CN104939927A

CN104939927A - 智能穿戴设备的穿戴状态检测方法、装置及智能穿戴设备

Info

Publication number: CN104939927A
Application number: CN201510273941.7A
Authority: CN
Inventors: 胡彦涛
Original assignee: Shenzhen Hongdian Technologies Corp
Current assignee: Shenzhen Hongdian Technologies Corp
Priority date: 2015-05-26
Filing date: 2015-05-26
Publication date: 2015-09-30

Abstract

本发明适用于电子领域，提供了一种智能穿戴设备的穿戴状态检测方法、装置及智能穿戴设备，该方法包括：根据用户与智能设备的佩戴状态生成相应的接触电容；根据接触电容生成振荡周期；根据振荡周期生成计数参数；根据计数参数的变化判断穿戴状态。本发明利用电容式传感器监测可穿戴设备与人体皮肤接触部分的电容值变化，并通过振荡形式将计数值发送给单片机判断，从而完成检测用户穿戴状态，实现全自动识别用户体验好，并且不涉及算法研发，误判率低，另外该方案无额外器件，结构简单，功耗低，成本低。

Description

智能穿戴设备的穿戴状态检测方法、装置及智能穿戴设备

技术领域

本发明属于电子领域，尤其涉及一种智能穿戴设备的穿戴状态检测方法、装置及智能穿戴设备。

背景技术

科技发展迅速的今天，越来越多的智能穿戴设备充斥着人们的生活，然而现有的可穿戴设备，比如智能手表和智能手环，无法智能的判断用户是否带上设备，导致监测的数据错误，例如，智能手表的计步和睡眠检测功能，当用户取下手表一段时间，智能手表会误以为用户处于久坐或深度睡眠的状态，导致监测数据错误。

而少数具有可以检测用户穿戴状态的智能穿戴设备一般采用采用手动输入，严重影响用户体验；或者采用加速硅识别脱戴手势，其误判率极高，算法难度大；也有采用光电器件自动检测遮光量，其误判率也较高，并且功耗大、结构设计复杂。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种智能穿戴设备的穿戴状态检测方法，旨在解决现有智能穿戴设备检测用户穿戴状态判率高、功耗大、设计复杂以及用户体验差的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种智能穿戴设备的穿戴状态检测方法，所述方法包括下述步骤：

根据用户与智能设备的佩戴状态生成相应的接触电容；

根据所述接触电容生成振荡周期；

根据所述振荡周期生成计数参数，所述计数参数与所述接触电容呈正比关系；

根据所述计数参数的变化判断穿戴状态。

本发明实施例的另一目的在于，提供一种智能穿戴设备的穿戴状态检测装置，所述装置包括：

电容传感器，用于根据用户与智能设备的佩戴状态生成相应的接触电容；

振荡单元，用于根据所述接触电容生成振荡周期，所述振荡单元的输入端与所述电容传感器的输出端连接；

定时计数单元，用于根据所述振荡周期生成计数参数，所述计数参数与接触电容呈正比关系，所述定时计数单元的输入端与所述振荡单元的输出端连接；

处理单元，用于根据所述计数参数的变化判断穿戴状态，所述处理单元的输入端与所述定时计数单元的输出端连接。

本发明实施例的另一目的在于，提供一种采样上述穿戴状态检测装置的智能穿戴设备，其中，所述智能穿戴设备与用户接触的部位设置至少一个所述电容传感器。

本发明实施例利用电容式传感器监测可穿戴设备与人体皮肤接触部分的电容值变化，并通过振荡形式将计数值发送给单片机判断，从而完成检测用户穿戴状态，该方案可以实现全自动识别，无需用户操作，极大改善了用户体验，并且能够做到极低的误判率，识别准确，不涉及算法研发，开发简单，使用单片机自带的LEsensor或普通GPIO均能实现，另外该方案无额外器件，无需上下壳漏出孔位，仅增加3～4个PCB焊盘，即可实现，结构设计简单，功耗低，成本低。

附图说明

图1为本发明实施例提供的智能穿戴设备的穿戴状态检测方法的流程结构图；

图2为本发明实施例提供的智能穿戴设备的穿戴状态检测装置的结构图；

图3为本发明实施例提供的智能穿戴设备的穿戴状态检测装置的示例电路结构图；

图4为本发明实施例提供的智能穿戴设备的结构图。

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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明实施例利用电容式传感器监测可穿戴设备与人体皮肤接触部分的电容值变化，并通过振荡形式将计数值发送给单片机判断，从而完成检测用户穿戴状态，实现全自动识别用户体验好，并且不涉及算法研发，误判率低，另外该方案无额外器件，结构简单，功耗低，成本低。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述：

图1示出了本发明实施例提供的智能穿戴设备的穿戴状态检测方法的流程结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，该智能穿戴设备的穿戴状态检测方法包括下述步骤：

在步骤S101中，根据用户与智能设备的佩戴状态生成相应的接触电容；

在本发明实施例中，可以在智能设备与用户佩戴贴合部位设置一个或多个电容传感器，通过电容传感器获取接触电容。

在步骤S102中，根据接触电容生成振荡周期；

在本发明实施例中，可以通过设置恒流源、比较器以及复位开关生成振荡周期，其中，恒流源以恒定电流Ic对电容传感器进行充电，该电容传感器根据当时的佩戴情况具有相应的接触电容Cp，当电容传感器上的电压上升至刚好超过比较器的反向输入端电压Vbg时，比较器输出电平翻转，控制复位开关开合，电容传感器迅速放电至低电平，此时，比较器再次翻转，恢复到原有电平，恒流源则继续以恒定电流Ic对电容传感器进行充电。整个过程无限循环，形成振荡。

其接触电容与振荡周期的关系式为：

其中，Tt为振荡周期，Cp为接触电容，Vbg为预设参考电压，Ic为预设恒定电流。

在本发明实施例中，比较器的反向输入端电压Vbg是一个预设参考电压，可以根据设置的灵敏度进行调节。

在步骤S103中，根据振荡周期生成计数参数，计数参数与接触电容呈正比关系；

在本发明实施例中，可以通过PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制器和TIMER(定时器)控制器完成定时计数的功能，生成计数参数，具体公式为：

n = \frac{X \cdot Cp \cdot Vbg \cdot CLK}{Y \cdot Ic}

其中，n为计数参数，X为PWM控制器的位数，Y为TIMER控制器的位数，CLK为时钟，Cp为接触电容，Vbg为预设参考电压，Ic为预设恒流源。

在步骤S104中，根据计数参数的变化判断穿戴状态。

在本发明实施例中，当参数X、Vbg、CLK、Y、Ic均固定时，技术参数n与电容传感器采集的接触电容Cp成正比，即，当用户穿戴上智能穿戴设备时，由于电容传感器与人体接触，接触电容值发生变化，计数参数也相应变化，处理单元(例如单片机)通过检测计数参数，根据计数参数的变化，自动判断用户是否戴上智能穿戴设备。

本发明实施例利用电容式传感器监测可穿戴设备与人体皮肤接触部分的电容值变化，并通过振荡形式将计数值发送给单片机判断，从而完成检测用户穿戴状态，该方案可以实现全自动识别，无需用户操作，极大改善了用户体验，并且能够做到极低的误判率，识别准确，不涉及算法研发，开发简单，使用单片机自带的LEsensor或普通GPIO均能实现，另外该方案无额外器件，结构设计简单，功耗低，成本低。

图2示出了本发明实施例提供的智能穿戴设备的穿戴状态检测装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一优选实施例，该智能穿戴设备的穿戴状态检测装置包括：

电容传感器11，用于根据用户与智能设备的佩戴状态生成相应的接触电容；

振荡单元12，用于根据接触电容生成振荡周期，振荡单元12的输入端与电容传感器11的输出端连接；

定时计数单元13，用于根据振荡周期生成计数参数，计数参数与接触电容呈正比关系，定时计数单元13的输入端与振荡单元12的输出端连接；

处理单元14，用于根据计数参数的变化判断穿戴状态，处理单元14的输入端与定时计数单元13的输出端连接。

图3示出了本发明实施例提供的智能穿戴设备的穿戴状态检测装置的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，在智能设备与用户佩戴贴合部位设置一个或多个电容传感器，通过电容传感器11获取接触电容，该电容传感器11可以通过3～4个PCB焊盘焊接在PCB基板上，形成PCB微带线，该PCB基板可以采用FR4材料制成。

作为本发明一实施例，振荡单元12包括：

恒流源121、比较器OP AMP和复位开关122；

恒流源121的一端与电源电压VCC连接，恒流源121的另一端为振荡单元12的输入端同时与电容传感器11的一端和比较器OP AMP的正相输入端连接，电容传感器11的另一端接地，比较器OP AMP的反向输入端与外部基准单元连接输入预设参考电压Vbg，比较器OP AMP的输出端为振荡单元12的输出端与复位开关122的控制端连接，复位开关122的一导通端与比较器OP AMP的正向输入端连接，复位开关122的另一导通端接地。

其接触电容与振荡周期的关系式为：

作为本发明一实施例，定时计数单元13包括：

PWM控制器131、TIMER控制器132和时钟单元133；

PWM控制器131的输入端为定时计数单元13的输入端，PWM控制器131的输出端与TIMER控制器132的输入端连接，TIMER控制器132的输出端为定时计数单元13的输出端，时钟单元133的输出端同时与PWM控制器131的时钟端和TIMER控制器132的时钟端连接。

在本发明实施例中，可以通过PWM控制器和TIMER控制器完成定时计数的功能，生成计数参数，具体公式为：

作为本发明一实施例，处理单元14为单片机MCU。

图4示出了本发明实施例提供的智能穿戴设备的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，该智能穿戴设备包括上述实施例中的穿戴状态检测装置，其中，智能穿戴设备与用户接触的部位设置至少一个电容传感器。

以智能手表为例进行说明，可以在表盘21背面设置四个电容传感器11，该电容传感器11可以通过3～4个PCB焊盘焊接在PCB基板3上，形成PCB微带线，该PCB基板可以采用FR4材料制成。通过电容传感器11与手腕的接触改变接触电容，那么接触电容以计数参数的方式输出给单片机，该单片机根据计数参数判断智能手表是否与手腕完全接触，实现佩戴检测。

作为本发明一实施例，穿戴状态检测装置中的时钟单元133、处理单元14均可以与智能穿戴设备中的时钟和处理器复用，以节省成本，缩小体积，并且也可以由智能穿戴设备中的基准单元向穿戴状态检测装置提供预设参考电压Vbg。

当然，也可以在表带22部位也设置电容传感器以增强佩戴检测准确度，并通过处理单元分析多个计数参数的变化，综合判断智能手表的佩戴情况。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种智能穿戴设备的穿戴状态检测方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

根据用户与智能设备的佩戴状态生成相应的接触电容；

根据所述接触电容生成振荡周期；

根据所述计数参数的变化判断穿戴状态。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接触电容与所述振荡周期的关系为：

Tt = \frac{Cp \cdot Vbg}{Ic};

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计数参数与所述接触电容的关系为：

n = \frac{X \cdot Cp \cdot Vbg \cdot CLK}{Y \cdot Ic};

其中，n为计数参数，X为PWM控制器的位数，Y为TIMER控制器的位数，CLK为时钟，Cp为接触电容，Vbg为预设参考电压，Ic为预设恒定电流。

4.一种智能穿戴设备的穿戴状态检测装置，其特征在于，所述装置包括：

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述振荡单元包括：

恒流源、比较器和复位开关；

所述恒流源的一端与电源电压连接，所述恒流源的另一端为所述振荡单元的输入端同时与所述电容传感器的一端和所述比较器的正相输入端连接，所述电容传感器的另一端接地，所述比较器的反向输入端输入预设参考电压，所述比较器的输出端为振荡单元的输出端与所述复位开关的控制端连接，所述复位开关的一导通端与所述比较器的正向输入端连接，所述复位开关的另一导通端接地。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述定时计数单元包括：

PWM控制器、TIMER控制器和时钟单元；

所述PWM控制器的输入端为所述定时计数单元的输入端，所述PWM控制器的输出端与所述TIMER控制器的输入端连接，所述TIMER控制器的输出端为所述定时计数单元的输出端，所述时钟单元的输出端同时与所述PWM控制器的时钟端和所述TIMER控制器的时钟端连接。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理单元为单片机。

8.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述接触电容与所述振荡周期的关系为：

Tt = \frac{Cp \cdot Vbg}{Ic};

9.如权利要求6所述的装置，所述计数参数与所述接触电容的关系为：

n = \frac{X \cdot Cp \cdot Vbg \cdot CLK}{Y \cdot Ic};

10.一种智能穿戴设备，其特征在于，所述智能穿戴设备包括如权利要求4至9任一项所述的穿戴状态检测装置，其中，所述智能穿戴设备与用户接触的部位设置至少一个所述电容传感器。