CN212604177U - 一种防近视的智能笔 - Google Patents

Abstract

涉及一种带有呼吸灯、低能耗和信号加密防干扰的预防近视的智能笔。通过红外线探测头部、躯体与笔体的距离，通过探测人体移动情况来纠正写字姿势。既能监控光线过强，也能监视光线过弱。具有光电形式的定时休息提醒。每段学习开始时有呼吸灯闪烁，提醒进入注意力集中状态。所以能够全方位的培养正确的书写习惯和姿态，预防近视和脊柱异常扭曲等疾病隐患。进一步的改进，是信号处理过程在载频上进行，并进行编码加密，屏蔽周围环境的电磁干扰。尤其是对智能笔工作过程中实施降耗优化手段，减少电能的消耗。

Description

一种防近视的智能笔

技术领域

本实用新型涉及一种防近视、抗干扰的低能耗的智能笔。

背景技术

我国中小学生近视率居高不下，原因除了我国教育体制下学习强度大、竞争低龄化严重等因素外，书写习惯不良是不可忽视的一个方面。但是目前预防近视的方案或产品，有以下几个问题：

1.目前的智能防近视智能笔，都受到环境电磁信号的干扰，比如附近有电器遥控器使用时受干扰而出现失灵现象。

2.有的设计虽然能在不工作时自动关机，但没有在工作进行中的状态进行节能优化处理，造成电能浪费。

3.单纯测试距离，没有进行使用者的移动轨迹进行分析，漏掉了可能引起眼疲劳的移动行为。

4.没有考虑智能笔的设计本质之一，应是为提高学习效率服务。其中，注意力的提升是关键。

本实用新型专利对上述问题或缺欠而设计。

发明内容

本实用新型专利针对【背景技术】所述问题或缺欠，进行改进和设计。

涉及一种带有呼吸灯、低能耗和信号加密防干扰的预防近视的智能笔。该笔带有笔壳，壳体内具有中央处理单元、红外探测距离单元、位置移动探测单元、光线过强监视单元、光线过低监视单元、定时休息监视单元、手动开关、马达振动提醒单元、LED灯单元、供电单元、充电指示灯、红外信号加密处理单元、握笔单元和笔芯。光线过强监视单元、光线过低监视单元、定时休息监视单元、位置移动探测单元分别与中央处理单元的输入端相连，红外信号加密处理单元与红外探测距离单元相连后也与中央处理单元相连。马达振动提醒单元和LED灯单元与中央处理单元的输出端分别相连，供电单元为可充电电源或干电池。预防近视功能是通过红外线探测头部、躯体与笔体的距离，通过探测人体移动情况来纠正写字姿势。既能监控光线过强，也能监视光线过弱。具有光电形式的定时休息提醒。每段学习开始时有呼吸灯闪烁，提醒进入注意力集中状态。所以能够全方位的培养正确的书写习惯和姿态，预防近视和脊柱异常扭曲等疾病隐患。进一步的改进，是信号处理过程在载频上进行，并进行编码加密，屏蔽周围环境的电磁干扰。尤其是对智能笔工作过程中实施降耗优化手段，减少电能的消耗。

本实用新型的有益效果明显。本实用新型关注于培养学生正确的学习习惯、抓住技术方案为学生真正需求服务的本质，而非为单纯为技术服务。通过内置手机使用的振动马达的轻微振动和光电显示来提醒，更人性化和互动化。带有握笔单元，写字舒适。带有存储器件，还能够通过记录距离的变化，探测使用者的移动动作，增加不良写字姿势的探测范围。内置的充电电池，重量轻、容量大。进行了智能笔工作过程中的节能处理，有利于节约电能消耗。信号处理工作在载频上，并加密，防止周围环境电磁干扰。开机后，指示灯做接近人体呼吸的频率闪烁，有利于使用者提高学习注意力。

当书写姿态不正确时，红外探测距离单元向中央处理单元发出一个报警信号，从而启动马达振动提醒单元和LED灯单元进行提示，直至姿势正确为止；尤其是，本实用新型的中央处理单元，带有存储器件，还能够通过记录距离的变化，配合位置移动探测单元、可以探测使用者的移动动作；红外探测距离单元、位置移动探测单元、LED灯单元和马达振动提醒单元依次从上到下，位于智能笔的上端位置。

当书写环境的光线过强（即强光下）光线过强监视单元启动，LED灯单元进行提示，此时LED灯单元闪烁进行提示；光线过弱（即暗光）时，光线过低监视单元启动，LED灯常亮，直至光线适宜才熄灭；光线过强监视单元和光线过低监视单元位于智能笔的上端位置。

笔壳外部带有握笔单元，握笔单元位于笔壳下端位置。握笔单元上有凹槽，握笔单元的放置固定，使本实用新型的电路板的红外探测距离单元面向使用者脸部及上半身方向。

当学习时间达到45分钟左右时，LED灯单元闪烁提示提醒休息。

当开启本实用新型的智能笔电源时，LED灯单元以呼吸灯的闪烁节奏，闪烁频率为每分钟15－25次，闪烁3－8次。

红外探测距离的信号，在经过红外信号加密处理单元的调制解调后在一定载频波段进行处理，频率范围内在30KHz－48KHz之间，并且信号经过编码加密处理，使本实用新型的智能笔，只识别本身的加密调制信号，经过所述这两点的处理后，防止了其他信号的干扰。

供电单元为可充电电源或干电池，位于笔壳的上端；可充电电源的充电接口为通用的Mini USB充电接口，并配有充电指示灯，充电时指示灯亮起、充电完成熄灭。

在工作状态状态中，还也进行了能耗的降低：红外探测距离单元每400－800毫秒检测一次；马达振动单元一次启动后振动2－4秒后停止，等待下次启动信号，再振动2－4秒；光线过强单元和光线过低单元每400－800毫秒检测一次。减少了使用过程中不必要的耗电时间。

在使用者没有触发红外距离探测单元时，如果使用者做出了较大的平移动作，由于红外移动探测单元监视出在短时间内使用者位置发生了改变，中央处理器触发LED灯闪烁。

附图说明

图1本实用新型的整体结构示意图

图2本实用新型的电路部分结构示意图

图3本实用新型的位置移动探测示意图

图4本实用新型的信号加密示意图

其中，附图标记：

1-红外探测距离单元

2-光线过强监视单元

3-光线过低监视单元

4-中央处理单元

4-1存储单元

5-定时休息监视单元

6-LED灯单元

7-充电指示灯

8-马达振动提醒单元

9-供电单元

10-充电口

11-手动开关

12-握笔单元

13-笔壳

14-笔芯

15-红外信号加密处理单元

15-1调制解调器

15-2编码加密

16－位置移动探测单元

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步对本实用新型进行详细说明，以便于明显可懂。以下的实施举例用于说明本实用新型，但不用于做本实用新型的范围限制。

如附图图1所示意，本申请的智能笔有笔壳13，笔壳壳体内具有中央处理单元4、红外探测距离单元1、光线过强监视单元2、光线过低监视单元3、定时休息监视单元5、手动开关11、马达振动提醒单元8、LED灯单元6、供电单元9、充电指示灯10、红外信号加密处理单元15、握笔单元12和笔芯14。

光线过强监视单元2、光线过低监视单元3、定时休息监视单元5、位置移动探测单元16分别与中央处理单元4的输入端相连，红外信号加密处理单元15与红外探测距离单元1相连后也与中央处理单元4相连。马达振动提醒单元8和LED灯单元6与中央处理单元的输出端分别相连，供电单元9为可充电电源或干电池。整体结构图，如附图图1所示。电路部分的结构图，如附图图2所示意。

当握笔书写者与笔距离过小，红外探测距离单元1产生一个信号，输入到中央处理单元4。中央处理单元4识别后，启动马达振动提醒单元和LED灯单元进行提示，马达振动，LED灯单元闪烁，LED灯闪烁频率设置为每分钟120次，直至姿势正确为止。红外探测距离单元、LED灯单元和马达振动提醒单元依次从上到下，位于智能笔的上端位置。

LED灯采用绿色、白色、红色、黄色的LED类型的灯。

当书写环境的光线过强，即，超过1000LX照度的强光下，光线过强监视单元2向芯片处理器4发出信号，中央处理单元4识别后，启动LED灯单元6进行提示，中央处理单元4的输出信号设置可以LED灯闪烁频率为每分钟120次。光线过强监视单元位于智能笔的上端位置，与中央处理单元4相连。

光线过弱（即暗光）时，即，低于250LX照度的弱光下，光线过低监视单元3启动，此时LED灯单元进行提示。LED灯常亮，直至光线适宜才熄灭。光线过低监视单元3位于智能笔的上端位置，与中央处理单元4相连。

笔壳外部带有握笔单元12。握笔单元12位于笔壳下端位置。握笔单元能指示书写者手指按照固定位置放置，同时也就能使红外探测距离单元1能够朝向书写者的脸部和上身方向。省去了复杂的的定位装置的设计。

手动开关11启动后，定时休息监视单元5开始计时，当学习时间达到45分钟左右时，LED灯单元6闪烁提示提醒休息，闪烁频率设置为每分钟80次。定时休息监视单元位于智能笔的上端位置，与中央处理单元4相连。

在手动开关11启动后，LED灯单元6立即以呼吸灯的节奏进行闪烁，闪烁频率为每分钟15－25次，闪烁六次。LED灯光的闪烁，有助于书写者将注意力集中于书写，快速进入学习状态。

带有红外信号加密处理单元15，具有调制解调和信号加密功能，使信号处理在载频波段处理，能够防止周围环境的电磁干扰。本专利载频频率范围设置在30KHz－48KHz之间。红外信号加密处理单元15位于智能笔的上端。加密的信号例子，如图4所示。图4中，上图为发送的加密调制信号；下图则为唯一能接收的信号图形。其中，此种加密也可以粗暴地理解为在特定微小时隙内发载频信号，在另外的微小时隙内不发载频信号。

供电单元9为可充电电源，可选用蓝牙耳机的充电电池，位于笔壳13的上端。可充电电源单元9配有充电接口10，充电接口10为通用的Mini USB充电接口，并配有充电指示灯，充电时指示灯亮起、充电完成熄灭。供电单元9位于智能笔的上端，与手动开关11相连。

为减少能耗，进行了在工作状态的节能优化，红外探测距离单元1每400－800毫秒检测一次。马达振动单元8一次启动后振动2－4秒后停止，等待下次启动信号，再振动2－4秒。光线过强单元2和光线过低单元3每400－800毫秒检测一次。以上设置已内置于在中央处理单元4中，形成了工作状态中的节能措施，节能效果非常明显。实践中，延长智能笔的工作时间180％－200％。

在使用者没有触发红外距离探测单元1时，如果使用者做出了较急的平移动作，也是容易引起眼部疲劳的。由于位置移动探测单元16监视出在短时间内使用者位置发生了改变，中央处理器4触发LED灯闪烁，闪烁频率为每分钟100次。具体的，是位置移动探测单元16，可以看做是另外一组红外距离探测的装置。但是区别有两点：一是，探测距离比红外距离探测单元1大；二是，在一定的距离范围内不报警，超出范围报警，而红外距离探测单元1是相反的，即距离范围较近时告警，而超出一定距离范围就不告警。如图3所示。图中虚线为检测范围的边界线，实线为使用者的移动路线举例。当使用者超出虚线所示的范围时，即跨过实线和虚线的交叉点A或B时，位置移动探测单元16向中央处理单元4发出信号，中央处理单元4具有存储单元4－1，可以进行记录。根据记录的数据进行分析，当发现两次记录的间隔时间小于1－5秒时，触发LED灯单元6和马达振动单元8进行提醒，此时LED单元闪烁频率为每分钟100次。

Claims (10)

1.一种防近视的智能笔，其特征在于：该智能笔有笔壳，笔壳壳体内具有中央处理单元、红外探测距离单元、位置移动探测单元、光线过强监视单元、光线过低监视单元、定时休息监视单元、手动开关、马达振动提醒单元、LED灯单元、供电单元、充电指示灯、红外信号加密处理单元、握笔单元和笔芯；光线过强监视单元、光线过低监视单元、定时休息监视单元、位置移动探测单元分别与中央处理单元的输入端相连，红外信号加密处理单元与红外探测距离单元相连后也与中央处理单元相连；马达振动提醒单元和LED灯单元与中央处理单元的输出端分别相连，为全局供电的供电单元为可充电电源或干电池。

2.根据权利要求1所述的防近视的智能笔，其特征在于：当书写姿态不正确时，红外探测距离单元向中央处理单元发出一个报警信号，从而启动马达振动提醒单元和LED灯单元进行提示，直至姿势正确为止，中央处理单元、红外探测距离单元、位置移动探测单元、LED灯单元和马达振动提醒单元依次从上到下，位于智能笔的上端位置。

3.根据权利要求1所述的防近视的智能笔，其特征在于：当书写环境的光线过强，光线过强监视单元启动，向中央处理单元发出信号，中央处理器启动LED灯单元进行提示，同样的，光线过弱时，光线过低监视单元启动，此时LED灯单元进行提示，光线过强监视单元和光线过低监视单元位于智能笔的上端位置。

4.根据权利要求1所述的防近视的智能笔，其特征在于：笔壳外部带有握笔单元，握笔单元位于笔壳下端位置，握笔单元上有凹槽，握笔单元的放置固定，使红外探测距离单元面向使用者脸部及上半身方向。

5.根据权利要求1所述的防近视的智能笔，其特征在于：当学习时间达到45分钟左右时，定时休息监视单元向中央处理单元发出信号，中央处理单元启动LED灯单元的闪烁，提示提醒休息。

6.根据权利要求1所述的防近视的智能笔，其特征在于：当开启智能笔电源时，LED灯单元以呼吸灯的闪烁节奏，闪烁频率为每分钟15－25次，闪烁3－8次。

7.根据权利要求1所述的防近视的智能笔，其特征在于：带有红外信号加密处理单元，即，红外探测距离的信号，在经过调制解调后，在一定载频波段进行处理，频率范围内在30KHz－48KHz之间，并且信号经过编码加密处理，使智能笔只识别本身的加密调制信号。

8.根据权利要求1所述的防近视的智能笔，其特征在于：供电单元为可充电电源或干电池，位于笔壳的上端；可充电电源的充电接口为通用的Mini USB充电接口，并配有充电指示灯，充电时指示灯亮起、充电完成熄灭。

9.根据权利要求1所述的防近视的智能笔，其特征在于，在工作状态也进行节能优化：红外探测距离单元没400－800毫秒检测一次；马达振动单元一次启动后振动2－4秒后停止，等待下次启动信号，再振动2－4秒；光线过强单元和光线过低单元每400－800毫秒检测一次。

10.根据权利要求1所述的防近视的智能笔，其特征在于：位置移动探测单元探测使用者位置变化后，向中央处理单元发出信号，中央处理单元带有存储器件，还能够通过记录和分析相邻两次信号的时长，当发现两次记录的间隔时间小于1－5秒时，触发LED灯单元和马达振动单元进行提醒。

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