CN107018221B - 一种智能手机壳及智能防护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能手机壳及智能防护方法，通过手机壳中的安装电子系统，确保手机壳能够判别手机处于跌落状态，以减小安全气囊误触发几率，并保证手机与地面撞击前弹出气囊保护手机。
Description
技术领域
本发明属于手机领域，特别涉及一种智能手机壳及智能防护方法
背景技术
现代社会，手机对于人们来说基本是一个必需品，而随着生活水平提高，人们不断地追求更好的手机，要求手机有更高的配置，需求之一便是手机的屏幕分辨率越来越高，同样的，手机屏幕的价格也越来越贵，如某品牌的曲面屏，摔碎之后更换价格达到2000元，相当于手机价格的三分之一。因此希望可以发明一种新的手机壳，以确保在正常高度范围内，手机无论以哪个角度掉落都不会摔坏屏幕，本发明将汽车安全气囊的技术应用到手机壳上，通过反应物反应产生大量气体，使手机壳内的弹性薄膜膨胀，包裹住手机来缓冲掉落的冲击，确保手机不会有损伤。据调查，仅英国iPhone 用户每年维修费用就高达数十亿英镑，因而这种手机安全系统将具有广阔的应用市场。现有的手机壳保护手机方案都不够完善，已知的手机壳安全系统技术方案中，均是在手机壳与地面撞击后安全系统方才工作，手机壳仅为一个缓冲部件，因不能够将手机触地的冲击有效吸收，所以不能有效防止手机碎屏。
发明内容
本发明解决的技术问题是：通过手机壳中的安装电子系统，确保手机壳能够判别手机处于跌落状态，以减小安全气囊误触发几率，并保证手机与地面撞击前弹出气囊保护手机。
本发明的技术方案是：一种智能防护手机壳，包括支撑层4和外包裹层1，气囊薄膜2和反应层3；外包裹层1上设有若干光敏电阻9；所述支撑层4和外包裹层1相互衔接形成手机壳最外层，支撑层4内壁与手机接触；反应层3为最内层，气囊薄膜2位于反应层3和手机壳最外层之间，且气囊薄膜2包裹反应层3；反应层3和气囊薄膜2之间设有电路板6，反应层3由放电装置5和反应材料组成；电路板6上有若干触点，其中两个触点与放电装置5通过导线7连接，一部分与外包裹层1上的若干光敏电阻9连接；一部分与开关K1、开关K2连接，；所述放电装置包括密封条11和金属尖端12，密封条11内设有易燃物、电路板6；所述电路板6包括主控制电路和辅助控制电路，其中主控制电路由纽扣电池D1、开关K1、贴片光敏电阻9、微处理器相互串联连接而成，在贴片光敏电阻9上并联有开关K2；辅助控制线路包括重力传感器和计时器电路，计时器电路由计时器、纽扣电池D2和外部的放电装置5串联连接而成，计时器起控制该电路闭合作用，并与微处理器并联连接。
本发明的进一步技术方案是：所述密封条11中的易燃物为硝酸钾、硫磺、木炭粉末混合物。
本发明的进一步技术方案是：所述反应层3中的反应材料为硝酸铵。
本发明的进一步技术方案是：一种智能防护手机壳的智能防护方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：初始工作条件判断：闭合开关K1，手机壳进入防护状态，此时进入步骤二；断开开关K1，断开开关K2时，或者断开开关K1，闭合开关K2时，进入步骤三；
步骤二：分为以下子步骤：
子步骤一，当所有贴片光敏电阻9感应相对光强大于等于0.3mcd 时，闭合开关K1，断开开关K2；重力传感器将手机的瞬时电压信号传入微处理器，微处理器根据各个电压信号测得手机跌落时各个瞬间的加速度，当到达手机跌落高度为1米对应的加速度时，微处理器给计时器发送计时指令，计时器计时，当到达提前设定的时间后，时间计时器中内置开关自动闭合，使辅助控制电路接通，电荷在放电装置5内的金属尖端大量聚集，产生尖端放电，促使放电装置5反应物密封条11内包裹的反应物发生化学反应，释放足够热量，使周围反应材料受热发生化学反应，释放大量气体，保证手机落地前，弹性气囊薄膜2充气膨胀，手机缓冲落地；
子步骤二：当所有贴片光敏电阻9感应相对光强小于0.3mcd时，闭合开关K1，闭合开关K2，使得贴片光敏电阻9短路，使微处理器控制电路始终处于接通状态，微处理器可以不断感知手机各时刻的加速度，手机壳始终保持工作状态；
步骤三：手机壳进入非防护状态。
发明效果
本发明的技术效果在于：与国内现有技术方案相比，本发明技术方案具有下述明显优点：
1.手机壳具有自主识别手机是否处于跌落状态的功能。
2.能够有效减少安全气囊误触发几率。
3.可以保证手机在与地面撞击前安全气囊弹开，有效保护手机。
4.设有手动控制开关，可以让用户自由选择开启或闭合安全气囊保护系统。
附图说明
图1为本装置正视图
图2为本装置俯视图
图3为本装置侧视图
图4为本装置内部剖视图
图5为本装置气囊弹开示意图
图6为本装置剖视图
图7为本装置反应层正面图
图8为本装置反应层透视图
图9为本装置反应层背面图
图10为放电装置示意图
图11为气囊薄膜正面图
图12为本装置气囊薄膜背面图
图13为本装置外包裹材质正面图
图14为本装置外包裹材质上的线路图
图15为本装置外包裹材质背面图
图16为本装置电路板示意图
图17为本装置信号流示意图
附图标记说明：1—外包裹层；2—气囊薄膜；3—反应层；4—支撑层；5—放电装置；6—电路板；7—导线；8—触点；9—贴片光敏电阻；10—开关K1和K2；11—密封条；12—金属尖端；
具体实施方式
参见图1-图17，本装置总体结构由四层构成，1为外包裹材质(与手接触的部分，可以设置不同材料)，2为气囊薄膜(其中包裹反应层)，3为反应层，4为支撑层(支撑手机和手机壳的外部结构)。在反应层中安装有放电装置5、电路板6。放电装置5 上安装有铜导线13、反应物密封条11、金属尖端12。电路板6上安装有重力传感器、微处理器、计时器、纽扣电池D1、纽扣电池D2、开关K1、触点8。在外包裹材质1 的中框上贴附有贴片光敏电阻9、手动控制开关K2。贴片光敏电阻9与电路板6间布置有铜导线7。
工作过程：手机运动过程，加速度使重力传感器中的不存在对称中心的异极晶体发生变形，进而产生电压，并将该电压信号发送给微处理器。由实验测得的加速度与电压关系，便可由电压测得加速度。
当手机放置于口袋中或手持手机时，贴片光敏电阻全部或部分被遮蔽，阻值极高，使得微处理器控制电路处于断开状态，安全气囊系统不工作。
在手机跌落过程，手机壳中框完全曝光，贴附于手机壳中框的串联贴片光敏电阻阻值迅速降低，微处理器电路接通，同时测得手机加速度达到1g后，微处理器给计时器发送计时指令，计时器开始计时，假设手机屏幕安全落地距离为1m，则由1m处自由落体时间为0.45s，假设有反应物反应到气囊弹开所需时间为0.05s，因此从安全距离自由落体时间(0.45s)中扣除气囊弹开所需时间(0.05s)，即当计时器计得手机处于重力加速度下运动时间达0.40s后，便打开纽扣电池D2开关，通过尖端放电，放电装置内发生化学反应释放足量热量，促使周围反应物发生化学反应，释放大量气体，保证手机落地前，气囊弹开，手机缓冲落地。若计时器计得手机处于重力加速度下运动时间不足0.40s，加速度便已改变，则微处理器发送停止计时信号，计时清零。
傍晚时，暗室环境中贴片光敏电阻阻值高，手机跌落时，安全气囊保护系统无法工作，这种情况下，可自主选择打开手动控制开关K2，将贴片光敏电阻短路，使得微处理器电路接通，安全气囊保持工作状态。
外包裹材质1和支撑层4连接在一起构成手机安全气囊保护壳外层，紧贴外层为气囊薄膜2，气囊薄膜2中包裹反应层3，反应层3中安装有放电装置5、电路板6和能释放气体的反应物硝酸铵。
外包裹材质1的中框四周贴附有个8贴片光敏电阻9，中框左右两侧延长度方向各均布3个贴片光敏电阻，在中框上下侧中间位置各贴附1个贴片光敏电阻。贴片光敏电阻9通过铜导线7与电路板6相连，铜导线7与电路板6连接方式为触点连接。
电路板6设置有主控制电路和辅助控制电路，主控制电路由纽扣电池D1、开关 K1、贴片光敏电阻9、微处理器串联连接而成，在贴片光敏电阻9上并联有手动控制开关K2。辅助控制线路包括重力传感器和计时器电路，计时器电路由计时器、放电装置5和纽扣电池D2串联连接而成，计时器起控制该电路闭合作用，并与微处理器并联连接。
放电装置由密封条11、金属尖端12及密封条11内的反应物硝酸铵组成，并由铜导线13与电路板通过触点8连接。
电路板6通过粘结方式贴附在气囊薄膜2的下表面，铜导线7一端与电路板触点8焊接，另一端穿过气囊薄膜2，与外包裹材质1中框四周贴附的贴片光敏电阻9焊接在一起。
对气囊材质要求：折叠性能好，长期折叠强度不降低；耐热性能优异，有益于抑制灼热的烟气迅速向外传热；强度高，富有弹性，耐冲击强度较高；与橡胶材料的粘结性能良好，可以选用棉纶长丝。
反应物密封条11中的易燃物质是硝酸钾、硫磺、木炭粉末混合物，可以通过电火花方式引燃，释放足够的热量，激发密封条11外部反应物硝酸铵发生化学反应释放足量气体。气囊薄膜2包裹区域统称为反应层3，反应层3设有放电装置5、电路板6 和反应材料，电路板6的底面通过粘结方式贴附在气囊薄膜2的内表面，并使电路板 6底面上的触点与气囊薄膜2上的开孔位置相对应。
在外部环境相对光强大于0.3mcd 时，此时外部光线好，为明亮环境下，手机壳外包裹层1上的若干光敏电阻9均受光照时，阻值迅速减小，主控制电路接通。当光敏电阻9部分或全部被遮蔽时，阻值极高，使得微处理器所处的控制电路处于断开状态，安全气囊系统不工作。
需要说明的是，相对光强指所处环境光强与自然光光强之比。每个光敏电阻感受到的相对光强均大于0.3mcd 时，认为电路接通；本实施例中，串联光敏电阻个数为7个，光敏电阻对光线十分敏感，随光照强度升高，电阻阻值迅速降低，已知资料显示光敏电阻在相对光强为0.1时，光敏电阻阻值为3500kΩ，相对光强为0.3mcd 时，阻值降至500k Ω,不是所有光敏电阻感受到的相对光强之和大于0.3mcd 时认为电路接通，因为一旦有一个光敏电阻感受到的相对光强过小，就会使其阻值迅速增大，电路总阻值也迅速增大，电路无法接通。
手机运动时，产生加速度使电路板6上重力传感器中的不存在对称中心的异极晶体发生变形，进而产生电压，并将该电压信号不断地发送给电路板6上的微处理器(由实验测得的加速度与电压关系，便可由电压测得加速度)，微处理器由测得的电压信号计算出手机各时刻的加速度。
在手机跌落过程，手机壳外包裹层1上的若干光敏电阻9完全曝光，串联在一起的若干光敏电阻9阻值迅速降低，微处理器控制电路接通，并由重力传感器测得的各瞬时电压信号，算得手机跌落过程各时刻的加速度，当测得手机加速度达到1g时，微处理器给电路板6计时器发送计时指令，计时器开始计时，假设手机屏幕安全落地距离为1m，则由1m处自由落体时间为0.45s，假设有反应物反应到气囊弹开所需时间为0.05s，因此从安全距离自由落体时间(0.45s)中扣除气囊弹开所需时间(0.05s)，即当计时器计得手机处于重力加速度下运动时间达0.40s后，计时器中内置开关闭合，使纽扣电池D2所在电路接通，电荷在反应层3放电装置5内的金属尖端大量聚集，产生尖端放电，促使放电装置5反应物密封条11内包裹的反应物发生化学反应，释放足够热量，使周围反应材料受热发生化学反应，释放大量气体，保证手机落地前，弹性气囊薄膜2充气膨胀，手机缓冲落地。当计时器计时时间不足0.40s，微处理器测得的加速度便不足1g，则微处理器向计时器发送停止计时信号，计时器计时清零。
在外部环境相对光强小于0.3mcd 时，此时外部光线不充足。本实施例中举例为黑暗环境中，光敏电阻9阻值极高，手机跌落时，微处理器控制电路依旧处于断开状态，安全气囊保护系统无法工作，这种情况下，可自主选择打开手动控制开关K2，将光敏电阻9短路，使得微处理器控制电路始终处于接通状态，微处理器可以不断感知手机各时刻的加速度，安全气囊保护系统始终保持工作状态。
开关K1为总开关，开关K1断开时，电路板6上的微处理器控制电路始终处于断开状态，安全气囊保护系统不再工作，手机壳只起到装饰作用。
Claims (4)
1.一种智能防护手机壳，包括支撑层(4)和外包裹层(1)，其特征在于，还包括气囊薄膜(2)和反应层(3)；外包裹层(1)上设有若干光敏电阻(9)；所述支撑层(4)和外包裹层(1)相互衔接形成手机壳最外层，支撑层(4)内壁与手机接触；反应层(3)为最内层，气囊薄膜(2)位于反应层(3)和手机壳最外层之间，且气囊薄膜(2)包裹反应层(3)；反应层(3)和气囊薄膜(2)之间设有电路板(6)，反应层(3)由放电装置(5)和反应材料组成；电路板(6)上有若干触点，其中两个触点与放电装置(5)通过导线(7)连接，其余的触点分别与外包裹层(1)上的若干光敏电阻(9)和开关K1、开关K2连接；所述放电装置包括密封条(11)和金属尖端(12)，密封条(11)内设有易燃物、电路板(6)；所述电路板(6)包括主控制电路和辅助控制电路，其中主控制电路由纽扣电池D1、开关K1、贴片光敏电阻(9)、微处理器相互串联连接而成，在贴片光敏电阻(9)上并联有开关K2；辅助控制线路包括重力传感器和计时器电路，计时器电路由计时器、纽扣电池D2和外部的放电装置(5)串联连接而成，计时器起控制该电路闭合作用，并与微处理器并联连接。
2.如权利要求1所述的一种智能防护手机壳，其特征在于，所述密封条(11)中的易燃物为硝酸钾、硫磺、木炭粉末混合物。
3.如权利要求1所述的一种智能防护手机壳，其特征在于，所述反应层(3)中的反应材料为硝酸铵。
4.基于权利要求1所述智能防护手机壳的智能防护方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：初始工作条件判断：闭合开关K1，手机壳进入防护状态，此时进入步骤二；断开开关K1，断开开关K2时，或者断开开关K1，闭合开关K2时，进入步骤三；
步骤二：分为以下子步骤：
子步骤一，当所有贴片光敏电阻(9)感应相对光强大于等于0.3mcd时，闭合开关K1，断开开关K2；重力传感器将手机的瞬时电压信号传入微处理器，微处理器根据各个电压信号测得手机跌落时各个瞬间的加速度，当测得手机加速度达到1g时，微处理器给计时器发送计时指令，计时器计时，当到达提前设定的时间后，时间计时器中内置开关自动闭合，使辅助控制电路接通，电荷在放电装置(5)内的金属尖端大量聚集，产生尖端放电，促使放电装置(5)反应物密封条(11)内包裹的反应物发生化学反应，释放足够热量，使周围反应材料受热发生化学反应，释放大量气体，保证手机落地前，弹性气囊薄膜(2)充气膨胀，手机缓冲落地；
子步骤二：当所有贴片光敏电阻(9)感应相对光强小于0.3mcd时，闭合开关K1，闭合开关K2，使得贴片光敏电阻(9)短路，使微处理器控制电路始终处于接通状态，微处理器可以不断感知手机各时刻的加速度，手机壳始终保持工作状态；
步骤三：手机壳进入非防护状态。
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- 2017-06-15 CN CN201710451329.3A patent/CN107018221B/zh not_active Expired - Fee Related
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