[發(fā)明專利]一種用于人體運動模態(tài)識別的電容傳感系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210151050.0
• 申請日: 2012-05-15
• 公開（公告）號: CN102670208A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭恩昊;王啟寧;王龍;魏坤琳
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關(guān)暢

1.一種用于人體運動模態(tài)識別的電容傳感系統(tǒng)，其特征在于：它包括兩個分別設(shè)置在人體大腿和小腿處的電容環(huán)、驅(qū)動單元、信號處理單元和上位機，每個所述電容環(huán)均由一個發(fā)射電極、若干個接收電極和一個熱塑環(huán)構(gòu)成，所述發(fā)射電極和各接收電極間隔設(shè)置在所述熱塑環(huán)內(nèi)側(cè)，所述驅(qū)動單元和信號處理單元構(gòu)成主電路；兩個所述電容環(huán)的發(fā)射電極連接所述驅(qū)動單元，由所述驅(qū)動單元輸出的交流正弦波信號作為所述發(fā)射電極的激勵源；兩個所述電容環(huán)的各接收電極均連接一分壓電阻，構(gòu)成串聯(lián)回路，所述分壓電阻上的分壓信號輸入所述信號處理單元內(nèi)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后，輸入所述上位機完成對人體不同運動模態(tài)的識別。

2.如權(quán)利要求1所述的一種用于人體運動模態(tài)識別的電容傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述發(fā)射電極和各接收電極均采用銅片，所述熱塑環(huán)由熱塑材料構(gòu)成。

3.如權(quán)利要求2所述的一種用于人體運動模態(tài)識別的電容傳感系統(tǒng)，其特征在于：在所述熱塑環(huán)上，相鄰兩個所述電極之間固定一絕緣橡膠。

4.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種用于人體運動模態(tài)識別的電容傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述主電路包括所述驅(qū)動單元和信號處理單元，還包括電源模塊，所述驅(qū)動單元和信號處理單元均由所述電源模塊供電；

所述驅(qū)動單元包括波形發(fā)生電路和驅(qū)動電路，所述波形發(fā)生電路產(chǎn)生固定頻率的正弦波信號，輸入所述驅(qū)動電路內(nèi)，由所述驅(qū)動電路為正弦波信號提供電流驅(qū)動，并放大至合適的電壓幅值范圍后，輸出至兩個所述電容環(huán)的發(fā)射電極；

所述信號處理單元包括RMS轉(zhuǎn)換電路、主控制器和串口電平轉(zhuǎn)換電路，所述RMS轉(zhuǎn)換電路將接收到的所述分壓電阻上的交流電壓信號轉(zhuǎn)換成交流電壓有效值，輸入所述主控制器內(nèi)，由所述主控制器內(nèi)的AD轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并由所述主控制器進行數(shù)字濾波后，將數(shù)字量信號經(jīng)所述串口轉(zhuǎn)換電路將I/O電平轉(zhuǎn)換至RS232電平后輸入所述上位機。

5.如權(quán)利要求4所述的一種用于人體運動模態(tài)識別的電容傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述波形發(fā)生電路采用MAX038波形發(fā)生芯片。

6.如權(quán)利要求4所述的一種用于人體運動模態(tài)識別的電容傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述驅(qū)動電路包括四排阻和兩個相同的放大器，所述波形發(fā)生電路輸出的正弦波經(jīng)所述四排阻后，再經(jīng)兩個所述放大器分別向設(shè)置在大腿處的所述電容環(huán)發(fā)射電極和設(shè)置在小腿處的所述電容環(huán)發(fā)射電極提供正弦波信號；兩個所述放大器均采用TL3474運放芯片。

7.如權(quán)利要求5所述的一種用于人體運動模態(tài)識別的電容傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述驅(qū)動電路包括四排阻和兩個相同的放大器，所述波形發(fā)生電路輸出的正弦波經(jīng)所述四排阻后，再經(jīng)兩個所述放大器分別向設(shè)置在大腿處的所述電容環(huán)發(fā)射電極和設(shè)置在小腿處的所述電容環(huán)發(fā)射電極提供正弦波信號；兩個所述放大器均采用TL3474運放芯片。

8.如權(quán)利要求4所述的一種用于人體運動模態(tài)識別的電容傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述RMS轉(zhuǎn)換電路采用AD637芯片。

9.如權(quán)利要求5或6或7所述的一種用于人體運動模態(tài)識別的電容傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述RMS轉(zhuǎn)換電路采用AD637芯片。

10.如權(quán)利要求4～9任意一項所述的一種用于人體運動模態(tài)識別的電容傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述主控制器采用STM32F103系列單片機，其內(nèi)核是ARMcortex-M3，主頻最高72MHz，最多有10路I/O口復用AD轉(zhuǎn)換通道，轉(zhuǎn)換精度為12bit，最高采樣率1MHz。