CN106361530B - 一种牙医综合治疗椅控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种牙医综合治疗椅控制系统，该控制系统包括：执行机构、用户接口、检测机构、手动控制机构、主控制器、继电器控制电路、报警电路、总线和电源模块。本发明的牙医综合治疗椅控制系统，用户只需通过用户接口即可实现对各功能的控制，而各执行机构的控制命令由控制系统通过用户的操作自动生成，操作简单，自动化程度高；检测机构检测执行机构的运行数据以及运行结果，具有良好的人机交互能力。

Description

一种牙医综合治疗椅控制系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种牙医综合治疗椅控制系统。

背景技术

牙医综合治疗椅是用于治疗口腔疾病的主要设备，在口腔疾病的诊疗过程中起着至关重要的作用，而近年来随着人们对口腔健康的重视，对牙医综合治疗椅的需求量也日益增加，但目前国产的牙医综合治疗椅由于控制系统性能不稳定，人机交互能力差、整合度低等原因，导致市场占有率很低，国内市场仍以国外产品为主，可以说控制系统设计的不足严重制约了国产的牙医综合治疗椅的发展。

鉴于此，克服以上现有技术中的缺陷，提供一种新的牙医综合治疗椅控制系统成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种牙医综合治疗椅控制系统。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：

一种牙医综合治疗椅控制系统，其包括：

执行机构，其包括热水器、强/弱吸电磁阀、供水/冲痰电磁阀、靠背电机和椅架电机；

用户接口，用于接收使用者输入的调节命令；

用于检测执行机构运行状态并输出检测信号的检测机构，其包括热水器温控传感器、用于检测液体流量的供水感应传感器、用于检测靠背和椅架运动极限位置的限位传感器、用于检测靠背和椅架运动方向的角度传感器和用于检测靠背和椅架运动安全位置的安全位置传感器；以及

主控制器，用于管理与所述用户接口和所述执行机构间、以及所述检测机构与所述执行机构间的信息交互，所述主控制器接收用户接口的调节命令、检测机构的检测信号并根据调节命令和检测信号生成控制信号传输至执行机构。

优选地，该控制系统还包括与主控制器连接的手动控制机构，其包括机椅互锁微动开关、强吸微动开关、弱吸微动开关和四向脚控，所述手动控制机构输出手动调节命令至主控制器。

优选地，所述主控制器通过继电器控制电路与所述执行机构连接。

优选地，所述主控制器通过总线与所述用户接口连接。

优选地，该控制系统还包括与主控制器连接的报警电路，用于当检测机构检测执行机构运行状态异常时发出报警。

优选地，所述用户接口包括用于输入调节参数的按键面板、和与按键面板和主控制器均连接的调节控制机构。

优选地，所述按键面板包括靠背角度调节键、椅架角度调节键、水温调节键和供水调节键；所述调节控制机构包括：用于根据靠背角度调节参数生成调节命令的靠背角度调节单元、用于根据椅架角度调节参数生成调节命令的椅架角度调节单元、用于根据水温调节参数生成调节命令的水温调节单元和用于根据供水调节参数生成调节命令的供水调节单元。

优选地，该控制系统还包括电源模块。

优选地，所述电源模块的电源输入端JP1通过滤波电容C1，滤波电容C2连接至桥式整流二极管D1，桥式整流二极管D1通过滤波电容C3、C4连接至电源稳压模块U1，电源稳压模块U1通过滤波电容C5、C6连接至电源稳压模块U2，电源稳压模块U2通过滤波电容C7、C8,自锁开关U3，滤波电容C9、C10，稳压二极管D2，滤波电感L1连接至电源稳压模块U4，电源稳压模块U4又与滤波电容C10、C11相连。

优选地，所述执行机构还包括观片灯和口腔灯。

本发明的牙医综合治疗椅控制系统，用户只需通过用户接口即可实现对各功能的控制，而各执行机构的控制命令由控制系统通过用户的操作自动生成，操作简单，自动化程度高；检测机构检测执行机构的运行数据以及运行结果，具有良好的人机交互能力；进一步地，该控制系统采用分布式系统结构，各系统模块之间通过总线相连，并且功能由主控系统集中控制，用最少的控制模块实现所有功能要求，控制系统整合度高，且采用总线结构在后期对控制系统进行升级时，只需将所要升级的功能单独作为一个模块接入总线即可，而不需要更改原有系统结构，可扩展性好。

附图说明

图1是本发明实施例的牙医综合治疗椅控制系统的结构示意图。

图2是本发明实施例的牙医综合治疗椅控制系统的中按键面板的结构示意图。

图3是本发明实施例的牙医综合治疗椅控制系统的中电源模块的结构示意图。

图4是本发明实施例的牙医综合治疗椅控制系统中治疗椅的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在下文中，将参考附图来更好地理解本发明的许多方面。附图中的部件未必按照比例绘制。替代地，重点在于清楚地说明本发明的部件。此外，在附图中的若干视图中，相同的附图标记指示相对应零件。

如本文所用的词语“示例性”或“说明性”表示用作示例、例子或说明。在本文中描述为“示例性”或“说明性”的任何实施方式未必理解为相对于其它实施方式是优选的或有利的。下文所描述的所有实施方式是示例性实施方式，提供这些示例性实施方式是为了使得本领域技术人员做出和使用本公开的实施例并且预期并不限制本公开的范围，本公开的范围由权利要求限定。在其它实施方式中，详细地描述了熟知的特征和方法以便不混淆本发明。而且，并无意图受到前文的技术领域、背景技术、发明内容或下文的详细描述中给出的任何明示或暗示的理论限制。还应了解在附图中示出和在下文的说明书中描述的具体装置和过程是在所附权利要求中限定的发明构思的简单示例性实施例。因此，与本文所公开的实施例相关的具体尺寸和其他物理特征不应被理解为限制性的，除非权利要求书另作明确地陈述。

图1示出了一种牙医综合治疗椅控制系统，包括：执行机构10、用户接口20、检测机构30、手动控制机构40、主控制器50、继电器控制电路60、报警电路70、总线80和电源模块90。用户接口20、检测机构30和手动控制机构40均通过主控制器50对执行机构10进行检测或控制。主控制器50通过继电器控制电路60与执行机构10连接，主控制器50通过总线80与用户接口20连接。

其中，执行机构10包括热水器101、强/弱吸电磁阀102、供水/冲痰电磁阀103、靠背电机104、椅架电机105、观片灯106和口腔灯107。具体地，强/弱吸电磁阀102可以包括强吸电磁阀和弱吸电磁阀，供水/冲痰电磁阀103可以包括供水电磁阀和冲痰电磁阀。

检测机构30用于检测执行机构10运行状态并输出检测信号，检测机构30包括热水器温控传感器301、用于检测液体流量的供水感应传感器302、用于检测靠背和椅架运动极限位置的限位传感器303、用于检测靠背和椅架运动方向的角度传感器304和用于检测靠背和椅架运动安全位置的安全位置传感器305。

报警电路70与主控制器50连接，用于当检测机构30检测执行机构10运行状态异常时发出报警。检测机构30检测执行机构10运行状态可以通过一个液晶屏701显示出来。

用户接口20用于接收使用者输入的调节命令。主控制器50用于管理与所述用户接口20和所述执行机构10间、以及所述检测机构30与所述执行机构10间的信息交互，所述主控制器50接收用户接口20的调节命令、和检测机构30的检测信号并根据调节命令和检测信号生成控制信号传输至执行机构10。

手动控制机构40与主控制器50连接，手动控制机构40包括机椅互锁微动开关401、强吸微动开关402、弱吸微动开关403和四向脚控404，所述手动控制机构40输出手动调节命令至主控制器50。主控制器50还用于管理手动控制机构40和执行机构10间的信息交互，所述主控制器50接收手动控制机构40输出手动调节命令并传输至执行机构10。

在一个优选实施方式中，用户接口20包括用于输入调节参数的按键面板、和与按键面板和主控制器均连接的调节控制机构，具体地，按键面板包括主控按键面板和副控按键面板，主、副控按键面板均由按键控制器和按键控制器端口组成的矩阵按键组成，按键面板包括靠背角度调节键、椅架角度调节键、水温调节键和供水调节键；调节控制机构包括：用于根据靠背角度调节参数生成调节命令的靠背角度调节单元、用于根据椅架角度调节参数生成调节命令的椅架角度调节单元、用于根据水温调节参数生成调节命令的水温调节单元和用于根据供水调节参数生成调节命令的供水调节单元。如图4所示，通过调节靠背或椅架的角度就可以同时调节靠背或椅架的高度。

主控按键面板的按键控制器、和副控按键面板的按键控制器与主控制器之间通过总线通信，本实施例中，根据控制系统结构采用主从式总线结构，所述主控系统的主控制器50为主机，所述主、副控按键面板的按键控制器分别为第一从机和第二从机，所述主从式结构数据传输协议为主从机之间可以进行数据传输，从机之间不进行数据传输，且为避免总线冲突，主从机之间的数据传输由主机控制，从机不主动向主机发送数据，只有主机轮询到从机时才将数据发送至主机。

如图2所示，本实施例中，主、副控按键面板的按键定义从左到右，从上到下依次为：靠背上升（BU）、靠背下降（BD）、椅架上升（UP）、椅架下降（DN）、参数加键（P1)、参数减键（P2)、参数变化幅度键（P3)、设置键（SET）、口腔灯控制键（LAMP）、观片灯控制键（VIEWER）、热水器加热键（HEAT）、复位键（RESET）、吐痰位键（SPIT）、冲痰键（WATER）、供水键（CUP）。

电源模块90与执行机构10、用户接口20、检测机构30和手动控制机构40均连接，为整个系统供电。请参阅图3所示，电源模块90的电源输入端JP1通过滤波电容C1，滤波电容C2连接至桥式整流二极管D1，桥式整流二极管D1通过滤波电容C3、C4连接至电源稳压模块U1，电源稳压模块U1通过滤波电容C5、C6连接至电源稳压模块U2，电源稳压模块U2通过滤波电容C7、C8,自锁开关U3，滤波电容C9、C10，稳压二极管D2，滤波电感L1连接至电源稳压模块U4，电源稳压模块U4又与滤波电容C10、C11相连。

其中，所述滤波电容C1、C2为Y电容，采用容值相同的小电容组成，用于滤除电源输入端的共模干扰信号，各级电源稳压模块的输入输出端均与一大一小数量级相差至少两级以上的两个并联电容相连，可以提高电源模块的抗干扰能力。所述的电源稳压模块U1选用LM7824，将输入端电压通过整流、滤波、稳压之后生成24V直流电，给各执行机构供电，电源稳压模块U2选用LM2596S-5.0将24V直流电稳压成5V，给按键控制器和传感器供电，电源稳压模块U4选用AMS1117-3.3，将5V稳压成3.3V，给主控制器50供电。

具体地，本实施例的系统在运行时，请参阅图2所示，所述按键控制器将用户在控制面板上的操作自动生成对应的命令，所述的命令分为两种：执行机构运行控制命令和执行机构运行参数设置命令，并根据数据传输协议，当按键控制器与主机（主控制器50）建立通信后，通过总线80将命令发送至主控制器50，主控制器50对命令进行处理，生成相应的操作信息，若为控制信号或控制命令，通过控制与主控制器50输出端相连的继电器控制电路中继电器的闭合实现对执行机构的控制，若为执行机构10运行参数设置命令，则进入参数设置模式，设置对应执行机构10达到功能要求时的参数。

具体的，所述参数设置模式为先按下SET，再按执行机构的功能按键，则进入该执行机构运行参数的设置模式，通过P1，P2来调整该参数的数值大小，通过P3调节每次参数变化幅度，当设置完成之后，再次按下SET键即可完成对设置参数的保存，在进行参数设置时，主控制器与对应的按键面板一直通信，直到按下SET键完成参数设置，才断开通信，参数设置时执行机构均停止工作，若在参数设置期间，按下任意功能控制按键，则设置的参数无效，参数仍为上一次设置的参数，若按下RESET键，则参数将变为系统初始参数，并退出参数设置模式。

具体的，参数设置模式下，所述BU、BD键分别用于设置靠背上升、下降的极限位置参数，所述UP、DN键分别用于设置椅架上升、下降的极限位置参数，所述HEAT键用于设置热水器加热水温温度，所述CUP键用于设置供水量，所述WATER键用于设置冲痰时间。

具体的，执行机构运行时，所述BU、BD键分别用于控制靠背上升、下降功能，所述UP、DN键分别用于控制椅架上升、下降功能，所述HEAT键用于控制热水器加热功能，所述CUP键用于控制供水功能，所述WATER键用于控制冲痰功能，SPIT键控制吐痰功能，LAMP和VIEWER则分别控制口腔灯和观片灯功能，RESET实现椅位复位功能。

执行机构运行时，检测电路中与执行机构对应的检测传感器会将检测到的执行机构运行数据发送至主控制器，主控制器根据这些数据和设置的执行机构运行参数控制执行机构运行状态，并将运行数据和运行结果通过与主控制器相连的液晶屏显示，当系统运行出错时，与主控制器输出端相连的报警电路会给用户报警提示，同时主控制器会将具体错误信息通过液晶屏显示，用户借助液晶屏显示的信息可以方便掌控系统运行状态。

具体的，按一下HEAT键，开启热水器加热功能，热水器开始工作，温控传感器将检测的水温数据发送至主控制器，主控制器将水温数据通过液晶屏显示，方便用户实时了解热水器中的水温，如果检测到的水温与用户设定水温相同，则主控制器通过控制热水器对应的继电器控制电路控制热水器停止加热，为保证系统的安全性，对热水器除了用温度传感器检测水温外，还可以加一个温控开关保护电路，当水温过高时，温控开关断开热水器的供电，停止加热。

供水功能，按一下CUP键开启，供水感应传感器采用液体流量传感器检测液体的流量，主控系统以均匀的时间间隔从流量传感器读取数据，通过检测的数据计算该段时间内供水量，并与之前的数据累加计算总供水量，并将数据与设置的参数对比，达到设置参数后，供水感应电磁阀则停止工作，停止供水，若供水量未达到设定要求，又想停止供水时，再按一下CUP键即可停止供水。

靠背和椅架上升、下降功能，按一下对应的功能按键开启，靠背和椅架运动时，由倾角传感器检测靠背和椅架的位置，并将数据发送至主控制器，当检测到的数据达到靠背和椅架设置的位置参数后，靠背和椅架电机则停止工作，若未达到设定要求，又想停止时，再按一下对应的功能按键即可。

所述限位传感器是对靠背和椅架运动位置的限定的行程开关，所述限位传感器用于限定靠背和椅架运动的极限位置，包括靠背上、下限传感器，椅架上、下限传感器，所述限位传感器对位置限定的级别比参数设置的极限位置高，即如果参数设定的位置超过了限位传感器限定的极限位置，靠背和椅架运动的极限位置以限位传感器限定的极限位置为准。

所述安全位置传感器包括靠背安全传感器，椅架安全传感器，当安全位置传感器被触发时，停止一切动作，控制椅架电机往上运动，保证患者安全。

本说明书中的“极限位置”与“安全位置”，“极限位置”指靠背或者椅架能够达到的最大或最小运动幅度的位置，“安全位置”指靠背和椅架运动时到极限位置时，限制“极限位置”的限位传感器出现故障，靠背和椅架在到达极限位置时还一直运动，此时，为保证患者安全所设定的范围。

靠背和椅架运动是以设定参数为准，若设定的参数超过了极限位置，则靠背和椅架运动的极限就是极限位置，而不是按设定的参数运行，安全位置起辅助作用，防止限定极限位置的行程开关（限位传感器）出现问题时，靠背和椅架一直运动，导致安全事故。安全位置还在极限位置之外，换句话说，极限位置相当于第一道保护，安全位置作为第二道保护，当到达极限位置出现问题无法停止时，才会触发安全位置开关，安全位置起着第二重保险的作用。

口腔灯和观片灯功能类似，且不需用设置参数，按一下对应的功能按键LAMP、VIEWER即可开启功能，再按一下则关闭功能。

吐痰功能，实际上是对靠背电机的控制，按一下SPIT键，靠背升至最高位，方便用户吐痰，再按一下SPIT键，靠背回到原始工作状态。

冲痰功能，按一下WATER键即开启冲痰电磁阀，同时主控制器开始计时，当时间达到参数设置的冲痰时间后，关闭冲痰电磁阀。

椅位复位功能，按一下RESET键开启椅位复位功能，此时靠背一直向上运动直到上限开关位置，椅架一直向下运行直到椅架下限开关位置，当靠背和椅架运动到极限位置后，即结束复位功能，此时牙医椅的状态为初始状态。

部分功能具有联动功能；

具体的，电机运动时，口腔灯应该关闭，电机运行结束后，口腔灯恢复运动以前的状态，若启用复位功能，则口腔灯和观片灯都关闭。

供水功能与电机运动的联动，当电机运动时关闭供水功能，运动结束后，供水功能不恢复，需要通过按键面板手动恢复，防止水溅出。

供水功能与冲痰功能联动，按一下供水键，开启供水功能，供水功能结束后，延时一段时间，然后主控制器自动启动冲痰功能，若供水功能中途被停止，不启动冲痰功能。

当用户离控制面板较远时，可以通过手动控制机构40实现对部分执行机构10的控制，所述手动控制机构40为与主控制器50相连控制执行机构的开关，包括：机椅互锁微动开关，强、弱吸微动开关，四向脚控，所述机椅互锁微动开关用于程序锁定电机，使电机无法运行，所述强、弱吸微动开关用于控制强、弱吸电磁阀的工作状态，所述四向脚控的四个方向分别对应靠背、椅架电机的正反转。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种牙医综合治疗椅控制系统，其特征在于，该控制系统包括：

执行机构，其包括热水器、强/弱吸电磁阀、供水/冲痰电磁阀、靠背电机和椅架电机；

用户接口，用于接收使用者输入的调节命令；所述用户接口包括用于输入调节参数的按键面板；

用于检测执行机构运行状态并输出检测信号的检测机构，其包括热水器温控传感器、用于检测液体流量的供水感应传感器、用于检测靠背和椅架运动极限位置的限位传感器、用于检测靠背和椅架运动方向的角度传感器和用于检测靠背和椅架运动安全位置的安全位置传感器；以及

主控制器，用于管理与所述用户接口和所述执行机构间、以及所述检测机构与所述执行机构间的信息交互，所述主控制器接收用户接口的调节命令、检测机构的检测信号并根据调节命令和检测信号生成控制信号传输至执行机构；

按键面板包括主控按键面板和副控按键面板，主、副控按键面板均由按键控制器和按键控制器端口组成的矩阵按键组成，主控按键面板的按键控制器、和副控按键面板的按键控制器与主控制器之间通过总线通信，根据控制系统结构采用主从式总线结构，所述主控系统的主控制器为主机，所述主、副控按键面板的按键控制器分别为第一从机和第二从机，所述主从式结构数据传输协议为主从机之间可以进行数据传输，从机之间不进行数据传输，且为避免总线冲突，主从机之间的数据传输由主机控制，从机不主动向主机发送数据，只有主机轮询到从机时才将数据发送至主机；

所述按键控制器将用户在控制面板上的操作自动生成对应的命令，所述的命令分为两种：执行机构运行控制命令和执行机构运行参数设置命令，并根据数据传输协议，当按键控制器与主控制器建立通信后，通过总线将命令发送至主控制器，主控制器对命令进行处理，生成相应的操作信息，若为控制信号或控制命令，通过控制与主控制器输出端相连的继电器控制电路中继电器的闭合实现对执行机构的控制，若为执行机构运行参数设置命令，则进入参数设置模式，设置对应执行机构达到功能要求时的参数；

所述安全位置传感器包括靠背安全传感器，椅架安全传感器，当安全位置传感器被触发时，停止一切动作，控制椅架电机往上运动，保证患者安全；

所述限位传感器是对靠背和椅架运动位置的限定的行程开关，所述限位传感器用于限定靠背和椅架运动的极限位置，包括靠背上、下限传感器，椅架上、下限传感器，所述限位传感器对位置限定的级别比参数设置的极限位置高，即如果参数设定的位置超过了限位传感器限定的极限位置，靠背和椅架运动的极限位置以限位传感器限定的极限位置为准；

所述极限位置指靠背或者椅架能够达到的最大或最小运动幅度的位置；所述安全位置指靠背和椅架运动时到极限位置时，限制所述极限位置的限位传感器出现故障，靠背和椅架在到达极限位置时还一直运动，此时，为保证患者安全所设定的位置范围。

2.根据权利要求1所述的牙医综合治疗椅控制系统，其特征在于，该控制系统还包括与主控制器连接的手动控制机构，其包括机椅互锁微动开关、强吸微动开关、弱吸微动开关和四向脚控，所述手动控制机构输出手动调节命令至主控制器。

3.根据权利要求1所述的牙医综合治疗椅控制系统，其特征在于，所述主控制器通过继电器控制电路与所述执行机构连接。

4.根据权利要求1所述的牙医综合治疗椅控制系统，其特征在于，所述主控制器通过总线与所述用户接口连接。

5.根据权利要求1所述的牙医综合治疗椅控制系统，其特征在于，该控制系统还包括与主控制器连接的报警电路，用于当检测机构检测执行机构运行状态异常时发出报警。

6.根据权利要求1所述的牙医综合治疗椅控制系统，其特征在于，所述按键面板包括靠背角度调节键、椅架角度调节键、水温调节键和供水调节键；所述调节控制机构包括：用于根据靠背角度调节参数生成调节命令的靠背角度调节单元、用于根据椅架角度调节参数生成调节命令的椅架角度调节单元、用于根据水温调节参数生成调节命令的水温调节单元和用于根据供水调节参数生成调节命令的供水调节单元。

7.根据权利要求1所述的牙医综合治疗椅控制系统，其特征在于，该控制系统还包括电源模块。

8.根据权利要求7所述的牙医综合治疗椅控制系统，其特征在于，所述电源模块的电源输入端JP1通过滤波电容C1，滤波电容C2连接至桥式整流二极管D1，桥式整流二极管D1通过滤波电容C3、C4连接至电源稳压模块U1，电源稳压模块U1通过滤波电容C5、C6连接至电源稳压模块U2，电源稳压模块U2通过滤波电容C7、C8,自锁开关U3，滤波电容C9、C10，稳压二极管D2，滤波电感L1连接至电源稳压模块U4，电源稳压模块U4又与滤波电容C10、C11相连。

9.根据权利要求1所述的牙医综合治疗椅控制系统，其特征在于，所述执行机构还包括观片灯和口腔灯。