一种睡姿检测传感器以及使用其的床垫的制作方法

本实用新型涉及床垫领域，具体涉及一种睡姿检测传感器以及使用其的床垫。

背景技术：

随着智能家居产品的发展，床垫也向智能家居方向发展。市面上出现了智能床垫，智能床垫可以根据人体睡姿以及睡眠状态进行软硬度调节，以为使用者提供更舒适的睡眠体验。现有的智能床垫包括内设气囊的垫体、感应使用者睡姿的睡姿检测传感器、感应使用者生理参数的压力薄膜传感器以及控制床垫软硬度的气压调节装置，智能床垫分别通过睡姿检测传感器和压力薄膜传感器来获得睡姿信息和生理参数信息，并控制气压调节装置来气囊压力。现有的睡姿检测传感器包括感应组件和控制板，睡姿检测传感器的控制板和感应组件为一体式结构，且整体安装在床垫内，感应组件接收压力信号并传递至控制板，控制板处理接收的信号并通过导线向外输送。现有的智能床垫存在以下问题：由于控制板安装在垫体内，既会因垫体内的潮湿环境而影响控制板的使用寿命，还需要在垫体内为控制板设置专门的安装空间，增加了垫体的结构复杂度，又不方便维护更换，此外，现有感应组件由触发面积较小而导致触发灵敏度较低，影响使用体验。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供一种睡姿检测传感器以及带睡姿检测传感器的床垫，将感应组件和控制板设置为分体结构，使得控制板设置在垫体外，既能延长控制板使用寿命，还简化垫体结构，又方便维护。

本实用新型通过以下方式实现：一种睡姿检测传感器，包括感应组件以及与感应组件电连的控制板，所述感应组件和控制板为分体设置且通过导线电连，所述感应组件包括竖向叠合且间距设置的上层柔性薄膜和下层柔性薄膜，上层柔性薄膜包括第一导电线路和第二导电线路，第一导电线路与第二导电线路的对应感应端间耦合形成睡姿检测线圈，下层柔性薄膜上设有导电膜片，受压形变的睡姿检测线圈通过与导电膜片接触实现导通。将感应组件和控制板改进为分体式结构，使得控制板可以设置在垫体之外，既能防止控制板因垫体内潮湿环境而发生短路的情况，有效延长使用寿命，还能有效简化垫体内结构，无需为控制板设置专门的安装空间，降低生产成本，又方便后期维护更换，降低维护成本。所述感应组件包括上层柔性薄膜和下层柔性薄膜，第一导电线路和第二导电线路的感应端在收到压力时均能通过形变与导电膜片电连，进而实现第一导电线路和第二导电线路电连，控制板可以根据第一导电线路和第二导电线路间的通连状态来判断对应睡姿检测线圈处是否有受到下压力，进而通过下压范围来判断使用者的睡姿。

作为优选，所述第一导电线路的端部形成第一线圈体，第二导电线路端部形成第二线圈体，第一线圈体和第二线圈体间隔布置并耦合形成睡姿检测线圈。第一线圈体和第二线圈体间具有较大的对应面积，可以通过增加与导电膜片的接触面积来提升感应精度，进而提升睡姿检测传感器的检测精度。

作为优选，第一导电线路的感应端呈刷状结构，包括多根平行设置的第一刷杆，第二导电线路的感应端呈刷状结构，包括多根平行设置的第二刷杆，第一刷杆和第二刷杆互为平行且间隔设置并以此耦合成睡姿检测线圈。第一刷杆和第二刷杆交错设置，当第一导电线路和第二导电线路的感应端因受压而发生形变时，第一刷杆与导电膜片间、第一刷杆与第二刷杆间以及第二刷杆与导电膜片间均可发生接触电连，进而实现第一导电线路和第二导电线路电连。当睡姿检测线圈未被挤压时，第一刷杆、第二刷杆以及导电膜片间互不接触。

作为优选，所述睡姿检测线圈的竖向投影完整落入所述导电膜片内。所述导电膜片的竖向投影面积大于所述睡姿检测线圈的竖向投影面积。当使用者躺卧在垫体上并竖向压迫睡姿检测线圈时，睡姿检测线圈会向下形变并与导电膜片接触，所述睡姿检测线圈的竖向投影完整落入所述导电膜片内，确保睡姿检测线圈任一区域向下形变均能与导电膜片对应区域接触，提高检测精确性。

作为优选，所述睡姿检测线圈至少为五个，且呈直线状等距依次布置。所述睡姿检测线圈横向覆盖垫体宽度方向，智能床垫通过睡姿线圈的触发状态来判断使用者的睡姿。

作为优选，所述感应组件包括长条状的保护套，保护套包裹所述睡姿检测线圈。保护套起到隔离睡姿检测线圈与垫体内空间的作用，防止睡姿检测线圈因潮汽或异物侵入而发生短路的情况，甚至导致误触发，既确保睡姿检测线圈的使用寿命，还保证检测精度。

一种床垫，包括睡姿检测传感器，所述床垫的顶部设有舒适层，所述睡姿检测传感器铺设在舒适层中，所述床垫包括外置的控制盒，所述控制板设置在所述控制盒中。控制盒外置与床垫，既起到收纳隐藏控制板的作用，还方便后期维护更换控制板。

作为优选，所述感应组件沿舒适层的横向铺设，所述感应组件与舒适层首端端缘间距离为A，40cm≤A≤50cm。通过合理设置感应组件的位置来有效提高睡姿检测的精确度，当40cm≤A≤50cm，感应组件位于人体的肩部位置，通过感知肩部的横向覆盖区域来判断睡姿。

作为优选，所述床垫上设有压力薄膜传感器，所述压力薄膜传感器包括铺设在床垫上的膜片、设于膜片上方的信号电极以及与膜片电连的接地电极，信号电极受压形变并通过膜片与接地电极通连，所述压力薄膜传感器与床垫首端端缘间距离为B，50cm≤B≤60cm。压力薄膜传感器用于感知使用者心跳、呼吸频率等参数，为床垫软硬度控制提供参考依据。压力薄膜传感器与感应组件错位设置，防止两者因相互干扰而影响检测精度。

本实用新型的有益效果：将感应组件和控制板改进为分体式结构，使得控制板可以设置在垫体之外，既能防止控制板因垫体内潮湿环境而发生短路的情况，有效延长使用寿命，还能有效简化垫体内结构，无需为控制板设置专门的安装空间，降低生产成本，又方便后期维护更换，降低维护成本。

附图说明

图1 为睡姿检测传感器结构示意图；

图2 为上层柔性薄膜结构示意图；

图3 为下层柔性薄膜结构示意图；

图4 为睡姿检测侧传感器、压力薄膜传感器以及舒适层装配结构示意图；

图中：1、感应组件，2、控制板，3、第一导电线路，4、第二导电线路，5、睡姿检测线圈，6、导电膜片，7、第一刷杆，8、第二刷杆，9、保护套，10、控制盒，11、舒适层，12、压力薄膜传感器。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型的实质性特点作进一步的说明。

如图1所示的一种睡姿检测传感器，由感应组件1以及与感应组件1电连的控制板2组成，所述感应组件1和控制板2为分体设置且通过导线电连，所述感应组件1包括竖向叠合且间距设置的上层柔性薄膜和下层柔性薄膜，上层柔性薄膜包括第一导电线路3和第二导电线路4，第一导电线路3与第二导电线路4的对应感应端间耦合形成睡姿检测线圈5，下层柔性薄膜上设有导电膜片6，受压形变的睡姿检测线圈5通过与导电膜片6接触实现导通。

在实际操作中，将感应组件1和控制板2的装配关系由原先的一体式结构改进为通过导线通连的分体式结构，第一导电线路3和第二导电线路4的感应端耦合形成睡姿检测线圈5，连接端向外延伸形成可与控制板2连接的接口，使得控制板2能稳定接收来自睡姿检测线圈5的信号。具体地，当第一导电线路3和第二导电线路4的感应端以及导电膜片6间互不接触时，使得第一导电线路3和第二导电线路4间互不通连，由此表面睡姿检测线圈5上方没有受到压力，反之，当第一导电线路3和第二导电线路4的感应端因互为接触或者同时与导电膜片6接触时，使得第一导电线路3和第二导电线路4间通连，由此表明睡姿检测线圈5因受压形变通连而产生信号。

在实际操作中，所述睡姿检测线圈5至少为五个，且呈直线状等距依次布置。所述睡姿检测线圈5沿床垫横向铺设，通过依据各睡姿检测线圈5的触发状态来获取对应区域是否被使用者覆盖，再通过统计覆盖区域来判断使用者的睡姿。各睡姿检测线圈5具有独立的第一导电线路3和第二导电线路4，使得控制板2可以精确统计各睡姿检测线圈5的触发情况。具体地，优选方案，睡姿检测线圈5为十个，且沿床垫横向等距设置，通过统计目标客户的身体尺寸数据来设定评判参数N，当连续或毗邻被触发的睡姿检测线圈5数量大于等于N个时，说明使用者处于平躺状态，当连续或毗邻被触发的睡姿检测线圈5数量小于N个时，说明使用者处于侧卧状态。通过设置上层柔性薄膜的形变触发阀值来避免上层柔性薄膜因使用者手臂或棉被压置而发生被误触发的情况，提升睡姿检测精度。

在实际操作中，所述第一导电线路3的端部形成第一线圈体，第二导电线路4端部形成第二线圈体，第一线圈体和第二线圈体间隔布置并耦合形成睡姿检测线圈5。所述第一线圈体和第二线圈体互为配合设置，既确保两者互为间隔设置，防止出现被误触的情况，还有效增加感应端的待接触面积，提升触发灵敏度。具体地，第一导电线路3的感应端呈刷状结构，包括多根平行设置的第一刷杆7，第二导电线路4的感应端呈刷状结构，包括多根平行设置的第二刷杆8，第一刷杆7和第二刷杆互为平行且间隔设置并以此耦合成睡姿检测线圈5（如图2所示）。所述第一导电线路3和第二导电线路4的感应端互为平行设置，且第一导电线路3和第二导电线路4的相向侧分别相向延伸形成第一刷杆7和第二刷杆8，第一刷杆7和第二刷杆8互为平行，既增加与导电膜片6的接触面积，还增加供使用者压置的区域面积，提升感应灵敏度。

在实际操作中，所述睡姿检测线圈5的竖向投影完整落入所述导电膜片6内，所述导电膜片6的竖向投影面积大于所述睡姿检测线圈5的竖向投影面积（如图3所示）。导电膜片6设置在睡姿检测线圈5的下方。当使用者躺卧在床垫上时，使用者的重力会竖直向下传递至上层柔性薄膜上，第一导电线路3和第二导电线路4的感应端因受压形变而被触发，通过对导电膜片6的投影面积以及位置进行精确限定，既确保感应组件1具有较小的尺寸，方便安装，还确保睡姿检测线圈5任一区域因受压而形变时均能与下方的导电膜片6接触，由此提高感应灵敏度。

在实际操作中，所述感应组件1包括长条状的保护套9，保护套9包裹所述睡姿检测线圈5。所述保护套9起到防潮和防尘的作用，还能确保睡姿检测线圈5间的相对位置，防止睡姿检测传感器因睡姿检测线圈5间距离发生变化而影响检测精度。

一种床垫，如图4所示，包括所述睡姿检测传感器，所述床垫的顶部设有舒适层11，所述睡姿检测传感器铺设在舒适层11中，所述床垫包括外置的控制盒10，所述控制板2设置在所述控制盒10中。所述控制盒10外置于床垫，起到隐藏和容纳控制板2的作用，方便对控制板2进行维护更换。睡姿检测传感器设置在舒适层11中，既不会对使用者产生异物感，还能防止因过厚的夹层缓冲而影响检测精度。

在实际操作中，所述感应组件1沿舒适层11的横向铺设，所述感应组件1与舒适层11首端端缘间距离为A，40cm≤A≤50cm。在使用时，使用者的头部位于床垫的首端上方，所述感应组件1设置在离首端端缘距离为A的区域内，通过检测使用者肩部与床垫的接触区域宽度来判断使用者的睡姿。优选方案，A=45cm，此外，A还可以为40cm、43cm、47cm以及50cm等，均应视为本实用新型的具体实施例。

在实际操作中，所述床垫上设有压力薄膜传感器12，所述压力薄膜传感器12包括铺设在床垫上的膜片、设于膜片上方的信号电极以及与膜片电连的接地电极，信号电极受压形变并通过膜片与接地电极通连，所述压力薄膜传感器12与床垫首端端缘间距离为B，50cm≤B≤60cm。压力薄膜传感器12用于检测使用者的心跳频率以及呼吸频率等参数，优选方案B=55cm，既与使用者躺卧时的胸部区域对应，提升检测精度，还与感应组件1错位设置，方便安装设置，防止因相互叠置而出现相互干扰的情况。此外，B还可以为50cm、53cm、57cm以及60cm等，均应视为本实用新型的具体实施例。