CN217007488U - 一种人体感应坐垫及其检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种人体感应坐垫及其检测电路，包括电容式传感器、信号采集电路、信号处理电路和信号输出电路；电容式传感器包括电容极板和电容信号输出端，电容极板与电容信号输出端电连接；用于在电容极板与人体构成电容时，通过电容信号输出端输出电容检测信号；信号采集电路的输入端与电容信号输出端电连接，信号采集电路的输出端与信号处理电路的输入端电连接；信号采集电路用于根据电容检测信号，输出脉冲检测信号；信号处理电路的输出端与信号输出电路的输入端电连接；信号处理电路用于根据脉冲检测信号，输出处理信号；信号输出电路用于根据处理信号，输出人体检测信号，能够准确检测人体是否坐在感应坐垫上，易于实现，成本低。

Description

一种人体感应坐垫及其检测电路

技术领域

本实用新型涉及感应坐垫技术领域，尤其涉及一种人体感应坐垫及其检测电路。

背景技术

感应坐垫如今被各种应用场景所喜好并应用，例如应用于车载座椅中的感应坐垫，能够在感应到人体坐下时自动启动车辆；或者应用于银行营业厅中的座椅，能够在感应到人体坐下时自动显示排号信息；还可以应用于办公领域，用于监督员工的工作情况。

但如今的感应坐垫通过重力传感器或压力传感器检测是否有人坐在感应坐垫上，无法对感应坐垫上的重物是人体还是物体进行区分；或者为了能够实现对感应坐垫上的重物进行区分，另外设置温度传感器采集温度，使得感应坐垫的检测电路复杂，不仅实现度较低，并且成本较高。

实用新型内容

本实用新型提供了一种人体感应坐垫及其检测电路，以对感应坐垫上是否有人体坐下进行准确有效的检测。

根据本实用新型的一方面，提供了一种人体感应坐垫的检测电路，包括：电容式传感器、信号采集电路、信号处理电路和信号输出电路；

所述电容式传感器包括电容极板和电容信号输出端，所述电容极板与所述电容信号输出端电连接；所述电容式传感器用于在所述电容极板与人体构成电容时，通过电容信号输出端输出电容检测信号；

所述信号采集电路的输入端与所述电容信号输出端电连接，所述信号采集电路的输出端与所述信号处理电路的输入端电连接；所述信号采集电路用于根据所述电容检测信号，输出脉冲检测信号；

所述信号处理电路的输出端与所述信号输出电路的输入端电连接；所述信号处理电路用于根据所述脉冲检测信号，输出处理信号；

所述信号输出电路用于根据处理信号，输出人体检测信号。

可选的，所述信号采集电路包括施密特触发逆变器，所述施密特触发逆变器的信号输入端与所述电容信号输出端电连接，所述施密特触发逆变器的信号输出端与所述信号处理电路的输入端电连接。

可选的，所述信号采集电路还包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容和第一二极管；

所述第一电阻的第一端与所述电容式传感器电连接，所述第一电阻的第二端通过所述第一电容与所述施密特触发逆变器的信号输入端电连接；

所述第二电阻的第一端与所述施密特触发逆变器的信号输出端电连接，所述第二电阻的第二端通过所述第二电容接地，所述第二电阻的第二端还与所述第一二极管的阴极和所述信号处理电路的输入端电连接，所述第一二极管的阳极接地。

可选的，所述信号采集电路还包括第二二极管和第三电容；

所述第二二极管的阴极与第一供电电源的正极和所述施密特触发逆变器的供电端电连接，所述第二二极管的阳极与所述第一供电电源的负极和所述施密特触发逆变器的接地端电连接，所述施密特触发逆变器的接地端还接地；

所述第三电容的两端分别与所述施密特触发逆变器的供电端和接地端电连接。

可选的，所述信号采集电路还包括PWM信号接收端；所述信号处理电路还包括PWM信号输出端；所述PWM信号输出端与所述PWM信号接收端电连接。

可选的，所述信号采集电路还包括第三电阻、第三二极管和第四电容；

所述第三电阻电连接于所述PWM信号接收端和所述施密特触发逆变器的信号接收端之间；

所述第三二极管的阴极与所述PWM信号接收端电连接，所述第三二极管的阳极与所述施密特触发逆变器的信号接收端电连接；

所述PWM信号接收端还通过所述第四电容接地。

可选的，所述信号处理电路包括：单片机；

所述单片机的信号输入端与所述信号采集电路的信号输出端电连接，所述单片机的信号输出端与所述信号输出电路的输入端电连接。

可选的，所述信号输出电路包括：第一晶体管、第五电阻和第六电阻；

所述第一晶体管的控制极通过所述第五电阻与所述信号处理电路的输出端电连接，所述第一晶体管的第一极通过所述第六电阻与第二供电电源电连接，所述第一晶体管的第一极还与所述信号输出电路的输出端电连接，所述第一晶体管的第二极接地。

可选的，信号输出电路还包括：第七电阻、第四二极管；

所述第七电阻电连接于所述第一晶体管的控制极和接地端之间；

所述第四二极管的阳极与所述第一晶体管的第一极电连接，所述第四二极管的阳极接地。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种人体感应坐垫，其特征在于，包括上述的人体感应坐垫的检测电路。

本实用新型实施例提供的人体感应坐垫的检测电路，通过电容式传感器检测人体是否坐在感应坐垫上，并且设置了信号采集电路对采集的电容检测信号进行整形和逆变后输出容易识别的脉冲检测信号，信号处理电路根据对根据脉冲检测信号输出处理信号，以使得信号输出电路能够根据处理信号输出人体检测信号，实现了对人体是否坐在感应坐垫上的准确检测，并且整体电路的结构简单，易于实现，有利于降低成本。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种人体感应坐垫的检测电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种人体感应坐垫的检测电路的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的又一种人体感应坐垫的检测电路的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种人体感应坐垫的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

图1为本实用新型实施例提供的一种人体感应坐垫的检测电路的结构示意图，如图1所示，该人体感应坐垫的检测电路包括电容式传感器10、信号采集电路20、信号处理电路30和信号输出电路40；电容式传感器10包括电容极板和电容信号输出端OUT0，电容极板与电容信号输出端OUT0电连接；电容式传感器10用于在电容极板与人体构成电容时，通过电容信号输出端OUT0输出电容检测信号；信号采集电路20的输入端与电容信号输出端OUT0电连接，信号采集电路20的输出端与信号处理电路30的输入端电连接；信号采集电路20用于根据电容检测信号，输出脉冲检测信号；信号处理电路30的输出端与信号输出电路40的输入端电连接；信号处理电路30用于根据脉冲检测信号，输出处理信号；信号输出电路40用于根据处理信号，输出人体检测信号。

具体的，电容式传感器10可以设置于人体感应坐垫中，其电容极板可以为柔性导电材料，且电容极板的外部可以用柔性绝缘材料包裹，当没有人体坐在感应坐垫上时，电容式传感器10的电容极板与大地构成一个感应电容(假设为第一感应电容)，在周围环境不变的情况下，该感应电容的容值为固定不变的一个微小值，即根据电容检测信号确定的电压值较小；由于人体导电，因此当有人体坐在感应坐垫上时，人体与大地构成的感应电容与第一感应电容并联，使得总的电容值较大，此时根据电容检测信号确定的电压值较大；因此可以根据电容式传感器10通过电容信号输出端OUT0电容检测信号检测感应坐垫上是否有人坐；信号采集电路20用于采集电容式传感器10输出的电容检测信号，并将该信号进行整形和逆变等处理后输出较为容易识别的脉冲检测信号，信号处理电路30用于根据脉冲检测信号输出处理信号，以使得信号输出电路40能够根据处理信号输出人体检测信号，信号输出电路可以连接外部控制器，从而外部控制器可以根据人体检测信号实现不同的功能。

本实用新型实施例提供的人体感应坐垫的检测电路，通过电容式传感器检测人体是否坐在感应坐垫上，并且设置了信号采集电路对采集的电容检测信号进行整形和逆变后输出容易识别的脉冲检测信号，信号处理电路根据对根据脉冲检测信号输出处理信号，以使得信号输出电路能够根据处理信号输出人体检测信号，实现了对人体是否坐在感应坐垫上的准确检测，并且整体电路的结构简单，易于实现，有利于降低成本。

可选的，图2是本实用新型实施例提供的另一种人体感应坐垫的检测电路的结构示意图，如图2所示，信号采集电路20包括施密特触发逆变器21，施密特触发逆变器21的信号输入端IN1与电容信号输出端OUT0电连接，施密特触发逆变器21的信号输出端OUT1与信号处理电路30的输入端电连接。

具体的，由于存在干扰及电容特性等原因，电容式传感器10输出的电容检测信号的信号波形通常不规则，施密特触发逆变器能够将接收的不规则信号进行整形和逆变，使其成为规则的方波脉冲信号，因此可以通过施密特触发逆变器21对电容检测信号进行整形和逆变，使其成为容易识别的规则的脉冲检测信号，以供信号处理电路30能够根据规则的脉冲检测信号输出准确的处理信号。

可选的，参考图2，信号采集电路20还包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2和第一二极管D1；第一电阻R1的第一端与电容式传感器10电连接，第一电阻R1的第二端通过第一电容C1与施密特触发逆变器21的信号输入端IN1电连接；第二电阻R2的第一端与施密特触发逆变器21的信号输出端OUT1电连接，第二电阻R2的第二端通过第二电容C2接地，第二电阻R2的第二端还与第一二极管D1的阴极和信号处理电路30的输入端电连接，第一二极管D1的阳极接地。

具体的，第一电阻R1和第二电阻R2用于限流，第一电容C1用于将来自电容式传感器10的检测信号耦合至施密特触发逆变器21的信号输入端IN1，第一电容C1用于对传输至信号处理电路30的脉冲检测信号进行滤波，第一二极管D1为瞬态抑制二极管，用于防静电。其中，第一电阻R1的阻值可以为100Ω，第二电阻R2的阻值可以为100KΩ。

可选的，继续参考图2，信号采集电路20还包括第二二极管D2和第三电容C3；第二二极管D2的阴极与第一供电电源E0的正极“+”和施密特触发逆变器21的供电端VCC电连接，第二二极管D2的阳极与第一供电电源E0的负极“-”和施密特触发逆变器的接地端GND电连接，施密特触发逆变器的接地端GND还接地；第三电容C3的两端分别与施密特触发逆变器21的供电端VCC和接地端GND电连接。

具体的，第二二极管D2为瞬态抑制二极管，用于防静电；第三电容C3为滤波电容，用于滤除干扰信号，对施密特触发逆变器21起到保护作用。

可选的，图3是本实用新型实施例提供的有又一种人体感应坐垫的检测电路的结构示意图，如图3所示，信号采集电路20还包括PWM信号接收端PIN；信号处理电路30还包括PWM信号输出端POUT；PWM信号输出端POUT与PWM信号接收端PIN电连接。

具体的，为了使信号采集电路20输出的脉冲检测信号，其脉冲波形更明显，以便于信号处理电路30进行识别并处理，信号采集电路20还可以通过PWM信号接收端PIN接收PWM信号(脉冲调制信号)，由于PWM信号为方波脉冲信号，如此电容检测信号与PWM信号叠加后传输至信号采集电路20的信号输入端，使得信号采集电路20接收的信号其脉冲波形较为明显，从而使得整形和逆变后的脉冲检测信号脉冲波形的波动也较为明显，从而信号处理电路30能够进行准确的识别并处理。

可选的，参考图3，信号采集电路20还包括第三电阻R3、第三二极管D3和第四电容C4；第三电阻R3电连接于PWM信号接收端PIN和施密特触发逆变器21的信号接收端IN1之间；第三二极管D3的阴极与PWM信号接收端PIN电连接，第三二极管D3的阳极与施密特触发逆变器21的信号接收端IN1电连接；PWM信号接收端PIN还通过第四电容C4接地。

具体的，第三电阻R3用于限流，其阻值可根据设计需求自行设置，例如为4.7KΩ；第三二极管D3为高频开关二极管，在PWM信号频率较高时能够单向导通，将PWM信号隔离传输至施密特触发逆变器21的信号接收端IN1。

可选的，参考图2或图3，信号处理电路30包括单片机31；单片机31的信号输入端IN2与信号采集电路20的信号输出端电连接，单片机31的信号输出端OUT2与信号输出电路40的输入端电连接。

具体的，单片机31可以根据脉冲检测信号输出处理信号至信号输出电路40；例如，当单片机31接收的脉冲检测信号为高电平时，其信号输出端OUT2输出高电平的处理信号；当单片机31接收的脉冲检测信号为低电平时，其信号输出端OUT2输出低电平的处理信号。

示例性的，单片机31的信号输出端OUT2和信号输出电路40的输入端之间还可以通过第八电阻R8电连接，用于限流，并且还可以设置第五二极管D5，使第八电阻R8和信号输出电路40的连接节点与第五二极管D5的阴极电连接，第五二极管D5的阳极接地，用于防静电。其中，第八电阻R8的阻值可以为100Ω。

可选的，继续参考2或图3，信号输出电路40包括：第一晶体管T1、第五电阻R5和第六电阻R6；第一晶体管T1的控制极通过第五电阻R5与信号处理电路30的输出端电连接，第一晶体管T1的第一极通过第六电阻R6与第二供电电源V0电连接，第一晶体管T1的第一极还与信号输出电路40的输出端电连接，第一晶体管T1的第二极接地。

具体的，第一晶体管T1可以为N型三极管，其控制极可以为基极，第一极可以为集电极，第二极可以为发射极；则当处理信号为高电平时，第一晶体管T1导通，第一晶体管T1的集电极将低电平信号输出至信号输出电路40的输出端，当处理信号为低电平时，第一晶体管T1处于断开状态，则其集电极将高电平信号输出至信号输出电路40的输出端；如此，当信号输出电路40的输出端与外部控制器电连接时，外部控制器可根据处理信号确定是否有人体坐在感应坐垫上。示例性的，当有人体坐在感应坐垫上时，电容式传感器10提供至信号采集电路20的电压升高，从而信号采集电路20输出高电平的脉冲检测信号，单片机31根据该高电平的脉冲检测信号输出高电平的处理信号，使得第一晶体管T1导通输出低电平的人体检测信号至外部控制器，则外部控制器可根据该低电平的人体检测信号确定此时有人体坐在感应坐垫上；反之，没有人体坐在感应坐垫上时，电容式传感器10提供至信号采集电路20的电压较小，从而信号采集电路20输出低电平的脉冲检测信号，单片机31根据该低电平的脉冲检测信号输出电平的处理信号，使得第一晶体管T1导通输出低电平的人体检测信号至外部控制器，则外部控制器可根据该低电平的人体检测信号确定此时感应坐垫上没有人坐。示例性的，第五电阻R5的阻值可以为10KΩ，第六电阻R6的阻值可以为2.2KΩ，第二供电电源V0提供的电压可以为3.4V。

可选的，继续参考图2或图3，信号输出电路40还包括：第七电阻R7、第四二极管D4；第七电阻R7电连接于第一晶体管T1的控制极和接地端GND之间；第四二极管D4的阴极与第一晶体管T1的第一极电连接，第四二极管D4的阳极接地。

具体的，第七电阻R7用于限流，其阻值可以根据设计需要自行设置，例如为10KΩ，第四二极管D4用于防静电，以在第一晶体管T1的集电极输出的电压过大时，将传输至信号输出电路40输出端的电压稳定在一定值。

基于同一发明构思，本实用新型实施例还提供一种人体感应坐垫，包括本实用新型任一实施例提供的人体感应坐垫的检测电路，因此包括本实用新型任一实施例提供的人体感应坐垫的检测电路的技术特征，能够达到本实用新型任一实施例提供的人体感应坐垫的检测电路的有益效果，相同之处可参照上述对本实用新型实施例提供的人体感应坐垫的检测电路的描述，在此不再赘述。

图4是本实用新型实施例提供的一种人体感应坐垫的结构示意图，如图4所示，电容式传感器10可以设置于人体感应坐垫中，其电容极板可以为柔性导电材料，且电容极板的外部可以用柔性绝缘材料包裹，以提高感应坐垫的舒适感，信号采集电路、信号处理电路以及信号输出电路均集成于电路板01中。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种人体感应坐垫的检测电路，其特征在于，包括：电容式传感器、信号采集电路、信号处理电路和信号输出电路；

所述电容式传感器包括电容极板和电容信号输出端，所述电容极板与所述电容信号输出端电连接；所述电容式传感器用于在所述电容极板与人体构成电容时，通过电容信号输出端输出电容检测信号；

所述信号采集电路的输入端与所述电容信号输出端电连接，所述信号采集电路的输出端与所述信号处理电路的输入端电连接；所述信号采集电路用于根据所述电容检测信号，输出脉冲检测信号；

所述信号处理电路的输出端与所述信号输出电路的输入端电连接；所述信号处理电路用于根据所述脉冲检测信号，输出处理信号；

所述信号输出电路用于根据处理信号，输出人体检测信号。

2.根据权利要求1所述的人体感应坐垫的检测电路，其特征在于，所述信号采集电路包括施密特触发逆变器，所述施密特触发逆变器的信号输入端与所述电容信号输出端电连接，所述施密特触发逆变器的信号输出端与所述信号处理电路的输入端电连接。

3.根据权利要求2所述的人体感应坐垫的检测电路，其特征在于，所述信号采集电路还包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容和第一二极管；

所述第一电阻的第一端与所述电容式传感器电连接，所述第一电阻的第二端通过所述第一电容与所述施密特触发逆变器的信号输入端电连接；

所述第二电阻的第一端与所述施密特触发逆变器的信号输出端电连接，所述第二电阻的第二端通过所述第二电容接地，所述第二电阻的第二端还与所述第一二极管的阴极和所述信号处理电路的输入端电连接，所述第一二极管的阳极接地。

4.根据权利要求3所述的人体感应坐垫的检测电路，其特征在于，所述信号采集电路还包括第二二极管和第三电容；

所述第二二极管的阴极与第一供电电源的正极和所述施密特触发逆变器的供电端电连接，所述第二二极管的阳极与所述第一供电电源的负极和所述施密特触发逆变器的接地端电连接，所述施密特触发逆变器的接地端还接地；

所述第三电容的两端分别与所述施密特触发逆变器的供电端和接地端电连接。

5.根据权利要求2所述的人体感应坐垫的检测电路，其特征在于，所述信号采集电路还包括PWM信号接收端；所述信号处理电路还包括PWM信号输出端；所述PWM信号输出端与所述PWM信号接收端电连接。

6.根据权利要求5所述的人体感应坐垫的检测电路，其特征在于，所述信号采集电路还包括第三电阻、第三二极管和第四电容；

所述第三电阻电连接于所述PWM信号接收端和所述施密特触发逆变器的信号接收端之间；

所述第三二极管的阴极与所述PWM信号接收端电连接，所述第三二极管的阳极与所述施密特触发逆变器的信号接收端电连接；

所述PWM信号接收端还通过所述第四电容接地。

7.根据权利要求1所述的人体感应坐垫的检测电路，其特征在于，所述信号处理电路包括：单片机；

所述单片机的信号输入端与所述信号采集电路的信号输出端电连接，所述单片机的信号输出端与所述信号输出电路的输入端电连接。

8.根据权利要求1所述的人体感应坐垫的检测电路，其特征在于，所述信号输出电路包括：第一晶体管、第五电阻和第六电阻；

所述第一晶体管的控制极通过所述第五电阻与所述信号处理电路的输出端电连接，所述第一晶体管的第一极通过所述第六电阻与第二供电电源电连接，所述第一晶体管的第一极还与所述信号输出电路的输出端电连接，所述第一晶体管的第二极接地。

9.根据权利要求8所述的人体感应坐垫的检测电路，其特征在于，信号输出电路还包括：第七电阻、第四二极管；

所述第七电阻电连接于所述第一晶体管的控制极和接地端之间；

所述第四二极管的阴极与所述第一晶体管的第一极电连接，所述第四二极管的阳极接地。

10.一种人体感应坐垫，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的人体感应坐垫的检测电路。

Images