CN104939824A - 一种穿戴设备、用于穿戴设备的检测电路和方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于穿戴设备领域，提供了一种穿戴设备、用于穿戴设备的检测电路和方法。皮肤阻抗检测电路通过两个电极检测用户的皮肤阻抗并得到电信号，对检测到的电信号进行滤除工频信号的带阻滤波并得到阻抗变化信号，对所述阻抗变化信号进行模数转换并得到数字的阻抗变化信号，输出所述数字的阻抗变化信号；控制器接收所述数字的阻抗变化信号，根据所述数字的阻抗变化信号分析出用户的压力值、抗压指数和调压指数。这样，用户可从穿戴设备实时获知自己当时的压力值，以及自己当时的抗压指数和调压指数。

Description

一种穿戴设备、用于穿戴设备的检测电路和方法

技术领域

本发明属于穿戴设备领域，尤其涉及一种穿戴设备、用于穿戴设备的检测电路和方法。

背景技术

穿戴设备，目前仅有谷歌、三星、微软、索尼、奥林巴斯等科技公司在引领这一领域的产品开发，已开发出的穿戴设备包括：三星Galaxy Gear智能手表、智能手环、卫星导航鞋、可佩戴式多点触控投影机、Zephyr BioModule健身服、指套探测器、Flora kit电脑以及Tacit Project手套等。

现有的穿戴设备，具有记录里程数，测血糖、血氧和血压等功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种穿戴设备、用于穿戴设备的检测电路和方法，以实时检测用户的压力值、抗压指数和调压指数。

一方面，本发明提供一种用于穿戴设备的检测电路，包括：

皮肤阻抗检测电路，具有信号发送端；所述皮肤阻抗检测电路，用于通过两个电极检测用户的皮肤阻抗并得到电信号，对检测到的电信号进行滤除工频信号的带阻滤波并得到阻抗变化信号，对所述阻抗变化信号进行模数转换并得到数字的阻抗变化信号，从所述输出端输出所述数字的阻抗变化信号；

控制器，具有信号接收端，所述信号接收端与所述皮肤阻抗检测电路的信号发送端相连；所述控制器，用于从信号接收端接收所述数字的阻抗变化信号，根据所述数字的阻抗变化信号分析出用户的压力值、抗压指数和调压指数。

一方面，本发明提供一种穿戴设备，所述穿戴设备包括上述的用于穿戴设备的检测电路。

一方面，本发明提供一种用于穿戴设备的检测方法，所述用于穿戴设备的检测方法包括：

皮肤阻抗检测电路通过两个电极检测用户的皮肤阻抗并得到电信号，对检测到的电信号进行滤除工频信号的带阻滤波并得到阻抗变化信号，对所述阻抗变化信号进行模数转换并得到数字的阻抗变化信号，输出所述数字的阻抗变化信号；

控制器接收所述皮肤阻抗检测电路输出的所述数字的阻抗变化信号，根据所述数字的阻抗变化信号分析出用户的压力值、抗压指数和调压指数。

本发明的有益效果：用户佩戴好穿戴设备之后，皮肤阻抗检测电路通过两个电极检测用户的皮肤阻抗并得到电信号，对检测到的电信号依次进行滤除工频信号的带阻滤波并得到阻抗变化信号，对所述阻抗变化信号进行模数转换并得到数字的阻抗变化信号，输出所述数字的阻抗变化信号；控制器根据所述数字的阻抗变化信号分析出用户的压力值、抗压指数和调压指数。这样，用户可从穿戴设备实时获知自己当时的压力值，以及自己当时的抗压指数和调压指数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的用于穿戴设备的检测电路的电路图；

图2是本发明实施例提供的阻抗检测电路的第一种电路图；

图3是本发明实施例提供的阻抗检测电路的第二种电路图；

图4是本发明实施例提供的供电电路的第一种电路图；

图5是本发明实施例提供的供电电路的第二种电路图；

图6是本发明实施例提供的滤波放大电路的电路图；

图7是本发明实施例提供的用于穿戴设备的检测方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本发明实施例提供的用于穿戴设备的检测电路的具体电路，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

本发明实施例提供的用于穿戴设备的检测电路，包括：

皮肤阻抗检测电路1，具有信号发送端；所述皮肤阻抗检测电路1，用于通过两个电极检测用户的皮肤阻抗并得到电信号，对检测到的电信号进行滤除工频信号的带阻滤波并得到阻抗变化信号，对所述阻抗变化信号进行模数转换并得到数字的阻抗变化信号，从所述输出端输出所述数字的阻抗变化信号；

控制器2，具有信号接收端，所述信号接收端与所述皮肤阻抗检测电路1的信号发送端相连；所述控制器2，用于从信号接收端接收所述数字的阻抗变化信号，根据所述数字的阻抗变化信号分析出用户的压力值、抗压指数和调压指数。

需说明的是，所述控制器2为单片机、ARM处理器以及可编程逻辑器件（如：复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device，CPLD)、再如现场可编程门阵列（Field－Programmable Gate Array，FPGA））等可用于编程以实现上述功能的器件。

本发明实施例提供的穿戴设备具有用于穿戴设备的检测电路，进而也包括上述的皮肤阻抗检测电路1和上述的控制器2。这样，当用户佩戴上该穿戴设备时，皮肤阻抗检测电路1所包含的两个电极被分别置于用户人体的不同位置，这时皮肤阻抗检测电路1会进行皮肤阻抗的检测并生成电信号；通常情况下，用户上的不同位置上分别放置的电极（上述两个电极）之间的距离是较近的；优选的是，当将穿戴设备佩戴在手腕上时，上述两个电极分别置于手腕上的对称位置，这样能够保证在进行皮肤阻抗的检测时能够得足够大的电信号。

接着，皮肤阻抗检测电路1会对检测到的电信号进行带阻滤波并生成阻抗变化信号；优选的是，皮肤阻抗检测电路1会对检测到的电信号依次进行带阻滤波、信号放大，生成阻抗变化信号。

接着，皮肤阻抗检测电路1通过包含的模数转换器将模拟的阻抗变化信号转换为数字的阻抗变化信号。这样，模数转换器虽然将模拟的阻抗变化信号离散化为了数字的阻抗变化信号，但是仍保持了阻抗变化信号的波形（包括直流分量，上升沿和下降沿）；其中，所述数字的阻抗变化信号的直流分量与所述模拟的阻抗变换信号的直流信号的幅值。

进而，控制器2可根据所述数字的阻抗变化信号的直流分量分析出用户的压力值，可根据所述数字的阻抗变化信号的上升沿分析出用户的抗压指数值，根据所述数字的阻抗变化信号的下降沿分析出用户的抗压指数值。

在本发明一实施例中，所述控制器2还具有数据发出端；所述控制器2从所述数据发出端输出所述压力值、抗压指数和调压指数。

另外，所述用于穿戴设备的检测电路还包括：

蓝牙模块3，具有数据接收端，所述数据接收端与所述控制器2的数据发出端相连；所述蓝牙模块3从数据接收端接收所述压力值、抗压指数和调压指数，并通过蓝牙协议发送所述压力值、抗压指数和调压指数。

具体地，所述控制器2外接蓝牙模块3；这样，如有其它设备具有蓝牙模块3，待该设备与控制器2建立蓝牙连接后，控制器2可通过蓝牙协议将所述压力值、抗压指数和调压指数发送给该设备。该设备包括移动终端（例如：智能手机、IPAD）、固定设备（例如：台式电脑）。

在本发明另一实施例中，所述皮肤阻抗检测电路1包括：依次连接的阻抗检测电路11、滤波放大电路12和模数转换器13。

其中，所述阻抗检测电路11，用于在通过两个电极检测用户的皮肤阻抗时从所述信号输出端输出电信号。

其中，所述滤波放大电路12具有匹配接收端和模拟输出端，所述匹配接收端接所述阻抗检测电路11的信号输出端；所述滤波放大电路12，用于对从匹配接收端接收到的电信号进行带阻滤波、低通滤波、高通滤波和信号放大，得到阻抗变化信号。

其中，模数转换器13，用于将从所述滤波放大电路12输出的阻抗变化信号离散化为数字的阻抗变化信号。

图2示出了本发明实施例提供的阻抗检测电路11的第一种具体电路，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

优选的是，所述阻抗检测电路11包括：可变电阻器R5、第一电极111、第二电极112和供电电路113，所述供电电路113具有供电端；所述可变电阻器R5的第一固定端接地，所述可变电阻器R5的第二固定端和可调输出端相连，所述可变电阻器R5的可调输出端接所述第一电极111，所述第二电极112接所述供电电路113的供电端；在通过两个电极检测用户的皮肤阻抗时，所述第一电极111和所述第二电极112分别贴于用户的不同肌肤位置；所述阻抗检测电路11具有信号输出端，所述信号输出端接所述第一电极111。

具体在使用该穿戴设备时，根据用户的年龄调整该可变电阻器R5的阻值。作为本发明一具体实施方式，对于小孩（年龄为14周岁以下），将可变电阻器R5的阻值调为较小值（例如：从10兆欧姆到30兆欧姆中选择适合该小孩的任一值）；对于成年的轻年人（14周岁以上，60周岁以下），将可变电阻器R5的阻值调为正常值（例如：从30兆欧姆到60兆欧姆中选择适合该成年的轻年人的任一值）；对于成年的老年人（60周岁以上），将可变电阻器R5的阻值调为较大值（例如：60兆欧姆到100兆欧姆中选择适合该老年人的任一值）。其中，对于不同人体（用户的身体），经过长期佩戴测试（长期佩戴该穿戴设备），可微调该可变电阻器R5的阻值，以更精确地分析出该用户的压力值、抗压指数和调压指数；例如：经过长期佩戴测试某个小孩的压力值、抗压指数和调压指数，根据以往分析出的该小孩的压力值、抗压指数和调压指数判断出分析出的数值（压力值、抗压指数和调压指数）是否精确，如果不够精确，可根据该小孩皮肤的阻抗特性，微调可变电阻器R5的阻值，以皮肤阻抗检测电路1测出更精确的所述数字的阻抗变化信号，进而控制器2能够分析出更加精确的压力值、抗压指数和调压指数。

这样，待用户佩戴好该穿戴设备（第一电极111和第二电极112分别被贴于不同位置的肌肤，例如第一电极111和第二电极112分别被贴于手腕上的对称肌肤），供电电路113上电工作后，所述阻抗检测电路11根据第一电极111和第二电极112之间的阻抗生成电信号。

图4示出了本发明实施例提供的供电电路113的第一种具体电路，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

更优选的是，所述供电电路113包括第一电阻R1、第二电阻R2和电压源VDD；所述第一电阻R1的第一端和第二端分别接电压源VDD和第二电阻R2的第一端，所述第二电阻R2的第二端接地，所述第一电阻R1的第二端为所述供电电路113的供电端。

具体地，电压源VDD提供的电压被第一电阻R1和第二电阻R2分压，进而，第二电极112的电压值为第二电阻R2的电压值；当用户的肌肤已分别贴上电极和第二电极112后，在进行人体阻抗的检测时，依次连接的电压源VDD、第一电阻R1、人体的皮肤阻抗、第二电极以及可变电阻器R5会形成电通路。这样，第一电极111输出的电压值会随着不同的人体的皮肤阻抗而改变。从而，可根据第一电极111持续输出的电压分析出用户的压力值、抗压指数和调压指数。

图5示出了本发明实施例提供的供电电路113的第二种具体电路，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

在本发明另一实施例中，所述供电电路113包括第三电阻R3、第四电阻R4和电流源VCS；

所述第三电阻R3的第一端和第二端分别接电流源VCS和地，所述第四电阻R4的第一端第二端分别接所述第三电阻R3的第一端和第二端，所述第三电阻R3的第一端为所述供电电路113的供电端。

具体地，电流源VCS提供的电流被第三电阻R3和第四电阻R4分流，进而，流过第二电极112的电流值可因调整第三电阻R3的阻值和/或第四电阻R4的阻值而改变。当用户的肌肤已分别贴上电极111和第二电极112后，在进行人体阻抗的检测时，依次连接的电流源VCS、第三电阻R3、人体的皮肤阻抗、第二电极112以及可变电阻器R5会形成电通路。这样，第一电极111输出的电压值会随着不同的人体的皮肤阻抗而改变。从而，可根据第一电极111持续输出的电压分析出用户的压力值、抗压指数和调压指数。

图3示出了本发明实施例提供的阻抗检测电路11的第二种具体电路，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

优选的是，所述阻抗检测电路11还包括：阻抗匹配电路114；

所述阻抗匹配电路114连接在所述第一电极111与所述阻抗检测电路11的信号输出端之间。

具体为了滤波放大电路12能够接收到足够大的电信号（所述阻抗检测电路11从信号输出端输出的电信号），在所述第一电极111与所述阻抗检测电路11的信号输出端之间添加了所述阻抗匹配电路114，以保证滤波放大电路12能够对所述阻抗检测电路11从信号输出端输出的电信号进行匹配接收。

在本发明一具体实施例中，所述阻抗匹配电路114为一根长导线。阻抗匹配电路主要构成有源端阻抗匹配，终端戴维南匹配，PCB线路主抗控制，主信号线路两侧包地打孔处理等。

图6示出了本发明实施例提供的滤波放大电路12的具体电路，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

在本发明一实施例中，所述滤波放大电路12包括：依次连接的隔离电路121、带阻滤波电路122、低通滤波放大电路123、高通滤波放大电路124和差分放大器125；所述带阻滤波电路122，用于对从所述滤波放大电路12的匹配接收端接收到的电信号进行中心频率为50赫兹的倒T型带阻滤波；所述低通滤波放大电路123，用于同时对所述带阻滤波电路122输出的电信号进行截止频率为4.8赫兹的低通滤波和信号放大；所述高通滤波放大电路124，用于同时对所述低通滤波放大电路123输出的电信号进行截止频率为0.48赫兹的高通滤波和信号放大；所述差分放大器125，用于对所述高通滤波放大电路124输出的电信号与基准信号进行比较并进行信号放大，输出阻抗变化信号，以从所述滤波放大电路12的模拟输出端输出阻抗变化信号。

在本实施例中，由于外界环境（穿戴设备所处的环境）中存在大量工作频率在50赫兹的设备；为了避免该设备对分析用户的压力值、抗压指数和调压指数造成影响，对接收到的电信号进行中心频率为50赫兹的带阻滤波，滤除50赫兹的信号。需强调的是，通常从外界环境中引入的50赫兹的噪声信号的能量值较大，因此需要在低通滤波放大电路123和高通滤波放大电路124之间滤除50赫兹的噪声信号。

进而，依次通过低通滤波放大电路123和高通滤波放大电路124对带阻滤波输出的电信号进行滤波，仅保留皮肤阻抗变化所对应的频段。在本发明一具体实施例中，低通滤波放大电路123和高通滤波放大电路124均采用电阻、电容和运算放大器组成；其中，运算放大器使用的偏执电压为基准电压源提供的基准信号。

进而，所述差分放大器125使用该基准信号（基准电压源提供的基准信号）与所述高通滤波放大电路124输出的电信号进行比较和进行信号放大，生成阻抗变化信号。所述差分放大器125从输出端输出该阻抗变化信号（所述差分放大器125的输出端为所述滤波放大电路12的模拟输出端），即所述滤波放大电路12从模拟输出端输出该阻抗变化信号。

更优选的是，所述隔离电路121为一个隔离电容。通常在进行肌肤检测时，阻抗检测电路11输出的电信号都为交流信号，通过该隔离电容可滤除直流信号。

在本发明另一实施例中，本发明实施例还提供一种穿戴设备，所述穿戴设备包括上述的用于穿戴设备的检测电路。

需强调的时，本发明实施例提供的用于穿戴设备的检测方法和本发明实施例提供的用于穿戴设备的检测电路相互适用。

图7示出了本发明实施例提供的用于穿戴设备的检测方法的第一种具体流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

在本发明另一实施例中，本发明实施例还提供一种用于穿戴设备的检测方法，所述用于穿戴设备的检测方法包括：

S1，皮肤阻抗检测电路1通过两个电极检测用户的皮肤阻抗并得到电信号，对检测到的电信号进行滤除工频信号的带阻滤波并得到阻抗变化信号，对所述阻抗变化信号进行模数转换并得到数字的阻抗变化信号，输出所述数字的阻抗变化信号；

S2，控制器2接收所述皮肤阻抗检测电路1输出的所述数字的阻抗变化信号，根据所述数字的阻抗变化信号分析出用户的压力值、抗压指数和调压指数。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种用于穿戴设备的检测电路，其特征在于，包括：

皮肤阻抗检测电路，具有信号发送端；所述皮肤阻抗检测电路，用于通过两个电极检测用户的皮肤阻抗并得到电信号，对检测到的电信号进行滤除工频信号的带阻滤波并得到阻抗变化信号，对所述阻抗变化信号进行模数转换并得到数字的阻抗变化信号，从所述输出端输出所述数字的阻抗变化信号；

控制器，具有信号接收端，所述信号接收端与所述皮肤阻抗检测电路的信号发送端相连；所述控制器，用于从信号接收端接收所述数字的阻抗变化信号，根据所述数字的阻抗变化信号分析出用户的压力值、抗压指数和调压指数。

2.如权利要求1所述的用于穿戴设备的检测电路，其特征在于，所述控制器还具有数据发出端；所述控制器从所述数据发出端输出所述压力值、所述抗压指数和所述调压指数；

所述用于穿戴设备的检测电路还包括：

蓝牙模块，具有数据接收端，所述数据接收端与所述控制器的数据发出端相连；所述蓝牙模块从数据接收端接收所述压力值、所述抗压指数和所述调压指数，并通过蓝牙协议发送所述压力值、所述抗压指数和所述调压指数。

3.如权利要求1所述的用于穿戴设备的检测电路，其特征在于，所述皮肤阻抗检测电路包括：依次连接的阻抗检测电路、滤波放大电路和模数转换器；

所述阻抗检测电路包括：可变电阻器、第一电极、第二电极和供电电路，所述供电电路具有供电端；所述可变电阻器的第一固定端接地，所述可变电阻器的第二固定端和可调输出端相连，所述可变电阻器的可调输出端接所述第一电极，所述第二电极接所述供电电路的供电端；在通过两个电极检测用户的皮肤阻抗时，所述第一电极和所述第二电极分别贴于用户的不同肌肤位置；所述阻抗检测电路具有信号输出端，所述信号输出端接所述第一电极；所述阻抗检测电路在通过两个电极检测用户的皮肤阻抗时从所述信号输出端输出电信号；

所述滤波放大电路具有匹配接收端和模拟输出端，所述匹配接收端接所述阻抗检测电路的信号输出端；所述滤波放大电路，用于对从匹配接收端接收到的电信号进行带阻滤波、低通滤波、高通滤波和信号放大，得到阻抗变化信号。

4.如权利要求1所述的用于穿戴设备的检测电路，其特征在于，所述供电电路包括第一电阻、第二电阻和电压源；

所述第一电阻的第一端和第二端分别接电压源和第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端接地，所述第一电阻的第二端为所述供电电路的供电端。

5.如权利要求1所述的用于穿戴设备的检测电路，其特征在于，所述供电电路包括第三电阻、第四电阻和电流源；

所述第三电阻的第一端和第二端分别接电流源和地，所述第四电阻的第一端第二端分别接所述第三电阻的第一端和第二端，所述第三电阻的第一端为所述供电电路的供电端。

6.如权利要求3所述的用于穿戴设备的检测电路，其特征在于，所述阻抗检测电路还包括：阻抗匹配电路；

所述阻抗匹配电路连接在所述第一电极与所述阻抗检测电路的信号输出端之间。

7.如权利要求3所述的用于穿戴设备的检测电路，其特征在于，

所述滤波放大电路包括：依次连接的隔离电路、带阻滤波电路、低通滤波放大电路、高通滤波放大电路和差分放大器；所述带阻滤波电路，用于对从所述滤波放大电路的匹配接收端接收到的电信号进行中心频率为50赫兹的带阻滤波；所述低通滤波放大电路，用于同时对所述带阻滤波电路输出的电信号进行截止频率为4.8赫兹的低通滤波和信号放大；所述高通滤波放大电路，用于同时对所述低通滤波放大电路输出的电信号进行截止频率为0.48赫兹的高通滤波和信号放大；所述差分放大器，用于对所述高通滤波放大电路输出的电信号与基准信号进行比较并进行信号放大，输出阻抗变化信号，以从所述滤波放大电路的模拟输出端输出阻抗变化信号。

8.如权利要求7所述的用于穿戴设备的检测电路，其特征在于，所述隔离电路为一个隔离电容。

9.一种穿戴设备，其特征在于，所述穿戴设备包括权利要求1至8任一所述的用于穿戴设备的检测电路。

10.一种用于穿戴设备的检测方法，其特征在于，所述用于穿戴设备的检测方法包括：

皮肤阻抗检测电路通过两个电极检测用户的皮肤阻抗并得到电信号，对检测到的电信号进行滤除工频信号的带阻滤波并得到阻抗变化信号，对所述阻抗变化信号进行模数转换并得到数字的阻抗变化信号，输出所述数字的阻抗变化信号；

控制器接收所述皮肤阻抗检测电路输出的所述数字的阻抗变化信号，根据所述数字的阻抗变化信号分析出用户的压力值、抗压指数和调压指数。