专利名称：智能隐形床控制系统的制作方法
技术领域：
本发明属于隐形床技术领域，特别涉及一种智能隐形床控制系统。
背景技术：
目前，市面上公知的隐形床控制系统，有机械式的和电动式的。现有机械式隐形床控制系统主要通过液压轴及机械臂带动床板的升降，当液压泄漏时，隐形床床板会直接落下，伤害到人，不安全。现有的电动式的在隐形床床板收起或者放下的过程中若隐形床床板触碰到障碍物无法立即停止，需要很大的反方向阻力才会停止。特别是隐形床床板下方空间位置有人(特别是小孩)时无法立即停止，则会对其造成夹伤，安全性无法保证。还有当人躺在床上休息时，若其他人因误操作触动了控制按键，床板收起，休息的人可能会被夹在床板与墙壁之间，十分不安全。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题和不足，提供一种结构简单，使用方便又安全的智能隐形床控制系统。技术方案一种智能隐形床控制系统，包括床体和动力部分，以及控制器；控制器包括单片机(MCU)主控模块，直流电源模块，红外检测模块，微动开关模块，及手动开关模块和/或遥控接收器模块；其中，动力部分固定于地面，动力部分输出轴与床体一端固定，动力部分的电机带有能使其转轴被锁定的自动锁紧结构，该电机的正转和反转(对应收起UP 和放下DOWN)端分别与继电器JDl和继电器JD2的常开端连接，继电器JDl和继电器JD2 的常闭端分别与电源连接，继电器JDl和继电器JD2的公共端串接在一起；继电器JDl和继电器JD2的线圈一端与电源连接，另一端分别与三极管Q3和Q4的集电极连接，三极管Q3 和Q4的集电极接地、基极分别与单片机主控模块信号输出端连接；所述微动开关模块包括并联的多个微动开关，各微动开关的两端分别设置高电位和低电位，高电位与单片机主控模块输入端连接，各微动开关均布于床体正面(躺人面)；所述红外检测模块的感应探头设置在床体背面(触地面)，红外检测模块的信号端与单片机主控模块输入端连接；手动开关模块和/或遥控接收器模块的信号端与单片机主控模块输入端连接。所述直流电源模块包括市电变压整流电路和蓄电池。市电变压整流电路的直流输出端A与继电器JD3的常闭端连接，继电器JD3的公共端与二极管D2的负极连接，二极管D2的正极与蓄电池正极连接，继电器JD3的线圈一端与所述直流输出端A连接、另一端接地；同时还设置有蓄电池电压检测电路和充电控制电路，蓄电池电压检测电路是在蓄电池正负极依次串联分压电阻R9和R10，两电阻公共端通过信号线与单片机主控模块的电压信号采集端连接；充电控制模块的输入端与所述直流输出端A连接，输出端与蓄电池正极连接，控制端与单片机主控模块的控制端连接。电机带有上限位输出端和下限位输出端(电机自带限位输出接口)，两输出端分别连接在光电耦合器U3，U4的一个输入端，U3，U4的输出端分别与单片机主控模块的信号输入端连接。还包括阻力检测电路，所述继电器JDl和继电器JD2的公共端与运算放大器U2的同相输入端连接，该同相输入端通过电阻R12和电容C3后与低电平连接，运算放大器U2的反相输入端通过电阻R14与低电平连接，运算放大器U2输出端与反相输入端之间串联电阻 R13和电容C4，运算放大器U2的输出端通过电阻R16与运算放大器U3的反相输入端连接， 运算放大器U3的正向输入端与阻力大小调节电位器WR的调节端连接，该电位器WR的一端通过电阻R17与电源连接，另一端通过电阻R15与地连接，运算放大器U3的输出端与二极管D4的负极连接，二极管D4的正极与单片机主控模块输入端连接，二极管D4的正极连接有上拉电阻。床体包括位于正面的床板和位于背面的装饰板，所述微动开关设置在床板正面， 热释电红外传感器检测探头设置在装饰板的板面上。隐形床到水平位置即下限位后，延时几秒，遥控信号自动上锁。动力部分包括电机和减速机以及支撑外壳，减速机输入轴后电机转轴连接，减速机输出轴固定在床体一端作为旋转中心轴。手动开关模块和遥控接收器模块控制隐形床电机动作时设置为长按按键，即按住按键时，电机动作；松开按键，电机立即停。本发明的有益效果1、以动力部分输出轴直接带动床体旋转实现平展使用和折叠隐形，对隐形床进行智能控制，另外具有热释电红外传感器、阻力检测、微动开关、遥控上锁、电动控制多重安全设置，以最大限度保证人不受到伤害，可有效解决市面现有隐形床控制系统因机械故障易直接落下的安全隐患，同时还解决现有隐形床控制系统存在的因误操作易对人造成的各种人身，财产伤害的问题，安全性能更高。2、电机通过连动轴带动隐形床升降，电机自身的具有锁紧结构，不存在机械式液压泄露的问题，即使电机损坏，电机自身的锁紧结构也会将床板锁在当前位置，不会直接落下伤害到人。3、在隐形床床装饰板中上方某一位置安装一热释电红外传感器,在隐形床向下运动的过程中，若隐形床下方空间位置有人，人体体温37度左右温度所发出特定波长IOUM左右的红外线正好可以被热释电红外检测到，检测到红输出电压信号也可被单片机检测，控制器的单片机检测到该信号后控制电机停止向下运动，以此保护人生安全。4、控制系统上具备阻力检测电路，阻力检测电路主要有双运算放大比较器LM358， 阻力大小调节电位器WR，及其他电阻组成。当电机带动隐形床向下运动过程中，触碰到障碍物或者家具产生阻力被阻力检测电路感知，阻力使V+小于V-，控制系统检测到阻力后发出信号使电机停止向下运动，以保护隐形床或者是家具不被损坏。5、在遥控发射器上设置解锁键，在控制器上的内置自动上锁程序。当隐形床到水平位置即下限位后，延时几秒，遥控信号自动上锁。遥控信号自动上锁后，直接按遥控发射器上的“UP”或者“DOWN”键无效不起作用，只有先按一下解锁键，遥控发射器上的“UP”或者“DOWN”键才起作用。以此防止因误操作或者是无触碰按键对人生造成伤害。6、6到8个微动开关嵌入隐形床床板上，微动开关并行连接一端接地，另一端与控制器的主控芯片一个输入脚连接，当有人在隐形床上休息时，微动开关被压至闭合状态，控制器检测到微动开关的闭合信号后，使遥控发射器信号和手动按钮信号均失效，不能控制电机动作，以防止此时操作控制器是休息的人受到伤害。只有休息的人离开，微动开关释放后，才使遥控发射器信号和手动信号恢复作用。7、遥控发射器和手动控制按钮控制隐形床电机动作时需要长按按键，即按住按键时，电机动作；松开按键，电机立即停。这样隐形床的动作过程一直处于有人监控状态，减少发生危险的可能性。
图I是本发明系统结构框图2是隐形门安装示意图3是图2的侧面结构示意图4是床体正面设置微动开关的结构示意图5是控制系统的电路原理图6是本发明床体放下时(红外检测模块工作)的控制流程图7是本发明床体收气时(微动开关模块工作)的控制流程图。图中1.床体(即隐形床),2.床体的床板,3.床体的装饰板,4.热释电红外传感器，5.隐形床连动轴，6.墙壁，7.地面，8、9.床板完全放下后在地面上的位置，10.微动开关，11.安装柜，12.动力部分(含有电机)，13.控制器，14.无线发射器(即遥控发射器)， 15.无线接收器，16.手动开关按钮。
具体实施例方式
实施例一智能隐形床控制系统包括床体I和动力部分，以及控制器13。参见图I和图5，控制器13包括单片机主控模块Ul，直流电源模块，红外检测模块，微动开关模块，及手动开关模块和遥控接收器模块等。所述直流电源模块包括市电变压整流电路和蓄电池。图2-图4显示了床体安装示意，即动力部分固定于地面，动力部分12输出轴与床体I 一端固定，动力部分12的电机带有能使其转轴被锁定的自动锁紧结构，所以无论床体旋转到任何角度，在电机没有接收到驱动信号的情况下，电机的自锁紧结构可使床体固定在当前状态。电机的自锁紧结构为公知技术，不详述。动力部分12包括电机和减速机以及支撑外壳，减速机输入轴后电机转轴连接，减速机输出轴固定在床体一端作为旋转中心轴。 考虑到减速机输出轴受力平衡问题，还可以在与减速机输出轴对称的另一侧设置一个辅助转轴及支撑外壳，辅助转轴和减速机输出轴共同起到支撑作用。热释红外传感器4嵌入式的安装于隐形床装饰板3中，露出检测口，然后通过信号线连接于控制器13。如图4，多个微动开关10并行安装在床板2上(微动开关很小，人不会在休息时感觉到不适)，然后连接于控制器13。控制器13、电机12固定于位于隐形床旁边 (具有装饰型作用)安装柜11内部，隐形床连动轴5 —端穿入并固定在床板I内部，控制器 13控制电机12动作，电机12通过隐形床连动轴5带动隐形床床板1、2及隐形床装饰板3 收起与落下。隐形床安装完毕后，电机，控制器处于精美的安装柜内部，外面看不到；隐形床在不使用时收起后，人只能看到装饰板，二者都十分美观，不会对室内的整体美感造成破坏。参见图I和图5，按住无线发射器或者手动按钮开关按下不放，发出控制信号，该信号被控制器检测到后识并执行，使电机运转动作，电机驱动床体(即隐形床)收起或者放下。遥控发射器14和手动开关按钮16采用点动控制方式(需要控制器的程序配合)，即长按遥控发射器14或者手动按钮按键时，电机才动作，当松开遥控发射器14的按键或者手动开关按钮16的按键时，电机立即停止动作。参见图6，在电机带动隐形床向下运动的过程中(即隐形床放下过程)，若热释红外传感器检测到隐形床下方空间位置有人站立或者走动，会输出一个信号，该信号被控制器检测到后立即停止电机动作。若在隐形床下方空间位置有热释红外传感器无法检测的障碍物，当隐形床床板触碰到障碍区时产生的阻力会被控制器的阻力检测电路检测到，控制器检测到阻力信号后，同样立即停止电机动作，以防止障碍物损坏隐形床和电机。若隐形床下无人或者障碍物，隐形床会直接运动到水平位置(也是电机下限位位置)停止。隐形床在在收起过程中碰到障碍物，同样会被控制器阻力检测电路检测到使电机停止动作。参见图7，电机运动到下限位后，遥控信号自动上锁，此时只有先按解锁键在按 “UP”键才可使电机向上运动，隐形床收起。电机到下限位后，人躺在上面休息后会使常开型微动开关闭合，控制器检测到微动开关闭合信号后，遥控发射器信号、手动按钮信号均无效，以此防止他人误操作伤害到正在休息的人。当休息者休息完毕，离开隐形床，微动开关释放，此时若想使隐形床收起，则可直接按住手动按钮的“UP”键不放松使隐形床完全收起到上限位后停止；或者先按一下遥控发射器上的解锁键，再长按遥控发射器上的“UP”键， 使隐形床完全收起到上限位后停止。具体工作过程是
当需要人需要休息时，按住无线发射器14或者手动开关16的“DOWN”键不放松，控制器接收(DOWN)信号后，驱动电机转动，连接于电机上的隐形床连动轴随之转动，使隐形床床板1、2及隐形床装饰板3放下，直到隐形床床板2完全放下到水平位置(对应位置在是地面8、9)，也是电机的下限位位置，此时控制器使电机停止动作。继续按“DOWN”键无法使电机继续动作。电机的下限位位置后控制器延时几秒后将遥控发射器信号上锁，在按遥控解锁键前，无法使隐形床向上收起。在电机带动隐形床床板1、2及隐形床装饰板向下运动过程中，若隐形床下方空间位置8和9之间有人时，人体发出的特定波长的红外线被热释红外传感器4检测动后传送给控制器13，控制器13检测到热释红外传感器4的信号后，输出控制信号使电机停止动作，隐形床随之停止动作，防止伤害床下方的人。若隐形床在收起或者放下的过程中无人但还有家具等其他障碍物，隐形床的床板I及装饰板2触碰到障碍物后会产生阻力，该阻力会被控制器的阻力检测电路检测到后也立即停止电机动作，防止损坏隐形床或者家具。隐形床被放置到水平位置(下限位)后，如图4，人在躺在床板2上休息时，会使嵌入床板2中并行连接的微动开关10中的一个或者多个压至闭合状态。控制器检测到微动开关闭合信号后，使遥控发射器信号和手动按钮信号失效，防止误操作使隐形床收起夹伤人。只有休息的人离开隐形床床板使微动开关10释放后，遥控发射器和手动按钮才可起作用。当休息着起来后，先按一下遥控器解锁键再长按遥控发射器的“UP”键或者直接长按手动按钮的“UP”键，隐形床会收起，直到上限位停止。电路控制原理参见图5 :主控芯片Ul为W79E825，芯片U2，U3是LM358 (双运算放大器)，S3是遥控器对码学习按键，SI，S2是手动按钮，LEDl蓄电池低电压指示灯，LED2是遥控发射器对码指示灯，LED3蓄电池充电指示灯，LED4是电源指示灯。电机的正转和反转端分别与继电器JDl和继电器JD2的常开端连接，继电器JDl和继电器JD2的常闭端分别与电源连接，继电器JDl和继电器JD2的公共端串接在一起；继电器JDl和继电器JD2的线圈一端与电源连接，另一端分别与三极管Q3和Q4的集电极连接，三极管Q3和Q4的发射极接地、基极分别与单片机主控模块信号输出端连接；所述微动开关模块包括并联的多个微动开关，各微动开关的两端分别设置高电位和地电位，高电位与单片机主控模块输入端连接，各微动开关均布于床体正面；所述红外检测模块的感应探头设置在床体背面，红外检测模块的信号端与单片机主控模块输入端连接；手动开关模块和/或遥控接收器模块的信号端与单片机主控模块输入端连接。所述直流电源模块包括市电变压整流电路和蓄电池。市电变压整流电路的直流输出端A与继电器JD3的常闭端连接，继电器JD3的公共端与二极管D2的负极连接，二极管D2的正极与蓄电池正极连接，继电器JD3的线圈一端与所述直流输出端A连接、另一端接地；同时还设置有蓄电池电压检测电路和充电控制电路，蓄电池电压检测电路是在蓄电池正负极依次串联分压电阻R9和R10，两电阻公共端通过信号线与单片机主控模块的电压信号采集端连接；充电控制模块的输入端与所述直流输出端A连接， 输出端与蓄电池正极连接，控制端与单片机主控模块的控制端连接。电机带有上限位输出端和下限位输出端(电机自带限位输出接口)，两输出端分别连接在光电耦合器U3，U4的一个输入端，U3，U4的输出端分别与单片机主控模块的信号输入端连接。首先，使用遥控器前，将要发射器和控制器进行一次对码“学习”，对码学习后，遥控发射器便可以对控制器进行无线控制。在市电存在时，继电器JD3线圈吸合，继电器公共端与常开点接触，自动断开蓄电池使用经市电降压整流后的直流电给系统各个部件供电； 市电断电时，继电器JD3的线圈释放，继电器公共端与常闭点接触，常闭点与蓄电池连接， 系统使用蓄电池供电。在市电存时，市电经降压整流后的直流电也是蓄电池的充电电源，充电由三极管Ql，Q2控制，当检测到蓄电池电压低时，单片机20脚输出一个高电平信号使 Ql，Q2导通，蓄电池充电，检测到充满后，单片机的20脚输出一个低电平信号Ql，Q2截止， 充电结束。隐形床电机门机动作过程单片机Ul的11脚接收到遥控发射器关门信号或者是单片机的17脚手动按钮的关门信号后，单片机的8脚输出一个高电平信号，三极管Q4导通，继电器JD2吸合，电机接通逆向电源，隐形床向下运动，当运动到电机的下限位时，隐形床完全放置到水平位置，电机停止运动。在隐形床上无人时，单片机Ul的11脚接收到遥控发射器开门信号或者是单片机的18脚手动按钮的开门信号后，单片机的4脚输出一个高电平信号，三极管Q3导通，继电器JDl吸合，电机接通正向电源，隐形床向上运动，当运动到电机的下限位时，隐形床完全收起，电机也停止运动。热释电红外检测原理热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数的材料制作成的微小热释电探测元件及外围电路和菲涅尔透镜组成，由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。人体辐射的红外线中心波长为9 10um，而探测元件的波长灵敏度在O. 2 20um范围内几乎稳定不变， 所以当人体进过热释红外传感器的探测范围时，人体37度左右温度所发出特定波长IOum 左右的红外线正好可以被热释电红外检测到，检测到红输出电压信号也可被单片机检测。 有人时，热释电红外线传感器输出电压信号，无人时，无电压信号输出。如图5,热释电红外传感器C0N2 —端连接于+12V电源，另一端连接到地端，信号输出端通过二极管D7连接于单片机的输入脚12。在隐形床电机向下运动过程中，若隐形床下方空间位置有人，那么人体发出的IOum波长红外线被热释电红外传感器检测到后，放大输出高电平信号，单片机12脚检测到该信号后，8脚输出一个低电平信号，继电器JD2释放，电机停止动作。若隐形床下方空间无人，则电机会一直运动到下下位后停止。阻力检测模块阻力检测模块组要有采样电阻Rel、Re2,电位器WR，双运算放大器LM358，电阻Rll R18，电容C3、C4组成阻力检测电路。单片机的3脚位阻力检测电路的输入脚，3脚同时与+5v上拉电阻R18及二极管D4正极连接，二极管的负极和U3的输出引脚I连接，+12V电压经R17、WR(电位器电阻经抽头可分为Wrl，Wr2)、R15组成分压电路后为U3的3脚提供正向输入基准电压V+，
V+= 12 (R17+ffrl) / (R17+WR+R15) V_公式 I
U3的2脚是反向输入基准电压V-的输入端，电机运行过程时阻力检测电路接通+24v 电压，然后经U2，R13, R14为U3的2脚是反向输入基准电压V-，电机向下运行过程中，未受到障碍物阻力时，基准电压V+大于V-，U3的输出脚I输出高电平，单片机的3脚此时仍被固定在高电平无变化，所及电机可以继续向下动作；若电机向下运行过程中，受到障碍物阻力时，基准电压V+小于V-，U3的输出脚I输出低电平，二极管D4导通，单片机的3脚变为低电平，此时电机发出控制信号使JD2释放，电机停止向下动作，遇阻停止。电位器WR是一可调电位器，可以用来设定关门阻力的大小，当调节电位器时，可以改变Wrl，Wr2大小。由公式一可知，增大Wrl，V+增大，此时只有较大阻力才可使单片机3脚变为低电平遇阻；减小 Wrl, V+减小，此时只有很小阻力就可使单片机3脚变为低电平遇阻。遥控上锁及微动开关当电机带动隐形床运动到水平位置(下限位)后，延时几秒后遥控信号自动上锁，上锁后再按遥控信号无法控制电机动作，只有先按解锁键后才可使遥控信号起作用，遥控信号延时自动上锁在单片机程序中设置。微动开关并行连后一端接地，另一通是连接与单片机的13脚和电阻R31，R31的另一端接+5v，当人在床上休息时，微动开关一个或者几个被压闭合，单片机13脚拉为低电平。13脚为低电平，证明有人休息，不可进行电机动作以免伤害到人，所以遥控信号机手动按钮在此时都不起作用，以此保护人的安全。当人休息完毕，离开隐形床后，微动开关全释放。此时单片机13脚位高电平，遥控发射器及手动按钮有效，可直接长按手动按钮的“UP”键让隐形床完全收起到上限位自动停止，或者是先按一下遥控器上的解锁键，再长按遥控器上的“UP”键让隐形床完全收起到上限位自动停止。
权利要求
1.一种智能隐形床控制系统，包括床体和动力部分，以及控制器；其特征是控制器包括单片机主控模块，直流电源模块，红外检测模块，微动开关模块，及手动开关模块和/或遥控接收器模块；其中，动力部分固定于地面，动力部分输出轴与床体一端固定，动力部分的电机带有能使其转轴被锁定的自动锁紧结构，该电机的正转和反转端分别与继电器JDl 和继电器JD2的常开端连接，继电器JDl和继电器JD2的常闭端分别与电源连接，继电器 JDl和继电器JD2的公共端串接在一起；继电器JDl和继电器JD2的线圈一端与电源连接， 另一端分别与三极管Q3和Q4的集电极连接，三极管Q3和Q4的发射极接地、基极分别与单片机主控模块信号输出端连接；所述微动开关模块包括并联的多个微动开关，各微动开关的两端分别设置高电位和低电位，高电位端与单片机主控模块输入端连接，各微动开关均布于床体正面；所述红外检测模块的感应探头设置在床体背面，红外检测模块的信号端与单片机主控模块输入端连接；手动开关模块和/或遥控接收器模块的信号端与单片机主控模块输入端连接。
2.根据权利要求I所述的智能隐形床控制系统，其特征是所述直流电源模块包括市电变压整流电路和蓄电池。
3.根据权利要求2所述的智能隐形床控制系统，其特征是市电变压整流电路的直流输出端A与继电器JD3的常闭端连接，继电器JD3的公共端与二极管D2的负极连接，二极管D2的正极与蓄电池正极连接，继电器JD3的线圈一端串接一电阻R8后与所述直流输出端A连接、另一端接地；同时还设置有蓄电池电压检测电路和充电控制电路，蓄电池电压检测电路是在蓄电池正负极依次串联分压电阻R9和R10，两电阻公共端通过信号线与单片机主控模块的电压信号采集端连接；充电控制模块的输入端与所述直流输出端A连接，输出端与蓄电池正极连接，控制端与单片机主控模块的控制端连接。
4.根据权利要求I所述的智能隐形床控制系统，其特征是电机带有上限位输出端和下限位输出端(电机自带限位输出接口)，两输出端分别连接在光电耦合器U3，U4的一个输入端，U3，U4的输出端分别与单片机主控模块的信号输入端连接。
5.根据权利要求I所述的智能隐形床控制系统，其特征是还包括阻力检测电路，所述继电器JDl和继电器JD2的公共端与运算放大器U2的同相输入端连接，该同相输入端通过电阻R12和电容C3后与低电平连接，运算放大器U2的反相输入端通过电阻R14与低电平连接，运算放大器U2输出端与反相输入端之间串联电阻R13和电容C4，运算放大器U2的输出端通过电阻R16与运算放大器U3的反相输入端连接，运算放大器U3的正向输入端与阻力大小调节电位器WR的调节端连接，该电位器WR的一端通过电阻R17与电源连接，另一端通过电阻R15与地连接，运算放大器U3的输出端与二极管D4的负极连接，二极管D4的正极与单片机主控模块输入端连接，二极管D4的正极连接有上拉电阻。
6.根据权利要求I所述的智能隐形床控制系统，其特征是床体包括位于正面的床板和位于背面的装饰板，所述微动开关设置在床板正面，热释电红外检测探头设置在装饰板的板面上。
7.根据权利要求I所述的智能隐形床控制系统，其特征是隐形床到水平位置即下限位后，延时几秒，遥控信号自动上锁。
8.根据权利要求I所述的智能隐形床控制系统，其特征是动力部分包括电机和减速机以及支撑外壳，减速机输入轴后电机转轴连接，减速机输出轴固定在床体一端作为旋转中心轴。
9.根据权利要求I所述的智能隐形床控制系统，其特征是手动开关模块和遥控接收器模块控制隐形床电机动作时设置为长按按键，即按住按键时，电机动作；松开按键，电机立即停。
全文摘要
本发明公开了一种智能隐形床控制系统，包括床体和动力部分，以及控制器；控制器包括单片机主控模块，直流电源模块，红外检测模块，微动开关模块，及手动开关模块和/或遥控接收器模块；本发明以动力部分输出轴直接带动床体旋转实现平展使用和折叠隐形，对隐形床进行智能控制，另外具有热释电红外传感器、阻力检测、微动开关、遥控上锁、电动控制多重安全设置，以最大限度保证人不受到伤害，可有效解决市面现有隐形床控制系统因机械故障易直接落下的安全隐患，同时还解决现有隐形床控制系统存在的因误操作易对人造成的各种人身，财产伤害的问题，安全性能更高。
文档编号G05B19/042GK102591233SQ201210033309
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月15日 优先权日2012年2月15日
发明者王俊榜, 王守国, 黄宏军 申请人:郑州新大陆智能科技有限公司