CN203662747U - 一种心率测量电路以及光电式心率测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于心率测量仪领域，提供了一种心率测量电路以及光电式心率测量仪；该心率测量电路接电源和LED灯组，包括：控制器、电压转换电路、开关电路以及使能控制电路；所述电压转换电路的电源端、使能受控端以及输出端分别接所述电源、所述使能控制电路的输出端以及所述LED灯组的电源端，所述开关电路的输入端、输出端以及开关受控端分别接所述LED灯组的接地端、所述电压转换电路的调整端以及所述控制器的第二输出端，所述使能控制电路的信号端和斩波受控端分别接所述控制器的信号输出端和第一输出端。控制器控制使能控制电路以通过电压转换电路控制向LED灯组输出的电流，以调整光亮度；从而针对不同人，使用不同光亮度以提高心率的测出率。

Description

一种心率测量电路以及光电式心率测量仪

技术领域

本实用新型属于心率测量仪领域，尤其涉及一种心率测量电路以及光电式心率测量仪。

背景技术

随着科技的发展和人们生活水平的提高，便携式健康运动设备越来越受到人们的推崇，可穿戴式健康设备也因此应用而生。其中，便携式心率计和运动式心率腕表可随时随地测量出个人心率，给自身健康和运动提供了很好的指导，有着巨大的市场前景。目前，便携式心率仪按其测量原理来分类，有光电式、脉搏式、心电式等。

其中，光电式心率仪以其小体积和稳定性优势，一直是可穿戴式健康设备开发者们关注的一项技术。然而，现有的光电式心率测量还是具有一些缺点：1，由于人体体质差异较大，若用同一个固定的光强度很难适应所有人；比如：利用LED灯组产生的某个光强度照射男生的手指或手腕，该光透过或反射后，光电传感器将接收到的光信号转换为电信号后，该电信号在控制器的处理范围内，但是，采用同样的光强度对女生进行照射时，光电传感器将接收到的光信号转换为电信号后，该电信号的电压值不在控制器的处理范围内，使得心率测量不出。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种心率测量电路，以解决现有技术使用单一光强度测试心率，导致不能测量部分人的心率问题。

一方面，本实用新型提供一种心率测量电路，接电源和LED灯组，包括：

控制器；

电源端和输出端分别接所述电源和所述LED灯组的电源端的电压转换电路；

输入端、输出端以及开关受控端分别接所述LED灯组的接地端、所述电压转换电路的调整端以及所述控制器的第二输出端的所述开关电路；

输出端接所述电压转换电路的使能受控端，信号端和斩波受控端分别接所述控制器的信号输出端和第一输出端的使能控制电路。

优选的，所述使能控制电路包括：

第一NMOS管、第七电阻、第六电阻、第八电阻、第九电阻、第五电容以及第六电容；

所述第六电阻的第一端和第二端分别为所述使能控制电路的信号端和输出端，所述第七电阻的第一端和第二端分别接第六电阻的第一端和地，所述第五电容与所述第七电阻并联，所述第六电容的第一端和第二端分别接所述第六电阻的第二端和地，所述第一NMOS管的漏极、栅极以及源极分别接所述第六电阻的第二端、所述第九电阻的第一端以及地，所述第八电阻的第一端和第二端分别接所述第九电阻的第一端和地，所述第九电阻的第二端为所述使能控制电路的斩波受控端。

优选的，所述开关电路包括：

第二NMOS管、第十电阻以及第十一电阻；

所述第二NMOS管的漏极和源极分别为所述开关电路的输入端和输出端，所述第十一电阻的第一端和第二端分别接所述第二NMOS管的栅极和地，所述第十电阻的第一端接所述第十一电阻的第一端，所述第十电阻的第一端为所述开关电路的开关受控端。

优选的，所述电压转换电路包括：

第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、第三电阻、第四电阻、第三电容、第四电容、电感、二极管以及电压转换芯片；

所述第二电阻的第一端为所述电压转换电路的电源端，所述第一电容的第一端和第二端分别接所述第二电阻的第一端和地，所述第二电容的第一端和第二端分别接所述第二电阻的第二端和地，所述第一电阻与所述第二电阻并联，所述电感的第一端和第二端分别接所述第二电阻的第一端和所述二极管的阳极，所述电压转换芯片的使能引脚和电流调整引脚分别为所述电压转换电路的使能受控端和调整端，所述电压转换芯片的输入引脚、接地引脚、输出引脚分别接所述第二电阻的第二端、地以及所述二极管的阳极，所述第三电阻的第一端和第二端分别接所述电压转换芯片的电流调整引脚和地，所述第四电阻和所述第三电阻并联，所述第三电容的第一端和第二端分别接所述二极管的阴极和地，所述第四电容与所述第三电容并联，所述第三电容的第二端为所述电压转换电路的输出端。

优选的，所述控制器采用控制芯片；

所述控制芯片的信号输出引脚、第一控制引脚和第二控制引脚分别为所述控制器的信号输出端、第一输出端以及第二输出端。

优选的，所述LED灯组包括一个或多个并联的LED灯。

优选的，所述电源为锂电池。

一方面，本实用新型还提供一种光电式心率测量仪，所述光电式心率测量仪包括上述的心率测量电路。

本实用新型的有益效果：控制器向使能控制电路输出控制信号，通过该控制信号控制电压转换电路是否工作，进而实现对电压转换电路向LED灯组输出的电流的控制，从而实现对LED灯组发出的光的光亮度的调整；从而，针对不同人，使用不同光亮度进行测量，提高心率的测出率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的心率测量电路的组成结构图；

图2是本实用新型实施例提供的心率测量电路的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本实用新型实施例提供的心率测量电路的组成结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下。

一种心率测量电路，接电源和LED灯组，包括：

控制器4；

电源端和输出端分别接所述电源和所述LED灯组的电源端的电压转换电路3；

输入端、输出端以及开关受控端分别接所述LED灯组的接地端、电压转换电路3的调整端以及控制器4的第二输出端的开关电路2；

输出端接电压转换电路3的使能受控端，信号端和斩波受控端分别接控制器4的信号输出端和第一输出端的使能控制电路1。

在本实施例中，LED灯组用于发出某个光强度的光，其中，LED灯组发出的光的光强度是受控制器4控制的。

具体地，当需要调整LED灯组的光强度时，控制器4调整向使能控制电路1输出的PWM信号以及控制信号；使能控制电路1对将PWM信号进行低通滤波，生成直流信号，实现降压以满足电压转换电路3中电压转换芯片的使能引脚所允许的电压范围；进而，通过控制信号断开或导通使能控制电路1向电压转换芯片的使能引脚输出的直流信号，实现对电压转换芯片是否工作的控制；进而实现对是否向LED灯组供电的控制（断开或导通向LED灯组的供电），以调整流过LED灯组的电流，实现对LED灯组的光强度的调整。

这样，针对不同的人的手腕或手指，调整LED灯组产生的光的光强度；光电感应器对该光进行接收后，输出的电信号能够在控制器4的处理范围内，实现对心率的测量。

另外，本实施中LED灯组可以包括串联的LED灯，也可以包括并联的LED灯。

图2示出了本实用新型实施例提供的心率测量电路的电路，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下。

其中，优选的是，所述使能控制电路1包括：

第一NMOS管Q1、第七电阻R7、第六电阻R6、第八电阻R8、第九电阻R9、第五电容C5以及第六电容C6；

所述第六电阻R6的第一端和第二端分别为所述使能控制电路1的信号端和输出端，所述第七电阻R7的第一端和第二端分别接第六电阻R6的第一端和地，所述第五电容C5与所述第七电阻R7并联，所述第六电容C6的第一端和第二端分别接所述第六电阻R6的第二端和地，所述第一NMOS管Q1的漏极、栅极以及源极分别接所述第六电阻R6的第二端、所述第九电阻R9的第一端以及地，所述第八电阻R8的第一端和第二端分别接所述第九电阻R9的第一端和地，所述第九电阻R9的第二端为所述使能控制电路1的斩波受控端。

另外，所述第六电阻R6的第一端和第二端分别接节点MCU_PWM和节点IC_EN。所述第九电阻R9的第二端接节点MCU_IO1。

具体地，所述使能控制电路1的信号端接收到控制器4从信号输出端输出的PWM信号；进而，通过第七电阻R7、第六电阻R6第五电容C5以及第六电容C6组成的低通滤波电路对PWM信号进行滤波，生成直流信号；由于通过滤波电路滤除了高频信号的能量，从而实现降压，输出的直流信号的电压值能够满足电压转换芯片U1的使能引脚EN所需的电压。

进而，通过所述使能控制电路1的斩波受控端接收所述控制器4的第一输出端输出的控制信号；由于该控制信号为具有预设频率的PWM信号；从而，通过该预设频率的PWM信号断开或导通向电压转换芯片U1的使能引脚EN输出的滤波后的直流信号；进而控制电压转换芯片U1是否工作，进一步控制电压转换芯片U1是否断开向LED灯组的供电；从而调整LED灯组发出的光的光亮度。

值得说明的是，针对不同类型的人，可以调整所述控制器4的第一输出端输出的控制信号的频率，即调整从第一输出端输出的PWM信号的占空比。从而同步调整向电压转换芯片U1的使能引脚EN输出的PWM信号的占空比；进而实现对电压转换芯片U1向LED灯组供电的供电时间的调整，从而调整了流过LED灯组的电流，实现对LED灯组发出的光的光亮度的调整。

这样，可以针对不同人，通过控制器4、使能控制电路1控制以及电压转换电路3控制向LED灯组的供电，调整流过LED灯组的电流，进而调整LED灯组发出的光的光亮度；进而有效地保证了对不同人的心率测量。

其中，优选的是，所述开关电路2包括：

第二NMOS管Q2、第十电阻R10以及第十一电阻R11；

所述第二NMOS管Q2的漏极和源极分别为所述开关电路2的输入端和输出端，所述第十一电阻R11的第一端和第二端分别接所述第二NMOS管Q2的栅极和地，所述第十电阻R10的第一端接所述第十一电阻R11的第一端，所述第十电阻R10的第一端为所述开关电路2的开关受控端。

另外，所述第二NMOS管Q2的源极接节点IC_FB。所述第十电阻R10的第一端接节点MCU_IO2。

具体地，当不需要对心率进行测量时，可以通过所述开关电路2的开关受控端接收所述控制器4从第二输出端输出的低电平信号，第二NMOS管Q2截止，断开向LED灯组的供电；从而，LED灯组不发光。

其中，优选的是，所述电压转换电路3包括：

第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第三电阻R3、第四电阻R4、第三电容C3、第四电容C4、电感L1、二极管D1以及电压转换芯片U1；

所述第二电阻R2的第一端为所述电压转换电路3的电源端，所述第一电容C1的第一端和第二端分别接所述第二电阻R2的第一端和地，所述第二电容C2的第一端和第二端分别接所述第二电阻R2的第二端和地，所述第一电阻R1与所述第二电阻R2并联，所述电感L1的第一端和第二端分别接所述第二电阻R2的第一端和所述二极管D1的阳极，所述电压转换芯片U1的使能引脚EN和电流调整引脚FB分别为所述电压转换电路3的使能受控端和调整端，所述电压转换芯片U1的输入引脚IN、接地引脚GND、输出引脚SW分别接所述第二电阻R2的第二端、地以及所述二极管D1的阳极，所述第三电阻R3的第一端和第二端分别接所述电压转换芯片U1的电流调整引脚FB和地，所述第四电阻R4和所述第三电阻R3并联，所述第三电容C3的第一端和第二端分别接所述二极管D1的阴极和地，所述第四电容C4与所述第三电容C3并联，所述第三电容C3的第二端为所述电压转换电路3的输出端。

所述电压转换芯片U1的使能引脚EN和电流调整引脚FB分别接节点IC_EN和节点IC_FB。

具体地，当所述电压转换芯片U1的使能引脚EN接收到高电平信号时，所述电压转换芯片U1工作，电压转换芯片U1从输出引脚SW输出电压转换后的高电平信号；当所述电压转换芯片U1的使能引脚EN接收到低电平信号时，所述电压转换芯片U1不工作。

另外，采用第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1以及第二电容C2组成的低通滤波电路对电源输出的电信号进行滤波，将滤波后的电信号通过输入所述电压转换芯片U1的输入引脚IN向电压转换芯片U1供电。

同样，采用第三电容C3和第四电容C4对电压转换芯片U1从输出引脚SW输出电压转换后的高电平信号进行低通滤波，将低通滤波后的高电平信号向LED灯组供电。

优选的是，所述二极管D1可以为肖特基二极管，从而能够有效防止LED灯组形成向所述电压转换芯片U1的输入引脚IN倒灌漏电流。

其中，优选的是，所述控制器4采用控制芯片U2；

所述控制芯片U2的信号输出引脚PWM、第一控制引脚IO1和第二控制引脚IO2分别为所述控制器4的信号输出端、第一输出端以及第二输出端。

另外，所述控制芯片U2的信号输出引脚PWM、第一控制引脚IO1和第二控制引脚IO2分别接节点MCU_PWM、节点MCU_IO1以及节点MCU_IO2。

更优的是，所述控制芯片U2从第一控制引脚IO1输出的电信号和从第二控制引脚IO2输出的电信号是反相的。进而能够实现对LED灯组供电的进行精确控制，并迅速关断流过LED灯组的电流。

优选的，所述LED灯组包括一个或多个并联的LED灯。这样，根据照射面积的需要，确定所述LED灯组包括的并联的LED灯的个数。

优选的，所述电源为锂电池。其中，根据LED灯组所需的驱动电压或驱动电流，选用一个或多个锂电池进行串联或并联。

本实用新型实施例还提供一种光电式心率测量仪，所述光电式心率测量仪包括上述的心率测量电路。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (8)

1.一种心率测量电路，接电源和LED灯组，其特征在于，包括：

控制器；

电源端和输出端分别接所述电源和所述LED灯组的电源端的电压转换电路；

输入端、输出端以及开关受控端分别接所述LED灯组的接地端、所述电压转换电路的调整端以及所述控制器的第二输出端的所述开关电路；

输出端接所述电压转换电路的使能受控端，信号端和斩波受控端分别接所述控制器的信号输出端和第一输出端的使能控制电路。

2.如权利要求1所述的心率测量电路，其特征在于，所述使能控制电路包括：

第一NMOS管、第七电阻、第六电阻、第八电阻、第九电阻、第五电容以及第六电容；

所述第六电阻的第一端和第二端分别为所述使能控制电路的信号端和输出端，所述第七电阻的第一端和第二端分别接第六电阻的第一端和地，所述第五电容与所述第七电阻并联，所述第六电容的第一端和第二端分别接所述第六电阻的第二端和地，所述第一NMOS管的漏极、栅极以及源极分别接所述第六电阻的第二端、所述第九电阻的第一端以及地，所述第八电阻的第一端和第二端分别接所述第九电阻的第一端和地，所述第九电阻的第二端为所述使能控制电路的斩波受控端。

3.如权利要求1所述的心率测量电路，其特征在于，所述开关电路包括：

第二NMOS管、第十电阻以及第十一电阻；

所述第二NMOS管的漏极和源极分别为所述开关电路的输入端和输出端，所述第十一电阻的第一端和第二端分别接所述第二NMOS管的栅极和地，所述第十电阻的第一端接所述第十一电阻的第一端，所述第十电阻的第一端为所述开关电路的开关受控端。

4.如权利要求1所述的心率测量电路，其特征在于，所述电压转换电路包括：

第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、第三电阻、第四电阻、第三电容、第四电容、电感、二极管以及电压转换芯片；

所述第二电阻的第一端为所述电压转换电路的电源端，所述第一电容的第一端和第二端分别接所述第二电阻的第一端和地，所述第二电容的第一端和第二端分别接所述第二电阻的第二端和地，所述第一电阻与所述第二电阻并联，所述电感的第一端和第二端分别接所述第二电阻的第一端和所述二极管的阳极，所述电压转换芯片的使能引脚和电流调整引脚分别为所述电压转换电路的使能受控端和调整端，所述电压转换芯片的输入引脚、接地引脚、输出引脚分别接所述第二电阻的第二端、地以及所述二极管的阳极，所述第三电阻的第一端和第二端分别接所述电压转换芯片的电流调整引脚和地，所述第四电阻和所述第三电阻并联，所述第三电容的第一端和第二端分别接所述二极管的阴极和地，所述第四电容与所述第三电容并联，所述第三电容的第二端为所述电压转换电路的输出端。

5.如权利要求1所述的心率测量电路，其特征在于，所述控制器采用控制芯片；

所述控制芯片的信号输出引脚、第一控制引脚和第二控制引脚分别为所述控制器的信号输出端、第一输出端以及第二输出端。

6.如权利要求1所述的心率测量电路，其特征在于，所述LED灯组包括一个或多个并联的LED灯。

7.如权利要求1所述的心率测量电路，其特征在于，所述电源为锂电池。

8.一种光电式心率测量仪，其特征在于，所述光电式心率测量仪包括权利要求1至7任一项所述的心率测量电路。

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