CN112494047A - 一种多功能复用电路及智能穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能复用电路及智能穿戴设备，包括正电极、负电极、充电电路、心电检测芯片及控制电路。控制电路在智能穿戴设备处于充电状态时，控制负电极接地，以使正负电极作为充电电极使用，并控制充电电路对电池进行充电；在智能穿戴设备处于穿戴状态时，控制负电极与地断开，以使正负电极作为心电检测电极使用，并通过心电检测芯片采集的用户的心电信号来实现心电检测。可见，本申请的智能穿戴设备上的正负电极既可作为充电电极使用，又作为心电检测电极使用，即充电电极和心电检测电极共用同一电极，无需专门设置单独的心电检测电极，从而简化了智能穿戴设备的线路，利于设备小型化设计，且更好的保证了设备外观的完整性。

Description

一种多功能复用电路及智能穿戴设备

技术领域

本发明涉及智能穿戴领域，特别是涉及一种多功能复用电路及智能穿戴设备。

背景技术

目前，人们通常通过合理的运动方式提升个人身体素质。为了更好的帮助用户监测个人运动状态，通常在智能穿戴设备上增设心电检测功能，用于采集反映用户运动状态的心电信号，从而实现用户运动状态的监测。现有技术中，在智能穿戴设备上增设心电检测功能的方式是：在智能穿戴设备上增设心电检测电路，心电检测电路的心电检测电极设于智能穿戴设备的壳体上，用于采集用户的心电信号，供后续心电检测电路处理，从而实现用户的心电检测。但是，现有的心电检测电路独立于智能穿戴设备上原有的器件设置，导致智能穿戴设备的线路复杂，不利于设备小型化设计。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多功能复用电路及智能穿戴设备，智能穿戴设备上的正负电极既可作为充电电极使用，又作为心电检测电极使用，即充电电极和心电检测电极共用同一电极，无需专门设置单独的心电检测电极，从而简化了智能穿戴设备的线路，利于设备小型化设计，且更好的保证了设备外观的完整性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种多功能复用电路，设于智能穿戴设备上，包括：

正电极；

负电极；

分别与所述正电极和所述智能穿戴设备的电池连接的充电电路；

分别与所述正电极和所述负电极连接的心电检测芯片；

分别与所述充电电路、所述心电检测芯片及所述负电极连接的控制电路，用于在所述智能穿戴设备处于充电状态时，控制所述负电极接地，并控制所述充电电路对所述电池进行充电；在所述智能穿戴设备处于穿戴状态时，控制所述负电极与地断开，并通过所述心电检测芯片采集的用户的心电信号来实现心电检测。

优选地，所述多功能复用电路还包括：

输入端分别与所述正电极和所述充电电路连接、输出端与所述控制电路连接的分压电路，用于对自身输入电压进行分压，得到分压信号；

相应的，所述控制电路具体用于在接收到所述分压信号后，确定所述智能穿戴设备处于充电状态，并基于所述分压信号控制所述充电电路调节所述电池的充电电流，以使所述分压信号保持恒定。

优选地，所述多功能复用电路还包括：

输入端与所述正电极连接、输出端分别与所述充电电路和所述分压电路的输入端连接的OVP芯片，用于判断所述正电极的输出电压是否超过预设过压阈值，若否，则允许所述正电极的输出电压输入至所述充电电路；若是，则不允许所述正电极的输出电压输入至所述充电电路。

优选地，所述多功能复用电路还包括：

分别与所述负电极和所述控制电路连接的温度传感器，用于检测所述负电极的温度；其中，在所述智能穿戴设备处于穿戴状态时，所述负电极与人体接触。

优选地，所述控制电路具体用于：

判断所述温度是否接近于人体温度；

若是，则确定所述智能穿戴设备处于穿戴状态；

若否，则确定所述智能穿戴设备处于未穿戴状态。

优选地，所述控制电路还用于：

在所述智能穿戴设备处于未穿戴状态时，关闭所述心电检测芯片；

在所述智能穿戴设备处于穿戴状态时，开启所述心电检测芯片。

优选地，所述控制电路还用于：

在所述智能穿戴设备处于充电状态时，关闭所述温度传感器；

在所述智能穿戴设备处于未充电状态时，开启所述温度传感器。

优选地，所述控制电路包括：

一端与所述负电极连接、另一端接地的开关；

与所述开关连接的控制器，用于在所述智能穿戴设备处于充电状态时，控制所述开关闭合，以使所述负电极接地；在所述智能穿戴设备处于穿戴状态时，控制所述开关断开，以控制所述负电极与地断开。

优选地，所述控制电路内集成有与终端的蓝牙模块无线连接的蓝牙芯片；

相应的，所述控制电路还用于：

根据所述心电信号生成心电图，并将所述心电图通过蓝牙传输至所述终端显示。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种智能穿戴设备，包括上述任一种多功能复用电路。

本发明提供了一种多功能复用电路，设于智能穿戴设备上，包括正电极、负电极、充电电路、心电检测芯片及控制电路。控制电路用于在智能穿戴设备处于充电状态时，控制负电极接地，以使正负电极作为充电电极使用，并控制充电电路对电池进行充电；在智能穿戴设备处于穿戴状态时，控制负电极与地断开，以使正负电极作为心电检测电极使用，并通过心电检测芯片采集的用户的心电信号来实现心电检测。可见，本申请的智能穿戴设备上的正负电极既可作为充电电极使用，又作为心电检测电极使用，即充电电极和心电检测电极共用同一电极，无需专门设置单独的心电检测电极，从而简化了智能穿戴设备的线路，利于设备小型化设计，且更好的保证了设备外观的完整性。

本发明还提供了一种智能穿戴设备，与上述多功能复用电路具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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为本发明实施例提供的一种多功能复用电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种多功能复用电路的具体结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种多功能复用电路及智能穿戴设备，智能穿戴设备上的正负电极既可作为充电电极使用，又作为心电检测电极使用，即充电电极和心电检测电极共用同一电极，无需专门设置单独的心电检测电极，从而简化了智能穿戴设备的线路，利于设备小型化设计，且更好的保证了设备外观的完整性。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种多功能复用电路的结构示意图。

该多功能复用电路设于如手表等智能穿戴设备上，包括：

正电极P+；

负电极P-；

分别与正电极P+和智能穿戴设备的电池连接的充电电路1；

分别与正电极P+和负电极P-连接的心电检测芯片2；

分别与充电电路1、心电检测芯片2及负电极P-连接的控制电路3，用于在智能穿戴设备处于充电状态时，控制负电极P-接地，并控制充电电路1对电池进行充电；在智能穿戴设备处于穿戴状态时，控制负电极P-与地断开，并通过心电检测芯片2采集的用户的心电信号来实现心电检测。

具体地，本申请的多功能复用电路包括正电极P+、负电极P-、充电电路1、心电检测芯片2及控制电路3，其工作原理为：

当智能穿戴设备的正负电极(P+、P-)插入充电器时，智能穿戴设备处于充电状态，此时控制电路3控制负电极P-接地，目的是使正负电极作为充电电极使用；与此同时，正电极P+的电压VBUS供给充电电路1，此时控制电路3控制充电电路1对电池进行充电，直至电池充满电。

当智能穿戴设备的正负电极未插入充电器时，智能穿戴设备处于未充电状态，此时分为两种情况：智能穿戴设备处于穿戴状态和智能穿戴设备处于未穿戴状态，可以理解的是，在智能穿戴设备处于穿戴状态时，才有心电检测需求。因此，控制电路3在智能穿戴设备处于穿戴状态时，控制负电极P-与地断开，目的是使正负电极作为心电检测电极使用，此时心电检测芯片2可通过心电检测电极采集到用户的心电信号，并将心电信号传输至控制电路3，供控制电路3基于接收到的心电信号实现心电检测。

本发明提供了一种多功能复用电路，设于智能穿戴设备上，包括正电极、负电极、充电电路、心电检测芯片及控制电路。控制电路用于在智能穿戴设备处于充电状态时，控制负电极接地，以使正负电极作为充电电极使用，并控制充电电路对电池进行充电；在智能穿戴设备处于穿戴状态时，控制负电极与地断开，以使正负电极作为心电检测电极使用，并通过心电检测芯片采集的用户的心电信号来实现心电检测。可见，本申请的智能穿戴设备上的正负电极既可作为充电电极使用，又作为心电检测电极使用，即充电电极和心电检测电极共用同一电极，无需专门设置单独的心电检测电极，从而简化了智能穿戴设备的线路，利于设备小型化设计，且更好的保证了设备外观的完整性。

在上述实施例的基础上：

作为一种可选的实施例，多功能复用电路还包括：

输入端分别与正电极P+和充电电路1连接、输出端与控制电路3连接的分压电路，用于对自身输入电压进行分压，得到分压信号；

相应的，控制电路3具体用于在接收到分压信号后，确定智能穿戴设备处于充电状态，并基于分压信号控制充电电路1调节电池的充电电流，以使分压信号保持恒定。

进一步地，本申请的多功能复用电路还包括分压电路，其工作原理为：

当智能穿戴设备的正负电极插入充电器时，正电极P+的电压VBUS有电，可提供给充电电路1使用。此时，分压电路有电压信号VCHG输入，则分压电路将输入的电压信号VCHG进行分压处理，并将分压后得到的分压信号输出至控制电路3。可见，当有分压信号输入至控制电路3时，说明智能穿戴设备处于充电状态。

基于此，控制电路3在接收到分压信号后，确定智能穿戴设备处于充电状态。此外，控制电路3还基于分压信号控制充电电路1调节电池的充电电流，以使分压信号保持恒定，从而提高电路供电稳定性。

更具体地，本申请的分压电路包括第一电阻R1和第二电阻R2：第一电阻R1的第一端作为分压电路的输入端，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端连接且公共端作为分压电路的输出端，第二电阻R2的第二端接地，则分压信号＝VCHG*R2/(R1+R2)。

作为一种可选的实施例，多功能复用电路还包括：

输入端与正电极P+连接、输出端分别与充电电路1和分压电路的输入端连接的OVP芯片4，用于判断正电极P+的输出电压是否超过预设过压阈值，若否，则允许正电极P+的输出电压输入至充电电路1；若是，则不允许正电极P+的输出电压输入至充电电路1。

进一步地，本申请的多功能复用电路还包括OVP(过压保护)芯片，其工作原理为：

考虑到智能穿戴设备的正负电极在插入充电器的瞬间，可能会有冲击电压导致后续充电电路1损坏，所以本申请在正电极P+和充电电路1之间增设OVP芯片4，OVP芯片4将正电极P+的输出电压与预设过压阈值作比较，当正电极P+的输出电压未超过预设过压阈值时，认为正电极P+的输出电压安全，不会损坏后续充电电路1，则允许正电极P+的输出电压输入至充电电路1；当正电极P+的输出电压超过预设过压阈值时，认为正电极P+的输出电压不安全，可能会损坏后续充电电路1，则不允许正电极P+的输出电压输入至充电电路1，从而起到保护后续充电电路1的作用。

作为一种可选的实施例，多功能复用电路还包括：

分别与负电极P-和控制电路3连接的温度传感器5，用于检测负电极P-的温度；其中，在智能穿戴设备处于穿戴状态时，负电极P-与人体接触。进一步地，本申请的多功能复用电路还包括温度传感器5，其工作原理为：

本申请采用温度传感器5检测智能穿戴设备的负电极P-的温度。可以理解的是，在智能穿戴设备处于未穿戴状态时，智能穿戴设备的负电极P-的温度与智能穿戴设备所处的外界温度大致相同，一般是室温25℃；在智能穿戴设备处于穿戴状态时，智能穿戴设备的负电极P-与人体接触，负电极P-的温度与穿戴智能穿戴设备的用户的体温大致相同，正常是37℃。

作为一种可选的实施例，控制电路3具体用于：

判断温度是否接近于人体温度；

若是，则确定智能穿戴设备处于穿戴状态；

若否，则确定智能穿戴设备处于未穿戴状态。

具体地，温度传感器5将负电极P-的温度传输至控制电路3，控制电路3判断负电极P-的温度是否接近于人体温度，若接近于人体温度，则确定智能穿戴设备处于穿戴状态；若不接近于人体温度，则确定智能穿戴设备处于未穿戴状态(如在负电极P-的温度接近于智能穿戴设备所处外界温度时，确定智能穿戴设备处于未穿戴状态)。

此外，本申请的控制电路3还可在负电极P-的温度超过预设体温阈值(如37.3)时，进行体温异常告警，以提醒用户体温过高，有可能存在发烧风险。

作为一种可选的实施例，控制电路3还用于：

在智能穿戴设备处于未穿戴状态时，关闭心电检测芯片2；

在智能穿戴设备处于穿戴状态时，开启心电检测芯片2。

进一步地，在智能穿戴设备处于穿戴状态时，才有心电检测需求，此时心电检测芯片2才有必要工作，所以本申请的控制电路3在智能穿戴设备处于未穿戴状态时，关闭心电检测芯片2，目的是使心电检测芯片2停止心电检测工作，节约芯片功耗；在智能穿戴设备处于穿戴状态时，才开启心电检测芯片2，使心电检测芯片2开始心电检测工作，从而实现心电检测功能。

作为一种可选的实施例，控制电路3还用于：

在智能穿戴设备处于充电状态时，关闭温度传感器5；

在智能穿戴设备处于未充电状态时，开启温度传感器5。

进一步地，温度传感器5的主要目的是为控制电路3判断智能穿戴设备是否处于穿戴状态提供判断依据，而在智能穿戴设备处于充电状态时，直接可认为智能穿戴设备处于未穿戴状态，没有心电检测需求，只有在智能穿戴设备处于未充电状态时，才有区分智能穿戴设备是否处于穿戴状态的必要，以在智能穿戴设备处于穿戴状态实现心电检测。因此，在智能穿戴设备处于未充电状态时，温度传感器5才有必要工作。

基于此，控制电路3在智能穿戴设备处于充电状态时，关闭温度传感器5，目的是使温度传感器5停止温度检测工作，节约传感器功耗；在智能穿戴设备处于未充电状态时，开启温度传感器5，使温度传感器5开始温度检测工作，从而为控制电路3判断智能穿戴设备是否处于穿戴状态提供判断依据。

作为一种可选的实施例，控制电路3包括：

一端与负电极P-连接、另一端接地的开关K；

与开关K连接的控制器31，用于在智能穿戴设备处于充电状态时，控制开关K闭合，以使负电极P-接地；在智能穿戴设备处于穿戴状态时，控制开关K断开，以控制负电极P-与地断开。

具体地，本申请的控制电路3包括开关K和控制器31(如MCU(MicrocontrollerUnit，微控制单元)，用于执行控制电路3的软件控制程序)，其工作原理为：

控制器31通过控制开关K的通断来控制负电极P-是否接地处理，具体是开关K闭合时负电极P-接地，开关K断开时负电极P-在电路属性上与地断开。

更具体地，本申请的开关K可选用常闭开关K，只有在需要其断开时才需向开关K发送控制信号断开，否则其默认处于闭合状态。

作为一种可选的实施例，控制电路3内集成有与终端的蓝牙模块无线连接的蓝牙芯片；

相应的，控制电路3还用于：

根据心电信号生成心电图，并将心电图通过蓝牙传输至终端显示。

进一步地，本申请的控制电路3内集成有蓝牙芯片，控制电路3可通过蓝牙芯片与终端的蓝牙模块无线连接，从而实现向终端无线传输数据。具体地，控制电路3可根据心电检测芯片2采集的用户的心电信号生成心电图，并将心电图通过蓝牙传输至终端，具体可实时同步到终端APP上显示，供用户查看。

本申请还提供了一种智能穿戴设备，包括上述任一种多功能复用电路。

作为一种可选的实施例，智能穿戴设备为手表，也可以为手环。

本申请提供的智能穿戴设备的介绍请参考上述多功能复用电路的实施例，本申请在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种多功能复用电路，其特征在于，设于智能穿戴设备上，包括：

正电极；

负电极；

分别与所述正电极和所述智能穿戴设备的电池连接的充电电路；

分别与所述正电极和所述负电极连接的心电检测芯片；

分别与所述充电电路、所述心电检测芯片及所述负电极连接的控制电路，用于在所述智能穿戴设备处于充电状态时，控制所述负电极接地，并控制所述充电电路对所述电池进行充电；在所述智能穿戴设备处于穿戴状态时，控制所述负电极与地断开，并通过所述心电检测芯片采集的用户的心电信号来实现心电检测。

2.如权利要求1所述的多功能复用电路，其特征在于，所述多功能复用电路还包括：

输入端分别与所述正电极和所述充电电路连接、输出端与所述控制电路连接的分压电路，用于对自身输入电压进行分压，得到分压信号；

相应的，所述控制电路具体用于在接收到所述分压信号后，确定所述智能穿戴设备处于充电状态，并基于所述分压信号控制所述充电电路调节所述电池的充电电流，以使所述分压信号保持恒定。

3.如权利要求2所述的多功能复用电路，其特征在于，所述多功能复用电路还包括：

输入端与所述正电极连接、输出端分别与所述充电电路和所述分压电路的输入端连接的OVP芯片，用于判断所述正电极的输出电压是否超过预设过压阈值，若否，则允许所述正电极的输出电压输入至所述充电电路；若是，则不允许所述正电极的输出电压输入至所述充电电路。

4.如权利要求1所述的多功能复用电路，其特征在于，所述多功能复用电路还包括：

分别与所述负电极和所述控制电路连接的温度传感器，用于检测所述负电极的温度；其中，在所述智能穿戴设备处于穿戴状态时，所述负电极与人体接触。

5.如权利要求4所述的多功能复用电路，其特征在于，所述控制电路具体用于：

判断所述温度是否接近于人体温度；

若是，则确定所述智能穿戴设备处于穿戴状态；

若否，则确定所述智能穿戴设备处于未穿戴状态。

6.如权利要求5所述的多功能复用电路，其特征在于，所述控制电路还用于：

在所述智能穿戴设备处于未穿戴状态时，关闭所述心电检测芯片；

在所述智能穿戴设备处于穿戴状态时，开启所述心电检测芯片。

7.如权利要求5所述的多功能复用电路，其特征在于，所述控制电路还用于：

在所述智能穿戴设备处于充电状态时，关闭所述温度传感器；

在所述智能穿戴设备处于未充电状态时，开启所述温度传感器。

8.如权利要求1所述的多功能复用电路，其特征在于，所述控制电路包括：

一端与所述负电极连接、另一端接地的开关；

与所述开关连接的控制器，用于在所述智能穿戴设备处于充电状态时，控制所述开关闭合，以使所述负电极接地；在所述智能穿戴设备处于穿戴状态时，控制所述开关断开，以控制所述负电极与地断开。

9.如权利要求1所述的多功能复用电路，其特征在于，所述控制电路内集成有与终端的蓝牙模块无线连接的蓝牙芯片；

相应的，所述控制电路还用于：

根据所述心电信号生成心电图，并将所述心电图通过蓝牙传输至所述终端显示。

10.一种智能穿戴设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的多功能复用电路。

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