一種帶有超聲波預(yù)警及提示裝置的電力安全帽的制作方法
【專利摘要】一種帶有超聲波預(yù)警及提示裝置的電力安全帽，電力安全帽的前方、后方各安裝有一個超聲波檢測模塊，所述超聲波檢測模塊連接單片機(jī)模塊，單片機(jī)模塊分別連接蜂鳴器報警模塊、語音播報模塊。所述單片機(jī)模塊、蜂鳴器報警模塊、語音播報模塊分別連接穩(wěn)壓電源模塊。本實(shí)用新型電力安全帽，通過在電力安全帽上固定兩個超聲波測距檢測傳感器，來檢測障礙物距離安全帽的距離，并通過蜂鳴器以及語音播報模塊提示來提前做出預(yù)警，使使用人員及時注意，盡量防止安全帽撞擊到堅(jiān)硬的物體上。
【專利說明】—種帶有超聲波預(yù)警及提示裝置的電力安全帽
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電力安全帽，特別是一種帶有超聲波預(yù)警及提示裝置的電力安全帽。
【背景技術(shù)】
[0002]電力安全帽主要的功能有三點(diǎn):1)、防止頭頂上訪有物體掉落，砸傷人員；2)、在人員摔倒或衰落的時候，可以防止人的頭部撞到堅(jiān)硬物體，導(dǎo)致頭部受傷；3)、在施工人員專注行走，而沒有關(guān)注障礙物的時候，可以防止人員撞到上方或前方的障礙物。對于常在電力局變電站以及在電廠施工的人員，帶上安全帽后，會常常由于關(guān)注任務(wù)，注意力轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致安全帽撞到堅(jiān)硬的物體，雖然沒有造成什么受傷等影響。但是安全帽撞到堅(jiān)硬物體，往往會導(dǎo)致頭部收到段時間振蕩。如果撞擊速度過快，振蕩嚴(yán)重而導(dǎo)致短暫昏迷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型提供一種帶有超聲波預(yù)警及提示裝置的電力安全帽，能夠在安全帽快要接近障礙物的時候，及時提醒使用人員，注意規(guī)避，防止碰撞的發(fā)生。
[0004]本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為:一種帶有超聲波預(yù)警及提示裝置的電力安全帽，電力安全帽的前方、后方各安裝有一個超聲波檢測模塊，所述超聲波檢測模塊連接單片機(jī)模塊，單片機(jī)模塊分別連接蜂鳴器報警模塊、語音播報模塊。所述單片機(jī)模塊、蜂鳴器報警模塊、語音播報模塊分別連接穩(wěn)壓電源模塊。
[0005]所述蜂鳴器報警模塊包括蜂鳴器BUZ1，蜂鳴器BUZl陽極連接三極管Q3發(fā)射極，三極管Q3基極連接單片機(jī)模塊，三極管Q3集電極連接5V電源，蜂鳴器BUZl陰極通過電阻R5連接單片機(jī)模塊。
[0006]所述語音播報模塊包括語音錄放芯片Ul，語音錄放芯片Ul通過滑動變阻器RVl連接音頻放大器U2，音頻放大器U2連接喇叭LS1，所述語音錄放芯片Ul連接單片機(jī)模塊。
[0007]所述穩(wěn)壓電源模塊包括3V干電池，3V干電池分別連接第一穩(wěn)壓芯片U3、第二穩(wěn)壓芯片U4、而輸出5V、3.3V電壓。
[0008]所述語音錄放芯片Ul通過濾波電容C2連接滑動變阻器RVl。
[0009]所述音頻放大器U2連接電容C3。
[0010]所述單片機(jī)模塊為單片機(jī)ATMEGA8。
[0011]本實(shí)用新型一種帶有超聲波預(yù)警及提示裝置的電力安全帽，通過在電力安全帽上固定兩個超聲波測距檢測傳感器，來檢測障礙物距離安全帽的距離，并通過蜂鳴器以及語音播報模塊提示來提前做出預(yù)警，使使用人員及時注意，盡量防止安全帽撞擊到堅(jiān)硬的物體上。
[0012]該裝置有優(yōu)點(diǎn)有:1)、在此過程中完全由微處理器瞬時控制，反應(yīng)靈敏；2)、本裝置還不需要改變安全帽自身結(jié)構(gòu)，只需要通過螺釘或者尼龍繩固定就可以了 ；3)、可以及時提醒使用人員，以及告訴使用人員障礙物還有幾米遠(yuǎn)?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型電路模塊連接圖；
[0015]圖3為本實(shí)用新型距離檢測電路圖；
[0016]圖4為本實(shí)用新型語音報警電路圖；
[0017]圖5為本實(shí)用新型穩(wěn)壓電源電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1、圖2所示，一種帶有超聲波預(yù)警及提示裝置的電力安全帽，電力安全帽I的前方、后方各安裝有一個超聲波檢測模塊2，所述超聲波檢測模塊2連接單片機(jī)模塊3，單片機(jī)模塊3分別連接蜂鳴器報警模塊4、語音播報模塊5。所述單片機(jī)模塊3、蜂鳴器報警模塊
4、語音播報模塊5分別連接穩(wěn)壓電源模塊6。
[0019]本實(shí)用新型一種帶有超聲波預(yù)警及提示裝置的電力安全帽，當(dāng)檢測距離小于預(yù)設(shè)安全值后，單片機(jī)ATMEGA8會通過語音錄放芯片Ul JSD4004進(jìn)行距離播報，還會通過蜂鳴器BUZl蜂鳴來提示使用者，蜂鳴器BUZl的鳴叫頻率與距離成正比，距離越近，鳴叫越快，以達(dá)到警告效果。
[0020]本實(shí)用新型的電路可以劃分為三部分組成:距離檢測電路、語音播報電路和微處理器電路。
[0021]距離檢測電路如圖3所示，采用超聲波檢測模塊2:HC-SR04,該模塊可提高2cnT400cm的非接觸式距離感測功能,測量精度可高達(dá)3mm,其內(nèi)部包含一個超聲波發(fā)射器和接受器，發(fā)射器發(fā)射超聲波。如若遇到障礙物就會有以超身波反射，然后接收器接受到反射回的超聲波，就可以判定是否在檢測范圍內(nèi)由障礙物出現(xiàn)。距離檢測電路由兩個HC-SR04超聲波傳感器Hl、H2，Atmega8單片機(jī)U0，NPN三極管Q3，蜂鳴器BUZl，電阻R5組成。超聲波傳感器Hl和H2的I號、4號引腳分別為5V電源和地。Hl和H2的3號引腳為觸發(fā)引腳，分別連接Atmega8的5 (PD3)、12 (PD6)號引腳，通過該引腳，單片機(jī)可以控制HC-SR04的工作與否。Hl和H2的2號引腳為信號輸出端口，分別連接單片機(jī)的6 (PD4)、11 (TO5)號引腳(脈沖計數(shù)器引腳T0、T1)，通過該引腳，單片機(jī)接受HC-SR04的距離信號。采用兩個超聲波距離檢測模塊H1、Η2的目的是用于檢測障礙物出現(xiàn)在前上方或者是后上方。
[0022]超聲波傳感器Hl用于檢測安全帽的前上方，超聲波傳感器Η2用于檢測安全帽的后上方。檢測后上方的是考慮到使用人員也可以會在由于空間狹窄情況，倒退行走。NPN三極管Q3，蜂鳴器BUZ1，電阻R5組成了蜂鳴器警告電路，單片機(jī)UO的25(PC2)引腳連接到三極管Q3的基極上，三極管的集電極接到5V電源，其發(fā)射極接到蜂鳴器BUZl的陽極，BUZl的陰極通過R5接到地。在檢測距離小于預(yù)設(shè)值后，蜂鳴器電路產(chǎn)生一定頻率的連續(xù)的鳴叫，而且鳴叫頻率的快慢與檢測距離成反比，距離預(yù)警，鳴叫急促，從而達(dá)到很好的警示效果。在圖2中，單片機(jī)UO的16 (PB2/SS), 18 (PB4/MIS0), 19 (PB5/SCK)引腳連接到圖3語音報警電路的語音芯片ISD4004的I (CS),2 (M0SI)、28 (SCLK)引腳上，用于控制語音播報。
[0023]語音播報電路如圖4所示，該電路的主要功能是當(dāng)距離檢測小于預(yù)設(shè)值之后，單片機(jī)會控制語音播報電路實(shí)時播報距離信息，提示運(yùn)行人員，提早做出防范。該電路由Ul(語音錄放芯片音ISD4004)，U2 (音頻放大器LM386)，電阻Rl、R2、R3、R4，滑動變阻器RVl，電容Cl、C2、C3，喇叭LSI。單片機(jī)通過SPI通訊來對語音錄放芯片ISD4004進(jìn)行控制，單片機(jī) Atmega8 的 PB2、PB4、PB5 分別與 Ul 的 I (CS),2 (M0SI)、28 (SCLK)號引腳相連。CS為片選控制線，可以控制ISD4004工作與不工作。MOSI為信號傳輸線，傳遞單片機(jī)的控制信號。SCLK為時鐘線，使單片機(jī)與ISD4004的SPI協(xié)議處于同一時鐘上。Ul的1、2、28引腳還分別通R1、R2、R3電阻接到5V電源，這3個電阻為上拉電阻，用于保障控制的信號穩(wěn)定。單片機(jī)控制語音芯片ISD4004播報距離，此時語音芯片ISD4004會通過13 (OUT)號引腳輸出一個低功率的模擬聲頻信號，聲頻信號通過電容C2、滑動變阻器RV1，傳輸?shù)揭纛l放大器U2 (LM386)的3號引腳上，然后LM386會將模擬的音頻信號進(jìn)行功率放大，通過U2 (LM386)的5號輸出引腳產(chǎn)生大功率的模擬聲頻信號，該信號直接連接到喇叭LSl上，喇叭就可以直接產(chǎn)生聲音，從而實(shí)現(xiàn)語音播報。其中濾波電容C2的作用是將Ul (ISD4004)的13號引腳出來的低功率的模擬聲音信號進(jìn)行隔直濾波，去除直流信號，只保留交流信號?；瑒幼冏杵鱎Vl是用來調(diào)整傳輸?shù)経2 (LM386)中的聲頻信號的幅值大小，從而達(dá)到調(diào)節(jié)音量的作用。U2 (LM386)的1、8號引腳上串接的電阻R4、電容C3的作用是用來處理音頻放大器LM386的直流偏置以及補(bǔ)償溫度漂移。ISD4004是美國ISD公司推出的時限為8分鐘的長時語音錄放電路，語音信息可以直接存儲在其內(nèi)部的閃存上，所以很好滿足了本實(shí)用新型的語音容量的要求。
[0024]圖5是穩(wěn)壓電源電路圖。此電路的主要功能是通過2片MAX1797直流逆變芯片將兩節(jié)干電池3V電壓升壓至3.3V和5V，并且在電池電壓波動下，保持電壓穩(wěn)定，從而同時提供3.3V、5V兩種電壓電源。該電路由MAX1797 DC/DC穩(wěn)壓芯片U3、U4，電阻R1，電容C1、C2、C3、C4，電感L1、L2，LED 二極管Dl，開關(guān)SI，電池BI組成。電阻R1、發(fā)光二極管Dl是電源指示燈，當(dāng)開關(guān)SI合上后，Dl就會亮提示電源正常。電容Cl、電容C3作用是3V電池穩(wěn)壓濾波，電容C2是5V電壓輸出穩(wěn)壓濾波,保證電壓穩(wěn)定性,減少干擾，電容C4是3.3V電壓輸出穩(wěn)壓濾波。電感LI是5V DC/DC變換過程中的儲能元件，電感L2是3.3V DC/DC變換過程中的儲能元件。在穩(wěn)壓電源中3.3V和5V電路的區(qū)別僅在于芯片MAX1797的2號(FB)引腳的接線方式不同，當(dāng)2號(FB)引腳接到GND的時候，MAX1797的7號(OUT)引腳輸出5V電壓，當(dāng)2號(FB)引腳接到7號(OUT)引腳的時候，MAX1797的7號(OUT)引腳輸出3.3V電壓。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有超聲波預(yù)警及提示裝置的電力安全帽，其特征在于，電力安全帽(I)的前方、后方各安裝有一個超聲波檢測模塊(2)，所述超聲波檢測模塊(2)連接單片機(jī)模塊(3)，單片機(jī)模塊(3)分別連接蜂鳴器報警模塊(4)、語音播報模塊(5);所述單片機(jī)模塊(3)、蜂鳴器報警模塊(4 )、語音播報模塊(5 )分別連接穩(wěn)壓電源模塊(6 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種帶有超聲波預(yù)警及提示裝置的電力安全帽，其特征在于，所述蜂鳴器報警模塊(4)包括蜂鳴器BUZl，蜂鳴器BUZl陽極連接三極管Q3發(fā)射極，三極管Q3基極連接單片機(jī)模塊(3)，三極管Q3集電極連接5V電源，蜂鳴器BUZl陰極通過電阻R5連接單片機(jī)模塊(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種帶有超聲波預(yù)警及提示裝置的電力安全帽，其特征在于，所述語音播報模塊(5)包括語音錄放芯片Ul，語音錄放芯片Ul通過滑動變阻器RVl連接音頻放大器U2，音頻放大器U2連接喇叭LSl，所述語音錄放芯片Ul連接單片機(jī)模塊(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種帶有超聲波預(yù)警及提示裝置的電力安全帽，其特征在于，所述穩(wěn)壓電源模塊(6)包括3V干電池，3V干電池分別連接第一穩(wěn)壓芯片U3、第二穩(wěn)壓芯片U4、而輸出5V、3.3V電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種帶有超聲波預(yù)警及提示裝置的電力安全帽，其特征在于，所述語音錄放芯片Ul通過濾波電容C2連接滑動變阻器RVl。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種帶有超聲波預(yù)警及提示裝置的電力安全帽，其特征在于，所述音頻放大器U2連接有電容C3。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述一種帶有超聲波預(yù)警及提示裝置的電力安全帽，其特征在于，所述單片機(jī)模塊(3)為單片機(jī)ATMEGA8。
【文檔編號】A42B3/04GK203776224SQ201420174643
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】方念, 施昊然, 劉海龍, 白冉墨 申請人:三峽大學(xué)