一种矿用脑电波头盔控制电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种矿用脑电波头盔控制电路，包括微控制器和与微控制器相接并与多个布设在井下的服务器分别进行无线数据传输的无线通信模块，微控制器的输入端接有心电采集模块、电平转换电路、脑电信号获取模块、温湿度传感器和甲烷传感器，微控制器的输出端接有LED照明灯和扬声器；脑电信号获取模块的输入端接有第一脑电电极、第二脑电电极和第三脑电电极；温湿度传感器包括分别布设在头盔两侧的外侧面上的第一温湿度传感器和第二温湿度传感器，甲烷传感器包括分别布设在头盔两侧的外侧面上的第一甲烷传感器和第二甲烷传感器，本实用新型专利技术设计新颖，结构简单，通过采集井下环境并结合获取的脑波信号实时监测使用者身体状态，实用性强。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于矿用安全设备
，具体涉及一种矿用脑电波头盔控制电路。
技术介绍
煤炭作为能源资源在我国能源结构中占据重要的地位，在短期内我国还无法离开煤炭能源，而目前我国每年有平均约6000人死于矿难，尽管现有的矿井下更新了各种信息传输渠道，每个进入井下的使用者均配备有定位监测装置以备安全搜寻使用者位置信息，现有的定位监测模块检测人体定位数据效率低且增加进入井下使用者的负担，佩戴繁琐；头盔是使用者进入井下必备的设备，不但可以抵御坠落物对使用者的打击，还安装有照明灯，忘记带头盔在黑暗的井下使用者寸步难行；脑电波采集的技术研究已经有几十年的历史，脑电波是大脑皮层大量神经元的突触后电位总和的结果，脑电波同步节律的形成与皮层丘脑非特异性投射系统的活动有关，现代科学研究已经知道，人脑在不同状态会产生不同的脑电波，有意识状态下的脑电波频率范围为8Hz—100Hz；无意识状态下的脑电波频率范围为0.5Hz—8Hz；而自然的眨眼动作会给脑电波带来一定的波动，使脑电波瞬间幅值稍有增大，刻意有意识的眨眼动作则使脑电波瞬间幅值大幅度增大；现有的头盔上的照明灯多采用普通灯泡及手动开关，费电且操作麻烦，因此，现如今缺少一种结构简单、体积小、设计合理，将脑电波采集的技术与矿用头盔控制电路结合的矿用脑电波头盔控制电路，采用脑电信号获取模块采集人体大脑脑电波信号，通过有意识的眨眼控制头盔照明灯的开关，且头盔照明灯采用多个LED<br>灯组合的方式，节能易驱动，另外，在头盔外侧设置多个检测环境参数的传感器，使用无线通信模块与井下多处服务器无线数据传输，将井下使用者的多个身体状态参数传输至井上监控室，精度高，安全可靠。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种矿用脑电波头盔控制电路，其设计新颖合理，结构简单，通过采集井下环境并结合获取的脑波信号和心电数据实时监测使用者身体状态，使用无线通信模块与井下多处服务器无线数据传输，稳定可靠，实用性强，便于推广使用。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种矿用脑电波头盔控制电路控制电路，其特征在于：包括微控制器和与所述微控制器相接并与多个布设在井下的服务器分别进行无线数据传输的无线通信模块，所述微控制器的输入端接有心电采集模块、电平转换电路、对井下佩戴头盔的使用者的脑电波信号进行采集及预处理的脑电信号获取模块以及用于采集井下环境参数的温湿度传感器和甲烷传感器，所述微控制器的输出端接有布设在头盔前端外侧的LED照明灯和扬声器；所述脑电信号获取模块的输入端接有布设在头盔前部内侧面上且对使用者额叶区的电位进行实时采样的第一脑电电极以及对使用者的耳部电位进行实时采样的第二脑电电极和第三脑电电极；所述温湿度传感器包括分别布设在头盔两侧的外侧面上且均与微控制器相接的第一温湿度传感器和第二温湿度传感器，所述甲烷传感器包括分别布设在头盔两侧的外侧面上且均与微控制器相接的第一甲烷传感器和第二甲烷传感器；所述心电采集模块包括PulseSensor传感器和与所述PulseSensor传感器的信号输出端相接的信号放大电路，所述信号放大电路包括运放LM324，所述运放LM324的同相输入端经电阻R10与PulseSensor传感器的信号输出端相接，运放LM324的反相输入端经电阻R11接地，运放LM324的输出端分两路，一路经电阻R8与电阻R10和PulseSensor传感器的信号输出端的连接端相接，另一路与微控制器相接。上述的一种矿用脑电波头盔控制电路，其特征在于：所述电平转换电路包括芯片LM1117-3.3V，所述芯片LM1117-3.3V的IN管脚与5V电源相接，芯片LM1117-3.3V的GND管脚接地，芯片LM1117-3.3V的OUT管脚为3.3V电源输出端。上述的一种矿用脑电波头盔控制电路，其特征在于：所述第一甲烷传感器包括型号为MQ-2的传感器U1，所述传感器U1的第1管脚、第2管脚和第3管脚均与5V电源相接，传感器U1的第5管脚经电阻R3接地，传感器U1的第4管脚和第6管脚的连接端分两路，一路与微控制器相接，另一路经电阻R4接地；第二甲烷传感器包括型号为MQ-2的传感器U2，所述传感器U2的第1管脚、第2管脚和第3管脚均与5V电源相接，传感器U2的第5管脚经电阻R5接地，传感器U2的第4管脚和第6管脚的连接端分两路，一路与微控制器相接，另一路经电阻R6接地。上述的一种矿用脑电波头盔控制电路，其特征在于：所述第一温湿度传感器包括型号SHT11的传感器U3，所述传感器U3的VCC管脚与5V电源相接，传感器U3的DATA管脚与微控制器相接；第二温湿度传感器包括型号SHT11的传感器U4，所述传感器U4的VCC管脚与5V电源相接，传感器U4的DATA管脚与微控制器相接，传感器U4的SCK管脚分两路，一路与传感器U3的SCK管脚相接，另一路与微控制器相接。上述的一种矿用脑电波头盔控制电路，其特征在于：所述脑电信号获取模块为美国NeuroSky公司研发的TGAM芯片；所述TGAM芯片的EEG管脚和EEG_shiled管脚的连接端与第一脑电电极相接，TGAM芯片的REF管脚和REF_shiled管脚的连接端与第二脑电电极相接，TGAM芯片的EEG_GND管脚与第三脑电电极相接，TGAM芯片的VCC管脚与5V电源相接，TGAM芯片的RXD管脚和TXD管脚均与微控制器相接。上述的一种矿用脑电波头盔控制电路，其特征在于：所述LED照明灯包括同向并联连接的发光二极管D1、发光二极管D2、发光二极管D3和发光二极管D4，所述同向并联连接的发光二极管D1、发光二极管D2、发光二极管D3和发光二极管D4的阳极与5V电源相接，同向并联连接的发光二极管D1、发光二极管D2、发光二极管D3和发光二极管D4的阴极经电阻R1与三极管Q1的发射极相接，三极管Q1的集电极接地，三极管Q1的基极经电阻R2与微控制器相接。上述的一种矿用脑电波头盔控制电路，其特征在于：所述扬声器包括扬声器LS1，所述扬声器LS1的一端与5V电源相接，扬声器LS1的另一端经电阻R7与三极管Q2的发射极相接，三极管Q2的集电极接地，三极管Q2的基极经电阻R9与微控制器相接。上述的一种矿用脑电波头盔控制电路，其特征在于：所述微控制器为芯片STM32F103RBT6，所述芯片STM32F103RBT6的VDD管脚与电平转换电...

【技术保护点】
一种矿用脑电波头盔控制电路，其特征在于：包括微控制器(6)和与所述微控制器(6)相接并与多个布设在井下的服务器(13)分别进行无线数据传输的无线通信模块(12)，所述微控制器(6)的输入端接有心电采集模块(5)、电平转换电路(11)、对井下佩戴头盔的使用者的脑电波信号进行采集及预处理的脑电信号获取模块(4)以及用于采集井下环境参数的温湿度传感器(7)和甲烷传感器(8)，所述微控制器(6)的输出端接有布设在头盔前端外侧的LED照明灯(9)和扬声器(10)；所述脑电信号获取模块(4)的输入端接有布设在头盔前部内侧面上且对使用者额叶区的电位进行实时采样的第一脑电电极(1)以及对使用者的耳部电位进行实时采样的第二脑电电极(2)和第三脑电电极(3)；所述温湿度传感器(7)包括分别布设在头盔两侧的外侧面上且均与微控制器(6)相接的第一温湿度传感器和第二温湿度传感器，所述甲烷传感器(8)包括分别布设在头盔两侧的外侧面上且均与微控制器(6)相接的第一甲烷传感器和第二甲烷传感器；所述心电采集模块(5)包括Pulse Sensor传感器和与所述Pulse Sensor传感器的信号输出端相接的信号放大电路，所述信号放大电路包括运放LM324，所述运放LM324的同相输入端经电阻R10与Pulse Sensor传感器的信号输出端相接，运放LM324的反相输入端经电阻R11接地，运放LM324的输出端分两路，一路经电阻R8与电阻R10和Pulse Sensor传感器的信号输出端的连接端相接，另一路与微控制器(6)相接。...

【技术特征摘要】
1.一种矿用脑电波头盔控制电路，其特征在于：包括微控制器(6)和与所述微控制器(6)相接并与多个布设在井下的服务器(13)分别进行无线数据传输的无线通信模块(12)，所述微控制器(6)的输入端接有心电采集模块(5)、电平转换电路(11)、对井下佩戴头盔的使用者的脑电波信号进行采集及预处理的脑电信号获取模块(4)以及用于采集井下环境参数的温湿度传感器(7)和甲烷传感器(8)，所述微控制器(6)的输出端接有布设在头盔前端外侧的LED照明灯(9)和扬声器(10)；所述脑电信号获取模块(4)的输入端接有布设在头盔前部内侧面上且对使用者额叶区的电位进行实时采样的第一脑电电极(1)以及对使用者的耳部电位进行实时采样的第二脑电电极(2)和第三脑电电极(3)；所述温湿度传感器(7)包括分别布设在头盔两侧的外侧面上且均与微控制器(6)相接的第一温湿度传感器和第二温湿度传感器，所述甲烷传感器(8)包括分别布设在头盔两侧的外侧面上且均与微控制器(6)相接的第一甲烷传感器和第二甲烷传感器；所述心电采集模块(5)包括PulseSensor传感器和与所述PulseSensor传感器的信号输出端相接的信号放大电路，所述信号放大电路包括运放LM324，所述运放LM324的同相输入端经电阻R10与PulseSensor传感器的信号输出端相接，运放LM324的反相输入端经电阻R11接地，运放LM324的输出端分两路，一路经电阻R8与电阻R10和PulseSensor传感器的信号输出端的连接端相接，另一路与微控制器(6)相接。
2.按照权利要求1所述的一种矿用脑电波头盔控制电路，其特征在于：所述电平转换电路(11)包括芯片LM1117-3.3V，所述芯片LM1117-3.3V的IN管脚与5V电源相接，芯片LM1117-3.3V的GND管脚接地，芯片LM1117-3.3V的OUT管脚为3.3V电源输出端。
3.按照权利要求2所述的一种矿用脑电波头盔控制电路，其特征在于：所述第一甲烷传感器包括型号为MQ-2的传感器U1，所述传感器U1的第1管脚、第2管脚和第3管脚均与5V电源相接，传感器U1的第5管脚经电阻R3接地，传感器U1的第4管脚和第6管脚的连接端分两路，一路与微控制器(6)相接，另一路经电阻R4接地；第二甲烷传感器包括型号为MQ-2的传感器U2，所述传感器U2的第1管脚、第2管脚和第3管脚均与5V电源相接，传感器U2的第5管脚经电阻R5接地，传感器U2的第4管脚和...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪梅，吕元杰，程松，贺开明，赵海强，渠武兵，朱亮，徐长丰，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61