CN112315646B - 一种智能暖手宝 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种智能暖手宝，属于智能设备领域。本发明包括壳体，所述壳体包括中框壳体及与所述中框壳体固定连接的导热外壳，所述中框壳体内设有控制主板和电池，所述导热外壳内侧设有与控制主板输出端相连的发热装置，所述导热外壳为能够感应人手触摸的触摸外壳，所述触摸外壳的输出端通过信号线与控制主板输入端相连。本发明的有益效果为：在使用上更加简便，增加了产品体验好感。触摸感应，相比较硬件开关，更加省电节能，在很大程度上也延长了产品的使用寿命。

Description

一种智能暖手宝
技术领域
本发明涉及一种智能设备结构，尤其涉及一种智能暖手宝。
背景技术
暖手宝由于其便于携带，保暖效果好，在冬天是必不可少的保暖佳品，但是，传统暖手宝都是通过机械按键开关控制产品开关，需要使用功能的时候，需要手动打开开关，暖手宝开始工作。产品在开启工作时候，必须记得主动关闭开关才能使产品关闭。如果取暖过程中断，没有及时通过机械开关关闭产品，暖手宝会一直工作，直至电池能量耗尽。再使用时，就需要重新充电，这样就给操作者带来不便。此外，反复充放电，也会影响产品的使用寿命，此外也不利于节能环保。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明提供一种智能暖手宝。
本发明包括壳体，所述壳体包括中框壳体及与所述中框壳体固定连接的导热外壳，所述中框壳体内设有控制主板和电池，所述导热外壳内侧设有与控制主板输出端相连的发热装置，所述导热外壳为能够感应人手触摸的触摸外壳，所述触摸外壳的输出端通过信号线与控制主板输入端相连。
所述控制主板包括MCU控制模块、触摸感应采集模块、加热模块、与电池相连的电源模块，其中，所述MCU控制模块的输入端与触摸感应采集模块的输出端相连，所述触摸感应采集模块的输入端与触摸外壳输出端相连，所述加热模块的输入端与MCU控制模块的输出端相连，所述加热模块的输出端与发热装置的输入端相连。
本发明作进一步改进，还包括设置在所述导热外壳内、检测导热外壳温度的温度检测装置，所述温度检测装置的输出端与MCU控制模块的输入端相连。
本发明作进一步改进，所述触摸外壳为金属导热外壳。
本发明作进一步改进，所述触摸外壳包括非金属导热外壳及设置在所述非金属导热外壳内侧或外侧的金属膜，所述金属膜与MCU控制模块的输入端相连。
本发明作进一步改进，所述金属膜包括非同一平面设置的第一金属膜和第二金属膜，所述第二金属膜设置在所述第一金属膜的外围，所述第一金属膜和第二金属膜串接在所述控制主板输入端。
本发明作进一步改进，所述MCU控制模块包括控制芯片U1，及与控制芯片U1相连的轻触开关SW1和拨码开关S1，其中，所述轻触开关SWI的一端接地，另一端接控制芯片U1 的引脚14，所述拨码开关S1的常接引脚2为触摸感应采集模块提供电源，所述拨码开关 S1的选择引脚1接电源，另一个选择引脚3接地。
本发明作进一步改进，所述触摸感应采集模块还包括模式选择单元，所述模式选择单元包括电阻R2、电阻R3，所述触摸采集芯片U2的电源引脚3通过电阻R3接拨码开关S1的常接引脚2，所述控制芯片U1的引脚7通过电阻R2接电阻R3和拨码开关S1的常接引脚2之间，控制芯片U1通过电阻R2检测触摸采集芯片U2供电状态。
本发明作进一步改进，所述触摸感应采集模块还包括模式选择单元，所述模式选择单元包括电阻R2、电阻R3，所述触摸采集芯片U2的OSC引脚1和电源引脚3相接后，分别通过电阻R3接电阻R2的一端和电源，所述电阻R2的另一端与控制芯片的引脚7相连。
本发明作进一步改进，所述导热外壳的数量为两个，对称设置在所述中框壳体的两侧，所述触摸外壳并联设置，2个触摸外壳的输出端都同时与所述触摸采集芯片U2的两个输入引脚相连。
本发明作进一步改进，还包括设置在中框壳体上的、分别与MCU控制模块相连的电源接口和开关，所述电源接口包括充电接口和放电接口。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在传统暖手宝的基础上增加了人手触摸识别功能，可以通过采集人手的电容触摸信号，当人手触摸时，开始工作，当控制主板检测到人手离开产品后，会主动关闭，停止其工作，从而能更多可能性地节省电能。由于能减少操作就能达到机械按键操作的目的，使产品在使用上更加简便，增加了产品体验好感。更加节能环保，在很大程度上也延长了产品的使用寿命。
附图说明
图1为本发明一实施例结构示意图；
图2为本发明第二实施例结构示意图；
图3为本发明第三实施例结构示意图；
图4为本发明第三实施例金属膜结构示意图；
图5为第三实施例控制主板的MCU控制模块电路原理图；
图6为控制主板的触摸感应采集模块电路原理图；
图7为温度传感器和加热功率控制模块电路原理图；
图8为控制主板的接口电路原理图；
图9为电源模块电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1-图3所示，本发明在传统暖手宝的基础上增加了人手触摸识别功能，具体的，本例包括壳体，所述壳体包括由中框4及中框盖7围合的中框壳体及与所述中框壳体固定连接的导热外壳，所述中框壳体内设有控制主板5和电池6，所述导热外壳内侧设有与控制主板5输出端相连的发热片2，本例的中框壳体为绝缘材质，比如塑胶材质，导热外壳为能够感应人手触摸的触摸外壳，所述触摸外壳的输出端通过信号线与控制主板5输入端相连。通过中框壳体，将热源与控制主板隔离，从而防止热源进入中框内，影响暖手宝的性能。
本发明在传统暖手宝的基础上增加了人手触摸识别功能，可以通过采集人手的电容触摸信号，当人手触摸时，开始工作，当控制主板检测到人手离开产品后，会主动关闭，停止其工作，从而能更多可能性地节省电能。由于能减少操作就能达到机械按键操作的目的，使产品在使用上更加简便，增加了产品体验好感。更加节能环保，在很大程度上也延长了产品的使用寿命。
本例还包括固定在所述中框4上靠近导热外壳的一面，检测头紧贴导热外壳设置，用于检测导热外壳温度的温度传感器3，所述温度传感器3的输出端通过穿过中框上的导线孔的导线与控制主板5的输入端相连。当检测到导热外壳的温度达到或超过设定温度时，控制主板控制发热片停止工作，或者减小加热功率。
在本例的中框4的侧面，还开有开关口和接口通孔，所述控制主板上还设有电源接口和开关8，所述电源接口与接口通孔对应设置，所述开关8设置在所述开关口内。
本例的工作原理为：
电池能量通过电路主板控制，再从发热片2把电能转换成热能，经过导热外壳传导，人就能得到发热的体验；发热片2具体发热的温度，通过NTC温度传感器采集反馈回控制主板，使发热的温度可控，人在使用暖手时就体验更好。
如图1所示，作为本发明的第一个实施例，本例的触摸外壳为金属导热外壳1，对称设置在中框壳体的两侧，所述中框4和中框盖7靠近金属导热外壳1的一侧分别设有安装发热片2的发热槽，所述发热槽的底部设有导线孔，供发热片2与控制主板相连，所述金属导热外壳紧贴中框4和发热片2设置。
如图2所示，作为本发明的第二个实施例，将第一个实施例的金属导热外壳替换为非包括非金属导热外壳9，并且在所述非金属导热外壳9内侧或外侧设置金属膜10，所述金属膜10与控制主板的输入端相连。本例的金属膜10起温度均衡传导和触摸信号传感采集的作用，从而使本例暖手宝具有触摸感应功能。本例的金属膜10为一个整体，在两面的非金属导热外壳9内侧各安装一片，两片一共是2个触摸PAD(垫子)，分别与控制主板相连，当控制主板检测到任意一面有人手触摸时，即可开启工作。
如图3和图4所示，作为本发明的第三个实施例，本例在第二个实施例的基础上，将所述金属膜10进行改进，包括第一金属膜101和第二金属膜102，所述第二金属膜102 设置在所述第一金属膜101的外围，所述第一金属膜101和第二金属膜102串接在所述控制主板输入端。把单个整体金属膜的组成面积分成两块金属膜组成，外壳两面的内部都安装，两面的2个PAD在电路中是并联；如果是真实的人手握住，就会同时接触第一金属膜 101和第二金属膜102，从而只有同时接触第一金属膜101和第二金属膜102，才能开启本发明智能暖手宝，这样就能够有效解决了单个手指等点触碰误触发的问题。优选两者非同一平面设置，避免了同一平面接触导电质而开启的几率。
当然，本例的暖手宝的导热外壳也可以非对称设置，还可以将中框壳体设置在暖手宝的一侧，导热外壳的数量为1个，设置在中框壳体的一侧，比如灯泡状等等。
如图5-9所示，本例的控制主板包括MCU控制模块、触摸感应采集模块、加热功率控制模块、与电池相连的电源模块，其中，所述MCU控制模块的输入端与触摸感应采集模块的输出端相连，所述触摸感应采集模块的输入端与触摸外壳输出端相连，所述加热功率控制模块的输入端与MCU控制模块的输出端相连，所述加热功率控制模块的输出端与发热装置的输入端相连。当然，本例的加热模块也可以为不能调节加热功率的加热模块。
如图5所示，本例MCU控制模块包括控制芯片U1，及与控制芯片U1相连的轻触开关SW1和拨码开关S1，其中，所述轻触开关SWI的一端接地，另一端接控制芯片U1的引脚 14，所述拨码开关S1的常接引脚2为触摸感应采集模块提供电源，所述拨码开关S1的选择引脚1接电源，另一个选择引脚3接地。所述轻触开关SW1实现传统的通过机械开关按键控制智能暖手宝的开关。通过拨码开关S1，能够控制触摸智能模式的开启或关闭。所述 MCU控制模块还包括状态指示单元，所述状态指示单元的输入端与控制芯片U1的输出端相连。本例的所述状态指示单元为显示数码管，可以指示电池电量或当前暖手宝的外壳温度。本例的状态指示单元还可以设置为1个以上的LED指示灯。
如图6所示，因本例的第三实施例的金属膜10有两部分组成，因此，本例的触摸感应采集模块包括触摸采集芯片U2，所述触摸采集芯片U2的输入引脚5与第一金属膜101相连，输入引脚6与第二金属膜102相连，所述触摸采集芯片U2的输出引脚8与MCU控制模块的控制芯片U1的引脚2相连，所述触摸采集芯片U2的输出引脚7与MCU控制模块的控制芯片U1的引脚3相连。因本例导热外壳的数量为两个，对称设置在所述中框壳体的两侧，所述触摸外壳同样为2个，并联设置，2个触摸外壳的输出端都同时与所述触摸采集芯片 U2的两个输入引脚相连。
当然，如果本例的金属膜10为一个整体，本例的触摸采集芯片U2的两个输入引脚也可以分别接两面的两个金属膜10，从而能够采集到单面的触摸信号，控制单面的发热片2工作，更加节能省电。作为本发明的另一个实施例，本例还可以同时接触摸采集芯片 U2的同一个输入引脚。
本例的触摸感应采集模块还包括模式选择单元，所述模式选择单元包括电阻R2、电阻 R3，所述触摸采集芯片U2的电源引脚3通过电阻R3接拨码开关S1的常接引脚2，所述控制芯片U1的引脚7通过电阻R2接电阻R3和拨码开关S1的常接引脚2之间，控制芯片U1 通过电阻R2检测触摸采集芯片U2供电状态。
本例的电阻R3是经过机械拨码开关S1控制给触摸采集芯片U2供电，有两个目的：一个就是可以在非智能模式情景下，关闭触摸设计，节省电能；另一个就是可以让触摸传感基准具备复位功能。触摸模块每次上电会根据触摸输入环境，以上电时刻为初始电容值为基准值，当人体触摸时，产生变化的电容感应差值来判定感应有效。而产品本身会根据组装或者放置环境有一定变化误差，如果触摸设计一直通着电，那么在组装过程就决定了环境初始值，这样触摸的感应电容差值就会不确定，在实际使用中会增加灵敏度失灵的可能性。
本例电阻R2用于检测触摸供电状态，通过检测到触摸模块供电的高电平，给控制芯片 U1一个信号判定为智能模式开启，产品工作程序可以切换到智能模式工作。
如图7所示，本例的温度传感器为2个，两个电路图相同，此处为其中1个电路，所示温度传感器的输出端接主控芯片U1的引脚5，另外一个接主控芯片U1的引脚6。
本例的加热功率控制模块同时控制两个发热片2的加热及功率调节，两个发热片分别与接口HOT1和HOT2相连。
如图8所示，本例的接口模块包括第一接口USB1和第二接口USB2，所示第一接口USB1 为TYPE-C母座，所示第二接口USB2为普通USB接口母座，其中一个为对电池进行充电的充电口，另一个为外部设备提供电源的放电口，本例的TEST1-6为预留的充电宝功能引脚，配合本例的放电口，从而使其能够充当充电宝，使产品具备充电宝的实用功能。
如图9所示，本例的电源模块包括充电与升压管理单元，及锂电保护单元，用于为整个智能暖手宝提供电源。
以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种智能暖手宝，其特征在于：包括壳体，所述壳体包括中框壳体及与所述中框壳体固定连接的导热外壳，所述中框壳体内设有控制主板和电池，所述导热外壳内侧设有与控制主板输出端相连的发热装置，所述导热外壳为能够感应人手触摸的触摸外壳，所述触摸外壳的输出端通过信号线与控制主板输入端相连,
所述控制主板包括MCU控制模块、触摸感应采集模块、加热模块、与电池相连的电源模块，其中，所述MCU控制模块的输入端与触摸感应采集模块的输出端相连，所述触摸感应采集模块的输入端与触摸外壳输出端相连，所述加热模块的输入端与MCU控制模块的输出端相连，所述加热模块的输出端与发热装置的输入端相连，
所述触摸外壳包括金属膜，
所述金属膜包括非同一平面设置的第一金属膜和第二金属膜，所述第二金属膜设置在所述第一金属膜的外围，所述第一金属膜和第二金属膜串接在所述控制主板输入端。
2.根据权利要求1所述的智能暖手宝，其特征在于：还包括设置在所述导热外壳内、检测导热外壳温度的温度检测装置，所述温度检测装置的输出端与MCU控制模块的输入端相连。
3.根据权利要求2所述的智能暖手宝，其特征在于：所述触摸外壳为金属导热外壳。
4.根据权利要求2所述的智能暖手宝，其特征在于：所述触摸外壳包括非金属导热外壳及设置在所述非金属导热外壳内侧或外侧的金属膜。
5.根据权利要求1所述的智能暖手宝，其特征在于：所述触摸感应采集模块包括触摸采集芯片U2，所述触摸采集芯片U2的输入引脚5与第一金属膜相连，输入引脚6与第二金属膜相连，所述触摸采集芯片U2的输出引脚8与MCU控制模块的控制芯片U1的引脚2相连，所述触摸采集芯片U2的输出引脚7与MCU控制模块的控制芯片U1的引脚3相连。
6.根据权利要求5所述的智能暖手宝，其特征在于：所述MCU控制模块包括控制芯片U1，及与控制芯片U1相连的轻触开关SW1和拨码开关S1，其中，所述轻触开关SWI的一端接地，另一端接控制芯片U1的引脚14，所述拨码开关S1的常接引脚2为触摸感应采集模块提供电源，所述拨码开关S1的选择引脚1接电源，另一个选择引脚3接地。
7.根据权利要求6所述的智能暖手宝，其特征在于：所述触摸感应采集模块还包括模式选择单元，所述模式选择单元包括电阻R2、电阻R3，所述触摸采集芯片U2的电源引脚3通过电阻R3接拨码开关S1的常接引脚2，所述控制芯片U1的引脚7通过电阻R2接电阻R3和拨码开关S1的常接引脚2之间，控制芯片U1通过电阻R2检测触摸采集芯片U2供电状态。
8.根据权利要求6所述的智能暖手宝，其特征在于：所述导热外壳的数量为两个，对称设置在所述中框壳体的两侧，所述触摸外壳并联设置，2个触摸外壳的输出端都同时与所述触摸采集芯片U2的两个输入引脚相连。
9.根据权利要求1或2所述的智能暖手宝，其特征在于：还包括设置在中框壳体上的、分别与MCU控制模块相连的电源接口和开关，所述电源接口包括充电接口和放电接口。
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