CN207202070U

CN207202070U - 一款智能运动衣

Info

Publication number: CN207202070U
Application number: CN201720573011.8U
Authority: CN
Inventors: 陈露
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-05-22
Filing date: 2017-05-22
Publication date: 2018-04-10
Anticipated expiration: 2027-05-22

Abstract

本实用新型涉及服装智能技术领域，特别涉及一款智能运动衣，它包括缝制在服装胸部处内层的若干导电布和智能主机；所述导电布包括纯银丝和棉纱，棉纱包裹在银丝外层形成棉纱包芯线；所述服装胸部处对应导电布处设置有暗扣，该暗扣压合至导电布上，形成导体；所述智能主机卡扣在暗扣上；所述智能主机包括壳体，该壳体内设置有PCB板，该PCB板上安装有MCU+BLE主控单元、Charger单元、Led‑Key单元、Motor单元、POWER单元、G‑sensor单元、Heart‑rate‑sensor单元；它具有携带方便，可以24小时实时监测，数据精准；再配合呼吸率计算方法、计步传感器，就可以达到实时监测运动量和身体运动负荷的效果。

Description

一款智能运动衣

技术领域

本实用新型涉及服装智能技术领域，特别涉及一款智能运动衣。

背景技术

现在市面上的可穿戴设备大多以智能手环、智能手表为主，这些智能硬件虽然也有心率记录功能但是都是采用的LED光感传感器，原理是通过绿光照射到动脉根据返回的波长变化来判断分析脉搏跳动次数从而判断心率值。这样的判断方法显然是不准确的，脉搏的跳动次数不代表心脏跳动次数。本专利技术采用柔性传导材料采集人体生物电信号从而判断心率值以及R导联的心电图，其数据更加精准可靠，在动态心率方面更加稳定。本专利适用于广大运动爱好者以及马拉松赛事等，带给用户科学锻炼指导和帮助，避免过度运动导致的身体损伤风险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一款智能运动衣。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型所述的一款智能运动衣，它包括缝制在服装胸部处内层的若干导电布和智能主机；

所述导电布包括纯银丝和棉纱，棉纱包裹在银丝外层形成棉纱包芯线；所述服装胸部处对应导电布处设置有暗扣，该暗扣压合至导电布上，形成导体；所述智能主机卡扣在暗扣上；

所述智能主机包括壳体，该壳体内设置有PCB板，该PCB板上安装有MCU+BLE主控单元、Charger单元、Led-Key单元、Motor单元、POWER单元、G-sensor单元、Heart-rate-sensor单元；

所述MCU+BLE主控单元包括U1单片机，U1单片机的第1脚串联电容C1，电容C1并联有VCC30端；，U1单片机的第4-9脚分别与ECG_LEA端、ECG_FR端、ECG_PDN端、ECG_LP端及ECG_IN端电连接，U1单片机的第12脚与BAT_DET端电连接；U1单片机的第13脚接地，U1单片机的的第15-24脚分别与FULL_LED端、CHG_LED端、USB_DET端、CHG_DET端、INT1端、SDA端、SCL端、CSB端TXDO端和RXDO端，TXDO端和RXDO端分别与T1端头和T2端头连接；U1单片机第29脚与电容C29串联并接地；U1单片机的第31脚串联电感L2和电容C7；U1单片机的第32脚串联电容C13、电感L1和电感L5；电感L3并联在U1单片机的第31和32脚之间；电容C6并联在电感L1和电感L5之间；U1单片机的第37-39脚分别串联电容C3、电容C4和电容C5；晶振的第1和第3脚分别并联在电容C3和电容C4上，晶振的第2和第4脚分别接地；U1单片机的第42脚与M_DET端电连接。

所述Charger单元包括U4充电芯片，该U4充电芯片的的第1脚与T3端和T4端电连接，T3端和T4端分别对应BAT+端和BAT-端；U4充电芯片的第4脚与普通电阻R5串联并接地；电容C26和电容C22并联在T3端头；U4充电芯片的第3脚串联普通电阻R25；U4充电芯片的第6脚串联普通电阻R2；普通电阻R25与普通电阻R2并联；普通电阻R2的另一端与T12端相连，CHG_DET端与U4充电芯片的第3脚相连；普通电阻R33与普通电阻R34串联，然后并联在U4充电芯片的第6脚上；USB_DET端并联在普通电阻R33与普通电阻R34 之间的导线上。

所述Led-Key单元包括整流桥D1，整流桥D1的第1脚串联普通电阻R13，普通电阻R13的另一端与FULL_LED端电连接；整流桥D1的第2脚串联普通是阻R4，普通电阻R4的另一端与CHG_LED端电连接；整流桥D1的第3和第4脚与VCC30端相连。

所述Motor单元包括Q1三极管，Q1三极管的1脚串联普通电阻R15，普通电阻R15的另一端与M_DET端电连接；Q1三极管的2脚接地；Q1三极管的3脚与T8端头相连；普通电阻R14并联在Q1三极管的1脚和2脚之间；二极管D5的一端与T8端相连，另一端与T7端头相连，T7端和T8端分别对应M+端头和M-端头；电容C16并联在T7端头上。

所述POWER单元包括U10电源芯片，U10电源芯片的1脚与BAT+端相连；U10电源芯片的3脚串联普通电阻R38，普通电阻R38的另一端并联在1脚上；电容C15并联在1脚上；U10电源芯片的2脚接地；U10电源芯片的5脚串联电感L4，电感L4的另一端与VDD28端电连接；电容C17和电容C8并联在5脚上。

所述G-sensor单元包括U2传感器芯片，U2传感器芯片的第1-3脚分别与INT2端、SDA端和VCC30端电连接；U2传感器芯片的第5脚与INT1端电连接；U2传感器芯片的第7脚与VCC30端电连接，电容C8并联在第7脚上；U2传感器芯片的第8、9脚接地；U2传感器芯片的第10脚与CSB端电连接；U2传感器芯片的第12脚与SCL端电连接。

所述Heart-rate-sensor单元包括U3心率传感器芯片，U3心率传感器芯片的第1-5脚分别与ECG_LEA端、普通电阻R6、普通电阻R7、电容C10和普通电阻R8串联；普通电阻R6、普通电阻R7、普通电阻R8的另一端分别与LA 端、RA端、和RL端相连；二极管D7、D6和D2分别并联在LA端、RA端和RL端上；电容C11和电容C19分别并联在U3心率传感器芯片的2脚和3脚上；U3心率传感器芯片的第6脚和第9脚相连，其之间串联有电容C20；U3心率传感器芯片的第10脚与ECG_IN端电连接；U3心率传感器芯片的第11、13、15脚分别与ECG_LP端、ECG_PDN端和ECG_FR端电连接；U3心率传感器芯片的第16脚接地；U3心率传感器芯片的第17与VDD28端电连接；U3心率传感器芯片的第18、19脚分别串联电容C27和电容C15；电容C29并联在16脚与17脚之间；U3心率传感器芯片的第20脚接地。

进一步地，所述暗扣的材料为纯铜镀镍合金。

进一步地，所述U1单片机为型号是NRF51822单片机。

进一步地，所述U4充电芯片为型号是ME4064/DNF2X2的芯片。

进一步地，所述Q1三极管为型号为NC/MMBT904的三极管。

采用上述结构后，本实用新型有益效果为：本实用新型所述的一款智能运动衣，它按照医学标准采集人体生物电来计算心电图和心率值，它具有携带方便，可以24小时实时监测，数据精准；再配合呼吸率计算方法、计步传感器，就可以达到实时监测运动量和身体运动负荷的效果；避免过度运动造成的心肺损伤、肌肉损伤、骨骼损伤等问题，还可应用于马拉松等高强度运动赛事还可科学避免参赛者猝死等安全问题。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的MCU+BLE主控单元的电路结构示意图；

图3是本实用新型的Charger单元的电路结构示意图

图4是本实用新型的Led-Key单元的电路结构示意图

图5是本实用新型的Motor单元的电路结构示意图

图6是本实用新型的POWER单元的电路结构示意图

图7是本实用新型的G-sensor单元的电路结构示意图

图8是本实用新型的Heart-rate-sensor单元的电路结构示意图

附图标记说明：

服装-1；导电布-2；智能主机-3；暗扣-4。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型所述的一款智能运动衣，它包括缝制在服装1胸部处内层的若干导电布2和智能主机3。

所述导电布2包括纯银丝和棉纱，棉纱包裹在银丝外层形成棉纱包芯线，再纺织形成导电布；所述服装1胸部处对应导电布处设置有暗扣4，该暗扣4压合至导电布2上，形成导体；所述智能主机3卡扣在暗扣4上；暗扣4的材料为纯铜镀镍合金。

所述智能主机3包括壳体，该壳体内设置有PCB板，该PCB板上安装有MCU+BLE主控单元、Charger单元、Led-Key单元、Motor单元、POWER单元、G-sensor单元、Heart-rate-sensor单元。

如图2所示，MCU+BLE主控单元包括U1单片机，U1单片机为型号是NRF51822单片机；U1单片机的第1脚串联电容C1，电容C1并联有VCC30端；，U1单片机的第4-9脚分别与ECG_LEA端、ECG_FR端、ECG_PDN端、ECG_LP端及ECG_IN端电连接，U1单片机的第12脚与BAT_DET端电连接；U1单片机的第13脚接地，U1单片机的的第15-24脚分别与FULL_LED端、CHG_LED端、USB_DET端、CHG_DET端、INT1端、SDA端、SCL端、CSB端TXDO端和RXDO 端，TXDO端和RXDO端分别与T1端头和T2端头连接；U1单片机第29脚与电容C29串联并接地；U1单片机的第31脚串联电感L2和电容C7；U1单片机的第32脚串联电容C13、电感L1和电感L5；电感L3并联在U1单片机的第31和32脚之间；电容C6并联在电感L1和电感L5之间；U1单片机的第37-39脚分别串联电容C3、电容C4和电容C5；晶振的第1和第3脚分别并联在电容C3和电容C4上，晶振的第2和第4脚分别接地；U1单片机的第42脚与M_DET端电连接。

如图3所示，Charger单元包括U4充电芯片，U4充电芯片为型号是ME4064/DNF2X2的芯片；该U4充电芯片的的第1脚与T3端和T4端电连接，T3端和T4端分别对应BAT+端和BAT-端；U4充电芯片的第4脚与普通电阻R5串联并接地；电容C26和电容C22并联在T3端头；U4充电芯片的第3脚串联普通电阻R25；U4充电芯片的第6脚串联普通电阻R2；普通电阻R25与普通电阻R2并联；普通电阻R2的另一端与T12端相连，CHG_DET端与U4充电芯片的第3脚相连；普通电阻R33与普通电阻R34串联，然后并联在U4充电芯片的第6脚上；USB_DET端并联在普通电阻R33与普通电阻R34之间的导线上。

如图4所示，所述Led-Key单元包括整流桥D1，整流桥D1的第1脚串联普通电阻R13，普通电阻R13的另一端与FULL_LED端电连接；整流桥D1的第2脚串联普通是阻R4，普通电阻R4的另一端与CHG_LED端电连接；整流桥D1的第3和第4脚与VCC30端相连。

如图5所示，Motor单元包括Q1三极管，Q1三极管为型号为NC/MMBT904的三极管；Q1三极管的1脚串联普通电阻R15，普通电阻R15的另一端与M_DET端电连接；Q1三极管的2脚接地；Q1三极管的3脚与T8端头相连；普通电阻R14并联在Q1三极管的1脚和2脚之间；二极管D5的一端与T8端相连，另一端与T7端头相连，T7端和T8端分别对应M+端头和M-端头；电容C16并联在T7端头上。

如图6所示，所述POWER单元包括U10电源芯片，U10电源芯片的1脚与BAT+端相连；U10电源芯片的3脚串联普通电阻R38，普通电阻R38的另一端并联在1脚上；电容C15并联在1脚上；U10电源芯片的2脚接地；U10电源芯片的5脚串联电感L4，电感L4的另一端与VDD28端电连接；电容C17和电容C8并联在5脚上。

如图7所示，G-sensor单元包括U2传感器芯片，U2传感器芯片的第1-3脚分别与INT2端、SDA端和VCC30端电连接；U2传感器芯片的第5脚与INT1端电连接；U2传感器芯片的第7脚与VCC30端电连接，电容C8并联在第7脚上；U2传感器芯片的第8、9脚接地；U2传感器芯片的第10脚与CSB端电连接；U2传感器芯片的第12脚与SCL端电连接。

如图8所示，Heart-rate-sensor单元包括U3心率传感器芯片，U3心率传感器芯片的第1-5脚分别与ECG_LEA端、普通电阻R6、普通电阻R7、电容C10和普通电阻R8串联；普通电阻R6、普通电阻R7、普通电阻R8的另一端分别与LA端、RA端、和RL端相连；二极管D7、D6和D2分别并联在LA端、RA端和RL端上；电容C11和电容C19分别并联在U3心率传感器芯片的2脚和3脚上；U3心率传感器芯片的第6脚和第9脚相连，其之间串联有电容C20；U3心率传感器芯片的第10脚与ECG_IN端电连接；U3心率传感器芯片的第11、13、15脚分别与ECG_LP端、ECG_PDN端和ECG_FR端电连接；U3心率传感器芯片的第16脚接地；U3心率传感器芯片的第17与VDD28端电连接；U3心率传感器芯片的第18、19脚分别串联电容C27和电容C15；电容C29并联在16脚与17脚之间；U3心率传感器芯片的第20脚接地。

本实用新型的工作原理如下：

本设计是由服装、导电材料、智能主机三部分组成。智能主机由PCB板上安装的MCU+BLE主控单元、Charger单元、Led-Key单元、Motor单元、POWER单元、G-sensor单元、Heart-rate-sensor单元组成；MCU+BLE主控单元分别通过导线与Charger单元、Led-Key单元、Motor单元、POWER单元、G-sensor单元、Heart-rate-sensor单元电连接；

其中

1)将纯银抽丝到3μm直径，然后采用捻纱工艺将棉纱包芯，再用纺纱工艺将该种导电线纺织成为一整块布料(导电布)，这样该布料就具有很好的导电性能。

2)每块导电布对应一颗纯铜镀镍合金暗扣，将布料和暗扣压合接触死形成一个导体。

3)将该布料缝制到衣服对应的前胸位置，分为三块导体缝制。

4)将智能主机扣到衣服上。

5)智能主机由蓝牙IC、心电传感器、计步传感器、电容电阻、电池等元器件组成，其由安装在PCB板上的MCU+BLE主控单元、Charger单元、Led-Key单元、Motor单元、POWER单元、G-sensor单元、Heart-rate-sensor单元来实现本设计所要体现的功能。

6)通过服装上的三块导电布料和人体贴合后就可以采集到人体每次心脏跳动的生物电信号。上述功能由Heart-rate-sensor单元来实现，收集相关的心率数据。

7)将采集到的信号收集到心电传感器经过算法过滤掉无效数据后将值发送到蓝牙IC。

8)蓝牙IC将得到的心电图数据值打包到一个分区。

9)人体每次呼吸腹部会有8-15CM膨胀，由于衣服设计为紧身衣每次膨胀所带来的服装拉力就会影响导电布电阻的变化，通过8-15CM拉伸所对应电阻值的改变就可以判断该用户的呼吸次数。

10)计步传感器是一个三轴加速IC芯片，人体活动时芯片内部的XYZ轴会发生方向变化，通过这一变化情况就能判断用户姿态是否正确、跑了多少步、消耗了多少卡路里。上述功能由G-sensor单元来实现。

本设计实现三电极单导联ECG心电图监测、心率监测、呼吸监测、运动步数监测的功能，通过MCU+BLE主控单元来控制显示器显示相关数据，人们查看这些数据就可以了解到自己运动量和身体心肺功能情况，达到科学运动锻炼的目的。

本设计采用的是采集人体生物电的方式来判断读取心电图、心率数据，和医院使用的心电图仪器原理一样。但是医院的心电图仪器很笨重，导线也很繁琐，检查的时候只能躺床上无法行动自如。

本实用新型所述的一款智能运动衣，它按照医学标准采集人体生物电来计算心电图和心率值，它具有携带方便，可以24小时实时监测，数据精准；再配合呼吸率计算方法、计步传感器，就可以达到实时监测运动量和身体运动负荷的效果；避免过度运动造成的心肺损伤、肌肉损伤、骨骼损伤等问题，还可应用于马拉松等高强度运动赛事还可科学避免参赛者猝死等安全问题。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施方式，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。

Claims

1.一款智能运动衣，其特征在于：它包括缝制在服装胸部处内层的若干导电布和智能主机；所述导电布包括纯银丝和棉纱，棉纱包裹在银丝外层形成棉纱包芯线；所述服装胸部处对应导电布处设置有暗扣，该暗扣压合至导电布上，形成导体；所述智能主机卡扣在暗扣上；所述智能主机包括壳体，该壳体内设置有PCB板，该PCB板上安装有MCU+BLE主控单元、Charger单元、Led-Key单元、Motor单元、POWER单元、G-sensor单元、Heart-rate-sensor单元。

2.根据权利要求1所述的一款智能运动衣，其特征在于：所述MCU+BLE主控单元包括U1单片机，U1单片机的第1脚串联电容C1，电容C1并联有VCC30端；U1单片机的第4-9脚分别与ECG_LEA端、ECG_FR端、ECG_PDN端、ECG_LP端及ECG_IN端电连接，U1单片机的第12脚与BAT_DET端电连接；U1单片机的第13脚接地，U1单片机的第15-24脚分别与FULL_LED端、CHG_LED端、USB_DET端、CHG_DET端、INT1端、SDA端、SCL端、CSB端TXDO端和RXDO端，TXDO端和RXDO端分别与T1端头和T2端头连接；U1单片机第29脚与电容C29串联并接地；U1单片机的第31脚串联电感L2和电容C7；U1单片机的第32脚串联电容C13、电感L1和电感L5；电感L3并联在U1单片机的第31和32脚之间；电容C6并联在电感L1和电感L5之间；U1单片机的第37-39脚分别串联电容C3、电容C4和电容C5；晶振的第1和第3脚分别并联在电容C3和电容C4上，晶振的第2和第4脚分别接地；U1单片机的第42脚与M_DET端电连接。

3.根据权利要求1所述的一款智能运动衣，其特征在于：所述Charger 单元包括U4充电芯片，该U4充电芯片的第1脚与T3端和T4端电连接，T3端和T4端分别对应BAT+端和BAT-端；U4充电芯片的第4脚与普通电阻R5串联并接地；电容C26和电容C22并联在T3端头；U4充电芯片的第3脚串联普通电阻R25；U4充电芯片的第6脚串联普通电阻R2；普通电阻R25与普通电阻R2并联；普通电阻R2的另一端与T12端相连，CHG_DET端与U4充电芯片的第3脚相连；普通电阻R33与普通电阻R34串联，然后并联在U4充电芯片的第6脚上；USB_DET端并联在普通电阻R33与普通电阻R34之间的导线上。

4.根据权利要求1所述的一款智能运动衣，其特征在于：所述Led-Key单元包括整流桥D1，整流桥D1的第1脚串联普通电阻R13，普通电阻R13的另一端与FULL_LED端电连接；整流桥D1的第2脚串联普通是阻R4，普通电阻R4的另一端与CHG_LED端电连接；整流桥D1的第3和第4脚与VCC30端相连。

5.根据权利要求1所述的一款智能运动衣，其特征在于：所述Motor单元包括Q1三极管，Q1三极管的1脚串联普通电阻R15，普通电阻R15的另一端与M_DET端电连接；Q1三极管的2脚接地；Q1三极管的3脚与T8端头相连；普通电阻R14并联在Q1三极管的1脚和2脚之间；二极管D5的一端与T8端相连，另一端与T7端头相连，T7端和T8端分别对应M+端头和M-端头；电容C16并联在T7端头上。

6.根据权利要求1所述的一款智能运动衣，其特征在于：所述POWER单元包括U10电源芯片，U10电源芯片的1脚与BAT+端相连；U10电源芯片的3脚串联普通电阻R38，普通电阻R38的另一端并联在1脚上；电容C15并联在1脚上；U10电源芯片的2脚接地；U10电源芯片的5脚串联电感L4，电感L4的另一端与VDD28端电连接；电容C17和电容C8并联在5脚上。

7.根据权利要求1所述的一款智能运动衣，其特征在于：所述G-sensor单元包括U2传感器芯片，U2传感器芯片的第1-3脚分别与INT2端、SDA端和VCC30端电连接；U2传感器芯片的第5脚与INT1端电连接；U2传感器芯片的第7脚与VCC30端电连接，电容C8并联在第7脚上；U2传感器芯片的第8、9脚接地；U2传感器芯片的第10脚与CSB端电连接；U2传感器芯片的第12脚与SCL端电连接。

8.根据权利要求1所述的一款智能运动衣，其特征在于：所述Heart-rate-sensor单元包括U3心率传感器芯片，U3心率传感器芯片的第1-5脚分别与ECG_LEA端、普通电阻R6、普通电阻R7、电容C10和普通电阻R8串联；普通电阻R6、普通电阻R7、普通电阻R8的另一端分别与LA端、RA端、和RL端相连；二极管D7、D6和D2分别并联在LA端、RA端和RL端上；电容C11和电容C19分别并联在U3心率传感器芯片的2脚和3脚上；U3心率传感器芯片的第6脚和第9脚相连，其之间串联有电容C20；U3心率传感器芯片的第10脚与ECG_IN端电连接；U3心率传感器芯片的第11、13、15脚分别与ECG_LP端、ECG_PDN端和ECG_FR端电连接；U3心率传感器芯片的第16脚接地；U3心率传感器芯片的第17与VDD28端电连接；U3心率传感器芯片的第18、19脚分别串联电容C27和电容C15；电容C29并联在16脚与17脚之间；U3心率传感器芯片的第20脚接地。