智能颈部按摩仪硬件设计

Posted 2021-06-17 三明治开发社区

现代人的生活忙忙碌碌，不少人下班之后还在地铁上用电脑做着未完成的工作，用手机回着各种消息，久而久之，我们的颈椎就会出现疲劳、酸痛的问题，有些甚至会发生眩晕、恶心的症状。为此，我们研究设计了一款智能颈部按摩仪 。 智能颈部按摩仪利用传统中医原理，形成一个高效复合能量场，由电极片接触肌肤，利用低电压的脉冲电流作用于神经或肌肉等，从而促进局部血液循环，改善肌肉状态，缓解急慢性疼痛。加上手机APP控制，更加灵活方便。

1、功能

（1）灵活切换5种模式唤醒肌肤能量：智能模式，舒缓模式，活力模式，锤击拍打，刮痧模式。

（2）按摩力度调节范围广，0-15档，可以随意选择适合你的舒适度。

（3）可以对颈部进行恒温热敷，随意切换加热档位选择。

2、硬件框图

二、硬件方案介绍

基于涂鸦智能的一款低功耗嵌入式BLE协议的[BTU ](BTU 模组规格书-文档中心-涂鸦开发者 (tuya.com))模组开发的一款主控板。电路分为 BTU主控，充电管理电路，语音播放部分，按键检测部分，低频脉冲电流输出部分，加热部分，温度检测等。

1、主控方案

（1）原理图（点击下载）

（2）PCB（点击下载）

2、功能模块

（1）NTC温度传感器（MF52B）

​ MF52B系列产品为同向漆包线引线环氧树脂涂装型NTC热敏电阻，具有阻值范围宽，阻值及B值精确度高，测试精度高，体积小，反应速度快，能长时间工作。( B=3950, R=10K)

热敏电阻实物图
温度与阻值对应关系

温度检测电路

​ 通过模组的ADC口进行电压的采集，换算出此时的温度值。从而对加热丝的温度进行调控。

（2）加热丝

​ 白色的线条为加热丝。

​ 加热丝实物图 ​

加热控制电路
通过单片机P7输出PWM波调节加热丝的温度。输出低电平，加热关。输出一定频率的方波，加热弱。输出高电平，加热强。

（3）喇叭

喇叭 实物图
​
语音控制电路
蓝牙模组在一线串口模式下通过DATA线给WTN6系列语音芯片发送数据以达到控制的目的。可以实现控制语音播放、停止、循环等。

（4）电极片

样机中的电极片是两个横向的椭圆形，不锈钢材质的。
电极片实物图

低频脉冲电流输出

（1）模组的IO口P24和P9输出的脉冲对称，且不能同时为高电平。

a. 当P24为高电平时，P9为低电平时，Q2导通，Q5截止，则Q4截止，Q6截止，Q8截止，由于人体存在阻抗K欧姆级别，所以Q3饱和导通。
P17为高电平。低频输出口，是两个完全对称的脉冲波。

b. 当P24为低电平，P9为高电平，Q2截止，Q5导通，则Q4导通，Q6导通，Q8导通，Q3截止。
P17为低电平。低频输出口，是两个完全对称的脉冲波。

（2）模组的IO口P24和P9的脉冲不对称，存在PB5和PCO都为高电平。
此时Q5导通，Q2导通，Q6导通，则Q4导通，Q3导通，容易导致烧坏管子。

S8050的开关状态跟二极管D4正端电压有关系，D4正端电压跟流过的电流有关系，可以做一个过流保护。一旦流过D4的电流超过10mA，D4的压降就会超过0.7V，三极管Q2会导通。

​ 通过模组的IO口P24和P9输出不同频率的脉冲信号（P24和P9输出脉冲对称），组合成不同的波形输出，从而形成不同的模式。

D4参数：

（5）电池

​ 样机所用电池是网上买的一款锂电池，电池容量700mAH，带电池保护板（防止过充/过放/短路/过流等保护），标称电压3.7V，充满电电压为4.2V的一款聚合物锂电池。

电池尺寸：10*23*30mm 厚*宽*长

充电管理电路以及升压电路

充电管理电路：XT2051是一款用于单芯锂离子电池的恒流/恒压充电电路。该器件包括一个内部功率晶体管，在应用中不需要外部电流检测电阻和阻塞二极管。XT2051需要最少的外部组件，并满足USB总线规范，非常适合便携式应用领域。

升压电路原理：当晶体管MMBT5551接通时，肖特基二极管D1反向偏置，电源经过电感L1至晶体管Q1形成回路，输入电压加在升压电感中转化为磁能贮存；当晶体管Q1关断时，肖特基二极管D1正向偏置，电感中的磁能因不能突变而转化为电能，此电压与输入电源一起为负载提供能量，并给输出电容C6充电，需要数个脉冲来提供足够的能量以加大输出电压。