CN208921322U - 一种充电引脚复用电路及可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种充电引脚复用电路及可穿戴设备，包括充电引脚、充电芯片、控制器、接触式温度传感器和电压采样电路；所述充电引脚包括正极引脚和负极引脚，所述负极引脚在产品佩戴在人体上时与人体皮肤相接触；所述温度传感器连通负极引脚，采集负极引脚的温度，并发送至控制器；所述电压采样电路对通过正极引脚输入的充电电压进行采样，并生成采样电压发送至控制器；所述控制器在未接收到所述采样电压时，利用温度传感器的采样温度确定产品的佩戴状况或生成人体的体表温度。本实用新型通过对充电引脚进行复用，无需为实现体温检测功能而在产品上额外添加金属件，由此解决了现有技术因增加金属件而导致的成本升高、产品组装困难等问题。

Description

一种充电引脚复用电路及可穿戴设备

技术领域

本实用新型属于可穿戴设备技术领域，具体地说，是涉及一种对可穿戴设备上的充电引脚实现多功能复用的电路设计。

背景技术

可穿戴设备是一种可以直接穿戴在人身上或是整合到人体的衣服或配件中的便携式电子产品。可穿戴设备不仅仅是一种硬件设备，更可以通过软件支持以及数据交互、云端交互来实现强大的功能，可穿戴设备已经对人们的生活、感知带来了巨大的转变。

目前的可穿戴设备多以智能手环为主。现有的智能手环除了具有计时、计步、心率检测等功能外，有时还通过增设温度传感器，使智能手环具备了监测人体体表温度的功能。目前，用于监测体表温度的传感器有非接触式和接触式两种。非接触式温度传感器主要是基于红外检测的方式进行测量，且为了得到准确的测量结果，对温度传感器的布局和安装设计都提出了很高的要求。因此，相对于接触式温度传感器，在结构设计上更为复杂。接触式温度传感器主要采用热传导的方式进行测量，通过在智能手环上增设导热金属片，利用导热金属片接触人体皮肤，将人体的体表热量传递给智能手环中的温度传感器，继而实现对人体体表温度的测量。

对于采用接触式温度传感器设计的智能手环，一般都是采用在手环本体的外壳边缘安装一圈金属材质的边框或者在智能手环上专门增设金属件，以此作为导热金属片，实现对人体体表温度的检测。但是，这种传统的结构设计，成本较高，并且组装时会存在一定的难度，不易保证设备外观的完整性。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种充电引脚复用电路，通过对产品上的充电引脚进行复用，将其兼用作导热金属片，从而无需在产品上额外增加金属件，即可满足产品的测温需求，解决了因增加金属件而导致产品组装困难的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

在一个方面，本实用新型提出了一种充电引脚复用电路，应用于具有体温检测功能的可充电产品中，所述可充电产品包括充电引脚、接触式温度传感器、电压采样电路和控制器；所述充电引脚包括正极引脚和负极引脚，所述负极引脚在体温检测时与人体皮肤相接触；所述电压采样电路对通过所述正极引脚输入的充电电压进行采样，并生成采样电压发送至所述控制器；所述温度传感器连通所述负极引脚，采集负极引脚的温度并发送至所述控制器，所述控制器在未接收到所述采样电压时，利用所述温度传感器的采样温度确定产品的佩戴状况或生成人体的体表温度。

为了保证产品充电的安全性，在所述充电引脚复用电路中还设置有过压保护电路，所述正极引脚通过所述过压保护电路连接所述电压采样电路。

优选的，在所述电压采样电路中包含有两个分压电阻，两个分压电阻串联后，连接在所述过压保护电路与地之间，两个分压电阻的分压节点连接所述控制器。

为了降低产品功耗并避免出现将充电温度误认为体表温度的情况，本实用新型优选控制所述温度传感器在产品充电过程中停止运行，不采集负极引脚的温度，为实现这一发明目的，可以设计所述控制器仅在未接收到所述采样电压时，输出使能信号至所述温度传感器，控制温度传感器在产品非充电状态下采集所述负极引脚的温度。

为了使人体的体表温度能够通过产品的负极引脚传导至温度传感器，可以设计所述负极引脚通过导热金属线连接至温度传感器的探头，也可以设计所述负极引脚直接与温度传感器的探头相贴合，以确保体温检测的准确性。

在另一个方面，本实用新型还提出了一种可穿戴设备，包括充电引脚、充电芯片、控制器、接触式温度传感器和电压采样电路；所述充电引脚包括正极引脚和负极引脚，所述负极引脚在可穿戴设备佩戴在人体上时与人体皮肤相接触；所述温度传感器连通所述负极引脚，采集负极引脚的温度，并发送至所述控制器；所述电压采样电路对通过所述正极引脚输入的充电电压进行采样，并生成采样电压发送至所述控制器；所述控制器在未接收到所述采样电压时，利用所述温度传感器的采样温度确定可穿戴设备的佩戴状况或生成人体的体表温度。

为了保证可穿戴设备充电的安全性，在所述可穿戴设备中还设置有过压保护电路，所述正极引脚通过所述过压保护电路分别连接所述充电芯片的电源输入端和所述电压采样电路。所述控制器在接收到所述采样电压时，输出控制信号至所述充电芯片，控制充电芯片为可穿戴设备的内置电池充电。

当所述可穿戴设备为智能手环时，为了保证负极引脚在智能手环佩戴后能够与人体皮肤紧密接触，优选将所述负极引脚布设在智能手环的外壳的背面，使用户可以在正常佩戴智能手环的期间随时观测其体表温度，方便使用。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型通过对产品上现有的充电引脚进行功能复用，在保证充电引脚正常传输充电电流的前提下，可以将充电引脚的负极兼用作导热金属片，以将人体的体表热量传递给产品内部的温度传感器，实现产品对人体体表温度的有效检测，并配合电压采样电路实现了对产品佩戴状况的准确识别。采用本实用新型的充电引脚复用技术，无需为实现体温检测功能而在产品上额外添加金属件，由此解决了现有技术因增加金属件而导致的成本升高、产品组装困难等问题，更好地保证了产品外观的完整性。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的充电引脚复用电路的一种实施例的电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

本实施例以将充电引脚复用电路应用于智能手环为例，对充电引脚复用电路的具体结构及其工作原理进行详细阐述。

为了在智能手环上实现体温检测功能，首先在智能手环的内部电路板上布设温度传感器，如图1所示，该温度传感器为接触式温度传感器，需要借助导热金属片传导人体的体表热量，继而根据体表热量计算出人体的体表温度。为了避免在智能手环的外壳上增加导热金属件而导致的产品组装困难等问题，本实施例采用对智能手环上的充电引脚（充电电极）进行复用的设计，将充电引脚中的负极引脚P-兼用作导热金属片，并通过导热金属线或采用直接贴合的方式连通智能手环中的温度传感器。在对人体的体表温度进行检测时，将所述负极引脚P-与人体的皮肤相贴合，通过负极引脚P-将人体的体表热量传导至温度传感器，继而实现对人体体表温度的有效测量。

在智能手环的外壳上布设充电引脚是为了外接充电器，将充电器提供的电能传输至电路板上的充电芯片，利用充电芯片对智能手环内部的电池进行充电控制，以补充电量。在智能手环处于大电流充电的过程中，不可避免地会产生充电温升，此时通过温度传感器采集到的温度应该是充电温升，而不是环境温度或人体温度。为了避免智能手环将充电温升误认为成人体的体表温度，而输出错误的测量结果，本实施例在智能手环的内部电路板上还布设有电压采样电路，如图1所示，用于采集通过充电引脚接入的充电电压VBUS，并生成采样电压发送至电路板上的控制器，由此实现对智能手环当前是否处于充电状态的有效识别。

具体来讲，可以在所述电压采样电路中设置两个分压电阻R2、R3，将分压电阻R2的一端连通充电引脚中的正极引脚P+，另一端通过分压电阻R3接地，将两个分压电阻R2、R3的中间节点连接至控制器，利用分压电阻R2、R3对正极引脚P+接入的充电电压VBUS进行分压后，生成所述的采样电压，传输至所述控制器。控制器在接收到所述采样电压时，判定智能手环处于充电状态，生成控制信号发送至充电芯片，控制充电芯片启动运行，接收充电电压VBUS并为电池充电。同时，控制器可以根据充电进程控制充电芯片调整其输出的充电电流，以控制电池的充电过程。反之，当控制器接收不到采样电压时，认为充电引脚上无外接充电器，判定智能手环处于非充电状态，此时可以控制充电芯片停止运行，以降低产品能耗。

为了提高智能手环充电的安全性，本实施例优选在电路板上进一步布设过压保护电路，如图1所示，连接在充电电压VBUS的传输线路上，例如连接充电引脚的正极引脚P+。当充电电压VBUS低于设定阈值时，过压保护电路接通充电电压VBUS的传输线路，充电电压VBUS经由过压保护电路形成电压VCHG，传输至充电芯片的电源输入端，为充电芯片供电，同时传输至电压采样电路，以生成所述的采样电压。当充电电压VBUS高于设定阈值时，过压保护电路自动切断充电电压VBUS的传输线路，对智能手环的内部电路实现过压保护。

结合图1阐述本实施例的充电引脚复用电路的工作原理：

智能手环开机运行后，控制器首先检测采样电压，若接收到采样电压，则判定智能手环处于充电状态，控制充电芯片为电池充电，并判定智能手环此时为未佩戴模式。

在充电过程中，控制器可以控制温度传感器停止运行，避免将充电温升误认为体表温度，同时可以起到降低功耗的作用。

若控制器未检测到采样电压，则认为智能手环处于非充电状态，此时控制器可以输出使能信号EN，控制温度传感器使能运行，接收通过负极引脚P-传导过来的热量，生成采样温度发送至所述控制器。同时，控制器可以输出控制信号，控制充电芯片停止运行，以降低功耗。

控制器根据接收到的采样温度判断智能手环的佩戴状态：若采样温度在室温25℃左右，则判定智能手环此时为未佩戴模式；若采样温度在37℃左右，则判定智能手环此时为佩戴模式，并将采集到的温度作为人体的体表温度，通过智能手环上的显示屏显示给智能手环的佩戴者，实现体温检测功能。

为了提高体温检测的准确度，优选将充电引脚（至少负极引脚P-）布设在智能手环的外壳的背面，在用户佩戴上智能手环后，可以确保负极引脚P-与人体的皮肤紧密接触，继而有效地传导体表热量。

本实施例通过对智能手环上的充电引脚进行功能复用，既可实现充电和体温检测功能，又可识别出智能手环的佩戴状态，一套电路多种用途，充分解决了智能手环内部器件布局空间受限的问题。同时，通过充电检测可以优化系统功耗，延长产品的工作时间，改善使用体验。

当然，本实施例的充电引脚复用电路也可以应用在除智能手环以外的可穿戴设备上，亦适用于除可穿戴设备以外的其它具有体温检测功能的可充电产品中，具有广泛的应用领域。

需要指出的是：上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种充电引脚复用电路，应用于具有体温检测功能的可充电产品中，所述可充电产品包括充电引脚、接触式温度传感器和控制器；所述充电引脚包括正极引脚和负极引脚，所述负极引脚在体温检测时与人体皮肤相接触；其特征在于，还包括电压采样电路，所述电压采样电路对通过所述正极引脚输入的充电电压进行采样，并生成采样电压发送至所述控制器；所述温度传感器连通所述负极引脚，采集负极引脚的温度并发送至所述控制器，所述控制器在未接收到所述采样电压时，利用所述温度传感器的采样温度确定产品的佩戴状况或生成人体的体表温度。

2.根据权利要求1所述的充电引脚复用电路，其特征在于，还包括过压保护电路，所述正极引脚通过所述过压保护电路连接所述电压采样电路。

3.根据权利要求2所述的充电引脚复用电路，其特征在于，在所述电压采样电路中包含有两个分压电阻，两个分压电阻串联后，连接在所述过压保护电路与地之间，两个分压电阻的分压节点连接所述控制器。

4.根据权利要求1所述的充电引脚复用电路，其特征在于，所述控制器在未接收到所述采样电压时，输出使能信号至所述温度传感器，控制温度传感器采集所述负极引脚的温度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的充电引脚复用电路，其特征在于，所述负极引脚通过导热金属线连接温度传感器的探头，或者所述负极引脚与温度传感器的探头相贴合。

6.一种可穿戴设备，包括充电引脚、充电芯片和控制器；所述充电引脚包括正极引脚和负极引脚，所述负极引脚在可穿戴设备佩戴在人体上时与人体皮肤相接触；其特征在于，还包括接触式温度传感器和电压采样电路，所述温度传感器连通所述负极引脚，采集负极引脚的温度，并发送至所述控制器；所述电压采样电路对通过所述正极引脚输入的充电电压进行采样，并生成采样电压发送至所述控制器；所述控制器在未接收到所述采样电压时，利用所述温度传感器的采样温度确定可穿戴设备的佩戴状况或生成人体的体表温度。

7.根据权利要求6所述的可穿戴设备，其特征在于，还包括过压保护电路和电池，所述正极引脚通过所述过压保护电路连接所述充电芯片的电源输入端；所述控制器在接收到所述采样电压时，输出控制信号至所述充电芯片，控制充电芯片为所述电池充电。

8.根据权利要求7所述的可穿戴设备，其特征在于，在所述电压采样电路中包含有两个分压电阻，两个分压电阻串联后，一端通过所述过压保护电路连接所述正极引脚，另一端接地，两个分压电阻的分压节点连接所述控制器。

9.根据权利要求6所述的可穿戴设备，其特征在于，所述控制器在未接收到所述采样电压时，输出使能信号至所述温度传感器，控制温度传感器采集所述负极引脚的温度。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的可穿戴设备，其特征在于，所述负极引脚通过导热金属线连接温度传感器的探头，或者所述负极引脚与温度传感器的探头相贴合；所述可穿戴设备为智能手环，所述负极引脚布设在智能手环的外壳的背面。