[实用新型]儿童蹬被提醒器

说明书

本实用新型属于电子技术应用领域。

儿童由于缺乏自控能力，往往在晚上不自觉地将被子蹬开但又不会自己盖上，从而导致着凉。由于儿童蹬被是无规律的，为了在晚上及时替孩子盖被子，家长们可能整夜睡不踏实；若由于劳累等原因睡得太沉，则孩子又会因此着凉。对此矛盾，家长们深感苦恼而目前尚无良策。

本实用新型的目的在于提供一种将儿童睡衣外表的温度降低转换成声音信号的提醒装置。

本实用新型的基本工作原理是：运用热敏电阻测温技术测量儿童睡衣外表的温度，并转换成电压信号。当儿童睡衣外表的温度由于被子被蹬开而降低时，此电压信号亦随之降低。当信号降低到给定阈值时，阈值检测电路翻转，驱动发声电路工作，从而完成提醒功能。

本装置由温度测量电路T、阈值检测电路TH、发声电路S和电池E组成。（详见附图一）

本装置的温度测量电路T以热敏电阻Rt为核心元件，阈值检测电路TH以集成电路为核心元件。由于本装置用电池供电，而电池电压在使用中不可避免地随着时间而降低，因此温度测量电路T和阈值检测电路TH必须设计得温度阈值与电池电压E无关。根据阈值检测电路TH可能采用的两种不同类型的集成电路，提供两种设计方案如下：

方案一：利用CMOS逻辑集成电路构成阈值检测电路TH。此方案的电路见附图二，温度测量电路由固定电阻R1和热敏电阻Rt构成一个分压电路，电路两端接在电源E两端，分压点接在CMOS逻辑集成电路IC1的输入端，其电位U为

U＝E (Rt)/(R1＋Rt) （1）

CMOS逻辑集成电路IC1的翻转电平U_T为检测阈值。根据CMOS逻辑集成电路原理，其翻转电平U_T始终为电源电压的一半，即

U_T＝ 1/2 E （2）

当U＝U_T时，检测电路翻转。将此条件代入（1）式和（2）式，可知检测电路翻转的条件为

Rt＝R1    （3）

由上式可知，检测电路翻转阈值与电源电压无关，因为Rt是温度的单值函数，所以温度阈值与电源电压无关。

方案二：采用线性集成电路构成阈值检测电路TH。此方案的电路见附图三，温度测量电路由固定电阻R1、R2、R3和热敏电阻Rt构成一个电桥，电桥的两个对角接在电源E两端，另两个对角接在一个集成运算放大器（或电压比较器）A的两个输入端。此电桥的平衡点即为检测电路的翻转阈值U_T。根据电桥平衡原理，可知检测电路翻转的条件为

(R1)/(Rt) ＝ (R2)/(R3) （4）

所以温度阈值与电源电压无关。

在一般情况下，温度阈值约为28摄氏度左右，但考虑到儿童的个体差异、衣着不同以及环境温度的变化，此阈值必须可在一定范围内由用户自行调整。本实用新型设置一个阈值调整电位器W，将阈值调整电位器W和R1串联，此时，（3）式和（4）式中的R1成为R1＋W，根据（3）式和（4）式，可知此时温度阈值与W有关，用户通过调整阈值调整电位器W，就可实现对温度阈值的调整。

本装置的发声电路可用任意一种音频振荡器。为使本装置发出的警告声更为清晰，可对音频信号进行调制。为减小电源消耗，发声器件应采用功耗低的压电陶瓷蜂鸣片。

本实用新型具有结构轻巧（重量小于50克），电源消耗极微（方案一的不发声功耗小于0.00005瓦），温度响应灵敏迅速，温度阈值可调等优点。

图1为儿童蹬被提醒器的原理框图。由温度测量电路T、阈值检测电路TH、发声电路S和电池E组成。

图2为方案一的温度测量和阈值检测电路原理图。由热敏电阻Rt、预调电位器W、固定电阻R1和CMOS逻辑集成电路IC₁构成。

图3为方案二的温度测量和阈值检测电路原理图。由热敏电阻Rt、预调电位器W、固定电阻R1、R2、R3和集成运算放大器（或电压比较器）A构成。

图4为方案一的实施整机电路原理图。

热敏电阻Rt（负温度系数温度传感器）与预调电位器W、固定电阻R1构成温度测量电路。CMOS逻辑集成电路IC₁、IC₂和电阻R4构成阈值检测电路（施密特触发器）。CMOS逻辑集成电路IC₃、IC₄和电阻R5、R6及电容C1构成多谐振荡器形式的调制振荡器，振荡频率约为1－3Hz。CMOS逻辑集成电路IC₅、IC₆、电阻R7、以及压电陶瓷蜂鸣片PC构成多谐振荡器形式的音频振荡器，此音频振荡器受调制振荡器的调制后，驱动压电陶瓷蜂鸣片PC发声。二极管D1和D2起到调制开关的作用，当被测温度在温度阈值以上时，IC₂输出高电平，二极管D1和D2均导通，两个多谐振荡器被迫停振；当被测温度在温度阈值以下时，IC₂输出低电平，二极管D1截止，多谐振荡器开始工作。