婴儿监护器的制作方法

专利名称：婴儿监护器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种婴儿监护器。
技术背景当婴儿独处一室的时候，家长都会为不能随时了解到孩子的情况而感到担 心和不安，例如在厨房煮饭、其他房间搞卫生等等。家长希望能够一直了解婴儿的情况，例 如，是否醒来、啼哭、做出危险的动作等等。
目前市面上的婴儿监护器就可以帮助家长解除这种担忧。
目前的婴儿监护器包括家长终端和婴儿终端两部分，两部分通过无线电联结。婴儿终端 放在婴儿的房内，靠近婴儿，它由信息拾取部分及无线电发射器两部分组成，信息拾取部分 拾取婴儿的声音或图像信息，经由无线电发射器向空中各个方向发射。家长终端由无线电接 收器及信息重播两部分所组成，在离发射器一定半径的范围内，无线电接收器接收婴儿终端 发送的信号，并解调出音频视频信号，由信息重播部分播放婴儿的视频图像或声音。
因为家长终端和婴儿终端是通过无线电连通的，所以即使家长在不同房间甚至不同楼层 ，只要随身带上婴儿监护器的家长终端，就能对婴儿的动态一清二楚。通过这种装置，家长 就可以在书房、厨房等家中任何地方处理其他事务，同时又可以随时了解到孩子的情况，对 孩子的一举一动都了如指掌，不必再时时刻刻提心吊胆。婴儿监护器在欧美国家的家庭，得 到广泛应用。
但是，一些科学家近日对婴儿监护器的广泛使用表示了担心。他们警告说，这种本意 是用来保证婴儿安全的监护器，反而可能使幼小的儿童处在辐射之中。
在一般情况下，家长们为了观察得更清楚，都会把婴儿监护器的婴儿终端放置在距离婴 儿非常近的地方。然而，由于儿童的身体和神经系统还处在发育阶段，他们的身体特别容易 受到辐射的影响。
据英国《独立报》2007年5月20日报道，科学家表示，目前市场的婴儿监护器，与无绳 电话一样，使用的都是数字增强无线通信技术，其发送信号的频率在1G以上，因此，这些婴 儿监护器也会像无绳电话一样，发出类似的微波辐射。正在发育的婴儿，其身体细胞是" 非常敏感的"。 一间研究辐射的信息服务机构则表示"在婴儿卧室里放置一台监护器所造 成的微波辐射，要比住在手机天线塔附近的辐射还大。"由此可以看到，无线婴儿监护器虽然使家长为孩子解除了看得见的危险，但无形中却可 能因此为孩子添加了一项看不见的、潜在的危险，甚至可能影响到孩子正常的生长发育。
发明内容本实用新型的目的是克服现有婴儿监护器的不足，免除婴儿监护器的婴儿 终端的发送器的无线电辐射影响，保护婴儿的身体健康。
为解决上述存在的技术问题，本实用新型的技术方案是
1、 一种消除对婴儿的辐射隐患的婴儿监视器，包括婴儿终端、电力线、家长终端
a) 所说的婴儿终端的信号输出端是直接插入电力线的交流电源插孔；
b) 所说的家长终端的信号输入输出端是直接插入电力线的交流电源插孔；
c) 婴儿终端和家长终端通过电力线互相连结，婴儿终端获取的音频或视频信号 被调制到载波上，载波被发送到电力线上，家长终端从电力线上接收载波，解调出音频或视 频信号并重放。
2、 上述的婴儿终端包括有
电力线耦合电路，用于将婴儿终端的载波信号耦合到电力线上以及将电力线上的载波信 号耦合到婴儿终端；
带通滤波器，用于对来自电力线的信号进行选频放大，以测量电力线上每个频点的信噪
比；
微控制器，用于控制带通滤波器的中心频率，测量电力线上每个频点的信噪比，根据电 力线上各个频点的信噪比，确定并控制载波发生器所产生的载波的频率；
由麦克风或摄像头构成的音频或视频获取电路，用于获取婴儿的声音或图像信号；
至少一个载波发生器，用于产生传送所获得的婴儿的声音和图像信号到电力线上的至少 一个载波信号；
至少一个调制器，用于将声音和图像信号调制到载波上。
3、 上述的家长终端包括有
电力线耦合电路，用于将电力线上的载波信号耦合到家长终端； 至少一个带通滤波器，用于对来自电力线的信号进行选频放大； 微控制器，用于控制带通滤波器的中心频率，确定载波信号的频点； 至少一个解调器，用于将声音或图像信号从载波中解调出来；
音频放大或图像处理电路，用来对解调出来的声音以及图像信号进行处理并重放。4、上述的电力线耦合电路，由一个高频变压器和一个电容串联组成，电容用于 阻断50HZ或者60HZ的电源信号等低频信号，而让较高频率的载波信号通过；高频变压器用于 让较高频率的载波信号通过而阻断50HZ或者60HZ的电源信号，并且通过变压器隔离了电力电 源。
通过电力线传输的载波信号的频率在60k 200kHz之间。
婴儿终端插在婴儿房间的电源插座上，家长终端可插在当前家长所在房间的电源插 座上。婴儿终端的信号就沿着电力线传到父母终端上。
本发明的有益效果是，在婴儿端，信号的传输没有采用无线电向空中传输，只是沿着电 力线传送，并且载波的频率很低，在200KHz以下，因而婴儿端没有产生辐射，消除了对婴儿 健康的潜在影响

附图1是婴儿监护器的婴儿终端的原理图 附图2是婴儿监护器的家长终端的原理图， 附图3是中心频率可变的带通滤波器， 附图4是电力线耦合电路， 附图5是载波产生器以及调制器， 附图6是婴儿监护器的结构图。
具体实施方法
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。根据附图l、 2和 6， 一个婴儿监护器包括一个婴儿终端和至少一个家长终端。
图l中的婴儿端，包括麦克风l，放大器2，调制器3，电力线耦合电路4，电源插头5，中 心频率可变的带通滤波器6，载波发生器7，微处理器8。
图1中，麦克风l检测到的声音，经过放大器2放大后，进入调制器3调制，调制的载波由 载波发生器7，在微控制器8控制下产生。载波信号最后经过耦合电路，被送入电力线，5是 电源插头，插入电源插座中。
电力线上因为接着各种不同的用电器具，例如各种电机，开关电源，可控硅功率调节器 等等，并且，长长的电力线，也非常容易耦合到各种干扰，因此，电力线上存在频谱广泛的 噪声；同时功率不等的用电器具，会使电力线的等效阻抗很低，大约在1 20欧之间。因而电 力线上的信号传输条件实际上是非常恶劣的，如果在上述6(T200k载波的频段中，随意选定 一个频点就进行传输，是很难保证传输的效果的。本发明采用电力线上最佳信噪比的频点来传送。最佳信噪比频点是通过中心频率可变的 带通滤波器以及微处理器，用以下方法寻找确定的。
图1中的带通滤波器的详细原理在图3中。信号从A点进来，从B点输出，经过微处理器内 置的A/D变换器，进入微处理器，三个运算放大器27， 29， 30构成带通滤波器，根据有关法 规，载波频率将在60k 200K之间。微处理器8控制多路开关28， 31的开关，改变环路的电阻 ，从而改变带通滤波器的中心频率，多路开关可以采用74HC4052。电力线上，分布着不同频 率，幅度不同的各种噪声，会对信号的传输产生恶劣的影响，必须想办法提高电力线传输信 道的信噪比才能顺利实现利用电力线传输信号。本实用新型的方法是，微处理器控制多路开 关处于不同位置，例如4个位置，使得带通滤波器的中心频率位于60lT200K之间，分别是F1 ，F2， F3， F4，微处理器读入每个中心频率下B点的电压值N1，N2，N3，N4，这就是电力线在 F1，F2，F3，F4 4个频率上的噪声幅度。接着，在图5中，微处理器控制多路开关36改变电阻 值，从而使得锁相环PLL 35产生的载波信号频率分别是F1，F2，F3，F4，根据图l，载波信号经 耦合电路进入电力线。与此同时，图5中，微处理器8控制带通滤波器的中心频率分别是 F1，F2，F3，F4，并且，微处理器读入每个频点下B点的电压值，Sl， S2， S3， S4。显然，这些电压 值与信号幅度成正比。微处理器计算每个频率下的Si/Ni值，(i=l， 2， 3， 4) 。 Si/Ni数值 最大值所对应的频率，就是当前信噪比最大的信道。婴儿终端的微处理器就在当前信噪比最 大的频点来发送载波，发送载波的频率就这样确定了，这个载波频率，能最大限度地避免电 力线上噪声以及低阻抗的影响，保障有最好的接收效果。
这个最佳的发送频点，既可以是静态的，也可以是动态的。所谓静态，是指在一次上电 使用过程中，婴儿终端一经确定下某个频率为最佳频点，就一直采用这个频点发送，不再改 变。动态是指，即使确定某个频点为最佳频点发送信号，微处理器仍然每隔一定时间后，重 复上述搜索最佳频点的方法，找出当前最佳的频点，并在当前最佳频点发送。
婴儿终端采集到的音频信号，将被以FM方式，调制到上述方法确定的载波上。采用 众所周知的锁相环FM调制来实现。锁相环IC采用74HC4046，微处理器直接输出载波，进入锁 相环的相位比较端，锁相环的中心频率与载波频率相等。
图5是婴儿终端的载波生成以及音频FM调制部分，主要由微处理器8，锁相环PLL 35，加法器34，多路开关36构成。微处理器根据上述步骤确定了载波的频率后，便选定多路 开关36的某一路，这一路的电阻和4700P的电容共同确定了锁相环的中心频率，也就是载波 的频率。微处理器直接输出载波频率的信号，与锁相环的压控振荡器VCO输出一起进入锁相 环的相位比较器，锁相环的相位比较器的输出经过RC电路作低通滤波后，与麦克风采集并经放大器放大的音频信号在加法器34相加，再送入PLL的压控振荡器VCO输入端，VC0的输出端 所输出的，就是已经将音频信号FM调制到最佳信道上的载波信号。
在音频信号的调制过程中，每隔一个特定的时间，例如60秒，停止音频信号的调制 ，而发送一串同步码来调制载波，例如是256个101010的脉冲串构成同步码，脉冲的宽度是 lms，因此，脉冲串的持续时间是256毫秒。同步码在60秒中，仅占用256ms，对音频的传输 ，几乎是毫无影响的。调制发送同步码之后，再重新调制发送音频信号。同步码用于家长终 端对婴儿终端载的波所使用的频率的识别判断。
已调载波信号经功率放大后进入如图4中的耦合电路的D端。
载波的生成和放大部分都属于弱电，最终它要被送入强电的电力线。那么，必须得有一 部分电路来承担连接弱电和强电的功能，这就是耦合电路。 一方面，它要大大衰减甚至是阻 断电力线的强电源对弱电回路的影响，同时又要让弱电回路产生的载波信号无衰减地传送到 强电回路中。适当电容值的电容可以承担这个工作，它对50或60Hz的强电源电压呈现出很高 的阻抗，而相对60 200kHz的载波信号，则呈现很低的阻抗。为了进一步加强这种效果，并 且更可以令强电和弱电隔离，可以再加上一个高频变压器。
如图4，耦合电路由高频变压器33以及电容组成，电容用于阻断50HZ或者60HZ的电源信 号等低频信号，而让较高频率的载波信号通过；高频变压器用于让较高频率的载波信号通过 而阻断50HZ或者60HZ的电源信号。这样，载波信号被耦合到C端的电力线上，并且，通过变 压器隔离了电力电源。
这里，电容的容值是0。 047u，变压器是在直径lcm的磁环上，初级、次级都各自绕20圈
如此，在音频的载波信号发送的过程中，并没有使用无线电，彻底免除了无线电辐射对 婴儿的影响。
如同婴儿终端，在家长终端，同样必须有耦合电路以连接电力线和家长终端，阻断电力 电源的影响，而让载波信号顺利通过，它的结构和参数如同婴儿终端的一样。
载波信号自电力线上进入家长终端后，家长终端如何接收得到呢？家长终端如何得知婴 儿终端采用哪个频点发送载波呢？作为例子假定，婴儿终端和家长终端之间约定，载波信号 只采用上述F1，F2，F3，F4等4个频率之中的一个来发送，家长终端插到电力线插座上电后，家 长终端的微处理器控制可变带通滤波器的中心频率，使其分别为F1， F2， F3， F4，分别在每个 频点上都接收载波信号，并对载波信号解调。接收采用众所周知的超外差方式，微处理器直 接输出当前载波下的本振信号给超外差放大器。本振信号的频率FL，载波信号的频率F，中频频率FI三者之间满足以下关系F+FL=FI.中频频率FI，固定地取一个数值，例如 455Hlz。当微处理器控制带通滤波器的中心频率分别是F1，F2，F3，F4时，相应地，微处理器 输出的本振就应该分别是455-Fl， 455-F2, 455-F3, 455-F4.某一个发送频率，由微处理器控制 的带通滤波器的中心频率以及本振频率，共同确定。即是带通滤波器中心频率等于载波频率 ，本振频率等于455与载波频率的差。
微处理器搜索解调出来的音频信号是否有连续的接近256个脉冲宽度为lms脉冲串，当其 搜索到有此同步码后，就确定了婴儿终端是在此频率上发送载波了。微处理器在本次搜索到 同步码以后，隔60秒将解调器输出的音频静音250毫秒，并再次搜索同步码。因为静音，所 以同步码脉冲串引起的音频人耳是听不到的。如果在本频率上，搜索不到同步码，微处理器 就控制带通滤波器的中心频率，以及本振的频率，改换到下一个载波频率去继续搜索。这样 ，无论婴儿终端是采用动态或是静态的最佳频点来发送，家长终端都能够捕捉到这个频点， 并持续在这个频点上接收信号。
图2的婴儿监护器的家长终端中，含有电源插头9，耦合电路IO，可变中心频率的带 通滤波器ll，超外差放大器27，解调器12，音频功率放大器13，喇叭14。
9是电源插头，插在电力线插座中，电力线上的载波信号经插头9，进入耦合电路IO，同 样的，耦合电路如图4所示，信号自C端进入，被耦合至I」D端，进入到带通滤波器，如同图5所 示，带通滤波器的中心频率由微处理器15所控制，微处理器逐次改变带通滤波器的中心频率 ，分别为F1， F2， F3， F4，以及逐次直接输出频率为455-Fl， 455-F2， 455-F3， 455-F4的本振信号 给超外差放大器27，在FM解调器的输出处，微处理器检测到音频信号，此时微处理器搜索同 步码，如果得到婴儿终端所发送同步码，那么家长终端就捕捉到婴儿终端发送的载波的频率 ，微处理器控制带通滤波器的中心频率一直处于这个频率，以及它所输出给超外差放大器的 本振频率也一直处于这个频率，就持续接收到婴儿终端的音频信号，音频信号经放大器13放 大，在喇叭14放出声音。
如果婴儿监护器，要传送视频信号，其结构和工作原理和前述的婴儿监护器基本一致。 区别在于婴儿终端不单只用麦克风采集音频信号，更用摄像头采集视频信号并数字化，而 在家长终端解调出来的数字视频信号需要再做D/A转换，变成模拟视频信号，再用一个小的 液晶显示屏或者CRT监护来播放，这是众所周知的。
另外一个区别是，如果因为视频传送的数据量会比传送音频大得多，为满足传送更多数 据的要求，可以在传送的频段里，在满足一定带宽间隔的条件下，划分出更多的频点，同时 ，在前述婴儿终端确定最佳载波频点的步骤中，依照信噪比的大小为序，顺次确定多个较佳的发送频点。例如，共有8个发送频点，测量后取信噪比最高的头三个频点作为较佳的发送 频点来发送数据，微处理器在将要传输的所有数据，分成三个部分，在三个不同频点上同时 发送不同频率的载波，那么发送数据的速率就比只使用一个频点提高了3倍。家长终端，就 有三个中心频率可变带通滤波器，三个超外差接收放大器，如同上述单个频点的家长终端接 收过程一样，微处理器搜索同步码，确定出婴儿终端当前使用的3个频点后，同时在3个频点 上接收数据。同步地，微处理器把所接收到的这三部分数据依照原来婴儿终端的拆分标准重 新合成回原来的整体的视频数据。视频数据最终被回放。
权利要求权利要求1一种婴儿监护器，其特征是包括婴儿终端、电力线、家长终端；A、所说的婴儿终端的信号输出端是直接插入电力线的交流电源插孔；B、所说的家长终端的信号输入输是直接插入电力线的交流电源插孔；C、婴儿终端和家长终端通过电力线互相连结，婴儿终端获取的音频或视频信号被调制到载波上，载波被发送到电力线上，家长终端从电力线上接收载波，解调出音频或视频信号并重放。
2.根据权利要求l所述的婴儿监护器，其特征是所说的婴儿终端包括 有电力线耦合电路，用于将婴儿终端的载波信号耦合到电力线上以及将电力线上的载波信 号耦合到婴儿终端；带通滤波器，用于对来自电力线的信号进行选频放大，以测量电力线上每个频点的信噪比；微控制器，用于控制带通滤波器的中心频率，测量电力线上每个频点的信噪比，根据电 力线上各个频点的信噪比，确定并控制载波发生器所产生的载波的频率；由麦克风或摄像头构成的音频或视频获取电路，用于获取婴儿的声音或图像信号；至少一个载波发生器，用于产生传送所获得的婴儿的声音和图像信号到电力线上的至少 一个载波信号；至少一个调制器，用于将声音和图像信号调制到载波上。
3. 根据权利要求l所述的婴儿监护器，其特征是所说的家长终端包括有电力线耦合电路，用于将电力线上的载波信号耦合到家长终端； 至少一个带通滤波器，用于对来自电力线的信号进行选频放大； 微控制器，用于控制带通滤波器的中心频率，确定载波信号的频点； 至少一个解调器，用于将声音或图像信号从载波中解调出来；音频放大或图像处理电路，用来对解调出来的声音以及图像信号进行处理并重放。
专利摘要本实用新型公开了一种没有辐射的婴儿监视器，消除了现有婴儿监视器采用无线电发射造成的微波辐射对婴儿的潜在影响。它的婴儿终端和家长终端通过电力线联结。婴儿终端包括有视频和音频拾取及编码器、微处理器、受微处理器控制的带通信号接收器、受微处理器控制频率的载波发生器及调制器、电力线耦合电路。家长终端包括有电力线耦合电路、微处理器、受微处理器控制的带通信号接收处理器、视频音频解调及解码器、视频音频播放器。
文档编号H04N7/04GK201244156SQ20082030152
公开日2009年5月27日 申请日期2008年7月16日 优先权日2008年7月16日
发明者杜若平 申请人:杜若平