太阳能放电电路和太阳能放电控制器组成的太阳能放电模块彼此独立，充电和放电过程独立进行，从而可以大幅度降低功耗，进一步延长待机、使用时间。电源管理模块的太阳能充电模式中，采用高效能、高光电转换效率的多晶硅薄膜型太阳能电池，这种多晶硅薄膜型太阳能电池在保持高光电转换效率的同时，使得太阳能电池得以薄膜化，一方面减小了太阳能电池的体积，提供更舒适的可穿戴体验，另一方面，降低了太阳能电池的生产成本，提高了本实施例的市场竞争力。
[0044]具体的，所述太阳能充电控制器的电路图如图5(a)所示，U2起电压比较和震荡作用，其中U2A是核心控制元件，VD3为红绿双色指示LED灯，用于指示充电工作状态，由U2B驱动，根据充电电池的参数指标，通过精密电位器RVl设定浮充电压，RTl为热敏电阻，用于微调不同温度时的浮充电压值。当偶尔发生电池过充时，将开关SW2接通可设置更高的浮充电压，起到补偿均衡的作用。VT2为电源开关，VD4为肖特基二极管，防止蓄电池向太阳能电池方向放电，VD5起蓄电池保护反接作用(见图5(b))，当极性接反时熔断器熔丝烧断，保护电路其余部分免遭损坏。当电池电压低于设定的浮充电压时，U2A输出高电平，LED指示红色，光耦导通使能开关管VT2，太阳能电池向蓄电池充电，当充电电压达到设定浮充电压值时进入浮充状态，LED进入双色闪烁指示状态。
[0045]具体的，所述太阳能放电控制器的电路图如图6所示，将开关SI切换至开位置时，供电激活集成运放工作，此时，如果蓄电池电压高于低电压指令(Low VoltageDirective, LVD)电压值，电压比较器输出低电压，VT5截止，上半部分电路驱动VT3，蓄电池为负载正常供电，如果蓄电池电压低于LVD电压值，VT5导通使得通断控制端输出低电压将VT3关断，切断负载电源，为避免负载在LVD电压值附近反复地进行通断操作，此时，将开关SI切换至关位置以自锁，同时关断放电控制系统以实现节能，发光二极管VD14用以提示电池电压接近LVD电压值，调节电位器RV2可调节LVD电压值。
[0046]具体的，所述太阳能充电电路图如图7所示，由单相桥式整流电路D和电感L滤波电路组成滤波单元，D可使太阳能电池始终向蓄电池充电而蓄电池不会向太阳能电池供电，且太阳能电池在光线骤变时产生交流电流或与蓄电池反接时，只能向蓄电池充电，滤波电路滤波整流后输出电压的稳波，使充电电流更稳定。
[0047]具体的，所述太阳能放电电路图如图8所示，采取两级电保护装置，以防外界短路或其他情况造成的电流骤增而损坏蓄电池以及其他电子元件，第一级保护采集高精密电阻R两段电压，当满足设定最大放电电流与高精密电阻阻值之积且持续20秒，确认短路，由混合信号微控制器控制Rll切断放电回路。第二级保护为防止第一级电流过大且未持续20秒，将对电路造成损害，此时增加自恢复保险丝，当流经的电流达到额定值时，自恢复保险丝温度上升，电阻迅速增大，电流迅速减小，当过流消失时，电子保险丝自动回复到初始状
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[0048]如图9所示，本实施例的工作流程如下:
[0049]开启可穿戴装置的总开关后，系统初始化，若按下按键时间超过3秒，血氧饱和度检测功能开启，否则血氧饱和度检测功能不开启，血氧饱和度检测功能开启后驱动血氧传感器中LED灯发射循环光波，若满足定时条件则集成模拟前端对采集的血氧饱和度信号进行滤波、光路分离、自动增益、AD转换，否则返回继续执行LED发射循环，处理后的信号进入混合信号微控制器进行存储、运算，运算结果可发送至蓝牙模块进行数据发送，也可以发送至液晶显示器进行血氧容积波波形、血氧饱和度数值和心率数值的显示，此时控制系统结束任务。
[0050]上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.基于可穿戴装置的血氧饱和度检测装置，其特征在于，包括血氧传感器、集成模拟前端、混合信号微控制器、蓝牙模块、显示装置、电源管理模块、太阳能电池、输入装置和指示灯，血氧传感器设置于可穿戴装置的背面，与皮肤接触，血氧传感器与集成模拟前端相连，并由集成模拟前端控制和供电，集成模拟前端通过SPI与混合信号微控制器相连，蓝牙模块通过UART与混合信号微控制器相连，蓝牙模块与外部网络连接；电源管理模块与太阳能电池相连，二者用于为血氧饱和度检测装置中集成模拟前端、混合信号微控制器、蓝牙模块、显示装置、指示灯供电；显示装置、输入装置、指示灯分别与混合信号微控制器相连，并由混合信号微控制器控制工作。
2.根据权利要求1所述的基于可穿戴装置的血氧饱和度检测装置，其特征在于，所述电源管理模块包括太阳能充电电路、太阳能放电电路、太阳能充电控制器、太阳能放电控制器、太阳能接口、蓄电池接口、负载接口和蓄电池，其中太阳能电池与太阳能接口连接，蓄电池接口与蓄电池连接，蓄电池还设有接口用于与外部充电电源连接；负载接口与所述混合信号微控制器连接；太阳能充电控制器控制太阳能充电电路工作，太阳能电池通过太阳能充电电路向蓄电池充电；太阳能放电控制器控制太阳能放电电路工作，蓄电池通过太阳能放电电路向血氧饱和度检测装置中集成模拟前端、混合信号微控制器、蓝牙模块、显示装置、指示灯供电。
3.根据权利要求2所述的基于可穿戴装置的血氧饱和度检测装置，其特征在于，由所述太阳能充电电路和所述太阳能充电控制器组成的太阳能充电模块与由所述太阳能放电电路和所述太阳能放电控制器组成的太阳能放电模块彼此独立，充电和放电过程独立进行。
4.根据权利要求1或3所述的基于可穿戴装置的血氧饱和度检测装置，其特征在于，所述太阳能电池采用多晶硅薄膜型太阳能电池。
5.根据权利要求1所述的基于可穿戴装置的血氧饱和度检测装置，其特征在于，所述蓝牙模块包括主控制模块、射频核心模块、通用外围设备接口模块、传感器接口模块和天线，所述主控制模块包括导线相连的主控制器、JTAG接口、ROM、闪存、SRAM ;所述射频核心模块包括导线相连的协控制器、数字锁相环、DSP调制解调器、SRAM, ROM和放大器，放大器与天线相连接；所述天线用于将信号发送到外部移动终端，并接收移动终端反馈结果，将反馈结果发送到显示装置显示；通用外围设备接口模块由导线相连的I2C、UART和SPI组成；传感器接口模块由导线相连的传感器控制器、ADC和比较器组成；主控制模块分别通过导线与射频核心模块、通用外围设备接口模块和传感器接口模块相连。
6.根据权利要求5所述的基于可穿戴装置的血氧饱和度检测装置，其特征在于，所述蓝牙模块采用蓝牙标准V4.0o
7.根据权利要求1所述的基于可穿戴装置的血氧饱和度检测装置，其特征在于，所述血氧传感器包括LED灯和接收头，LED灯由所述集成模拟前端驱动和供电，接收头用于接收LED灯所发出光波在通过人体组织后的反射光。
8.根据权利要求7所述的基于可穿戴装置的血氧饱和度检测装置，其特征在于，所述集成模拟前端选用TI公司的AFE4400芯片。
9.根据权利要求1所述的基于可穿戴装置的血氧饱和度检测装置，其特征在于，所述混合信号微控制器选用TI公司的MSP430FR5739微控制器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于可穿戴装置的血氧饱和度检测装置，包括血氧传感器、集成模拟前端、混合信号微控制器、蓝牙模块、显示装置、电源管理模块、太阳能电池、输入装置和指示灯，血氧传感器设置于可穿戴装置的背面，与皮肤接触，血氧传感器与集成模拟前端相连，集成模拟前端与混合信号微控制器相连，蓝牙模块分别与混合信号微控制器、外部网络连接；电源管理模块与太阳能电池相连，二者用于为检测装置中相关部件供电；输入装置用于启动可穿戴装置的血氧饱和度检测功能，指示灯用于显示可穿戴装置当前所处的血氧饱和度检测功能状态。本实用新型体积小、功耗极低，可利用太阳能充电，便于进行户外运动或者缺氧性疾病的血氧饱和度随时随地监测。
【IPC分类】A61B5-1455
【公开号】CN204428045
【申请号】CN201420768815
【发明人】吴凯, 杜欣, 陈秋兰
【申请人】华南理工大学, 广州双悠生物科技有限责任公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2014年12月8日