CN106724195A - 一种智能家具防夹伤电子控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具备高灵敏度、高准确度又物美价廉的智能家具防夹伤电子控制系统，适用于智能家具技术领域。该控制系统包括有至少一设置在家具上的压力检测器；至少一与所述压力检测器连接的放大比较电路，将所述压力检测器输出的电压放大后与一参考电压进行比较，并根据比较结果输出一相应的电平信号；一与所述放大比较电路连接的开关电路，接收所述放大比较电路输出的电平信号，并根据电平信号输出一相应的控制信号；一主控单元，与所述开关电路连接，根据所述开关电路输出的控制信号控制电机的运行。

Description

一种智能家具防夹伤电子控制系统

技术领域

本发明涉及智能家具技术领域，具体涉及一种智能家具防夹伤电子控制系统。

背景技术

随着家具产业与自动化工业的发展，越来越多的自动化技术被应用在现代家具上。家具也将由单纯的机械结构产品向更高级的机电一体化产品方向发展。比如，在衣柜上安装电机，可以驱动衣柜门的开与闭。然而，在自动化家具应用的过程中，已经发生多起用户被家具夹伤的事故，其中大部分受伤者是儿童。

为了防止用户被家具夹伤的事故发生，当前家具制造商在家具上采用的防夹伤设计，一种是机械式防夹伤装置，利用杆杆原理依靠被挤压物使挤压物变形联动微动开关输出控制信号来控制电机的停止或反转。然而，这种机械式防夹伤装置在受到被挤压物较小的挤压力时，无法使挤压物变形并触动微动开关输出控制信号；而当受到被挤压物较大挤压力时，在挤压物变形触动微动开关输出控制信号来控制电机的停止或反转之前，用户(被挤压物)已经被夹伤，因此，这种机械式防夹伤装置灵敏度低，无法达到防夹伤的功能要求。另一种防夹伤装置，其原理是通过检测伺服电机驱动面板或门板运动时的电流，然后伺服电机控制器根据电流来判断是否发生挤压来控制电机的停止或反转，但是这种防夹伤装置需要安装电流检测器件，导致价格高、难以普及；再则，家具开合部位的运动部件因配合间隙过小，在相对运动时会产生轻微触碰而引起电流的波动，因此根据电流来判断是否发生挤压也容易发生误判，影响防夹伤装置的准确度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种直接作用于家具开合部位且具备高灵敏度、高准确度又物美价廉的智能家具防夹伤电子控制系统。

为解决上述技术问题，本发明提供采用如下所述的技术方案：一种智能家具防夹伤电子控制系统包括有至少一个设置在家具开合部位的压力检测器；至少一个与所述压力检测器连接的放大比较电路，将所述压力检测器输出的电压放大后与一参考电压进行比较，并根据比较结果输出一相应的电平信号；一与所述放大比较电路连接的开关电路，接收所述放大比较电路输出的电平信号，并根据电平信号控制继电器的通断，进而控制所述开关电路的输出；一主控单元，与所述开关电路连接，根据所述开关电路输出的控制信号控制电机的运行。

本发明的有益技术效果在于：上述智能家具防夹伤电子控制系统的压力检测器直接安装于家具的开合部位，压力检测器在受到挤压力时输出一电压信号，与现有技术相比，压力检测器更加灵敏，能够判别挤压力的微弱变化，因此智能家具防夹伤电子控制系统具有很高的灵敏度；另外，设置放大比较电路，将所述压力检测器输出的电压放大后与参考电压进行比较，根据比较结果可以区分压力检测器因用户被家具夹住而被挤压、压力检测器因家具的运动部件之间的轻微触碰而被挤压这两种的情形，降低了误判率，进而提高了准确度；最后，压力检测器以及组成放大比较电路、开关电路的元器件比电流检测器件更便宜，因此也降低了所述家具防夹伤电子控制系统的成本。

附图说明

图1为本发明第一实施例中的一种抽屉柜的结构示意图；

图2为本发明第一实施例中的智能家具防夹伤电子控制系统的结构示意图；

图3为本发明第一实施例中的智能家具防夹伤电子控制系统的电源电路的电路原理图；

图4为本发明第一实施例中的智能家具防夹伤电子控制系统的放大比较电路的电路原理图；

图5为本发明第一实施例中的智能家具防夹伤电子控制系统的开关电路的电路原理图；

图6为本发明第二实施例中的一种榻榻米的结构示意图；

图7为本发明第二实施例中的智能家具防夹伤电子控制系统的结构示意图；

图8为本发明第二实施例中的智能家具防夹伤电子控制系统的或门电路的电路原理图。

具体实施方式

为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

图1示出了一种抽屉柜。如图1所示，该抽屉柜包括柜子本体10及抽屉11。所述柜子本体10内安装有电机，所述电机与抽屉11连接，电机驱动抽屉11的打开与关闭。

如图2所示，在本发明的一些实施例中，智能家具防夹伤电子控制系统，包括有依次连接的压力检测器100、放大比较电路220、开关电路230及主控制单元300，还包括有一电源电路240。所述电源电路240分别与所述压力检测器100、放大比较电路220、开关电路230及主控制单元300连接，用于为所述压力检测器100、放大比较电路220、开关电路230及主控制单元300供电。

如图3所示，所述电源电路240包括降压芯片U1、电阻R1、二极管D1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C19、电容20。所述降压芯片U1的输入端通过电阻R1连接于二极管D1的阴极，所述降压芯片U1的接地端接地，所述二极管D1的阳极连接外部电源的正极。所述电容C1连接于所述二极管D1的阳极与地之间。所述电容C2、电容C3、电容C4并联连接于所述降压芯片U1的输入端与地之间。所述电容C5、电容C19、电容20并联连接于所述降压芯片U1的输出端与地之间。所述电源电路240还包括发光二极管LED1及电阻R3，组成电源指示电路，用以指示电源电路240的工作状态。所述发光二极管LED1的阳极与所述降压芯片U1的输出端连接，阴极通过电阻R3连接于地。

所述压力检测器100安装于图2所示的抽屉柜的抽屉11的前挡板12的内表面。在电机驱动抽屉11关闭的过程中，若用户的肢体或者其他异物伸进所述抽屉柜的抽屉11的容置空间13内，用户的肢体或者其他异物将被所述抽屉11的前挡板12与所述柜子本体10夹住，安装于所述抽屉柜的抽屉11的前挡板12的内表面的压力检测器100被用户的肢体或者其他异物挤压，根据被挤压的力度大小输出一相应的电压。所述压力检测器100可以根据实际需要选用不同的规格，如选择压力的检测器100规格为“1kg/5mv”，当压力检测器100受到1kg及以上的挤压力时输出5mv电压，当压力检测器100受到1kg以下的挤压力时无电压输出。

所述放大比较电路220与所述压力检测器100连接，接收所述压力检测器100输出的电压，并将所述电压放大后与一参考电压进行比较，根据比较结果输出一相应的电平信号。该参考电压为一预设电压，其根据压力检测器100的规格不同而设置不同的电压值，其电压值略小于所述压力检测器100输出的经由所述放大比较电路220放大后的电压值。假设所述压力检测器100规格为“1kg/5mv”，在所述抽屉11关闭的过程中，若所述压力检测器100受到1kg及以上的挤压力时输出5mv电压，所述放大比较电路220将5mv电压进行放大后大于所述参考电压，放大比较电路220输出高电平信号；若所述压力检测器100受到1kg以下的挤压力时无电压输出，即电压为零，小于所述参考电压，所述放大比较电路220输出低电平信号。偶发的，在所述抽屉11关闭的过程中，相对运动的前挡板12与柜子本体10因配合间隙过小会产生轻微触碰，安装于前挡板12的内表面的压力检测器100受到来自柜子本体10的挤压力，由于挤压力由前挡板12与柜子本体10的轻微触碰而产生，其大小远小于1kg的力，因此所述压力检测器100无电压输出，即电压为零，小于所述参考电压，所述放大比较电路220输出低电平信号。如果在所述智能家具防夹伤电子控制系统的使用过程中，用规格为“2kg/3mv”的压力检测器100替换原来的规格为“1kg/5mv”的压力检测器100，假定所述放大比较电路220的放大倍数为1000倍，参考电压设为4.5V，当压力检测器100受到2kg及以上的挤压力时输出3mv电压，经由所述放大比较电路220放大1000倍后的电压值为3V，小于所述参考电压4.5V，所述放大比较电路220输出低电平信号。若所述压力检测器100受到2kg以下的挤压力时无电压输出，所述放大比较电路220也输出低电平信号。这种情况表明，参考电压设置的过高，无论所述压力检测器100受到多大的挤压力，所述放大比较电路220都输出低电平信号。针对此情况，本发明在所述放大比较电路220内部设置有一电压调整电路250，在更换不同规格的压力检测器100时，调整参考电压的电压值，使之与所述放大比较电路220相适配。

如图4所示，所述放大比较电路220包括比较器A1、运算放大器B1、运算放大器B2、电阻R7、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C7及电容C9。所述运算放大器B1反相输入端通过电阻R14连接于压力检测器100的负极输出端，运算放大器B1正相输入端通过电阻R16连接于压力检测器100的正极输出端。所述电阻R13连接于所述运算放大器B1反相输入端与输出端之间，所述电阻R15、电容C9并联连接于所述运算放大器B1正相输入端与地之间。所述运算放大器B1的输出端通过电阻R12连接于所述运算放大器B2的正相输入端，所述运算放大器B2的反相输入端通过电阻R11接地，所述电阻R10、电容C7并联连接于所述运算放大器B2的反相输入端与输出端之间。所述比较器A1的正相输入端连接于所述运算放大器B2的输出端，反相输入端通过电阻R7接地连接于所述电源电路240的输出端。所述压力检测器100输出的电压经运算放大器B1、运算放大器B2放大后，输入至所述比较器A1的正相输入端，所述参考电压输入至所述比较器A1的反相输入端，当所述比较器A1正相输入端的电压高于反相输入端的电压时，比较器A1的输出端输出一高电平信号；反之，则输出一低电平信号。所述放大比较电路220还包括电阻R8、电阻R9、发光二极管LED3及三极管Q2。所述发光二极管LED3的阳极通过电阻R9连接于所述电源电路240的输出端，阴极与所述三极管Q2的集电极连接。所述三极管Q2的基极通过电阻R8连接于所述运算放大器B2的输出端，发射极接地。当所述压力检测器100有电压输出时，三极管Q2导通，进而发光二极管LED3导通发光。优选地，在所述电阻R7与所述电源电路240的输出端之间还连接有一可调电阻R-1,所述可调电阻R-1的两个定片引脚分别与所述电源电路240的输出端、地连接，动片引脚与通过电阻R7与所述比较器A1的反相输入端连接。调节可调电阻R-1的动片位置，可以改变所述比较器A1的反相输入端的电压。

所述开关电路230与所述放大比较电路220连接，接收所述放大比较电路220输出的电平信号，并根据电平信号并根据电平信号控制继电器的通断，进而控制所述开关电路的输出。

如图5所示，所述开关电路230包括光耦U2、继电器KA、开关K1、三极管Q1、隧道二极管D2、电阻R2、电阻R5。所述三极管Q1的基极通过电阻R5连接于所述比较器A1的输出端，发射极接地，集电极与所述光耦U2的阴极连接。所述光耦U2的阳极通过电阻R2连接于所述电源电路240的输出端，所述光耦U2的集电极连接于所述电源电路240的二极管D1的阴极，光耦U2的发射极通过继电器KA连接于地。所述隧道二极管D2的阳极连接于所述光耦U2的集电极，阴极接地。当所述比较器A1输出高电平时，三极管Q1导通，进而光耦U2导通，继电器KA通电，使得开关K1活动端与常开触点连接，开关K1的公共端与常开端连通，所述开关电路230通过开关K1连接至主控单元300，向主控单元300输出一控制信号。当所述比较器A1输出低电平时，三极管Q1截止，进而光耦U2截止，继电器KA不通电，开关K1活动端与常闭触点连接，开关K1的公共端与常闭端连通，所述开关电路230无控制信号输出至主控单元300。所述开关电路230还包括发光二极管LED2及电阻R4。所述发光二极管LED2的阳极通过电阻R4连接于所述电源电路240的输出端，阴极连接于所述三极管Q1的集电极。

所述主控单元300采用一可编程控制器，分别与所述开关电路230及电机连接。当所述开关电路230输出控制信号时，主控单元300执行内部程序，控制电机停止或反转，使得与电机连接的抽屉11松开被其夹住的用户，避免用户被抽屉11夹伤。当所述开关电路230无控制信号输出时，主控单元300执行内部程序，不改变电机的运行状态，电机继续驱动抽屉11关闭。

上述智能家具防夹伤电子控制系统的压力检测器直接安装于家具的开合部位，压力检测器在受到挤压力时输出一电压信号，与现有技术相比，压力检测器更加灵敏，能够判别挤压力的微弱变化，因此所述智能家具防夹伤电子控制系统具有很高的灵敏度；另外，设置放大比较电路，将所述压力检测器输出的电压放大后与参考电压进行比较，根据比较结果可以区分压力检测器因用户被家具夹住而被挤压、压力检测器因家具的运动部件之间的轻微触碰而被挤压这两种的情形，降低了误判率，进而提高了准确度；最后，压力检测器以及组成放大比较电路、开关电路的元器件比电流检测器件更便宜，因此也降低了所述家具防夹伤电子控制系统的成本。

图6示出了一种榻榻米，该榻榻米包括有一底盘20，所述底盘20形成有一内腔21，所述内腔21内安装有一升降装置22，该升降装置22的另一端连接有一与所述内腔21适配的升降台24。所述升降装置22在电机的驱动下，可以将升降台24升起，用户可以围坐再升降台24的四周。所述升降装置22在电机的驱动下，也可以将升降台24降下，升降台24与所述内腔21紧密配合，升降台24与所述底盘平面23处于同一水平线上，形成一大的平台。

如图7所示，在本发明的一些实施例中，智能家具防夹伤电子控制系统，包括四个压力检测器100、四个放大比较电路220、一或门电路260、一开关电路230及一主控单元300。所述四个压力检测器100分别与所述四个放大比较电路220连接，所述四个放大比较电路220通过或门电路260与所述开关电路230连接，所述开关电路230与所述主控单元300连接。

所述四个压力检测器100分别安装于图6所示出的榻榻米的升降台24四周朝向升降装置22的下面，在电机驱动升降台24降下的过程中，若用户的肢体或者其他异物伸进所述内腔21中，用户的肢体或者其他异物将被升降台24与所述底盘平面23夹住。安装于所述升降台24四周下面的任一压力检测器100被挤压，该压力检测器100输出一电压信号，而与该压力检测器100连接的放大比较电路220将所述电压放大后与一参考电压进行比较，根据比较结果输出一相应的电平信号。

所述四个放大比较电路220同时连接至或门电路260，只要存在其中一个或一个以上的放大比较电路220输出一高电平信号(表示存在有用户的肢体或者其他异物将被升降台24与所述底盘平面23夹住)，所述或门电路260即可输出一高电平信号。只有当四个放大比较电路220都输出低电平信号(表示没有用户的肢体或者其他异物将被升降台24与所述底盘平面23夹住)时，所述或门电路260才输出一低电平信号。

如图8所示，或门电路260包括一或门电路器件U1,该或门电路器件U1选用CD4072B型号的或门电路器件。该或门电路器件U1的第9、10、11、12引脚分别通过电阻R39、电阻R28、电阻R17、电阻R6连接至所述四个放大比较电路220，第13引脚与开关电路230连接。只要或门电路器件U1的第9、10、11、12引脚存在一个或一个以上的引脚输入高电平信号，该或门电路器件U1的第13引脚输出一高电平信号。当或门电路器件U1的第9、10、11、12引脚都输入低电平信号，该或门电路器件U1的第13引脚输出一低电平信号。

所述开关电路230与所述或门电路260连接，接收所述或门电路260输出的电平信号，并根据电平信号并根据电平信号控制继电器的通断，进而控制所述开关电路的输出。

所述主控单元300采用一可编程控制器，分别与所述开关电路230及电机连接。在电机驱动榻榻米的升降台24下降过程中，如果所述开关电路230输出控制信号时，主控单元300执行内部程序，控制电机停止或反转，使得与电机连接的榻榻米的升降台24松开被其夹住的用户，避免用户被升降台24夹伤。如果所述开关电路230无输出控制信号时，主控单元300执行内部程序，不改变电机的运行状态，电机继续驱动榻榻米的升降台24下降。

上述智能家具防夹伤电子控制系统包括四个压力检测器以及与之一一对应的四个放大比较电路，将四个压力检测器分别安装于家具的四个不同位置，可以同时检测家具的四个部位是否受到挤压，增大了检测范围，提高了智能家具防夹伤电子控制系统的可靠性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，而非对本发明做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能家具防夹伤电子控制系统，其特征在于包括有：

至少一个设置在家具上的压力检测器；

至少一个与所述压力检测器连接的放大比较电路，将所述压力检测器输出的电压放大后与一参考电压进行比较，并根据比较结果输出一相应的电平信号；

一与所述放大比较电路连接的开关电路，接收所述放大比较电路输出的电平信号，并根据电平信号控制继电器的通断，进而控制所述开关电路的输出；

一主控单元，与所述开关电路连接，根据所述开关电路输出的控制信号控制电机的运行。

2.如权利要求1所述的智能家具防夹伤电子控制装置，其特在于：所述智能家具防夹伤电子控制系统设置的压力检测器为四个，设置的放大比较电路为四个，所述四个压力检测器分别与所述四个放大比较电路连接，所述四个放大比较电路通过一或门电路与所述开关电路连接。

3.如权利要求1所述的智能家具防夹伤电子控制装置，其特在于：所述放大比较电路还包括有一电压调整电路，用于对参考电压进行调整。

4.如权利要求1所述的智能家具防夹伤电子控制装置，其特在于：所述放大比较电路包括比较器A1、运算放大器B1、运算放大器B2、电阻R7、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C7及电容C9；所述运算放大器B1反相输入端通过电阻R14连接于压力检测器的负极输出端，正相输入端通过电阻R16连接于压力检测器的正极输出端，所述电阻R13连接于所述运算放大器B1反相输入端与输出端之间，所述电阻R15、电容C9并联连接于所述运算放大器B1正相输入端与地之间；所述运算放大器B2的正相输入端通过电阻R12连接于所述运算放大器B1的输出端反相输入端通过电阻R11接地，所述电阻R10、电容C7并联连接于所述运算放大器B2的反相输入端与输出端之间；所述比较器A1的正相输入端连接于所述运算放大器B2的输出端，反相输入端通过电阻R7接地连接于电源电路的输出端。

5.如权利要求1所述的智能家具防夹伤电子控制装置，其特在于：所述开关电路包括光耦U2、继电器KA、开关K1、三极管Q1、电阻R2、电阻R5；所述三极管Q1的基极通过电阻R5连接于所述放大比较电路的输出端，发射极接地，集电极与所述光耦U2的阴极连接，所述光耦U2的阳极通过电阻R2连接于电源电路的输出端，集电极连接于电源电路的二极管D1的阴极，光耦U2的发射极通过继电器KA连接于地，所述继电器KA控制开关K1的状态。

6.如权利要求3所述的智能家具防夹伤电子控制装置，其特在于：所述电压调整电路包括一可调电阻R-1,该可调电阻R-1的两个定片引脚分别与电源电路的输出端、地连接，动片引脚与放大比较电路的参考电压输入端连接。

7.如权利要求2所述的智能家具防夹伤电子控制装置，其特在于：所述或门电路采用一CD4072B型号的或门电路器件。

8.如权利要求1所述的智能家具防夹伤电子控制装置，其特在于：所述智能家具防夹伤电子控制装置还包括一电源电路，所述电源电路分别为所述压力检测器、放大比较电路、开关电路及主控单元供电。

9.如权利要求8所述的智能家具防夹伤电子控制装置，其特在于：所述电源电路包括降压芯片U1、电阻R1、二极管D1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C19、电容20；所述降压芯片U1的输入端通过电阻R1连接于二极管D1的阴极，所述降压芯片U1的接地端接地，所述二极管D1的阳极连接外部电源的正极，所述电容C1连接于所述二极管D1的阳极与地之间，所述电容C2、电容C3、电容C4并联连接于所述降压芯片U1的输入端与地之间，所述电容C5、电容C19、电容20并联连接于所述降压芯片U1的输出端与地之间。

10.如权利要求1所述的智能家具防夹伤电子控制装置，其特在于：所述电源电路内部还包括有一电源指示电路。