專利名稱：一種電子防瞌睡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種安裝于汽車方向盤的駕駛員防瞌睡電子裝置。
背景技術(shù)：
在開車時(shí)打瞌睡是許多長途駕駛和疲勞駕駛過程中經(jīng)常出現(xiàn)的危險(xiǎn)情況，國內(nèi)外研究人員在預(yù)防駕駛員打瞌睡方面做了許多研究工作，關(guān)于這方面的技術(shù)報(bào)道以及相關(guān)專利也很多。
在如何識(shí)別駕駛員的瞌睡狀態(tài)方面，有兩類比較常用的方法一種方法是采用攝像技術(shù)跟蹤駕駛員眼球的方法來識(shí)別瞌睡狀態(tài)，如專利號(hào)CN99108335.0“瞌睡駕駛警告系統(tǒng)的駕駛員眼睛檢測方法”及專利號(hào)CN99108486.1“瞌睡駕駛警告系統(tǒng)的駕駛員瞌睡檢測方法”，其依據(jù)是駕駛員瞌睡時(shí)眼球會(huì)出現(xiàn)很有特征的運(yùn)動(dòng)以及閉合，上述方法則通過成像與圖像識(shí)別的方法不間斷跟蹤與監(jiān)測駕駛員的眼睛，達(dá)到識(shí)別瞌睡狀態(tài)的目的。這類方法的主要缺點(diǎn)有一是裝置實(shí)現(xiàn)成本較高，需要一套微機(jī)控制的攝像、跟蹤以及圖像處理系統(tǒng)；二是軟硬件系統(tǒng)的可靠性較差，如對弱光/強(qiáng)光環(huán)境、劇烈振動(dòng)、駕駛員個(gè)體差異等等的適應(yīng)性較差。
另一類方法是通過頭戴式裝置檢測駕駛員頭部位置的方法，其依據(jù)是駕駛員瞌睡時(shí)可能會(huì)頭部下垂，如專利號(hào)CN95223333.9“頭帶式瞌睡警示裝置”。其缺點(diǎn)主要有兩個(gè)方面首先是頭帶式裝置可能讓駕駛員不舒適；其次，靠在座椅上瞌睡時(shí)的駕駛員頭部不一定下垂，檢測可能不準(zhǔn)。
而在如何有效地喚醒瞌睡中的駕駛員方面，許多技術(shù)均采用蜂鳴器發(fā)聲來喚醒駕駛員，顯然車內(nèi)車外的噪聲環(huán)境會(huì)影響這種方法的有效性。
總之，在駕駛員防瞌睡方面，目前還沒有完善及有效的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服上述不足之處，提供一種電子防瞌睡裝置，該裝置可靠性強(qiáng)，無需頭戴，安裝方便，且易于實(shí)施。
本實(shí)用新型提供的一種電子防瞌睡裝置，其特征在于該裝置由運(yùn)動(dòng)傳感器、電極以及電子控制器三部分組成，運(yùn)動(dòng)傳感器和電極安裝在方向盤上，并與電子控制器相連，在自然狀態(tài)下，運(yùn)動(dòng)傳感器位于方向盤的下部。
上述電子控制器由電源穩(wěn)壓模塊、直流升壓模塊、瞌睡狀態(tài)識(shí)別模塊、受控震蕩模塊、上電延時(shí)模塊和輸出控制模塊組成；電源穩(wěn)壓模塊用于將車載V電壓變換為V直流電壓，直流升壓模塊用于將車用V電壓升壓至~V的直流電壓，瞌睡狀態(tài)識(shí)別模塊根據(jù)運(yùn)動(dòng)傳感器的信號(hào)識(shí)別駕駛員瞌睡狀態(tài)，并控制受控震蕩模塊工作，受控震蕩模塊受瞌睡狀態(tài)識(shí)別模塊的控制產(chǎn)生矩形震蕩波形輸出，該矩形脈沖驅(qū)動(dòng)輸出控制模塊，上電延時(shí)模塊用于在電子控制器通電的初期，產(chǎn)生設(shè)定的延時(shí)信號(hào)，輸出控制模塊控制電脈沖的輸出。
本實(shí)用新型采用手部的弱電脈沖刺激方式，實(shí)踐證明，作用于手部的弱電脈沖刺激比其他喚醒方式(如聲音)更能有效在喚醒瞌睡中的駕駛員，且對環(huán)境的適應(yīng)性較好。該裝置安裝在方向盤上，無需頭戴，安裝方便，且價(jià)格低廉，易于實(shí)施。另外，通過對手部特定空位的刺激，該裝置還可以有一定的按摩與理療效果。


圖1為方向盤防瞌睡電子裝置組成及安裝示意圖；圖2為方向盤電子防瞌睡裝置原理圖；圖3為方向盤電子防瞌睡裝置控制器電路圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本裝置由運(yùn)動(dòng)傳感器3、電極2以及電子控制器4三部分組成。運(yùn)動(dòng)傳感器3和電極2安裝在方向盤1上，并與電子控制器4相連。在自然狀態(tài)下，運(yùn)動(dòng)傳感器3位于方向盤的下部。
運(yùn)動(dòng)傳感器3檢測方向盤1的位置，當(dāng)方向盤的位置偏離自然狀態(tài)的平衡位置時(shí)，運(yùn)動(dòng)傳感器3向電子控制器4發(fā)送信號(hào)；
電極2用于喚醒駕駛員。當(dāng)檢測出駕駛員瞌睡后，電子控制器4通過方向盤上的電極2向駕駛員手部釋放低壓電脈沖，該電脈沖刺激人體生物電變化，從而達(dá)到喚醒的目的。
電子控制器4是本裝置的核心。它根據(jù)方向盤上的運(yùn)動(dòng)傳感器3提供的信號(hào)，檢測并識(shí)別駕駛員瞌睡狀態(tài)，并根據(jù)需要產(chǎn)生電脈沖輸出到固定在方向盤上的電極2。其理論依據(jù)是駕駛員清醒會(huì)經(jīng)常性根據(jù)路況操縱方向盤，方向盤不會(huì)長時(shí)間處于靜止的自由狀態(tài)；與此相反，駕駛員瞌睡時(shí)，方向盤會(huì)較長時(shí)間處于靜止的自由狀態(tài)。
電子控制器4的原理圖如圖2所示。從圖中可以看出由電源穩(wěn)壓模塊5、直流升壓模塊6、瞌睡狀態(tài)識(shí)別模塊7、受控震蕩模塊8、上電延時(shí)模塊9以及輸出控制模塊10等6個(gè)部分組成。
電源穩(wěn)壓模塊5的作用將車載12V電壓變換為5V直流電壓，供其他部分使用。
直流升壓模塊6的作用是將車用12V電壓升壓至36~60V的直流電壓。
瞌睡狀態(tài)識(shí)別模塊7的作用根據(jù)運(yùn)動(dòng)傳感器3的信號(hào)識(shí)別駕駛員瞌睡狀態(tài)，并控制受控震蕩模塊8的工作。
受控震蕩模塊8受瞌睡狀態(tài)識(shí)別模塊7的控制產(chǎn)生矩形震蕩波形輸出，該矩形脈沖驅(qū)動(dòng)輸出控制模塊10。
上電延時(shí)模塊9用于在電子控制器4通電的初期，產(chǎn)生設(shè)定的延時(shí)信號(hào)(如60秒)，該信號(hào)也控制受控震蕩模塊8的工作，即在該信號(hào)有效期間，受控震蕩模塊8不工作。
輸出控制模塊10控制電脈沖的輸出。
上述裝置還可以在電子控制器4上外接喇叭，提供聲音喚醒功能。
實(shí)施例的電路圖如附圖3所示。
在本實(shí)例中，運(yùn)動(dòng)傳感器3是一個(gè)水平放置的三觸點(diǎn)水銀開關(guān)，如圖3中3，當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，水銀開關(guān)便會(huì)接通，從而輸出運(yùn)動(dòng)信號(hào)。
電源穩(wěn)壓模塊5的作用是為電路其他部分提供穩(wěn)定的9V直流電壓。由電阻R2、浪涌抑制器件TVS1、電容C1、C2以及穩(wěn)壓芯片U1組成。
直流升壓模塊6的作用是將車用12V電壓升壓至36~90V的直流電壓。由微型變壓器TRANS1、電容C3、C4、C5、三極管T1組成自激震蕩電路，整流二極管D1為半波整流。
瞌睡狀態(tài)識(shí)別模塊7采用一片可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)電路CD4098(U2)及一片CMOS門IC，當(dāng)水銀開關(guān)SW2接通/斷開時(shí)，這兩部分能持續(xù)維持一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。維持時(shí)間由定時(shí)在元件R3/C6、R4/C7決定。由與非門電路U3(型號(hào)是CD4011)組成一個(gè)邏輯運(yùn)算電路，以便在設(shè)定的條件下允許電脈沖輸出。
受控震蕩模塊8受瞌睡狀態(tài)識(shí)別7的控制，其輸出驅(qū)動(dòng)輸出控制部分10。U4是一片雙555電路，型號(hào)是NE556。其中一個(gè)555與R11、R12、C9、C10一起組成受控震蕩電路，產(chǎn)生一定頻率的矩形控制脈沖，用于驅(qū)動(dòng)輸出控制電路。
上電延時(shí)模塊9的作用是確保在汽車發(fā)動(dòng)初期讓防瞌睡裝置不起作用。由另一個(gè)555電路組成，與C12、C13、R14一起組成一個(gè)單穩(wěn)電路。當(dāng)上電時(shí)，由C11、R13產(chǎn)生的負(fù)脈沖觸發(fā)555電路的Q端輸出一個(gè)延時(shí)脈沖(如60秒)。
輸出控制模塊10由三極管T3、T4、T5以及電阻R8、R9、電位器RW1組成電脈沖控制電路，控制高壓脈沖的輸出。其中RW1用于調(diào)節(jié)電脈沖的強(qiáng)度，以適應(yīng)不同的人體特征。
權(quán)利要求1.一種方向盤防瞌睡電子裝置，其特征在于該裝置由運(yùn)動(dòng)傳感器(3)、電極(2)以及電子控制器(4)三部分組成，運(yùn)動(dòng)傳感器(3)和電極(2)安裝在方向盤(1)上，并與電子控制器(4)相連，在自然狀態(tài)下，運(yùn)動(dòng)傳感器(3)位于方向盤的下部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述電子控制器(4)由電源穩(wěn)壓模塊(5)、直流升壓模塊(6)、瞌睡狀態(tài)識(shí)別模塊(7)、受控震蕩模塊(8)、上電延時(shí)模塊(9)和輸出控制模塊(10)組成；電源穩(wěn)壓模塊(5)用于將車載12V電壓變換為5V直流電壓，直流升壓模塊(6)用于將車用12V電壓升壓至36~60V的直流電壓，瞌睡狀態(tài)識(shí)別模塊(7)根據(jù)運(yùn)動(dòng)傳感器(3)的信號(hào)識(shí)別駕駛員瞌睡狀態(tài)，并控制受控震蕩模塊(8)工作，受控震蕩模塊(8)受瞌睡狀態(tài)識(shí)別模塊(7)的控制產(chǎn)生矩形震蕩波形輸出，該矩形脈沖驅(qū)動(dòng)輸出控制模塊(10)，上電延時(shí)模塊(9)用于在電子控制器(4)通電的初期，產(chǎn)生設(shè)定的延時(shí)信號(hào)，輸出控制模塊(10)控制電脈沖的輸出。
專利摘要本實(shí)用新型提供的一種電子防瞌睡裝置，該裝置由運(yùn)動(dòng)傳感器、電極以及電子控制器三部分組成，運(yùn)動(dòng)傳感器和電極安裝在方向盤上，并與電子控制器相連，在自然狀態(tài)下，運(yùn)動(dòng)傳感器位于方向盤的下部。本實(shí)用新型采用手部的弱電脈沖刺激方式，實(shí)踐證明，作用于手部的弱電脈沖刺激比其他喚醒方式(如聲音)更能有效在喚醒瞌睡中的駕駛員，且對環(huán)境的適應(yīng)性較好。該裝置安裝在方向盤上，無需頭戴，安裝方便，且價(jià)格低廉，易于實(shí)施。另外，通過對手部特定空位的刺激，該裝置還可以有一定的按摩與理療效果。
文檔編號(hào)G08B21/00GK2731604SQ20042007655
公開日2005年10月5日 申請日期2004年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月10日
發(fā)明者劉倫洪 申請人:華中科技大學(xué)