CN107291167B - 一种腕部可穿戴的装置 - Google Patents

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Abstract

一种腕部可穿戴的装置，在所述装置的外缘设置至少一对正交的发热元件，所述装置还包括加热模块，测温模块和微控制器，其中，所述测温模块，用于测量风速时，测量所述发热元件的温度，将测得的温度发送给所述微控制器；所述加热模块，响应于所述微控制器的指令，向所述发热元件提供能量；所述微控制器，与所述测温模块、所述加热模块通讯连接，被配置为控制所述加热模块向所述发热元件提供的能量，并基于预置算法，根据所述发热元件的温度变化量或所述加热模块提供能量的变化量获得风速及风向。本方案的装置不受机械摩擦影响，能同时测量风速和风向，且不会明显增加手表的体积。

Description

一种腕部可穿戴的装置
技术领域
本发明实施例涉及但不限于智能设备领域，尤指一种腕部可穿戴的装置。
背景技术
手表类智能设备越来越多地出现在人们生活中，在一些户外活动中，例如高尔夫球、无人机航拍、帆船、冲浪，风速风向是影响运动者行为的重要参考。现有的便携式测风设备以旋转式风速计和热线风速计为主，前者受到机械摩擦的影响而且体积一般较大，后者不适合测量风向。
现有的手环、手表类设备不具有风速风向的测量能力，现有的便携式风速风向测量设备不适合移植到手环、手表类设备上，一些用于手机的便携风速测量设备没有风向测量能力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种腕部可穿戴的装置，以实现测量风速风向。
一种腕部可穿戴的装置，其中，在所述装置的外缘设置至少一对正交的发热元件，所述装置还包括加热模块，测温模块和微控制器，其中，
所述测温模块，用于测量风速时，测量所述发热元件的温度，将测得的温度发送给所述微控制器；
所述加热模块，响应于所述微控制器的指令，向所述发热元件提供能量；
所述微控制器，与所述测温模块、所述加热模块通讯连接，被配置为控制所述加热模块向所述发热元件提供的能量，并基于预置算法，根据所述发热元件的温度变化量或所述加热模块提供能量的变化量获得风速及风向。
可选地，在所述装置的外缘设置有两对正交的长条形的发热元件。
可选地，在所述装置的表面还设置有温度传感器，用于测量环境温度，将环境温度输出给所述微控制器；
所述微控制器，与所述温度传感器通讯连接，被配置为根据所述环境温度控制所述加热模块向所述发热元件提供的能量，使所述发热元件的温度高于所述环境温度。
可选地，在所述装置中还包括磁传感器，用于测量地磁场，将测得的地磁场信息输出给所述微控制器；
所述微控制器，与所述磁传感器通讯连接，被配置为根据所述地磁场信息将风向转换为大地坐标系中的风向。
可选地，在所述装置中还包括加速度传感器，用于提供姿态信息；
所述加速度传感器，与所述微控制器通讯连接。
可选地，所述装置还包括：
显示屏，响应于所述微控制器的输出以显示一种或多种信息，所述信息包括风速、风向。
可选地，所述装置还包括：
显示屏，响应于所述微控制器的输出以显示一种或多种信息，所述信息包括风速、风向、姿态。
可选地，所述发热元件包括微电子机械系统MEMS元件。
可选地，所述装置为手表或手环。
可选地，所述发热元件表面覆盖有导热保护膜。
综上，本技术方案提出的一种腕部可穿戴的装置，不受机械摩擦影响，能同时测量风速和风向，且不会明显增加手表的体积。
附图说明
图1是本发明实施例的发热元件受风作用下散热的示意图。
图2是本发明实施例二的腕部可穿戴的装置的外观示意图。
图3是本发明实施例二的腕部可穿戴的装置内部模块框图。
图4是本发明实施例三的腕部可穿戴的装置的示意图。
图5是本发明实施例三的腕部可穿戴的装置内部模块框图。
图6是本发明实施例四的截面图。
图中各附图标记为：
1MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微电子机械系统)元件，2表盘，3显示屏，4温度传感器，5表带，6微控制器，7测量电路，8通信模块，9磁传感器，10三轴加速度传感器，11电池，12导热保护膜。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
实施例一
本实施例的腕部可穿戴的装置，在所述装置的外缘上设置至少一对正交的发热元件，所述装置还包括加热模块，测温模块和微控制器，其中，
所述测温模块，用于测量风速时，测量所述发热元件的温度，将测得的温度发送给所述微控制器；
所述加热模块，响应于所述微控制器的指令，向所述发热元件提供能量；
所述微控制器，与所述测温模块、所述加热模块通讯连接，被配置为控制所述加热模块向所述发热元件提供的能量，并基于预置算法，根据所述发热元件的温度变化量或所述加热模块提供能量的变化量获得风速及风向。
本实施例中，在在所述装置的外缘上设置至少一对正交的长条形发热元件，风吹过长条形的发热元件时，会增加该元件的散热速度，而垂直和平行于发热元件长边的风速分量造成的散热速度增加量是不同的，垂直发热元件的风速分量会造成更大的散热速度增加。
在一实施例中，在所述装置的表面还设置有温度传感器，用于测量环境温度，将环境温度输出给所述微控制器；
所述微控制器，与所述温度传感器通讯连接，被配置为根据所述环境温度控制所述加热模块向所述发热元件提供的能量，使所述发热元件的温度高于所述环境温度。
在一实施例中，在所述装置中还包括：
磁传感器，用于测量地磁场，将测得的地磁场信息输出给所述微控制器；
所述微控制器，与所述磁传感器通讯连接，被配置为根据所述地磁场信息将风向转换为大地坐标系中的风向。
在一实施例中，在所述装置中还包括：
加速度传感器，用于提供姿态信息；
所述加速度传感器，与所述微控制器通讯连接。
在一实施例中，在所述装置中还包括：
显示屏，响应于所述微控制器的输出以显示一种或多种信息，所述信息包括风速、风向、姿态。
本实施例的装置可以是手表或手环。本实施例的装置可以有两种方式检测散热速度的变化：
1、以恒定功率加热发热元件，检测风带来的温度变化量；
2、保持发热元件恒温，检测风作用时维持这一温度所增加的功率。
类似于热线风速计，风流过长条形发热元件时，该发热元件的散热速度增加量和风速大小成正比，并且垂直和平行于发热元件长边的两个风速分量造成的散热速度增加量不同。
例如，记垂直于长条形发热元件长边的风速分量大小和散热速度增加量的比例系数是C1，记平行于长条形发热元件长边的风速分量大小和散热速度增加量的比例系数是C2。
如图1所示，当风吹过一对正交放置的发热元件时，沿x方向放置的发热元件的散热速度增加量为C2vx+C1vy，沿y方向放置的发热元件的散热速度增加量为C1vx+C2vy，测算出两个发热元件各自的散热速度增加量即可计算出风速的两个正交分量大小，进而计算出风速大小和风向。
当以恒定功率加热发热元件时，散热速度增加量表现为发热元件温度的降低，通过测量温度可以计算出两个元件各自的散热速度增加量。
当以保持发热元件恒温方式加热发热元件时，散热速度增加量表现为加热功率的增加，通过测量加热电路的功率可以计算出散热速度增加量。
C1和C2仅与发热元件本身属性相关，可事先通过标定得到。因此得到了散热速度增加量即可计算出风速的两个正交分量vx和vy的大小，进而计算出风速大小和风向。
计算风速和风向的方法是现有成熟的方法，这里就不详细展开说明。
这样通过正交放置一对长条形的发热元件，可以计算出风速的两个正交分量，进而计算出风速大小和风向。
本实施例可以使手表具有同时测量风速和风向的能力，且MEMS加热及测温部件占用面积小，不影响手表的其它功能。
实施例二
如图2所示，表盘2上有一个用于显示信息和接收触摸控制的显示屏3。在显示屏3的相邻两边外侧，在表盘2表面安装有一对正交放置的发热元件1。表盘2表面上还安装有温度传感器4，用于测量环境温度。表带5用于将表盘2固定于手腕上。
本实施例中，表盘2内部组成如图3所示，测量电路7(包括上述的加热模块和测温模块)为发热元件1提供合适的加热电流，并检测其温度。温度传感器4测量环境温度；在测量时，微控制器6根据测得的环境温度，控制测量电路7的加热电流，使发热元件1的温度高于环境温度。
本实施例中的手表还包括磁传感器9，用于测量地磁场，判断南北方位。微控制器6控制测量电路7的加热电流，获取其测得的发热元件1的温度，计算出风速和风向的结果，再根据磁传感器9的输出，将风向转换为大地坐标系中的风向。磁传感器9可以是三轴磁传感器，也可以是六轴磁传感器。
显示屏3可以显示测量结果，并接受用户的控制操作。
通信模块8可以与其他智能设备如智能手机相连。
本实施例的手表还包括加速度传感器10，可测量表盘2的姿态。加速度传感器10可以是三轴加速度传感器，也可以是六轴加速度传感器。
表盘2的姿态即手表的方位角、倾斜角、俯仰角。方位角即东南西北，表盘在所需平面内的转动。倾斜角即表盘左高右低或左低右高的摆动角，俯仰角即表盘前高后低或前低后高的摆动角。
电池11为上述所有电路部分提供电源。其中发热元件1和测量电路7可以按照需求在测量风速风向时启用，在不需要测量时不消耗电流。
实施例三
本实施例如图4所示，表盘2上有一个用于显示信息和接收触摸控制的显示屏3。在显示屏3的外侧，在表盘2表面安装有两对正交放置的长条形发热元件1。表带5用于将表盘2固定于手腕上。采用两对发热元件1放置在表盘2的四周同时测量，可以减小表盘2边缘不均匀风场的影响。
本实施例中，表盘2内部组成如图5所示，测量电路7(包括上文的加热模块和测温模块)为发热元件1提供合适的加热电流，并检测其温度。
本实施例的发热元件1采用MEMS元件，由于MEMS元件1同时具有测量温度的功能，在测量开始前，不加热MEMS元件1，微控制器6将MEMS元件1的温度记录为环境温度；开始测量后，微控制器6控制测量电路7的加热电流，使MEMS元件1的温度高于环境温度。
磁传感器9用于测量地磁场，判断南北方位。
微控制器6控制测量电路7的加热电流，获取其测得的MEMS元件1的温度，计算出风速和风向的结果，再根据磁传感器9的输出，将风向转换为大地坐标系中的风向。
显示屏3可以显示测量结果，并接受用户的控制操作。
通信模块8可以与其他智能设备如智能手机相连。
加速度传感器10可测量表盘2的姿态。
电池11为上述所有电路部分提供电源。
本实施例中的MEMS元件1可以是一个整体元件(例如铂电阻)，其加热部分的电阻随温度变化而变化，于是加热部分同时也是测温部分。
在其他实施例中，MEMS元件1也可以是两个部分的组合，加热部分通电升温，测温部分的电阻随温度变化而变化，加热部分和测温部分紧挨在一起(一般距离10-100μm)。
由于本实施例的方案仅能测量平行于表盘2的风速，加速度传感器10提供的表盘2的姿态信息可显示于显示屏3上，用户可水平或倾斜放置表盘2，测量所需平面方向上的风速。
实施例四
本实施例与实施例三的区别在于，如图6所示，在MEMS元件1表面覆盖有导热保护膜12。
为了保护MEMS元件1，在MEMS元件1表面覆盖有导热保护膜12，导热保护膜12可以是SiN材料。导热保护膜12能隔绝灰尘水汽，电绝缘，避免用户肢体直接接触MEMS元件1，不受机械摩擦的不利影响。
鉴于相关技术将一个集成的MEMS热式二维风速传感器放在表盘上，优点是MEMS元件占用总面积小，缺点是MEMS元件必须占用一个近似正方形的区域，边长一般在3毫米以上，需要较大的宽度，不能有效利用表盘区域；而且最好是放在表盘中间，这样会影响手表的显示和操作功能。本实施例的方案的长条形的发热元件可以只占用1mm以下的宽度，且本实施例的长条形加热元件在手表表盘上不必占用中间使用区域，有效利用表盘空间。
本实施例的技术方案不需要手动旋转设备，风向测量更准确。
本实施例的方案将MEMS热学原理风速传感器技术与智能手表的结合，在以往技术中并未见到。
本实施例可以使手表具有同时测量风速和风向的能力，不受机械摩擦作用影响，且MEMS加热及测温部件占用面积小，不影响手表的其它功能。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
以上仅为本发明的优选实施例，当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种腕部可穿戴的装置，其特征在于，在所述装置的外缘设置至少一对正交的发热元件，所述装置还包括加热模块，测温模块和微控制器，其中，
所述测温模块，用于测量风速时，测量所述发热元件的温度，将测得的温度发送给所述微控制器；
所述加热模块，响应于所述微控制器的指令，向所述发热元件提供能量；
所述微控制器，与所述测温模块、所述加热模块通讯连接，被配置为控制所述加热模块向所述发热元件提供的能量，并基于预置算法，根据所述发热元件的温度变化量或所述加热模块提供能量的变化量获得风速及风向。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：
在所述装置的外缘设置有两对正交的长条形的发热元件。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：
在所述装置的表面还设置有温度传感器，用于测量环境温度，将环境温度输出给所述微控制器；
所述微控制器，与所述温度传感器通讯连接，被配置为根据所述环境温度控制所述加热模块向所述发热元件提供的能量，使所述发热元件的温度高于所述环境温度。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：
在所述装置中还包括磁传感器，用于测量地磁场，将测得的地磁场信息输出给所述微控制器；
所述微控制器，与所述磁传感器通讯连接，被配置为根据所述地磁场信息将风向转换为大地坐标系中的风向。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于：
在所述装置中还包括加速度传感器，用于提供姿态信息；
所述加速度传感器，与所述微控制器通讯连接。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置还包括：
显示屏，响应于所述微控制器的输出以显示一种或多种信息，所述信息包括风速、风向。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于：所述装置还包括：
显示屏，响应于所述微控制器的输出以显示一种或多种信息，所述信息包括风速、风向、姿态。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述发热元件包括微电子机械系统MEMS元件。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于：
所述装置为手表或手环。
10.如权利要求1-9任一项所述的装置，其特征在于：
所述发热元件表面覆盖有导热保护膜。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109115275B (zh) * 2018-09-30 2020-09-15 清华大学 风速风向计

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07253439A (ja) * 1994-03-15 1995-10-03 Casio Comput Co Ltd 流速測定装置
CN1113317A (zh) * 1993-12-13 1995-12-13 卡西欧计算机公司 能指示风向的装配在风速计上的方位指示器
CN102288777A (zh) * 2011-06-24 2011-12-21 北京航空航天大学 一种便携式高精度三维测风仪
CN102749473A (zh) * 2012-06-30 2012-10-24 东南大学 一种二维热膜风速风向传感器及其制备方法
CN204631063U (zh) * 2015-01-21 2015-09-09 广东小天才科技有限公司 一种可测量风速的可穿戴设备
CN105319387A (zh) * 2015-12-03 2016-02-10 东南大学 一种交流自加热式风速风向传感器及其测量方法
CN106443056A (zh) * 2016-09-21 2017-02-22 东南大学 一种基于圆片级封装的mems风速风向传感器结构及封装方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9953041B2 (en) * 2014-09-12 2018-04-24 Verily Life Sciences Llc Long-term data storage service for wearable device data

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1113317A (zh) * 1993-12-13 1995-12-13 卡西欧计算机公司 能指示风向的装配在风速计上的方位指示器
JPH07253439A (ja) * 1994-03-15 1995-10-03 Casio Comput Co Ltd 流速測定装置
CN102288777A (zh) * 2011-06-24 2011-12-21 北京航空航天大学 一种便携式高精度三维测风仪
CN102749473A (zh) * 2012-06-30 2012-10-24 东南大学 一种二维热膜风速风向传感器及其制备方法
CN204631063U (zh) * 2015-01-21 2015-09-09 广东小天才科技有限公司 一种可测量风速的可穿戴设备
CN105319387A (zh) * 2015-12-03 2016-02-10 东南大学 一种交流自加热式风速风向传感器及其测量方法
CN106443056A (zh) * 2016-09-21 2017-02-22 东南大学 一种基于圆片级封装的mems风速风向传感器结构及封装方法

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