一種礦用腦電波頭盔控制電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于礦用安全設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種礦用腦電波頭盔控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭作為能源資源在我國能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要的地位，在短期內(nèi)我國還無法離開煤炭能源，而目前我國每年有平均約6000人死于礦難，盡管現(xiàn)有的礦井下更新了各種信息傳輸渠道，每個進(jìn)入井下的使用者均配備有定位監(jiān)測裝置以備安全搜尋使用者位置信息，現(xiàn)有的定位監(jiān)測模塊檢測人體定位數(shù)據(jù)效率低且增加進(jìn)入井下使用者的負(fù)擔(dān)，佩戴繁瑣；頭盔是使用者進(jìn)入井下必備的設(shè)備，不但可以抵御墜落物對使用者的打擊，還安裝有照明燈，忘記帶頭盔在黑暗的井下使用者寸步難行;腦電波采集的技術(shù)研究已經(jīng)有幾十年的歷史，腦電波是大腦皮層大量神經(jīng)元的突觸后電位總和的結(jié)果，腦電波同步節(jié)律的形成與皮層丘腦非特異性投射系統(tǒng)的活動有關(guān)，現(xiàn)代科學(xué)研究已經(jīng)知道，人腦在不同狀態(tài)會產(chǎn)生不同的腦電波，有意識狀態(tài)下的腦電波頻率范圍為8Hz—10Hz ；無意識狀態(tài)下的腦電波頻率范圍為0.5Hz—8Hz ；而自然的眨眼動作會給腦電波帶來一定的波動，使腦電波瞬間幅值稍有增大，亥I」意有意識的眨眼動作則使腦電波瞬間幅值大幅度增大;現(xiàn)有的頭盔上的照明燈多采用普通燈泡及手動開關(guān)，費(fèi)電且操作麻煩，因此，現(xiàn)如今缺少一種結(jié)構(gòu)簡單、體積小、設(shè)計合理，將腦電波采集的技術(shù)與礦用頭盔控制電路結(jié)合的礦用腦電波頭盔控制電路，采用腦電信號獲取模塊采集人體大腦腦電波信號，通過有意識的眨眼控制頭盔照明燈的開關(guān)，且頭盔照明燈采用多個LED燈組合的方式，節(jié)能易驅(qū)動，另外，在頭盔外側(cè)設(shè)置多個檢測環(huán)境參數(shù)的傳感器，使用無線通信模塊與井下多處服務(wù)器無線數(shù)據(jù)傳輸，將井下使用者的多個身體狀態(tài)參數(shù)傳輸至井上監(jiān)控室，精度高，安全可靠。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種礦用腦電波頭盔控制電路，其設(shè)計新穎合理，結(jié)構(gòu)簡單，通過采集井下環(huán)境并結(jié)合獲取的腦波信號和心電數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)測使用者身體狀態(tài)，使用無線通信模塊與井下多處服務(wù)器無線數(shù)據(jù)傳輸，穩(wěn)定可靠，實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣使用。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種礦用腦電波頭盔控制電路控制電路，其特征在于:包括微控制器和與所述微控制器相接并與多個布設(shè)在井下的服務(wù)器分別進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線通信模塊，所述微控制器的輸入端接有心電采集模塊、電平轉(zhuǎn)換電路、對井下佩戴頭盔的使用者的腦電波信號進(jìn)行采集及預(yù)處理的腦電信號獲取模塊以及用于采集井下環(huán)境參數(shù)的溫濕度傳感器和甲烷傳感器，所述微控制器的輸出端接有布設(shè)在頭盔前端外側(cè)的LED照明燈和揚(yáng)聲器;所述腦電信號獲取模塊的輸入端接有布設(shè)在頭盔前部內(nèi)側(cè)面上且對使用者額葉區(qū)的電位進(jìn)行實(shí)時采樣的第一腦電電極以及對使用者的耳部電位進(jìn)行實(shí)時采樣的第二腦電電極和第三腦電電極;所述溫濕度傳感器包括分別布設(shè)在頭盔兩側(cè)的外側(cè)面上且均與微控制器相接的第一溫濕度傳感器和第二溫濕度傳感器，所述甲烷傳感器包括分別布設(shè)在頭盔兩側(cè)的外側(cè)面上且均與微控制器相接的第一甲烷傳感器和第二甲烷傳感器；所述心電采集模塊包括Pulse Sensor傳感器和與所述Pulse Sensor傳感器的信號輸出端相接的信號放大電路，所述信號放大電路包括運(yùn)放LM324，所述運(yùn)放LM324的同相輸入端經(jīng)電阻RlO與Pulse Sensor傳感器的信號輸出端相接，運(yùn)放LM324的反相輸入端經(jīng)電阻Rll接地，運(yùn)放LM324的輸出端分兩路，一路經(jīng)電阻R8與電阻RlO和Pulse Sensor傳感器的信號輸出端的連接端相接，另一路與微控制器相接。
[0005]上述的一種礦用腦電波頭盔控制電路，其特征在于:所述電平轉(zhuǎn)換電路包括芯片LMl 117-3.3V，所述芯片LMl 117-3.3V的IN管腳與5V電源相接，芯片LMl 117-3.3V的GND管腳接地，芯片LM1117-3.3V的OUT管腳為3.3V電源輸出端。
[0006]上述的一種礦用腦電波頭盔控制電路，其特征在于:所述第一甲烷傳感器包括型號為MQ-2的傳感器Ul，所述傳感器Ul的第I管腳、第2管腳和第3管腳均與5V電源相接，傳感器Ul的第5管腳經(jīng)電阻R3接地，傳感器Ul的第4管腳和第6管腳的連接端分兩路，一路與微控制器相接，另一路經(jīng)電阻R4接地;第二甲烷傳感器包括型號為MQ-2的傳感器U2，所述傳感器U2的第I管腳、第2管腳和第3管腳均與5V電源相接，傳感器U2的第5管腳經(jīng)電阻R5接地，傳感器U2的第4管腳和第6管腳的連接端分兩路，一路與微控制器相接，另一路經(jīng)電阻R6接地。
[0007]上述的一種礦用腦電波頭盔控制電路，其特征在于:所述第一溫濕度傳感器包括型號SHTll的傳感器U3，所述傳感器U3的VCC管腳與5V電源相接，傳感器U3的DATA管腳與微控制器相接;第二溫濕度傳感器包括型號SHTl I的傳感器U4，所述傳感器U4的VCC管腳與5V電源相接，傳感器U4的DATA管腳與微控制器相接，傳感器U4的SCK管腳分兩路，一路與傳感器U3的SCK管腳相接，另一路與微控制器相接。
[0008]上述的一種礦用腦電波頭盔控制電路，其特征在于:所述腦電信號獲取模塊為美國NeuroSky公司研發(fā)的TGAM芯片;所述TGAM芯片的EEG管腳和EEG_shiled管腳的連接端與第一腦電電極相接，TGAM芯片的REF管腳和REF_shi led管腳的連接端與第二腦電電極相接，TGAM芯片的EEG_GND管腳與第三腦電電極相接，TGAM芯片的VCC管腳與5V電源相接，TGAM芯片的RXD管腳和TXD管腳均與微控制器相接。
[0009]上述的一種礦用腦電波頭盔控制電路，其特征在于:所述LED照明燈包括同向并聯(lián)連接的發(fā)光二極管D1、發(fā)光二極管D2、發(fā)光二極管D3和發(fā)光二極管D4，所述同向并聯(lián)連接的發(fā)光二極管D1、發(fā)光二極管D2、發(fā)光二極管D3和發(fā)光二極管D4的陽極與5V電源相接，同向并聯(lián)連接的發(fā)光二極管D1、發(fā)光二極管D2、發(fā)光二極管D3和發(fā)光二極管D4的陰極經(jīng)電阻Rl與三極管Ql的發(fā)射極相接，三極管Ql的集電極接地，三極管Ql的基極經(jīng)電阻R2與微控制器相接。
[0010]上述的一種礦用腦電波頭盔控制電路，其特征在于:所述揚(yáng)聲器包括揚(yáng)聲器LSl，所述揚(yáng)聲器LSl的一端與5V電源相接，揚(yáng)聲器LSl的另一端經(jīng)電阻R7與三極管Q2的發(fā)射極相接，三極管Q2的集電極接地，三極管Q2的基極經(jīng)電阻R9與微控制器相接。
[0011]上述的一種礦用腦電波頭盔控制電路，其特征在于:所述微控制器為芯片STM32F103RBT6，所述芯片STM32F103RBT6的VDD管腳與電平轉(zhuǎn)換電路的3.3V電源輸出端相接。
[0012]上述的一種礦用腦電波頭盔控制電路，其特征在于:所述無線通信模塊包括無線WIFI模塊。
[0013]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014]1、本實(shí)用新型通過第一腦電電極采集人體腦電波信號，通過第二腦電電極和第三腦電電極屏蔽人體頭部以下電波對大腦電波的影響，通過腦電信號獲取模塊對第一腦電電極、第二腦電電極和第三腦電電極采集的腦電波信號進(jìn)行預(yù)處理，對清醒狀態(tài)的腦電波幅值提前進(jìn)行閾值設(shè)定，腦電波幅值超過閾值時，微控制器可對LED照明燈進(jìn)行開合控制，電路簡單，效果好。
[0015]2、本實(shí)用新型通過設(shè)置心電采集模塊，采用Pulse Sensor傳感器采集心率數(shù)據(jù)并通過信號放大電路中的運(yùn)放LM324對微弱的電信號進(jìn)行放大，可