太陽能放電電路和太陽能放電控制器組成的太陽能放電模塊彼此獨(dú)立，充電和放電過程獨(dú)立進(jìn)行，從而可以大幅度降低功耗，進(jìn)一步延長待機(jī)、使用時間。電源管理模塊的太陽能充電模式中，采用高效能、高光電轉(zhuǎn)換效率的多晶硅薄膜型太陽能電池，這種多晶硅薄膜型太陽能電池在保持高光電轉(zhuǎn)換效率的同時，使得太陽能電池得以薄膜化，一方面減小了太陽能電池的體積，提供更舒適的可穿戴體驗(yàn)，另一方面，降低了太陽能電池的生產(chǎn)成本，提高了本實(shí)施例的市場競爭力。
[0044]具體的，所述太陽能充電控制器的電路圖如圖5(a)所示，U2起電壓比較和震蕩作用，其中U2A是核心控制元件，VD3為紅綠雙色指示LED燈，用于指示充電工作狀態(tài)，由U2B驅(qū)動，根據(jù)充電電池的參數(shù)指標(biāo)，通過精密電位器RVl設(shè)定浮充電壓，RTl為熱敏電阻，用于微調(diào)不同溫度時的浮充電壓值。當(dāng)偶爾發(fā)生電池過充時，將開關(guān)SW2接通可設(shè)置更高的浮充電壓，起到補(bǔ)償均衡的作用。VT2為電源開關(guān)，VD4為肖特基二極管，防止蓄電池向太陽能電池方向放電，VD5起蓄電池保護(hù)反接作用(見圖5(b))，當(dāng)極性接反時熔斷器熔絲燒斷，保護(hù)電路其余部分免遭損壞。當(dāng)電池電壓低于設(shè)定的浮充電壓時，U2A輸出高電平，LED指示紅色，光耦導(dǎo)通使能開關(guān)管VT2，太陽能電池向蓄電池充電，當(dāng)充電電壓達(dá)到設(shè)定浮充電壓值時進(jìn)入浮充狀態(tài)，LED進(jìn)入雙色閃爍指示狀態(tài)。
[0045]具體的，所述太陽能放電控制器的電路圖如圖6所示，將開關(guān)SI切換至開位置時，供電激活集成運(yùn)放工作，此時，如果蓄電池電壓高于低電壓指令(Low VoltageDirective, LVD)電壓值，電壓比較器輸出低電壓，VT5截止，上半部分電路驅(qū)動VT3，蓄電池為負(fù)載正常供電，如果蓄電池電壓低于LVD電壓值，VT5導(dǎo)通使得通斷控制端輸出低電壓將VT3關(guān)斷，切斷負(fù)載電源，為避免負(fù)載在LVD電壓值附近反復(fù)地進(jìn)行通斷操作，此時，將開關(guān)SI切換至關(guān)位置以自鎖，同時關(guān)斷放電控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)節(jié)能，發(fā)光二極管VD14用以提示電池電壓接近LVD電壓值，調(diào)節(jié)電位器RV2可調(diào)節(jié)LVD電壓值。
[0046]具體的，所述太陽能充電電路圖如圖7所示，由單相橋式整流電路D和電感L濾波電路組成濾波單元，D可使太陽能電池始終向蓄電池充電而蓄電池不會向太陽能電池供電，且太陽能電池在光線驟變時產(chǎn)生交流電流或與蓄電池反接時，只能向蓄電池充電，濾波電路濾波整流后輸出電壓的穩(wěn)波，使充電電流更穩(wěn)定。
[0047]具體的，所述太陽能放電電路圖如圖8所示，采取兩級電保護(hù)裝置，以防外界短路或其他情況造成的電流驟增而損壞蓄電池以及其他電子元件，第一級保護(hù)采集高精密電阻R兩段電壓，當(dāng)滿足設(shè)定最大放電電流與高精密電阻阻值之積且持續(xù)20秒，確認(rèn)短路，由混合信號微控制器控制Rll切斷放電回路。第二級保護(hù)為防止第一級電流過大且未持續(xù)20秒，將對電路造成損害，此時增加自恢復(fù)保險絲，當(dāng)流經(jīng)的電流達(dá)到額定值時，自恢復(fù)保險絲溫度上升，電阻迅速增大，電流迅速減小，當(dāng)過流消失時，電子保險絲自動回復(fù)到初始狀
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[0048]如圖9所示，本實(shí)施例的工作流程如下:
[0049]開啟可穿戴裝置的總開關(guān)后，系統(tǒng)初始化，若按下按鍵時間超過3秒，血氧飽和度檢測功能開啟，否則血氧飽和度檢測功能不開啟，血氧飽和度檢測功能開啟后驅(qū)動血氧傳感器中LED燈發(fā)射循環(huán)光波，若滿足定時條件則集成模擬前端對采集的血氧飽和度信號進(jìn)行濾波、光路分離、自動增益、AD轉(zhuǎn)換，否則返回繼續(xù)執(zhí)行LED發(fā)射循環(huán)，處理后的信號進(jìn)入混合信號微控制器進(jìn)行存儲、運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果可發(fā)送至藍(lán)牙模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，也可以發(fā)送至液晶顯示器進(jìn)行血氧容積波波形、血氧飽和度數(shù)值和心率數(shù)值的顯示，此時控制系統(tǒng)結(jié)束任務(wù)。
[0050]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于可穿戴裝置的血氧飽和度檢測裝置，其特征在于，包括血氧傳感器、集成模擬前端、混合信號微控制器、藍(lán)牙模塊、顯示裝置、電源管理模塊、太陽能電池、輸入裝置和指示燈，血氧傳感器設(shè)置于可穿戴裝置的背面，與皮膚接觸，血氧傳感器與集成模擬前端相連，并由集成模擬前端控制和供電，集成模擬前端通過SPI與混合信號微控制器相連，藍(lán)牙模塊通過UART與混合信號微控制器相連，藍(lán)牙模塊與外部網(wǎng)絡(luò)連接；電源管理模塊與太陽能電池相連，二者用于為血氧飽和度檢測裝置中集成模擬前端、混合信號微控制器、藍(lán)牙模塊、顯示裝置、指示燈供電；顯示裝置、輸入裝置、指示燈分別與混合信號微控制器相連，并由混合信號微控制器控制工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可穿戴裝置的血氧飽和度檢測裝置，其特征在于，所述電源管理模塊包括太陽能充電電路、太陽能放電電路、太陽能充電控制器、太陽能放電控制器、太陽能接口、蓄電池接口、負(fù)載接口和蓄電池，其中太陽能電池與太陽能接口連接，蓄電池接口與蓄電池連接，蓄電池還設(shè)有接口用于與外部充電電源連接；負(fù)載接口與所述混合信號微控制器連接；太陽能充電控制器控制太陽能充電電路工作，太陽能電池通過太陽能充電電路向蓄電池充電；太陽能放電控制器控制太陽能放電電路工作，蓄電池通過太陽能放電電路向血氧飽和度檢測裝置中集成模擬前端、混合信號微控制器、藍(lán)牙模塊、顯示裝置、指示燈供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于可穿戴裝置的血氧飽和度檢測裝置，其特征在于，由所述太陽能充電電路和所述太陽能充電控制器組成的太陽能充電模塊與由所述太陽能放電電路和所述太陽能放電控制器組成的太陽能放電模塊彼此獨(dú)立，充電和放電過程獨(dú)立進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的基于可穿戴裝置的血氧飽和度檢測裝置，其特征在于，所述太陽能電池采用多晶硅薄膜型太陽能電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可穿戴裝置的血氧飽和度檢測裝置，其特征在于，所述藍(lán)牙模塊包括主控制模塊、射頻核心模塊、通用外圍設(shè)備接口模塊、傳感器接口模塊和天線，所述主控制模塊包括導(dǎo)線相連的主控制器、JTAG接口、ROM、閃存、SRAM ;所述射頻核心模塊包括導(dǎo)線相連的協(xié)控制器、數(shù)字鎖相環(huán)、DSP調(diào)制解調(diào)器、SRAM, ROM和放大器，放大器與天線相連接；所述天線用于將信號發(fā)送到外部移動終端，并接收移動終端反饋結(jié)果，將反饋結(jié)果發(fā)送到顯示裝置顯示；通用外圍設(shè)備接口模塊由導(dǎo)線相連的I2C、UART和SPI組成；傳感器接口模塊由導(dǎo)線相連的傳感器控制器、ADC和比較器組成；主控制模塊分別通過導(dǎo)線與射頻核心模塊、通用外圍設(shè)備接口模塊和傳感器接口模塊相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于可穿戴裝置的血氧飽和度檢測裝置，其特征在于，所述藍(lán)牙模塊采用藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)V4.0o
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可穿戴裝置的血氧飽和度檢測裝置，其特征在于，所述血氧傳感器包括LED燈和接收頭，LED燈由所述集成模擬前端驅(qū)動和供電，接收頭用于接收LED燈所發(fā)出光波在通過人體組織后的反射光。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于可穿戴裝置的血氧飽和度檢測裝置，其特征在于，所述集成模擬前端選用TI公司的AFE4400芯片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可穿戴裝置的血氧飽和度檢測裝置，其特征在于，所述混合信號微控制器選用TI公司的MSP430FR5739微控制器。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于可穿戴裝置的血氧飽和度檢測裝置，包括血氧傳感器、集成模擬前端、混合信號微控制器、藍(lán)牙模塊、顯示裝置、電源管理模塊、太陽能電池、輸入裝置和指示燈，血氧傳感器設(shè)置于可穿戴裝置的背面，與皮膚接觸，血氧傳感器與集成模擬前端相連，集成模擬前端與混合信號微控制器相連，藍(lán)牙模塊分別與混合信號微控制器、外部網(wǎng)絡(luò)連接；電源管理模塊與太陽能電池相連，二者用于為檢測裝置中相關(guān)部件供電；輸入裝置用于啟動可穿戴裝置的血氧飽和度檢測功能，指示燈用于顯示可穿戴裝置當(dāng)前所處的血氧飽和度檢測功能狀態(tài)。本實(shí)用新型體積小、功耗極低，可利用太陽能充電，便于進(jìn)行戶外運(yùn)動或者缺氧性疾病的血氧飽和度隨時隨地監(jiān)測。
【IPC分類】A61B5-1455
【公開號】CN204428045
【申請?zhí)枴緾N201420768815
【發(fā)明人】吳凱, 杜欣, 陳秋蘭
【申請人】華南理工大學(xué), 廣州雙悠生物科技有限責(zé)任公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2014年12月8日