一种心率模组、采集心率的电子装置和心率采集方法与流程

本发明涉及计算机控制领域，具体涉及一种心率模组、采集心率的电子装置和心率采集的方法。

背景技术：

随着智能消费电子产品的快速发展，智能穿戴产品的功能模块越做越多。以手腕产品为例，越来越多的新产品更加注重健康的功能。尤其是心率模组已经大量的应用到智能腕带、智能手表等产品中。

目前，用于心率测量的消费电子产品主要采用led灯光在被人体吸收后，通过测量微弱信号的方式，获得心跳间隙的信号变化量，这种测量方式主要有以下三个缺陷：

(一)心率测量具有局限性，反射波易受外界干扰，

(二)在动态测量时，与接触皮肤的间隙变化，会直接影响测量精度。

(三)在静态测量时，受用户的肤色、毛发浓密度等影响，导致测量结果不稳定。

技术实现要素：

本发明提供了一种心率模组、采集心率的电子装置和心率采集的方法，以解决现有的采集心率的产品由于其反射波易受外界干扰、与接触皮肤的间隙变化、易受用户肤色、毛发浓密等影响，导致测量精度低、用户体验差问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种心率模组，所述心率模组包括心率电路板、处理器芯片、心率传感器、电磁线圈、镜片组件和导轨；其中，所述心率传感器设置在心率电路板上，所述导轨对称设置在心率传感器的前端两侧，所述导轨之间设置所述镜片组件，所述电磁线圈设置在所述导轨周围，所述导轨为磁性物质，所述处理器芯片分别电连接所述电磁线圈和所述心率传感器；

所述处理器芯片，用于向所述电磁线圈发送遍历全程的电压控制信号；接收所述心率传感器采集的心率测量数据，从接收的心率测量数据中分析出心率测量值最大时所述镜片组件对应的最佳维持位置，向所述电磁线圈发送与所述镜片组件的最佳维持位置对应的电压控制信号；

所述电磁线圈，用于根据所述处理器芯片的遍历全程的电压控制信号产生不同的电磁力，以驱动导轨遍历所述电磁线圈全量程运动；以及用于根据所述处理器芯片的与所述镜片组件的最佳维持位置对应的电压控制信号产生相应的电磁力，以驱动所述镜片组件处于所述最佳维持位置；

所述心率传感器，用于在所述导轨遍历所述电磁线圈全量程运动过程中，实时采集心率测量数据，并将采集到的心率测量数据发送至所述处理器芯片。

优选地，所述心率模组还包括led灯和led灯驱动电路，所述led灯设置在所述心率电路板上，所述处理器芯片电连接所述led灯驱动电路，所述led灯驱动电路电连接所述led灯；

所述处理器芯片，还用于在向所述电磁线圈发送与所述镜片组件的最佳维持位置对应的电压控制信号之后，接收所述心率传感器采集的心率测量数据，将接收的心率测量数据与预设测量阈值进行比较，若小于所述预设测量阈值，则向所述led灯驱动电路发送增加发射功率的电压控制信号；

所述led灯驱动电路，用于根据所述处理器芯片的电压控制信号，调整所述led灯的发射功率。

根据本发明的另一个方面，提供了一种采集心率的电子装置，所述电子装置包括壳体、主控制板、和上述的心率模组；所述心率模组设置在所述壳体的下表面，对应所述心率模组位置处的所述壳体上开设有透光孔，所述心率模组的处理器芯片设置在所述主控制板上。

根据本发明的另一个方面，提供了一种心率采集方法，所述方法包括：

在心率传感器的前端两侧对称设置导轨，在所述导轨之间设置镜片组件，在所述导轨周围设置电磁线圈；

向所述电磁线圈发送遍历全程的电压控制信号，控制所述电磁线圈产生不同的电磁力，以驱动导轨遍历所述电磁线圈全量程运动；

在所述导轨遍历所述电磁线圈全量程运动过程中，获取所述心率传感器实时采集的多个心率测量数据；

根据所述多个心率测量数据分析出心率测量值最大时所述镜片组件对应的最佳维持位置，向所述电磁线圈发送与所述镜片组件的最佳维持位置对应的电压控制信号，以驱动所述镜片组件处于所述最佳维持位置。

本发明的有益效果是：本发明的技术方案设计一种心率模组，该心率模组包括心率电路板、处理器芯片、心率传感器、电磁线圈、镜片组件和导轨；首先，导轨对称设置在心率传感器的前端两侧，导轨之间设置镜片组件，导轨为磁性物质，使得被采集的心率信号必须经过镜片组件后才能达到心率传感器，从而达到了只要控制导轨的位置，即可达到调整心率传感器接收到的信号强度的目的；

另外，心率传感器设置在心率电路板上，电磁线圈设置在导轨周围，处理器芯片分别电连接电磁线圈和心率传感器；处理器芯片给电磁线圈发送遍历全程的电压控制信号，那么电磁线圈就会根据处理器芯片的遍历全程的电压控制信号产生不同的电磁力，实现驱动导轨遍历所述电磁线圈全量程运动，保证了心率传感器可以采集到镜片组件在电磁线圈任意位置的心率信号强度；

同时，心率传感器在镜片组件在导轨上遍历全程运动过程中，实时采集心率测量数据，并将采集到的心率测量数据发送至处理器芯片；处理器芯片接收心率传感器采集的心率测量数据，从接收的心率测量数据中分析出心率测量值最大时镜片组件对应的最佳维持位置，向电磁线圈发送与镜片组件的最佳维持位置对应的电压控制信号；电磁线圈根据处理器芯片的与镜片组件的最佳维持位置对应的电压控制信号产生相应的电磁力，实现驱动镜片组件处于最佳维持位置，使得心率传感器接收到的心率信号达到最佳。

优选地，该心率模组还包括led灯和led灯驱动电路，均设置在心率电路板上，在此心率电路板起支撑作用；处理器芯片电连接led灯驱动电路，led灯驱动电路电连接led灯，使得led灯驱动电路可以根据处理器芯片的控制信号调节led灯的发射功率，再配合电磁线圈驱动镜片组件在导轨上运动，从而使心率传感器接收到的信号强度达到最佳。尤其当用户的肤色较黑或毛发浓密时，心率传感器接收的信号强度会明显衰减，通过调整led灯的发射功率，可以满足不同用户的需求，保证了心率模组的测试精度，提高了本发明的实用性。

附图说明

图1是本发明一个实施例的一种心率模组的结构示意图；

图2是本发明一个实施例的另一种心率模组的结构示意图；

图3是本发明一个实施例的一种采集心率的电子装置的结构示意图；

图4是本发明一个实施例的一种心率采集方法的流程图。

具体实施方式

本发明的设计构思是：为了使得心率传感器接收到的心率信号达到最佳，在现有的心率传感器前，增加导轨、电磁线圈和镜片组件，电磁线圈驱动导轨遍历全量程运动，心率传感器实时采集心率测量数据；处理器芯片根据心率测量数据分析出心率测量值最大时所述镜片组件对应的最佳维持位置，并发送控制指令至电磁线圈；电磁线圈驱动镜片组件处于最佳维持位置。

实施例一

图1是本发明一个实施例的一种心率模组的结构示意图，如图1所示，一种心率模组，所述心率模组包括心率电路板101、处理器芯片102、心率传感器103、电磁线圈104、镜片组件105和导轨106；其中，所述心率传感器103设置在心率电路板101上，所述导轨106对称设置在心率传感器103的前端两侧，所述导轨106之间设置所述镜片组件105，所述电磁线圈104设置在所述导轨106周围，所述导轨为磁性物质，所述处理器芯片102分别电连接所述电磁线圈和所述心率传感器。需要说明的是，处理器芯片102通过传导线107连接电磁线圈104。所述镜片组件105为一个或者多个；当所述镜片组件105为多个时，各镜片组件105之间按照一定距离设置在导轨之间；电磁线圈驱动导轨遍历全程运动过程中，各镜片组件105之间的相对距离不变。

在本发明的一个实施例中，每个导轨的周围均设有电磁线圈指的是磁线圈可以是缠绕在导轨上，也可以是位于导轨的一侧，在实际应用中，可以根据实际需要，确定电磁线圈与导轨之间的位置关系。

所述处理器芯片102，用于向所述电磁线圈104发送遍历全程的电压控制信号；接收所述心率传感器103采集的心率测量数据，从接收的心率测量数据中分析出心率测量值最大时所述镜片组件105对应的最佳维持位置，向所述电磁线圈104发送与所述镜片组件105的最佳维持位置对应的电压控制信号；

所述电磁线圈104，用于根据所述处理器芯片102的遍历全程的电压控制信号产生不同的电磁力，以驱动所述导轨106遍历所述电磁线圈104全量程运动；以及用于根据所述处理器芯片102的与所述镜片组件105的最佳维持位置对应的电压控制信号产生相应的电磁力，以驱动所述镜片组件105处于所述最佳维持位置；

所述心率传感器103，用于在所述导轨106遍历所述电磁线圈104全量程运动过程中，实时采集心率测量数据，并将采集到的心率测量数据发送至所述处理器芯片102。

通过图1所示的心率模组，可知，本发明的技术方案设计一种心率模组，该心率模组包括心率电路板、处理器芯片、心率传感器、电磁线圈、镜片组件和导轨；首先，导轨对称设置在心率传感器的前端两侧，导轨之间设置镜片组件，导轨为磁性物质，使得被采集的心率信号必须经过镜片组件后才能达到心率传感器，从而达到了只要控制导轨的位置，即可达到调整心率传感器接收到的信号强度的目的；

另外，心率传感器设置在心率电路板上，电磁线圈设置在导轨周围，处理器芯片分别电连接电磁线圈和心率传感器；处理器芯片给电磁线圈发送遍历全程的电压控制信号，那么电磁线圈就会根据处理器芯片的遍历全程的电压控制信号产生不同的电磁力，实现驱动导轨遍历所述电磁线圈全量程运动，保证了心率传感器可以采集到镜片组件在电磁线圈任意位置的心率信号强度；

同时，心率传感器在镜片组件在导轨上遍历全程运动过程中，实时采集心率测量数据，并将采集到的心率测量数据发送至处理器芯片；处理器芯片接收心率传感器采集的心率测量数据，从接收的心率测量数据中分析出心率测量值最大时镜片组件对应的最佳维持位置，向电磁线圈发送与镜片组件的最佳维持位置对应的电压控制信号；电磁线圈根据处理器芯片的与镜片组件的最佳维持位置对应的电压控制信号产生相应的电磁力，实现驱动镜片组件处于最佳维持位置，使得心率传感器接收到的心率信号达到最佳。

在本发明的一个实施例中，为了提高心率模组的采集精度，心率模组还包括红外滤光片108，红外滤光片108设置在心率传感器103的前端；

红外滤光片108，用于滤除来自外界信号的红外干扰。

在本发明的一个实施例中，所述心率模组还包括设置在所述心率电路板上的led灯109和led灯驱动电路110，所述处理器芯片102电连接所述led灯驱动电路110，所述led灯驱动电路110电连接所述led灯109；

所述处理器芯片102，还用于在向所述电磁线圈104发送与所述镜片组件105的最佳维持位置对应的电压控制信号之后，接收所述心率传感器103采集的心率测量数据，将接收的心率测量数据与预设测量阈值进行比较，若小于所述预设测量阈值，则向所述led灯驱动电路110发送增加发射功率的电压控制信号；

所述led灯驱动电路110，用于根据所述处理器芯片102的电压控制信号，调整所述led灯109的发射功率。

通过图2所示的心率模组，可知，该心率模组还包括led灯和led灯驱动电路，led灯设置在心率电路板上，在此心率电路板起支撑作用；处理器芯片电连接led灯驱动电路，led灯驱动电路电连接led灯，使得led灯驱动电路可以根据处理器芯片的控制信号调节led灯的发射功率，再配合电磁线圈驱动镜片组件在导轨上运动，从而使心率传感器接收到的信号强度达到最佳。尤其当用户的肤色较黑或毛发浓密时，心率传感器接收的信号强度会明显衰减，通过调整led灯的发射功率，可以满足不同用户的需求，保证了心率模组的测试精度，提高了本发明的实用性。

在本发明的一个实施例中，所述led灯109的数量为多个，每一个led灯109配置一个独立的led灯驱动电路110；也就是说每一个led灯是独立可操控的。

多个所述led灯109以所述心率传感器103为中心对称设置。

例如，当led灯109的数量为一个时，按照预设距离设置在心率传感器103的一侧；

当led灯109的数量为两个时，将所述led灯按照预设距离以心率传感器103为中心对称设置在心率传感器103的两侧；

当led灯109的数量为三个时，将所述led灯按照预设距离设置在以心率传感器103为中心的正三角形的顶点所在的位置；

当led灯109的数量为多个时，将所述led灯按照预设距离设置在以心率传感器103为中心的正多边形的顶点所在的位置。令led灯109以心率传感器103为中心对称设置的目的是为了使镜片组件接收到的光线均衡，有利于提高心率信号采集的精确度。

在本发明的一个实施例中，所述led灯为绿光led灯。在实际应用中，可以根据实际需要选择led灯的种类和型号。

实施例二

图3是本发明一个实施例的一种采集心率的电子装置的结构示意图，如图3所示，一种采集心率的电子装置，所述电子装置包括壳体201、主控制板202和上述的心率模组100；所述心率模组100设置在所述壳体201的下表面，对应所述心率模组100位置处的所述壳体201上开设有透光孔，所述心率模组100的处理器芯片102设置在所述主控制板202上。需要说明的是，对应镜片组件105的位置和led灯109的位置设置有透光孔，使得心率模组100可以正常工作。将心率模组100的处理器芯片102设置在所述主控制板202上，也就是说在采集心率的电子装置中，主控制板202是核心控制板，由主控制板202控制心率模组进行操作，实现心率数据的精确采集。具体的，主控制板202用于向所述电磁线圈104发送遍历全程的电压控制信号；接收所述心率传感器103采集的心率测量数据，从接收的心率测量数据中分析出心率测量值最大时所述镜片组件105对应的最佳维持位置，向所述电磁线圈104发送与所述镜片组件105的最佳维持位置对应的电压控制信号；还用于在向所述电磁线圈104发送与所述镜片组件105的最佳维持位置对应的电压控制信号之后，接收所述心率传感器103采集的心率测量数据，将接收的心率测量数据与预设测量阈值进行比较，若小于所述预设测量阈值，则向所述led灯驱动电路110发送增加发射功率的电压控制信号。

需要说明的是，这种电子装置可以是智能腕带和智能手表等可穿戴产品。

为了增强本发明的实用性，在本发明的一个实施例中，所述电子装置还包括显示屏203和电池204；所述显示屏203设置在所述壳体201的上表面，所述电池204设置在所述主控制板202和所述心率模组100之间；也就是主控制板202和心率电路板101之间。

所述显示屏203，用于显示心率有关的测量数据和时间信息；

所述电池204，用于为所述显示屏203、所述主控制板202和所述心率模组100供电。

实施例三

图4是本发明一个实施例的一种心率采集方法的流程图,如图4所示，

在步骤s310中，在心率传感器的前端两侧对称设置导轨，在所述导轨之间设置镜片组件，在所述导轨周围设置电磁线圈；

在步骤s320中，向所述电磁线圈发送遍历全程的电压控制信号，控制所述电磁线圈产生不同的电磁力，以驱动导轨遍历所述电磁线圈全量程运动；

在步骤s330中，在所述导轨遍历所述电磁线圈全量程运动过程中，获取所述心率传感器实时采集的多个心率测量数据；

在步骤s340中，根据所述多个心率测量数据分析出心率测量值最大时所述镜片组件对应的最佳维持位置，向所述电磁线圈发送与所述镜片组件的最佳维持位置对应的电压控制信号，以驱动所述镜片组件处于所述最佳维持位置。

通过图4所示的方法的示意图，可知，首先，在心率传感器的前端两侧对称设置导轨，导轨之间设置镜片组件，使得被采集的心率信号必须经过镜片组件后才能达到心率传感器，从而达到了只要控制导轨的位置，即可达到调整心率传感器接收到的信号强度的目的；

另外，在所述导轨周围设置电磁线圈，向所述电磁线圈发送遍历全程的电压控制信号，控制所述电磁线圈产生不同的电磁力，实现驱动导轨遍历所述电磁线圈全量程运动，保证了心率传感器可以采集到镜片组件在导轨任意位置的心率信号强度；

同时，在导轨遍历电磁线圈全量程运动过程中，获取所述心率传感器实时采集的多个心率测量数据，根据所述多个心率测量数据分析出心率测量值最大时所述镜片组件对应的最佳维持位置，向所述电磁线圈发送与所述镜片组件的最佳维持位置对应的电压控制信号，实现驱动所述镜片组件处于所述最佳维持位置，使得心率传感器接收到的心率信号达到最佳。

在本发明的一个实施例中，为了提高心率模组的采集精度，所述方法还包括：

在所述心率传感器的前端设置红外滤光片，通过所述红外滤光片滤除来自外界信号的红外干扰。

在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：

在所述心率传感器周围设置一个或多个led灯；

在向所述电磁线圈发送与所述镜片组件的最佳维持位置对应的电压控制信号之后，获取所述心率传感器采集的心率测量数据；

将所述心率测量数据与预设测量阈值进行比较，若小于所述预设测量阈值，则增加所述led灯的发射功率。

由此可知，当心率测量数据低于预设测量阈值时，增加led灯的发射功率，再配合电磁线圈驱动镜片组件在导轨上运动，从而使心率传感器接收到的信号强度达到最佳。尤其当用户的肤色较黑或毛发浓密时，心率传感器接收的信号强度会明显衰减，通过调整led灯的发射功率，可以满足不同用户的需求，保证了心率模组的测试精度，提高了本发明的实用性。

综上所述，本发明的技术方案设计一种心率模组，该心率模组包括心率电路板、处理器芯片、心率传感器、电磁线圈、镜片组件和导轨；首先，导轨对称设置在心率传感器的前端两侧，导轨之间设置镜片组件，导轨为磁性物质，使得被采集的心率信号必须经过镜片组件后才能达到心率传感器，从而达到了只要控制导轨的位置，即可达到调整心率传感器接收到的信号强度的目的；

另外，心率传感器设置在心率电路板上，电磁线圈设置在导轨周围，处理器芯片分别电连接电磁线圈和心率传感器；处理器芯片给电磁线圈发送遍历全程的电压控制信号，那么电磁线圈就会根据处理器芯片的遍历全程的电压控制信号产生不同的电磁力，实现驱动导轨遍历所述电磁线圈全量程运动，保证了心率传感器可以采集到镜片组件在电磁线圈任意位置的心率信号强度；

同时，心率传感器在镜片组件在导轨上遍历全程运动过程中，实时采集心率测量数据，并将采集到的心率测量数据发送至处理器芯片；处理器芯片接收心率传感器采集的心率测量数据，从接收的心率测量数据中分析出心率测量值最大时镜片组件对应的最佳维持位置，向电磁线圈发送与镜片组件的最佳维持位置对应的电压控制信号；电磁线圈根据处理器芯片的与镜片组件的最佳维持位置对应的电压控制信号产生相应的电磁力，实现驱动镜片组件处于最佳维持位置，使得心率传感器接收到的心率信号达到最佳。

优选地，该心率模组还包括led灯和led灯驱动电路，均设置在心率电路板上，在此心率电路板起支撑作用；处理器芯片电连接led灯驱动电路，led灯驱动电路电连接led灯，使得led灯驱动电路可以根据处理器芯片的控制信号调节led灯的发射功率，再配合电磁线圈驱动镜片组件在导轨上运动，从而使心率传感器接收到的信号强度达到最佳。尤其当用户的肤色较黑或毛发浓密时，心率传感器接收的信号强度会明显衰减，通过调整led灯的发射功率，可以满足不同用户的需求，保证了心率模组的测试精度，提高了本发明的实用性。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。