人体运动能量消耗监测仪制造技术

本实用新型专利技术涉及一种人体运动能量消耗监测仪，由显示器、按键、蜂鸣器、数据传输口、机壳和电路装置组成。电路装置包括加速度传感器、放大电路、控制电路、算法处理电路和显示电路。加速度传感器输出信号经放大电路滤波、放大后输入单片机，再经过单片机内的Ａ／Ｄ转换器转换为数字信号。单片机连接控制电路、显示电路和数据输出电路。数据输出电路能够通过数据传输口将收集的数据传输到计算机。蜂鸣器能够提示用户是否达到目标运动量。本实用新型专利技术提出的人体运动能量消耗监测仪体积小、方便携带、耗电少、精度高、方便实用。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种监测仪，特别是指一种人体运动能量消耗监测仪。
技术介绍
随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，与生活方式密切相关的慢性非传染性疾病已成为危害人们健康的头号杀手。增强体力活动是预防和治疗这些疾病主要方法之一，但是，过小的运动起不到治疗疾病的作用，过量的运动又会导致某些疾病并发症的产生，因此指导人们如何进行适量运动已经成为防治慢性病的首要问题。现有的能够间接测量人体运动能量消耗的仪器有计步器和心率仪，现有的计步器和心率仪需要进行步数或心率的转换才能查看运动能量值，因此精度很低。现有计步器和心率仪需要进行步数或心率的转换才能查看运动能量值，因此精度很低。现有计步器和心率仪均没有考虑用运动强度和运动时间来指导患者如何进行适量运动。并且现有计步器只有显示功能，无法将数据输出的计算机进行准确的数据分析，医生只能给用户一个很笼统的指导，用户也只能慢慢摸索适合于自己的运动量。
技术实现思路
本技术的目的是提出一个小巧的测量人体运动能量消耗强度值的仪器，根据输入的人体参数值，设定适合不同用户的运动强度和时间及目标运动量，具有报警功能，并能够将采集的用户数据传输给计算机做精确地分析。本技术提出的人体运动能量消耗监测仪由以下几部分组成单片机M，升压电源U1，采集运动强度的加速度传感器S，双运算放大器U4，液晶显示器LCD，蜂鸣器F、数据输出端口N，单片机M内置A/D转换器和LCD驱动电路。加速度传感器S的输出电压输入第一运算放大器U4A；第一运算放大器U4A与电阻R6、R7、R8、电容C11组成有源低通滤波器；有源低通滤波器输出经电容C10、电阻R4输入第二运算放大器U4B；电容C9、电阻R3和第二运算放大器U4B构成带通滤波器；由第二运算放大器U4B的带通滤波器的输出端脚与一个主要包括A/D转换器、算法处理电路、控制电路和LCD驱动器的单片机M的脚29连接，加速度传感器S输出电压，经滤波放大，直接经单片机M的脚8输入单片机M内的A/D转换器，转换成数字信号，通过算法处理电路中的不同算法计算出运动强度值并根据时间进行累计，计算结果输入单片机M内的LCD驱动电路，LCD驱动电路与液晶显示器LCD连接，直接显示人体运动强度累计值；单片机M的4个I/O端脚39、40、41、42分别接4个按键S1、S2、S3、S4。另外，单片机M的脚35通过电阻R9，三极管T2与蜂鸣器F连接，单片机M的脚25、26与第一晶体U2连接，脚21、22与第二晶体U3连接，第一晶体U2与电容C12、C13组成第一频率振荡电路，第二晶体U3与电容C1、C2组成第二频率振荡电路，另外，所述的电源由一节1.5伏AAA电池、集成器件U1、肖特基二极管T1、电容C3、C4以及电感L1组成，其中，电感L1与肖特基二极管T1的正极相连，肖特基二极管T1的负极依次连接电容C4、C3，集成器件U1具有三个输出端，其中的两个输出端分别与肖特基二极管T1的正极和负极相连，另外一个输出端连接于电容C4、C3。人体运动时，加速度传感器S上输出电压信号，该信号输入到第一运算放大器U4A，由第一运算放大器U4A与电阻R6、R7、R8、电容C11组成的有源低通滤波器，对信号进行第一次放大和滤波。经过放大和滤波处理的信号再经电容C10、电阻R4输入到由电容C9、电阻R3和第二运算放大器U4B构成的带通滤波器进行第二次放大和滤波。第二运算放大器U4B的带通滤波器的输出端直接与单片机M相连，信号通过单片机M内的A/D转换器将模拟信号转换成数字信号。单片机M内的算法处理器通过计算将数字信号计算为运动消耗强度值和运动量值，并将计算结果输入单片机M内的LCD驱动电路，LCD驱动电路与液晶显示器LCD连接，由LCD直接显示运动量。单片机的4个输出端脚39、40、41、4分别连接4个按键S1、S2、S3、S4，4个按键能够输入人体参数值和预警时间。信号经单片机内的算法处理电路计算出符合该人的目标运动量，到预警时间时如果实际运动量小于目标运动量，则单片机内的控制电路控制蜂鸣器F进行音响报警，提醒用户运动量不足；如果到一定时刻实际运动量大于目标运动量，则单片机内的控制电路控制蜂鸣器F进行音响报警，提醒用户运动过量。本技术体积小便于携带，采集数据精确，具有报警功能且能够将采集到的数据传输到计算机。附图说明图1为本技术电路图；具体实施例如图1所示，人体运动能量消耗仪采用一节1.5伏电池，通过型号为BLM9533C的集成器件U1升压成所需的3.3伏电压。集成器件U1同电容C3、C4、电感L1、型号为M745b122p的肖特基二极管T1组成监测仪的电源部分，输入为1.5伏电池电压，输出为3.3伏直流电压。其A点同时作为系统的模拟地，B点电压为3.3伏。由压电材料组成的加速度传感器S和电阻R5并联后接入到型号为ICL7621的双运算放大器中的第一运算放大器U4A的脚5端，其脚6、7同电阻R6、可调电位器R8、电容C11、电阻R7组成有源低通滤波器，对传感器S输出信号进行放大、滤波。可调电位器R8用来调整放大倍数，从而校正传感器S因安装等原因而引起的误差。第二运算放大器U4B的脚2、3与电阻R3、R4及电容C9、C10构成带通滤波器，滤除输入信号中的直流部分和高频部分，并对信号进行适当的放大。运算放大器U4B的脚1与单片机M的脚29连接，将信号输入单片机M中的A/D转换器。单片机M型号为MB89P485L，单片机M主要包括A/D转换器、算法处理电路，控制电路和LCD驱动器。U2、U3为石英晶体，其工作频率分别可为4.2MHz和32.768KHz，分别和电容C12、C13及C1、C2组成晶体振荡电路，为单片机M提供不同的工作频率。液晶显示器LCD采用动态驱动方式，占空比为1/4，偏压为1/3。单片机M的脚52、56接电源部分的B端；脚27、34接地，脚25、26与第一晶体U2连接组成第一频率振荡电路；脚21、22与第二晶体U3连接组成第二频率振荡电路。第一运算放大器U4A脚6和脚7之间并联电阻R7、电容C11，脚6与电源部分A端之间串联电阻R6和可调电位器R8组成有源低通滤波器；运算放大器U4B的脚1和脚2之间并联电阻R3、电容C9，脚2和脚7之间串联电容C10和电阻R4，脚3通过电阻R2与电源部分A端构成带通滤波器。四个按键S1、S2、S3、S4分别为功能键、增加键、减小键和确认键。本技术人体运动能量消耗监测仪是将加速度传感器输出的电压经滤波放大后，通过A/D转换器直接转换成数字信号进行运动能量的计算和分析的，因此工作效率很高，仅用一节1.5伏电池，三个集成器件U1，U4和M，有源器件静态电流极小，正常工作时平均电源电流低于1mA。权利要求1.一种人体运动能量消耗监测仪，包括电源、加速度传感器(S)、双运算放大器U4、液晶显示器LCD，加速度传感器(S)的输出电压输入第一运算放大器(U4A)；第一运算放大器(U4A)与电阻(R6)、(R7)、(R8)、电容(C11)组成有源低通滤波器；有源低通滤波器输出经电容(C10)、电阻(R4)输入第二运算放大器(U4B)；电容(C9)、电阻(R3)和第二运算放大器(U4B)构成带通滤波器；其特征在于由第二运算放大器(U4B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人体运动能量消耗监测仪，包括电源、加速度传感器（Ｓ）、双运算放大器Ｕ４、液晶显示器ＬＣＤ，加速度传感器（Ｓ）的输出电压输入第一运算放大器（Ｕ４Ａ）；第一运算放大器（Ｕ４Ａ）与电阻（Ｒ６）、（Ｒ７）、（Ｒ８）、电容（Ｃ１１）组成有源低通滤波器；有源低通滤波器输出经电容（Ｃ１０）、电阻（Ｒ４）输入第二运算放大器（Ｕ４Ｂ）；电容（Ｃ９）、电阻（Ｒ３）和第二运算放大器（Ｕ４Ｂ）构成带通滤波器；其特征在于：由第二运算放大器（Ｕ４Ｂ）的带通滤波器的输出端脚与一个主要包括Ａ／Ｄ转换器、算法处理电路、控制电路和ＬＣＤ驱动器的单片机（Ｍ）的脚（２９）连接，加速度传感器（Ｓ）输出电压，经滤波放大，直接经单片机（Ｍ）的脚８输入单片机（Ｍ）内的Ａ／Ｄ转换器，转换成数字信号，通过算法处理电路中的不同算法计算出运动强度值并根据时间进行累计；计算结果输入单片机（Ｍ）内的ＬＣＤ驱动电路，ＬＣＤ驱动电路与液晶显示器（ＬＣＤ）连接，直接显示人体运动强度累计值；单片机（Ｍ）的４个Ｉ／Ｏ端脚（３９）、（４０）、（４１）、（４２）分别接４个按键（Ｓ１）、（Ｓ２）、（Ｓ３）、（Ｓ４）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张德伟，郑立安，
申请(专利权)人：北京耀华康业科技发展有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]