CN105138037A - 一种恒温口罩 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种恒温口罩，所述口罩上布置有无纺布加热片，该恒温口罩还包括：温度传感器，采集口罩的实时温度并产生温度信号输出给单片机；单片机，接收所述温度信号，其内配置有设定的最低温度和最高温度，其响应于所述温度信号小于等于最低温度而产生加温信号，并响应于所述温度信号大于等于所述最高温度而停止产生所述加温信号；继电器电路，根据所述加温信号而将控制输出加热驱动信号，从而控制所述无纺布加热片；以及锂电池电源，用以供电。本发明的恒温口罩具备自动调节温度的功能，能够帮助一些鼻炎患者更舒适、健康地呼吸。

Description

一种恒温口罩

技术领域

本发明涉及智能口罩技术，特别涉及一种基于小型的单片机的恒温口罩。

背景技术

鼻炎是因为病毒感染或是身体其他部位的疾病引起的鼻腔粘膜发炎，鼻炎困扰着这个社会的部分群体，鼻腔在人体中好像是一个空气调节器，它不仅仅能够感知各种气味，发挥“通风”的过滤作用，而且为了避免“室内”太冷太干燥对肺部会带来伤害，它对吸进来的空气还进行加温加湿处理，鼻腔里的黏膜可以感受到有气体进入鼻腔内的，尤其是鼻甲的黏膜，假如黏膜受伤或被损坏，“空调”的作用便会减弱，呼吸时就会感到一股凉风直接刺到肺里了，因为鼻子它不能加温加湿了，这种感觉是非常难受的，这就是“空鼻症”患者的痛处。冬天，天气寒冷并且干燥，尤其是在室外，“空鼻症患者”呼入的空气太冷，呼入过量的冷空气，对呼吸道和肺都有极大的影响。而目前的口罩在寒冷的天气下只能挡住寒风，对于鼻炎患者来说，起不到很好的保护鼻腔的效果。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种恒温口罩，具备自动调节温度的功能，能够帮助一些鼻炎患者更舒适、健康地呼吸。

为解决上述问题，本发明提出一种恒温口罩，所述口罩上布置有无纺布加热片，该恒温口罩还包括：

温度传感器，采集口罩的实时温度并产生温度信号输出给单片机；

单片机，接收所述温度信号，其内配置有设定的最低温度和最高温度，其响应于所述温度信号小于等于最低温度而产生加温信号，并响应于所述温度信号大于等于所述最高温度而停止产生所述加温信号；

继电器电路，根据所述加温信号而将控制输出加热驱动信号，从而控制所述无纺布加热片；以及

锂电池电源，用以供电。

根据本发明的一个实施例，所述单片机的型号为AT89C2051。

根据本发明的一个实施例，所述温度传感器为型号DS18B20的数字式温度传感器，其电源脚接收电源电压，其接地端接地，其数据输入/输出脚连接单片机P3.5脚。

根据本发明的一个实施例，所述继电器电路包括：

继电器，其第一触点连接所述无纺布加热片和电源电压，第二触点接地，所述第一触点和第二触点处于常闭状态；

开关管，其控制端通过电阻连接到单片机的P3.7脚并接收所述加温信号，其电源端接电源电压，其第三端连接继电器的控制端输出所述加热驱动信号以控制所述第一触点和第二触点的断开，以使电源电压通过所述无纺布加热片，从而加热所述口罩。

根据本发明的一个实施例，还包括用以调节所述最低温度或最高温度的设定值的按键电路，其包括：

加温按键，一端连接到单片机的P3.0脚，单片机接收其输出的加温按键信号而将所述最低温度或最高温度调高，另一端接地；

降温按键，一端连接到单片机的P3.1脚，单片机接收其输出的降温按键信号而将所述最低温度或最高温度调低，另一端接地。

根据本发明的一个实施例，还包括用以显示所述温度信号、最高温度和最低温度的显示电路，其包括：

0.25英寸的三位共阳数码管，其各阳极端连接至单片机的译码输出端以根据温度信号的译码输出信号显示相应数字；

三个三极管，各控制端分别连接到单片机的P3.2，P3.3，P3.4脚，各电源端均连接至电源电压，各输出端分别连接至所述三位共阳数码管的各数码管位选端。

根据本发明的一个实施例，所述无纺布加热片布置在所述口罩的非口鼻对应位置处的区域上。

采用上述技术方案后，本发明相比现有技术具有以下有益效果：恒温口罩通过在口罩设无纺布加热片，并且通过温度传感器检测口罩的实时温度并将其传输给单片机，单片机通过设定的温度控制无纺布加热片在适当的时候进行加热，该加热方式为面加热，使得口罩整体温度上调，从而起到在调节口罩温度的效果，能够在过冷的环境中通过口罩温热气流，以保护鼻腔避免吸入过冷气流，特别适合于鼻炎患者。

附图说明

图1为本发明一个实施例的基于单片机的恒温口罩的结构框图；

图2为本发明一个实施例的单片机最小系统的电路结构示意图；

图3为本发明一个实施例的温度传感器的电路结构示意图；

图4为本发明一个实施例的继电器电路的电路结构示意图；

图5为本发明一个实施例的按键电路的电路结构示意图；

图6为本发明一个实施例的显示电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

参看图1，本发明的一种恒温口罩，包括温度传感器1、继电器电路3、单片机2等模块，通过集成的方式构成为电路板，并将该电路板设置在口罩上，将口罩配置成为一个小型单片机系统下的嵌入式智能口罩，在口罩上布置有无纺布加热片4，通过小型单片机系统控制该无纺布加热片4的加热状态，实现口罩的恒温控制，该电路板例如可以制成为柔性电路板。

无纺布发热片4是将发热线粘贴在两张无纺布间的一种加热毯元件，通过加热无纺布的方式间接加热口罩，使得口罩受热更加均匀，无纺布作为绝缘布料，更加安全舒适。无纺布加热片4可塑性很强，它的厚度只有3到5mm，可配合口罩任意改变形状、传热均匀。无纺布加热片4对口罩进行面状加热，避免局部过热而给使用者带来不适，并且无纺布加热片4也非常轻便，不会使得口罩体积庞大或过重。较佳的，所述无纺布加热片4布置在所述口罩的非口鼻对应位置处的区域上，例如是设置在口罩靠近边缘部位处。

具体的，参看图1，温度传感器1采集口罩的实时温度并产生温度信号输出给单片机2，温度传感器1是和口罩的布料相接触的，可以实时地感知口罩的温度大小及其变化，并形成相应电平的温度信号输出。单片机2接收温度传感器的温度信号，在单片机2内配置有可以人工设定的最低温度和最高温度，在温度信号小于等于最低温度时单片机产生加温信号，该加温信号输出到继电器电路3的控制端，继电器电路3根据加温信号控制输出加热驱动信号，从而控制无纺布加热片4加热所述口罩，也就是说加热驱动信号能够使得无纺布加热片4上电加热，在加热过程中，如果温度传感器1反映的温度信号大于等于最高温度，则单片机2停止产生加温信号，也就是控制无纺布加热片4掉电停止加热。其中，采用锂电池电源5供电，相比于干电池或是直流电源，体积小巧轻便，适合用在该装于口罩上的单片机系统中，锂电池电源5的电压例如为12v。本发明的电源电压可以是从锂电池电源5直接获得的电压或者经过处理后的电压。

参看图2，在一个实施例中，单片机2的型号为AT89C2051，单片机AT89C2051是8051的缩小版，自带2k字节可编程flash，同样是低电压、高性能的cmos8位微处理器，它将多功能CPU和闪速存储器镶嵌入到同一个芯片中，省去外部ROM、RAM和将近一半的接口器件，只有20个管脚，普通51单片机长度是5厘米，而AT89C2051管脚少，尺寸也大大缩短，只有2.5厘米。利用该单片机2形成一个最小系统，还包括晶振电路和复位电路。参看图2，晶振电路包括：晶振X1两端分别通过电容C6和C7连接到地，同时晶振X1两端还分别连接到单片机2的XTAL1脚和XTAL2脚，晶振电路产生一定频率的振荡信号，从而使得单片机2生成时钟信号。复位电路包括：串接在地和单片机2的RST脚之间的电阻R9、按键K和电容C1，并且单片机2的RST脚还通过电阻R16连接到地，通过按下按键K复位单片机2。

参看图3，在一个实施例中，温度传感器1为型号DS18B20的数字式温度传感器，相对于传统温度传感器而言具有精度高、稳定性好、电路简单、控制方便等优点，且符合总线协议，这样不仅节省了I/O口而且抗干扰能力和总线扩展功能也大大增强，并且内部有64位的ROM码，因而可以实现多点温度采集。图3中，温度传感器1电源脚接收电源电压(如果是工作于寄生电源时，那么此时电源脚接地)，温度传感器1的接地端接地，温度传感器1的数据输入/输出脚DQ连接单片机P3.5脚，温度传感器1的其余引脚悬空。

参看图4，继电器电路3包括继电器31，其第一触点c连接所述无纺布加热片4和电源电压，第二触点a接地，所述第一触点c和第二触点a处于常闭状态，也就是说，在继电器31没有收到加热驱动信号时，第一触点c和第二触点a是闭合的，电源电压接到地。继电器电路3还包括开关管Q4，其控制端RL通过电阻R4连接到单片机2的P3.7脚并接收单片机2的加温信号，其电源端接电源电压，其第三端连接继电器31的控制端并输出所述加热驱动信号以控制所述第一触点c和第二触点a的断开，第二触点a和第三触点b接合，电源电压便在所述无纺布加热片4上形成电流，从而加热所述口罩，当然继电器电路3还可以连接成为其他的形式，以实现加温信号控制无纺布加热片4加热的功能。

参看图5，恒温口罩还包括用以调节所述最低温度或最高温度的设定值的按键电路6，其包括：加温按键K1，一端连接到单片机2的P3.0脚，单片机2接收其输出的加温按键信号而将所述最低温度或最高温度调高，另一端接地；降温按键K2，一端连接到单片机2的P3.1脚，单片机2接收其输出的降温按键信号而将所述最低温度或最高温度调低，另一端接地。使用者可以通过该按键电路6将口罩的温度范围调整到最舒适的状态。

参看图6，恒温口罩还包括用以显示所述温度信号、最高温度和最低温度的显示电路7。显示电路7包括：0.25英寸的三位共阳数码管71，其各阳极端连接至单片机2的译码输出端以根据温度信号的译码输出信号显示相应数字，它总长只有1.5厘米，体积小巧，适合用在本发明的恒温口罩中。显示电路还7包括三个三极管Q1、Q2、Q3，例如均采用型号为8550的三极管，各控制端分别连接到单片机2的P3.2，P3.3，P3.4脚，各电源端均连接至电源电压，各输出端分别连接至所述三位共阳数码管71的各数码管位选端。显示电路7一方面可以显示口罩的实时温度，另一方面由于可以显示最低温度和最高温度，因而方便了使用者对温度的调节。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种恒温口罩，其特征在于，所述口罩上布置有无纺布加热片，该恒温口罩还包括：

温度传感器，采集口罩的实时温度并产生温度信号输出给单片机；

单片机，接收所述温度信号，其内配置有设定的最低温度和最高温度，其响应于所述温度信号小于等于最低温度而产生加温信号，并响应于所述温度信号大于等于所述最高温度而停止产生所述加温信号；

继电器电路，根据所述加温信号而将控制输出加热驱动信号，从而控制所述无纺布加热片加热所述口罩；以及

锂电池电源，用以供电。

2.如权利要求1所述的恒温口罩，其特征在于，所述单片机的型号为AT89C2051。

3.如权利要求2所述的恒温口罩，其特征在于，所述温度传感器为型号DS18B20的数字式温度传感器，其电源脚接收电源电压，其接地端接地，其数据输入/输出脚连接单片机P3.5脚。

4.如权利要求2所述的恒温口罩，其特征在于，所述继电器电路包括：

继电器，其第一触点连接所述无纺布加热片和电源电压，第二触点接地，所述第一触点和第二触点处于常闭状态；

开关管，其控制端通过电阻连接到单片机的P3.7脚并接收所述加温信号，其电源端接电源电压，其第三端连接继电器的控制端输出所述加热驱动信号以控制所述第一触点和第二触点的断开，以使电源电压通过所述无纺布加热片，从而加热所述口罩。

5.如权利要求2所述的恒温口罩，其特征在于，还包括用以调节所述最低温度或最高温度的设定值的按键电路，其包括：

加温按键，一端连接到单片机的P3.0脚，单片机接收其输出的加温按键信号而将所述最低温度或最高温度调高，另一端接地；

降温按键，一端连接到单片机的P3.1脚，单片机接收其输出的降温按键信号而将所述最低温度或最高温度调低，另一端接地。

6.如权利要求2所述的恒温口罩，其特征在于，还包括用以显示所述温度信号、最高温度和最低温度的显示电路，其包括：

0.25英寸的三位共阳数码管，其各阳极端连接至单片机的译码输出端以根据温度信号的译码输出信号显示相应数字；

三个三极管，各控制端分别连接到单片机的P3.2，P3.3，P3.4脚，各电源端均连接至电源电压，各输出端分别连接至所述三位共阳数码管的各数码管位选端。

7.如权利要求1所述的恒温口罩，其特征在于，所述无纺布加热片布置在所述口罩的非口鼻对应位置处的区域上。