CN106510931A - 一种pid控制的止鼾智能枕 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PID控制的止鼾智能枕，包括枕头本体，枕头本体内部设有左气室和右气室，且左气室内设有左气囊、第一排气管、第一充气管，第一排气管、第一充气管分别连通左气囊；右气室内设有右气囊、第二排气管、第二充气管，第二排气管、第二充气管分别连通右气囊，第一充气管和第二充气管分别连接设置在枕头本体内部的微型气泵，枕头本体内部还设有PID控制器，枕头本体上端通过磁片吸附椭圆形支架，本发明结构简单，智能化程度高，能够实现通过调整睡眠者的睡姿，健康、有效达到止鼾目的。

Description

一种PID控制的止鼾智能枕

技术领域

本发明涉及智能枕技术领域，具体为一种PID控制的止鼾智能枕。

背景技术

打呼噜是一种普遍存在的睡眠现象，是呼吸气流冲击咽部的软腭、悬雍垂，使之发生振动而发出的噪音，是导致健康者突然猝死的诱因。因为打呼噜可使睡眠呼吸反复暂停，造成大脑、血液严重缺氧，形成低血氧症，而诱发高血压、心率失常、心肌梗死、心绞痛，更严重的是夜间呼吸暂停时间超过120秒容易在凌晨发生猝死。打鼾对人类健康的危害已经引起创造发明工程师的高度关注。目前已经有这方面的专利。但是，这些专利的产品化和普及率很低，主要存在以下问题：一是机械式升降枕头均存在机械磨损、机械噪音和润滑油吸尘等弊端；二是场致伸缩材料(陶瓷电致伸缩材料即压电陶瓷和聚合物电致伸缩材料升降系统造价高昂，伸缩系数小；三是气泵或气囊控制枕头高度，未使用PID控制PWM输出，不能随使用者打鼾强度、周期的变化而智慧增减强度和频率，针对性和效果较差；四是电击手脚止鼾枕，虽有较好的止鼾效果，但对人体产生的神经系统的刺激不可小视，且不人道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PID控制的止鼾智能枕，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种PID控制的止鼾智能枕,包括枕头本体，所述枕头本体内部设有左气室和右气室，且所述左气室内设有左气囊、第一排气管、第一充气管，所述第一排气管、所述第一充气管分别连通左气囊，所述第一排气管和第一充气管上分别安装有第一电磁阀和第二电磁阀；所述右气室内设有右气囊、第二排气管、第二充气管，所述第二排气管、所述第二充气管分别连通右气囊，所述第二排气管和第二充气管上分别安装有第三电磁阀和第四电磁阀，所述第一充气管和第二充气管分别连接设置在枕头本体内部的微型气泵，所述枕头本体内部还设有PID控制器，所述枕头本体上端设有第一磁片，所述第一磁片吸附设置在上方椭圆形支架上的第二磁片，所述椭圆形支架上端设有定向咪头，所述椭圆形支架内部设有蓝牙模块、电池和充电电路，所述电池连接充电电路，所述充电电路连接设置在椭圆形支架上的USB接口。

优选的，所述PID控制器包括PID控制模块、鼾声信号采集模块、前置放大模块、低通滤波模块、高通滤波模块、工频信号陷波模块、主运算放大模块、A/D采集模块、强弱周期算法模块、电源模块、记录模块、PWM输出模块、信号输出模块以及鼾声强度/周期取样模块，所述鼾声信号采集模块依次连接低通滤波模块、高通滤波模块、工频信号陷波模块、主运算放大模块、A/D采集模块、强弱周期算法模块，所述强弱周期算法模块连接PID控制模块，所述PID控制模块连接电源模块，所述PID控制模块连接PWM输出模块，所述PWM输出模块连接信号输出模块，所述信号输出模块通过鼾声强度/周期取样模块连接强弱周期算法模块，所述A/D采集模块连接记录模块，所述PID控制模块通过蓝牙模块连接智能手机，所述PID控制模块还连接微型气泵。

优选的，所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀分别电性连接PID控制模块。

优选的，其使用方法包括以下步骤：

A、当检测到鼾声信号时，PID控制器按照预定的振幅和频率，分别输出左右气室充气、排气指令，TPU材质的气囊在气压的作用下，分别提升或降低左右气囊的高度；

B、当检测到鼾声信号的强度减小时，智能PID控制器控制PWM输出，自动计算并减小左右气室充气排气量和充气放气流量，降低头颈部振幅和频率控制；当检测到鼾声信号的强度进一步减小时，智能PID控制器控制PWM输出，均衡减小左右气室充气排气量和充气放气流量，直至鼾声消失；

C、当检测到鼾声信号的强度没有减小时，智能PID控制器控制PWM输出，自动增加左右气室充气排气量和充气放气流量，加大对头颈部的振幅和频率；当检测到鼾声信号的强度仍未降低，智能PID控制器控制PWM输出，自动计算并增加左右气室充气排气量和充气放气流量，加大对头部颈振幅和频率控制，直至鼾声减轻；当检测到鼾声信号的强度减小至健康状态时，智能PID控制器所构成的闭环控制系统自动计算并减小左右气室充气排气量和充气放气流量，直至鼾声消失。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明结构简单，智能化程度高，能够实现通过调整睡眠者的睡姿，健康、有效达到止鼾目的。

(2)本发明通过对鼾声强度、鼾声周期的检测，排除高频和工频干扰，对鼾声信号进行分析、处理和控制，带动左右气室布局的气囊，分别充气、排气，形成枕头左右的高低摆动，达到“调整睡姿，疏通气道”有效实现止鼾的目的。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明的PID控制器控制原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种PID控制的止鼾智能枕,包括枕头本体1，所述枕头本体1内部设有左气室2和右气室3，且所述左气室2内设有左气囊4、第一排气管5、第一充气管6，所述第一排气管5、所述第一充气管6分别连通左气囊4，所述第一排气管5和第一充气管6上分别安装有第一电磁阀7和第二电磁阀8；所述右气室3内设有右气囊9、第二排气管10、第二充气管11，所述第二排气管10、所述第二充气管11分别连通右气囊9，所述第二排气管10和第二充气管11上分别安装有第三电磁阀12和第四电磁阀13，所述第一充气管6和第二充气管11分别连接设置在枕头本体1内部的微型气泵14，所述枕头本体1内部还设有PID控制器15，所述枕头本体1上端设有第一磁片16，所述第一磁片16吸附设置在上方椭圆形支架17上的第二磁片18，使用时，可将椭圆形支架竖起来。不使用时，可以摘掉，或转向；所述椭圆形支架17上端设有定向咪头19，所述椭圆形支架17内部设有蓝牙模块20、电池21和充电电路22，所述电池21连接充电电路22，所述充电电路22连接设置在椭圆形支架17上的USB接口23。

本实施例中，PID控制器15包括PID控制模块24、鼾声信号采集模块25、前置放大模块26、低通滤波模块27、高通滤波模块28、工频信号陷波模块29、主运算放大模块30、A/D采集模块31、强弱周期算法模块32、电源模块33、记录模块34、PWM输出模块35、信号输出模块36以及鼾声强度/周期取样模块37，所述鼾声信号采集模块25依次连接前置放大模块26、低通滤波模块27、高通滤波模块28、工频信号陷波模块29、主运算放大模块30、A/D采集模块31、强弱周期算法模块32，所述强弱周期算法模块32连接PID控制模块24，所述PID控制模块24连接电源模块33，所述PID控制模块连接PWM输出模块35，所述PWM输出模块35连接信号输出模块36，所述信号输出模块36通过鼾声强度/周期取样模块37连接强弱周期算法模块32，所述A/D采集模块31连接记录模块34，所述PID控制模块24通过蓝牙模块20连接智能手机38，所述PID控制模块24还连接微型气泵14；第一电磁阀7、第二电磁阀8、第三电磁阀12、第四电磁阀13分别电性连接PID控制模块24。

工作原理：当检测到鼾声信号时PID控制器按照预定的振幅和频率，分别输出左右气室充气、排气指令，TPU材质的气囊在气压的作用下，分别提升或降低左右气囊的高度，达到“调整睡姿，疏通气道”有效止鼾目的。

当检测到鼾声信号的强度减小时，智能PID控制器控制PWM输出，自动计算并减小左右气室充气排气量和充气放气流量，降低头颈部振幅和频率控制；当检测到鼾声信号的强度进一步减小时，智能PID控制器控制PWM输出，均衡减小左右气室充气排气量和充气放气流量，直至鼾声消失。

当检测到鼾声信号的强度没有减小时，智能PID控制器控制PWM输出，自动增加左右气室充气排气量和充气放气流量，加大对头颈部的振幅和频率；当检测到鼾声信号的强度仍未降低，智能PID控制器控制PWM输出，自动计算并增加左右气室充气排气量和充气放气流量，加大对头部颈振幅和频率控制，直至鼾声减轻；当检测到鼾声信号的强度减小至健康状态时，智能PID控制器所构成的闭环控制系统自动计算并减小左右气室充气排气量和充气放气流量，直至鼾声消失。

本发明结构简单，智能化程度高，能够实现通过调整睡眠者的睡姿，健康、有效达到止鼾目的；本发明通过对鼾声强度、鼾声周期的检测，排除高频和工频干扰，对鼾声信号进行分析、处理和控制，带动左右气室布局的气囊，分别充气、排气，形成枕头左右的高低摆动，达到“调整睡姿，疏通气道”有效实现止鼾的目的。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种PID控制的止鼾智能枕,包括枕头本体(1)，其特征在于：所述枕头本体(1)内部设有左气室(2)和右气室(3)，且所述左气室(2)内设有左气囊(4)、第一排气管(5)、第一充气管(6)，所述第一排气管(5)、所述第一充气管(6)分别连通左气囊(4)，所述第一排气管(5)和第一充气管(6)上分别安装有第一电磁阀(7)和第二电磁阀(8)；所述右气室(3)内设有右气囊(9)、第二排气管(10)、第二充气管(11)，所述第二排气管(10)、所述第二充气管(11)分别连通右气囊(9)，所述第二排气管(10)和第二充气管(11)上分别安装有第三电磁阀(12)和第四电磁阀(13)，所述第一充气管(6)和第二充气管(11)分别连接设置在枕头本体(1)内部的微型气泵(14)，所述枕头本体(1)内部还设有PID控制器(15)，所述枕头本体(1)上端设有第一磁片(16)，所述第一磁片(16)吸附设置在上方椭圆形支架(17)上的第二磁片(18)，所述椭圆形支架(17)上端设有定向咪头(19)，所述椭圆形支架(17)内部设有蓝牙模块(20)、电池(21)和充电电路(22)，所述电池(21)连接充电电路(22)，所述充电电路(22)连接设置在椭圆形支架(17)上的USB接口(23)。

2.根据权利要求1所述的一种PID控制的止鼾智能枕，其特征在于：所述PID控制器(15)包括PID控制模块(24)、鼾声信号采集模块(25)、前置放大模块(26)、低通滤波模块(27)、高通滤波模块(28)、工频信号陷波模块(29)、主运算放大模块(30)、A/D采集模块(31)、强弱周期算法模块(32)、电源模块(33)、记录模块(34)、PWM输出模块(35)、信号输出模块(36)以及鼾声强度/周期取样模块(37)，所述鼾声信号采集模块(25)依次连接前置放大模块(26)、低通滤波模块(27)、高通滤波模块(28)、工频信号陷波模块(29)、主运算放大模块(30)、A/D采集模块(31)、强弱周期算法模块(32)，所述强弱周期算法模块(32)连接PID控制模块(24)，所述PID控制模块(24)连接电源模块(33)，所述PID控制模块连接PWM输出模块(35)，所述PWM输出模块(35)连接信号输出模块(36)，所述信号输出模块(36)通过鼾声强度/周期取样模块(37)连接强弱周期算法模块(32)，所述A/D采集模块(31)连接记录模块(34)，所述PID控制模块(24)通过蓝牙模块(20)连接智能手机(38)，所述PID控制模块(24)还连接微型气泵(14)。

3.根据权利要求2所述的一种PID控制的止鼾智能枕，其特征在于：所述第一电磁阀(7)、第二电磁阀(8)、第三电磁阀(12)、第四电磁阀(13)分别电性连接PID控制模块(24)。

4.实现权利要求1所述的一种PID控制的止鼾智能枕的使用方法，其特征在于：其使用方法包括以下步骤：

A、当检测到鼾声信号时，PID控制器按照预定的振幅和频率，分别输出左右气室充气、排气指令，TPU材质的气囊在气压的作用下，分别提升或降低左右气囊的高度；

B、当检测到鼾声信号的强度减小时，智能PID控制器控制PWM输出，自动计算并减小左右气室充气排气量和充气放气流量，降低头颈部振幅和频率控制；当检测到鼾声信号的强度进一步减小时，智能PID控制器控制PWM输出，均衡减小左右气室充气排气量和充气放气流量，直至鼾声消失；

C、当检测到鼾声信号的强度没有减小时，智能PID控制器控制PWM输出，自动增加左右气室充气排气量和充气放气流量，加大对头颈部的振幅和频率；当检测到鼾声信号的强度仍未降低，智能PID控制器控制PWM输出，自动计算并增加左右气室充气排气量和充气放气流量，加大对头部颈振幅和频率控制，直至鼾声减轻；当检测到鼾声信号的强度减小至健康状态时，智能PID控制器所构成的闭环控制系统自动计算并减小左右气室充气排气量和充气放气流量，直至鼾声消失。