CN212592655U

CN212592655U - 一种止鼾器

Info

Publication number: CN212592655U
Application number: CN202021598116.7U
Authority: CN
Inventors: 陈志彬; 郭贵辉; 欧锦标
Original assignee: Zhuhai Baolanshi Acoustics Equipment Co ltd
Current assignee: Zhuhai Baolanshi Acoustics Equipment Co ltd
Priority date: 2020-08-04
Filing date: 2020-08-04
Publication date: 2021-02-26
Anticipated expiration: 2030-08-04

Abstract

本实用新型涉及止鼾设备技术领域，具体公开了一种止鼾器，包括止鼾器主机及气囊垫，所述止鼾器主机通过气管与气囊垫连接，该止鼾器还包括与止鼾器主机通信连接的拾音器，所述拾音器包括主控MCU单元、声音采集单元、供电单元及蓝牙通信单元，所述声音采集单元、供电单元及蓝牙通信单元均与所述主控MCU单元电连接，所述止鼾器主机内设置有气泵、控制电路板及喇叭，所述气泵及喇叭均与所述控制电路板电连接。本实用新型能够实现拾音部件的分离，安全性能好，更好地进行声音采集，鼾声识别精确率高、数据处理高效准确。

Description

一种止鼾器

技术领域

本实用新型涉及止鼾设备技术领域，特别涉及一种止鼾器。

背景技术

止鼾器为减少打鼾的产品，用于帮助打鼾的用户减少打鼾。现有的国内同类止鼾产品只包括止鼾器，气囊垫两部分，止鼾器是控制中枢，包含气泵、气阀、控制芯片等，气囊垫放于用户个人枕头下方，一头通过气管连接到主机，止鼾器识别鼾声后，启动气泵给气囊打气，轻轻推动头部偏移从而达到减少打鼾的目的。然而现有的止鼾器产品存在以下缺点：

1.采集声音的麦克风固定在在主机或者气囊位置；麦克风如果固定在主机位置，主机工作肯定会产生噪声，影响识别；麦克风如果固定在气囊位置，即气囊位置是需要电路板的，而气囊要么和枕头一体，要么放在枕头底下，和人体接触或靠近的位置，存在电路方面安全的风险；

2.现有止鼾器产品的鼾声误识别率高，频繁的启动充气会影响用户的正常睡眠；

3.现有止鼾器产品控制多是单片机系统，不能进行太过复杂的处理，比如算法不能进行复杂的判断，同时也不能进行多任务处理。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种止鼾器，能够实现拾音部件的分离，安全性能好，更好地进行声音采集，鼾声识别精确率高、数据处理高效准确。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种止鼾器，包括止鼾器主机及气囊垫，所述止鼾器主机通过气管与气囊垫连接，该止鼾器还包括与止鼾器主机通信连接的拾音器，所述拾音器包括主控MCU单元、声音采集单元、供电单元及蓝牙通信单元，所述声音采集单元、供电单元及蓝牙通信单元均与所述主控MCU单元电连接，所述止鼾器主机内设置有气泵、控制电路板及喇叭，所述气泵及喇叭均与所述控制电路板电连接。

优选地，所述控制电路板包括主控CPU电路、时钟模块电路、第一电源管理电路、DC-DC降压电路、气压采集电路、蓝牙电路及外部连接电路，所述时钟模块电路、第一电源管理电路、DC-DC降压电路、气压采集电路、蓝牙电路及外部连接电路均与所述主控CPU电路电连接。

优选地，所述蓝牙电路包括第一命令传输蓝牙模块及第一音频传输蓝牙模块，所述第一命令传输蓝牙模块及第一音频传输蓝牙模块均与所述主控CPU电路电连接。

优选地，所述外部连接电路包括SD卡电路、按键电路、SPI FLASH电路、音乐播放电路、马达气泵控制电路及气阀控制电路，所述SD卡电路、按键电路、SPI FLASH电路、音乐播放电路、马达气泵控制电路及气阀控制电路均与所述主控CPU电路电连接，所述喇叭与音乐播放电路电连接，所述气泵与马达气泵控制电路电连接。

优选地，所述主控MCU单元包括主控MCU电路，所述声音采集单元包括麦克风及音量控制按键电路，所述供电单元包括降压电路、第二电源管理电路及无线充电电路，所述麦克风、音量控制按键电路、降压电路、第二电源管理电路及无线充电电路均与主控MCU电路电连接。

优选地，所述蓝牙通信单元包括第二命令传输蓝牙模块及第二音频传输蓝牙模块，所述第二命令传输蓝牙模块及第二音频传输蓝牙模块均与所述主控MCU电路电连接。

采用上述技术方案，本实用新型提供的一种止鼾器，具有以下有益效果：通过增加拾音器，实现的拾音部件的分离，更好拾音，拾音器可以随意放置在任何位置，包括墙上(含壁挂)，提高拾音自由度，准确性和安全性；止鼾器主机通过气管和气囊垫连接起来，各部件就位后打开开关，拾音器蓝牙会和止鼾器主机进行配对，配对成功后，拾音器会将环境中的声音采集后发到止鼾器主机进行鼾声的识别，一旦识别到鼾声，止鼾器主机将对用户的头位置进行监测，识别到头部位置后将启动气泵给气囊垫充气，充气后一段时间全部气囊垫放气，恢复默认状态，如果鼾声依旧重复一次充放气过程，该止鼾器主机数据处理高效准确，能够更好地进行声音采集，鼾声识别精确率高，还可以通过整合助眠音乐到止鼾器主机，睡眠前可以通过喇叭播放助眠音乐。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中主控CPU电路的电路原理图；

图3为本实用新型中时钟模块电路、第一电源管理电路及DC-DC降压电路的电路原理图；

图4为本实用新型中气压采集电路的电路原理图；

图5为本实用新型中蓝牙电路的电路原理图；

图6为本实用新型中外部连接电路的电路原理图；

图7为本实用新型中主控MCU电路的电路原理图；

图8为本实用新型中供电单元的电路原理图；

图9为本实用新型中音量控制按键电路的电路原理图；

图10为本实用新型中蓝牙通信单元的电路原理图；

图中，1-止鼾器主机、2-气囊垫、3-气管、4-拾音器。

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说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

如图1所示，在本实用新型的结构示意图中，该止鼾器包括止鼾器主机1及气囊垫2，该止鼾器主机1通过气管3与气囊垫2连接。可以理解的，该止鼾器还包括与止鼾器主机1通信连接的拾音器4，该拾音器4包括主控MCU单元、声音采集单元、供电单元及蓝牙通信单元，该声音采集单元、供电单元及蓝牙通信单元均与该主控MCU单元电连接，该止鼾器主机1内设置有气泵、控制电路板及喇叭，该气泵及喇叭均与该控制电路板电连接。

可以理解的，该止鼾器有三个大部件：止鼾器主机1、拾音器4、气囊垫2。止鼾器主机1主机放于床底下，拾音器4放于床头柜或者挂于墙上，气囊垫2放于枕头底下。止鼾器主机1内部有气泵，控制电路板，喇叭；需要5v/1A或5v/2A的电源适配器供电，具备蓝牙功能，可以和拾音器4连接；拾音器4内部的电路主板上有双麦克风用于采集声音；含有电池，支持5v/1A或5v/2A的电源适配器供电(充电)或者无线充电；具备蓝牙功能，可以和主机连接；含一个独立的壁挂，壁挂可以通过3m胶布粘在墙上或者钉子挂在上面。气囊垫2，内置气囊，外面包着一层绒布；放于枕头底下，对枕头有要求，最好是软材质的较轻的，气囊的鼓起能够直接作用在枕头上。

具体地，图2为本实用新型中止鼾器主机1的电路原理图，该控制电路板包括主控CPU电路、时钟模块电路、第一电源管理电路、DC-DC降压电路、气压采集电路、蓝牙电路及外部连接电路，该时钟模块电路、第一电源管理电路、DC-DC降压电路、气压采集电路、蓝牙电路及外部连接电路均与该主控CPU电路电连接，该蓝牙电路包括第一命令传输蓝牙模块及第一音频传输蓝牙模块，该第一命令传输蓝牙模块及第一音频传输蓝牙模块均与该主控CPU电路电连接。可以理解的，主控CPU电路包括主控芯片U1A及MISC芯片U2B；时钟模块电路包括时钟芯片U2，时钟芯片U2可以提供一个可编程时钟输出，相关数据通过I²C总线接口与CPU传递，有两路电源供电，通过二极管D1分隔开，当连接电源时由电源管理IC提供3.3V供电，断电后由内置纽扣电池3V供电，从而保证时钟的连续，电阻R7、R8为I²C总线的上拉电阻。第一电源管理电路可以提供多路电压为整板供电，U3是电源系统管理芯片，具有2路DC-DC降压转换器，5路线性稳压器，并通过I²C总线由CPU控制输出并传输电源数据，2路降压转换器分别输出电压1.25V和3.3V。DC-DC降压电路，由电源管理IC提供5V电压输入，降压输出1.5V。根据公式Vout＝0.6*(1+R1/R2)计算，R21为150k，R20为100k，则输出Vout＝0.6*(1+150/100)＝1.5V。气压采集电路通过气压传感器U6检测气压数据，U8为4运放集成IC。由R27、R32、R24及运放1组成电流源，提供驱动传感器的电流，电流计算公式为：i＝OP_VCC*R32/R24(R27+R32)，再经过运放2和运放3将传感器输出的两路电压差信号分别放大，最后通过运放4组成的减法器，从而得到合适的电压信号输出，其下面部分为气压通道选择电路，U13具有4选1CMOS模拟开关，可以由CPU控制选择不同传感器输出。第一命令传输蓝牙模块包括芯片U15，第一音频传输蓝牙模块包括芯片WU1。

具体地，该外部连接电路包括SD卡电路、按键电路、SPI FLASH电路、音乐播放电路、马达气泵控制电路及气阀控制电路，该SD卡电路、按键电路、SPI FLASH电路、音乐播放电路、马达气泵控制电路及气阀控制电路均与该主控CPU电路电连接，该喇叭与音乐播放电路电连接，该气泵与马达气泵控制电路电连接。可以理解的，SD卡电路包括SD卡接口J3，按键电路包括低功耗按键换段芯片U11，当按键SW2第一次按下时输出低电平控制PMOS管导通，使电路导通，当按键SW2第二次按下时输出高电平控制PMOS管截止，使电路断开，从而实现单按键开关电路功能，J2为自锁开关。SPI FLASH电路包括芯片U14。音乐播放电路通过单通道音频功放芯片U18将CPU的音频信号放大，在5V电压供电下驱动4Ω扬声器，可以输出3W功率，并由CPU使能控制IC是否输出。马达气泵控制电路由CPU引脚控制N MOS管通断，实现电路的控制，电阻R94和R95为分压电路防止电压电流过高从而保护Q1MOS管，二极管D3为续流二极管，电感R93为防止启动瞬间过流保护。气阀控制电路由CPU引脚控制N MOS管的通断，从而实现4路气阀的控制。

可以理解的，主控CPU电路算法原理描述：

1、包络：将原有数据分帧区最大值：每帧取mean，median；每帧内继续细分为小分帧，对每小分帧取mean，median，max，然后对每个大分帧内的小分帧取max，mean，median；进行不同的组合；

2、波型滤波：判断是否有连续3个的波峰，且波峰间距离是2-6秒间，认为是鼾声波型。之后对波峰进行识别；

3、进行取包络,根据包络的个数和包络的时长进行平衡选择；

4、输出判断：频谱mean、std后最大值；频谱mean、std后小于1赫兹的最大值；频谱小于1赫兹的最大值除以频谱大于1赫兹的最大值的比率。

具体地，图3为本实用新型中拾音器4的电路原理图，该主控MCU单元包括主控MCU电路，该声音采集单元包括麦克风及音量控制按键电路，该供电单元包括降压电路、第二电源管理电路及无线充电电路，该麦克风、音量控制按键电路、降压电路、第二电源管理电路及无线充电电路均与主控MCU电路电连接。

具体地，该蓝牙通信单元包括第二命令传输蓝牙模块及第二音频传输蓝牙模块，该第二命令传输蓝牙模块及第二音频传输蓝牙模块均与该主控MCU电路电连接。可以理解的，在降压电路中，U1为降压IC，由5V供电，R1限流5V到使能引脚，U1输出3.3V直流电压。C1～C4为滤波电容。主控MCU电路为MCU连接电路，采用三色LED D1作为蓝牙状态显示灯，D6作为充电状态显示灯，R11,R12,R13,R36是LED的限流保护电阻，U2为串行电可擦可编程存储器，通过两线串行接口与CPU通讯。在音量控制按键电路中，U3为串行闪存，4I/O SPI与CPU通讯。R19～R23为上拉电阻，用于拉高电平，C21～C25为滤波电容，使电压平滑，ED1～ED5作为过压保护的双向稳压二极管。在第二电源管理电路中，U5为电源管理IC，控制外部5V给电池充电，并读取电池电量，CPU通过I²C读取数据，U5的23引脚可以设定电池电压，4.2V电池时R26，R27悬空。R35为NTC，与R33、R34组成电池温度检测电路，CPU控制三极管Q1作为电源管理IC按键电路，控制电源IC的相应功能，R31、R32为三极管基极的分压限流电路。在无线充电电路中，U6为无线电源接收IC，通过线圈J3与外部电磁发送装置电磁感应得到电能，经过IC内部转换得到较为稳定的5V直流输出。在第二音频传输蓝牙模块及第二命令传输蓝牙模块中，Q2和Q3可以控制模块电源通断，当CPU输出高电平时，NMOS管Q3导通，使PMOS管Q2的栅极变成低电平，Q2导通，3.3V便可给模块供电，U8是双MIC远距离拾取降噪模块，可以清晰萃取出人声，并压制环境噪音。

可以理解的，该止鼾器的工作原理：止鼾器主机1通过气管3和气囊垫2连接起来，各部件就位后打开开关，拾音器4蓝牙会和主机进行配对，配对成功后，会将环境中的声音采集后发到主机进行鼾声的识别，一旦识别到鼾声，止鼾器主机1将对用户的头位置进行监测，识别到头部位置后将启动气泵给气囊充气，充气后一段时间全部气囊放气，恢复默认状态，如果鼾声依旧重复一次充放气过程。

可以理解的，本实用新型设计合理，构造独特，1.增加了拾音器4部件，用途是采集环境声音，通过蓝牙传输音频数据到止鼾器，采集声音的部件分离出来，可以随意放置在任何位置，包括墙上(含壁挂)，提高拾音自由度，准确性和安全性；2.鼾声识别准确度高且误识别率低，识别度高的主控CPU电路能在常见睡眠噪声中精准识别出鼾声，5个档位，识别时间和识别率由低到高，算法整合到硬件后，最高档位的识别率高达90％，误识别率在5％左右；其他档位也能较好的识别鼾声，识别率略有下降；3.选择运算力更高的硬件，搭配linux系统，提高算法运算的瓶颈，同时提高多任务能力，该主控CPU电路搭配linux系统和高主频的硬件来处理数据，高效准确。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种止鼾器，包括止鼾器主机及气囊垫，所述止鼾器主机通过气管与气囊垫连接，其特征在于：还包括与止鼾器主机通信连接的拾音器，所述拾音器包括主控MCU单元、声音采集单元、供电单元及蓝牙通信单元，所述声音采集单元、供电单元及蓝牙通信单元均与所述主控MCU单元电连接，所述止鼾器主机内设置有气泵、控制电路板及喇叭，所述气泵及喇叭均与所述控制电路板电连接。

2.根据权利要求1所述的止鼾器，其特征在于：所述控制电路板包括主控CPU电路、时钟模块电路、第一电源管理电路、DC-DC降压电路、气压采集电路、蓝牙电路及外部连接电路，所述时钟模块电路、第一电源管理电路、DC-DC降压电路、气压采集电路、蓝牙电路及外部连接电路均与所述主控CPU电路电连接。

3.根据权利要求2所述的止鼾器，其特征在于：所述蓝牙电路包括第一命令传输蓝牙模块及第一音频传输蓝牙模块，所述第一命令传输蓝牙模块及第一音频传输蓝牙模块均与所述主控CPU电路电连接。

4.根据权利要求2所述的止鼾器，其特征在于：所述外部连接电路包括SD卡电路、按键电路、SPI FLASH电路、音乐播放电路、马达气泵控制电路及气阀控制电路，所述SD卡电路、按键电路、SPI FLASH电路、音乐播放电路、马达气泵控制电路及气阀控制电路均与所述主控CPU电路电连接，所述喇叭与音乐播放电路电连接，所述气泵与马达气泵控制电路电连接。

5.根据权利要求1所述的止鼾器，其特征在于：所述主控MCU单元包括主控MCU电路，所述声音采集单元包括麦克风及音量控制按键电路，所述供电单元包括降压电路、第二电源管理电路及无线充电电路，所述麦克风、音量控制按键电路、降压电路、第二电源管理电路及无线充电电路均与主控MCU电路电连接。

6.根据权利要求5所述的止鼾器，其特征在于：所述蓝牙通信单元包括第二命令传输蓝牙模块及第二音频传输蓝牙模块，所述第二命令传输蓝牙模块及第二音频传输蓝牙模块均与所述主控MCU电路电连接。