脈率檢測電路及應(yīng)用其的智能設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及具有生理體征檢測功能的智能設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種脈率檢測電路及應(yīng)用其的智能設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活水平的提高，越來越多的家庭和個人開始關(guān)注生命健康狀態(tài)，使得脈搏測量不再局限于醫(yī)院和診室。例如，對于運動愛好者而言，脈搏監(jiān)測可以防止運動過量，并可根據(jù)運動后的脈率監(jiān)測圖來調(diào)整運動量。對于心臟病患者來說，長時間實時監(jiān)測脈搏則有利于病情控制。
[0003]近年來，智能設(shè)備(例如智能手表、智能手環(huán)、智能眼鏡等等)的發(fā)展，使得人們在爬山、跑步甚至睡眠時進行長時間的脈搏監(jiān)測成為可能，并逐漸成為一種趨勢和必然。這些智能設(shè)備一方面受限于自身體積而要求電池體積非常小，另一方面還要求續(xù)航能力長，這就導(dǎo)致其對內(nèi)置的脈率檢測電路的功耗要求非?？量?。
[0004]目前，由于光電檢測技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用中發(fā)展很快，而且光能避開強烈的電磁干擾，具有很高的絕緣性和非侵入性等優(yōu)點，使得光電容積法電路成為監(jiān)測脈搏中最為普遍的脈率檢測電路。
[0005]如圖1所示，傳統(tǒng)的光電容積法電路包括供電單元110’、傳感器單元310’和采集處理單元410’，該傳感器單元310’包括發(fā)光體311’和光電轉(zhuǎn)換電路312’。其中，發(fā)光體311’通過供電單元110’直接驅(qū)動發(fā)光，屬于持續(xù)電流驅(qū)動方式，會導(dǎo)致檢測過程中不必要的功率損耗。
[0006]因此，現(xiàn)有的脈率檢測電路還存在著功耗過高的缺陷，導(dǎo)致智能設(shè)備的續(xù)航能力不夠且使用壽命短，而無法滿足長時間監(jiān)測脈搏的目的。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]基于此，本實用新型的一個目的在于提供一種脈率檢測電路，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中脈率檢測電路的功耗過高的問題。
[0008]本實用新型的另一個目的在于提供一種智能設(shè)備，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中脈率檢測電路的功耗過高的問題。
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0010]—種脈率檢測電路，包括供電單元、傳感器單元和采集處理單元，其特征在于，還包括連接在所述供電單元與傳感器單元之間的開關(guān)單元，以使得所述傳感器單元僅在所述開關(guān)單元處于導(dǎo)通狀態(tài)時能夠輸出脈搏交變信號至所述采集處理單元。
[0011]進一步地，所述開關(guān)單元包括第一開關(guān)和控制所述第一開關(guān)通斷的脈沖波發(fā)生器。
[0012]進一步地，所述脈率檢測電路還包括采樣保持單元，以對所述傳感器單元輸出的脈搏交變信號進行跟蹤輸出。
[0013]進一步地，所述采樣保持單元包括第二開關(guān)和電容，所述第二開關(guān)連接在所述傳感器單元與采集處理單元之間并受控于所述開關(guān)單元，所述電容連接在所述第二開關(guān)與接地端之間。
[0014]進一步地，所述脈率檢測電路還包括預(yù)放大單元，與所述采集處理單元的輸入端相連，用以對輸入至所述采集處理單元的脈搏交變信號進行預(yù)放大處理。
[0015]進一步地，所述脈率檢測電路還包括限流電阻，與所述采集處理單元的輸入端相連，用以調(diào)節(jié)輸入至所述采集處理單元的脈搏交變信號的功率。
[0016]進一步地，所述采集處理單元包括濾波放大模塊和信號處理模塊，所述濾波放大模塊將所述脈搏交變信號濾波放大后輸入至所述信號處理模塊，以通過所述信號處理電路對濾波放大所得到的脈搏交變信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換、脈率計算、脈搏波形顯示的處理。
[0017]進一步地，所述傳感器單元包括發(fā)光體和光電轉(zhuǎn)換模塊，所述發(fā)光體由所述供電單元驅(qū)動發(fā)射光譜信號，所述光電轉(zhuǎn)換模塊將采集到的光譜信號轉(zhuǎn)換為所述脈搏交變信號，并輸出至所述采集處理單元。
[0018]—種智能設(shè)備，包括如上所述的脈率檢測電路。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0020]脈率檢測電路包括供電單元、傳感器單元和采集處理單元，通過在脈率檢測電路中增設(shè)連接在供電單元與傳感器單元之間的開關(guān)單元，使得傳感器單元跟隨開關(guān)單元的導(dǎo)通狀態(tài)輸出脈搏交變信號至采集處理單元，從而有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中脈率檢測電路的功耗過高的問題，提高了智能設(shè)備的續(xù)航能力和使用壽命。
【附圖說明】
[0021]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中光電容積法電路的原理圖；
[0022]圖2為一實施例的脈率檢測電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為圖2中開關(guān)單兀的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0024]圖4為圖3中脈沖波發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號的波形圖；
[0025]圖5為一實施例的脈沖波發(fā)生器的電路原理圖；
[0026]圖6為圖2中采集處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖7為另一實施例的脈率檢測電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖8為圖2中傳感器單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖9為另一實施例的脈率檢測電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖10為一實施例的脈率檢測電路的電路原理圖；
[0031 ]圖11為另一實施例的脈率檢測電路的電路原理圖；
[0032]圖12為一實施例的采樣保持電路中保持前后信號的波形對比圖；
[0033]圖13為圖12的展開波形對比圖；
[0034]圖14為一實施例的脈率檢測電路所實際采樣的脈搏交變信號的波形圖；
[0035]圖15為一實施例的智能設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0036]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步的詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0037]在一實施例中，一種脈率檢測電路，所述脈率檢測電路包括用以采集并處理脈搏交變信號的采集處理單元410、以及與采集處理單元410的輸入端相連的開關(guān)單元210。
[0038]其中，脈搏交變信號是經(jīng)過人體外周血管紅細胞反射或者透射返回的光譜信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換所形成的，該脈搏交變信號可以是由智能設(shè)備直接輸出至脈率檢測電路的，也可以是由脈率檢測電路自身產(chǎn)生的。
[0039]進一步地，脈率檢測電路可以是設(shè)置在智能設(shè)備的內(nèi)部，也可以是作為獨立的模塊通過智能設(shè)備的外部接口與智能設(shè)備相連，如圖15所示，本實施例并不以此為限。
[0040]采集處理單元410對采集到的脈搏交變信號進行濾波、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換、脈率計算、脈搏波形顯示等一系列的處理，以實現(xiàn)脈搏的實時監(jiān)測。
[0041]如圖2所示，較優(yōu)地，如上所述的脈率檢測電路還包括供電單元110和傳感器單元310。其中，開關(guān)單元210連接在供電單元110和傳感器單元310之間，傳感器單元310用以產(chǎn)生脈搏交變信號以輸出至采集處理單元410，供電單元110用以使脈率檢測電路正常工作。當(dāng)然，在其他應(yīng)用場景中，脈率檢測電路也可以是由智能設(shè)備中內(nèi)置的供電電源(例如充電電池)進行供電的。
[0042]通過在脈率檢測電路中增加設(shè)置開關(guān)單元210，使得傳感器單元310僅在開關(guān)單元210處于導(dǎo)通狀態(tài)時能夠輸出脈搏交變信號至采集處理單元410，以此減少了不必要的功率損耗，從而有效地降低了脈率檢測電路的功耗，大大提高智能設(shè)備的續(xù)航能力和使用壽命。
[0043]請參閱圖3，在一實施例中，開關(guān)單元210包括第一開關(guān)211和控制第一開關(guān)211通斷的脈沖波發(fā)生器212。
[0044]本實施例中，利用模擬開關(guān)作為第一開關(guān)211，以進一步地降低脈率檢測電路的功耗。
[0045]脈沖波發(fā)生器212產(chǎn)生的脈沖信號的波形如圖4所示，設(shè)圖中的脈沖信號的脈沖寬度為Tw，周期為TJljASKq= Tw/T，即脈沖波發(fā)生器212產(chǎn)生的脈沖信號的頻率為f=l/T?？梢岳斫?，該頻率f值與脈率檢測范圍有關(guān)，如果脈率檢測范圍為η次/min，則脈搏波形的頻率為n/60 Hz，那么，根據(jù)奈奎斯特采樣定理，脈沖信號的頻率f必須大于2n/60 Hz才能保證米樣不失真。
[0046]本實施例中，脈沖信號的頻率為200Hz，占空比為10%，則周期T為5ms，脈沖寬度Tw為0.5ms，以此實現(xiàn)在每個脈沖寬度Tw時間內(nèi)開關(guān)單元210處于導(dǎo)通狀態(tài)，相應(yīng)地，只有此時脈率檢測電路中才有電流存在，既保證了脈搏交變信號能夠正確無誤地采樣，還有效地降低了脈率檢測電路的功耗，進而使得智能設(shè)備的續(xù)航能力和使用壽命得到提升。
[0047]當(dāng)然，在其他實施例中，脈率檢測電路也可以是利用脈沖信號的低脈沖有效進行脈搏交變信號的采樣，本實施例并不以此為限。
[0048]進一步地，脈沖波發(fā)生器212所產(chǎn)生的脈沖信號可以通過微控制單元M⑶的內(nèi)部時序控制其中的1口輸出形成，還可以是由定時器芯片所產(chǎn)生的，例如，555定時器，如圖5所示。當(dāng)然，只要能形成圖4中所示的脈沖信號的器件都可以用作脈沖波發(fā)生器212，并不僅限于上述所列舉的器件。
[0049]值得一提的是，在不同的應(yīng)用場景中，例如，脈率檢測電路設(shè)置于智能設(shè)備中，脈沖波發(fā)生器212與采集處理單元410能夠設(shè)置于同一 PCB板，由此減小板級面積，提高智能設(shè)備中的空間利用率，以進一步適用于小型化設(shè)備中。
[0050]請參閱圖6，在一實施例中，采集處理單元410包括濾波放大模塊411和信號處理模塊 412。
[0051]其中，濾波放大模塊411將脈搏交變信號濾波放大后輸入至信號處理模塊412，以通過信號處理模塊412對經(jīng)濾波放大的脈