一种带有超声波预警及提示装置的电力安全帽的制作方法
【专利摘要】一种带有超声波预警及提示装置的电力安全帽，电力安全帽的前方、后方各安装有一个超声波检测模块，所述超声波检测模块连接单片机模块，单片机模块分别连接蜂鸣器报警模块、语音播报模块。所述单片机模块、蜂鸣器报警模块、语音播报模块分别连接稳压电源模块。本实用新型电力安全帽，通过在电力安全帽上固定两个超声波测距检测传感器，来检测障碍物距离安全帽的距离，并通过蜂鸣器以及语音播报模块提示来提前做出预警，使使用人员及时注意，尽量防止安全帽撞击到坚硬的物体上。
【专利说明】—种带有超声波预警及提示装置的电力安全帽
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电力安全帽，特别是一种带有超声波预警及提示装置的电力安全帽。
【背景技术】
[0002]电力安全帽主要的功能有三点:1)、防止头顶上访有物体掉落，砸伤人员；2)、在人员摔倒或衰落的时候，可以防止人的头部撞到坚硬物体，导致头部受伤；3)、在施工人员专注行走，而没有关注障碍物的时候，可以防止人员撞到上方或前方的障碍物。对于常在电力局变电站以及在电厂施工的人员，带上安全帽后，会常常由于关注任务，注意力转移，导致安全帽撞到坚硬的物体，虽然没有造成什么受伤等影响。但是安全帽撞到坚硬物体，往往会导致头部收到段时间振荡。如果撞击速度过快，振荡严重而导致短暂昏迷。
【发明内容】
[0003]本实用新型提供一种带有超声波预警及提示装置的电力安全帽，能够在安全帽快要接近障碍物的时候，及时提醒使用人员，注意规避，防止碰撞的发生。
[0004]本实用新型采取的技术方案为:一种带有超声波预警及提示装置的电力安全帽，电力安全帽的前方、后方各安装有一个超声波检测模块，所述超声波检测模块连接单片机模块，单片机模块分别连接蜂鸣器报警模块、语音播报模块。所述单片机模块、蜂鸣器报警模块、语音播报模块分别连接稳压电源模块。
[0005]所述蜂鸣器报警模块包括蜂鸣器BUZ1，蜂鸣器BUZl阳极连接三极管Q3发射极，三极管Q3基极连接单片机模块，三极管Q3集电极连接5V电源，蜂鸣器BUZl阴极通过电阻R5连接单片机模块。
[0006]所述语音播报模块包括语音录放芯片Ul，语音录放芯片Ul通过滑动变阻器RVl连接音频放大器U2，音频放大器U2连接喇叭LS1，所述语音录放芯片Ul连接单片机模块。
[0007]所述稳压电源模块包括3V干电池，3V干电池分别连接第一稳压芯片U3、第二稳压芯片U4、而输出5V、3.3V电压。
[0008]所述语音录放芯片Ul通过滤波电容C2连接滑动变阻器RVl。
[0009]所述音频放大器U2连接电容C3。
[0010]所述单片机模块为单片机ATMEGA8。
[0011]本实用新型一种带有超声波预警及提示装置的电力安全帽，通过在电力安全帽上固定两个超声波测距检测传感器，来检测障碍物距离安全帽的距离，并通过蜂鸣器以及语音播报模块提示来提前做出预警，使使用人员及时注意，尽量防止安全帽撞击到坚硬的物体上。
[0012]该装置有优点有:1)、在此过程中完全由微处理器瞬时控制，反应灵敏；2)、本装置还不需要改变安全帽自身结构，只需要通过螺钉或者尼龙绳固定就可以了 ；3)、可以及时提醒使用人员，以及告诉使用人员障碍物还有几米远。【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型结构示意图；
[0014]图2为本实用新型电路模块连接图；
[0015]图3为本实用新型距离检测电路图；
[0016]图4为本实用新型语音报警电路图；
[0017]图5为本实用新型稳压电源电路图。
【具体实施方式】
[0018]如图1、图2所示，一种带有超声波预警及提示装置的电力安全帽，电力安全帽I的前方、后方各安装有一个超声波检测模块2，所述超声波检测模块2连接单片机模块3，单片机模块3分别连接蜂鸣器报警模块4、语音播报模块5。所述单片机模块3、蜂鸣器报警模块
4、语音播报模块5分别连接稳压电源模块6。
[0019]本实用新型一种带有超声波预警及提示装置的电力安全帽，当检测距离小于预设安全值后，单片机ATMEGA8会通过语音录放芯片Ul JSD4004进行距离播报，还会通过蜂鸣器BUZl蜂鸣来提示使用者，蜂鸣器BUZl的鸣叫频率与距离成正比，距离越近，鸣叫越快，以达到警告效果。
[0020]本实用新型的电路可以划分为三部分组成:距离检测电路、语音播报电路和微处理器电路。
[0021]距离检测电路如图3所示，采用超声波检测模块2:HC-SR04,该模块可提高2cnT400cm的非接触式距离感测功能,测量精度可高达3mm,其内部包含一个超声波发射器和接受器，发射器发射超声波。如若遇到障碍物就会有以超身波反射，然后接收器接受到反射回的超声波，就可以判定是否在检测范围内由障碍物出现。距离检测电路由两个HC-SR04超声波传感器Hl、H2，Atmega8单片机U0，NPN三极管Q3，蜂鸣器BUZl，电阻R5组成。超声波传感器Hl和H2的I号、4号引脚分别为5V电源和地。Hl和H2的3号引脚为触发引脚，分别连接Atmega8的5 (PD3)、12 (PD6)号引脚，通过该引脚，单片机可以控制HC-SR04的工作与否。Hl和H2的2号引脚为信号输出端口，分别连接单片机的6 (PD4)、11 (TO5)号引脚(脉冲计数器引脚T0、T1)，通过该引脚，单片机接受HC-SR04的距离信号。采用两个超声波距离检测模块H1、Η2的目的是用于检测障碍物出现在前上方或者是后上方。
[0022]超声波传感器Hl用于检测安全帽的前上方，超声波传感器Η2用于检测安全帽的后上方。检测后上方的是考虑到使用人员也可以会在由于空间狭窄情况，倒退行走。NPN三极管Q3，蜂鸣器BUZ1，电阻R5组成了蜂鸣器警告电路，单片机UO的25(PC2)引脚连接到三极管Q3的基极上，三极管的集电极接到5V电源，其发射极接到蜂鸣器BUZl的阳极，BUZl的阴极通过R5接到地。在检测距离小于预设值后，蜂鸣器电路产生一定频率的连续的鸣叫，而且鸣叫频率的快慢与检测距离成反比，距离预警，鸣叫急促，从而达到很好的警示效果。在图2中，单片机UO的16 (PB2/SS), 18 (PB4/MIS0), 19 (PB5/SCK)引脚连接到图3语音报警电路的语音芯片ISD4004的I (CS),2 (M0SI)、28 (SCLK)引脚上，用于控制语音播报。
[0023]语音播报电路如图4所示，该电路的主要功能是当距离检测小于预设值之后，单片机会控制语音播报电路实时播报距离信息，提示运行人员，提早做出防范。该电路由Ul(语音录放芯片音ISD4004)，U2 (音频放大器LM386)，电阻Rl、R2、R3、R4，滑动变阻器RVl，电容Cl、C2、C3，喇叭LSI。单片机通过SPI通讯来对语音录放芯片ISD4004进行控制，单片机 Atmega8 的 PB2、PB4、PB5 分别与 Ul 的 I (CS),2 (M0SI)、28 (SCLK)号引脚相连。CS为片选控制线，可以控制ISD4004工作与不工作。MOSI为信号传输线，传递单片机的控制信号。SCLK为时钟线，使单片机与ISD4004的SPI协议处于同一时钟上。Ul的1、2、28引脚还分别通R1、R2、R3电阻接到5V电源，这3个电阻为上拉电阻，用于保障控制的信号稳定。单片机控制语音芯片ISD4004播报距离，此时语音芯片ISD4004会通过13 (OUT)号引脚输出一个低功率的模拟声频信号，声频信号通过电容C2、滑动变阻器RV1，传输到音频放大器U2 (LM386)的3号引脚上，然后LM386会将模拟的音频信号进行功率放大，通过U2 (LM386)的5号输出引脚产生大功率的模拟声频信号，该信号直接连接到喇叭LSl上，喇叭就可以直接产生声音，从而实现语音播报。其中滤波电容C2的作用是将Ul (ISD4004)的13号引脚出来的低功率的模拟声音信号进行隔直滤波，去除直流信号，只保留交流信号。滑动变阻器RVl是用来调整传输到U2 (LM386)中的声频信号的幅值大小，从而达到调节音量的作用。U2 (LM386)的1、8号引脚上串接的电阻R4、电容C3的作用是用来处理音频放大器LM386的直流偏置以及补偿温度漂移。ISD4004是美国ISD公司推出的时限为8分钟的长时语音录放电路，语音信息可以直接存储在其内部的闪存上，所以很好满足了本实用新型的语音容量的要求。
[0024]图5是稳压电源电路图。此电路的主要功能是通过2片MAX1797直流逆变芯片将两节干电池3V电压升压至3.3V和5V，并且在电池电压波动下，保持电压稳定，从而同时提供3.3V、5V两种电压电源。该电路由MAX1797 DC/DC稳压芯片U3、U4，电阻R1，电容C1、C2、C3、C4，电感L1、L2，LED 二极管Dl，开关SI，电池BI组成。电阻R1、发光二极管Dl是电源指示灯，当开关SI合上后，Dl就会亮提示电源正常。电容Cl、电容C3作用是3V电池稳压滤波，电容C2是5V电压输出稳压滤波,保证电压稳定性,减少干扰，电容C4是3.3V电压输出稳压滤波。电感LI是5V DC/DC变换过程中的储能元件，电感L2是3.3V DC/DC变换过程中的储能元件。在稳压电源中3.3V和5V电路的区别仅在于芯片MAX1797的2号(FB)引脚的接线方式不同，当2号(FB)引脚接到GND的时候，MAX1797的7号(OUT)引脚输出5V电压，当2号(FB)引脚接到7号(OUT)引脚的时候，MAX1797的7号(OUT)引脚输出3.3V电压。
【权利要求】
1.一种带有超声波预警及提示装置的电力安全帽，其特征在于，电力安全帽(I)的前方、后方各安装有一个超声波检测模块(2)，所述超声波检测模块(2)连接单片机模块(3)，单片机模块(3)分别连接蜂鸣器报警模块(4)、语音播报模块(5);所述单片机模块(3)、蜂鸣器报警模块(4 )、语音播报模块(5 )分别连接稳压电源模块(6 )。
2.根据权利要求1所述一种带有超声波预警及提示装置的电力安全帽，其特征在于，所述蜂鸣器报警模块(4)包括蜂鸣器BUZl，蜂鸣器BUZl阳极连接三极管Q3发射极，三极管Q3基极连接单片机模块(3)，三极管Q3集电极连接5V电源，蜂鸣器BUZl阴极通过电阻R5连接单片机模块(3)。
3.根据权利要求1所述一种带有超声波预警及提示装置的电力安全帽，其特征在于，所述语音播报模块(5)包括语音录放芯片Ul，语音录放芯片Ul通过滑动变阻器RVl连接音频放大器U2，音频放大器U2连接喇叭LSl，所述语音录放芯片Ul连接单片机模块(3)。
4.根据权利要求1所述一种带有超声波预警及提示装置的电力安全帽，其特征在于，所述稳压电源模块(6)包括3V干电池，3V干电池分别连接第一稳压芯片U3、第二稳压芯片U4、而输出5V、3.3V电压。
5.根据权利要求1所述一种带有超声波预警及提示装置的电力安全帽，其特征在于，所述语音录放芯片Ul通过滤波电容C2连接滑动变阻器RVl。
6.根据权利要求3所述一种带有超声波预警及提示装置的电力安全帽，其特征在于，所述音频放大器U2连接有电容C3。
7.根据权利要求1或2或3所述一种带有超声波预警及提示装置的电力安全帽，其特征在于，所述单片机模块(3)为单片机ATMEGA8。
【文档编号】A42B3/04GK203776224SQ201420174643
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年4月11日 优先权日:2014年4月11日
【发明者】方念, 施昊然, 刘海龙, 白冉墨 申请人:三峡大学