一种用于温控服装的智能控制系统

技术领域

本发明属于智能家居、家纺领域领域，具体涉及一种用于温控服装的智能控制系统。

背景技术

目前加热型服装服饰或枕头等产品比较普遍，一般是在衣服的后背、前胸、下放口袋等地方放置若干个加热片，在胸口或者口袋附近（内外均可）放置一个控制器，来实现调温等功能。这类产品一般分为单机型和蓝牙型。单机型功能比较简单，一般只是用来调节温度档位。蓝牙型可以连接小程序或者APP调节。

如专利公开号为CN109219169A的专利中公开了一种适用于服饰的加热模块及其温度调节方法，包括发热模块和控制模块，所述的发热模块包括绝缘布料、总线和若干组碳纤维发热丝，所述碳纤维发热丝嵌入于绝缘布料内；所述控制模块的输入端和输出端分别连接直流电源和总线，控制模块包括绝缘外壳以及置于绝缘外壳内的控制板，所述控制板包括控制芯片和波段开关。本发明基于可在线调试控制芯片，通过两次检测波段开关的状态，调节控制板的功率输出，实现n个档位，可设置n2种模式的功能。本发明具有结构简单、成本低廉和容易加工等优点，其整体结构容易加工于不同服装；特殊的多档温控选择，扩大了不同人对所需温度的选择范围。

现有技术及上述专利的缺陷如下所示：

1、控制功能有限，一般只是用来控制加热档位。蓝牙型的控制器虽然可以连接小程序和APP实现更精准的温度调节，部分还有定时加热功能，但是功能还是比较局限加热方面。

2、传统的这种加热服，控制器都是固定在衣服上，用户无法拆卸和更换。外壳的造型、颜色也都不可更改。

3、传统的控制器，指示灯颜色、档位数量和温度范围，都已经出厂设置好，终端用户无法更改。且一般只能控制1个发热区。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于温控服装的智能控制系统，内置了组件和控制器采用分离式接口，可以从物理层面分开，用户可以根据自己的喜好更换不同外壳和灯效的控制器，提升了用户体验，增加了趣味性，同时可以在衣物在洗涤时可以取下控制器，防止内置电路损坏，延长产品使用寿命。

本发明的技术方案如下所示：

一种用于温控服装的智能控制系统，包括内置组件和独立控制器，所述内置组件通过可分离式接口连接至独立控制器，所述内置组件包括发热布、灯条、控制线和电源线，所述发热布和灯条通过控制线电性连接至可分离式接口，所述电源线连接至供电模块。

优选的，所述独立控制器包括MCU，所述MCU上电性连接有按键、指示灯、天线、驱动电路、检测电路和运动传感器，所述独立控制器还通过DC-DC芯片连接至供电模块。

优选的，所述驱动电路采用MOSFET驱动电路，所述MCU的PWM引脚连接至MOSFET驱动电路，MOSFET驱动电路输出脚连接至发热布。

优选的，所述检测电路包括设置于发热布上的功率阻抗、温度传感器和高精度电流检测芯片，所功率阻抗通过高精度电流检测芯片连接至MCU，所述温度传感器电性连接至MCU。

优选的，所述天线采用板载PCB天线，所述指示灯采用LED指示灯。

优选的，所述运动传感器采用板载惯性导航单元，包括3轴加速度计和3轴陀螺仪，所述运动传感器采用I2C接口连接到MCU。

优选的，所述发热布采用新型碳基发热材料制成，所述新型碳基发热材料包括但不限于碳纳米管、石墨烯、碳纤维中的一种或多种。

优选的，所述按键模块包括控制加热档位和LED指示灯颜色第一按键单元、用于控制灯条的颜色和亮度的第二按键单元以及用于控制系统工作模式的第三按键单元。

优选的，所述可分离式接口上设置有固定点和金属触点，所述金属触点包括接地接口、电源接口、发热区负极接口、温度传感器正极接口、若干灯条接口、电源线正负极接口。

优选的，所述可分离式接口固定点采用磁吸式、卡扣式、插拔式、旋钮式中的一种。

本发明的有益效果为：

1、本发明提供更多系统内置组件和控制器采用分离式接口，可以从物理层面分开，用户可以根据自己的喜好更换不同外壳和灯效的控制器，提升了用户体验，增加了趣味性。另外这种结构可以使衣物在洗涤时可以取下控制器，防止内置电路损坏，延长产品使用寿命。

2、本发明还支持控制器温度档位的颜色和亮度，灯条颜色和亮度自定义。

3、本发明还基于运动传感器的识别算法（双击换挡、脱衣停止、运动检测、跌倒报警、智能加热），支持QC/PD快充。

附图说明

图1为本发明用于温控服装的位置以及连接示意图。

图2为内置组件的结构连接图。

图3为独立控制器的内部结构示意图。

图4为可分离式接口的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1所示，一种用于温控服装的智能控制系统，由内置组件（带可分离式接口）和独立式控制器2部分组成。其中内置组件包括发热布、灯条和可分离式接口固定在衣服上。USB供电线延伸到下方口袋里，便于插充电宝供电。独立式控制器通过可分离式接口安全牢固地和内置组件连接在一起。同时本系统中配置了一套小程序或APP，小程序或APP搭载与外部的智能终端，本系统通过蓝牙与外部智能终端的通讯，实现预设功能。

如图2所示，内置组件包括发热布、灯条、控制线和电源线，发热布和灯条通过控制线电性连接至可分离式接口，所述电源线连接至供电模块。

作为本发明的一种实施方式，发热布共设置有3块，分别设置于胸前两侧和背后的位置，灯条共设置有3条，采用RGB LED灯条，可以自定义多种颜色，设置于背部（1个）和袖口（2个）位置。其中发热布采用新型碳基发热材料（碳纳米管、石墨烯、碳纤维等），具有低压供电（＜36V）、安全、超薄、高效、柔软、耐水洗等特点，比较适合缝制在服装服饰类产品上。

如图3所示，独立控制器包括l核心处理器（MCU），即连接在MCU上的按键、指示灯、天线、驱动电路、检测电路和运动传感器，独立控制器还通过DC-DC芯片连接至供电模块。其中检测电路均连接至MCU的AD接口，驱动电路、指示灯、灯条均连接至MCU的PWM接口，按键连接至MCU的GPIO接口。

其中MCU采用蓝牙低功耗BLE SoC，符合BLE 5.0规范，低功耗、高性能，芯片本身具有AD、PWM、I2C等多种模拟和数字接口，功能扩展性较强，供电模块采用充电宝，天线采用板载PCB天线，可以降低成本，电源线采用USB 4芯电源线，用于连接充电宝给系统供电，端子一般为USB Type-A或Type-C，支持快充型充电宝(5V2A /9V2A等)。经过DC-DC芯片转换成3.3V供给后端处理电路，USB D+和D-连接到核心处理器，可以通过快充协议输出指定电压给发热布，以提高加热功率。

作为本发明一种实施方式，独立控制器中的按键模块包括控制加热档位和LED指示灯颜色第一按键单元、用于控制灯条的颜色和亮度的第二按键单元以及用于控制系统工作模式（如启动蓝牙、智能加热、恢复出厂设置等）的第三按键单元。

驱动电路采用MOSFET驱动电路，检测电路包括设置于发热布上的功率阻抗、温度传感器和高精度电流检测芯片，功率阻抗通过高精度电流检测芯片连接至MCU，温度传感器电性连接至MCU。

MCU输出PWM控制信号，通过智能控制算法驱动MOSFET驱动电路，最高效率将温度加热至目的温度。加热过程中，实时检测加热电流值（使用大功率低阻抗的功率电阻作为电流检测点，通过高精度电流检测芯片对电流信号进行放大，将放大信号输出至MCU检测引脚），当电流过大时，立即停止加热，防止造成意外损坏。通过电流检测以及PWM功率调整功能，可以有效控制设备总输出功率，满足不同加热材料实际生产一致性差异时，避免出现负载功率过高造成意外损坏等风险。

发热布上有内置温度传感器（NTC），在不同温度下NTC引脚输出的电压不同，MCU根据采样到的NTC两端的电压来判断当前的温度。如果温度过高（≥60℃），会切断供电并报警。

作为本发明的一种实施方式，运动传感器板载1个IMU（惯性导航单元），由1个3轴加速度计和1个3轴陀螺仪组成，通过运行姿态检测算法，通过传感器采集人体动作的幅度、频率等数据，分析计算出人体所处的姿态，可以实现如下功能：

脱衣停止：

脱掉衣服30s左右能够检测到，自动停止加热和发光。用户脱掉衣服后静置，三轴加速度计上将会获取到特定的数值。在30s采样周期内，如果一直获取到该数值，则认为是用户脱掉了衣服，此时关闭加热电路。

跌倒报警：

检测到用户意外摔倒，可以闪红灯报警。用户摔倒的动作涉及到自由落体和身体姿态调整。三轴加速度计会触发自由落体中断，同时三轴陀螺仪会检测到人体倾斜的角度。两个数据送入MCU处理之后，会判断为用户跌倒。此时会在APP上给出跌倒通知，同时设备本身会红灯闪烁报警。

轻拍换挡：

在控制器周围轻拍两次，即可切换温度档位。利用加速度传感器，检测到控制器附近有连续两次的敲击动作（幅度和频率都可以调整），即认为用户触发了轻拍换挡功能，此时设备自动切换到下一个档位加热。

运动监测：

能够实时监测用户的坐、走、跑等运动状态，并且自动开启相应的加热档位。

通过加速度计+陀螺仪，能够检测到用户坐、走、跑等运动状态。

如果处于坐的状态，设备按照用户自定义的档位加热；如果处于走的状态，利用加速度传感器获取用户行走的步数。如果检测到用户走了2000步以上，则会自动降低1个档位加热；如果处于跑的状态，且连续跑超过5分钟，则自动降低2个档位加热直至关闭。（跑步时间超过5分钟后人体会产生一定的热量，此时不宜再进行加热）

如图4所示，可分离式接口用于连接监测组件和独立控制器，一般分为固定点和金属触点2部分，其中金属触点包括但不限于点状触点和环状触点；固定点用来固定整个接口，金属触点用来供电和信号传输。其中金属点包括用于接地的GND接口、用于连接电源的VCC接口、用于连接发热区负极的O-接口、用于连接NTC正极的N1+接口、连接灯条R极的R接口、连接灯条G极的G接口、连接灯条B极的B接口、连接USB信号线正负极的D+、D-接口。

作为本发明的一种实施方式，可分离式接口具有多种物理表现形式，包括但不限于：

磁吸式，固定点一般用磁铁，两部分通过磁铁的异性相吸结合在一起。

卡扣式，固定点一般用卡扣。

插拔式，固定点一般用结构本身的静摩擦力。

旋钮式，固定点一般用螺纹。

独立控制器外壳由塑料或硅胶等柔性材料组成，正面有镭雕图案或文字，同时可以作为透光孔，正面还设置有3个LED指示灯和2个按键单元。独立控制器内部电路板上的LED灯通过该孔投射，形成多色灯效。背面设置为匹配连接可分离式接口的结构。

作为本发明的一种实施方式，与本系统配套的小程序或者APP，和其他同类产品相比，小程序或APP中有如下几个功能：

1、具有运动监测功能，可以计算出步数、运动距离和消耗热量

2、允许用户自定义调温档位的颜色，以及灯条的颜色、亮度和闪烁频率

3、新增了2种控制模式，包括：

户外运动模式：该模式下，可以自动判断用户当前所在位置的气温，并按照建议值自动调节加热档位。

设备在连接到小程序或APP且获得手机位置访问权限的情况下，可以获取到用户当前所在的城市及对应的天气信息。并按照如下表的逻辑自动调节加热档位。

智能加热模式：该模式下，可以实现自动换挡、自动调温和自动关闭。

在智能加热模式下，设备自定义了一套加热逻辑。本实施例中改为：4档加热5分钟，然后切换到3档加热10分钟，然后切换到2档加热15分钟，然后1档加热20分钟。完毕后自动关机。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。