CN106157578A - 适用于柔性印刷粪尿传感器的超低功耗无线发射器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于柔性印刷粪尿传感器的超低功耗无线发射器，包括四个部分：快速连接部件102、超低功耗无线发射模块103、电源104、应用软件105（图中以APP三个字母表示）。该发射器可以实现柔性印刷粪尿传感器信号的无线电发射。该装置结构简单、可重复使用、功耗极低、辐射功率极小、发射距离远、抗干扰、方便与常用带有无线接收功能的智能终端连接、操作简单和廉价。

Description

适用于柔性印刷粪尿传感器的超低功耗无线发射器

技术领域

本发明涉及电子与通信领域，具体的说是一种适用于柔性印刷粪尿传感器的超低功耗无线发射器。

背景技术

CN201420601861号中国专利申请公开了一种柔性印刷粪尿传感器，这种传感器可以将尿不湿、纸尿裤里面有无粪尿排泄物的信号，转化成可探测的电学量。柔性印刷粪尿传感器是穿戴在人身上的，为了方便将信号传出，信号传输方式，最好是无线的，因此就需要一个与之相连的无线发射器。

柔性印刷粪尿传感器是一次性的、用完即扔，而无线发射器基于成本方面考虑，不可能也是一次性的，必须是多次使用，发射器和传感器之间必须是快速连接，方便更换传感器。由于无线发射器离人体距离近，所以辐射功率受到极为苛刻的限制，必须在人体能承受的安全范围以下，且发射距离得足够远。接收方面，有些情况需要多个无线发射器，同时向一个接受设备发送信号，各个无线发射器发送出的信号，必须能够编码区分以免相互干扰。为了让人们以非常廉价方便的方式接收和解读无线发射器发射出的信号，最好不需要额外的接收装置，最好是能借助于人们常用的带有无线接收功能的智能终端，通过安装软件升级，即可接收信号。满足这种柔性印刷粪尿传感器的专用无线发射器，目前还没有。

现有技术中，CN201020190061号中国专利，公开了一种尿不湿无线遥控报警器，包括信息采集无线编码发射部分和信号接收解码报警部分。此种报警器电路复杂、发射器编码性不强、容易相互干扰，还需要专门的信号接收报警部分。此种技术不能满足柔性印刷粪尿传感器在生活中广泛应用的需要。

目前市面上已经有多家公司推出了超低功耗无线发射芯片，不仅功耗低，而且功能强大，利用一枚纽扣电池供电，可以让无线发射芯片工作一年以上。德州仪器(TEXAUS INSTRUMENTS)分别推出了：符合蓝牙4.0标准的蓝牙芯片CC2540、超低功耗无线网际网络（Wi-Fi）芯片CC3100、超低功耗ZigBee芯片CC2630等，这些芯片均具有超低功耗和很强的编码抗干扰能力，而且也方便接入用户现有的智能终端。

有鉴于此，有必要提供一种适用于柔性印刷粪尿传感器的超低功耗无线发射器。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明公开一种适用于柔性印刷粪尿传感器的超低功耗无线发射器，包括：

快速连接部件，用以将所述发射器的输入电路部分与柔性印刷粪尿传感器的输出电极部分快速连接构成电通路；

超低功耗无线发射模块，用以将柔性印刷粪尿传感器的电学量信号转化成编码无线电波，并且发送出去；

电源，用以支持超低功耗无线发射模块的电源供应；

应用软件，用以安装在人们现有常见的带有无线接收功能的智能终端中，利用智能终端已有的无线接收装置，对所述发射器发射出的无线电波做解读和响应。

作为本发明的进一步改进，所述快速连接部件，可以是：电缆快速插头、电线鳄鱼夹、卡线器、航空插头、BNC插头、探针。

作为本发明的进一步改进，所述超低功耗无线发射模块可以由：超低功耗无线发射芯片、采样电阻和模数转化器（ADC）组合而成。

作为本发明的进一步改进，所述超低功耗无线发射模块，也可以是集无线发射、数据处理、采样电阻和模数转化器（ADC）为一体的专用超低功耗芯片。

作为本发明的进一步改进，所述超低功耗无线发射芯片可以是：超低功耗蓝牙（Bluetooth）模块、超低功耗无线网际网络（Wi-Fi）模块、超低功耗ZigBee模块、超低功耗GPRS模块。

作为本发明的进一步改进，所述超低功耗无线发射芯片可以是：CC2540、CC3100、CC2630、SIM800L芯片。

作为本发明的进一步改进，所述电源可以是干电池，纽扣电池，太阳能电池。

作为本发明的进一步改进，所述应用软件可以运行在：智能手机、掌上电脑、私人电脑（PC）、路由器、网络服务器、智能可穿戴设备。

作为本发明的进一步改进，所述适用于柔性印刷粪尿传感器的超低功耗无线发射器还可以外面添加一个罩子、用以保护内部的快速连接部件、超低功耗无线发射模块和电源。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供一种适用于柔性印刷粪尿传感器的超低功耗无线发射器，以快速连接部件、超低功耗无线发射模块、电源和处理软件为基础，实现柔性印刷粪尿传感器信号的发射。该装置具有：结构简单、可重复使用、功耗极低、辐射功率极小、发射距离远、抗干扰、方便与常用带有无线接收功能的智能终端连接、操作简单和廉价等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明具体实施例中适用于柔性印刷粪尿传感器的超低功耗无线发射器的结构示意图；

图2所示为本发明具体实施例中适用于柔性印刷粪尿传感器的超低功耗无线发射器的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参图1所示，适用于柔性印刷粪尿传感器的超低功耗无线发射器，包括四个部分：快速连接部件102、超低功耗无线发射模块103、电源104、应用软件105（图中以APP三个字母表示）。为了让整个传感系统更完整，图中也有柔性印刷粪尿传感器101和智能终端106。快速连接部件102采用的是鳄鱼夹的形式，夹子的上颌和下颌是绝缘材料制作的，但内表面镶嵌有可以导电的电极。

快速连接部件102的上下颌，夹持住柔性印刷粪尿传感器101，并且让上下颌电极分别与柔性印刷粪尿传感器101的两输出电极接通，这样柔性印刷粪尿传感器101就很方便地接入了适用于柔性印刷粪尿传感器的超低功耗无线发射器的电路部分。

超低功耗无线发射模块103采用的是德州仪器（TI）推出的超低功耗蓝牙4.0芯片CC2540。CC2540芯片里面含有微处理器（MCU）和模数转化器（ADC）资源。CC2540芯片、供电电源、驱动电路、采样电阻和天线，构成发射器的硬件组成。通过对CC2540芯片里面的资源的编程，可以将柔性印刷粪尿传感器101的电阻阻值，转化成数字信号通过蓝牙信号发射出去。

电源104采用的是锂离子纽扣电池CR1220，由于超低功耗无线发射模块103需要的功率小，一颗锂离子纽扣电池CR1220，足够让其工作一年以上。

应用软件105，是运行在具有无线接收功能的智能终端106上的。具有蓝牙信号接收功能的智能终端106可以是智能手机，相应地应用软件105就可以是智能手机的应用软件APP。应用软件105负责调用智能终端106的蓝牙接收模块，通过与超低功耗无线发射模块103建立通讯链路，接收和解析传回来的蓝牙信号信号。由于蓝牙信号里面包含有柔性印刷粪尿传感器101的电阻阻值信息，因此应用软件105也负责对阻值记录和分析，当阻值信息超过某一设置的临界点时，让智能终端106发生一定的响应和报警，以起到通知和提醒人们的作用。

参图2所示的是本发明具体实施例中适用于柔性印刷粪尿传感器的超低功耗无线发射器的电路原理。图中：201是超低功耗蓝牙发射芯片CC2540；202所示的电气符号是用于驱动芯片的电容，旁边的12pF代表的是电容的容量值，图中其它电容符号同理，忽略不再介绍；203所示的电气符号是用于驱动芯片的接地符号，与电池的负极相连，图中其它的接地符号同理，忽略不再介绍；204所示的电气符号是用于驱动芯片的无源晶振，旁边的32MHz代表晶振的振荡频率为32MHz，图中其它晶振符号同理，忽略不再介绍；205所示的电气符号是用于驱动芯片的电感，旁边的2nH代表电感的数值为2nH，图中其它电感符号同理，忽略不再介绍；206所示的电气符号是天线，通过一系列的电容电感，最终与芯片201的输出引脚25和26相连；207所示的电气符号是用于驱动芯片的电阻，旁边的56KΩ代表电阻的数值为56KΩ；208所示的电气符号是用于驱动芯片的电源，旁边的3.0V代表电源的电压数值为3.0V，208对应于参图1中的104锂离子纽扣电池；209所示的两个电路端子S1和S2，分别对应于参图1中的快速连接部件102上下颌里面的电极，图中S1和S2用来分别接触柔性印刷粪尿传感器101的两个电极；210是阻值为1MΩ的采样电阻，与印刷粪尿传感器101串联后，与电源构成采样电路回路。由于印刷粪尿传感器101的阻值变化会导致采样电路回路中的电流变化，进而采样电阻210两端的电压发生变化。超低功耗蓝牙发射芯片CC2540具有模数转化器（ADC）资源，通过编程控制，可以让CC2540的第8和第9引脚具有模数转化的功能，进而获得采样电阻210两端的电压数值。通过对CC2540芯片里面的资源的编程，可以将采样电阻210两端的电压数值，转化成柔性印刷粪尿传感器101的电阻阻值，并且将阻值的数字信号通过无线电信号发射出去。

Claims (9)

1.一种适用于柔性印刷粪尿传感器的超低功耗无线发射器，其特征在于包括：快速连接部件、超低功耗无线发射模块、电源和应用软件四个部分，其中：快速连接部件，用以将所述发射器的输入电路部分与柔性印刷粪尿传感器的输出电极部分快速连接构成电通路；超低功耗无线发射模块，用以将柔性印刷粪尿传感器的电学量信号转化成编码无线电波，并且发送出去；电源，用以支持超低功耗无线发射模块的电源供应；应用软件，用以安装在人们现有常见的带有无线接收功能的智能终端中，利用智能终端已有的无线接收装置，对所述发射器发射出的无线电波做解读和响应。

2.根据权利要求1所述的适用于柔性印刷粪尿传感器的超低功耗无线发射器，其特征在于所述快速连接部件，可以是：电缆快速插头、电线鳄鱼夹、卡线器、航空插头、BNC插头、探针。

3.根据权利要求1所述的适用于柔性印刷粪尿传感器的超低功耗无线发射器，其特征在于所述超低功耗无线发射模块可以由：超低功耗无线发射芯片、采样电阻和模数转化器（ADC）组合而成。

4.根据权利要求1所述的适用于柔性印刷粪尿传感器的超低功耗无线发射器，其特征在于所述电源可以是干电池，纽扣电池，太阳能电池。

5.根据权利要求1所述的适用于柔性印刷粪尿传感器的超低功耗无线发射器，其特征在于所述应用软件可以运行在：智能手机、掌上电脑、私人电脑（PC）、路由器、网络服务器、智能可穿戴设备。

6.根据权利要求1所述的适用于柔性印刷粪尿传感器的超低功耗无线发射器，其特征在于所述适用于柔性印刷粪尿传感器的超低功耗无线发射器还可以外面添加一个罩子、用以保护内部的快速连接部件、超低功耗无线发射模块和电源。

7.根据权利要求1所述的适用于柔性印刷粪尿传感器的超低功耗无线发射器，其特征在于所述超低功耗无线发射模块，也可以是集无线发射、数据处理、采样电阻和模数转化器（ADC）为一体的专用超低功耗芯片。

8.根据权利要求3所述的适用于柔性印刷粪尿传感器的超低功耗无线发射器，其特征在于所述超低功耗无线发射芯片可以是：超低功耗蓝牙（Bluetooth）模块、超低功耗无线网际网络（Wi-Fi）模块、超低功耗ZigBee模块、超低功耗GPRS模块。

9.根据权利要求3所述的适用于柔性印刷粪尿传感器的超低功耗无线发射器，其特征在于所述超低功耗无线发射芯片可以是：CC2540、CC3100、CC2630、SIM800L芯片。