CN207408017U - 人体睡眠状态传感器和桥式测量电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种人体睡眠状态传感器，包括软管，软管中装有导热液体，导热液体中设有铜热电阻，软管两端各设有一根挠性绳，铜热电阻一端连接两根铜热电阻数据线，且两根铜热电阻数据线均穿出软管外，结构简单、准确性高；本实用新型还公开了采用该传感器的桥式测量电路，包括电阻R2、R3和R4，能够克服温度对测量精度的影响，提高准确性。
Description
技术领域
本实用新型涉及人体睡眠状态传感器和桥式测量电路。
背景技术
人在睡眠状态下，体温会随着周围环境温度的变化而变化，如果用普通的温度传感器测量人体睡眠温度，人体在睡眠状态下身体翻滚则会影响测量效果。现有技术中尚未出现适用于人体睡眠状态下的测量睡眠温度的传感器。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种在人体睡眠时能够自动采集人体温度的人体睡眠状态传感器和桥式测量电路。
技术方案：本实用新型所述的人体睡眠状态传感器，包括软管，软管中装有导热液体，导热液体中设有铜热电阻，软管两端各设有一根挠性绳，铜热电阻一端连接两根铜热电阻数据线，且两根铜热电阻数据线均穿出软管外。
进一步，还包括铜片和带有溢流孔的隔板，隔板卡设在软管中，铜片设于导热液体中，铜片的一端引出铜片数据线，铜片数据线穿过溢流孔后穿出软管外；此外，导热液体未充满整个软管。这样能够测量人体睡眠时的呼吸率。
进一步，所述隔板和铜片分别有两个，两个隔板对称地卡设在软管中，两个铜片均设于两个隔板之间区域内，铜热电阻设于软管的一端，且铜热电阻与一个铜片分别设在一个隔板两侧。这样能够更好地测量人体睡眠时的呼吸率。
进一步，所述溢流孔设于隔板中间。这样能够提高呼吸率测量的准确性。
进一步，所述挠性绳自软管两端中间引出。
采用本实用新型所述人体睡眠状态传感器的桥式测量电路，包括电阻R2、R3和R4，电阻R2的一端连接一根铜热电阻数据线，电阻R2的另一端和电阻R3的一端均接地，电阻R4的一端连接另一根铜热电阻数据线，电阻R4的另一端连接电阻R3的另一端，电阻R4的一端还连接第一供电电压，电阻R2的一端和电阻R3的另一端作为输出端。
有益效果：本实用新型公开了一种人体睡眠状态传感器，通过铜热电阻在不同温度下阻值不同，来实现对人体睡眠温度的测量，结构简单，准确性高。并且，由于人体睡眠状态传感器的主体的软管，材质软，即使人体翻滚也不会影响测量效果。本实用新型还公开了采用该传感器的桥式测量电路，通过电桥补偿法，能够克服温度对测量精度的影响，提高准确性。
附图说明
图1为本实用新型具体实施方式的人体睡眠状态传感器的结构示意图；
图2为本实用新型具体实施方式的空调控制器的模块框图；
图3为本实用新型具体实施方式的空调控制器的电路图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和附图，对本实用新型的技术方案做进一步的介绍。
本具体实施方式公开了一种人体睡眠状态传感器，如图1所示，包括软管13，软管13中装有导热液体14，导热液体14未充满整个软管13。软管13中对称地卡设有两个隔板，分别为第一隔板16和第二隔板17。第一隔板16中间设有第一溢流孔161，第二隔板17中间设有第二溢流孔171。铜热电阻15设于导热液体14中，且铜热电阻15设于软管13的一端，两个铜片对称地设于两个隔板之间的导热液体14中，分别为第一铜片18和第二铜片19。铜热电阻15和第一铜片18分别设在第一隔板16两侧。软管13两端各设有一根挠性绳，分别为第一挠性绳101和第二挠性绳102，用于将软管固定在人身上。铜热电阻15一端连接两根铜热电阻数据线，分别为第一铜热电阻数据线111和第二铜热电阻数据线112，且两根铜热电阻数据线均穿出软管13外。第一铜片18的一端引出第一铜片数据线121，第一铜片数据线121穿过第一溢流孔161后穿出软管13外；第二铜片19的一端引出第二铜片数据线122，第二铜片数据线122穿过第二溢流孔171后穿出软管13外。
其中，铜热电阻15可选用Cu50，其不同温度下的阻值如表1所示。导热液体14可选用水银、水、乙醇、甘油以及NaCl和KCl的水溶液，本具体实施方式中选用0.01mol/L的NaCl和KCl水溶液，其中NaCl和KCl的配比为1:1。水是廉价、绿色、导热性好的导热液体，但是由于其电阻太大，基本无法准确测量电阻的变化值，故考虑在水中添加无机盐来改善电导率，使电阻控制在最佳测试范围内。0.01mol/L的NaCl和KCl水溶液在25℃时测得其电阻率为2.27Ω·m，R为724Ω，而单独的0.01mol/L NaCl溶液的电阻率为9.4Ω·m，电阻为2987Ω，单独的0.01mol/L KCl溶液的电阻率为7.0Ω·m，电阻值为2258Ω。这样0.01mol/L的NaCl和KCl水溶液的电阻率比单独的0.01mol/L NaCl溶液和单独的0.01mol/L KCl溶液的电阻都要小，同时，0.01mol/L的NaCl和KCl水溶液的导热系数又高，所以可保证对人体温度的精准测量。并且，0.01mol/L的NaCl和KCl水溶液不会腐蚀软管和铜片，对人体也无害。
表1 Cu50在不同温度下的阻值
导热液体14没有充满整个软管13，这样可以和两个带溢流孔的隔板配合，实现以下功能：当人吸气时，两隔板之间的软管13变扁，其中的导热液体14通过两个溢流孔向两侧溢出，根据电阻的计算公式R＝ρL/S可知，两铜片之间的液体电阻会增大；当人呼气时，两隔板之间的软管13变粗(相比于吸气时变粗)，两侧的导热液体14通过两个溢流孔流回到两隔板之间，根据电阻的计算公式R＝ρL/S可知，两铜片之间的液体电阻会减小。通过测量两铜片之间液体电阻的变化频率，从而能够得出人体睡眠时的呼吸率。
本具体实施方式还公开了采用该传感器的桥式测量电路，如图3中的第一桥式测量电路11所示，包括电阻R2、R3和R4，电阻R2的一端连接第一铜热电阻数据线111，电阻R2的另一端和电阻R3的一端均接地，电阻R4的一端连接第二铜热电阻数据线112，电阻R4的另一端连接电阻R3的另一端，电阻R4的一端还连接第一供电电压，电阻R2的一端和电阻R3的另一端作为输出端。
此外，本具体实施方式还公开了采用该传感器的空调控制器，包括测量模块1、控制模块2、发送模块3、温度设置与显示模块4以及报警模块5，如图2所示。
测量模块1包括A/D转换器H1和第一桥式测量电路11，如图3所示，第一桥式测量电路11包括电阻R2、R3和R4，电阻R2的一端连接第一铜热电阻数据线111，电阻R2的另一端和电阻R3的一端均接地，电阻R4的一端连接第二铜热电阻数据线112，电阻R4的另一端连接电阻R3的另一端，电阻R4的一端还连接A/D转换器H1的输出电压端，电阻R2的一端和电阻R3的另一端之间的电压通过A/D转换器H1转换为数字信号并发送至控制模块2。第二桥式测量电路12包括电阻R6、R7和R8，电阻R6的一端连接第一铜片数据线121，电阻R6的另一端和电阻R7的一端均接地，电阻R8的一端连接第二铜片数据线122和第二供电电压，电阻R7的另一端连接电阻R8的另一端，电阻R6的一端和电阻R7的另一端之间的电压通过A/D转换器H1转换为数字信号并发送至控制模块2。控制模块2根据A/D转换器H1发送来的信号调整发送给空调的编码，通过发送模块3将编码发送给空调。其中，A/D转换器H1的型号为HX711。R2、R3、R4的阻值均为56欧姆，A/D转换器H1的输出电压端所供电压为5V，则VINPA-INNA为(伏)。
控制模块2包括单片机P1，其型号为PIC16F688。
发送模块3包括电阻R11、三极管Q1、电阻R10和红外发光二极管L1，电阻R11一端连接控制模块2，电阻R11另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接红外发光二极管L1的阴极，红外发光二极管L1的阳极连接第三供电电压。
温度设置与显示模块4包括键盘和显示器，键盘和显示器均与控制模块2相连。键盘用于设置人体极限温度，显示器用于实时显示人体睡眠温度。
报警模块5包括蜂鸣器B1，蜂鸣器B1的输入端连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端连接控制模块2。当控制模块2监测到人体睡眠温度超过人体极限温度时，控制蜂鸣器B1发出报警信号。
Claims (6)
1.人体睡眠状态传感器，其特征在于：包括软管，软管中装有导热液体，导热液体中设有铜热电阻，软管两端各设有一根挠性绳，铜热电阻一端连接两根铜热电阻数据线，且两根铜热电阻数据线均穿出软管外。
2.根据权利要求1所述的人体睡眠状态传感器，其特征在于：还包括铜片和带有溢流孔的隔板，隔板卡设在软管中，两铜片设于导热液体中，铜片的一端引出铜片数据线，铜片数据线穿过溢流孔后穿出软管外；此外，导热液体未充满整个软管。
3.根据权利要求2所述的人体睡眠状态传感器，其特征在于：所述隔板和铜片分别有两个，两个隔板对称地卡设在软管中，两个铜片均设于两个隔板之间区域内，铜热电阻设于软管的一端，且铜热电阻与一个铜片分别设在一个隔板两侧。
4.根据权利要求2所述的人体睡眠状态传感器，其特征在于：所述溢流孔设于隔板中间。
5.根据权利要求1所述的人体睡眠状态传感器，其特征在于：所述挠性绳自软管两端中间引出。
6.采用权利要求1所述人体睡眠状态传感器的桥式测量电路，其特征在于：包括电阻R2、R3和R4，电阻R2的一端连接一根铜热电阻数据线，电阻R2的另一端和电阻R3的一端均接地，电阻R4的一端连接另一根铜热电阻数据线，电阻R4的另一端连接电阻R3的另一端，电阻R4的一端还连接第一供电电压，电阻R2的一端和电阻R3的另一端作为输出端。
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