CN201765674U - 小孩受凉报警器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种小孩受凉报警器，包括低功耗单片机、温度传感器、电池、发音单元、按键等，单片机采用间歇性检测外界温度，根据检测到的温度通过设定的计算方法来判断是否需要报警、关机等，报警温度门限值和报警音量可通过按键进行设置。

Description

小孩受凉报警器 

技术领域

本实用新型涉及一种小孩受凉后自动声音报警的装置，属于小孩生活用品领域。 

背景技术

冬天由于小孩蹬被或小孩爬出被窝受凉导致小孩感冒、发烧、拉肚子等时有发生。 

通过网络检索，发现有通过检测环境光线的有无来判别小孩是否蹬被的报警产品，但许多家长为了小孩能够获得更好睡眠，喜欢关灯睡觉，这种情况下即使小孩蹬被报警器也不会进行报警，因为被窝内外都没有光线。 

专利号为：ZL 03245665.4的蹬被报警器采用了温度传感器或热敏电阻来检测环境温度，能够解决上述的光敏报警所存在的问题，不过也存在不足之处：专利中的方案采用比较当前温度值与设定的绝对温度值来触发报警，比如设定温度低于33℃则报警，高于这个温度则不报警；实际使用情况是刚进入被窝时被窝的温度低于33℃，此时报警器将不停的进行报警直到温度达到设定的33℃(这个过程可能需要5分钟，甚至更长时间)，当然可以采用等温度上升到33℃以后才开机，不过这样给使用带来不便，甚至有些家长会经常忘记开机；还有这些报警器都不支持自动关机，如果用户取下报警器后忘记关机，报警器将长时间处于报警状态直到电池电量耗尽。 

专利号为：ZL 200620062902.9的儿童蹬被报警器采用了单片机和温度传感器，可以准确检测小孩蹬被，是一个很好的实现方案，但这个方案也存在以下不足：1、报警音量不可调，实际使用过程中每个小孩和家长惊醒程度不同，对于有的家庭报警音可能已经惊吓到小孩或大人，有些家庭这个音量可能并没有唤醒家长；2、没有采用具有低速时钟或睡眠功能的低功耗单片机，经测算该方案即使采用高能量5号碱性电池报警器工作时间也最多达到两周左右，若家长忘记关机使用时间将小于一周，这样将增加用户的使用成本，更不方便的是小孩睡觉时身体很可能压在5号电池上面(电池直径达14mm加上电路板外壳等厚度，报警器的总厚度估计高达18mm)，这会给小孩造成不必要的伤害。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种报警准确可靠、报警音量可调、体积小巧、佩戴方便、工作时间长的小孩受凉报警器。 

本实用新型采取的技术方案是：小孩受凉报警器包括低功耗单片机、温度传感器、发音单元、按键、电池、电路板、测温电容或电阻、外壳等。单片机外围分别连接温度传感器、发音单元、按键、电池；单片机通过温度传感器间歇性检测外界温度，温度检测结束后单片机进入低速时钟模式或睡眠模式。 

本技术方案中的单片机具有低速时钟或睡眠功能，或同时具有这两个功能，另外还具有全速时钟功能。单片机进行温度检测时可采用全速时钟或低速时钟方式，温度检测结束后单片机进入睡眠模式或低速时钟模式，超过单片机设定时间后单片机再次进行温度检测。单片机全速运行需要几毫安工作电流，由于温度检测所需要的时间非常短暂(一般情况检测一次温度只需要几十毫秒)，单片机多数时间都处于睡眠或者低速时钟模式下，因此报 警器的平均工作电流只有微安级别(因此有些人也将这种单片机称为微功耗单片机)，这样能够延长报警器的工作时间。也可以让报警器一直工作在低速时钟模式下，即使进行温度检测也在低速时钟下进行；或者采用低速时钟检测温度，温度检测结束后进入睡眠模式。 

用户开机后单片机等待温度上升到设定温度后才开始启动温度检测，这样能够避免冷被窝误报，且进行温度检测过程中单片机智能根据每个用户体温情况、室内温度情况，动态选择合适的温度检测算法进行温度报警检测，当温度达到报警门限时启动报警。 

本技术方案中的单片机采用内部或外部RC振荡信号作为单片机运行的时钟信号。 

本技术方案中的温度传感器，可以采用各种半导体数字或者模拟温度传感器，也可以是负温度系数或正温度系数热敏电阻。 

发音单元可以采用压电陶瓷片结构蜂鸣器或者蜂鸣片，也可采用永磁式蜂鸣器，或各种小体积的电动扬声器，甚至是手机耳机等都行。 

本技术方案中的按键，可以采用各种轻触按钮或者各种形状的锅仔片或薄膜按键，或者导电橡胶按键，主要有电源按键、温度设置按键、音量设置按键，也可以在一个按键上定义多个功能。电源按键主要用于开/关机，温度设置按键主要用于设置报警温度门限值，音量设置按键主要用于设置报警音量大小。这三个按键还具有在报警时按任意按键立即停止报警的功能。如果报警过程中用户没有按任意按键来停止报警，报警器报警一段时间后会自动停止报警，且当温度低于设定值后单片机将自动进入睡眠模式以节省电源。 

为了减小报警器的厚度和重量，也为了便于报警器佩戴，本技术方案中的电池特别地采用了纽扣电池或扣式电池，比如纽扣锂电池、纽扣氧化银电池、纽扣锂锰电池、纽扣碱性电池等，这些纽扣电池的厚度通常只有2～4mm，加上电路板和报警器外壳的厚度，蹬被报警器的总厚度一般不会超过7mm。冬天床上铺有被褥的情况下，即使报警器直接放在小孩身下，也几乎感觉不到任何不适。 

若采用数字温度传感器，可用单片机的I/O口直接和数字温度传感器连接，并按照相应通信协议周期性读取温度值即可；若采用模拟温度传感器或者正/负温度系数热敏电阻，可采用单片机外部或内部的参考电阻与热敏电阻串联，并用单片机自带的A/D转换来检测外界温度；采用正/负温度系数热敏电阻，也可采用I/O口配合测温电容来检测外界温度。 

报警音和平常发出的各种提示音音量是可调整的，通过单片机调整发音信号占空比大小或者频率来调整发音单元的发音音量；也可以通过单片机I/O口或手动调整与发音单元串联的电阻阻值来调整发音音量大小，即通过改变流过发音单元电流大小来调整发音音量。 

本实用新型还提供两种小孩受凉报警器的佩戴装置： 

1、小孩受凉报警器还包括安全别针，将安全别针直接安装或固定在小孩受凉报警器壳体上，安全别针也可安装或固定在电路板上，用户可方便的将小孩受凉报警器别在小孩睡衣的任意位置，比如胸部、背部、胳膊，或者手腕处的睡衣上面，且不易从小孩身上脱落。 

2、小孩受凉报警器还包括松紧带、粘扣带(也叫魔术贴)，小孩受凉报警器固定在松紧带或粘扣带上，松紧带两端分别固定毛面和勾面粘扣带，松紧带长度可设计成多种长度规格，以满足用户把小孩受凉报警器佩戴在胳膊、胸部、背部等不同的位置。 

本实用新型的有益效果是：报警准确可靠、报警音量可调、体积小巧、佩戴方便、工作时间长。 

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。 

图1是本实用新型原理图。 

具体实施方式

图1是本实施例原理图，IC1是本实用新型的核心部件：具有睡眠、低速时钟、高速时钟功能的单片机，单片机外围分别连接了无源蜂鸣器(SPK)、一颗3.0V纽扣锂电池或两颗串联的AG10纽扣电池(BAT)、滤波电容(C1)、测温电容(C2)、负温度系数热敏电阻(RT)、温度设置按键(TMP)、电源按键(PWR)、音量设置按键(VOC)。 

单片机采用内部RC振荡信号作为运行的时钟信号，且在单片机内部具有两组RC时钟信号，其中一组为高速时钟(通常为：几MHz)，用来提供给单片机全速运行使用，另一组为低速时钟(通常为几十KHz)，用来提供给单片机低速运行和内部看门狗使用，为了保证报警器可靠工作，单片机启动了内部看门狗功能，使用过程中即使单片机死机，看门狗也会瞬间让单片机恢复到正常工作状态。 

IC1的P3、P4、P5为具有内部弱上拉电阻的输入口，P1为高阻输入口、P2为强推挽输出口、P0为强推挽或者开漏输出口。 

无源蜂鸣器可以直接由P0驱动，也可以增加外部放大电路驱动，单片机通过控制P0口输出信号的占空比或频率来产生不同音量或频率的声音信号。 

与三个按键相连的单片机输入端口都具有外部中断功能，当任何一个按键被按下后都会立即让单片机进入正常工作模式，当然这些外部中断也可以通过软件禁止，比如在关机后可以只保留电源按键具有低电平唤醒功能，这样用户就不容易误开机了。 

IC1在进行温度检测前首先将P2置为低电平足够长时间(对测温电容C2进行放电)，之后将P2设置为高电平，同时启动单片机内部的计数器，P2口的高电平通过负温度系数热敏电阻给测温电容C2充电，当P1口变成高电平后计数器停止计数，根据计数器计数值大小通过查表获得当前温度值。 

单片机获得当前温度后，首先判断当前温度是否低于程序设定的关机温度，如果连续三次检测到当前温度低于程序设定的关机温度，则单片机自动进入关机模式；如果当前温度高于关机温度，则单片机继续判断当前温度是否高于设定的报警启动温度，若低于报警启动温度单片机进入睡眠定时唤醒模式(10秒钟后单片机自动唤醒并进行下一次温度检测)，若当前温度高于报警启动温度，则单片机将当前温度与历史温度进行比较，再配合用户设定的报警温度门限值，单片机按照程序设定的报警检测算法，对各种参数进行运算，运算结果如果连续三次都为“报警”状态，则单片机执行报警子程序。每次温度检测结束后，单片机将进入睡眠定时唤醒模式。 

单片机采用间歇性检测外界温度，这样的最大好处是可以节省大量的电源，选择合适的时间间隔并不会影响报警器的使用效果，比如采用每10秒检测一次外界温度，最坏情况也就是小孩会受凉半分钟左右，这么短的时间一般不会导致小孩感冒的。 

温度设置子程序：在程序中固化了多个由小到大的运算参数，每按一次温度设置按键，温度指针指向下一个较大参数(如果已经是最大参数，则指针指向最小参数)，这个程序也可以设计成每按一次温度设置按键，指针指向下一个较小参数的方式。单片机通过SPK发出相应的“嘀”音次数来提示用户当前报警温度门限值档位，比如响两声“嘀”则表示当前为二档，响六声“嘀”则当前报警温度门限值为六档。 

音量设置子程序：单片机程序中设置了多个由小到大的PWM占空比系数，并且有一个指向这些系数的指针，每按一次音量设置按键指针加一，如果指针已经指向设定的最大占空比系数，则指针复位到指向最小占空比系数(音量设置按键指针也可以设计成减一的方式)。用户每次按音量设置按键后，单片机调用音量设置子程序以当前占空比系数播放一声提示音“嘀”，家长可以根据这个提示音音量大小来决定这个音量是否合适。为了不惊吓到小孩，报警声音设计成由弱逐级变强的方式，即音量渐变报警音。 

PWR为电源按键，家长长按该按键超过设定时间(比如2秒钟)，单片机将停止温度检测并进入睡眠模式或者低速时钟模式(关机)，关机后只能按电源按键才能开机，用户短按一下电源按键，单片机则进入正常模式。 

报警过程中按三个按键中任意一个按键即可停止报警。如果报警过程中用户没有按任意按键来停止报警，报警器报警一段时间后会停止报警，且单片机将进入长睡眠模式。当报警器检测到的温度低于设定值后单片机自动进入睡眠模式以节省电源。 

以上介绍的仅是基于本发明的一个较佳实施例，并不能以此来限定本发明的范围，任何对本发明的装置做本技术领域内熟知的部件的替换、组合、分离，以及对本发明实施的步骤作本技术领域内熟知的同等改变或替换均不超出本发明所揭露以及所保护的范围。 

Claims (8)

1.小孩受凉报警器，包括温度传感器，发音单元，电池，电路板，按键，其特征是：还包括具有低速时钟或睡眠功能的低功耗单片机；单片机外围分别连接温度传感器、发音单元、按键、电池；单片机通过温度传感器间歇性检测外界温度，温度检测结束后单片机进入低速时钟模式或睡眠模式。

2.根据权利要求1所述的小孩受凉报警器，其特征是：所述单片机输出的报警信号占空比或频率可调，或与发音单元串联的电阻阻值可调。

3.根据权利要求1所述的小孩受凉报警器，其特征是：所述单片机采用内部或外部RC振荡信号作为单片机运行的时钟信号。

4.根据权利要求1所述的小孩受凉报警器，其特征是：所述温度传感器为负温度系数热敏电阻。

5.根据权利要求1所述的小孩受凉报警器，其特征是：所述按键包括温度设置按键和音量设置按键。

6.根据权利要求1所述的小孩受凉报警器，其特征是：所述电池为纽扣电池。

7.根据权利要求1所述的小孩受凉报警器，其特征是：包括安全别针、小孩受凉报警器壳体，所述安全别针安装或固定在小孩受凉报警器壳体或电路板上。

8.根据权利要求1所述的小孩受凉报警器，其特征是：包括松紧带，粘扣带，所述小孩受凉报警器安装或固定在松紧带或粘扣带上，松紧带两端分别固定有毛面和勾面粘扣带。