CN105769196A - 一种穿戴设备的佩戴状态识别电路和穿戴设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种穿戴设备的佩戴状态识别电路和穿戴设备，适用于电路领域。本发明提供的一种穿戴设备的佩戴状态识别电路包括供电单元，还包括：与人体皮肤接触的采集单元、放大单元以及控制单元，通过采集单元采集人体皮肤的电导率信号，放大单元对电导率信号进行差分放大后输出给控制单元，控制单元根据电导率信号与阈值信号进行比较，进而识别穿戴设备是否处于被佩戴状态，实现了穿戴设备识别用户佩戴状态的功能。
Description
技术领域
本发明涉及电路领域，尤其涉及一种穿戴设备的佩戴状态识别电路和穿戴设备。
背景技术
如今市场上的智能穿戴设备种类繁多，且功能强大。比如智能手表和智能手环，不仅可以记录用户的心率、行走步数以及消耗的热量等。另外，大多数智能穿戴设备与移动终端通过蓝牙或其他无线方式相连后，能够起到对用户进行提醒的功能。例如，智能手环与手机相连后，手环能够通过振动或发出闪光对用户进行来电提醒或闹钟提醒。但是，现有的大多数穿戴设备均不具备识别自身佩戴状态的功能。然而，佩戴状态对于用户的各方面信息数据的采集具有重要意义，佩戴状态数据的缺失或不准确可直接导致检测数据的异常。例如，智能手环里面的计步和睡眠检测功能，如果用户在一段时间内没有佩戴手环，手环会判断用户处于久坐或深度睡眠状态，从而统计出错误的用户状态数据。综上所述，现有的穿戴设备无法通过识别用户的佩戴状态。
发明内容
本发明的目的在于提供一种穿戴设备的佩戴状态识别电路和穿戴设备，旨在解决现有的穿戴设备无法识别用户佩戴状态的问题。
本发明是这样实现的，一种穿戴设备的佩戴状态识别电路，包括供电单元，所述穿戴设备的佩戴状态识别电路还包括：
与人体皮肤接触，采集人体皮肤的电导率信号的采集单元；
电源输入端与所述供电单元相连，第一输入端与所述采集单元相连，对所述电导率信号进行差分放大的放大单元；以及
电源输入端与所述供电单元相连，第一信号输入端与所述放大单元的信号输出端相连，根据所述电导率信号与阈值信号进行比较，进而识别所述穿戴设备是否处于佩戴状态的控制单元。
进一步的，所述穿戴设备的佩戴状态识别电路还包括：
第一端与所述放大单元的信号输出端相连，第二端接地，对放大后的所述电导率信号进行信号过滤的滤波单元。
进一步的，所述采集单元包括：皮肤电导率传感器；
所述皮肤电导率传感器第一端设置于穿戴设备与人体皮肤相互接触的外表面，所述皮肤电导率传感器第二端与所述放大单元的第一输入端相连，所述皮肤电导率传感器与所述人体皮肤相互接触后，采集所述电导率信号并通过所述皮肤电导率传感器第二端发送给所述放大单元。
进一步的，所述放大单元包括：放大器；
所述放大器的电源输入端与所述供电单元相连，所述放大器的第一信号输入端为所述放大单元的第一输入端，所述放大器的第一信号输入端与所述皮肤电导率传感器第二端相连，所述放大器的第二信号输入端为所述放大单元的第二输入端，所述放大器的第二信号输入端输入参考电压，所述放大器的输出端为所述放大单元的信号输出端，所述放大器的输出端与所述控制单元相连，所述放大器的地线端接地。
进一步的，所述放大器为低温漂型放大器。
进一步的，所述控制单元包括：芯片U1、电容C1
所述芯片U1的电源输入端与所述供电单元相连，所述芯片U1的信号输入端共接所述放大器的输出端和所述滤波单元的第一端，所述芯片U1的地线端与地之间连有所述电容C1。
进一步的，所述滤波单元包括：滤波电容C2、滤波电容C3以及滤波电容C4；
所述滤波电容C2第一端共接所述放大器的输出端和所述芯片U1的信号输入端，所述滤波电容C2第二端接地，所述滤波电容C2、滤波电容C3以及所述滤波电容C4相互并联。
相对应的，本发明的另一目的在于提供一种穿戴设备，包括主控制单元，所述穿戴设备还包括与所述主控制单元相连的佩戴状态识别电路，所述佩戴状态识别电路为如上所述的穿戴设备的佩戴状态识别电路。
本发明提供的一种穿戴设备的佩戴状态识别电路和穿戴设备，该佩戴状态识别电路包括供电单元，还包括：与人体皮肤接触的采集单元、放大单元以及控制单元，通过采集单元采集人体皮肤的电导率信号，放大单元对电导率信号进行差分放大后输出给控制单元，控制单元根据电导率信号与阈值信号进行比较，识别穿戴设备处于被佩戴状态或识别穿戴设备处于未被佩戴状态，实现了穿戴设备识别用户佩戴状态的功能。
附图说明
图1是本发明实施例1的穿戴设备的佩戴状态识别电路的结构示意图；
图2是本发明实施例2的穿戴设备的佩戴状态识别电路的结构示意图；
图3是本发明实施例2的穿戴设备的佩戴状态识别电路的具体电路图；
图4是本发明实施例3的穿戴设备的结构示意图。
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。
以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述：
实施例1：
图1示出了本发明实施例1的穿戴设备的佩戴状态识别电路的结构示意图，为了便于说明，仅示出与本实施例相关的部分，详述如下：
如图1所示，本实施例提供的一种穿戴设备的佩戴状态识别电路100，包括供电单元10，还包括：
与人体皮肤接触，采集人体皮肤的电导率信号的采集单元20；
电源输入端与所述供电单元10相连，第一输入端与所述采集单元20相连，对所述电导率信号进行差分放大的放大单元30；以及
电源输入端与所述供电单元相连，第一信号输入端与所述放大单元的信号输出端相连，根据所述电导率信号与阈值信号进行比较，进而识别所述穿戴设备是否处于佩戴状态的控制单元40。
其中，放大单元30的第二输入端输入用于对所述电导率信号进行差分放大参考信号。控制单元40根据电导率信号与阈值信号进行比较，当电导率信号大于阈值信号时，识别穿戴设备处于佩戴状态，当电导率信号小于阈值信号时，识别穿戴设备处于未佩戴状态。或者，控制单元40根据电导率信号与阈值信号进行比较，当电导率信号小于阈值信号时，识别穿戴设备处于佩戴状态，当电导率信号大于阈值信号时，识别穿戴设备处于未佩戴状态。
在本实施例中，采集单元20与人体皮肤接触，通过设定时间周期对人体皮肤的电导率信号进行采集。其中，时间周期内包括秒、分钟、小时、天或者周为单位的时段。放大单元30的该参考信号用于协助对电导率信号进行差分放大的参考信号。放大后的电导率信号输出给控制单元40，控制单元40根据电导率信号与阈值信号进行比较，进而对穿戴设备的佩戴状态进行识别。其中，阈值信号可以是在穿戴设备初次被佩戴时采集到的用户皮肤电导率信息，通过将放大后的电导率信号与阈值信号进行比较即可判断穿戴设备是否被佩戴。
本实施例通过采集单元20周期性采集人体皮肤的电导率信号，进而实现对穿戴设备的佩戴状态的实时监控和识别。此外，控制单元40可通过与穿戴设备的主控制单元的使能端或信号输入端相连，通过识别穿戴设备的佩戴状态，向主控制单元发送状态信息，穿戴设备的主控制单元根据该状态信息调整各个功能模块的工作模式。
实施例2：
以上述实施例1为基础，提出实施例2。
图2示出了本发明实施例2的穿戴设备的佩戴状态识别电路的结构示意图，为了便于说明，仅示出与本实施例相关的部分，详述如下：
如图2所示，与实施例1不同之处在于，本实施例中的手环100还包括：
第一端与所述放大单元20的信号输出端相连，第二端接地，对放大后的所述电导率信号进行信号过滤的滤波单元50。
需要解释的是，皮肤电导率(或简称为皮电反应GSR、皮肤电反应EDR、心理电反射PGR、皮肤电反应、皮肤电导水平)是较早应用的反映情绪变化的生理指标。由于人体在运动时，会引起皮肤电水平的急剧变化，例如皮肤表面的水分、汗水。如果自主神经系统的交感神经分支高度兴奋，然后汗腺活动也将增加，从而增加皮肤电导进而对采集单元20采集到的人体皮肤的电导率信号造成影响。为了消除电导率信号中的影响因素，将受影响的电导率信号进行放大，再通过滤波单元50对放大后的受影响的电导率信号进行信号过滤。
图3示出了本发明实施例2的穿戴设备的佩戴状态识别电路的具体电路图，为了便于说明，仅示出与本实施例相关的部分，详述如下：
如图3所示，采集单元20包括：皮肤电导率传感器T1；
所述皮肤电导率传感器T1第一端设置于穿戴设备与人体皮肤相互接触的外表面，所述皮肤电导率传感器T1第二端与所述放大单元30的第一输入端相连，所述皮肤电导率传感器T1与所述人体皮肤相互接触后，采集所述电导率信号并通过所述皮肤电导率传感器T1第二端发送给所述放大单元30。
在本实施例中，皮肤电导率传感器T1的第一端可以是一个与人体皮肤相互接触的具有一定面积的接触面，还可以是分布于穿戴设备与人体皮肤相互接触的外表面上的多个金属触点。通过设置采集周期可控制接触面或金属触点采集人体不同部位的皮肤电导率信号，进而可得到多个皮肤电导率信号。根据将多个皮肤电导率好依次与阈值信号进行比较，得到的结果作为相互的参考消息，进而实现不同时段的佩戴状态或不同环境下的佩戴状态。
如图3所示，所述放大单元30包括：放大器A1；
所述放大器A1的电源输入端VDD与所述供电单元10相连，所述放大器A1的第一信号输入端IN1为所述放大单元30的第一输入端，所述放大器A1的第一信号输入端IN1与所述皮肤电导率传感器T1第二端相连，所述放大器A1的第二信号输入端IN2为所述放大单元30的第二输入端，所述放大器A1的第二信号输入端IN2输入参考电压VREF，所述放大器A1的输出端OUT为所述放大单元30的信号输出端，所述放大器A1的输出端OUT与所述控制单元40相连，所述放大器A1的地线端GND接地。
在本实施例中，放大器A1优选为低温漂型放大器。进一步的，由于人体皮肤电导率信号为弱信号，通过低温漂型放大器的失调电压小且不随温度的变化而变化的特性，能够精确地采集到人体皮肤的电导率信号。
如图3所示，所述控制单元40包括：芯片U1、电容C1
所述芯片U1的电源输入端VDD与所述供电单元10相连，所述芯片U1的信号输入端IN共接所述放大器A1的输出端OUT和所述滤波单元50的第一端，所述芯片U1的地线端GND与地之间连有所述电容C1。
在本实施例中，芯片U1可以为独立的比较器，与穿戴设备的主控单元相连。此外，芯片U1也可以是穿戴设备电路中的从控制芯片，通过与主控制单元或主控制芯片相连，将佩戴状态信息发送给主控制单元或主控制芯片，由主控制单元或主控制芯片调整穿戴设备中各个功能模块的工作模式。
以芯片U1为比较器为例，该比较器的输出端与穿戴设备电路中的主控制芯片相连，该比较器的正向信号输入端与放大器A1的输出端OUT相连，该比较器的负相信号输入端接地，当用户佩戴该穿戴设备时，采集单元20将采集到的电导率信号发送给放大单元30进行放大，滤波单元50对放大后的所述电导率信号进行信号过滤后发送给比较器的正向输入端，由于比较器的负向输入端接地，因此比较器的输出端输出高电平，该高电平描述穿戴设备的佩戴状态为“佩戴”，穿戴设备电路中的主控制芯片根据该高电平维持正常工作。当用户没有佩戴该穿戴设备时，采集单元20没有采集到的电导率信号，将周围的干扰信号发送给放大单元30进行放大，滤波单元50对放大后的干扰信号进行过滤或屏蔽，比较器的正向输入端无信号输入，由于比较器的负向输入端接地，因此比较器的输出端输出低电平，该低电平描述穿戴设备的佩戴状态为“未佩戴”，穿戴设备电路中的主控制芯片根据该低电平控制穿戴设备中的各个功能模块进入睡眠状态。
如图3所示，所述滤波单元50包括：滤波电容C2、滤波电容C3以及滤波电容C4；
所述滤波电容C2第一端共接所述放大器A1的输出端OUT和所述芯片U1的信号输入端IN，所述滤波电容C2第二端接地，所述滤波电容C2、滤波电容C3以及所述滤波电容C4相互并联。
本实施例提供的一种穿戴设备的佩戴状态识别电路，包括供电单元10、采集单元20、放大单元30、控制单元40以及滤波单元50，通过采集单元20采集人体皮肤的电导率信号，放大单元30对电导率信号进行差分放大后输出给控制单元，滤波单元50对放大后的电导率信号进行信号过滤，控制单元40根据电导率信号与阈值信号进行比较，进而识别穿戴设备的佩戴状态，实现了穿戴设备识别用户佩戴状态的功能。
实施例3：
图4示出了本发明实施例3的穿戴设备的结构示意图。如图4所示，一种穿戴设备200，该穿戴设备200包括主控制单元110，所述穿戴设备200还包括与所述主控单元110相连的佩戴状态识别电路100，所述佩戴状态识别电路100为如上所述的穿戴设备的佩戴状态识别电路100。
由于本实施例提供的穿戴设备200与本发明有关的实现方式或工作原理在上述实施例中以及详细说明，因此此处不再赘述。
本发明提供的一种穿戴设备的佩戴状态识别电路和穿戴设备，该佩戴状态识别电路包括供电单元，还包括：与人体皮肤接触的采集单元、放大单元以及控制单元，通过采集单元采集人体皮肤的电导率信号，放大单元对电导率信号进行差分放大后输出给控制单元，控制单元根据电导率信号与阈值信号进行比较，进而识别穿戴设备是否处于被佩戴的状态，实现了穿戴设备识别用户佩戴状态的功能。
以上所述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 (8)
1.一种穿戴设备的佩戴状态识别电路，包括供电单元，其特征在于，所述穿戴设备的佩戴状态识别电路还包括：
与人体皮肤接触，采集人体皮肤的电导率信号的采集单元；
电源输入端与所述供电单元相连，第一输入端与所述采集单元相连，对所述电导率信号进行差分放大的放大单元；以及
电源输入端与所述供电单元相连，第一信号输入端与所述放大单元的信号输出端相连，根据所述电导率信号与阈值信号进行比较，进而识别所述穿戴设备是否处于被佩戴状态的控制单元。
2.根据权利要求1所述的穿戴设备的佩戴状态识别电路，其特征在于，所述穿戴设备的佩戴状态识别电路还包括：
第一端与所述放大单元的信号输出端相连，第二端接地，对放大后的所述电导率信号进行信号过滤的滤波单元。
3.根据权利要求1所述的穿戴设备的佩戴状态识别电路，其特征在于，所述采集单元包括：皮肤电导率传感器；
所述皮肤电导率传感器第一端设置于穿戴设备与人体皮肤相互接触的外表面，所述皮肤电导率传感器第二端与所述放大单元的第一输入端相连，所述皮肤电导率传感器与所述人体皮肤相互接触后，采集所述电导率信号并通过所述皮肤电导率传感器第二端发送给所述放大单元。
4.根据权利要求3所述的穿戴设备的佩戴状态识别电路，其特征在于，所述放大单元包括：放大器；
所述放大器的电源输入端与所述供电单元相连，所述放大器的第一信号输入端为所述放大单元的第一输入端，所述放大器的第一信号输入端与所述皮肤电导率传感器第二端相连，所述放大器的第二信号输入端为所述放大单元的第二输入端，所述放大器的第二信号输入端输入参考电压，所述放大器的输出端为所述放大单元的信号输出端，所述放大器的输出端与所述控制单元相连，所述放大器的地线端接地。
5.根据权利要求4所述的穿戴设备的佩戴状态识别电路，其特征在于，所述放大器为低温漂型放大器。
6.根据权利要求5所述的穿戴设备的佩戴状态识别电路，其特征在于，所述控制单元包括：芯片U1、电容C1；
所述芯片U1的电源输入端与所述供电单元相连，所述芯片U1的信号输入端共接所述放大器的输出端和所述滤波单元的第一端，所述芯片U1的地线端与地之间连有所述电容C1。
7.根据权利要求6所述的穿戴设备的佩戴状态识别电路，其特征在于，所述滤波单元包括：滤波电容C2、滤波电容C3以及滤波电容C4；
所述滤波电容C2第一端共接所述放大器的输出端和所述芯片U1的信号输入端，所述滤波电容C2第二端接地，所述滤波电容C2、滤波电容C3以及所述滤波电容C4相互并联。
8.一种穿戴设备，包括主控制单元，其特征在于，所述穿戴设备还包括与所述主控制单元相连的佩戴状态识别电路，所述佩戴状态识别电路为如权利要求1-7任意一项权利要求所述的穿戴设备的佩戴状态识别电路。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160720 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |