CN101862246B - 带式沐浴升降控制器 - Google Patents

Abstract

带式沐浴升降控制器，包括直流电源、直流电机和升降支撑带，升降控制器还包括MCU控制电路，分别接入MCU控制电路输入端的电压采样电路、电流采样电路、温度采样电路、上下限位电路、按键输入电路和电源管理电路，接于MCU控制电路输出端的电池容量显示和温度显示电路，接于MCU控制电路输出端的电机驱动电路，在于行动不便的人在沐浴时，可坐在弹性卷曲承载的软帘支撑带上，用控制盒面板或手持控制器上的控制开关，控制支撑带的上升或下降，使行动不便的沐浴者能方便顺利进出浴缸，本控制器设计的温度检测和显示，便于控制较佳温度，使沐浴或泡澡顺心畅快，采用直流锂电池供电和智能化管理，具有电压稳定、充电快速、低能耗的优点。

Description

带式沐浴升降控制器

技术领域

本发明涉及一种升降机控制器，特别是一种供行动不方便的人进出浴缸的升降式沐浴控制器。

背景技术

沐浴洗澡是人体清洁卫生保护健康生活的一部份，但对于行动不方便，特别是老年人却又是很困难的事，因为他们行动不便，进出浴缸沐浴泡澡得靠别人帮助，因此一种能协助行动不便的人群进出浴缸，自己进行沐浴泡澡的器具是行动不便群体的迫切需求。带式沐浴升降椅只解决升降椅的上下升降问题，还存在如何控制电机正反向驱动到位问题，直流电源的待机功耗与使用效果问题，仅靠普通的电器开关和常用电路无法解决，因此必须采用单片机的智能控制系统，才能达到确实解决行动不便的人群进出浴缸方便，能耗低，使用安全可靠的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种带式沐浴升降控制器，达到使用效果好，能耗低、操控方便、安全可靠的目的。

本发明采用的技术方案为：带式沐浴升降控制器，包括直流电源、直流电机和升降支撑带，其特征是升降控制器还包括MCU控制电路，分别接入MCU控制电路输入端的电压采样电路、电流采样电路、温度采样电路、上下限位电路、按键输入电路和电源管理电路，接于MCU控制电路输出端的电池容量显示和温度显示电路，接于MCU控制电路输出端的电机驱动电路；

所述按键输入电路包括设在控制面板上的按键开关和设在手动控制器上的按键开关；所述上下限位电路包括上升限位光耦电路和下降光耦电路；所述电机驱动电路包括驱动电机正转带动支撑带上升的电路和驱动电机反转带动支撑带下降的电路；

所述直流电源采用直流锂电池、电源管理电路、过流保护电路和电动机能耗制动电路，使直流电机处于能耗制动和过流保护，整机低能耗待机状态。

上述设计的有益效果，在于行动不便的人在沐浴时，可坐在弹性卷曲承载的软帘支撑带上，用控制盒面板或手持控制器上的控制开关，控制支撑带的上升或下降，使行动不便的沐浴者能方便顺利进出浴缸，本控制器设计的温度检测和显示，便于控制较佳温度，使沐浴或泡澡顺心畅快，采用直流锂电池供电和智能化管理，具有电压稳定、充电快速、低能耗的优点。

附图说明

图1为控制器电路结构框图。

图2为MCU控制电路图。

图3为采样电路图，其中3a为温度采样电路，3b为电压采样电路，3c为电流采样电路。

图4为上下限位电路。

图5为按键电路。

图6为电机驱动正反转电路。

图7为电池容量和温度显示电路。

图8为电源管理电路。

图9为MCU控制支撑带上升下降流程图。

具体实施方式

参看图1所示，带式沐浴升降控制器，包括电压采样电路1、电流采样电路2、温度采样电路3、电量和温度显示电路4、MCU控制电路5、上下限位电路6、按键电路7、电源管理电路8、电机驱动电路9和电机10。

MCU控制电路5，如图2所示，MCU采用STC12C5202AD，MCU芯片及其编程软件控制包括电量和温度显示电路4、上下限位电路6、电机驱动电路9，过流保护电路和电机能耗制动电路以及低电量只允许上升和低功耗待机控制等。

电压采样电路1，如图3b所示，它由分压电阻R9、R15、R14和降压电阻R11连接MCU的SAMP脚组成。

电流采样电路2，参看图3c所示，由电阻R20与电阻R3、R5组成，电阻R20接入MCU的I SAMP脚，电阻R20与电阻R3、R5并连接，一端接入电机驱动电路继电器K1的a端和K2的c端采集电机的启动电流量。

温度采样电路3，如图3a所示，由温度传感器RT1与电路R23串联接地，RT另一端与电源Vcc连接组成，温度传感器RT1与电阻连接点接入MCU的RT脚。

上下限位电路6，参看图4所示，由电阻R25和光电耦合件U3与MCU芯片的UP Limit脚组成上行限位开关，由电阻R25和光电耦合器件U4与MCU芯片的DOWN Limit脚组成下行限位开关。

按键电路7，参看图5所示，由电阻R16与电阻R26串联后与按键S3和S1并联组成控制支撑带上升开关，由电阻R16与电阻R26并联端连接MCU的SWUP脚输入MCU。由电阻R17与电阻R27串联后与按键S4和S2并联组成控制支撑带下降开关，由电阻R17、电阻R27并联端连接MCU的SW DOWN脚输入MCU。

电机驱动电路9参看图6，由电阻R19、三极管Q2、继电器K1、二极管D2组成电机正转电路，三极管Q2基极通过电阻R19接入MCU的J UP脚输出上升信号，电动机正转带动支撑带上升。由电阻R21、三极管Q3、继电器K2、二极管D3组成电机反转电路，三极管Q3基极通过电阻R21接入MCU的J DOWN脚输出下降信号，电动机反转带动支撑带下降。

电动机正转：当按下S1(S3键)时，输入端口SW UP得到一个有效电平(低电平)，送MCU控制电路，由MCU输出端口J UP输出控制高电平至三极管Q2，三极管Q2的基极得到高电平后导通，继电器K1动作，触点a e闭合，因触点a经采样电阻R3、R5接地，因此触点a的电位为0，而继电器K2的触点d的电位等于+14.8V，因此触点df两点间的电位差为14.8V，电流方向为f流向e，因此电机就正转起来。

电动机反转：当按下S2(S4键)时，输入端口SW DOWN得到一个低电平信号送MCU控制电路，由MCU输出端口J DOWN输出控制高电平至三极管Q3，三极管Q3高电平导通，继电器K2动作触点cf闭合，因触点c经采样电阻R3、R5接地，因此触点c的电位为0，而继电器K1的触点b的电位为+14.8V，因此触点bf两点间的电位差为14.8V，电流方向为e流向f，因此电机就反转起来。

电动机能耗制动电路由按键S1～S4，控制电路MCU的输入端口SW UP和SW DOWN，输出端口J UP和J DOWN，电阻R19、R21，三极管Q2、Q3，二极管D2、D3，继电器K1、K2组成。当松开S1(S3键)或S2(S4键)时，继电器K1或K2释放。这时，K1的触点be是闭合的，K2的触点df也是闭合的，而且都接在同一个电位+14.8V上，因此，触点e与触点f是导通的，这相当于电机的供电回路(或电机的输出回路)短接。而刚松开按键的时刻，电机由于惯性的作用继续转动，会产生一个电动势，这个能量在短接的供电回路中消耗，并拉低产生的电动势，使转动的电动机迅速停止。

电量和温度显示电路4包括电池容量显示电路和温度显示电路，参看图7所示，其中发光管D5～D9显示温度，发光管D10～D14显示电池容量。

电池容量显示是指示电池使用中电池剩余的电量，提示使用者当前电池状况，由电压采样电路中的采样电阻R9、R11、R14、R15取得电压信号后，送MCU控制电路，由MCU控制进行连续采样5个数据后，去掉一个最大值，再去掉一个最小值，剩余的3个值求平均数送LED显示电池容量。

温度显示是指示当前浴缸中的实时水温，显示范围是34～42度水温，通过设在浴缸水中的温度传感器RT1采样后，输入MCU的RT脚，由MCU控制进行连续采样5个数据，同样进行去除最大值和最小值，剩余3个求平均数送LED显示即时温度，由于温度显示最大档位是42度，若水温超出42度，LED还是显示42度，提示要选用水温小于42度使用。

电源管理电路8，参看图8所示，由电R10、R12，电容C4、C5，三端稳压器U2组成，直流电源+14.8V通电阻R10与电阻R12与电容C4并连后接入U2输入端，把+14.8V变换为+5V，为MCU供电，根据低功耗要求，选择静态工作电流Iss最大值为5μA，并在MCU控制下如果输入按键S1～S4在20～30分钟后无操作，单片机MCU进入低功耗状态，并关闭电量和温度显示电路5，整机进入低功耗状态，整机电流仅为66μA。这在充电满后，静态候机时间可为一年半左右。要使用时直接按输入按键S1～S4，就能使单片机MCU恢复到正常的工作状态。

过流保护电路，参看图2和图6，由电阻R20、R3和R5并连的一端接入继电器K1、的a触点和K2的c触点，另一端接MCU控制电路的I SAMP脚(即MCU的14脚组成)，送入单片机MCU处理，如果继电器K1、K2的a或c触点电流最大值达到12A时停止输出，使运转的电动机立即停止，保证使用中不因过载而导致损坏。

低电量只允许支撑带上升功能，由电压采样电路1、按键S1、S2和MCU控制电路6的程序软件组成，当电压采样电路1输入低电压信号给MCU电路，MCU存储的程序控制只允许电机正转，支撑带上升，也就是只有按键S1或S3输入上升信号有效，而S2或S4输入下降信号无效。

以下结合图9简述MCU控制支撑带上升或下降的控制流程：

21 MCU控制器初始化后，22接收电压、电流和温度取样信号并进行理，23MCU判断有无按键输入指令，若无键按下，24判断是否到30分钟，若已到30分钟，25进入低功耗待机，若未到返回到初始化21输出端；

若有键按下，26计时器清零，27电动机根据上升或下降键指令运行正转或反转，28电动机正转带动支撑带上升，光电耦合器输入上升限位信号，30判断上升限位，若已到，33电动机停止运行，若未到，32进入电流检测，若电流瞬间达到12A进入过流保护，33电机停止转动，若未达到12A，返回初始化21输出端。

29若电动机反转带动支撑带下降，光电耦合器输入下降限位信号，31判断下降限位，若已到，33电动机停止工作，若未到，32进入电流检测。

Claims (6)

1.带式沐浴升降控制器，包括直流电源、直流电机和升降支撑带，其特征是升降控制器还包括MCU控制电路，分别接入MCU控制电路输入端的电压采样电路、电流采样电路、温度采样电路、上下限位电路、按键输入电路和电源管理电路，接于MCU控制电路输出端的电池容量显示和温度显示电路，接于MCU控制电路输出端的电机驱动电路；

所述按键输入电路包括设在控制面板上的按键开关和设在手动控制器上的按键开关；所述上下限位电路包括上升限位光耦电路和下降限位光耦电路；所述电机驱动电路包括驱动电机正转带动支撑带上升的电路和驱动电机反转带动支撑带下降的电路；

所述直流电源采用直流锂电池、电源管理电路、过流保护电路和电机能耗制动电路，使直流电机处于能耗制动过流保护，整机低能耗待机状态。

2.根据权利要求1所述的带式沐浴升降控制器，其特征是MCU控制电路(5)包括MCU芯片STC12C5202AD，及其通过编程软件控制包括电池容量显示和温度显示电路(4)、上下限位电路(6)、电机驱动电路(9)，过流保护电路和电机能耗制动电路。

3.根据权利要求2所述的带式沐浴升降控制器，其特征是，上下限位电路(6)由电阻R25和光电耦合器件U3与MCU芯片的UP Limit脚组成上行限位开关，由电阻R25和光电耦合器件U4与MCU芯片的DOWN Limit脚组成下行限位开关。

4.根据权利要求1所述的带式沐浴升降控制器，其特征是电机驱动电路(9)由电阻R19、三极管Q2、继电器K1、二极管D2组成电机正转电路；由电阻R21、三极管Q3、继电器K2、二极管D3组成电机反转电路。

5.根据权利要求2所述的带式沐浴升降控制器，其特征是过流保护电路由电阻R20、电阻R3和电阻R5并连的一端接入继电器K1的a触点和继电器K2的c触点，另一端接MCU控制电路的I SAMP脚组成。

6.根据权利要求1所述的带式沐浴升降控制器，其特征是电源管理电路(8)由电阻R10、电阻R12，电容C4、电容C5，三端稳压器U2组成。

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