CN212234450U - 可穿戴装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可穿戴装置，包括穿戴主体以及设置在穿戴主体中的控制电路，控制电路包括姿态采集传感器、第一处理芯片、第二处理芯片、电源管理芯片及可充电电源，第一处理芯片分别与第二处理芯片和姿态采集传感器相连，可充电电源通过电源管理芯片向姿态采集传感器、第一处理芯片、第二处理芯片供电。姿态采集传感器，用于采集佩戴部位的姿态数据；第一处理芯片，用于在接收到第一运动模式信号时，仅控制其接收姿态数据，以及在接收到第二运动模式信号时，仅控制第二处理芯片接收姿态数据。本实用新型的可穿戴装置具备多运动模式监测功能，方便用户自由切换各种运动模式，克服了功耗大问题，并通过改进使其成为小型化的可穿戴装置，方便佩戴。

Description

可穿戴装置

技术领域

本实用新型属于可穿戴设备技术领域，具体涉及一种可穿戴装置，尤其是一种支持多运动模式的可穿戴装置。

背景技术

运动健康越来越受到人们的关注，各类手机、手表、手环中已集成基本的运动监测功能，如跑步、步行等计步功能，这些往往只能满足最基本的运动数据需求，而且佩戴固定，缺乏灵活性。特定的运动设备能对某项具体运动进行精准化监测，如篮球运动，这类设备能够监测个人的拍球次数，传球次数，投篮出手角度，加速度等数据，这些数据不仅能反馈专业数据，辅助提高运动水平，而且能激发人们对这项运动更大兴趣。然而每个人的运动爱好不尽相同，甚至有些人拥有广泛爱好，同时喜欢多项运动。目前，没有一款装置能同时满足众人各种爱好的需求，导致部分人需要购买不同种类的专业运动监测装置，给人们造成经济负担的同时也困扰于装置过多。

中国实用新型专利CN206325193U公开了一种可穿戴运动装置，其电路包括MCU(微控制单元)、切换开关、陀螺仪、通信模块、供电模块通过调节电阻大小间接实现开关选择运动模式选择，设备能够“贴”在腿上进行跑步检测，“贴”于手腕部进行跳绳运动检测，甚至可以“贴”在运动器材上，如举杠铃、哑铃凳，记录动作次数。这种装置能够方便检测多种简单运动数据，但运动模式切换上显得笨拙，通过调节电阻大小来改变电压大小，由 A/D(模拟转数字)转换器进行电压采样，获取不同的电压值来实现开关功能，这样造成可选运动模式特别少，同时影响装置的大小，多了很多没必要的元器件，很难做到可穿戴需要的小型化。此外，该实用新型的传感器采用型号为MPU-6050的六轴陀螺仪， MCU采用Arduino开发板，此设计方案为实验室装置，在实际应用场景难以使用，MPU-6050功耗非常大，无法满足可穿戴低功耗需求，且只有一颗处理器，无法对复杂的运动方式进行计算，更加无法获得专业的运动数据，只能简单计算手腕和腿部的摆动、圆周运动，以至于只能切换步行、跑步、跳绳、举重等简单运动。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种可穿戴装置。

本实用新型提供一种可穿戴装置，包括穿戴主体以及设置在所述穿戴主体中的控制电路，所述控制电路包括姿态采集传感器、第一处理芯片、第二处理芯片、电源管理芯片及可充电电源，所述第一处理芯片分别与所述第二处理芯片和所述姿态采集传感器相连，所述可充电电源通过所述电源管理芯片向所述姿态采集传感器、所述第一处理芯片和所述第二处理芯片供电；其中，

所述姿态采集传感器，用于采集佩戴部位的姿态数据；

所述第一处理芯片，用于在接收到第一运动模式信号时，仅控制其接收所述姿态数据，以及在接收到第二运动模式信号时，仅控制所述第二处理芯片接收所述姿态数据。

可选地，所述姿态采集传感器采用六轴陀螺仪，所述姿态数据包括三轴陀螺仪数据和三轴加速度数据；其中，

所述第一处理芯片，用于在接收到第一运动模式信号时，仅控制其接收所述三轴加速度数据，以及在接收到第二运动模式信号时，仅控制所述第二处理芯片接收所述三轴陀螺仪数据和所述三轴加速度数据。

可选地，所述第一处理芯片采用蓝牙芯片。

可选地，所述第二处理芯片采用微控制单元或数字信号处理器。

可选地，所述第一处理芯片与移动终端相连，以接收运动模式信号。

可选地，所述控制电路还包括存储器，所述存储器分别与所述第一处理芯片、所述第二处理芯片以及所述电源管理芯片相连。

可选地，所述电源管理芯片包括芯片主体以及设置在所述芯片主体上的充电接口、供电接口、控制开关以及指示灯，所述充电接口与所述可充电电源相连，所述供电接口分别与所述姿态采集传感器、所述第一处理芯片和所述第二处理芯片相连。

可选地，所述芯片主体内设置有降压型的DC/DC变换器，所述DC/DC变换器的输出接口与所述供电接口相连；或，

所述芯片主体内设置有LDO低压差稳压器，所述LDO低压差稳压器的输出接口与所述供电接口相连。

可选地，所述穿戴主体的形状为椭圆形。

可选地，所述穿戴主体的长度范围为32mm～38mm，宽度范围为23mm～29mm，厚度范围为5mm～7mm。

本实用新型实施例的可穿戴装置，包括穿戴主体以及设置在所述穿戴主体中的控制电路，所述控制电路包括姿态采集传感器、第一处理芯片、第二处理芯片、电源管理芯片及可充电电源，所述第一处理芯片分别与所述第二处理芯片和所述姿态采集传感器相连，所述可充电电源通过所述电源管理芯片向所述姿态采集传感器、所述第一处理芯片和所述第二处理芯片供电。其中，所述姿态采集传感器，用于采集佩戴部位的姿态数据；所述第一处理芯片，用于在接收到第一运动模式信号时，仅控制其接收所述姿态数据，以及在接收到第二运动模式信号时，仅控制所述第二处理芯片接收所述姿态数据。本实用新型的可穿戴装置具备多运动模式监测功能，方便用户自由切换各种运动模式，克服了功耗大问题，并通过改进使其成为小型化的可穿戴装置，方便佩戴。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的一种可穿戴装置的组成示意图；

图2为本实用新型第二实施例的一种处理芯片与姿态采集传感器的连接示意图；

图3为本实用新型第三实施例的一种处理芯片与姿态采集传感器的连接示意图；

图4为本实用新型第四实施例的一种可穿戴装置的电源管理芯片的组成示意框图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，一种可穿戴装置100，包括穿戴主体110以及设置在穿戴主体110中的控制电路120，控制电路120包括姿态采集传感器121、第一处理芯片122、第二处理芯片123、电源管理芯片124及可充电电源125，第一处理芯片122分别与第二处理芯片123和姿态采集传感器121相连，可充电电源125通过电源管理芯片124向姿态采集传感器121、第一处理芯片122和第二处理芯片123供电。其中，姿态采集传感器121，用于采集佩戴部位的姿态数据；第一处理芯片122，用于在接收到第一运动模式信号时，仅控制其接收姿态数据，以及在接收到第二运动模式信号时，仅控制第二处理芯片接收姿态数据。

具体地，第一运动模式信号，例如，可以为基本运动模式，诸如走路或跑步等基本运动，第二运动模式信号，例如，可以为专业运动模式，诸如篮球、足球、羽毛球、乒乓球、网球等专业运动。第一处理芯片122在接收到基本运动模式信号时，可以仅利用该第一处理芯片122从姿态采集传感器121接收姿态数据，而让第二处理芯片123处于深度休眠状态，反之，在接收到专业运动模式信号时，可以利用第二处理芯片123从姿态采集传感器121接收姿态数据，可以有效降低可穿戴装置100的功耗。因此，本实用新型的可穿戴装置100，可以实现自由切换运动模式，并能够有效降低可穿戴装置100的整体功耗。

需要说明的是，对于第一处理芯片122和第二处理芯片123 的具体类型并没有作出限定，例如第一处理芯片122可以为简单处理芯片，例如低功耗蓝牙芯片，该低功耗蓝牙芯片拥有M4内核，能够满足基本运动模式的计算需求以及基本IO控制。第二处理芯片123可以为MCU或DSP等芯片结构。当然，本实用新型实施例并不局限于此。

本实用新型实施例的姿态采集传感器121可以采用六轴陀螺仪，姿态数据包括三轴陀螺仪数据和三轴加速度数据。其中，第一处理芯片122，用于在接收到基本运动模式信号时，仅控制其接收三轴加速度数据，以及在接收到专业运动模式信号时，仅控制第二处理芯片123接收三轴陀螺仪数据和三轴加速度数据。

具体地，六轴陀螺仪可以提供用户佩戴部位的三轴加速度、转动角速度，为第二处理芯片123提供最基本的原始数据，六轴陀螺仪与第一处理芯片122和第二处理芯片123均连接，两芯片均能从六轴陀螺仪处获取原始数据，但同一时间只能由一个芯片获取，以降低功耗。由于六轴陀螺仪的三轴陀螺仪功能的功耗远远大于三轴加速度功能的功耗，所以在选择基本运动模式时，关闭三轴陀螺仪功能，且采用单一芯片处理器模式，如图2所示，由第一处理芯片122从六轴陀螺仪处获取三轴加速度数据。第一处理芯片122配置有M4内核，可以满足基本运动模式的算法需求以及基本IO控制，同时将第二处理芯片123处于深度休眠状态，使得整体功耗大大降低。

如图3所示，可穿戴装置100在专业运动模式下，采用双芯片处理模式，利用第二处理芯片123获取六轴陀螺仪的三轴陀螺仪数据和三轴加速度数据，并对这些数据进行分析获得运动数据。第一处理芯片122用于处理人机交互，数据存储、收发，以及其他控制功能。

本实用新型的可穿戴装置100包含第一处理芯片122和第二处理芯片123两个芯片，可以根据运动模式自由切换单、双芯片处理数据，以充分利用芯片资源，使芯片总是处于最高效状态。

具体地，基本运动模式下，第一处理芯片122控制休眠第二处理芯片123，关闭六轴陀螺仪中的三轴陀螺仪功能，可以有效降低80％以上功耗。此外，如果可穿戴装置100开启后未进行模式选取，经过预设阈值的时间段后，可穿戴装置100整体会进入睡眠状态，从而进一步降低功耗。专业运动模式下，第一处理芯片 122处理非计算任务，第二处理芯片123执行复杂度高的计算任务，以将第一处理芯片122和第二处理芯片123的效率各自提高到最高，虽然功耗明显上升，但是能够准确计算出专业运动的专业数据，同时使得持续工作时长基本满足需求。

在本实用新型的一个实施例中，第一处理芯片122采用低功耗的蓝牙芯片，以蓝牙的方式实现无线数据传输，蓝牙芯片与移动终端相连，以接收运动模式信号。接收端可以是手机、平板、计算机，并可以对数据进行累计绘制，显示出用户每次运动的所有专业数据。

第二处理芯片123采用微控制单元(MCU,Microcontroller Unit)或数字信号处理器(DSP,Digital Signal Processor)。DSP 芯片是一种适合于进行数字信号处理运算的微处理器，可以实时快速地实现各种数字信号处理算法。

如图1所示，控制电路120还包括存储器126，存储器126 分别与第一处理芯片122、第二处理芯片123以及电源管理芯片 124相连。

借助于存储器126，可穿戴装置100可以提供实时与离线传输专业数据的功能。具体地：

1、实时传输：用户可以通过移动终端与可穿戴装置100进行蓝牙连接，移动端可以实时获取专业运动数据，并实时绘制专业运动数据曲线图。

2、离线传输：可穿戴装置100可与移动终端断开连接，每次产生的专业数据都会保存在存储器126中，运动完后，使移动终端与可穿戴装置100进行蓝牙连接，一次性获取整个运动过程的专业数据。

具体地，实时传输具有方便直观的优点，可穿戴装置100可接于任何具备蓝牙功能的终端，用户可通过移动终端实时查看当前的运动状态数据，也可通过移动终端将运动状态数据投射到电子屏幕，方便更多人观看。离线传输的操作简单，不需要长时间连接，只需运动开始和结束时进行蓝牙连接，开始时需要选择运动模式，未选择则默认上一次运动模式，结束时选择获取数据即可。离线传输模式可以解决蓝牙模式对连接用户数的限制问题，例如蓝牙4.0主从模式只允许1个主模式设备同时连接7个从模式，即一台手机只能连接7台多运动模式可穿戴装置100，如果是一个超过7人的班级、球队使用，则出现有7人之外的人无法连接，总有人无法实时获取专业运动数据，离线模式下则可以解决此问题，下课后通过扫描即可获取所有人的数据。

如图4所示，电源管理芯片124包括芯片主体124_a以及设置在芯片主体124_a上的充电接口124_a1、供电接口124_a2、控制开关124_a3以及指示灯124_a4。充电接口124_a1与可充电电源125相连，供电接口124_a2分别与姿态采集传感器121、第一处理芯片122、第二处理芯片123相连。控制开关124_a3用于控制整个设备开关，指示灯124_a4用于显示充电状态，例如：电池未充满时亮红灯，充满后红灯灭，绿灯亮。

芯片主体124_a内设置有降压型的DC/DC变换器，DC/DC 变换器的输出接口与供电接口124_a2相连，也可在芯片主体124_a 内设置LDO低压差稳压器，LDO低压差稳压器的输出接口与供电接口124_a2相连。

具体地，电源管理芯片124对整个电源系统进行管控，可充电电源125可采用充电锂电池，电源管理芯片124一方面对充电锂电池的电压进行降压处理，如DC/DC(高压直流电源变换为低压直流电源)或者LDO(低压差线性稳压器)方式，得到满足其他芯片所需要的工作电压；另一方面给充电锂电池充电时，电量过低采取大电流充电，电量接近饱和时采取微电流充电，使电池达到快速充电功能，也对其起一定的保护作用。

可穿戴装置100还包括状态指示灯127，状态指示灯127的颜色与闪烁频率用于指示充电状态、蓝牙连接状态以及工作状态，方便个人直观了解装置状态。

本实用新型的可穿戴装置100，可进行快速充电，标准环境下，电池电量可以提供设备在基本运动模式下持续工作80小时，专业运动模式下连续工作6小时。

本实用新型的可穿戴装置100，外观小巧精致，可防水防汗。可嵌入手环中，或嵌入长短护腕中，在护腕与皮肤接触一面开一个与装置尺寸略大的口，方便将装置嵌入其中，也可嵌入腿脚部，由袜子进行固定或者贴于鞋子处。具体地，穿戴主体110的形状可为椭圆形。穿戴主体110的长度可为35mm，宽度可为26mm，厚度可为6mm。

本实用新型的可穿戴装置100具备多运动模式监测功能，方便用户自由切换各种运动模式，克服了功耗大问题，并通过改进使其成为小型化的可穿戴装置，方便佩戴。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种可穿戴装置，其特征在于，包括穿戴主体以及设置在所述穿戴主体中的控制电路，所述控制电路包括姿态采集传感器、第一处理芯片、第二处理芯片、电源管理芯片及可充电电源，所述第一处理芯片分别与所述第二处理芯片和所述姿态采集传感器相连，所述可充电电源通过所述电源管理芯片向所述姿态采集传感器、所述第一处理芯片和所述第二处理芯片供电；其中，

所述姿态采集传感器，用于采集佩戴部位的姿态数据；

所述第一处理芯片，用于在接收到第一运动模式信号时，仅控制其接收所述姿态数据，以及在接收到第二运动模式信号时，仅控制所述第二处理芯片接收所述姿态数据。

2.根据权利要求1所述的可穿戴装置，其特征在于，所述姿态采集传感器采用六轴陀螺仪，所述姿态数据包括三轴陀螺仪数据和三轴加速度数据；其中，

所述第一处理芯片，用于在接收到第一运动模式信号时，仅控制其接收所述三轴加速度数据，以及在接收到第二运动模式信号时，仅控制所述第二处理芯片接收所述三轴陀螺仪数据和所述三轴加速度数据。

3.根据权利要求1所述的可穿戴装置，其特征在于，所述第一处理芯片采用蓝牙芯片。

4.根据权利要求1所述的可穿戴装置，其特征在于，所述第二处理芯片采用微控制单元或数字信号处理器。

5.根据权利要求1-4任一项所述的可穿戴装置，其特征在于，所述第一处理芯片与移动终端相连，以接收运动模式信号。

6.根据权利要求1-4任一项所述的可穿戴装置，其特征在于，所述控制电路还包括存储器，所述存储器分别与所述第一处理芯片、所述第二处理芯片以及所述电源管理芯片相连。

7.根据权利要求1-4任一项所述的可穿戴装置，其特征在于，所述电源管理芯片包括芯片主体以及设置在所述芯片主体上的充电接口、供电接口、控制开关以及指示灯，所述充电接口与所述可充电电源相连，所述供电接口分别与所述姿态采集传感器、所述第一处理芯片和所述第二处理芯片相连。

8.根据权利要求7所述的可穿戴装置，其特征在于，所述芯片主体内设置有降压型的DC/DC变换器，所述DC/DC变换器的输出接口与所述供电接口相连；或，

所述芯片主体内设置有LDO低压差稳压器，所述LDO低压差稳压器的输出接口与所述供电接口相连。

9.根据权利要求1-4任一项所述的可穿戴装置，其特征在于，所述穿戴主体的形状为椭圆形。

10.根据权利要求1-4任一项所述的可穿戴装置，其特征在于，所述穿戴主体的长度范围为32mm～38mm，宽度范围为23mm～29mm，厚度范围为5mm～7mm。

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