CN210667115U - 一种防瞌睡报警电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防瞌睡报警电路，包括：开关控制模块，根据第一水银开关的状态产生报警输入信号；报警信号产生模块，连接所述开关控制模块的输出端，以将所述报警输入信号进行放大得到放大的报警输入信号；功率放大模块，连接所述报警信号产生模块的输出端，以将所述报警信号产生模块输出的放大的报警输入信号进一步放大得到报警输出信号并传输至报警模块；报警模块，根据所述报警输出信号产生报警信息；电源模块，用于给所述开关控制模块、报警信号产生模块以及功率放大模块供电，通过本实用新型，可提高触摸按键灵敏度、增加触摸按键稳定性、增强用户体验感，并降低门锁成本。

Description

一种防瞌睡报警电路

技术领域

本实用新型涉及及一种报警电路，特别是涉及一种司机防瞌睡报警电路。

背景技术

疲劳驾驶是指驾驶员在一段时间的驾车之后所产生的反应水平下降，导致的不正常驾驶。驾驶员疲劳驾驶时，会出现一系列的生理变化，如视力下降，注意力分散，动作僵硬等，颈部对头部的支撑作用减弱，倾向于向其他方向倾斜。

驾车安全是关系到家庭幸福，社会安全的一大重要因素。司机如果长时间处于一种驾驶状态容易犯困，疲劳驾驶是指驾驶员在一段时间的驾车之后所产生的反应水平下降，导致的不正常驾驶。驾驶员疲劳驾驶时，会出现一系列的生理变化，如视力下降，注意力分散，动作僵硬等，颈部对头部的支撑作用减弱，倾向于向其他方向倾斜。疲劳驾驶引发交通事故的概率很大，会对自身及他人的生命安全造成危害。

然而，一些司机因职业要求或其他因素无法避免长途驾驶或夜间驾驶，出于安全考虑，防瞌睡报警器对于他们来说十分必要

实用新型内容

为克服上述现有技术存在的不足，本实用新型之目的在于提供一种防瞌睡报警电路，以通过利用水银开关，以在头部倾斜时对司机产生提醒信号，有效地提醒司机此时应该做适当的休息，可解决疲劳驾驶引发的交通安全问题，保障了司机自身以及他人的生命安全，维护了家庭的稳定幸福，促进了社会的安定。

为达上述目的，本实用新型提出一种防瞌睡报警电路，应用于头部可穿戴设备，所述电路包括：

开关控制模块，根据第一水银开关的状态产生报警输入信号；

报警信号产生模块，连接所述开关控制模块的输出端，以将所述报警输入信号进行放大得到放大的报警输入信号；

功率放大模块，连接所述报警信号产生模块的输出端，以将所述报警信号产生模块输出的放大的报警输入信号进一步放大得到报警输出信号并传输至报警模块；

报警模块，根据所述报警输出信号产生报警信息；

电源模块，用于给所述开关控制模块、报警信号产生模块以及功率放大模块供电。

优选地，所述开关控制模块至少包括第一水银开关、第二限流电阻以及水银开关状态指示灯,所述第一水银开关的一端连接所述电源模块的输出端，另一端连接所述限流电阻的一端以及所述报警信号产生模块，所述限流电阻的另一端连接所述水银开关指示灯的阳极，所述水银开关指示灯的阴极接地。

优选地，所述开关控制模块还包括第一限流电阻以及电源指示灯，所述第一限流电阻的一端接所述电源模块的输出端，另一端连接所述电源指示灯的阳极，所述电源指示灯的阴极接地。

优选地，所述报警信号产生模块包括缓冲运算放大器、反馈电阻以及报警音乐芯片，所述运算放大器的同相输入端连接所述第一水银开关，所述运算放大器的输出端连接至所述报警音乐芯片的输入端并通过所述反馈电阻连接至所述运算放大器的反相输入端，所述运算放大器的电源正端连接至电源电压，所述报警音乐芯片的电源负端接地，所述报警音乐芯片的输出端连接至所述功率放大模块。

优选地，所述功率放大模块包括第一隔直电容、音量电位器、保护电阻、功率放大芯片、退耦电容、滤波电容、第二开关、第二隔直电容、增益电阻和增益电容以及校正电阻和校正电容，第一隔直电容的一端连接所述报警音乐芯片的输出端，所述第一隔直电容的另一端连接至所述音量电位器的一端，所述音量电位器的中间抽头端连接至所述功率放大芯片的同相输入端，所述音量电位器的第三端通过保护电阻接地，所述功率放大芯片的反相输入端和电源负端接地，所述增益电阻和增益电容串联后跨接在所述功率放大芯片的两个增益端口间，所述退耦电容连接在所述功率放大芯片的退耦端和地间，所述功率放大芯片的电源正端连接至电源模块和所述滤波电容的一端，所述滤波电容的另一端接地，所述功率放大芯片的输出端连接至第二开关的一端；所述第二开关的另一端连接至所述第二隔直电容的一端和所述校正电容的一端，所述校正电容的另一端连接至所述校正电阻的一端，所述校正电阻的另一端接地，所述第二隔直电容的另一端连接至所述报警模块。

优选地，所述第二开关为水银开关。

优选地，所述报警模块为声报警器件或光报警器件。

优选地，所述电源模块包括电源开关以及第一电池和第二电池，所述第一电池的正端通过所述电源开关与第二电池的负端、第一限流电阻的一端、第一水银开关的一端连接，所述功率放大芯片的电源正端连接至所述第二电池的正端和所述滤波电容的一端，所述第一电池负端接地。

优选地，所述防瞌睡报警电路应用于可穿戴设备。

优选地，所述第一水银开关为垂直安装。

与现有技术相比，本实用新型一种防瞌睡报警电路通过利用水银开关来设计的防瞌睡报警电路，将其应用于头部的可穿戴设备，利用水银的流动性，通过在头部倾斜时对司机产生提醒信号，有效地提醒司机此时应该做适当的休息，可解决疲劳驾驶引发的交通安全问题，保障了司机自身以及他人的生命安全，维护了家庭的稳定幸福，促进了社会的安定。

附图说明

图1为本实用新型一种防瞌睡报警电路的结构示意图；

图2为本实用新型一种防瞌睡报警电路的原理图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本实用新型的精神下进行各种修饰与变更。

图1为本实用新型一种防瞌睡报警电路的结构示意图。如图1所示，本实用新型一种防瞌睡报警电路，应用于可穿戴设备，最好是头部的可穿戴设备上，包括：电源模块10、开关控制模块20、报警信号产生模块30、功率放大模块40和报警模块50。

其中，电源模块10由电源开关SW1和两个3V电池Bat1－Bat2组成，用于给开关控制模块20、报警信号产生模块30、功率放大模块40供电；开关控制模块20由第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、电源指示灯LED1、水银开关状态指示灯LED2和第一水银开关SW2组成，用于指示电源状态和水银开关状态并产生报警输入信号；报警信号产生模块30由缓冲运算放大器U1、反馈电阻R5和报警音乐芯片U2组成，用于将报警输入信号进行放大得到放大的报警输入信号；功率放大模块40由第一隔直电容C1、音量电位器RP、保护电阻R3、功率放大芯片U3、退耦电容C6、滤波电容C7、第二水银开关SW3、第二隔直电容C2、增益电阻R6和增益电容C5以及校正电阻R4和校正电容C3组成，用于将放大的报警输入信号进一步放大得到报警输出信号并传输至报警模块50；报警模块50为声报警器件扬声器器LS或光报警器件，用于将报警输出信号转换为预警声音或预警光以提示使用者。

具体地，如图2所示，电池Bat1的正端通过电源开关SW1与电池Bat2的负端、第一限流电阻R1的一端、第一水银开关SW2的一端组成电源电压VCC节点，第一限流电阻R1的另一端连接至电源指示灯LED1的阳极，电池Bat1的负端和电源指示灯LED1的阴极接地；第一水银开关SW2的另一端连接至第二限流电阻R2的一端、运算放大器U1的同相输入端1，第二限流电阻R2的另一端连接至水银开关指示灯LED2的阳极，水银开关指示灯LED2的阴极接地；运算放大器U1的输出端4连接至报警音乐芯片U2的输入端(input端)并通过反馈电阻R5连接至运算放大器U1的反相输入端2，运算放大器U1的电源正端连接至电源电压VCC，报警音乐芯片U2的电源负端(GND端)接地，报警音乐芯片U2的输出端(output端)连接至第一隔直电容C1的一端；第一隔直电容C1的另一端连接至音量电位器RP的一端(1)，音量电位器RP的中间抽头端(2)连接至功率放大芯片U3的同相输入端(3)，音量电位器RP的第三端(3)通过保护电阻R3接地；功率放大芯片U3的反相输入端(2)和电源负端(4)接地，增益电阻R6和增益电容C5串联后跨接在功率放大芯片U3的两个增益端口(1和8)间，退耦电容C6连接在功率放大芯片U3的退耦端(7)和地间，功率放大芯片U3的电源正端连接至电池Bat2的正端和滤波电容C7的一端，滤波电容C7的另一端接地，功率放大芯片U3的输出端(5)连接至第二水银开关SW3的一端；第二水银开关SW3的另一端连接至第二隔直电容C2的一端和校正电容C3的一端，校正电容C3的另一端连接至校正电阻R4的一端，校正电阻R4的另一端接地；第二隔直电容C2的另一端连接至扬声器LS的正端，至扬声器LS的负端接地。

开关控制模块20主要利用水银开关，因为其具有流动性，在重力作用下，在正常驾驶的状态会处于容器较低的位置，此时水银与两个电极其中一个没有接触，开关处于断开状态。当容器的位置变化时，水银会流向较低的位置，一旦同时接触两个电极，电路闭合；水银开关还具有液态接触，无任何噪声，体积小，结构简单，价格低廉的优点，因此水银开关能够很好的担任本实用新型报警电路的触发装置，具有可靠性。

当电源开关SW1断开，开关控制模块20、报警信号产生模块30和功率放大模块40没有电源接入，不会产生警报声；当电源开关SW1闭合，第一水银开关SW2断开时，电源通过保护电路(R1、LED1)接地，开关控制模块20、报警信号产生模块30和功率放大模块40没有电源接入，第一水银开关SW2闭合时，开关控制模块20、报警信号产生模块30和功率放大模块40才由电源接入，通过功率放大模块40及扬声器输出报警警声，其中两个电池均为3V，电源指示灯LED1灯(绿)提示总开关状态，水银开关状态指示灯LED2灯(红)提示水银开关状态，第一限流电阻和第二限流电阻设定适当值即可，本实施例取两者均为240欧。

3V的电池供电电压经过一个由LM324组成的电压跟随器，报警输入信号电压通过电压跟随器从运算放大器U1(LM324)的输出端口(4)稳定输出到音乐芯片U2(KD9561)，此模块连接开关控制模块，通过电压跟随器得到保证满足音乐芯片KD9561正常工作所需的直流电压，从而输出相应的报警信号。

功率放大模块40，使用的IC是LM386。为使电路尽可能简单，提高可携带性，这里参考了LM386典型电路中外接元件最少的类型。根据IC用户手册，其正常工作电压范围为4～12V，这里用到两个3V电池串联，满足要求。校正电阻R4和校正电容C3串联，构成了校正网络，用于补偿相位。通过第二隔直电容电容C2，扬声器LS输出报警声。司机可以根据自身需求或不同环境下通过调节音量电位器LS改变报警信号音量。

开关控制模块20提供直流电压供报警信号产生模块30工作，产生交流报警信号(放大的报警输入信号)，该报警信号通过功率放大模块40达到信号放大的目的。

在本实用新型具体实施例中，由于无法仿真音乐芯片KD9561，由此采用替代法仿真，利用EDA仿真软件(Proteus软件)将总电路分为两部分分别仿真：第一部分为开关控制模块，验证是否可以提供稳定合适的直流电压供音乐芯片KD9561工作：第二部分为音乐芯片产生声音波形后经功率放大器后的输出部分，验证功率放大器的放大作用。

在本实用新型实施例中，水银开关垂直安装，正常佩戴(在头部正常处于垂直位置时保持水银开关亦处于垂直位置)时，经过反复尝试，倾斜的角度大概在倾斜大于40度时会发生警报，不会误判头部正常的活动为疲劳驾驶的同时，也能够较为准确地检测出因疲惫时的肢体特征。本发明一种司机防瞌睡报警器灵敏度高、倾斜合适角度即可快速报警，发出音量大小可调、失真小的报警信号。

可见，本实用新型利用水银开关来设计的防瞌睡报警电路，并将其应用于可穿戴设备，由于水银具有导电的特性，并且为液体，因此具有一定的流动性，根据水银的基本特性，使得利用它来判断司机的头部是否倾斜成为可能，假设将该防瞌睡报警电路应用于头部的可穿戴设备，当佩戴头部倾斜时，水银流动，触碰到开关连接点，导通整个报警电路，发出警报声，本实用新型利用水银开关且各芯片供电电压低，可直接通过纽扣电池供电，优化电路使得电路简单，零件少，电路体积小，可佩带于头部，方便携带，并且电路可靠，实用性强。

综上所述，本实用新型一种防瞌睡报警电路通过利用水银开关来设计的防瞌睡报警电路，将其应用于头部的可穿戴设备，利用水银的流动性，通过在头部倾斜时对司机产生提醒信号，有效地提醒司机此时应该做适当的休息，可解决疲劳驾驶引发的交通安全问题，保障了司机自身以及他人的生命安全，维护了家庭的稳定幸福，促进了社会的安定。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何本领域技术人员均可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本实用新型的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种防瞌睡报警电路，应用于头部可穿戴设备，其特征在于，所述电路包括：

开关控制模块，根据第一水银开关的状态产生报警输入信号；

报警信号产生模块，连接所述开关控制模块的输出端，以将所述报警输入信号进行放大得到放大的报警输入信号；

功率放大模块，连接所述报警信号产生模块的输出端，以将所述报警信号产生模块输出的放大的报警输入信号进一步放大得到报警输出信号并传输至报警模块；

报警模块，根据所述报警输出信号产生报警信息；

电源模块，用于给所述开关控制模块、报警信号产生模块以及功率放大模块供电。

2.如权利要求1所述的一种防瞌睡报警电路，其特征在于：所述开关控制模块至少包括第一水银开关、第二限流电阻以及水银开关状态指示灯,所述第一水银开关的一端连接所述电源模块的输出端，另一端连接所述限流电阻的一端以及所述报警信号产生模块，所述限流电阻的另一端连接所述水银开关指示灯的阳极，所述水银开关指示灯的阴极接地。

3.如权利要求2所述的一种防瞌睡报警电路，其特征在于：所述开关控制模块还包括第一限流电阻以及电源指示灯，所述第一限流电阻的一端接所述电源模块的输出端，另一端连接所述电源指示灯的阳极，所述电源指示灯的阴极接地。

4.如权利要求3所述的一种防瞌睡报警电路，其特征在于：所述报警信号产生模块包括缓冲运算放大器、反馈电阻以及报警音乐芯片，所述运算放大器的同相输入端连接所述第一水银开关，所述运算放大器的输出端连接至所述报警音乐芯片的输入端并通过所述反馈电阻连接至所述运算放大器的反相输入端，所述运算放大器的电源正端连接至电源电压，所述报警音乐芯片的电源负端接地，所述报警音乐芯片的输出端连接至所述功率放大模块。

5.如权利要求4所述的一种防瞌睡报警电路，其特征在于：所述功率放大模块包括第一隔直电容、音量电位器、保护电阻、功率放大芯片、退耦电容、滤波电容、第二开关、第二隔直电容、增益电阻和增益电容以及校正电阻和校正电容，第一隔直电容的一端连接所述报警音乐芯片的输出端，所述第一隔直电容的另一端连接至所述音量电位器的一端，所述音量电位器的中间抽头端连接至所述功率放大芯片的同相输入端，所述音量电位器的第三端通过保护电阻接地，所述功率放大芯片的反相输入端和电源负端接地，所述增益电阻和增益电容串联后跨接在所述功率放大芯片的两个增益端口间，所述退耦电容连接在所述功率放大芯片的退耦端和地间，所述功率放大芯片的电源正端连接至电源模块和所述滤波电容的一端，所述滤波电容的另一端接地，所述功率放大芯片的输出端连接至第二开关的一端；所述第二开关的另一端连接至所述第二隔直电容的一端和所述校正电容的一端，所述校正电容的另一端连接至所述校正电阻的一端，所述校正电阻的另一端接地，所述第二隔直电容的另一端连接至所述报警模块。

6.如权利要求5所述的一种防瞌睡报警电路，其特征在于：所述第二开关为水银开关。

7.如权利要求5所述的一种防瞌睡报警电路，其特征在于：所述报警模块为声报警器件或光报警器件。

8.如权利要求5所述的一种防瞌睡报警电路，其特征在于：所述电源模块包括电源开关以及第一电池和第二电池，所述第一电池的正端通过所述电源开关与第二电池的负端、第一限流电阻的一端、第一水银开关的一端连接，所述功率放大芯片的电源正端连接至所述第二电池的正端和所述滤波电容的一端，所述第一电池负端接地。

9.如权利要求8所述的一种防瞌睡报警电路，其特征在于：所述防瞌睡报警电路应用于可穿戴设备。

10.如权利要求8所述的一种防瞌睡报警电路，其特征在于：所述第一水银开关为垂直安装。

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