专利名称：用于助行器的自动刹车装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种助行器技术领域的装置，具体是一种用于助行器的自动刹车
直O
背景技术：
目前，全世界60岁以上老年人口总数已达6亿，有60多个国家的老年人口达到或超过人口总数的10%，进入了人口老龄化社会行列。人口老龄化的迅速发展，引起了联合国及世界各国政府的重视和关注。中国社会科学院不久前发布的一份报告称，到2030年，中国将成为全球人口老龄化程度最高的国家；到2050年，中国社会将进入深度老龄化阶段。 老年人口比例的增加意味着照顾老年人的年轻人口比例的减少，照顾老年人的任务也越来越重，因此帮助老年人生活自立的服务器械显得日趋重要。比如帮助老人行走的助行器。目前市场上存在的助行器普遍采用机械式刹车系统，当需要刹车或者锁死助行器时，需要老人用手操作制动。而老人记忆力不好，在某些情况，比如下坡地形，当老人需要停下与他人交谈时，老人忘记设置助行器制动或者锁死。这时助行器便会自动滑走，可能造成严重的人员伤害和财产损失。经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN200987758Y，名称助行器刹车装置，中国专利文献号:CNM31185Y，名称助行器刹车，中国专利文献号CN2365125Y，名称助行器的刹车装置以及中国专利文献号CN2283476Y，名称一种助行器的刹车，这四个发明介绍了不同结构的助行器刹车装置，但是这些发明中所涉及的助行器刹车装置都属于手动机械式刹车，因此当需要刹车或者锁死助行器时，都需要老人用手操作制动。如前文所述，在某些特殊的场合，对老人而言就不是那么实用。而一种能判断并自动制动的刹车装置能够有效帮助老人应付这些紧急情况，能够自动制动，保护人身和财产安全。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种用于助行器的自动刹车装置， 该装置通过红外传感器可感知助行器使用者与助行器的距离，当此距离在一定范围以内时，此为正常辅助行走，刹车装置不触发。当距离超过一定范围以外，此时判定为非正常使用情况，使用者当前已不在助行器附近，自动刹车装置立即触发，使助行器制动锁死，以防止发生意外情况。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括，包括红外线传感器电路、三极管开关电路、供电电源和两个电磁刹车器，其中供电电源设置于助行器机身内并与红外线传感器电路和两个电磁刹车器相连接，为电路和刹车器正常工作提供所需电源，红外线传感器电路设置于助行器上部并正对使用者，红外线传感器电路与供电电源和三极管开关电路相连接并控制三极管开关电路导通断开，三极管开关电路设置于助行器机身内并与红外线传感器电路和两个电磁刹车器相连接，其输入为红外线传感器电路的输出信号并根据红外线传感器电路的输出信号控制三极管开关电路的关断或者导通，实现电磁刹车器通电断电的制动控制，两个电磁刹车器分别设置于助行器的轮轴上并与三极管开关电路和供电电源相连接，电磁刹车器通电时释放刹车，断电时则实现刹车制动。所述的红外线传感器电路包括红外线发射部分和红外线接收部分，其中红外线发射部分包括发射驱动电路和驱动红外发射管，该发射驱动电路由555基集成电路构成，由555基集成电路的多谐振荡器输出38kHz的方波信号，经驱动红外发射管向外发射频率为38kHz红外调制信号；红外接收部分包括红外接收器和接收处理电路，其中红外线接收器采用频率响应为38kHz的AT138B芯片，接收处理电路由反相器实现，使得接收到红外信号时输出为高电平。所述的三极管开关电路包括两个NPN三极管，其中第一 NPN三极管的基极端与红外线接收电路输出口端相连接，第一 NPN三极管的集电极端与5伏电源相连接，第一 NPN 三极管的发射极串联限流电阻与第二 NPN三极管的基极端相连接，第二 NPN三极管的集电极端与两个电磁刹车器相连接，第二 NPN三极管的发射极与地线相连接。所述的供电电源采用24V锂电池作为电源。所述的供电电源采用所述电磁刹车器采用24V断电刹车电磁刹车器，该刹车器套接于轮轴上，通电时电磁刹车器刹车盘不被抱死，断电制动刹车。本发明通过以下方式进行工作首先将开关闭合，红外LED开始持续向外发出调制的红外信号，若助行器使用者在有效范围以内，则红外信号会被人体反射回来，被红外接收器所接受，当接收到的红外信号足够强时输出一个低电平信号，经过反相器输入一个高电平信号给三极管开关电路的输入。此时，三极管开关电路导通，则电磁刹车器回路导通， 电磁刹车器不抱死，使用者可以正常的推着助行器行走。若使用者不在有效范围内，则不会有反射回来的红外信号被接收模块捕捉到。比如出现某种意外，比如下坡路上助行器滑下去了，助行器脱离了控制，此时身体不再位于有效范围内，红外发射器发射的信号没有被反射回去，红外接收器捕捉不到红外信号，输出为高电平信号。当输出为高电平信号时，经过反相器输入低电平信号给三极管开关电路，不满足导通条件，电磁刹车器回路断开，刹车器抱死，从而实现助行器的自动制动，防止事故的发生。因此，本发明能够基于红外传感器感知助行器使用者与助行器的距离，自动控制刹车装置制动，能防止发生助行器脱离控制，意外滑走等事故。
图1是本发明结构示意图。图2是本发明电路功能示意图。图3是本发明红外线发射接受电路的电路原理图。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，本实施包括红外线传感器电路1、三极管开关电路2、供电电源3和两个电磁刹车器4、5，其中供电电源3设置于助行器机身内并与红外线传感器电路1和两
4个电磁刹车器相连接4、5，为电路和刹车器正常工作提供所需电源。红外线传感器电路1设置于助行器上部并正对使用者，红外线传感器电路1与供电电源3和三极管开关电路2相连接，控制三极管开关电路2导通断开。三极管开关电路2设置于助行器机身内并与红外线传感器电路1和两个电磁刹车器4、5相连接。三极管开关电路2的输入是红外线传感器电路1的输出信号，根据红外线传感器电路1的输出信号控制三极管开关电路2的关断或者导通，以控制电磁刹车器4、5通电断电实现制动。两个电磁刹车器4、5设置于助行器的轮轴上并与三极管开关电路2和供电电源3相连接，电磁刹车器4、5通电时则实现刹车松开，断电则刹车抱死制动。如图2所示，在工作时，红外线发射器6持续向外发射经过编码的红外线信号，从人体反射回来的信号被红外线接收器7所接收到，红外线接收器7能输出一个低电平信号，经过反相器后输出一个高电平信号，输出的控制信号控制三极管开关电路2的导通状态，高电平信号首先驱动第一级三极管导通，这时只需很小的电流就能使得第一级三极管导通，进而驱动第二级大电流三极管导通，控制电磁刹车器回路导通通电。电磁刹车器4，5 此时不动作，用户可以推着助行器正常行走。而当人不在安全范围时，红外线接收电路7接收不到反射的红外信号，红外线接收电路7输出高电平，此时三极管开关电路2输入为低电平，三极管开关电路不满足导通条件，电磁刹车器4，5断电，动作抱死，实现制动。实施例中所述的红外线传感器电路1包括红外线发射部分6和红外线接收部分 7，如图2所示。而图3所示是一个成熟的红外线发射和接收电路的原理图，其中红外线发射部分6包括发射驱动电路8和红外线发射管9，红外接收部分7包括红外线接收器10和接收处理电路11。所述的红外线发射部分6电路包括555芯片Ul，电阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7，
电容Cl，二极管VDl，红外线发射二极管VD2，NPN三极管VTl。其中发射驱动电路由555时基集成电路以及周围电子元器件组成。555芯片的管脚1直接与地线相连，管脚2、管脚6与R4、VDl的一端相连接，管脚7与R3和VDl的另一端相连接，R3与R4串联，再与VDl并联，管脚8与管脚4与Rl的一端相连接，并连接到5V 电源，管脚3为555芯片的输出管脚，输出脚通过R7连接到VTl的基极，控制VTl的导通关闭来实现控制发光二极管VD2的发光与否，R5、R6与VD2串联，然后连接到VTl的集电极， VTl的发射极连接到大地。所述的红外线接收部分7电路包括红外线接收器U2，反相器U3，电容C2。其中红外线接收器U2采用频率响应为38kHz的AT138B芯片，U2芯片的管脚1 与5V电源相连接，并连接一个电容C2，C2另一端接地，对芯片电压输入进行稳压滤波。管脚2与地线相连接。管脚3为信号输出脚，与电阻R8相连接，并输出至三极管开关电路输入口。发射驱动电路8的原理是基于555集成电路搭建的脉冲振荡器。通过选择周围电路元件的参数大小，发射驱动电路8可以方便的产生占空比可调、不同频率的PWM脉冲。产生的PWM脉冲，可以作为红外发射管9的调制信号，将连续发光的红外信号调制成PWM脉冲信号，其频率与振荡器输出的信号频率相同。由555基集成电路的多谐振荡器从3脚输出 38kHz的方波信号，经VTl驱动红外发射管9向外发射频率为38kHz红外调制信号；红外接收部分包括红外接收器和接收处理电路，红外线接收器U2采用AT138B芯片，频率响应为38kHz。当有障碍物靠近时，红外线反射回来被U2所接收，当接收到的红外信号足够强时输出管脚3为低电平，否则为高电平。如果用5V供电，输出(OUT)为TTL电平可直接与微处理器相接。在本实施例中先将输出通过了一个反相器，使得接收到红外信号时输出为高电平，以满足电磁刹车器通电时不制动，断电制动的工作原则。这样能防止万一出现电源断电也能保证制动。接收电路的输出直接连接到三极管开关电路的输入口，控制三极管开关电路的导通或截断。多谐振荡器的振荡频率计算公式为tl ^ 0. 7(R1+R2) XCl ；t2 ^ 0. 7(R3+R4) XCl ；f = l/(tl+t2)。选择元器件参数使输出波形的占空比尽量为1 1，实际试验中，占空比偏离 1 1不太多则无所谓，但频率不要偏离38kHz太多，否则探测精度会下降，频率偏离太大时则Ul根本没有响应。红外发射管的发射功率可通过改变R5的阻值进行调节，发射管的发射电流大小决定了探测距离的大小。如果不需调节探测距离的大小，R5、R6可用一固定阻值的电阻代替。
权利要求
1.一种用于助行器的自动刹车装置，包括红外线传感器电路、三极管开关电路、供电电源和两个电磁刹车器，其特征在于供电电源设置于助行器机身内并与红外线传感器电路和两个电磁刹车器相连接，为电路和刹车器正常工作提供所需电源，红外线传感器电路设置于助行器上部并正对使用者，红外线传感器电路与供电电源和三极管开关电路相连接并控制三极管开关电路导通断开，三极管开关电路设置于助行器机身内并与红外线传感器电路和两个电磁刹车器相连接，其输入为红外线传感器电路的输出信号并根据红外线传感器电路的输出信号控制三极管开关电路的关断或者导通，实现电磁刹车器通电断电的制动控制，两个电磁刹车器分别设置于助行器的轮轴上并与三极管开关电路和供电电源相连接，电磁刹车器通电时释放刹车，断电时则实现刹车制动。
2.根据权利要求1所述的用于助行器的自动刹车装置，其特征是，所述的红外线传感器电路包括红外线发射部分和红外线接收部分，其中红外线发射部分包括发射驱动电路和驱动红外发射管，该发射驱动电路由555基集成电路构成，由555基集成电路的多谐振荡器输出38kHz的方波信号，经驱动红外发射管向外发射频率为38kHz红外调制信号；红外接收部分包括红外接收器和接收处理电路，其中红外线接收器采用频率响应为38kHz的 AT138B芯片，接收处理电路由反相器实现，使得接收到红外信号时输出为高电平。
3.根据权利要求1所述的用于助行器的自动刹车装置，其特征是，所述的三极管开关电路包括两个NPN三极管，其中第一 NPN三极管的基极端与红外线接收电路输出口端相连接，第一 NPN三极管的集电极端与5伏电源相连接，第一 NPN三极管的发射极串联限流电阻与第二 NPN三极管的基极端相连接，第二 NPN三极管的集电极端与两个电磁刹车器相连接，第二 NPN三极管的发射极与地线相连接。
4.根据权利要求1所述的用于助行器的自动刹车装置，其特征是，所述的供电电源采用24V锂电池作为电源。
5.根据权利要求1所述的用于助行器的自动刹车装置，其特征是，所述的供电电源采用所述电磁刹车器采用24V断电刹车电磁刹车器，该刹车器套接于轮轴上，通电时电磁刹车器刹车盘不被抱死，断电制动刹车。
全文摘要
一种助行器技术领域用于助行器的自动刹车装置，包括红外线传感器电路、三极管开关电路、供电电源和两个电磁刹车器。本发明通过红外传感器可感知助行器使用者与助行器的距离，当此距离在一定范围以内时，此为正常辅助行走，刹车装置不触发。当距离超过一定范围以外，此时判定为非正常使用情况，使用者当前已不在助行器附近，自动刹车装置立即触发，使助行器制动锁死，以防止发生意外情况。
文档编号A61H3/04GK102247262SQ20111009438
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月14日 优先权日2011年4月14日
发明者唐奥林, 曹其新, 朱笑笑, 谭宏斌 申请人:上海交通大学