帶式沐浴升降控制器的制作方法

專利名稱：帶式沐浴升降控制器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種升降機控制器，特別是一種供行動不方便的人進出浴缸的升降式 沐浴控制器。
背景技術：
沐浴洗澡是人體清潔衛生保護健康生活的一部份，但對于行動不方便，特別是老 年人卻又是很困難的事，因為他們行動不便，進出浴缸沐浴泡澡得靠別人幫助，因此一種能 協助行動不便的人群進出浴缸，自己進行沐浴泡澡的器具是行動不便群體的迫切需求。帶 式沐浴升降椅只解決升降椅的上下升降問題，還存在如何控制電機正反向驅動到位問題， 直流電源的待機功耗與使用效果問題，僅靠普通的電器開關和常用電路無法解決，因此必 須采用單片機的智能控制系統，才能達到確實解決行動不便的人群進出浴缸方便，能耗低， 使用安全可靠的目的。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種帶式沐浴升降控制器，達到使用效果好， 能耗低、操控方便、安全可靠的目的。本發明采用的技術方案為帶式沐浴升降控制器，包括直流電源、直流電機和升降 支撐帶，其特征是升降控制器還包括MCU控制電路，分別接入MCU控制電路輸入端的電壓采 樣電路、電流采樣電路、溫度采樣電路、上下限位電路、按鍵輸入電路和電源管理電路，接于 MCU控制電路輸出端的電池容量顯示和溫度顯示電路，接于MCU控制電路輸出端的電機驅 動電路；所述按鍵輸入電路包括設在控制面板上的按鍵開關和設在手動控制器上的按鍵 開關；所述上下限位電路包括上升限位光耦電路和下降光耦電路；所述電機驅動電路包括 驅動電機正轉帶動支撐帶上升的電路和驅動電機反轉帶動支撐帶下降的電路；所述直流電源采用直流鋰電池、電源管理電路、過流保護電路和電動機能耗制動 電路，使直流電機處于能耗制動和過流保護，整機低能耗待機狀態。上述設計的有益效果，在于行動不便的人在沐浴時，可坐在彈性卷曲承載的軟簾 支撐帶上，用控制盒面板或手持控制器上的控制開關，控制支撐帶的上升或下降，使行動不 便的沐浴者能方便順利進出浴缸，本控制器設計的溫度檢測和顯示，便于控制較佳溫度，使 沐浴或泡澡順心暢快，采用直流鋰電池供電和智能化管理，具有電壓穩定、充電快速、低能 耗的優點。


圖1為控制器電路結構框圖。圖2為MCU控制電路圖。圖3為采樣電路圖，其中3a為溫度采樣電路，3b為電壓采樣電路，3c為電流采樣電路。圖4為上下限位電路。圖5為按鍵電路。圖6為電機驅動正反轉電路。圖7為電池容量和溫度顯示電路。圖8為電源管理電路。圖9為MCU控制支撐帶上升下降流程圖。
具體實施例方式參看圖1所示，帶式沐浴升降控制器，包括電壓采樣電路1、電流采樣電路2、溫度 采樣電路3、電量和溫度顯示電路4、MCU控制電路5、上下限位電路6、按鍵電路7、電源管理 電路8、電機驅動電路9和電機10。MCU控制電路5，如圖2所示，MCU采用STC12C5202AD，MCU芯片及其編程軟件控制 包括電量和溫度顯示電路4、上下限位電路6、電機驅動電路9，過流保護電路和電機能耗制 動電路以及低電量只允許上升和低功耗待機控制等。電壓采樣電路1，如圖3b所示，它由分壓電阻R9、R15、R14和降壓電阻Rll連接 MCU的SAMP腳組成。電流采樣電路2，參看圖3c所示，由電阻R20與電阻R3、R5組成，電阻R20接入 MCU的I SAMP腳，電阻R20與電阻R3、R5并連接，一端接入電機驅動電路繼電器Kl的a端 和K2的c端采集電機的啟動電流量。溫度采樣電路3，如圖3a所示，由溫度傳感器RTl與電路R23串聯接地，RT另一端 與電源Vcc連接組成，溫度傳感器RTl與電阻連接點接入MCU的RT腳。上下限位電路6，參看圖4所示，由電阻R25和光電耦合件U3與MCU芯片的UP Limit腳組成上行限位開關，由電阻R25和光電耦合器件U4與MCU芯片的DOWN Limit腳組 成下行限位開關。按鍵電路7，參看圖5所示，由電阻R16與電阻R26串聯后與按鍵S3和Sl并聯組 成控制支撐帶上升開關，由電阻R16與電阻R26并聯端連接MCU的SWUP腳輸入MCU。由電 阻 Ri7與電阻R27串聯后與按鍵S4和S2并聯組成控制支撐帶下降開關，由電阻R17、電阻 R27并聯端連接MCU的SW DOWN腳輸入MCU。電機驅動電路9參看圖6，由電阻R19、三極管Q2、繼電器Kl、二極管D2組成電機 正轉電路，三極管Q2基極通過電阻R19接入MCU的J UP腳輸出上升信號，電動機正轉帶動 支撐帶上升。由電阻R21、三極管Q3、繼電器K2、二極管D3組成電機反轉電路，三極管Q3基 極通過電阻R21接入MCU的J DOWN腳輸出下降信號，電動機反轉帶動支撐帶下降。電動機正轉當按下Sl (S3鍵)時，輸入端口 SW UP得到一個有效電平(低電平)， 送MCU控制電路，由MCU輸出端口 J UP輸出控制高電平至三極管Q2，三極管Q2的基極得 到高電平后導通，繼電器Kl動作，觸點a e閉合，因觸點a經采樣電阻R3、R5接地，因此觸 點a的電位為0，而繼電器K2的觸點d的電位等于+14. 8V，因此觸點df兩點間的電位差為 14. 8V，電流方向為f流向e，因此電機就正轉起來。電動機反轉當按下S2 (S4鍵)時，輸入端口 SW DOWN得到一個低電平信號送MCU控制電路，由MCU輸出端口 J DOWN輸出控制高電平至三極管Q3，三極管Q3高電平導通，繼電器K2動作觸點cf閉合，因觸點c經采樣電阻R3、R5接地，因此觸點c的電位為0，而繼 電器Kl的觸點b的電位為+14. 8V，因此觸點bf兩點間的電位差為14. 8V，電流方向為e流 向f，因此電機就反轉起來。電動機能耗制動電路由按鍵Sl S4，控制電路MCU的輸入端口 SW UP和SW DOWN， 輸出端口 J UP和J DOWN，電阻R19、R21，三極管Q2、Q3，二極管D2、D3，繼電器K1、K2組成。 當松開Sl (S3鍵)或S2(S4鍵)時，繼電器Kl或K2釋放。這時，Kl的觸點be是閉合的， K2的觸點df也是閉合的，而且都接在同一個電位+14. 8V上，因此，觸點e與觸點f是導通 的，這相當于電機的供電回路(或電機的輸出回路)短接。而剛松開按鍵的時刻，電機由于 慣性的作用繼續轉動，會產生一個電動勢，這個能量在短接的供電回路中消耗，并拉低產生 的電動勢，使轉動的電動機迅速停止。電量和溫度顯示電路4包括電池容量顯示電路和溫度顯示電路，參看圖7所示，其 中發光管D5 D9顯示溫度，發光管DlO D14顯示電池容量。電池容量顯示是指示電池使用中電池剩余的電量，提示使用者當前電池狀況，由 電壓采樣電路中的采樣電阻R9、R11、R14、R15取得電壓信號后，送MCU控制電路，由MCU控 制進行連續采樣5個數據后，去掉一個最大值，再去掉一個最小值，剩余的3個值求平均數 送LED顯示電池容量。溫度顯示是指示當前浴缸中的實時水溫，顯示范圍是34 42度水溫，通過設在浴 缸水中的溫度傳感器RTl采樣后，輸入MCU的RT腳，由MCU控制進行連續采樣5個數據，同 樣進行去除最大值和最小值，剩余3個求平均數送LED顯示即時溫度，由于溫度顯示最大檔 位是42度，若水溫超出42度，LED還是顯示42度，提示要選用水溫小于42度使用。電源管理電路8，參看圖8所示，由電RIO、R12，電容C4、C5，三端穩壓器U2組成， 直流電源+14. 8V通電阻RlO與電阻R12與電容C4并連后接入U2輸入端，把+14. 8V變換 為+5V，為MCU供電，根據低功耗要求，選擇靜態工作電流Iss最大值為5 μ A，并在MCU控制 下如果輸入按鍵Sl S4在20 30分鐘后無操作，單片機MCU進入低功耗狀態，并關閉電 量和溫度顯示電路5，整機進入低功耗狀態，整機電流僅為66 μ Α。這在充電滿后，靜態候機 時間可為一年半左右。要使用時直接按輸入按鍵Sl S4，就能使單片機MCU恢復到正常的 工作狀態。過流保護電路，參看圖2和圖6，由電阻R20、R3和R5并連的一端接入繼電器Κ1、 的a觸點和K2的c觸點，另一端接MCU控制電路的I SAMP腳(即MCU的14腳組成)，送入 單片機MCU處理，如果繼電器Kl、K2的a或c觸點電流最大值達到12A時停止輸出，使運轉 的電動機立即停止，保證使用中不因過載而導致損壞。低電量只允許支撐帶上升功能，由電壓采樣電路1、按鍵Si、S2和MCU控制電路6 的程序軟件組成，當電壓采樣電路1輸入低電壓信號給MCU電路，MCU存儲的程序控制只允 許電機正轉，支撐帶上升，也就是只有按鍵Sl或S3輸入上升信號有效，而S2或S4輸入下 降信號無效。以下結合圖9簡述MCU控制支撐帶上升或下降的控制流程21 MCU控制器初始化后，22接收電壓、電流和溫度取樣信號并進行理，23MCU判斷 有無按鍵輸入指令，若無鍵按下，24判斷是否到30分鐘，若已到30分鐘，25進入低功耗待機，若未到返回到初始化21輸出端；若有鍵按下，26計時器清零，27電動機根據上升或下降鍵指令運行正轉或反轉，28電動機正轉帶動支撐帶上升，光電耦合器輸入上升限位信號，30判斷上升限位，若已到， 33電動機停止運行，若未到，32進入電流檢測，若電流瞬間達到12A進入過流保護，33電機 停止轉動，若未達到12A，返回初始化21輸出端。29若電動機反轉帶動支撐帶下降，光電耦合器輸入下降限位信號，31判斷下降限 位，若已到，33電動機停止工作，若未到，32進入電流檢測。
權利要求
帶式沐浴升降控制器，包括直流電源、直流電機和升降支撐帶，其特征是升降控制器還包括MCU控制電路，分別接入MCU控制電路輸入端的電壓采樣電路、電流采樣電路、溫度采樣電路、上下限位電路、按鍵輸入電路和電源管理電路，接于MCU控制電路輸出端的電池容量顯示和溫度顯示電路，接于MCU控制電路輸出端的電機驅動電路；所述按鍵輸入電路包括設在控制面板上的按鍵開關和設在手動控制器上的按鍵開關；所述上下限位電路包括上升限位光耦電路和下降光耦電路；所述電機驅動電路包括驅動電機正轉帶動支撐帶上升的電路和驅動電機反轉帶動支撐帶下降的電路；所述直流電源采用直流鋰電池、電源管理電路、過流保護電路和電動機能耗制動電路，使直流電機處于能耗制動過流保護，整機低能耗待機狀態。
2.根據權利要求1所述的帶式沐浴升降控制器，其特征是MCU控制電路(5)由MCU芯 片及其編程軟件控制包括電量和溫度顯示電路(4)、上下限位電路(6)、電機驅動電路(9)， 過流保護電路和電動機能耗制動電路。
3.根據權利要求1所述的帶式沐浴升降控制器，其特征是上下限位電路(6)由電阻 R25和光電耦合件U3與MCU芯片的UP Limit腳組成上行限位開關，由電阻R25和光電耦合 器件U4與MCU芯片的DOWN Limit腳組成下行限位開關。
4.根據權利要求1所述的帶式沐浴升降控制器，其特征是電機驅動電路(9)由電阻 R19、三極管Q2、繼電器Kl、二極管D2組成電機正轉電路；由電阻R21、三極管Q3、繼電器K2、 二極管D3組成電機反轉電路。
5.根據權利要求1所述的帶式沐浴升降控制器，其特征是過流保護電路由電阻R20、R3 和R5并連的一端接入繼電器Kl的a觸點和繼電器K2的c觸點，另一端接MCU控制電路的 I SAMP腳組成。
6.根據權利要求1所述的帶式沐浴升降控制器，其特征是電源管理電路(8)由電R10、 Rl2，電容C4、C5，三端穩壓器U2組成。
全文摘要
帶式沐浴升降控制器，包括直流電源、直流電機和升降支撐帶，升降控制器還包括MCU控制電路，分別接入MCU控制電路輸入端的電壓采樣電路、電流采樣電路、溫度采樣電路、上下限位電路、按鍵輸入電路和電源管理電路，接于MCU控制電路輸出端的電池容量顯示和溫度顯示電路，接于MCU控制電路輸出端的電機驅動電路，在于行動不便的人在沐浴時，可坐在彈性卷曲承載的軟簾支撐帶上，用控制盒面板或手持控制器上的控制開關，控制支撐帶的上升或下降，使行動不便的沐浴者能方便順利進出浴缸，本控制器設計的溫度檢測和顯示，便于控制較佳溫度，使沐浴或泡澡順心暢快，采用直流鋰電池供電和智能化管理，具有電壓穩定、充電快速、低能耗的優點。
文檔編號G05B19/04GK101862246SQ20101018913
公開日2010年10月20日 申請日期2010年5月28日 優先權日2010年5月28日
發明者王健波 申請人:寧波富時醫療器械有限公司