CN211293714U - 集成于手持设备的跌落保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了集成于手持设备的跌落保护装置(100)，其特征在于，包括单片机(101)、跌落检测模块(102)和无线模块(103)，其中单片机(101)与跌落检测模块(102)和无线模块(103)分别进行电连接，以实现对跌落检测模块(102)和无线模块(103)的消息收发和控制；跌落检测模块(102)在检测到手持设备跌落时，向单片机(101)发送跌落信号；所述单片机(101)响应于接收到跌落信号，向无线模块(103)发送指示消息；无线模块(103)响应于接收来自于单片机(101)的指示消息，向与手持设备无线连接的远端设备(202)发送用于保护远端设备(202)的保护命令。本公开的跌落保护装置可以实时检测到手持设备跌落，及时实现对远端设备的快速停机。

Description

集成于手持设备的跌落保护装置

技术领域

本实用新型总体上涉及跌落保护领域。更具体地，本实用新型涉及一种集成于手持设备的跌落保护装置。

背景技术

在类似于煤矿等特殊工况的场合，通常都会用到一些大型的驱动设备。由于该类大型驱动设备体型极其庞大，不易直接操控，一般会采用手持设备对其进行远程遥控。然而，在操控手持设备的工作人员出现跌倒或手持设备处于自由落体等一些意外状态发生时，如果不能及时发现意外状态并采取相应的保护措施，可能会导致手持设备发送错误指令而引起该类大型驱动设备的误操作，从而导致设备施工现场发生不必要的事故。

因此，如何提供一种不需人工干预、对手持设备的跌落等意外情况实时发现和做出响应以避免事故发生就成为目前需要解决的问题。

实用新型内容

为了至少解决在上述背景技术部分所描述的现有问题，本实用新型提供了一种集成于手持设备的跌落保护装置，其特征在于，包括单片机、跌落检测模块和无线模块，其中所述单片机与所述跌落检测模块和所述无线模块分别进行电连接，以实现对所述跌落检测模块和所述无线模块的消息收发和控制；所述跌落检测模块配置成当检测到所述手持设备跌落时，向所述单片机发送跌落信号；所述单片机配置成响应于接收到所述跌落信号，向所述无线模块发送指示消息；以及所述无线模块配置成响应于接收来自于单片机的所述指示消息，向与所述手持设备无线连接的远端设备发送用于保护所述远端设备的保护命令。

在一个实施例中，所述跌落检测模块包括跌落检测处理器和外围电路，其配置成实时检测所述手持设备的角度状态。

在另一个实施例中，所述跌落检测模块通过I2C总线与所述单片机电连接，并且通过发送中断信号来向所述单片机发送所述跌落信号。

在又一个实施例中，在检测到所述手持设备处于自由落体状态或跌落时，所述跌落检测模块配置成向所述单片机发送所述中断信号。

在一个实施例中，所述无线模块包括内部收发电路和外部无线收发电路，其中所述内部收发电路配置成与所述单片机实现电通信，而所述外部无线收发电路配置成与所述远端设备实现无线通信。

在另一个实施例中，所述跌落保护装置还包括单片机外围电路，其与所述单片机的外部端口接连，用于实现对所述单片机的配置。

在又一个实施例中，所述跌落保护装置进一步包括连接于所述单片机的正常状态指示灯和跌落状态指示灯，其中所述正常状态指示灯用于指示所述单片机是否处于正常工作状态，而所述跌落状态指示灯用于指示跌落检测模块是否检测到所述跌落。

在一个实施例中，所述跌落保护装置还包括电源模块，其配置成分别向所述单片机、所述跌落检测模块和所述无线模块供电。

在另一个实施例中，所述电源模块包括开关电源及其外围电路。

在一个实施例中，所述保护命令包括令所述远端设备执行急停动作的指令。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型公开的示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本实用新型的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1是示出根据本实用新型的跌落保护装置的示意框图；

图2是示出根据本实用新型多个实施例的跌落保护装置的具体示意框图；

图3是示出根据本实用新型的跌落保护装置的示例电源模块电路图；

图4是示出根据本实用新型的跌落保护装置的单片机的示例电路图；

图5是示出根据本实用新型的跌落保护装置的跌落检测模块的示例电路图；以及

图6是示出根据本实用新型的跌落保护装置的无线模块的示例电路图。

具体实施方式

本实用新型针对现有问题，提供了一种全新的可实现的解决方案。下面将结合附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。另外，本领域技术人员可以对本实用新型的示例性电路结构或连接关系进行修改或对某些组件进行替换，而这些修改或替换依然落入本实用新型由权利要求书所限定的保护范围内。

本实用新型总体上提供了一种集成于手持设备中的跌落保护装置。下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1是示出根据本实用新型的跌落保护装置100的示意框图。如图1所示，本实用新型的跌落保护装置100包括单片机101、跌落检测模块102和无线模块103，其中单片机101与跌落检测模块102和无线模块103分别进行电连接，以实现对跌落检测模块102和无线模块103的消息收发和控制。尽管这里未示出，但基于前文的描述，本领域技术人员可以理解本实用新型的跌落保护装置100集成于手持设备中，以便在手持设备用于控制远端设备，检测手持设备的跌落事件并且对远端设备做出相应的控制。

在一个实施例中，跌落检测模块102配置用于当检测到所述手持设备跌落时，向单片机101发送跌落信号。响应于接收到所述跌落信号时，单片机101会向无线模块103发送指示消息，例如以实时的方式发送。无线模块103配置用于响应于接收来自于单片机101的所述指示消息而做相应的动作。在一个场景中，当无线模块103接收到来自于单片机101的指示消息后，其会实时地向与所述手持设备无线连接的远端设备(如图2示出的远端设备202)发送用于保护远端设备的保护命令。在一个实施例中，所述保护命令可以包括令远端设备执行急停动作的指令。

在一个实施例中，所述跌落检测模块102通过I2C总线与所述单片机101电连接，并且通过发送中断信号来向所述单片机101发送所述跌落信号。在另一个实施例中，在跌落检测模块102检测到所述手持设备处于自由落体状态或跌落时，所述跌落检测模块102向所述单片机101发送所述中断信号。

上文概略性地描述了本实用新型的跌落保护装置的各模块之间的连接关系和互操作，下面将结合图2进一步详细描述各模块的内部结构和模块之间的交互。

图2是示出根据本实用新型多个实施例的跌落保护装置200的具体示意框图。从图中可以看出，跌落保护装置200包括图1所示出的跌落保护装置100并且示出更多的细节，因此关于图1的跌落保护装置的描述也同样适用于图2中的跌落保护装置200。

如图2所示，跌落保护装置200除了包括图1中的单片机101、跌落检测模块102和无线模块103外，还附加地包括电源模块201，其配置用于分别向单片机101、跌落检测模块102和无线模块103供电。电源模块201包括开关电源201-1及其外围电路201-2。该开关电源201-1可以用于将外部输入电压转换成上述三个模块正常工作所需的电压。而外围电路201-2可以用于确保开关电源201-1的外部输入电压与输出电压的稳定。附加地或可选地，当利用所述手持设备中已有的电源模块为单片机101、跌落检测模块102和无线模块103供电时，则跌落保护装置100可以省略电源模块201。

为了确保单片机101在进行操作时管脚电压和电流的稳定，跌落保护装置100还可以包括单片机外围电路101-1，该外围电路101-1与单片机101的外部端口(或者说管脚)连接，用于实现对单片机101的配置。在一个实施例中，跌落保护装置100进一步包括连接于所述单片机101外部管脚的用于指示状态的两个指示灯，即正常状态指示灯101-2和跌落状态指示灯101-3(例如图4中所示出的)。在一个实施例中，正常状态指示灯101-2可以用于指示所述单片机是否处于正常运行状态。而跌落状态指示灯101-3可以用于指示跌落检测模块102是否检测到所述跌落。在另一个实施例中，在单片机处于上电状态时，可以设置正常状态指示灯101-2处于常亮状态；而单片机101处于正常运行状态时，可以设置正常状态指示灯101-2处于闪烁状态。另外，可以设置跌落状态指示灯101-3的初始状态处于常灭状态；而在跌落检测模块102检测到所述手持设备处于自由落体或操控手持设备人员发生跌倒之后，可以设置跌落状态指示灯101-3处于常亮状态。

在提供所需的工作电压后，单片机101可以与跌落检测模块102和无线模块103分别进行电连接，用以实现对跌落检测模块102和无线模块103的消息收发和控制。例如，跌落检测模块102可以通过I2C总线与单片机101进行连接通讯，并且通过发送中断信号来向所述单片机101发送所述跌落信号。在一个实施例中，跌落检测模块102包括跌落检测处理器102-1和外围电路102-2，其配置用于实时检测所述手持设备的角度状态，并且通过I2C总线实时传送至单片机101。在一个应用场景中，外围电路102-2可以用于对跌落检测处理器102-1进行配置，以保证其在正常运行时电压和电流的稳定。在另一个实施例中，在检测到所述手持设备处于自由落体状态或跌落时，跌落检测模块102可以向单片机101发送中断信号。在此情形下，前述的跌落状态指示灯101-3可以为常亮。

进一步，单片机101在接收到跌落检测模块102发送的中断信号后，立即会向无线模块103发送指示消息。该无线模块103包括内部收发电路103-1和外部无线收发电路103-2，其中内部收发电路103-1配置成与单片机101实现双向通信，例如包括接收来自于单片机101发送的指示消息，并且将外部无线收发电路103-2接收到的、来自于远端设备202的状态信息反馈到单片机101。进一步，外部无线收发电路103-2配置成与所述手持设备无线连接的远端设备202实现单向或双向无线通信。在双向无线通信的场景中，外部无线收发电路103-2不仅向远端设备202发送用于保护其的保护命令，而且还接收远端设备202反馈的设备状态信息。

图3是示出根据本实用新型的跌落保护装置的示例电源模块201的电路图。如图3所示，电源模块201的外部输入电压(例如是9伏)输入至开关电源的外部管脚Vin 301，经过开关电源201-1的内部工作电路进行电压转换后，通过开关电源201-1的外部管脚Vout 302输出至单片机101、跌落保护模块102和无线模块103，从而分别向三个模块提供工作电源(例如是3.3伏)。另外，当开关电源201-1正常工作时，其外部管脚GND 303与地线相连。在一个实施例中，开关电源201-1可以使用型号是K7803的开关电源。

在明确了开关电源201-1的基本功能后，进一步对开关电源201-1的外围电路201-2进行描述。该外围电路201-2，即开关电源外部管脚Vin 301和Vout302分别与地线之间并联连接有多种类型的电容，这些多种类型的电容可以用于确保开关电源201-1的外部输入电压与输出电压的稳定均匀，并且也可以去除开关电源201-1的管脚噪声。在一个实施例中，为了对开关电源201-1的外部输入电压是否处于正常状态进行可视性指示，可以在外部输入电压与地线之间串联一个电阻R1和电源指示灯D1，同时可以与开关电源201-1的外部管脚Vin 301是并联连接关系。接着，可以将所述电源指示灯D1设置为处于常亮状态，表示开关电源201-1的外部输入电压正常稳定。

图4是示出根据本实用新型的跌落保护装置的单片机101的示例电路图，而图5是示出根据本实用新型的跌落保护装置的跌落检测模块102的示例电路图。为了便于本领域技术人员理解本实用新型的方案，下面将结合图4和图5二者来描述本实用新型的单片机101和跌落检测模块102的互操作。

如图4所示的单片机101具有多组功能管脚、工作电源和地线，其中工作电源VDD的管脚与单片机外围电路101-1进行连接，以确保单片机101的输入电压稳定均匀。在获得稳定的工作电压后，单片机101进入正常的运行模式，此时与其外部管脚56相连的正常状态指示灯101-2处于闪烁状态。

图4中的单片机101通过其I2C总线端口与图5中跌落检测处理器102-1的I2C总线相连。具体地，图4中单片机101的SCL59和SCA60分别与图5中跌落检测处理器102-1对应的SCL23和SCA24相连。这里，SCL是时钟信号，其用于提供发送数据信号时所须的时钟；而SCA是数据信号，其用于按照时钟周期发送数据信号。在一个实施例中，单片机101可以通过I2C总线，周期性获取跌落检测模块102检测的手持设备的角度状态数据。进一步，图4中单片机101的中断管脚IRQ29与图5中跌落检测处理器102-1对应的中断管脚IRQ12相连接。在跌落检测模块102实时检测到所述手持设备处于自由落体状态或跌落时，跌落检测模块102立即通过IRQ12向单片机101的IRQ29发送所述中断信号。

在一个实际的应用场景中，单片机101类似于一个小型CPU或MPU。并且可以利用与跌落检测模块102相互连接的管脚SCL、SCA和IRQ，对跌落检测处理器102-1(例如是可以检测手持设备角度姿势状态的芯片)进行初始化设置。设置的参数可以包括灵敏度与设备角度状态，其中灵敏度可以设置在手持设备发生跌落后，跌落检测模块102的毫秒级响应时间，例如可以是1毫秒。另外，角度状态可以设置在Z方向(例如是垂直方向)上作为手持设备处于自由落体或跌落状态的判断依据。

在另一个实际的应用场景中，单片机101也可以利用上述三个管脚SCL、SCA和IRQ，对跌落检测模块102发送配置命令。在一个场景中，配置命令可以将跌落检测处理器102-1配置成跌落检测模式。一旦跌落检测模块102检测到所述手持设备处于自由落体或操控手持设备的工作人员出现跌倒时，跌落检测模块102可以通过IRQ实时向单片机101发送中断信号。此时，图4中与单片机101外部管脚27相连的跌落指示灯101-3可以常亮。

图6是示出根据本实用新型的跌落保护装置的无线模块的示例电路图。如图6所示，无线模块103的接收端TXD4和发送端RXD3分别与图4中单片机101对应的发送端TXD65和接收器RXD64相连接。单片机101在接收到图5中跌落检测模块102发送的中断信号后，立即通过其管脚TXD65向无线模块103的TXD4发送指示信息，在无线模块103接收到来自单片机101的指示信息后，通过无线方式(例如是900M频率)向与手持设备无线连接的图2中的远端设备202实时发送保护命令。响应于接收到保护命令，远端设备202可以执行急停的动作。在实际的应用场景中，远端设备与手持设备之间的距离取决于无线信号的传输能力。例如在空旷的区域中，手持设备与无线遥控的远程设备之间的距离可以是公里级的距离，例如可以大于2公里。

进一步，无线模块103会通过其管脚RXD3向图4中单片机101的RXD64发送一个消息。在一个实施例中，该消息可以是与单片机101提前约定的一组信号，用于传达保护命令已发送给远端设备202的信息。在另一个实施例中，远端设备202在接收到保护命令后，可以立即执行急停动作以避免出现事故，并且在停止后，向无线模块103发送已执行紧急停止的反馈信息。继而，无线模块103在接收到远端设备202发送的反馈信息后，可以利用其管脚RXD3向与单片机101相连接的RXD64发送该反馈信息。

应当理解，本实用新型的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本公开说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本公开。如在本实用新型说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本实用新型说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

虽然本说明书已经示出和描述了本实用新型的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例性而非限制性的方式提供。本领域技术人员可以在不偏离本实用新型思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本实用新型的过程中，可以采用对本文所描述的本实用新型实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本实用新型的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的模块组成、等同或替代方案。

Claims (10)

1.一种集成于手持设备的跌落保护装置(100)，其特征在于，包括单片机(101)、跌落检测模块(102)和无线模块(103)，其中

所述单片机(101)与所述跌落检测模块(102)和所述无线模块(103)分别进行电连接，以实现对所述跌落检测模块(102)和所述无线模块(103)的消息收发和控制；

所述跌落检测模块(102)配置成当检测到所述手持设备跌落时，向所述单片机(101)发送跌落信号；

所述单片机(101)配置成响应于接收到所述跌落信号，向所述无线模块(103)发送指示消息；以及

所述无线模块(103)配置成响应于接收到来自于所述单片机(101)的所述指示消息，向与所述手持设备无线连接的远端设备(202)发送用于保护所述远端设备(202)的保护命令。

2.根据权利要求1所述的跌落保护装置(100)，其特征在于，所述跌落检测模块(102)包括跌落检测处理器(102-1)和外围电路(102-2)，其配置成实时检测所述手持设备的角度状态。

3.根据权利要求1所述的跌落保护装置(100)，其特征在于，所述跌落检测模块(102)通过I2C总线与所述单片机(101)电连接，并且通过发送中断信号来向所述单片机(101)发送所述跌落信号。

4.根据权利要求3所述的跌落保护装置(100)，其特征在于，在检测到所述手持设备处于自由落体状态或跌落时，所述跌落检测模块(102)配置成向所述单片机(101)发送所述中断信号。

5.根据权利要求2所述的跌落保护装置(100)，其特征在于，所述无线模块(103)包括内部收发电路(103-1)和外部无线收发电路(103-2)，其中所述内部收发电路(103-1)配置成与所述单片机(101)实现电通信，而所述外部无线收发电路(103-2)配置成与所述远端设备(202)实现无线通信。

6.根据权利要求5所述的跌落保护装置(100)，其特征在于，还包括单片机外围电路(101-1)，其与所述单片机(101)的外部端口接连，用于实现对所述单片机(101)的配置。

7.根据权利要求6所述的跌落保护装置(100)，其特征在于，进一步包括连接于所述单片机(101)的正常状态指示灯(101-2)和跌落状态指示灯(101-3)，其中所述正常状态指示灯(101-2)用于指示所述单片机是否处于正常工作状态，而所述跌落状态指示灯(101-3)用于指示跌落检测模块(102)是否检测到所述跌落。

8.根据权利要求7所述的跌落保护装置(100)，其特征在于，还包括电源模块(201)，其配置成分别向所述单片机(101)、所述跌落检测模块(102)和所述无线模块(103)供电。

9.根据权利要求8所述的跌落保护装置(100)，其特征在于，所述电源模块(201)包括开关电源(201-1)及其外围电路(201-2)。

10.根据权利要求1所述的跌落保护装置(100)，其中所述保护命令包括令所述远端设备(202)执行急停动作的指令。

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