专利名称：一种电子防瞌睡装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种安装于汽车方向盘的驾驶员防瞌睡电子装置。
背景技术：
在开车时打瞌睡是许多长途驾驶和疲劳驾驶过程中经常出现的危险情况，国内外研究人员在预防驾驶员打瞌睡方面做了许多研究工作，关于这方面的技术报道以及相关专利也很多。
在如何识别驾驶员的瞌睡状态方面，有两类比较常用的方法一种方法是采用摄像技术跟踪驾驶员眼球的方法来识别瞌睡状态，如专利号CN99108335.0“瞌睡驾驶警告系统的驾驶员眼睛检测方法”及专利号CN99108486.1“瞌睡驾驶警告系统的驾驶员瞌睡检测方法”，其依据是驾驶员瞌睡时眼球会出现很有特征的运动以及闭合，上述方法则通过成像与图像识别的方法不间断跟踪与监测驾驶员的眼睛，达到识别瞌睡状态的目的。这类方法的主要缺点有一是装置实现成本较高，需要一套微机控制的摄像、跟踪以及图像处理系统；二是软硬件系统的可靠性较差，如对弱光/强光环境、剧烈振动、驾驶员个体差异等等的适应性较差。
另一类方法是通过头戴式装置检测驾驶员头部位置的方法，其依据是驾驶员瞌睡时可能会头部下垂，如专利号CN95223333.9“头带式瞌睡警示装置”。其缺点主要有两个方面首先是头带式装置可能让驾驶员不舒适；其次，靠在座椅上瞌睡时的驾驶员头部不一定下垂，检测可能不准。
而在如何有效地唤醒瞌睡中的驾驶员方面，许多技术均采用蜂鸣器发声来唤醒驾驶员，显然车内车外的噪声环境会影响这种方法的有效性。
总之，在驾驶员防瞌睡方面，目前还没有完善及有效的方法。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述不足之处，提供一种电子防瞌睡装置，该装置可靠性强，无需头戴，安装方便，且易于实施。
本实用新型提供的一种电子防瞌睡装置，其特征在于该装置由运动传感器、电极以及电子控制器三部分组成，运动传感器和电极安装在方向盘上，并与电子控制器相连，在自然状态下，运动传感器位于方向盘的下部。
上述电子控制器由电源稳压模块、直流升压模块、瞌睡状态识别模块、受控震荡模块、上电延时模块和输出控制模块组成；电源稳压模块用于将车载V电压变换为V直流电压，直流升压模块用于将车用V电压升压至~V的直流电压，瞌睡状态识别模块根据运动传感器的信号识别驾驶员瞌睡状态，并控制受控震荡模块工作，受控震荡模块受瞌睡状态识别模块的控制产生矩形震荡波形输出，该矩形脉冲驱动输出控制模块，上电延时模块用于在电子控制器通电的初期，产生设定的延时信号，输出控制模块控制电脉冲的输出。
本实用新型采用手部的弱电脉冲刺激方式，实践证明，作用于手部的弱电脉冲刺激比其他唤醒方式(如声音)更能有效在唤醒瞌睡中的驾驶员，且对环境的适应性较好。该装置安装在方向盘上，无需头戴，安装方便，且价格低廉，易于实施。另外，通过对手部特定空位的刺激，该装置还可以有一定的按摩与理疗效果。
图1为方向盘防瞌睡电子装置组成及安装示意图；图2为方向盘电子防瞌睡装置原理图；图3为方向盘电子防瞌睡装置控制器电路图。
具体实施方式
如图1所示，本装置由运动传感器3、电极2以及电子控制器4三部分组成。运动传感器3和电极2安装在方向盘1上，并与电子控制器4相连。在自然状态下，运动传感器3位于方向盘的下部。
运动传感器3检测方向盘1的位置，当方向盘的位置偏离自然状态的平衡位置时，运动传感器3向电子控制器4发送信号；
电极2用于唤醒驾驶员。当检测出驾驶员瞌睡后，电子控制器4通过方向盘上的电极2向驾驶员手部释放低压电脉冲，该电脉冲刺激人体生物电变化，从而达到唤醒的目的。
电子控制器4是本装置的核心。它根据方向盘上的运动传感器3提供的信号，检测并识别驾驶员瞌睡状态，并根据需要产生电脉冲输出到固定在方向盘上的电极2。其理论依据是驾驶员清醒会经常性根据路况操纵方向盘，方向盘不会长时间处于静止的自由状态；与此相反，驾驶员瞌睡时，方向盘会较长时间处于静止的自由状态。
电子控制器4的原理图如图2所示。从图中可以看出由电源稳压模块5、直流升压模块6、瞌睡状态识别模块7、受控震荡模块8、上电延时模块9以及输出控制模块10等6个部分组成。
电源稳压模块5的作用将车载12V电压变换为5V直流电压，供其他部分使用。
直流升压模块6的作用是将车用12V电压升压至36~60V的直流电压。
瞌睡状态识别模块7的作用根据运动传感器3的信号识别驾驶员瞌睡状态，并控制受控震荡模块8的工作。
受控震荡模块8受瞌睡状态识别模块7的控制产生矩形震荡波形输出，该矩形脉冲驱动输出控制模块10。
上电延时模块9用于在电子控制器4通电的初期，产生设定的延时信号(如60秒)，该信号也控制受控震荡模块8的工作，即在该信号有效期间，受控震荡模块8不工作。
输出控制模块10控制电脉冲的输出。
上述装置还可以在电子控制器4上外接喇叭，提供声音唤醒功能。
实施例的电路图如附图3所示。
在本实例中，运动传感器3是一个水平放置的三触点水银开关，如图3中3，当方向盘转动时，水银开关便会接通，从而输出运动信号。
电源稳压模块5的作用是为电路其他部分提供稳定的9V直流电压。由电阻R2、浪涌抑制器件TVS1、电容C1、C2以及稳压芯片U1组成。
直流升压模块6的作用是将车用12V电压升压至36~90V的直流电压。由微型变压器TRANS1、电容C3、C4、C5、三极管T1组成自激震荡电路，整流二极管D1为半波整流。
瞌睡状态识别模块7采用一片可重复触发单稳电路CD4098(U2)及一片CMOS门IC，当水银开关SW2接通/断开时，这两部分能持续维持一个暂稳态。维持时间由定时在元件R3/C6、R4/C7决定。由与非门电路U3(型号是CD4011)组成一个逻辑运算电路，以便在设定的条件下允许电脉冲输出。
受控震荡模块8受瞌睡状态识别7的控制，其输出驱动输出控制部分10。U4是一片双555电路，型号是NE556。其中一个555与R11、R12、C9、C10一起组成受控震荡电路，产生一定频率的矩形控制脉冲，用于驱动输出控制电路。
上电延时模块9的作用是确保在汽车发动初期让防瞌睡装置不起作用。由另一个555电路组成，与C12、C13、R14一起组成一个单稳电路。当上电时，由C11、R13产生的负脉冲触发555电路的Q端输出一个延时脉冲(如60秒)。
输出控制模块10由三极管T3、T4、T5以及电阻R8、R9、电位器RW1组成电脉冲控制电路，控制高压脉冲的输出。其中RW1用于调节电脉冲的强度，以适应不同的人体特征。
权利要求1.一种方向盘防瞌睡电子装置，其特征在于该装置由运动传感器(3)、电极(2)以及电子控制器(4)三部分组成，运动传感器(3)和电极(2)安装在方向盘(1)上，并与电子控制器(4)相连，在自然状态下，运动传感器(3)位于方向盘的下部。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述电子控制器(4)由电源稳压模块(5)、直流升压模块(6)、瞌睡状态识别模块(7)、受控震荡模块(8)、上电延时模块(9)和输出控制模块(10)组成；电源稳压模块(5)用于将车载12V电压变换为5V直流电压，直流升压模块(6)用于将车用12V电压升压至36~60V的直流电压，瞌睡状态识别模块(7)根据运动传感器(3)的信号识别驾驶员瞌睡状态，并控制受控震荡模块(8)工作，受控震荡模块(8)受瞌睡状态识别模块(7)的控制产生矩形震荡波形输出，该矩形脉冲驱动输出控制模块(10)，上电延时模块(9)用于在电子控制器(4)通电的初期，产生设定的延时信号，输出控制模块(10)控制电脉冲的输出。
专利摘要本实用新型提供的一种电子防瞌睡装置，该装置由运动传感器、电极以及电子控制器三部分组成，运动传感器和电极安装在方向盘上，并与电子控制器相连，在自然状态下，运动传感器位于方向盘的下部。本实用新型采用手部的弱电脉冲刺激方式，实践证明，作用于手部的弱电脉冲刺激比其他唤醒方式(如声音)更能有效在唤醒瞌睡中的驾驶员，且对环境的适应性较好。该装置安装在方向盘上，无需头戴，安装方便，且价格低廉，易于实施。另外，通过对手部特定空位的刺激，该装置还可以有一定的按摩与理疗效果。
文档编号G08B21/00GK2731604SQ20042007655
公开日2005年10月5日 申请日期2004年9月10日 优先权日2004年9月10日
发明者刘伦洪 申请人:华中科技大学