CN102039215A - 响应触敏元件的碎纸机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供一种触敏碎纸机控制系统。触摸功能通过一系列电路实现：从碎纸机入纸通道上的导电触摸面板上获取输入信号，处理该信号，并通过电机驱动电路停止碎纸机的机械部分。该系统具有触摸检测电路单元，其中包括感测导电触摸面板的生物电控制开关电路。生物电控制开关电路能够触发向多功能控制电路单元输出信号的触摸检测电路单元的接地开关电路。控制电路单元随后处理其他保护事宜。碎纸机触摸装置通过自动和实时监测功能保护人和包括宠物在内的各种动物免受伤害。整个控制过程既安全又敏锐。

Description

响应触敏元件的碎纸机控制系统

相关专利和申请的交叉引用

本专利申请要求发明名称为“触敏碎纸机控制系统”的在审美国专利No.12/576,493的优先权，且为其部分继续申请。该优先权专利于2009年10月9日提交，是发明名称为“触敏碎纸机控制系统”的美国专利No.7,622,831的继续申请。该美国专利No.7,622,831于2007年7月12日提交，并于2009年11月24日授权，是美国专利No.7,471,017的部分继续申请；该美国专利No.7,471,017于2006年8月30日提交，并于2008年12月30日授权；上述申请和专利均属于同一发明人，且均已转让给同一受让人；本申请对上述申请和专利全文引用。

技术领域

本发明涉及办公用碎纸机安全控制装置，尤其涉及对触摸碎纸刀产生响应的触敏碎纸机控制系统。

背景技术

现代生活和工作中充满了种类繁多的自动化办公设备，碎纸机是其中最常见的设备之一。目前，碎纸机已经进入家庭，其中一些带有自动传感器。这些传感器检测插入碎纸机中的物品，并在抓住物品并准备切碎时向碎纸机发出开始工作的信号。如不切断电源，碎纸机可能始终处于待机模式。然而，由于碎纸机具有破坏性，如果使用的人在使用时不小心，就可能造成伤害。目前许多碎纸机都没有设计保护装置来防止物品或肢体进入碎纸机的入纸通道-这给办公室或家庭带来安全隐患。

目前有的碎纸机已采用了接触检测技术来阻止碎纸机的刀片伤害人或宠物。图1中的电路就是这种技术的一个例示。SW2是极性转换开关，可以交换交流电源的火线头和地线头。电阻R12和R13，电容器C3和C2，以及二极管D11、D12、D13、D14、D15和D6组成继电器的24V电源。二极管D6、D7和电容器C1组成电压检测集成电路U1的电源。电源的正端子是交流电源的火线。继电器开关RLY-1，二极管D2，晶体管Q1，电阻R5、R27、R6和光耦合器U5组成设备的电源。二极管D1、D8、D21，热控灯(橙色)，晶体管Q4，电阻R4、R14、R11和电机热控开关组成热控指示电路。熔丝F1、开关RLY1、电机、功能开关和电机热控开关组成电机运行电路。旋转方向由功能开关设置决定。电源，电阻R7、R1、R9、R2、R8、R10，二极管D20、D16、D4、D5、D9、D10，晶体管Q2、Q3和电压检测集成电路的引脚5组成LED(发光二极管)指示电路。面板的金属部分，电阻R20、R19、R21、R22，电容器C8和二极管D19、D17组成触摸检测电路。

当将功能开关设置在“断开”位置上时，机器不工作。当将功能开关设置在其它位置上并将碎纸筐与机器分开时，机器接通但不能碎纸。当碎纸筐与机器主体分开时，弹簧开关打开，切断电机的电源。断开弹簧的电路的工作方式如下：U1的引脚1检测到弹簧断开后，U1的引脚5变成“高”电平，Q3和Q2断开，电机停止运转。电源指示器和触摸/碎纸筐分离指示器均接通，因为这两个指示器，R7、R8、D9和电机热控开关形成电流回路。

当将功能开关从“断开”位置移开且碎纸筐归位时，机器处于待机状态。电路的工作顺序如下：U1的引脚1变成“低”电平且Q3、Q3导通。同时，U1的引脚6变成“低”电平，Q1接通，继电器RLY1闭合。此时，当功能开关处于“接通”位置时，如果入纸通道内有纸，机器将粉碎纸张，否则，碎纸机处于待机状态。这种情况下，如果手、金属或动物与入纸通道上的金属部分接触，交流电源、电路元件(R21、R19、R20)和触点将形成回路，此时由于U1的引脚8处在“低”电平上，而U1的引脚5和6处在“高”电平上，电机断开。更具体地说，由于U1的引脚6处在“高”电平上，Q1断开，电机电源断开。当U1的引脚5处在“高”电平上且Q2和Q3断开时，触摸保护指示器接通。在接触物从入纸通道移开后，碎纸机恢复正常工作状态。

触摸保护是通过在进纸口上安装导电触摸面板实现的。当触摸导电面板时，人体的导电性向控制电路提供微弱信号并激活触摸保护。这种情况下，两个2.2MΩ(兆欧)的电阻大大地减小了流过人体的电流，因此该电路不会对人体造成伤害。运用这种技术需要采用敏感电压检测集成电路来实时监测触摸面板的状态。因此，对高度稳定和敏感的集成电路的需求是显而易见的。因长期使用而引起的电路老化问题将使电路的检测功能降低甚至丧失。至于阻值很大的两个电阻，它们限制了可能流过人体的电流，但在潮湿环境下可能丧失性能。此外，人可能直接与交流电源接触，造成触电，甚至危及生命。

发明内容

本发明通过提供利用生物电的触敏碎纸机控制系统来解决上述缺陷。控制过程既安全又敏锐。电路性能稳定且应用范围广泛。为了达到上述目的，碎纸机的触摸装置构成如下。

触敏碎纸机控制系统可以包括功能模块、电源模块、导电触摸面板和碎纸机机械部件。功能模块可以包括触摸检测电路单元、电机倒转检测电路单元、进纸检测电路单元、过载保护电路单元、控制电路单元和具有接通、断开和倒转三个位置的功能开关。除功能开关外，功能模块中所有其它单元都可以直接与控制电路单元联接；功能开关与控制电路单元一起控制电机驱动电路单元，进而控制碎纸机的机械部件。

电源模块可以包括交流电源接口开关、安全开关、熔丝、控制开关、控制电路单元的电源以及电机驱动电路单元。交流电源接口开关、安全开关、熔丝和控制开关可以相互串联，并通过功能开关的控制与电机驱动电路单元联接。控制开关是继电器开关。流过熔丝的交流电经整流、滤波和调节后向所有电路单元提供直流电。

导电触摸面板可以与触摸检测电路单元联接。触摸检测电路单元由生物电控制开关电路和接地开关电路组成。生物电控制开关电路可以是带有第一晶体管的晶体管电路，触摸面板经由第一电阻与第一晶体管的基极联接。第一晶体管的基极经由第二电阻和第一电容器的并联组合体接地。第一晶体管的发射极经由第三电阻和第二电容器的并联组合体接地，并与接地开关电路的输入端联接。

第一晶体管的集电极并行地驱动电源指示器LED和触摸指示器LED，然后与电源联接。接地开关电路也是具有第二晶体管的晶体管化开关电路。第二晶体管的基极与生物电控制开关电路的输出端联接，发射极接地，集电极经由光耦合器与控制电路的输入端联接，并经由第四电阻与电源联接。

进纸检测电路单元也与控制电路单元联接。进纸检测电路单元包括发光二极管和光敏二极管。前者的发射区与后者的光感部分相对，都安装在入纸通道两相对的侧壁上。过载保护电路和电机倒转检测电路单元与控制电路单元联接。

当人触摸导电触摸面板时，触敏碎纸机控制系统已启用级联电路保证人体安全。人体的生物电激活生物电控制开关电路，进而启动所有关联电路。控制电路单元禁止碎纸机的机械部分动作，保证人身安全。即便电源开关已被接通，碎纸机的机械部分也不会工作。碎纸机实施实时监测。整个控制过程既安全又敏锐。机器性能稳定可靠，操作简便，且不会因人为疏忽造成危险。

在触敏碎纸机控制系统的其它具体实施例中，碎纸刀对来自人或动物的生物电敏感。当在碎纸刀上检测到生物电时，控制系统作出响应，激活限制器以限制碎纸机的机械部分，确保碎纸刀无法碎纸。在另外一些具体实施例中，碎纸机电机在限制器被激活之前断电，从而减小了碎纸刀减速时作用在主动和从动机械元件上的扭矩。

附图说明

本发明内容可参考附图如下：

图1的电路图例示了现有技术中碎纸机控制系统所包含的电子部件；

图2为显示本发明中触敏碎纸机控制系统内的部件和模块的框图；

图3为显示本发明中触敏碎纸机控制系统内的电子元件的电路图；

图4为另一具体实施例中显示本发明中触敏碎纸机控制系统内的电子元件的电路图；

图5为与本发明的触敏碎纸机控制系统结合使用的控制程序流程图；

图6例示了阻止碎纸机齿轮转动的装置的一个具体实施例；

图7为例示本发明一个具体实施例的具体操作的流程图；

图8为一个具体实施例中根据本发明的教导例示的触敏碎纸机控制系统内电子元件的电路图；

图9为另一个具体实施例中根据本发明的教导例示的触敏碎纸机控制系统内电子元件的电路图；

图10为又一具体实施例中根据本发明的教导例示的触敏碎纸机控制系统的顶视平面图；

图11为再一具体实施例中根据本发明的教导例示的触敏碎纸机控制系统的顶视平面图。

下面将结合附图对一些具体实施例进行详细说明。其他具体实施例、技术特征和/或优点通过以下描述将显而易见，或者能够通过实施本发明而获得。附图未按比例绘制，其中相同的编号在整个发明描述部分当中代表相同的技术特征。以下描述仅用于说明本发明的一般原理，而不是对本发明的限制。

具体实施方式

在一个具体实施例中，触敏碎纸机控制系统可以包括以下部件：功能模块、电源模块和碎纸机机械部分。参考图2，功能模块包括触摸检测电路单元4、电机倒转检测电路单元7、进纸检测电路单元5、过载保护电路单元6、控制电路单元3和功能开关86。除功能开关外，功能模块中所有其它单元都直接与控制电路单元联接；功能开关与控制电路单元一起控制电机驱动电路单元2，进而控制碎纸机的机械部件1。导电触摸面板与触摸检测电路单元4联接，触摸检测电路单元4由生物电控制开关电路和接地开关电路组成。

电源模块包括交流电源接口开关81、安全开关82、熔丝83、控制开关84、控制电路单元的电源85和电机驱动电路单元2。控制开关是继电器开关，而安全开关是门开关。该单元的前四个元件串联在一起，并通过功能开关86的控制与电机驱动电路单元联接。电源通过熔丝与控制电路单元的电源联接，进而与控制电路单元联接。

参考图3，在一个具体实施例中，生物电控制开关电路主要是开关晶体管电路。导电触摸面板经由电阻R5与开关晶体管Q4的基极联接。晶体管Q4的基极通过并联的电容器C7和电阻R6接地，其集电极直接与电源VCC联接，发射极通过并联的电容器C8和电阻R16接地。Q4的发射极还直接与接地开关电路联接。

接地开关电路也是开关晶体管电路。生物电控制开关电路的输出端与接地开关电路的输入端即晶体管Q2的发射极联接。晶体管Q2的发射极直接接地，其集电极通过电阻R7与VCC联接，通过光耦合器U1与控制电路单元的输入端联接。

参考图4，在另一个具体实施例中，生物电控制开关电路基于晶体管Q3。触摸面板通过串联电阻R6和R7与生物电控制开关电路的输入端，即开关晶体管Q3的基极联接。晶体管Q3的基极经由并联的电容器C3、二极管D4和电阻R8接地，集电极通过并联的电源指示器和触摸指示器LED3与电源VCC联接，而发射极直接与接地开关电路的输入端联接。

接地开关电路也是晶体管电路。生物电控制开关电路的输出端，即晶体管Q3的发射极直接与开关晶体管Q2的基极联接。晶体管Q2的发射极直接接地，其集电极与控制电路单元3的输入端联接。

参考图2，进纸检测电路单元与控制电路单元3联接。参考图3，进纸检测电路单元包括发光二极管IT1和光敏二极管IR1，两者面对面地分别设置在碎纸机入纸通道的两壁上。过载保护电路单元6和电机倒转检测电路单元7都与触敏碎纸机的控制电路单元3联接。

再参考图2，电机倒转检测电路单元7和进纸检测电路单元5都与控制电路单元3联接，然后与电机驱动电路单元2联接，进而与碎纸机机械部分1联接。电机倒转检测电路单元7检测倒转信号，将电信号发送给控制电路单元3，然后电控碎纸机机械部分1通过电机驱动电路单元2使电机倒转。进纸检测电路单元5检测入纸通道上的纸张馈入情况，将信号发送给控制电路单元，然后通过电机驱动电路单元驱动碎纸机机械部分碎纸。

参考图5，在碎纸过程中，如果人体触碰入纸通道的触摸面板，碎纸机将立即制动。触摸信号被发送给触摸检测电路单元4，然后到达控制电路单元3，并通过切断电机驱动电路单元2的电源使碎纸机停止运转。如果人体未触摸导电触摸面板，控制电路单元将解除对电机驱动电路单元2的控制，使机械部分能够独立工作。

参考图3，碎纸机具有如下功能：过载保护、光控碎纸、碎纸、停机和倒转功能、以及自动触停。

下面描述控制电路单元的电源。交流电输入被由电阻R1和R2、电容器C1和C2、二极管D5和D6以及齐纳二极管ZD1组成的电路分流、整流、调节、滤波。控制电路单元的电源为经过调节的24伏直流电。它远低于人体能承受的安全电压，不会对人或动物造成伤害。

下面描述触摸检测电路单元的电源。交流电输入经桥式整流器调节和滤波后输出12伏直流电压。电路包括二极管D1-D4、齐纳二极管ZD2、电阻R12和电容器C3。

当人触摸金属面板时，人体的生物电经由1MΩ电阻到达晶体管Q4的基极。该生物电触发晶体管Q4和Q2接通并使晶体管Q3断开，从而切断电机电源，致使碎纸机在人体接触入纸通道时自动停止。

参考图4，本具体实施例中的碎纸机具有如下功能：接通-断开LED指示器、触摸保护LED指示器、过载LED指示器、交流电源指示器、光控碎纸、碎纸、停机和倒转功能。

过载保护和开门LED指示功能通过由R18、R14、R13、R11和R12，发光二极管LED1和LED2，二极管D10、D9和D6，齐纳二极管ZD2，电容器C5及可控硅整流器SCR组成的电路实现。

控制电路单元的电源电路由电阻R1和R2、电容器C1和C2、二极管D1和D2、齐纳二极管ZD1、和电容器C2组成。控制电路单元的电源同样使用经过调节的24伏直流电。它远低于人体能承受的安全电压，不会对人或动物造成伤害。

下面描述触摸功能。当人触摸金属面板时，人体的生物电经由电阻R6和R7到达晶体管Q3的基极。该信号触发晶体管Q3和Q2接通，导致晶体管Q1断开，并切断电机的电源。电机停止转动从而使人得到保护。如果使用独立的桥式电源，并通过光耦合器与电机隔离，触摸检测电路单元将更加稳定。

当人触摸面板时，人对面板金属部分的触摸提供了经由基极偏置电路接通Q3的触发信号。基极偏置电路由电阻R7、R6、R8，二极管D4和电容器C3组成。来自人体的足够高的正向电压将导致Q3和Q2接通。当Q2接通时，其集电极电压下降，从而经由电阻R5接通触摸指示器，经由D16断开Q5，并经由D15断开Q1。如果机器此时反向转动，则Q5接通。但是，触摸电压会切断Q5和电机。另一种状况发生在机器处于碎纸的状态中。在这种情况下，Q1接通，电机正向转动。但是，由于人的触摸，Q1被切断，电机也被切断。在任一种情况下，机器都会停止运转，从而保证了人的安全。

当人不再触摸机器的金属面板时，因为没有触发电压，晶体管Q3断开，机器返回到正常工作状态。电源接通指示电路的工作原理如下。当机器处于从功能开关中选择的碎纸或倒转状态时，电源接通指示器接通，而当机器处于停止状态时，电源接通指示器断开。指示电路包括指示灯、电阻R17和R16以及晶体管Q4。当机器处于停止状态时，指示器因晶体管Q4未导通而断开。倒转状态下，晶体管Q4的发射结、二极管D12和功能开关构成完整的电路，电源接通指示器接通。而当机器处于切碎状态时，Q4的发射极、二极管D13和功能开关构成完整的电路，电源接通指示器接通。

手小的人，尤其幼儿的手指，很可能无法得到碎纸机机械安全系统的保护。于是，本发明的具体实施例包括因接触碎纸刀而被激活的碎纸机安全系统。与当目标与碎纸机机壳达到预定距离时就开启安全措施的接近检测器不同，本文所述的碎纸刀接触安全系统因目标与碎纸刀的接触而开启。

一般而言，当触敏碎纸刀控制系统因接触碎纸刀而被激活时，碎纸机电机断电。尤其当人或动物接触碎纸刀时，与碎纸刀耦合的生物传感器能够感测由人或动物生成的生物电信号。接收到的生物电信号激活控制电路单元，导致安全性停转，其中至少碎纸电机制动。

参考图6，其中例示了本发明的另外一些具体实施例。控制电路35可以激活快速反应筒形线圈27，以便控制限制碎纸刀旋转的机械动力限制器25。例如，可以将限制器25设置于电机与刀片之间的动力传输系统的动力元件附近，所述动力元件如啮合齿轮55，该齿轮与碎纸刀同步旋转。

当被激活和调动时，限制器25可以与主动齿轮，从动齿轮或其二者接合。一旦与碎纸刀接触，用户的生物电信号使限制器25被调配到主动齿轮的咬合轮齿55与从动齿轮之间，使碎纸机的刀片迅速减速并停止转动。限制器25最好由持久、弹性、耐磨和减震的材料构成，以吸收碎纸刀的残余转动动量，材料包括但不限于高密度聚乙烯，还可选用硬化天然橡胶等其它材料。限制器25的材料优选比较便宜且不会损害啮合齿轮齿55的材料。限制器25可以是被安装到快速反应筒形线圈27上的橡胶止动器；这样设置限制器25既迅速又牢固。该止动器可以由橡胶等持久、弹性、耐磨和减震的材料构成。

通常，筒形线圈27可以是推式筒形线圈，由控制电路35响应与碎纸刀接触的人或动物发出的生物电信号激活。在调动限制器25之前，可以先停止碎纸机电机后再开启筒形线圈27，从而将止动器25插在啮合齿轮55之间，以达到迅速“软停止”的效果。“软停止”将显著降低啮合齿轮、其它机械动力传输系统元件以及接触碎纸刀的用户因与碎纸刀的接触而受伤的可能性。

其它具体实施例可应用离合器作为机械动力限制器25来使碎纸机制动。例如，离合器可以分离齿轮和与之联接的转轴，从而使转轴因与刀片相互作用产生的摩擦力而停止转动。另一个离合器例子可以是置于电机与齿轮箱之间摆脱电机传递的力矩的离合器。另一个具体实施例中包括一个电路，它在一定程度上向电机提供反向电流抵消电机的运动方向，从而造成电磁制动。这样的系统可以使电机产生即使有也是非常小的反向转动。

图7例示了触敏碎纸机控制系统的双阶段操作法700。在第一阶段中，碎纸机在第一感测过程中发出第一传感器响应。在第二阶段中，碎纸机在第二感测过程中发出第二传感器响应。在本文的具体实施例中，第一阶段可以包括碎纸刀传感器，其接收来自人或动物的生物电(“生物电信号”)，感测与人或动物的接触并指示该接触。在本文的具体实施例中，第二阶段可以包括导电触摸面板，其接收来自人或动物的生物电信号，感测与人或动物的接触并指示该接触。在某些实施例中，第一阶段可以包括将生物电信号耦接到控制电路单元的处理过程。作为响应，控制电路单元可以对碎纸机电机断电，使限制器介入机械动力传输系统，并使碎纸刀迅速而完全地停止工作。类似地，第二阶段可以包括将生物电信号耦接到触摸面板的处理过程，触摸面板随后将代表该生物电信号的信号耦接到控制电路单元。作为响应，控制电路单元可以对碎纸机电机断电，使碎纸刀停止工作。

在其他的具体实施例中，可以将第一感测过程作为第一阶段，其中碎纸刀传感器接收来自人或动物生物电信号，感测与人或动物的接触并指示该接触。随后可以将代表生物电信号的信号耦接到控制电路单元。作为响应，控制电路单元可以对碎纸机电机断电，使限制器介入机械动力传输系统，并使碎纸刀迅速而完全地停止工作。

图8例示了触敏碎纸刀控制电路800的一个示范性具体实施例的电路图。尽管图8与图3所示的触摸面板控制电路功能上具有相似性，但本领域的普通技术人员应当乐见图8中的触敏碎纸刀控制电路800与图3所示电路的区别，最明显的就是触摸控制系统810能够感测碎纸刀820上从人或动物处接收的生物电。

响应于感测到的人或动物对金属碎纸刀的触摸，触摸控制系统810激活(ON)级联晶体管Q3和Q4，产生代表感测生物电的信号825。生物信号825可以通过光电耦合器OPTO1耦接到主控电路850的Q2。OPTO1可以进一步将触摸碎纸刀820的人或动物与用于激活电机840的潜在致命电源隔离。晶体管Q2可以起到开关的作用，当从OPTO1接收到代表生物信号的信号时，Q2可以断开，从而激活机电限制元件860。机电限制元件860可以包括继电器线圈，当Q2断开时，该继电器线圈可以对电机840断电。另外，机电限制元件860可以包括与机械动力传输限制器耦合的筒形线圈。

图6所示的非限制性实施例中，与机械动力传输限制器耦合的筒形线圈可以是与机械动力传输限制器25耦合的筒形线圈27。当Q2断开时，该筒形线圈断电，致使机械动力传输限制器25介入到诸如啮合齿轮55的机械动力传输元件中。在另一个非限制性实施例中，机械动力传输限制器可以替换成与机电限制元件860耦合的离合器。在其他非限制性替代实施例中，机械动力传输限制器25可以使用需要确定机电冗余度的止动器和离合器共同实现。

图9例示的电路图为触敏碎纸刀控制电路900的另一个示范性具体实施例。刀片触摸传感器910可以在诸如引脚16处与集成电路IC1 920耦合。PIN 16接收从刀片生物传感器910接收的生物信号，然后去激或设置PIN 15上的LOW(低电平)信号。NPN晶体管Q1接收LOW电信号并响应该信号而断开，进而致使电机930断电。另外，可以使IC1 920在PIN 14(电机正转/反转)上输出HIGH(高电平)信号。可以用来自PIN 14的HIGH信号耦合接通NPN晶体管Q2，使电机930反转；接通时间至少足以对碎纸刀进行电制动。另外，晶体管Q2和继电器RLY-2.3可以是机电限制元件的部件，机电限制元件还可以包括止动器机械限制器，离合器机械限制器或两者的结合。

在本发明的其它具体实施例中，具有金属化接触元件的高脚生物传感器可以联接到碎纸机内部的组件上，而不是碎纸刀上。当人或动物与金属化触件接触时，高脚生物传感器激活控制电路单元，使机器安全停止。安全停止可以是指断开正向运转(碎纸)的碎纸机电机。此外，在安全停止中，可以启用限制器确保碎纸刀立即停止运转。而且，在安全停止中，可对碎纸机电机短时反向供电，产生电力制动。

图10中，可为碎纸机组装件(“碎纸机”)1000配备可放置碎纸刀1020的内壳1010。碎纸机1000的内壳1010可以包括基本在1030上、但至少局部包围刀片1020的框架。框架1030可以包括一个或多个大致水平的支撑框架构件，如构件1032，及一个或多个大致垂直的支撑框架构件，如构件1034(“水平”是指与碎纸刀1020的纵轴平行)。

在所选的几个关于碎纸机1000的非限制性示范实施例中，可以将支撑框架1010的至少一个构件的至少一部分金属化，形成金属化接触元件。金属化接触元件可以是金属化框架构件的一部分。在某些所选的具体实施例中，支撑框架1010可以由导电金属构件构成，从而整个支撑框架基本上都可以成为金属化触点。可以将金属化支撑框架1010支撑在碎纸机的下机壳1060上。框架1010可以为碎纸机1000内的碎纸刀1020，或者为碎纸机电机1090和以电机主动轴1095为代表的机械动力传输机构提供改进的结构支撑。

一般而言，以支撑框架构件1032、1034为代表的金属化接触元件与碎纸刀分离(即不与之接触)，且可置于碎纸刀的入口(在上机壳中，未示出)与碎纸刀1020本身之间。通常情况下，金属化接触元件1032与换能器1050耦合，换能器1050接收人或动物(未示出)与金属化接触元件1032接触时产生的生物电信号1052，并产生代表生物电信号的信号1054。与换能器1050耦合的金属化接触元件1032可以被描述为高脚生物传感器(综合为高脚生物传感器1051)，而代表生物电信号的信号1054可以被描述为生物信号。高脚生物传感器1051激活后可将生物信号1054耦接到控制电路单元1055。人或动物(未示出)只需接近而无需接触碎纸刀1020时高脚生物传感器1051即可感知。

响应于高脚生物传感器1051检测到人或动物的接近，控制电路单元1055可以安全停止，致使碎纸刀1020迅速且完全地停止工作。在安全停止期间，控制电路单元1055切断碎纸机电机1090的电源1094，并可将上述限制器调配到机械动力传输系统1095中，或碎纸机电机1090和机械动力传输系统1095两者中。在允许电机倒转的具体实施例中，控制电路单元1055可以对碎纸机电机1090暂时反向供电并产生电动制动，这可以进一步快速降低正向旋转的碎纸刀的转速。

在其他描绘图10内容的非限制性可替代实施例中，金属化接触元件可以是置于碎纸机中与碎纸刀1020隔开并相对于向碎纸刀1020送纸的方向高于碎纸刀1020的片段、窄条或圆环。金属化接触元件可以是连续的也可以是间断的。如图10所示，窄条型金属化接触元件的非限制性具体实施例可以包括能够插在相邻刀据元件1042A，1042B之间的金属化刀具间隔片1040。一个或多个金属化刀具间隔片1040可以与换能器1050耦合，以便在有人或动物(未示出)接触时，换能器1050可以从金属化刀具间隔片1040接收生物电信号1041。刀具间隔片1040通常配有与相邻刀具元件(“刀件1042A和1042B”)分离并相对于该刀具元件分隔的隔片接触表面。

在这样的具体实施例中，人或动物与金属化元件1040接触可以激活生物传感器换能器1050，以将生物信号1054发送到控制电路单元1055。接着，控制电路单元1055可以对电源1094断电，进而对碎纸机电机1090断电，致使该电机安全停止。在安全停止期间，控制电路单元1055还可以将上述限制器调配到到机械动力传输系统1095中，使碎纸刀1020迅速且完全停止工作。在将碎纸机电机1090配置成作反向运动的情况下，控制电路单元1055可以通过对电机1090供电使之反转来引起电动制动。在使用电动制动的一些具体实施例中，控制电路单元1055通常可以调配上述限制器暂时电动制动足够长的时间，以使碎纸刀1020迅速且完全停止工作。

本领域普通技术人员可以按照本说明书内容轻易理解上述安全元件的组合。在第一非限制性实施例中，支撑框架1010的多个金属化构件可以彼此电耦合，亦可与换能器1050电耦合，从而使控制电路单元1055能够响应人或动物与框架1010的耦合表面之间的接触，产生安全停止。在第二非限制性实施例中，多个金属化刀具间隔片1040可与换能器1050电耦合，从而使控制电路单元1055能够响应人或动物与某个金属化刀具间隔片1040的接触，产生安全停止。在第三非限制性实施例中，支撑框架1010的多个金属化构件及多个金属化刀具间隔片1040可以与换能器1050电耦合，从而使控制电路单元1055能够响应人或动物与金属化构件、金属化刀具间隔片或两者的接触，产生安全停止。

图11例示了具有图10中碎纸机1000类似优势的碎纸机1100的顶视图。在按照本发明所选的其它非限制示范性具体实施例中，碎纸机框架(通常在1110上)可以与刀片保护件1111、1112耦合，各个刀片保护构件1111和1112相对于碎纸刀1120的纵轴相隔预定的保护间隙1115。预定保护间隙1115的大小可以设成能够防止待碎物落入保护间隙1115中。刀片保护构件1111和1112可以置于碎纸刀1120的上面，并与之分隔。保护间隙1115通常可以设置在碎纸机1100的送纸口(未示出)的下面，并与其纵向对齐。保护间隙1115离刀片1120足够远，以保证碎纸机1100能够进行预期的正常操作，但要限制接近碎纸刀1120以及其危险周边。

刀片保护件1111、1112之一或两者可以与生物传感器换能器1150电耦合，从而形成组合生物传感器1151。刀片保护件1111、1112接收来自与电耦合刀片保护件1111、1112接触的人或动物的生物电信号1141，并能够将生物电信号1141发送给换能器1150。作为响应，换能器1150可以生成能够被控制电路单元1155接收的生物信号1130。当生物信号1130被控制电路单元1155接收时，控制电路单元1155可以作出安全停止的响应。与对应于图10中的碎纸机1000的安全停止类似，控制电路单元1055响应于生物信号1130，可以对电源1160断电，进而对碎纸机电机1190断电，使碎纸刀1120迅速且完全停止工作。在一些具体实施例中，控制电路单元1155引起的安全停止也可以将上述限制器调配到机械动力传输系统1195中。至于图10中的碎纸机1000，控制电路单元1155引起的安全停止也可以产生电动制动，以减小碎纸刀1120的惯性运动。刀片保护件1111、1112可以提高碎纸机1100的结构强度和完整性，并且还能够提高产品的可靠性，延长产品使用寿命，并降低运行成本。而且，可以调整刀片保护件1111、1112之间的保护间隙1115的宽度，以使其与碎纸机1100送纸入口(未示出)中附近相应的间隙大致相同。还可以使保护间隙1115与碎纸机1100送纸入口(未示出)中附近相应的间隙大致相同。另外，在不妨碍向刀片1120送纸的同时，可以使保护间隙1115稍窄于碎纸机1100送纸入口(未示出)中附近相应的间隙。在保护间隙1115稍窄于碎纸机1100送纸入口(未示出)中附近相应的间隙的示范性实施例中，人或动物与生物传感器1151的金属化接触传感器1111、1112之间的接触能够在人或动物接触碎纸刀1120之前引起安全停止。这样的设计可以改进碎纸机1100的安全性能，甚至在人或动物可能直接接触碎纸机1100内部机构，或正在对通电的碎纸机1100进行维护或测试的环境下，也能保证安全。

在其它可替代的具体实施例中，针对图10中的碎纸机1000和图11中的碎纸机1100所述的安全停止装置和方法可以单独或结合使用。在第四非限制性实施例中，人或动物与和换能器1150电耦合的刀片保护件1111之间的接触可以使控制电路单元1155安全停止。此外，图11中的刀片保护件具体实施例还可以与图10所述的一个或多个非限制性实施例结合使用。在第五非限制性实施例中，人或动物与支撑框架1010的一个或多个金属化构件或金属化刀具间隔片以及一个或多个可以与换能器1050或1150电耦合的刀片保护件1111、1112之间的接触能够使控制电路单元1055或1155产生安全停止。不仅如此，还可以对前述任一非限制性实施例进行改进，以便能够使对碎纸刀1020或1120、一个或多个金属化框架构件、金属化刀具间隔片或刀片保护件的接触引起控制电路单元1055或1155等产生安全停止。本领域普通技术人员应该能够根据前述公开内容辨别可预见的改进和可替代产品。

有益的用途

本发明的具体实施例提供了如下有益用途：

1.提高了包括成年人、孩子以及宠物在内的安全保护；

2.改进了碎纸机组件的结构支撑；

3.提高了碎纸机1100的结构完整性；

4.提高了产品的可靠性；

5.延长了产品的使用寿命；

6.降低了产品的运行成本和维护费用。

如上所述，触敏碎纸机控制系统采用了级联电路。在机器入纸通道上设有刀片触摸传感器，其与生物电控制开关电路、接地开关电路、以及包括刀片限制器在内的碎纸机机械部分联接。当人或动物触摸触敏碎纸刀时，所有这些电路都能保证安全。人体的生物电激活生物电控制开关电路，进而启动所有相联电路。控制电路单元禁止碎纸机的机械部分动作，保证人身安全。即便人在电源开关接通的情况下触摸触敏碎纸刀，碎纸机的机械部分也不会工作。对于上述触敏面板，碎纸机可以使用触敏碎纸刀以及既安全又敏感的控制过程实现实时监测。机器性能既稳定又可靠。操作简便且无需人为介入；可以广泛应用，并能够保证安全。

虽然本发明已通过电路图和实施例作了描述，但应该注意到，对本发明的各种改变和修改对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。因此，除非这样的改变和修改偏离本发明的范围，否则应该认为它们也包括在本发明之中。

Claims (20)

1.一种触敏碎纸机控制系统，包含：

导电的碎纸元件；

碎纸刀；

与所述碎纸刀耦合并用于阻止所述碎纸刀工作的碎纸机机械部分；

与所述导电的碎纸元件耦合并能够检测人或动物施加于所述导电的碎纸元件的生物电的控制单元，所述控制单元与所述碎纸机机械部分耦合，并能够响应检测到的生物电阻止碎纸刀的运转。

2.根据权利要求1所述的触敏碎纸机控制系统，其中，所述机械部分包含具有离合器的机械限制器。

3.根据权利要求1所述的触敏碎纸机控制系统，进一步包括：

耦接到所述碎纸机机械部分和所述碎纸刀的电磁电机，

其中所述电机运转驱使所述碎纸刀转动；和

在控制单元中耦接到所述电机的电磁制动电路，其中所述控制单元能够引起所述电机的电磁制动，而且

其中所述控制单元对所述导电的碎纸元件与人或动物间的接触实施切实有效的实时监控，且所述控制单元响应人或动物与所述导电的碎纸元件的接触对所述电机进行电磁制动。

4.根据权利要求1所述的触敏碎纸机控制系统，其中：

所述碎纸机机械部分包括可倒转的碎纸机电机；

所述控制单元包括具有开、关、倒转三个位置的三位开关；而且

当所述三位开关处于接通或倒转位置时，所述控制系统可禁止所述可倒转的碎纸机电机动作。

5.根据权利要求4所述的触敏碎纸机控制系统，其中：

继电器开关控制对所述可倒转的碎纸机电机的供电。

6.根据权利要求1所述的触敏碎纸机控制系统，其中，所述生物电是所述人或动物产生的静电荷。

7.根据权利要求1所述的触敏碎纸机控制系统，其中，所述生物电是所述人或动物产生的运动电荷。

8.一种触敏碎纸机控制系统，包括：

碎纸机电机；

带有与碎纸刀耦合的生物传感器的生物电控制开关电路；

耦合在所述生物电控制开关电路与所述碎纸机电机之间的碎纸机控制单元，

其中，当人或动物接触所述生物传感器并对其施加生物电时，所述生物电控制开关电路与所述碎纸机控制单元协作，使所述碎纸机电机制动。

9.根据权利要求8所述的触敏碎纸机控制系统，进一步包括：

光耦合器，设置在介于所述生物传感器与所述碎纸机控制单元之间的电路中，其中，所述生物电控制开关电路中的生物电信号通过所述光耦合器耦合激活所述碎纸机控制单元，使处于工作状态的所述碎纸机电机制动。

10.根据权利要求9所述的触敏碎纸机系统，进一步包括耦合的接地开关电路，向所述光耦合器发送从所述生物电控制开关电路接收的生物电信号，其中，所述接地开关电路将来自所述生物电控制开关电路的所述生物电信号耦接到所述光耦合器。

11.根据权利要求10所述的触敏碎纸机系统，其中，所述生物电控制开关电路进一步包括：

第一级联晶体管，具有与所述生物传感器耦合的基极、与电源耦合的集电极、和与第二级联晶体管的基极耦合的发射极，其中，所述第二级联晶体管的发射极与所述光耦合器的输入端耦合。

12.根据权利要求8所述的触敏碎纸机控制系统，其中，所述生物电是所述人或动物产生的静电荷。

13.根据权利要求8所述的触敏碎纸机控制系统，其中，所述生物电是所述人或动物产生的运动电荷。

14.一种触敏碎纸机控制系统，包括：

碎纸刀；

与所述碎纸刀耦合的带电碎纸机电机；

对人或动物携带的生物信号产生的生物电作出响应的生物传感器；

控制电路单元，具有与带电电机耦合的控制开关；以及

光隔离器，耦合接收从所述生物传感器发出的生物信号，并对传输给所述控制电路单元的电信号实施电隔离，

其中，当碎纸机处于工作状态时，所述生物信号激活所述控制电路单元，操控所述控制开关使通电的所述碎纸机电机停止运转，而且

其中，所述控制开关是簧片开关。

15.根据权利要求14所述的触敏碎纸机系统，其中，由所述人或动物产生的所述生物电信号为静电荷或运动电荷。

16.一种控制带触敏装置的碎纸机的方法，包括：

提供可以正转或反转的带电碎纸机电机；

提供能够被所述带电碎纸机电机带动的碎纸刀；

将触敏传感器耦接到碎纸元件，其中所述触敏传感器能够被人或动物携带的生物电信号激活；

提供控制电路，使其与所述触敏传感器耦合并接收代表接收到的生物电信号的生物信号；以及

将所述控制电路配置成能够响应人或动物与所述触敏传感器的接触，使所述带电碎纸机电机的停止正转或倒转。

17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：

在所述触敏传感器与致使所述控制电路和所述带电碎纸机电机之一或两者工作的电压之间形成电隔离。

18.一种碎纸机安全系统，包括：

碎纸刀；

与所述碎纸刀耦合的可倒转的带电碎纸机电机；

与所述可倒转的带电碎纸机电机耦合的安全控制电路；

与所述安全控制电路耦合的接地开关电路；

与所述安全控制电路耦合且包括触敏传感器的生物电控制开关电路，

其中，当人或动物接触时所述触敏传感器感测到生物电信号，作为响应，所述安全控制电路激活所述接地开关电路，致使所述可倒转的带电碎纸机电机停止运转。

19.根据权利要求18所述的碎纸机安全系统，进一步包括：

安全开关，具有与所述安全控制电路耦合的电气元件和与碎纸机底盘咬合部分接近配合的机械构件，其中，当所述机械构件和所述咬合部分的接近配合中断时，所述电气元件将安全开关信号发送给所述安全控制电路；其中所述安全控制电路激活所述控制电路，以使所述可倒转的带电碎纸机电机停止运转；且其中，所述电器元件包括所述触敏传感器。

20.根据权利要求19所述的碎纸机安全系统，其中所述触敏传感器至少与碎纸刀、金属化碎纸机框架构件、金属化碎纸刀具间隔片和金属化刀片保护件之一联接。

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