脉率检测电路及应用其的智能设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及具有生理体征检测功能的智能设备领域，尤其涉及一种脉率检测电路及应用其的智能设备。
【背景技术】
[0002]随着人们生活水平的提高，越来越多的家庭和个人开始关注生命健康状态，使得脉搏测量不再局限于医院和诊室。例如，对于运动爱好者而言，脉搏监测可以防止运动过量，并可根据运动后的脉率监测图来调整运动量。对于心脏病患者来说，长时间实时监测脉搏则有利于病情控制。
[0003]近年来，智能设备(例如智能手表、智能手环、智能眼镜等等)的发展，使得人们在爬山、跑步甚至睡眠时进行长时间的脉搏监测成为可能，并逐渐成为一种趋势和必然。这些智能设备一方面受限于自身体积而要求电池体积非常小，另一方面还要求续航能力长，这就导致其对内置的脉率检测电路的功耗要求非常苛刻。
[0004]目前，由于光电检测技术在临床医学应用中发展很快，而且光能避开强烈的电磁干扰，具有很高的绝缘性和非侵入性等优点，使得光电容积法电路成为监测脉搏中最为普遍的脉率检测电路。
[0005]如图1所示，传统的光电容积法电路包括供电单元110’、传感器单元310’和采集处理单元410’，该传感器单元310’包括发光体311’和光电转换电路312’。其中，发光体311’通过供电单元110’直接驱动发光，属于持续电流驱动方式，会导致检测过程中不必要的功率损耗。
[0006]因此，现有的脉率检测电路还存在着功耗过高的缺陷，导致智能设备的续航能力不够且使用寿命短，而无法满足长时间监测脉搏的目的。
【实用新型内容】
[0007]基于此，本实用新型的一个目的在于提供一种脉率检测电路，用于解决现有技术中脉率检测电路的功耗过高的问题。
[0008]本实用新型的另一个目的在于提供一种智能设备，用于解决现有技术中脉率检测电路的功耗过高的问题。
[0009]为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下:
[0010]—种脉率检测电路，包括供电单元、传感器单元和采集处理单元，其特征在于，还包括连接在所述供电单元与传感器单元之间的开关单元，以使得所述传感器单元仅在所述开关单元处于导通状态时能够输出脉搏交变信号至所述采集处理单元。
[0011]进一步地，所述开关单元包括第一开关和控制所述第一开关通断的脉冲波发生器。
[0012]进一步地，所述脉率检测电路还包括采样保持单元，以对所述传感器单元输出的脉搏交变信号进行跟踪输出。
[0013]进一步地，所述采样保持单元包括第二开关和电容，所述第二开关连接在所述传感器单元与采集处理单元之间并受控于所述开关单元，所述电容连接在所述第二开关与接地端之间。
[0014]进一步地，所述脉率检测电路还包括预放大单元，与所述采集处理单元的输入端相连，用以对输入至所述采集处理单元的脉搏交变信号进行预放大处理。
[0015]进一步地，所述脉率检测电路还包括限流电阻，与所述采集处理单元的输入端相连，用以调节输入至所述采集处理单元的脉搏交变信号的功率。
[0016]进一步地，所述采集处理单元包括滤波放大模块和信号处理模块，所述滤波放大模块将所述脉搏交变信号滤波放大后输入至所述信号处理模块，以通过所述信号处理电路对滤波放大所得到的脉搏交变信号进行模数转换、脉率计算、脉搏波形显示的处理。
[0017]进一步地，所述传感器单元包括发光体和光电转换模块，所述发光体由所述供电单元驱动发射光谱信号，所述光电转换模块将采集到的光谱信号转换为所述脉搏交变信号，并输出至所述采集处理单元。
[0018]—种智能设备，包括如上所述的脉率检测电路。
[0019]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0020]脉率检测电路包括供电单元、传感器单元和采集处理单元，通过在脉率检测电路中增设连接在供电单元与传感器单元之间的开关单元，使得传感器单元跟随开关单元的导通状态输出脉搏交变信号至采集处理单元，从而有效地解决了现有技术中脉率检测电路的功耗过高的问题，提高了智能设备的续航能力和使用寿命。
【附图说明】
[0021]图1为现有技术中光电容积法电路的原理图；
[0022]图2为一实施例的脉率检测电路的结构示意图；
[0023]图3为图2中开关单兀的结构不意图；
[0024]图4为图3中脉冲波发生器产生的脉冲信号的波形图；
[0025]图5为一实施例的脉冲波发生器的电路原理图；
[0026]图6为图2中采集处理单元的结构示意图；
[0027]图7为另一实施例的脉率检测电路的结构示意图；
[0028]图8为图2中传感器单元的结构示意图；
[0029]图9为另一实施例的脉率检测电路的结构示意图；
[0030]图10为一实施例的脉率检测电路的电路原理图；
[0031 ]图11为另一实施例的脉率检测电路的电路原理图；
[0032]图12为一实施例的采样保持电路中保持前后信号的波形对比图；
[0033]图13为图12的展开波形对比图；
[0034]图14为一实施例的脉率检测电路所实际采样的脉搏交变信号的波形图；
[0035]图15为一实施例的智能设备的结构示意图。
【具体实施方式】
[0036]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0037]在一实施例中，一种脉率检测电路，所述脉率检测电路包括用以采集并处理脉搏交变信号的采集处理单元410、以及与采集处理单元410的输入端相连的开关单元210。
[0038]其中，脉搏交变信号是经过人体外周血管红细胞反射或者透射返回的光谱信号经光电转换所形成的，该脉搏交变信号可以是由智能设备直接输出至脉率检测电路的，也可以是由脉率检测电路自身产生的。
[0039]进一步地，脉率检测电路可以是设置在智能设备的内部，也可以是作为独立的模块通过智能设备的外部接口与智能设备相连，如图15所示，本实施例并不以此为限。
[0040]采集处理单元410对采集到的脉搏交变信号进行滤波、放大、模数转换、脉率计算、脉搏波形显示等一系列的处理，以实现脉搏的实时监测。
[0041]如图2所示，较优地，如上所述的脉率检测电路还包括供电单元110和传感器单元310。其中，开关单元210连接在供电单元110和传感器单元310之间，传感器单元310用以产生脉搏交变信号以输出至采集处理单元410，供电单元110用以使脉率检测电路正常工作。当然，在其他应用场景中，脉率检测电路也可以是由智能设备中内置的供电电源(例如充电电池)进行供电的。
[0042]通过在脉率检测电路中增加设置开关单元210，使得传感器单元310仅在开关单元210处于导通状态时能够输出脉搏交变信号至采集处理单元410，以此减少了不必要的功率损耗，从而有效地降低了脉率检测电路的功耗，大大提高智能设备的续航能力和使用寿命。
[0043]请参阅图3，在一实施例中，开关单元210包括第一开关211和控制第一开关211通断的脉冲波发生器212。
[0044]本实施例中，利用模拟开关作为第一开关211，以进一步地降低脉率检测电路的功耗。
[0045]脉冲波发生器212产生的脉冲信号的波形如图4所示，设图中的脉冲信号的脉冲宽度为Tw，周期为TJljASKq= Tw/T，即脉冲波发生器212产生的脉冲信号的频率为f=l/T。可以理解，该频率f值与脉率检测范围有关，如果脉率检测范围为η次/min，则脉搏波形的频率为n/60 Hz，那么，根据奈奎斯特采样定理，脉冲信号的频率f必须大于2n/60 Hz才能保证米样不失真。
[0046]本实施例中，脉冲信号的频率为200Hz，占空比为10%，则周期T为5ms，脉冲宽度Tw为0.5ms，以此实现在每个脉冲宽度Tw时间内开关单元210处于导通状态，相应地，只有此时脉率检测电路中才有电流存在，既保证了脉搏交变信号能够正确无误地采样，还有效地降低了脉率检测电路的功耗，进而使得智能设备的续航能力和使用寿命得到提升。
[0047]当然，在其他实施例中，脉率检测电路也可以是利用脉冲信号的低脉冲有效进行脉搏交变信号的采样，本实施例并不以此为限。
[0048]进一步地，脉冲波发生器212所产生的脉冲信号可以通过微控制单元M⑶的内部时序控制其中的1口输出形成，还可以是由定时器芯片所产生的，例如，555定时器，如图5所示。当然，只要能形成图4中所示的脉冲信号的器件都可以用作脉冲波发生器212，并不仅限于上述所列举的器件。
[0049]值得一提的是，在不同的应用场景中，例如，脉率检测电路设置于智能设备中，脉冲波发生器212与采集处理单元410能够设置于同一 PCB板，由此减小板级面积，提高智能设备中的空间利用率，以进一步适用于小型化设备中。
[0050]请参阅图6，在一实施例中，采集处理单元410包括滤波放大模块411和信号处理模块 412。
[0051]其中，滤波放大模块411将脉搏交变信号滤波放大后输入至信号处理模块412，以通过信号处理模块412对经滤波放大的脉