CN105982378B - 一种智能口罩 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能口罩，涉及劳保用品技术领域。该智能口罩包括用于覆盖使用者口和鼻的口罩主体、用于佩戴所述智能口罩的口罩系带，口罩主体上设置有排气阀，口罩主体上靠近排气阀处设置有排风扇，口罩主体上还设置有开关和电源模块，其中，电源模块、开关以及排风扇依次电性连接，电源模块还与排风扇电性连接；当开关闭合时，电源模块上电，使排风扇进入工作状态：呼气时，智能口罩内的气压增大，排气阀打开，智能口罩内用户呼出的废气在排风扇的引流作用下经排气阀排出。本发明能够将智能口罩内用户每次呼出的气体彻底排干净，同时还可以节省能耗。

Description

一种智能口罩

技术领域

本发明属于劳保用品技术领域，尤其涉及一种智能口罩。

背景技术

呼吸防护用品特别是口罩，对防止粉尘颗粒污染物进入人体、减少对涉尘人员健康的损害和预防疾病的传播具有非常重要的作用。

目前市场上所见的各种口罩均只注重于对外部污染物的屏蔽，而人体自身呼出的废气则无法顺畅排出，存留于口罩内，下次吸气时存留于口罩内的废气又会重新进入人体，从而造成人体缺氧。现有部分口罩虽然增加了排气阀，使得废气排出量增大，可以缓解人体胸闷的程度；但是，在排气阀关闭后，依然会有部分废气停留在口罩内，随着呼吸时间的加长，这些停留在口罩内的废气仍然会造成人体缺氧。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种智能口罩，旨在解决上述排气阀关闭后，依然会有部分废气停留在口罩内，随着呼吸时间的加长，这些停留在口罩内的废气仍然会造成人体缺氧的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种智能口罩，包括用于覆盖使用者口和鼻的口罩主体、用于佩戴所述智能口罩的口罩系带，所述口罩主体上设置有排气阀，其特征在于，所述口罩主体上靠近所述排气阀处设置有排风扇，所述口罩主体上还设置有开关和电源模块，其中，所述电源模块、所述开关以及所述排风扇依次电性连接，所述电源模块还与所述排风扇电性连接；

当所述开关闭合时，所述电源模块上电，使所述排风扇进入工作状态：呼气时，所述智能口罩内的气压增大，所述排气阀打开，所述智能口罩内用户呼出的废气在所述排风扇的引流作用下经所述排气阀排出。

在本发明所述的智能口罩中，所述口罩主体内侧还包括依次电性连接的气压检测模块、微处理器模块以及控制模块；所述气压检测模块、所述微处理器模块、所述控制模块均与所述电源模块电性连接，所述控制模块还与所述排风扇电性连接；其中，所述微处理器模块用于：

在所述电源模块上电时根据所述气压检测模块采集的气压变化信号判断所述智能口罩内的呼吸状态；

当所述智能口罩内的呼吸状态为呼气时输出第一控制信号，以使所述控制模块驱动所述排风扇工作，使所述智能口罩内用户呼出的废气在所述排风扇的引流作用下经所述排气阀排出；

当所述智能口罩内的呼吸状态为吸气时输出第二控制信号，以使所述控制模块关闭所述排风扇。

在本发明所述的智能口罩中，还包括用于将预先编辑好的软件控制程序烧录到所述微处理器模块的程序烧录接口模块，所述程序烧录接口模块分别与所述微处理器模块和所述电源模块电性连接。

在本发明所述的智能口罩中，所述电源模块包括充电单元、电池单元以及稳压单元，其中所述充电单元与所述电池单元电性连接，所述稳压单元的输入端与所述开关、所述排风扇以及所述控制模块电性连接，所述稳压单元的输出端分别与所述气压检测模块、所述微处理器模块以及所述程序烧录接口模块电性连接，所述电池单元还通过所述开关连接至所述排风扇和所述控制模块。

在本发明所述的智能口罩中，所述稳压单元由稳压芯片、第一电容、第二电容以及第三电容组成；所述稳压芯片的电压输入端经第一电容和第二电容连接至所述稳压芯片的电压输出端、经第三电容接地、还连接至所述开关、所述排风扇以及所述控制模块；所述稳压芯片的电压输出端分别与所述气压检测模块、所述微处理器模块以及所述程序烧录接口模块电性连接；所述稳压芯片的接地端接地。

在本发明所述的智能口罩中，所述充电单元由充电接口、第二三极管、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第二二极管、第三二极管、稳压二极管组成；

所述第二三极管的集电极连接至所述充电接口输出端的正极、通过所述第六电阻连接至所述第三二极管的阳极、通过所述第七电阻连接至所述第二三极管的基极以及所述第二二极管的阳极和所述稳压二极管的阴极；所述第二二极管的发射极通过所述第八电阻连接至所述第二二极管的阴极以及所述电池单元的正极；所述第二二极管的阴极还通过所述第九电阻和所述第十电阻连接至所述电池单元的负极以及所述第三二极管的阴极和所述稳压二极管的阳极；所述充电接口输出端的负极接地；所述电池单元的正极还通过所述开关连接至所述排风扇和所述控制模块。

在本发明所述的智能口罩中，所述电池单元为4.2V的锂电池。

在本发明所述的智能口罩中，所述气压检测模块由数字气压传感器芯片、第一电阻、第二电阻、第五电容以及第六电容组成；所述微处理器模块由微处理器芯片、以及第四电容组成；所述程序烧录接口模块由程序烧录接口、第三电阻以及第七电容组成；

所述数字气压传感器芯片的引脚a2经所述第六电容接地、并与引脚a3共接后连接至所述稳压芯片的电压输出端，引脚a5连接至所述微处理器芯片的引脚b4、并经第二电阻连接至所述电源模块，引脚a6连接至所述微处理器芯片的引脚b5、并经第一电阻和第五电容与引脚a7共接后接地；

所述微处理器芯片的引脚b1连接至所述稳压芯片的电压输出端、并经第四电容与引脚b8共接后接地，引脚b2连接至所述控制模块，引脚b6连接至所述程序烧录接口的引脚c4，引脚b7连接至所述程序烧录接口的引脚c2；

所述程序烧录接口的引脚c1连接至所述稳压芯片的电压输出端，引脚c3接地，引脚c4还分别经第三电阻连接至所述电源模块、经第七电容接地。

在本发明所述的智能口罩中，所述控制模块由第一三极管、第一二极管、第四电阻、第五电阻以及第八电容组成；

所述第一三极管的基极经所述第五电阻连接至所述微处理器芯片的引脚b2，发射极接地，集电极经第四电阻连接至所述第一二极管的阳极以及排风扇的负极接线端子，所述第一二极管的阴极经第八电容接地、并连接至所述排风扇的阳极接线端子以及通过所述开关连接至所述电池单元的正极。

在本发明所述的智能口罩中，所述数字气压传感器芯片为BMP180芯片，所述微处理器芯片为单片机。

本发明实施例的由于在口罩主体上靠近排气阀处设置有排风扇，口罩主体上还设置有开关和电源模块，电源模块、开关以及排风扇依次电性连接，电源模块还与排风扇电性连接；当开关闭合时，电源模块上电，使排风扇进入工作状态：呼气时，智能口罩内的气压增大，排气阀打开，智能口罩内用户呼出的废气在排风扇的引流作用下经排气阀排出，从而能够将智能口罩内用户每次呼出的废气彻底排出。此外，本发明实施例由于采用微处理器模块根据气压检测模块采集的气压变化信号判断智能口罩内的呼吸状态；当智能口罩内的呼吸状态为呼气时输出第一控制信号，以使控制模块驱动排风扇工作，将智能口罩内用户呼出的废气排出；当智能口罩内的呼吸状态为吸气时输出第二控制信号，以使控制模块关闭排风扇，从而能够在彻底排干净智能口罩内用户每次呼出的气体的同时节省能耗。

附图说明

图1是本发明实施例提供的智能口罩中口罩主体的结构框图。

图2是本发明另一实施例提供的智能口罩中口罩主体的结构框图。

图3是本发明另一实施例提供的智能口罩中口罩主体的具体电路工作原理图。

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。

为了解决现有技术中所存在的口罩的排气阀关闭后，依然会有部分废气停留在口罩内，随着呼吸时间的加长，这些停留在口罩内的废气仍然会造成人体缺氧的缺陷，本发明的主要创新点在于：在口罩主体上靠近排气阀处设置有排风扇，口罩主体上还设置有开关和电源模块，电源模块、开关以及排风扇依次电性连接，电源模块还与排风扇电性连接；当开关闭合时，电源模块上电，使排风扇进入工作状态：呼气时，智能口罩内的气压增大，排气阀打开，智能口罩内用户呼出的废气在排风扇的引流作用下经排气阀排出。

本发明采用的上述的设计，解决了现有技术中所存在的口罩的排气阀关闭后，依然会有部分废气停留在口罩内，随着呼吸时间的加长，这些停留在口罩内的废气仍然会造成人体缺氧的缺陷，能够实现将口罩内用户每次呼出的气体彻底排干净的目的。

图1是本发明实施例提供的智能口罩中口罩主体的结构框图。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

参见图1所示，本发明实施例提供的一种智能口罩，包括用于覆盖使用者口和鼻的口罩主体、用于佩戴所述智能口罩的口罩系带，所述口罩主体上设置有排气阀1，所述口罩主体上靠近所述排气阀1处设置有排风扇2，所述口罩主体上还设置有开关4和和电源模块3，其中，所述电源模块3、开关4、以及所述排风扇2依次电性连接，且所述电源模块3还与所述排风扇2电性连接；

当所述开关4闭合时，所述电源模块3上电，使所述排风扇2进入工作状态：呼气时，所述智能口罩内的气压增大，所述排气阀1打开，所述智能口罩内用户呼出的废气在所述排风扇2的引流作用下经所述排气阀1排出；吸气时，所述智能口罩内的气压减少，所述排气阀1关闭。应当理解的是，本实施例中的排风扇2可以为排风机，也可以为抽风机；当该排风扇2为排风机时，其对应设置在口罩主体上靠近排气阀1内侧的位置；当该排风扇2为抽风机时，其对应设置在口罩主体上靠近排气阀1外侧的位置。

本实施例由于在口罩主体上靠近排气阀1处设置有排风扇2，因此可以使智能口罩内用户呼出的废气在排风扇2的引流作用下经排气阀1排出，从而能够实现将智能口罩内用户每次呼出的废气彻底排出的目的。

图2是本发明另一实施例提供的智能口罩中口罩主体的结构框图。参见图2所示，相对于上一实施例，本实施例中所述口罩主体内侧还包括依次电性连接的气压检测模块5、微处理器模块6以及控制模块7；所述气压检测模块5、所述微处理器模块6、所述控制模块7均与所述电源模块3电性连接，所述控制模块7还与所述排风扇2电性连接；其中，所述微处理器模块6用于：

在所述电源模块3上电时根据所述气压检测模块5采集的气压变化信号判断所述智能口罩内的呼吸状态；

当所述智能口罩内的呼吸状态为呼气时输出第一控制信号，以使所述控制模块7驱动所述排风扇2工作，使智能口罩内用户呼出的废气在排风扇2的引流作用下经排气阀1排出；

当所述智能口罩内的呼吸状态为吸气时输出第二控制信号，以使所述控制模块7关闭所述排风扇2，减少不必要的能耗。

进一步的，该智能口罩还包括用于将预先编辑好的软件控制程序烧录到所述微处理器模块6的程序烧录接口模块8，所述程序烧录接口模块8分别与所述微处理器模块6和所述电源模块3电性连接。

进一步的，所述电源模块3包括充电单元31、电池单元32以及稳压单元33，其中所述充电单元31与所述电池单元32电性连接，所述稳压单元33的输入端与所述开关4、所述排风扇2以及所述控制模块7电性连接，所述稳压单元33的输出端分别与所述气压检测模块5、所述微处理器模块6以及所述程序烧录接口模块8电性连接，所述电池单元32还通过所述开关4连接至所述排风扇2和所述控制模块7。

相对于上一实施例，本实施例中由于采用微处理器模块6根据气压检测模块5采集的气压变化信号判断智能口罩内的呼吸状态；当智能口罩内的呼吸状态为呼气时输出第一控制信号，以使控制模块7驱动排风扇2工作，将智能口罩内用户呼出的废气排出；当智能口罩内的呼吸状态为吸气时输出第二控制信号，以使控制模块7关闭排风扇2，从而能够在彻底排干净智能口罩内用户每次呼出的气体的同时节省能耗。

图3是本发明另一实施例提供的智能口罩中口罩主体的具体电路工作原理图。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。参见图3所示：

在本实施例中，所述稳压单元33由稳压芯片U4、第一电容C1、第二电容C2以及第三电容C3组成；所述稳压芯片U4的电压输入端经第一电容C1和第二电容C2连接至所述稳压芯片U4的电压输出端、经第三电容C3接地、还连接至开关4、所述排风扇2以及所述控制模块7；所述稳压芯片U4的电压输出端分别与所述气压检测模块5、所述微处理器模块6以及所述程序烧录接口模块8电性连接；所述稳压芯片U4的接地端接地；所述电池单元32的正极还与所述开关4、所述排风扇2和所述控制模块7连接，所述电池单元32的负极接地。优选的，本实施例中所述电池单元32为4.2V的锂电池。

本实施例中的稳压单元33主要用于将电池单元32输出的4.2V直流电压转换为3.3V的直流电压为气压检测模块5、微处理器模块6以及程序烧录接口模块8供电；本实施例中的控制模块7和排风扇2直接连接至电池单元32的正极，由电池单元32输出的4.2V直流电压供电。

在本实施例中，所述充电单元31由充电接口J1、第二三极管Q2、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第二二极管D2、第三二极管D3、稳压二极管D4组成；

所述第二三极管Q2的集电极连接至所述充电接口JI输出端的正极、通过所述第六电阻R6连接至所述第三二极管D3的阳极、通过所述第七电阻R7连接至所述第二三极管Q2的基极以及所述第二二极管D2的阳极和所述稳压二极管D4的阴极；所述第二二极管D2的发射极通过所述第八电阻R8连接至所述第二二极管D2的阴极以及所述电池单元32的正极；所述第二二极管D2的阴极还通过所述第九电阻R9和所述第十电阻R10连接至所述电池单元32的负极以及所述第三二极管D3的阴极和所述稳压二极管D4的阳极；所述充电接口就输出端的负极接地；所述电池单元32的正极还通过所述开关4连接至所述排风扇2和所述控制模块7。

在本实施例中，所述气压检测模块5由数字气压传感器芯片U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第五电容C5以及第六电容C6组成；所述微处理器模块6由微处理器芯片U2、以及第四电容C4组成；所述程序烧录接口模块8由程序烧录接口U3、第三电阻R3以及第七电容C7组成；在具体实现实时，本实施例中的所述数字气压传感器芯片U2可以为但不限于BMP180芯片；

所述数字气压传感器芯片U2的引脚a2经所述第六电容C6接地、并与引脚a3共接后连接至所述稳压芯片U4的电压输出端，引脚a5连接至所述微处理器芯片U2的引脚b4、并经第二电阻R2连接至所述电源模块3，引脚a6连接至所述微处理器芯片U2的引脚b5、并经第一电阻R1和第五电容C5与引脚a7共接后接地；

所述微处理器芯片U2的引脚b1连接至所述稳压芯片U4的电压输出端、并经第四电容C4与引脚b8共接后接地，引脚b2连接至所述控制模块7，引脚b6连接至所述程序烧录接口U3的引脚c4，引脚b7连接至所述程序烧录接口U3的引脚c2；可选的，所述微处理器芯片U2为通用的单片机。

所述程序烧录接口U3的引脚c1连接至所述稳压芯片U4的电压输出端，引脚c3接地，引脚c4还分别经第三电阻R3连接至所述电源模块3、经第七电容C7接地。

在本实施例中，智能口罩在进行程序烧录前需要先利用USB数据线将程序烧录接口模块8中的程序烧录接口U3与外部存储有预先编辑好的软件控制程序的计算机连接起来，利用外部计算机通过该程序烧录接口U3将预先编辑好的软件控制程序烧录至微处理器模块6中的微处理器芯片U2，以使微处理器芯片U2实现相应的控制功能。

在本实施例中，所述控制模块7由第一三极管Q1、第一二极管D1、第四电阻R4、第五电阻R5以及第八电容C8组成；所述第一三极管Q1的基极经所述第五电阻R5连接至所述微处理器芯片U2的引脚b2，发射极接地，集电极经第四电阻R4连接至所述第一二极管D1的阳极以及排风扇2的负极接线端子，所述第一二极管D1的阴极经第八电容C8接地、并连接至所述排风扇2的阳极接线端子以及通过所述开关4连接至所述电池单元32的正极。

在本实施例中，当智能口罩内的呼吸状态为呼气时，口罩内的气压由小变大，此时微处理器芯片U2会根据数字气压传感器芯片U2采集的气压变化信号输出高电平，使控制模块7中的第一三极管Q1导通，从而可以驱动排风扇2进入工作，以将智能口罩内用户呼出的废气彻底排出；当智能口罩内的呼吸状态为吸气时，口罩内的气压由大变小，此时微处理器芯片U2会根据数字气压传感器芯片U2采集的气压变化信号输出低电平，使控制模块7中的第一三极管Q1截止，从而关闭排风扇2，以达到节能的目的。

综上，本发明实施例提供的智能口罩解决了现有技术中所存在的口罩的排气阀1关闭后，依然会有部分废气停留在口罩内，随着呼吸时间的加长，这些停留在口罩内的废气仍然会造成人体缺氧的缺陷，能够实现将口罩内用户每次呼出的气体彻底排干净的目的，同时还能节省能耗。

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 (7)

1.一种智能口罩，包括用于覆盖使用者口和鼻的口罩主体、用于佩戴所述智能口罩的口罩系带，所述口罩主体上设置有排气阀，其特征在于，所述口罩主体上靠近所述排气阀处设置有排风扇，所述口罩主体上还设置有开关和电源模块，其中，所述电源模块、所述开关以及所述排风扇依次电性连接，所述电源模块还与所述排风扇电性连接；

当所述开关闭合时，所述电源模块上电，使所述排风扇进入工作状态：呼气时，所述智能口罩内的气压增大，所述排气阀打开，所述智能口罩内用户呼出的废气在所述排风扇的引流作用下经所述排气阀排出；吸气时，所述智能口罩内的气压减小，所述排风扇关闭；

所述口罩主体内侧还包括依次电性连接的气压检测模块、微处理器模块以及控制模块；所述气压检测模块、所述微处理器模块、所述控制模块均与所述电源模块电性连接，所述控制模块还与所述排风扇电性连接；其中，所述微处理器模块用于：

在所述电源模块上电时根据所述气压检测模块采集的气压变化信号判断所述智能口罩内的呼吸状态；

当所述智能口罩内的呼吸状态为呼气时输出第一控制信号，以使所述控制模块驱动所述排风扇工作，使所述智能口罩内用户呼出的废气在所述排风扇的引流作用下经所述排气阀排出；

当所述智能口罩内的呼吸状态为吸气时输出第二控制信号，以使所述控制模块关闭所述排风扇；

所述排风扇为抽风机，设置在口罩主体上靠近排气阀外侧的位置；

稳压单元由稳压芯片、第一电容、第二电容以及第三电容组成；所述稳压芯片的电压输入端经第一电容和第二电容连接至所述稳压芯片的电压输出端、经第三电容接地、还连接至所述开关、所述排风扇以及所述控制模块；所述稳压芯片的电压输出端分别与所述气压检测模块、所述微处理器模块以及程序烧录接口模块电性连接；所述稳压芯片的接地端接地；

所述电源模块包括充电单元、电池单元以及稳压单元；

所述充电单元由充电接口、第二三极管、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第二二极管、第三二极管、稳压二极管组成；

所述第二三极管的集电极连接至所述充电接口输出端的正极、通过所述第六电阻连接至所述第三二极管的阳极、通过所述第七电阻连接至所述第二三极管的基极以及所述第二二极管的阳极和所述稳压二极管的阴极；所述第二二极管的发射极通过所述第八电阻连接至所述第二二极管的阴极以及所述电池单元的正极；所述第二二极管的阴极还通过所述第九电阻和所述第十电阻连接至所述电池单元的负极以及所述第三二极管的阴极和所述稳压二极管的阳极；所述充电接口输出端的负极接地；所述电池单元的正极还通过所述开关连接至所述排风扇和所述控制模块。

2.如权利要求1所述的智能口罩，其特征在于，还包括用于将预先编辑好的软件控制程序烧录到所述微处理器模块的程序烧录接口模块。

3.如权利要求2所述的智能口罩，其特征在于，所述充电单元与所述电池单元电性连接，所述稳压单元的输入端与所述开关、所述排风扇以及所述控制模块电性连接，所述稳压单元的输出端分别与所述气压检测模块、所述微处理器模块以及所述程序烧录接口模块电性连接，所述电池单元还通过所述开关连接至所述排风扇和所述控制模块。

4.如权利要求3所述的智能口罩，其特征在于，所述电池单元为4.2V的锂电池。

5.如权利要求4所述的智能口罩，其特征在于，所述气压检测模块由数字气压传感器芯片、第一电阻、第二电阻、第五电容以及第六电容组成；所述微处理器模块由微处理器芯片、以及第四电容组成；所述程序烧录接口模块由程序烧录接口、第三电阻以及第七电容组成；

所述数字气压传感器芯片的引脚a2经所述第六电容接地、并与引脚a3共接后连接至所述稳压芯片的电压输出端，引脚a5连接至所述微处理器芯片的引脚b4、并经第二电阻连接至所述电源模块，引脚a6连接至所述微处理器芯片的引脚b5、并经第一电阻和第五电容与引脚a7共接后接地；

所述微处理器芯片的引脚b1连接至所述稳压芯片的电压输出端、并经第四电容与引脚b8共接后接地，引脚b2连接至所述控制模块，引脚b6连接至所述程序烧录接口的引脚c4，引脚b7连接至所述程序烧录接口的引脚c2；

所述程序烧录接口的引脚c1连接至所述稳压芯片的电压输出端，引脚c3接地，引脚c4还分别经第三电阻连接至所述电源模块、经第七电容接地。

6.如权利要求5所述的智能口罩，其特征在于，所述控制模块由第一三极管、第一二极管、第四电阻、第五电阻以及第八电容组成；

所述第一三极管的基极经所述第五电阻连接至所述微处理器芯片的引脚b2，发射极接地，集电极经第四电阻连接至所述第一二极管的阳极以及排风扇的负极接线端子，所述第一二极管的阴极经第八电容接地、并连接至所述排风扇的阳极接线端子以及通过所述开关连接至所述电池单元的正极。

7.如权利要求6所述的智能口罩，其特征在于，所述数字气压传感器芯片为BMP180芯片，所述微处理器芯片为单片机。