一种预防小孩蹬踢被子的智能化睡眠监测系统的制作方法_3

文档序号:8923364阅读:来源:国知局
,拉动绳索5的一端固定连接于被子某个角部的拉环10上,然后拉动绳索5绕过对应角部设置的传动滑轮4后另一端固定连接于对应角部设置的拉伸电机3上,通过在被子四个角度设置拉环能够将被子覆盖整个床体表面盖设于床体上。在所述被子上设置所述温度传感器12,具体的所述温度传感器12如附图2所示的,包括有五个温度传感器12,分别分布于被子对应于人体角部的左右两侧、被子对应于人体肩部的左右两侧和被子对应于人体肚子的中部,其中位于被子角部的四个温度传感器与被子角部的四个磁石条相对应,每个温度传感器靠近对应位置的一个磁石条设置,同理在控制组件中对应于这种处于被子和床体同一角部附近的温度传感器12、磁条感应器2、拉伸电机3和磁石条11对应的形成为一个控制感应组,给予同一控制序列指令工作,不同控制感应组间相互独立,也就是说基于某一温度传感器监测的温度来控制对应角部位置附件的拉伸电机工作。所述的温度传感器12优选采用具有高灵敏度的温度监测传感部件,并设置于被子内部,且所述温度传感器以无线通讯方式与床体下的控制组件连接,从而所述被子和床体之间无直接的连接导线,即方便了被子铺盖操作,又保证了电性安全。温度传感器可采用现有基于蓝牙通信方式发送感测温度信号的传感组件,同时要求体积小巧重量轻,使得人体盖上被子后无异物感,不会对睡眠造成任何影响,申请人经过若干试验,创新提出采用光纤温度传感器能够特别优选的满足本发明中对设置于被子内的温度传感器的要求,因为一者光纤具有很小的体积,设置于被子内时不会产生异物感,另外光纤温度传感器基于光学工作模式感测温度,温度感测精度可达到0.05°C以下,能够很好的满足本发明的温度探测精度要求,另外本发明中采用的光纤温度传感器工作于红外波段,不但对人体无害,还具有一定的理疗作用。下面结合附图3详细说明应用于本发明的温度传感器的组成结构和工作原理。
[0034]如附图3所示的,所述的光纤温度传感器12包括红外光源13、光谱解调器14、无线发射器15、单模光纤17和感应头18,其中所述红外光源13采用中心波长在1520-1560nm间的宽带红外光源,其光源输出端连接于单模光纤17的一端,单模光纤17的中部弯折成曲率半径在的半圆型结构,单模光纤17的另一端连接于光谱解调器14,光谱解调器14的输出端连接于无线发射器15,在单模光纤17的中部半圆型弯折结构上粘合固化胶水形成球状温度感应头18。本发明所述的这种光纤温度传感器的工作原理是:光纤传感中温度对光纤的作用除有热光效应、热膨胀效应外,温度还会影响光纤的双折射率,当所述单模光纤经过严重弯曲以后,其内部的折射率分布会被改变,从而双折射率会被提高,用宽带光源向严重弯曲后的单模光纤中输入光可以在其出射端通过光谱仪观察到明显的干涉条纹,而当单模光纤的弯曲段的温度发生变化时,弯曲段光纤中的双折射率随之发生改变,而这种弯曲段双折射率的改变则会表现为干涉峰的漂移,从而通过检测干涉峰的漂移量便可以判断温度变化情况,因此本发明所述光纤温度传感器通过将单模光纤进行严重弯曲,使得光经过弯曲段后会在出射端产生干涉,利用弯曲光纤的双折射率对温度的敏感,通过对透射谱进行波长解调得到温度的信息,实现环境温度的测量。具体的将光纤温度传感器12设置于被子内时,作为温度感测头的球状感应头18处于被子内的温度场中,由红外光源13向光纤提供入射光,在经过感应头18所在的弯曲段时发生干涉,当被子内温度发生变化时,引起感应头18内弯折光纤的双折射率发生变化,从而导致干涉峰的波长发生漂移,最后通过光谱解调器14将这种干涉峰的波长漂移解析为具体的温度变化,如附图4所示的,当温度从20摄氏度以一度一个步进逐渐升温至30摄氏度的过程中,波长在1550nm附近的一个干涉峰的波长从1553.32nm逐渐漂移到1532.28nm,所述的光谱解调器14能够根据这种干涉峰波长漂移解析成感应头具体感测的温度值,并通过无线发射器15向控制组件发射,这种光纤温度传感器基于干涉峰波长漂移可感测到0.05°C以下的温度变化。应用于这种光纤温度传感器中的单模光纤17采用低衰耗单模光纤,包括纤芯层、下陷包层和外包层,其中纤芯层由折射率由高到低的三个芯层组成,所述的第一芯层直径为5 μπι?6.5 μ m,相对折射率差Δ叫为0.25 %?0.4%,所述的第二芯层直径为8 μ m?10 μ m,相对折射率差八112为0.15%?0.25%,所述的第三芯层直径为10.5 μπι?13 μπι,相对折射率差八113为-0.03%?0.15%,且三个芯层的相对折射率差满足Λ n AAnpAn3,其中纤芯层由氟(F)和锗(Ge)共掺的石英玻璃组成,纤芯层外包覆下陷包层,所述的下陷包层直径为13 μπι?16 μπι,相对折射率差Δη#-0.15%?0%,所述下陷包层由氟(F)和锗(Ge)共掺的石英玻璃组成,最外层是外包层,外包层为纯二氧化硅石英玻璃层,所述相对折射率差Δ = [(Ii1-1ici)/1^*100% ,Iii为各对应部分的折射率,η ^纯二氧化硅玻璃折射率。经过若干次试验,采用这种单模光纤能够很好的满足光纤温度传感器的温度探测要求。
[0035]下面对本发明中控制组件I进行详细的描述,所述的控制组件包括两大部分:即附图5所示的紧急控制电路和附图6所示的防踢被控制单元。所述紧急控制电路用于在孩子发烧或者尿床时进行预警,其连接于所述湿敏电阻6和热敏电阻7,具体的如附图5所示的,所述紧急控制电路包括电源部分、温度传感部分、湿度传感部分、芯片控制部分和报警部分。电源为整个电路供电;温度传感部分将温度变化信号转化为电压变化信号;湿度传感部分将湿度变化信号转化为电压变化信号;芯片控制部分的触发端分别与温度传感部分的输出端和湿度传感部分的输出端相连,芯片控制部分信号输出端与报警部分信号输入端相连,芯片控制部分根据温度传感部分与湿度传感部分传来的电压变化信号决定是否向报警部分发出工作信号,报警部分根据芯片控制部分输出的工作信号进行发声、发光以及远程报警。具体的所述温度传感部分包括第三电阻R3、电位器VRl和所述热敏电阻7,其中热敏电阻7 —端连接电源正极,热敏电阻7另一端串接第三电阻R3 —端,第三电阻R3另一端连接电位器VRl的一端,该第三电阻R3另一端还同时连接芯片控制部分中的报警芯片ICl的触发端6,所述电位器VRl另一端连接电源负极;所述湿度传感部分包括湿敏电阻6、第一电阻R1、第二电阻R2、NPN型第一三极管Q1,其中湿敏电阻6 —端连接电源正极,湿敏电阻6另一端串接第一电阻Rl后连接到第一三极管Ql基极,该第一三极管Ql发射极串接第二电阻R2后连接电源负极,该第一三极管Ql集电极连接芯片控制部分中的报警芯片ICl的触发端6 ;所述芯片控制部分包括第一电容Cl、第二电容C2、第一二极管D1、第二二极管D2、第四电阻R4、第六电阻R6和报警芯片IC1,所述报警芯片ICl型号为SGZ07,该报警芯片ICl的电源端第七引脚7接电源正极,接地端第八引脚8接电源负极,第二引脚2接第九引脚9,该第九引脚9接第四电阻R4 —端,第四电阻R4另一端接第十引脚10,第十引脚10连接第一电容Cl 一端,第一电容Cl另一端连接第一引脚I,第一引脚作为触发输出端,第十引脚10连接第一二极管Dl正极,第一二极管Dl负极连接第十一引脚11,第十一引脚11连接第二电容C2的一端,第二电容C2另一端同时连接第六电阻R6 —端、第十四引脚14和第二二极管D2正极,第二二极管D2负极连接第五引脚5,第六电阻R6另一端同时连接第十二引脚12和第十三引脚13 ;所述报警部分包括第五电阻R5、NPN型第二三极管Q2、扬声器MKl、发光二极管LEDl和远程报警触发模块,第五电阻R5 —端接报警芯片ICl的第一引脚1,第五电阻R5另一端接第二三极管Q2基极,第二三极管Q2发射极接电源负极,第二三极管Q2集电极同时连接发光二极管LEDl负极与扬声器MKl —端,发光二极管LEDl正极接电源正极,扬声器MKl另一端接远程报警触发模块一端,远程报警触发模块另一端电源正极。所述紧急控制电路的工作工程是:当小孩高烧时,紧贴身体背部的热敏电阻7所处局部环境的温度升高,所述热敏电阻7为正温度系数热敏电阻器(PTC),在温度升高时其电阻值变大,故分配在热敏电阻7两端的电压也同时升高,使得电位器VRl两端的电压相应降低,从而使报警芯片ICl的触发端6由高电平变为低电平;当小孩尿床,或者因其他原因触水的时候,湿敏电阻6的阻值降低,使三极管Ql的基极得到正向偏置,三极管Ql导通,三极管Ql集电极的电压变低,从而使报警芯片ICl的触发端6由高电平变为低电平。而当报警芯片ICl的触发端6由高电平变为低电平时,报警芯片ICl工作,采用音频振荡原理,当报警芯片ICl工作时,首先电容C2和电阻R6所组成的振荡回路将报警芯片ICl的音频信号进行振荡,而后电容Cl和电阻R4所组成的调频电路将报警芯片ICl的音频信号进行调频,最后由输出端I输出音频振荡信号给声光报警部分。报警芯片的输出端I输出的信号经电阻R5和三极管Q2组成的放大器放大后传到发光二极管LED1、扬声器MKl和远程报警触发模块,使发光二极管LEDl发光、扬声器MKl发声,并通过远程报警触发模块向远端报警组件发射触发报警信号,所述的远端报警组件可以为家长手中的手机,其可通过蓝牙模式接收远程报警触发模块的触发信号并在接收到触发信号后进行报警,这样当小孩高烧或者尿湿时,可以第一时间通过触发报警和现场扬声的方式通知家长,防止了尿湿或高烧时无人知晓导致的危险发生,通过紧急控制电路在为小孩提供舒适睡眠前保证小孩不会出现高烧或尿湿下无人知晓的情况。
[0036]下面描述本发明所述控制组件I中包括的防踢被控制单元的具体结构,如附图6所示的,所述防踢被控制单元包括MCU101、电源模块102、无线接收模块103、无线发射模块104和存储器105,其中所述MCUlOl作为中心处理部件同时连接于所述电源模块102、无线接收模块103、无线发射模块104和存储器105,所述电源模块为整个控制单元提供工作电压,所述无线接收模块103用于接收被子上设置的温度传感器12以无线方式传输的温度感测信号,所述无线发射模块104将MCU1010处理后的报警触发控制信号以无线方式向远端报警组件
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