通过PCB内置天线将信号发送给远端的接收装置；所述主控芯片工作电路通过陀螺仪来获取携带者三维空间坐标系中坐标变化和角速度变化的电信号。
参见图1，主控芯片工作电路的CC2530芯片通过导航陀螺仪的MPU6050芯片来获取携带者三维空间坐标系中坐标变化和角速度变化的电信号。
参见图2，本实用新型的MICRO USB接口电路，采用R1和R2进行信号电流保护，采用C25进行供电电流稳压，采用R3对地线进行高频隔离。
参见图3，本实用新型的USB转串口电路，采用芯片PL2303，其脚15、脚16分别与USB的DP、DM相连接，脚1、脚5分别与主控芯片的RX和TX相连接；其工作晶振Y1采用32MHz的晶振，并晶振匹配电容C18、C22；其工作所必须的电容C26、C27、C29、C35，工作所必须的电阻R4、R5、R8、R9、R11、R12、R13。
参见图4，本实用新型的主控芯片工作电路，采用芯片CC2530，该芯片是用于2.4GHz、ZigBee和RF4CE应用的一个真正的片上系统，该芯片结合了领先的RF收发器的优良性能，增强型8051的CPU，系统内可编程闪存和许多其它强大的功能。该芯片可在工作状态和睡眠状态两种状态间快速转换，以降低系统功耗；芯片通过脚37、脚38和外部进行有线通讯，通过脚25、脚26和外部进行无线通讯，通过脚18、脚19读取导航陀螺仪MPU6050芯片所转换的物理信息，并通过引脚控制外围电路的工作状况。
参见图5，本实用新型的无线信号放大电路，通过RXF2401C芯片对无线信号进行放大，并利用脚5、脚6由主控芯片控制其的工作状态为收取或发射。图中PCB-Antenna为PCB内置天线，通过调节PCB线的结构和匹配阻抗，使用内部天线，以减少成本和降低尺寸控件。
参见图6，本实用新型的电池接口及电源开关电路。
参见图7和图8，本实用新型供电系统的电路，图6主要负责电池的充电管理，图7主要负责对系统供电的LDO电路。
参见图9，本实用新型的六轴传感器电路，单独制版并垂直于主电路板，工作时处于水平状态，其外围电容C36、C38、C42和C45保证其内部电压及工作所需，通过MPU6050的23脚、24脚与主控芯片CC2530的18脚、19脚相连接；六轴芯片会构建虚拟的三维坐标系，将芯片在X、Y、Z三轴上的角度变化及角速度变化信息转化为数字信号，并通过与主控芯片的连接引脚，传输给主控芯片。
参见图10，本实用新型的按键电路。
本实用新型的人体摔倒姿态监测报警装置，是在原有人工看护的基础上进行改进而来的，由“人工看护～人工判断发出报警～医护人员施救”改进为“自动监测～自动判断报警～医护人员施救”，这样使得监护系统更科学，更先进，其人工成本更低，是人体摔倒姿态监测自动报警装置的专用电路系统，具有结构简单、体积小、成本低、耗电少、携带方便、操作简单、实用性强等特点。
Claims (5)
1.一种人体摔倒姿态监测报警装置，包括陀螺仪和人体摔倒姿态监测报警电路，其特征在于：所述人体摔倒姿态监测报警电路包括MICRO USB接口电路、USB转串口电路、主控芯片工作电路、无线信号放大电路、电池接口及电源开关电路、电池充电管理电路、LDO电源管理电路、六轴传感器电路和按键电路；所述主控芯片工作电路负责控制MICRO USB接口电路、USB转串口电路、无线信号放大电路、电池接口及电源开关电路、电池充电管理电路、LDO电源管理电路、六轴传感器电路和按键电路的工作；所述电池充电管理电路负责对锂电池的充放电进行管理，并进行充电、充满电的LED灯指示工作；所述USB转串口电路负责所有信息对外调试的通讯口、并进行内部参数的设置通讯；所述无线信号放大电路将主控信号对外的无线信号进行功率放大、并通过PCB内置天线将信号发送给远端的接收装置；所述主控芯片工作电路通过导航陀螺仪来获取携带者三维空间坐标系中坐标变化和角速度变化的电信号。
2.根据权利要求1所述的人体摔倒姿态监测报警装置，其特征在于：所述主控芯片工作电路由CC2530芯片及其工作所必须的外围电路构成，其工作晶振为12MHz，睡眠时外部节电晶振为32.768KHz，其无线信号的通讯通过CC2530的25脚与26脚经匹配电容C15、C16、C19、C21和电感L2、L3、L4后，传输给信号放大电路的芯片RFX2401C的4脚；所述主控芯片工作电路的CC2530芯片通过导航陀螺仪的MPU6050芯片来获取携带者三维空间坐标系中坐标变化和角速度变化的电信号。
3.根据权利要求1或2所述的人体摔倒姿态监测报警装置，其特征在于：所述电池充电管理电路采用锂电池充电管理芯片TP4507给锂电池进行充电，并通过外部LED指示灯的组合进行判断指示，其中：当D2指示灯不亮、D3指示灯亮的时候，表示正在充电；当D2指示灯亮、D3指示灯不亮的时候，表示充电完成；当D2指示灯亮、D3指示灯亮的时候，表示没接电源；当D2指示灯不亮、D3指示灯不亮的时候，表示电池异常。
4.根据权利要求3所述的人体摔倒姿态监测报警装置，其特征在于：所述六轴传感器电路单独制版并垂直于主电路板，工作时处于水平状态，其外围电容C36、C38、C42和C45保证其内部电压及工作所需，通过MPU6050的23脚、24脚与主控芯片CC2530的18脚、19脚相连接；六轴芯片会构建虚拟的三维坐标系，将芯片在X、Y、Z三轴上的角度变化及角速度变化信息转化为数字信号，并通过与主控芯片的连接引脚传输给主控芯片。
5.根据权利要求4所述的人体摔倒姿态监测报警装置，其特征在于：所述USB转串口电路采用PL2303芯片，并通过脚1、脚2与主控芯片相通讯，通过脚15、脚16与外部USB接口连接，电源管理芯片采用LN1134A332MR芯片，其脚1与电池正极相连接，脚2与电池负极相连接，脚5输出稳定的3.3V；电池输出电压通过电阻R20和R24进行分压处理，并对连接点通过主控芯片CC2530的脚13进行模拟信号采集，来判断电池的输出电压情况。
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| CN (1) | CN204178508U (zh) |
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104700569A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-06-10 | 河南省建筑科学研究院有限公司 | 人体摔倒姿态监测报警装置 |
| CN106960542A (zh) * | 2017-05-21 | 2017-07-18 | 北京工业大学 | 一种基于中断驱动的低功耗跌倒检测装置 |
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2014
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| CN106960542A (zh) * | 2017-05-21 | 2017-07-18 | 北京工业大学 | 一种基于中断驱动的低功耗跌倒检测装置 |
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Granted publication date: 20150225 Effective date of abandoning: 20171103 |
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