CN212700459U

CN212700459U - 一种体能练习强度监测手环

Info

Publication number: CN212700459U
Application number: CN202021445448.1U
Authority: CN
Inventors: 陈宇; 祝家东
Original assignee: Guangdong second normal university
Current assignee: Guangdong second normal university
Priority date: 2020-07-21
Filing date: 2020-07-21
Publication date: 2021-03-16
Anticipated expiration: 2030-07-21

Abstract

本实用新型公开了一种体能练习强度监测手环，包括手环主体，手环主体内设置有主控器MCU、电源模块、显示模块、无线模块和按键模块，主控器MCU电连接有心率监测模块和警示模块，手环主体设置充电接口P1，电源模块包括电池组和电池保护电路，心率监测模块用于实时监测用户的心率，主控器MCU设置有预设值，当用户进行力量训练时，主控器MCU与心率监测模块获取到的心率值进行比较，如果达到主控器MCU预设的目标心率值或是超过主控器MCU预设的过载心率值，则警示模块会工作提醒用户，有利于帮助用户更加规范合理的训练，产品稳定实用；此外，电池保护电路能够对电池组起到很好的保护作用，能够有效提高产品的使用寿命。

Description

一种体能练习强度监测手环

技术领域

本实用新型涉及运动训练辅助设备领域，特别是一种体能练习强度监测手环。

背景技术

智能手环是一种穿戴式智能设备，通过手环，用户可以了解自身在日常生活中的锻炼、睡眠、心率等实时数据，并将这些数据与手机、平板同步，能够起到指导用户健康生活的作用，现有的智能手环一般都具有心率监测的功能，但却不具备提醒功能，当用户在进行力量训练时，用户是无法实时去关注自身的心率变化情况的，如果心率变化过快，则容易对身体造成损害，如果心率变化过慢(达不到训练所需要达到的心率)，则会对训练的效果造成影响。

此外，目前的智能手环都设置有充电接口，用户可通过充电接口给手环中的电源充电，但是这些智能手环却没有设置针对电源的保护电路，在充电或是使用过程中容易对电源造成较大的损害，导致产品的使用寿命降低。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种稳定实用，使用寿命长的体能练习强度监测手环。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种体能练习强度监测手环，包括手环主体，所述手环主体内设置有主控器MCU、电源模块、显示模块、无线模块和按键模块，所述主控器MCU电连接有心率监测模块和警示模块，所述手环主体设置充电接口P1，所述电源模块包括电池组和电池保护电路，所述电池保护电路的一端与所述电池组电连接，另一端与所述主控器MCU电连接；所述主控器MCU为51系列的单片机。

所述电池组包括电池BC1、电池BC2和电池BC3，所述电池保护电路包括电池保护芯片U1、二极管D1、二极管D2、MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、MOS管Q6、MOS管Q7、电阻R1、电阻R2、电阻R12、电阻R13、电容C5、电容C6和电容C7；所述电池保护芯片U1的1引脚、13引脚、15引脚、18引脚和20引脚均悬空；所述电池保护芯片U1的9引脚通过电阻R8接地；所述电池保护芯片U1的8引脚通过电阻R7接所述电阻R8与地的节点；所述电池保护芯片U1的7引脚通过电容C4接所述电阻R8与地的节点；所述电池保护芯片U1的6引脚通过电容C3接所述电阻R8与地的节点；所述电池保护芯片U1的5引脚通过电容C2接所述电阻R8与地的节点；所述电池保护芯片U1的4引脚通过电容C1接所述电阻R8与地的节点；所述MOS管Q1的栅极G接所述电池保护芯片U1的11引脚；所述MOS管Q1的源极S分两路，一路接所述主控器MCU的接地端子，另一路接地；所述MOS管Q1的漏极D接所述MOS管Q3的漏极D；所述MOS管Q3的栅极G通过电阻R3接所述电池保护芯片U1的12引脚；所述MOS管Q3的源极S分两路，一路接所述电池保护芯片U1的14引脚，另一路通过电阻R10接地；所述MOS管Q2的栅极G接所述电池保护芯片U1的11引脚与所述MOS管Q1的栅极G的节点；所述MOS管Q2的源极S分两路，一路接所述MOS管Q1的源极S与所述主控器MCU的接地端子之间的节点，另一路通过电阻R4接所述MOS管Q3的源极S与电阻R10的节点；所述MOS管Q2的漏极D分两路，一路接所述MOS管Q4的漏极D，另一路接所述MOS管Q1的漏极D与所述MOS管Q3的漏极D的节点；所述MOS管Q4的栅极G接所述电阻R3与所述MOS管Q3的栅极G的节点；所述MOS管Q4的源极S接所述电阻R4与MOS管Q3的源极S的节点；所述电池保护芯片U1的10引脚通过电阻R9接所述MOS管Q1的源极S与所述主控器MCU的接地端子之间的节点；所述R2的一端接所述MOS管Q1的栅极G与所述电池保护芯片U1的11引脚的节点，另一端接所述MOS管Q1的源极S与地的节点；所述二极管D1的正极接所述MOS管Q1的源极S与所述主控器MCU的接地端子之间的节点，所述二极管D1的负极分两路，一路通过电阻R1接所述主控器MCU的VCC端子，另一路接所述二极管D2的正极，所述二极管D2的负极通过电阻R11后，分两路，一路接所述电池保护芯片U1的28引脚，另一路通过电阻R6接所述电池保护芯片U1的3引脚；所述电池保护芯片U1的2引脚通过电阻R5接所述电阻R6与所述电阻R11的节点；所述电池BC1的正极接所述充电接口P1的1引脚，负极接所述充电接口P1的2引脚；所述电池BC2的正极接所述充电接口P1的2引脚，负极接所述充电接口P1的3引脚；所述电池BC3的正极接所述充电接口P1的3引脚，负极接所述充电接口P1的4引脚；所述电池保护芯片U1的21引脚分两路，一路接所述电阻R10与地的节点，另一路接所述充电接口P1的4引脚与所述电池BC3的负极的节点；所述电池保护芯片U1的16引脚、17引脚和19引脚均接所述电池保护芯片U1的21引脚；所述电池保护芯片U1的22引脚通过电阻R15接所述MOS管Q7的栅极G；所述MOS管Q7的源极S接所述电池BC3与所述电池保护芯片U1的21引脚的节点；所述MOS管Q7的漏极D分两路，一路通过电阻R22接所述电池BC3的正极，另一路通过电阻R23接所述电阻R22与电池BC3的正极之间的节点；所述电池保护芯片U1的23引脚分两路，一路通过电容C8接地，另一路通过电阻R17接所述电阻R22与所述电池BC3的正极之间的节点；所述MOS管Q6的栅极G通过电阻R14接所述电池保护芯片U1的24引脚；所述MOS管Q6的源极S接所述电阻R17和所述电阻R22之间的节点；所述MOS管Q6的漏极D分两路，一路通过电阻R20接所述电池BC2的正极，另一路通过电阻R21接所述R20与电池BC2的正极之间的节点；所述MOS管Q5的栅极G通过电阻R13接所述电池保护芯片U1的26引脚；所述MOS管Q5的源极S分两路，一路通过电阻R16接所述电池保护芯片U1的25引脚，另一路接所述电阻R20与所述电池BC2的正极之间的节点；所述电容C7的一端接地，另一端接所述电阻R16与电池保护芯片U1的25引脚的节点；所述MOS管Q5的漏极D分两路，一路通过电阻R18接所述电池BC1的正极，另一路通过电阻R19接所述电阻R18与电池BC1的正极之间的节点；所述电容C5的一端接所述电阻R11与所述电阻R6之间的节点，另一端接地；所述电容C6的一端接所述电容C5与地的节点，另一端通过电阻R12后，分两路，一路接所述二极管D2的正极与所述电阻R1之间的节点，另一路接所述电阻R18与电池BC1的正极之间的节点。

所述警示模块包括训练达标指示灯、训练过载指示灯和蜂鸣器。

所述显示模块与所述主控器MCU电连接。

所述无线模块与所述主控器MCU电连接。

所述按键模块与所述主控器MCU电连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的心率监测模块用于实时监测用户的心率，主控器MCU设置有预设值，当用户进行力量训练时，主控器MCU与心率监测模块获取到的心率值进行比较，如果达到主控器MCU预设的目标心率值或是超过主控器MCU预设的过载心率值，则警示模块会工作提醒用户，有利于帮助用户更加规范合理的训练，产品稳定实用；此外，电池保护电路能够对电池组起到很好的保护作用，能够有效提高产品的使用寿命。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的电池保护电路的原理图。

具体实施方式

参照图1、图2，一种体能练习强度监测手环，包括手环主体，所述手环主体内设置有主控器MCU、电源模块、显示模块、无线模块和按键模块，所述主控器MCU电连接有心率监测模块和警示模块，所述手环主体设置充电接口P1，所述电源模块包括电池组和电池保护电路，所述电池保护电路的一端与所述电池组电连接，另一端与所述主控器MCU电连接；所述主控器MCU为51系列的单片机；本实施例中，所述心率监测模块用于实时监测用户的心率，主控器MCU设置有预设值，当用户进行力量训练时，主控器MCU与心率监测模块获取到的心率值进行比较，如果达到主控器MCU预设的目标心率值或是超过主控器MCU预设的过载心率值，则警示模块会工作提醒用户，有利于帮助用户更加规范合理的训练，产品稳定实用；此外，电池保护电路能够对电池组起到很好的保护作用，能够有效提高产品的使用寿命。

进一步地，所述电池组包括电池BC1、电池BC2和电池BC3，所述电池保护电路包括电池保护芯片U1、二极管D1、二极管D2、MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、MOS管Q6、MOS管Q7、电阻R1、电阻R2、电阻R12、电阻R13、电容C5、电容C6和电容C7；所述电池保护芯片U1的1引脚、13引脚、15引脚、18引脚和20引脚均悬空；所述电池保护芯片U1的9引脚通过电阻R8接地；所述电池保护芯片U1的8引脚通过电阻R7接所述电阻R8与地的节点；所述电池保护芯片U1的7引脚通过电容C4接所述电阻R8与地的节点；所述电池保护芯片U1的6引脚通过电容C3接所述电阻R8与地的节点；所述电池保护芯片U1的5引脚通过电容C2接所述电阻R8与地的节点；所述电池保护芯片U1的4引脚通过电容C1接所述电阻R8与地的节点；所述MOS管Q1的栅极G接所述电池保护芯片U1的11引脚；所述MOS管Q1的源极S分两路，一路接所述主控器MCU的接地端子，另一路接地；所述MOS管Q1的漏极D接所述MOS管Q3的漏极D；所述MOS管Q3的栅极G通过电阻R3接所述电池保护芯片U1的12引脚；所述MOS管Q3的源极S分两路，一路接所述电池保护芯片U1的14引脚，另一路通过电阻R10接地；所述MOS管Q2的栅极G接所述电池保护芯片U1的11引脚与所述MOS管Q1的栅极G的节点；所述MOS管Q2的源极S分两路，一路接所述MOS管Q1的源极S与所述主控器MCU的接地端子之间的节点，另一路通过电阻R4接所述MOS管Q3的源极S与电阻R10的节点；所述MOS管Q2的漏极D分两路，一路接所述MOS管Q4的漏极D，另一路接所述MOS管Q1的漏极D与所述MOS管Q3的漏极D的节点；所述MOS管Q4的栅极G接所述电阻R3与所述MOS管Q3的栅极G的节点；所述MOS管Q4的源极S接所述电阻R4与MOS管Q3的源极S的节点；所述电池保护芯片U1的10引脚通过电阻R9接所述MOS管Q1的源极S与所述主控器MCU的接地端子之间的节点；所述R2的一端接所述MOS管Q1的栅极G与所述电池保护芯片U1的11引脚的节点，另一端接所述MOS管Q1的源极S与地的节点；所述二极管D1的正极接所述MOS管Q1的源极S与所述主控器MCU的接地端子之间的节点，所述二极管D1的负极分两路，一路通过电阻R1接所述主控器MCU的VCC端子，另一路接所述二极管D2的正极，所述二极管D2的负极通过电阻R11后，分两路，一路接所述电池保护芯片U1的28引脚，另一路通过电阻R6接所述电池保护芯片U1的3引脚；所述电池保护芯片U1的2引脚通过电阻R5接所述电阻R6与所述电阻R11的节点；所述电池BC1的正极接所述充电接口P1的1引脚，负极接所述充电接口P1的2引脚；所述电池BC2的正极接所述充电接口P1的2引脚，负极接所述充电接口P1的3引脚；所述电池BC3的正极接所述充电接口P1的3引脚，负极接所述充电接口P1的4引脚；所述电池保护芯片U1的21引脚分两路，一路接所述电阻R10与地的节点，另一路接所述充电接口P1的4引脚与所述电池BC3的负极的节点；所述电池保护芯片U1的16引脚、17引脚和19引脚均接所述电池保护芯片U1的21引脚；所述电池保护芯片U1的22引脚通过电阻R15接所述MOS管Q7的栅极G；所述MOS管Q7的源极S接所述电池BC3与所述电池保护芯片U1的21引脚的节点；所述MOS管Q7的漏极D分两路，一路通过电阻R22接所述电池BC3的正极，另一路通过电阻R23接所述电阻R22与电池BC3的正极之间的节点；所述电池保护芯片U1的23引脚分两路，一路通过电容C8接地，另一路通过电阻R17接所述电阻R22与所述电池BC3的正极之间的节点；所述MOS管Q6的栅极G通过电阻R14接所述电池保护芯片U1的24引脚；所述MOS管Q6的源极S接所述电阻R17和所述电阻R22之间的节点；所述MOS管Q6的漏极D分两路，一路通过电阻R20接所述电池BC2的正极，另一路通过电阻R21接所述R20与电池BC2的正极之间的节点；所述MOS管Q5的栅极G通过电阻R13接所述电池保护芯片U1的26引脚；所述MOS管Q5的源极S分两路，一路通过电阻R16接所述电池保护芯片U1的25引脚，另一路接所述电阻R20与所述电池BC2的正极之间的节点；所述电容C7的一端接地，另一端接所述电阻R16与电池保护芯片U1的25引脚的节点；所述MOS管Q5的漏极D分两路，一路通过电阻R18接所述电池BC1的正极，另一路通过电阻R19接所述电阻R18与电池BC1的正极之间的节点；所述电容C5的一端接所述电阻R11与所述电阻R6之间的节点，另一端接地；所述电容C6的一端接所述电容C5与地的节点，另一端通过电阻R12后，分两路，一路接所述二极管D2的正极与所述电阻R1之间的节点，另一路接所述电阻R18与电池BC1的正极之间的节点；本实施例中，用户可通过充电接口P1为电池组充电，所述电阻R8用于高温保护设置，用户可通过调节电阻R8的阻值来改变温度保护的阈值，在充电状态下，当电池组的温度高于阈值时，所述电池保护芯片U1的11引脚变为高阻态，由外接电阻R2下拉至低电平，控制MOS管Q1和MOS管Q2关断停止充电，当温度降到阈值以下时，电池保护芯片U1的11引脚变为高电平，控制MOS管Q1和MOS管Q2重新开启；在放电状态下，当放电温度高于阈值时，所述电池保护芯片U1的12引脚变为低电平，控制MOS管Q3和MOS管Q4关断停止放电，同时MOS管Q1和MOS管Q2也关断禁止充电，直至温度降低至阈值以下时，电池保护芯片U1的11引脚和12引脚恢复为高电平，MOS管Q1、Q2、Q3和Q4重新开启，这样能够对电池组起到很好的保护作用，而且以MOS管作为开关管控制充放电的通断，能够有效地简化电路结构，节约成本；此外，当电池组中某一节电池(BC1、BC2和BC3)的电压都低于或都高于平衡启动阈值电压(该电压为主控器MCU内部预设置的阈值电压)，外置的电压均衡回路(以电池BC2为例，电阻R14、电阻R16、电阻R20、电阻R21、MOS管Q6和电容C7所构成的电路即为电压均衡回路)不会开启；反之，则电压高于平衡启动阈值电压的该节电池将开启本节电压均衡回路，将电池的电压放电至平衡启动阈值电压之下；在充电时，如果电池组中电压最高的一节电池进入过充保护态且其电压均衡回路是开启的，则电池保护芯片U1控制对应的MOS管(MOS管Q5、MOS管Q6和MOS管Q7)关断，外置的电压均衡回路将开启使该节电池电压回到过充解除阈值电压(芯片内部设置的阈值电压)，再打开控制MOS管继续充电。经过足够长时间的充放电循环后，所有的电池电压将全部充至平衡启动阈值电压之上，消除各节电池容量差异，实现各节电池的电压均衡，有效提高电池的稳定性，并延长电池的使用寿命，从而使产品的使用寿命提高。

进一步地，所述警示模块包括训练达标指示灯、训练过载指示灯和蜂鸣器，当用户进行力量训练时，如果心率指标达标(即达到主控器MCU预设的目标心率值)，则所述训练达标指示灯亮，为绿灯，同时蜂鸣器有规律的鸣叫，具体为一秒鸣叫，一秒不鸣叫，如果用户心率过载(即超过主控器MCU预设的过载心率值)，则所述训练过载指示灯两，为红灯，同时蜂鸣器为每一秒一次的连续急促鸣叫，以此提醒用户；所述显示模块、无线模块和按键模块均与所述主控器MCU电连接；其中，所述显示模块用于显示各个模块的工作状况以及监测到的数据；所述无线模块用于与手机、平板等智能设备进行数据交互；本实施例中，所述按键模块包括达标心率设置按钮和过载心率设置按钮，用户可通过所述达标心率设置按钮设置达标心率值，可通过过载心率设置按钮设置过载心率值，如果长按达标心率设置按钮或是过载心率设置按钮3秒以上，则达标心率值和过载心率值均会初始化，即变为主控器MCU的预设值。

以上的实施方式不能限定本发明创造的保护范围，专业技术领域的人员在不脱离本发明创造整体构思的情况下，所做的均等修饰与变化，均仍属于本发明创造涵盖的范围之内。

Claims

1.一种体能练习强度监测手环，包括手环主体，其特征在于所述手环主体内设置有主控器MCU和电源模块，所述主控器MCU电连接有心率监测模块和警示模块，所述手环主体设置充电接口P1，所述电源模块包括电池组和电池保护电路，所述电池保护电路的一端与所述电池组电连接，另一端与所述主控器MCU电连接。

2.根据权利要求1所述的体能练习强度监测手环，其特征在于所述电池组包括电池BC1、电池BC2和电池BC3，所述电池保护电路包括电池保护芯片U1、二极管D1、二极管D2、MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、MOS管Q6、MOS管Q7、电阻R1、电阻R2、电阻R12、电阻R13、电容C5、电容C6和电容C7；所述电池保护芯片U1的1引脚、13引脚、15引脚、18引脚和20引脚均悬空；所述电池保护芯片U1的9引脚通过电阻R8接地；所述电池保护芯片U1的8引脚通过电阻R7接所述电阻R8与地的节点；所述电池保护芯片U1的7引脚通过电容C4接所述电阻R8与地的节点；所述电池保护芯片U1的6引脚通过电容C3接所述电阻R8与地的节点；所述电池保护芯片U1的5引脚通过电容C2接所述电阻R8与地的节点；所述电池保护芯片U1的4引脚通过电容C1接所述电阻R8与地的节点；所述MOS管Q1的栅极G接所述电池保护芯片U1的11引脚；所述MOS管Q1的源极S分两路，一路接所述主控器MCU的接地端子，另一路接地；所述MOS管Q1的漏极D接所述MOS管Q3的漏极D；所述MOS管Q3的栅极G通过电阻R3接所述电池保护芯片U1的12引脚；所述MOS管Q3的源极S分两路，一路接所述电池保护芯片U1的14引脚，另一路通过电阻R10接地；所述MOS管Q2的栅极G接所述电池保护芯片U1的11引脚与所述MOS管Q1的栅极G的节点；所述MOS管Q2的源极S分两路，一路接所述MOS管Q1的源极S与所述主控器MCU的接地端子之间的节点，另一路通过电阻R4接所述MOS管Q3的源极S与电阻R10的节点；所述MOS管Q2的漏极D分两路，一路接所述MOS管Q4的漏极D，另一路接所述MOS管Q1的漏极D与所述MOS管Q3的漏极D的节点；所述MOS管Q4的栅极G接所述电阻R3与所述MOS管Q3的栅极G的节点；所述MOS管Q4的源极S接所述电阻R4与MOS管Q3的源极S的节点；所述电池保护芯片U1的10引脚通过电阻R9接所述MOS管Q1的源极S与所述主控器MCU的接地端子之间的节点；所述R2的一端接所述MOS管Q1的栅极G与所述电池保护芯片U1的11引脚的节点，另一端接所述MOS管Q1的源极S与地的节点；所述二极管D1的正极接所述MOS管Q1的源极S与所述主控器MCU的接地端子之间的节点，所述二极管D1的负极分两路，一路通过电阻R1接所述主控器MCU的VCC端子，另一路接所述二极管D2的正极，所述二极管D2的负极通过电阻R11后，分两路，一路接所述电池保护芯片U1的28引脚，另一路通过电阻R6接所述电池保护芯片U1的3引脚；所述电池保护芯片U1的2引脚通过电阻R5接所述电阻R6与所述电阻R11的节点；所述电池BC1的正极接所述充电接口P1的1引脚，负极接所述充电接口P1的2引脚；所述电池BC2的正极接所述充电接口P1的2引脚，负极接所述充电接口P1的3引脚；所述电池BC3的正极接所述充电接口P1的3引脚，负极接所述充电接口P1的4引脚；所述电池保护芯片U1的21引脚分两路，一路接所述电阻R10与地的节点，另一路接所述充电接口P1的4引脚与所述电池BC3的负极的节点；所述电池保护芯片U1的16引脚、17引脚和19引脚均接所述电池保护芯片U1的21引脚；所述电池保护芯片U1的22引脚通过电阻R15接所述MOS管Q7的栅极G；所述MOS管Q7的源极S接所述电池BC3与所述电池保护芯片U1的21引脚的节点；所述MOS管Q7的漏极D分两路，一路通过电阻R22接所述电池BC3的正极，另一路通过电阻R23接所述电阻R22与电池BC3的正极之间的节点；所述电池保护芯片U1的23引脚分两路，一路通过电容C8接地，另一路通过电阻R17接所述电阻R22与所述电池BC3的正极之间的节点；所述MOS管Q6的栅极G通过电阻R14接所述电池保护芯片U1的24引脚；所述MOS管Q6的源极S接所述电阻R17和所述电阻R22之间的节点；所述MOS管Q6的漏极D分两路，一路通过电阻R20接所述电池BC2的正极，另一路通过电阻R21接所述R20与电池BC2的正极之间的节点；所述MOS管Q5的栅极G通过电阻R13接所述电池保护芯片U1的26引脚；所述MOS管Q5的源极S分两路，一路通过电阻R16接所述电池保护芯片U1的25引脚，另一路接所述电阻R20与所述电池BC2的正极之间的节点；所述电容C7的一端接地，另一端接所述电阻R16与电池保护芯片U1的25引脚的节点；所述MOS管Q5的漏极D分两路，一路通过电阻R18接所述电池BC1的正极，另一路通过电阻R19接所述电阻R18与电池BC1的正极之间的节点；所述电容C5的一端接所述电阻R11与所述电阻R6之间的节点，另一端接地；所述电容C6的一端接所述电容C5与地的节点，另一端通过电阻R12后，分两路，一路接所述二极管D2的正极与所述电阻R1之间的节点，另一路接所述电阻R18与电池BC1的正极之间的节点。

3.根据权利要求1所述的体能练习强度监测手环，其特征在于所述警示模块包括训练达标指示灯、训练过载指示灯和蜂鸣器。

4.根据权利要求1所述的体能练习强度监测手环，其特征在于它还包括显示模块，所述显示模块与所述主控器MCU电连接。

5.根据权利要求1所述的体能练习强度监测手环，其特征在于它还包括无线模块，所述无线模块与所述主控器MCU电连接。

6.根据权利要求1所述的体能练习强度监测手环，其特征在于它还包括按键模块，所述按键模块与所述主控器MCU电连接。

7.根据权利要求1所述的体能练习强度监测手环，其特征在于所述主控器MCU为51系列的单片机。