CN107941406B - 一种压强检测装置和智能设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压强检测装置和智能设备，该压强检测装置包括：可变电阻器；电源模块，与可变电阻器的滑片端连接，为可变电阻器提供基准电压；气囊，气囊一侧压力恒定，气囊另一侧暴露在空气中，气囊压力恒定的一侧与可变电阻器的滑片端连接，且气囊在外部压强变化时发生形变，驱动滑片端滑动使可变电阻器的阻值变化；处理模块，与可变电阻器的一固定端连接，获取因可变电阻器的阻值变化而引起的电压变化量，根据电压变化量得到当前压强值。本方案无需采用防水气压计，可以解决5AT及更高水平的防水问题，降低产品成本，提升用户体验；测试精度高，实时性强，在智能手表产品上应用前景广阔。

Description

一种压强检测装置和智能设备

技术领域

本发明涉及气压检测领域，特别涉及一种压强检测装置和智能设备。

背景技术

现如今，随着智能穿戴产品的快速发展，智能手表越来越多的被消费者青睐。从专业运动角度来讲，5AT防水已经成为智能运动手表的标准配置。但是由于防水材料的组装工艺的限制，5AT及更高水平的防水解决方案，往往难以通过传统气压计外加防水膜的方式实现。因为较大的水压会导致防水膜失效，从而使产品防水功能失效，影响产品功能和用户体验；而采用防水气压计的方式，因其极高的造价成本，被越来越多的低端产品所抛弃。

发明内容

本发明提供的一种压强检测装置和智能设备，以解决或部分解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种压强检测装置，该装置包括:

可变电阻器；

电源模块，与所述可变电阻器的滑片端连接，为所述可变电阻器提供基准电压；

气囊，所述气囊一侧压力恒定，气囊另一侧暴露在空气中，所述气囊压力恒定的一侧与所述可变电阻器的滑片端连接，且所述气囊在外部压强变化时发生形变，驱动所述滑片端滑动使所述可变电阻器的阻值变化；

处理模块，与所述可变电阻器的一固定端连接，获取因所述可变电阻器的阻值变化而引起的电压变化量，根据所述电压变化量得到当前压强值。

本发明还提供了一种智能穿戴设备，该智能穿戴设备包括可变电阻器、电源模块、气囊、处理模块，所述气囊设置在所述智能穿戴设备主体的外框上，所述可变电阻器、电源模块以及处理模块设置在所述智能穿戴设备的内部，所述智能穿戴设备与气囊连接部分的内部压强恒定；所述气囊的一侧位于压强恒定的所述智能穿戴设备的内部，所述气囊的另一侧暴露在空气中；

所述电源模块与所述可变电阻器的滑片端连接，为所述可变电阻器提供基准电压；

所述气囊与所述可变电阻器的滑片端连接，且所述气囊在外部压强变化时发生形变，驱动所述滑片端滑动使所述可变电阻器的阻值变化；

所述处理模块与所述可变电阻器的一固定端连接，获取因所述可变电阻器的阻值变化而引起的电压变化量，根据所述电压变化量得到当前压强值。

本发明实施例的有益效果是：本发明通过设置可变电阻器、电源模块、气囊和处理模块，依靠气囊在外部压强变化时发生形变，驱动滑片端滑动使可变电阻器的阻值变化，从而引起可变电阻器的电压变化，根据电压变化量得到当前压强值。本方案可以解决5AT及更高水平的防水问题，降低产品成本，提升用户体验；本方案通过专有软硬件架构设计，测试精度高，实时性强，在智能手表产品上应用前景广阔；解决了传统防水膜方案的弊端，同时无需采用防水气压计，可以提升低价产品的市场竞争力。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种压强检测装置；

图2为本发明实施例提供的一种智能手表压强检测装置示意图；

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，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

图1为本发明实施例提供的一种压强检测装置，如图1所示，该装置包括：

可变电阻器101；

电源模块102，与可变电阻器的滑片端连接，为可变电阻器提供基准电压；

气囊103，气囊一侧压力恒定，气囊另一侧暴露在空气中，气囊压力恒定的一侧与可变电阻器的滑片端连接，且气囊在外部压强变化时发生形变，驱动滑片端滑动使可变电阻器的阻值变化；气囊为由不透气不透水的塑胶薄膜围成的密封腔，腔内填充有惰性气体；

处理模块104，与可变电阻器的一固定端连接，获取因可变电阻器的阻值变化而引起的电压变化量，根据电压变化量得到当前压强值。

更具体地，处理模块104可以包括采样芯片和微处理器，其中采样芯片采集因可变电阻器的阻值变化而引起的电压变化量，模数转换后发送给微处理器；微处理器对电压变化量进行滤波处理，根据电压值与压强值之间的对应关系表得到电压变化量对应的压强变化量，进而得到当前压强值。

在一些实施例中，气囊和可变电阻器的个数分别为多个，且每个气囊对应连接一个可变电阻器。此时，处理模块104可以同时获取到多个电压变化量，处理模块104在电压变化量为多个时对每个滤波后的电压变化量进行加权平均处理得到当前压强值。

在另外一些实施例中，压强检测装置还包括金属导杆，气囊103压力恒定的一侧通过该金属导杆与可变电阻器101的滑片端连接，在外部压强变化时，气囊103的形变带动金属导杆移动进而驱动滑片端滑动。在气囊103 与可变电阻器101的滑片端相距一定距离时，可以考虑将气囊103通过金属导杆与可变电阻器101的滑片端连接。

下面举例具体阐述该压强检测装置的工作原理。图2为本发明实施例提供的另一种压强检测装置示意图，该压强检测装置例如可以设置在智能手表内。如图2所示，该装置包括滑动变阻器1、5V电源2、气囊3、模拟数字转换器ADC 4、微处理器MCU 5和金属导杆6，这些器件密封位于智能手表内部，内部压强恒定。外框圆圈视为智能手表的表冠，在表冠上下左右中心点位上，设置四个由不透气不透水的塑胶薄膜围成的气囊，气囊中填充惰性气体，由于惰性气体不会随温度变化发生热胀冷缩，可以减小产品的测量误差；气囊位于智能手表内部的一侧通过金属导杆6与滑动变阻器的滑片端相连，金属导杆6上设置5V电源为可变电阻器提供基准电压；滑动变阻器一固定端连接模拟数字转换器ADC，另一固定端接地；模拟数字转换器ADC 与微处理器MCU连接。

当外界压强增大时，气囊位于智能手表外侧与外界环境接触的一侧受力向内变形挤压惰性气体，使气囊位于智能手表内部的一侧受力向内变形，从而驱动滑动变阻器的滑片端滑动，使与模拟数字转换器ADC连接的一端电阻分压改变；模拟数字转换器ADC就会检测到滑动变阻器的电压变化，并采集电压变化数据，将模拟数据信号通过数字接口转化为数字数据信号，传递给微处理器MCU；微处理器MCU对传递过来的数字数据信号进行滤波处理，采用加权平均处理方式，计算得到电压的平均变化量，根据电压值与压强值之间的对应关系表得到电压的平均变化量对应的压强变化量，与智能手表内部的恒定电压进行对比，换算得到当前的压强值并显示。

同样，当外界压强减小时，气囊位于智能手表内部的一侧受力向外变形挤压惰性气体，从而驱动滑动变阻器的滑片端滑动，并使气囊位于智能手表外侧与外界环境接触的一侧受力向外变形；滑动变阻器的滑片端滑动引起滑动变阻器电压变化，根据电压变化量获得当前电压值。

本发明提供了一种智能穿戴设备，该智能穿戴设备包括可变电阻器、电源模块、气囊、处理模块，其中气囊设置在智能穿戴设备主体的外框上，可变电阻器、电源模块以及处理模块设置在智能穿戴设备的内部，智能穿戴设备与气囊连接部分的内部压强恒定；气囊的一侧位于压强恒定的智能穿戴设备的内部，气囊的另一侧暴露在空气中；

电源模块与可变电阻器的滑片端连接，为可变电阻器提供基准电压；

气囊与可变电阻器的滑片端连接，且气囊在外部压强变化时发生形变，驱动滑片端滑动使可变电阻器的阻值变化；气囊是由不透气不透水的塑胶薄膜围成的密封腔，气囊中填充有惰性气体。

处理模块与可变电阻器的一固定端连接，获取因可变电阻器的阻值变化而引起的电压变化量，根据电压变化量得到当前压强值。

在一些实施例中，气囊和可变电阻器的个数可以分别为1个、两个或多个，且每个气囊对应连接一个可变电阻器；其中当气囊和可变电阻器的个数为1个时，处理模块仅获取到一个电压变化量，只需对该电压变化量进行滤波，无需对其加权平均处理；当气囊和可变电阻器的个数为两个以上时，处理模块需要对获取到的两个以上电压变化量进行滤波，然后对滤波后的电压变化量进行加权平均处理，获得平均电压变化量，根据平均电压变化量去获得当前压强值。

该智能穿戴设备还包括：金属导杆，气囊压力恒定的一侧通过金属导杆与可变电阻器的滑片端连接，在外部压强变化时，气囊发生形变带动金属导杆移动进而驱动滑片端滑动；金属导杆的个数与气囊和可变电阻器的个数一致，电源模块可以设置在金属导杆上；金属导杆的设置主要是因为气囊与可变电阻器之间的距离较远，气囊的形变量不足以驱动可变电阻器的滑片端滑动。

上述智能穿戴设备可以为智能手表。

本发明通过设置可变电阻器、电源模块、气囊、金属导杆和处理模块，依靠气囊在外部压强变化时发生形变，驱动滑片端滑动使可变电阻器的阻值变化，从而引起可变电阻器的电压变化，根据电压变化量得到当前压强值。采用多个由塑胶薄膜围成的气囊，可完全杜绝水汽进入，即使5AT以及更高的气压值和水压值，均不会冲破薄膜，克服了传统防水膜无法实现深压检测的问题，成本优势明显；通过采用可变电阻器、电源模块、气囊、金属导杆等硬件和处理模块等软件结合的架构设计，精确测量微小气压变化，测试精度高，实时性强，在智能手表产品上应用前景广阔；无需使用防水气压计，提升低价产品的市场竞争力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种压强检测装置，其特征在于，所述装置包括：

可变电阻器；

电源模块，与所述可变电阻器的滑片端连接，为所述可变电阻器提供基准电压；

气囊，所述气囊一侧压力恒定，气囊另一侧暴露在空气中，所述气囊压力恒定的一侧与所述可变电阻器的滑片端连接，且所述气囊在外部压强变化时发生形变，驱动所述滑片端滑动使所述可变电阻器的阻值变化；

处理模块，与所述可变电阻器的一固定端连接，所述可变电阻器的另一固定端接地，获取因所述可变电阻器的阻值变化而引起的电压变化量，根据所述电压变化量得到当前压强值。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

金属导杆，所述气囊压力恒定的一侧通过所述金属导杆与所述可变电阻器的滑片端连接，在外部压强变化时，所述气囊发生形变带动所述金属导杆移动进而驱动所述滑片端滑动。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气囊是由塑胶薄膜围成的密封腔，所述塑胶薄膜不透气不透水，所述气囊中填充有气体。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述气囊中填充的气体为惰性气体。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气囊和所述可变电阻器的个数分别为多个，且每个所述气囊对应连接一个所述可变电阻器。

6.一种智能穿戴设备，其特征在于，所述智能穿戴设备包括可变电阻器、电源模块、气囊、处理模块，所述气囊设置在所述智能穿戴设备主体的外框上，所述可变电阻器、电源模块以及处理模块设置在所述智能穿戴设备的内部，所述智能穿戴设备与气囊连接部分的内部压强恒定；所述气囊的一侧位于压强恒定的所述智能穿戴设备的内部，所述气囊的另一侧暴露在空气中；

所述电源模块与所述可变电阻器的滑片端连接，为所述可变电阻器提供基准电压；

所述气囊与所述可变电阻器的滑片端连接，且所述气囊在外部压强变化时发生形变，驱动所述滑片端滑动使所述可变电阻器的阻值变化；

所述处理模块与所述可变电阻器的一固定端连接，所述可变电阻器的另一固定端接地，获取因所述可变电阻器的阻值变化而引起的电压变化量，根据所述电压变化量得到当前压强值。

7.如权利要求6所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述智能穿戴设备还包括：

金属导杆，所述气囊压力恒定的一侧通过所述金属导杆与所述可变电阻器的滑片端连接，在外部压强变化时，所述气囊发生形变带动所述金属导杆移动进而驱动所述滑片端滑动。

8.如权利要求6所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述气囊是由塑胶薄膜围成的密封腔，所述塑胶薄膜不透气不透水，所述气囊中填充有惰性气体。

9.如权利要求6所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述气囊和所述可变电阻器的个数分别为多个，且每个所述气囊对应连接一个所述可变电阻器。

10.如权利要求6-9任一项所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述智能穿戴设备为智能手表。