CN219645701U - 一种健康监护传感电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及健康监护的技术领域，尤其是涉及一种健康监护传感电路，其包括压电检测模块、第一放大电路、滤波电路和第二放大电路，压电检测模块用于检测受压形变并转换为相应的电信号以输出相应的检测信号，第一放大电路连接于压电检测模块以接收检测信号，并将检测信号进行初级放大以输出相应的第一放大信号，滤波电路连接于第一放大电路以接收第一放大信号，并对第一放大信号进行滤波以输出滤波信号，第二放大电路连接于滤波电路以接收滤波信号，并对滤波信号进行尾级放大以输出相应的第二放大信号。本申请具有提高健康监护设备的监测精度的效果。

Description

一种健康监护传感电路

技术领域

本申请涉及健康监护的技术领域，尤其是涉及一种健康监护传感电路。

背景技术

随着科技的进步，现在对人体健康的监护工作越来越受到人们的关注，而在城市中生活的人群，可以自由地前往医院进行健康检测，同时也有各种各样的健康监护设备方便实时对自身的身体健康信息进行监护。

一些环境中，因为管理方式的原因，使得这些环境中的人员无法自由的选择或购买相应的健康监护设备，只能选用统一配置的、方便管理较为严格的环境中使用的健康监护设备，而这类健康监护设备受成本限制皆普遍存在监测数据不准确的问题。

实用新型内容

为了提高健康监护设备的监测精度，本申请提供一种健康监护传感电路。

本申请提供的一种健康监护传感电路，采用如下的技术方案：

一种健康监护传感电路，包括压电检测模块、第一放大电路、滤波电路和第二放大电路，所述压电检测模块用于检测受压形变并转换为相应的电信号以输出相应的检测信号，所述第一放大电路连接于所述压电检测模块以接收检测信号，并将所述检测信号进行初级放大以输出相应的第一放大信号，所述滤波电路连接于所述第一放大电路以接收第一放大信号，并对所述第一放大信号进行滤波以输出滤波信号，所述第二放大电路连接于所述滤波电路以接收滤波信号，并对所述滤波信号进行尾级放大以输出相应的第二放大信号。

优选的，所述检测信号包括心跳信号，所述第一放大电路包括第一心率放大电路，所述滤波电路包括心率滤波电路，所述第二放大电路包括第二心率放大电路，所述第一心率放大电路连接于所述压电检测模块以接收心跳信号，并将所述心跳信号进行放大以输出相应的第一心跳放大信号，所述心率滤波电路连接于所述第一心率放大电路以接收第一心跳放大信号，并对所述第一心跳放大信号进行滤波以输出心跳滤波信号，所述第二心率放大电路连接于所述心率滤波电路以接收心跳滤波信号，并对所述心跳滤波信号进行尾级放大以输出相应的第二心跳放大信号。

优选的，所述检测信号包括呼吸信号，所述第一放大电路包括第一呼吸放大电路，所述滤波电路包括呼吸滤波电路，所述第二放大电路包括第二呼吸放大电路，所述第一呼吸放大电路连接于所述压电检测模块以接收呼吸信号，并将所述呼吸信号进行放大以输出相应的第一呼吸放大信号，所述呼吸滤波电路连接于所述第一呼吸放大电路以接收第一呼吸放大信号，并对所述第一呼吸放大信号进行滤波以输出呼吸滤波信号，所述第二呼吸放大电路连接于所述呼吸滤波电路以接收呼吸滤波信号，并对所述呼吸滤波信号进行尾级放大以输出相应的第二心跳放大信号。

通过采用上述技术方案，通过压电检测模块对人体的压感进行检测，并将检测到的信号转换为电信号，分别表示心跳信号和呼吸信号，并通过两个放大电路和滤波电路对人体信号进行放大、去噪处理，实现将人体心脏微振动信号转化为干净的心冲击信号，以此得到精度更好、效果更好的监控监护信息，实现效果更好、成本更低的健康监护工作。

优选的，所述滤波电路包括低通滤波电路和高通滤波电路，所述低通滤波电路连接于所述第一放大电路以接收第一放大信号，并对所述第一放大信号进行低通滤波以输出相应的低通滤波信号，所述高通滤波电路连接于低通滤波电路以接收低通滤波信号，并对所述低通滤波信号进行高通滤波以输出相应的滤波信号。

优选的，还包括电源管理模块，所述电源管理模块包括电池、充电管理电路和稳压管理电路，所述充电管理电路用于接收供电信号，并根据所述供电信号输出相应的充电管理信号，所述稳压管理电路连接于所述充电管理电路以接收充电管理信号，并对所述充电管理信号进行稳压以输出相应的稳压信号至所述电池。

通过采用上述技术方案，充电管理模块可以根据实时充电数据进行充电模块的转换和显示，稳压管理电路实现整个供电、充电线路的稳压工作。

优选的，所述电源管理模块还包括充电开关电路，所述充电开关电路连接于所述充电管理电路以接收所述充电管理信号，并根据所述充电管理信号控制充电的通断。

通过采用上述技术方案，充电开关电路用于在充电或不充电时实现开关控制，保护电池。

优选的，所述电源管理模块还包括正反接充电电路，所述正反接充电电路一端连接于重充电端口，另一端连接于所述充电管理电路，所述正反接充电电路用于错接保护。

通过采用上述技术方案，使得充电插口可以沿正向和反向任意方向插至供电端，实现反接保护，使得后端的元器件不会受到伤害，且充电更便捷。

优选的，还包括无线通信模块，所述无线通信模块连接于所述第二放大电路以接收第二放大信号，并将所述第二放大信号进行无线转送输出。

优选的，还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块连接于所述第二放大电路以接收所述第二放大信号，并输出相应的蓝牙信号。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过压电检测模块对人体的压感进行检测，并将检测到的信号转换为电信号，分别表示心跳信号和呼吸信号，并通过两个放大电路和滤波电路对人体信号进行放大、去噪处理，实现将人体心脏微振动信号转化为干净的心冲击信号，以此得到精度更好、效果更好的监控监护信息，实现效果更好、成本更低的健康监护工作；

2.充电管理模块可以根据实时充电数据进行充电模块的转换和显示，稳压管理电路实现整个供电、充电线路的稳压工作；

3.使得充电插口可以沿正向和反向任意方向插至供电端，实现反接保护，使得后端的元器件不会受到伤害，且充电更便捷。

附图说明

图1是本申请实施例的整体模块示意图；

图2是本申请实施例中压电检测模块、第一放大电路、滤波电路和第二放大电路的电路连接示意图；

图3是本申请实施例中电源管理模块的电路连接示意图；

图4是本申请实施例中主控模块的电路连接示意图。

附图标记说明：1、压电检测模块；2、第一放大电路；21、第一心率放大电路；22、第一呼吸放大电路；3、滤波电路；31、低通滤波电路；32、高通滤波电路；4、第二放大电路；41、第二心率放大电路；42、第二呼吸放大电路；5、电源管理模块；51、充电管理电路；52、稳压管理电路；53、正反接充电电路；54、充电开关电路；6、主控模块；61、蓝牙模块；62、无线通信模块；63、存储模块。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种健康监护传感电路。

如图1和图2所示，一种健康监护传感电路包括压电检测模块1、第一放大电路2、滤波电路3和第二放大电路4。

压电检测模块1用于检测受压形变并转换为相应的电信号以输出相应的检测信号，第一放大电路2连接于压电检测模块1以接收检测信号，并将检测信号进行初级放大以输出相应的第一放大信号，滤波电路3连接于第一放大电路2以接收第一放大信号，并对第一放大信号进行滤波以输出滤波信号，第二放大电路4连接于滤波电路3以接收滤波信号，并对滤波信号进行尾级放大以输出相应的第二放大信号。

压电检测模块1为压电传感器，压电传感器的膜条经过拉伸后，它将在电极上下表面之间产生一个与延长量成正比的电信号。通常认为压电材料会响应压力，但在使用压电薄膜的情况下，由于薄膜元件的特殊几何形状，当纵向施加非常小的力时，在薄膜的横截面可产生非常高的应力，而在薄膜表面的较大区域施加相同水平的力则会产生低得多的应力。因此，压电薄膜表现出了针对动态应变的非凡敏感性，通常对于 28 μm 厚的聚偏二氟乙烯，每微应变（ppm 级的长度变化）产生的电压级别为 10 至 15 mV。

当压电传感器根据人体的心跳而产生微弱振动产生相应的振动频率时，其可以根据振动频率获取胸壁运动的细节信息，例如胸壁运动表现为大约四秒周期的缓慢周期信号，而单次心跳可看出约为1/s(60 bpm)，而在电子接口上选择一个非常低的频率限值，就可以看到呼吸频率，以此实现对心跳、呼吸等健康信息的监控，故相应的，本申请实施例中的检测信号包括心跳信号和呼吸信号。

第一放大电路2包括第一心率放大电路21和第一呼吸放大电路22，这两者皆用于对检测信号进行初级放大处理。滤波电路3包括心率滤波电路3和呼吸滤波电路3，这两者皆是用于对经过初次放大的信号进行滤波处理，除去杂质。第二放大电路4包括第二心率放大电路41和第二呼吸放大电路42，这两者皆是为了对经过滤波后的尾级信号进行放大。经过两次放大和一次滤波后，使得监测效果较好，精度较高。

其中，滤波电路3还包括低通滤波电路31和高通滤波电路32，其中，通滤波电路3连接于第一放大电路2以接收第一放大信号，并对第一放大信号进行低通滤波以输出相应的低通滤波信号，高通滤波电路32连接于低通滤波电路31以接收低通滤波信号，并对低通滤波信号进行高通滤波以输出相应的滤波信号。

其中，用于对呼吸信号进行滤波和心跳信号进行滤波时，都各连接有相应的低通滤波电路31和高通滤波电路32。

具体的，第一心率放大电路21通过运放U6A实现，对心跳信号进行滤波的低通滤波电路31和高通滤波电路32分别使用运放U6B和运放U6C实现，最后的第二心率放大电路41通过运放U6D实现。

第一呼吸放大电路22用过运放U7A实现，对呼吸信号进行滤波的低通滤波电路31和高通滤波电路32分别使用运放U7B和U7C实现，最后的第二呼吸放大电路42通过运放U7D实现

如图1和图3所示，还包括电源管理模块5，电源管理模块5包括电池、充电管理电路51和稳压管理电路52，充电管理电路51用于接收供电信号，并根据供电信号输出相应的充电管理信号，稳压管理电路52连接于充电管理电路51以接收充电管理信号，并对充电管理信号进行稳压以输出相应的稳压信号至电池。

充电管理电路51在本申请实施例中选用型号为PW4052的充电管理IC，其使用于单节锂电池、自带过充过压、过流、过温保护功能，采用开关型的工作模式，能够为单节锂电池提供快速、高效且简单的充电管理解决方案。

PW4052 采用三段式充电管理，当电池电压低于2.9V（Typ）时，采用涓流模式充电，充电电流为满充电流的2/10（Typ）；当电池电压高于2.9V（Typ）时，采用全电流充电，充电电流由外部的SENSE电阻设定；当电池接近浮充电压时，采用恒压充电，充电电流逐渐减小；当充电电流减小至2/10（Typ）电流时，充电完成；如果电池电压降低至再充电电压4.05V（Typ）时，PW4052会再次重启充电；当去掉输入电源时，芯片自动进入休眠模式，电池的漏电电流降至2uA（Typ）。

正常情况下，当充电进行时，CHRG引脚为低电平，STDBY引脚为高阻态，其CHRG引脚和STDBY引脚上皆电连接有LED元件，其可以根据CHRG引脚和STDBY引脚的输出状态显示不同的充电过程，具体包括：当CHRG引脚的LED亮起，STDBY引脚上的LED不亮时，CHRG引脚为高阻态，STDBY引脚为低电平，这时表示充电完成；当CHRG引脚的LED不亮起，STDBY引脚上的LED亮时，CHRG引脚为低电平，STDBY引脚为高阻态，这时表示正在涓流或恒流充电中；若CHRG引脚的LED亮起，STDBY引脚上的LED也亮起时，CHRG引脚为高阻态，STDBY引脚也为高阻态，这时表示可能为温度检测错误或处于休眠状态。

稳压管理电路52包括两个型号为ADP150AUJZ-3.3-R7的固定电压稳压器，两个固定电压稳压器互相并联以起到稳压的效果。

电源管理模块5还包括正反接充电电路53，正反接充电电路53包括mos管Q1、mos管Q2、mos管Q3和mos管Q4，其中，mos管Q1的源极连接于型号为DC-003A的电源插头的一端接口，mos管Q1的栅极连接于mos管Q3的漏极，mos管Q1的漏极接地；mos管Q2的源极连接于电源插头的另一端接口，mos管Q2的栅极连接于mos管Q1的源极，mos管Q2的漏极接地；mos管Q3的源极连接于充电管理模块，mos管Q3的栅极连接于mos管Q4的栅极，mos管Q4的源极连接于充电管理模块，mos管Q4的漏极连接于mos管Q1的源极；其中mos管Q1和mos管Q2为NMOS，mos管Q3和mos管Q4为PMOS。

如图3所示，若电源插头的端口3为高，电源插头的端口4为低，正电位通过P沟道的mos管Q4的正向偏置二极管施加到源极，这样mos管Q4的栅极就处于电池负极的电位，从而导通；N沟道的mos管Q2的栅极处于电池正极的电位，故也导通，这就是当电源插头在这种插法下，mos管Q2和mos管Q4导通，mos管Q1和mos管Q3保持断开。

若电源插头的端口3为低，电源插头的端口4为高时，正电位通过P沟道的mos管Q3的正向偏置二极管施加到源极，这样mos管Q3的栅极就处于电池负极的电位，从而导通；N沟道的mos管Q1的栅极处于电池正极的电位，故也导通，这就是当电源插头在这种插法下，mos管Q1和mos管Q3导通，mos管Q2和mos管Q4保持断开。

以此实现防反接电路设计，正负接都可以正常供电，不会因反接而伤害后端电路，且同时进行了错接保护。

进一步的，电源管理模块5还包括充电开关电路54，充电开关电路54连接于充电管理电路51以接收充电管理信号，并根据充电管理信号控制充电的通断。

具体的，如图1和图3所示，充电开关电路54包括mos管Q5和mos管Q6，两个mos管互相并联，其中mos管Q5为NMOS，mos管Q6为PMOS。mos管Q5的漏极接DC交流端，源极连接于稳压管理模块，栅极连接于mos管Q6的漏极；mos管Q6的源极连接于稳压管理模块，栅极接地。

通过mos管Q5和mos管Q6的配合，实现给锂电池充电时mos管Q5打开，mos管Q6关断，反之若不给锂电池充电，则mos管Q5关断，mos管Q6打开。

如图1和图4所示，进一步的，还包括无线通信模块62、蓝牙模块61，无线通信模块62连接于第二放大电路4以接收第二放大信号，并将第二放大信号进行无线转送输出，蓝牙模块61连接于第二放大电路4以接收第二放大信号，并根据第二放大信号输出相应的蓝牙信号。

进一步的，还包括存储模块63，存储模块63连接于第二放大电路4以接收第二放大信号，并对第二放大信号进行存储。

在本申请实施例中，蓝牙模块61、无线通信模块62和存储模块63皆集成在型号为nRF52的主控模块6U4内，该模块自带无线、蓝牙、存储功能，主控芯片主要是对其他电路进行控制作用。

最后得到的人体心率、呼吸信息通过蓝牙模块61或无线模块传输至网关，网关通过以太网的方式传到PC端进行显示，方便工作人员查看。

实施原理为：

通过压电检测模块1对人体的压感进行检测，并将检测到的信号转换为电信号，分别表示心跳信号和呼吸信号，并通过两个放大电路和滤波电路3对人体信号进行放大、去噪处理，实现将人体心脏微振动信号转化为干净的心冲击信号，以此得到精度更好、效果更好的监控监护信息，实现效果更好、成本更低的健康监护工作。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种健康监护传感电路，其特征在于：包括压电检测模块（1）、第一放大电路（2）、滤波电路（3）和第二放大电路（4），所述压电检测模块（1）用于检测受压形变并转换为相应的电信号以输出相应的检测信号，具体的，所述压电检测模块（1）为压电传感器，所述检测信号包括心跳信号和呼吸信号，所述第一放大电路（2）连接于所述压电检测模块（1）以接收检测信号，并将所述检测信号进行初级放大以输出相应的第一放大信号，所述滤波电路（3）连接于所述第一放大电路（2）以接收第一放大信号，并对所述第一放大信号进行滤波以输出滤波信号，所述第二放大电路（4）连接于所述滤波电路（3）以接收滤波信号，并对所述滤波信号进行尾级放大以输出相应的第二放大信号；

所述第一放大电路（2）包括第一心率放大电路（21），所述滤波电路（3）包括心率滤波电路（3），所述第二放大电路（4）包括第二心率放大电路（41），所述第一心率放大电路（21）连接于所述压电检测模块（1）以接收心跳信号，并将所述心跳信号进行放大以输出相应的第一心跳放大信号，所述心率滤波电路（3）连接于所述第一心率放大电路（21）以接收第一心跳放大信号，并对所述第一心跳放大信号进行滤波以输出心跳滤波信号，所述第二心率放大电路（41）连接于所述心率滤波电路（3）以接收心跳滤波信号，并对所述心跳滤波信号进行尾级放大以输出相应的第二心跳放大信号；

所述第一放大电路（2）还包括第一呼吸放大电路（22），所述滤波电路（3）还包括呼吸滤波电路（3），所述第二放大电路（4）还包括第二呼吸放大电路（42），所述第一呼吸放大电路（22）连接于所述压电检测模块（1）以接收呼吸信号，并将所述呼吸信号进行放大以输出相应的第一呼吸放大信号，所述呼吸滤波电路（3）连接于所述第一呼吸放大电路（22）以接收第一呼吸放大信号，并对所述第一呼吸放大信号进行滤波以输出呼吸滤波信号，所述第二呼吸放大电路（42）连接于所述呼吸滤波电路（3）以接收呼吸滤波信号，并对所述呼吸滤波信号进行尾级放大以输出相应的第二心跳放大信号。

2.根据权利要求1所述的一种健康监护传感电路，其特征在于：所述滤波电路（3）包括低通滤波电路（31）和高通滤波电路（32），所述低通滤波电路（31）连接于所述第一放大电路（2）以接收第一放大信号，并对所述第一放大信号进行低通滤波以输出相应的低通滤波信号，所述高通滤波电路（32）连接于低通滤波电路（31）以接收低通滤波信号，并对所述低通滤波信号进行高通滤波以输出相应的滤波信号。

3.根据权利要求1所述的一种健康监护传感电路，其特征在于：还包括电源管理模块（5），所述电源管理模块（5）包括电池、充电管理电路（51）和稳压管理电路（52），所述充电管理电路（51）用于接收供电信号，并根据所述供电信号输出相应的充电管理信号，所述稳压管理电路（52）连接于所述充电管理电路（51）以接收充电管理信号，并对所述充电管理信号进行稳压以输出相应的稳压信号至所述电池。

4.根据权利要求3所述的一种健康监护传感电路，其特征在于：所述电源管理模块（5）还包括充电开关电路（54），所述充电开关电路（54）连接于所述充电管理电路（51）以接收所述充电管理信号，并根据所述充电管理信号控制充电的通断。

5.根据权利要求4所述的一种健康监护传感电路，其特征在于：所述电源管理模块（5）还包括正反接充电电路（53），所述正反接充电电路（53）一端连接于充电端口，另一端连接于所述充电管理电路（51），所述正反接充电电路（53）用于错接保护。

6.根据权利要求1所述的一种健康监护传感电路，其特征在于：还包括无线通信模块（62），所述无线通信模块（62）连接于所述第二放大电路（4）以接收第二放大信号，并将所述第二放大信号进行无线转送输出。

7.根据权利要求6所述的一种健康监护传感电路，其特征在于：还包括蓝牙模块（61），所述蓝牙模块（61）连接于所述第二放大电路（4）以接收所述第二放大信号，并输出相应的蓝牙信号。