CN107313563A - 一种可伸缩楼梯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可伸缩楼梯，包括N级可折叠台阶组件和控制电路，当第M级可折叠台阶组件中的齿条的感应部接近第一光电传感器时，所述控制电路停止驱动电机，齿条停止上升，台阶板和第一支撑杆之间的角度至少150°且两者被收容在框架内，当第M级可折叠台阶组件中的齿条的感应部接近第二光电传感器时，所述控制电路停止驱动电机，齿条停止下降，台阶板与第一支撑杆之间的角度是锐角且台阶板处于水平状态，第M级可折叠台阶组件中的台阶板的水平高度大于第M‑1级可折叠台阶组件中的台阶板的水平高度，其中，N＞＝M,且M＞1，本发明实现了楼梯的智能控制。

Description

一种可伸缩楼梯

技术领域

本发明属于智能控制技术领域，尤其涉及一种智能控制地可伸缩楼梯，在使用时可伸展，在不使用时可收缩。

背景技术

现如今，人们使用的楼梯绝大多数都是固定整体式的，也有少部分是为了节省空间而采用了机械式的伸缩或折叠楼梯，这些虽然完全可以满足使用者上下楼的基本需求，但随着科技的进步，对楼梯的智能化功能要求也越来越高，为了满足不同场合的使用需求，本专利将现代智能科技融入到楼梯设计中，在不使用时楼梯会隐形在墙体内，而在有使用需求时则能在确保安全的前提下实现对每级台阶的智能化独立控制以铺展最少数量的台阶，并将已使用的台阶适时隐形，不仅能满足使用者正常上下楼的需求，还能为使用者提供空中漫步般的炫酷体验，也能满足对楼梯所在场合有空间利用率或是精美视觉效果等方面的更高要求。

发明内容

本发明要实现的目的是：提供一种可伸缩楼梯，在确保安全的前提下实现对每级台阶的智能化独立控制以铺展最少数量的台阶，每级台阶在使用时可伸展，在不使用时可收缩。

为了实现上述目的，本发明采用的具体技术方案是：一种可伸缩楼梯，包括N级可折叠台阶组件和控制电路，所述可折叠台阶组件包括框架、第一横杆、第二横杆、第三横杆、第一导杆、第二导杆、第一滑块、第二滑块、齿条、传动齿轮组、电机、支撑杆、台阶板、第一光电传感器、第二光电传感器和第三光电传感器，所述第一横杆、第二横杆和第三横杆从上到下依次固定于框架内且相互平行，所述第一导杆和第二导杆的上部分别与第一横杆垂直地连接，所述第一导杆和第二导杆的下部分别与第二横杆垂直地连接，所述第一滑块和第二滑块分别开有两个导向孔，所述第一导杆和第二导杆贯穿第一滑块的两个导向孔以使得第一滑块沿着第一导杆和第二导杆上下滑动，所述第一导杆和第二导杆贯穿第二滑块的两个导向孔以使得第二滑块沿着第一导杆和第二导杆上下滑动，所述齿条的上下端分别固定于第一滑块和第二滑块上，所述支撑杆的下部与第三横杆转动连接，所述支撑杆的上部与台阶板的一端转动连接，所述台阶板的另一端与齿条的下部转动连接，所述传功齿轮组固定设置且与齿条组成齿轮副，所述电机的旋转轴连接于传动齿轮组以驱动传动齿轮组旋转从而带动齿条上下升降，所述第一光电传感器和第二光电传感器上下固定于框架上，所述齿条的上端设有一用于给第一光电传感器和第二光电传感器产生感应信号的感应部，所述第三光电传感器固定于台阶板上且用于感应台阶板上是否落脚；所述 N级可折叠台阶组件固定连接为一体且它们的电机、第一光电传感器、第二光电传感器和第三光电传感器分别与控制电路连接，当第M级可折叠台阶组件中的齿条的感应部接近第一光电传感器时，所述控制电路停止驱动电机，齿条停止上升，台阶板和第一支撑杆之间的角度至少150°且两者被收容在框架内，当第M级可折叠台阶组件中的齿条的感应部接近第二光电传感器时，所述控制电路停止驱动电机，齿条停止下降，台阶板与第一支撑杆之间的角度是锐角且台阶板处于水平状态，第M级可折叠台阶组件中的台阶板的水平高度大于第M-1级可折叠台阶组件中的台阶板的水平高度，其中，N＞＝M,且M＞1。

进一步地，所述控制电路包括CPLD控制器和N个电机控制电路单元，所述电机控制电路单元包括电机正反转主控电路和可控开关电路，所述电机正反转控制电路连接在电机的电源线路中以切换电机的输入电源的正反极从而改变电机转向，所述电机正反转控制电路的控制端与CPLD控制器连接，所述可控开关电路连接在电机的电源线路中以控制电机的输入电源的通断从而启动或者关停电机，所述可控开关电路的控制端与CPLD控制器连接，N个电机控制电路单元分别一对一地连接在N级可折叠台阶组件中的电机的电源线路中，N个电机控制电路单元与CPLD控制器连接，所述第一光电传感器、第二光电传感器和第三光电传感器分别与CPLD控制器连接。

进一步地，所述电机正反转主控电路包括一双刀双掷继电器、二极管D1、三极管Q2和电阻R11，所述双刀双掷继电器的一控制端用于连接5V电源且与二极管D1的负极连接，另一控制端与二极管D1的正极和三极管Q2集电极连接，所述三极管Q2的射极接地，所述三极管Q2的基极与CPLD控制器连接，所述双刀双掷继电器的开关端子连接在电机的电源线路中且可切换电机的输入电源的正反极。

进一步地，所述可控开关电路包括一继电器、二极管D2、三极管Q3和电阻R12，所述继电器的一控制端用于连接5V电源且与二极管D2的负极连接，另一端与二极管D2的正极和三极管Q3集电极连接，所述三极管Q3的射极接地，所述三极管Q3的基极与CPLD控制器连接。

进一步地，包括触发电路单元，所述触发电路单元与CPLD控制器连接，所述触发电路单元用于触发CPLD控制器执行指令。

进一步地，所述触发电路单元包括两个按钮开关，所述按钮开关具有一动触点和两静触点，其中一静触点用于连接5V电源，另一静触点接地，一动触点与CPLD控制器连接，一个按钮开关设置在第一级可折叠台阶组件上或者附近，另一个按钮开关设置在第N级可折叠台阶组件上或者附近。

进一步地，包括第四光电传感器，所述第四光电传感器设置在第一级可折叠台阶组件上或者附近并且其接线端与CPLD控制器连接，所述第四光电传感器用于感应在第一级可折叠台阶组件附近是否有人。

进一步地，包括第五光电传感器，所述第五光电传感器设置在第N级可折叠台阶组件上或者附近并且其接线端与CPLD控制器连接，所述第五光电传感器用于感应在第N级可折叠台阶组件附近是否有人。

进一步地，包括第六光电传感器，所述第六光电传感器设置在N级可折叠台阶组件的正下方并且其接线端与CPLD控制器连接，所述第六光电传感器用于感应N级可折叠台阶组件的正下方是否有人。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：在确保安全的前提下实现对每级台阶的智能化独立控制以铺展最少数量的台阶，并将已使用的台阶适时收缩，不仅能满足使用者正常上下楼的需求，还能为使用者提供空中漫步般的炫酷体验，也能满足对楼梯所在场合有空间利用率或是精美视觉效果等方面的更高要求。

附图说明

图1所示为本发明的主视图。

图2所示为本发明的左视图。

图3所示为本发明中的控制电路的原理图。

图4所示为本发明中的电机控制电路单元的具体电路图。

图中，标识如下：框架1、第一横杆2、第二横杆3、第三横杆4、第一导杆5、第二导杆6、第一滑块7、第二滑块8、齿条9、传动齿轮组10、电机11、支撑杆12、台阶板13。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚，下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件的表示和描述。

实施例1 参考图1-图3，一种可伸缩楼梯，包括N级可折叠台阶组件和控制电路，所述可折叠台阶组件包括框架1、第一横杆2、第二横杆3、第三横杆4、第一导杆5、第二导杆6、第一滑块7、第二滑块8、齿条9、传动齿轮组10、电机11、支撑杆12、台阶板13、第一光电传感器、第二光电传感器和第三光电传感器，所述第一横杆2、第二横杆3和第三横杆4从上到下依次固定于框架1内且相互平行，所述第一导杆5和第二导杆6的上部分别与第一横杆2垂直地连接，所述第一导杆5和第二导杆6的下部分别与第二横杆3垂直地连接，在实际工程中，垂直连接方式是焊接，可保证牢固，所述第一滑块7和第二滑块8分别开有两个导向孔，所述第一导杆5和第二导杆6贯穿第一滑块7的两个导向孔以使得第一滑块7沿着第一导杆5和第二导杆6上下滑动，所述第一导杆5和第二导杆6贯穿第二滑块8的两个导向孔以使得第二滑块8沿着第一导杆5和第二导杆6上下滑动，所述齿条9的上下端分别固定于第一滑块7和第二滑块8上，固定方式是焊接方式，所述支撑杆12的下部与第三横杆4转动连接，所述支撑杆12的上部与台阶板13的一端转动连接，所述台阶板13的另一端与齿条9的下部转动连接，转动连接方式优选为轴孔连接，所述传功齿轮组固定设置且与齿条9组成齿轮副，所述电机11的旋转轴连接于传动齿轮组10以驱动传动齿轮组10旋转从而带动齿条9上下升降，所述电机和传功齿轮组可分别通过固定装置固定在框架上，也可以通过固定装置固定于墙体上，所述第一光电传感器和第二光电传感器上下固定于框架1上，所述齿条9的上端设有一用于给第一光电传感器和第二光电传感器产生感应信号的感应部，所述第三光电传感器固定于台阶板13上且用于感应台阶板13上是否落脚；所述 N级可折叠台阶组件固定连接为一体且它们的电机11、第一光电传感器、第二光电传感器和第三光电传感器分别与控制电路连接，当第M级可折叠台阶组件中的齿条9的感应部接近第一光电传感器时，所述控制电路停止驱动电机11，齿条9停止上升，台阶板13和第一支撑杆12之间的角度至少150°且两者被收容在框架1内，当第M级可折叠台阶组件中的齿条9的感应部接近第二光电传感器时，所述控制电路停止驱动电机11，齿条9停止下降，台阶板13与第一支撑杆12之间的角度是锐角且台阶板13处于水平状态，第M级可折叠台阶组件中的台阶板13的水平高度大于第M-1级可折叠台阶组件中的台阶板13的水平高度，其中，N＞＝M,且M＞1。

其中，所述控制电路包括CPLD控制器和N个电机控制电路单元，所述电机控制电路单元包括电机11正反转主控电路和可控开关电路，所述电机11正反转控制电路连接在电机11的电源线路中以切换电机11的输入电源的正反极从而改变电机11转向，所述电机11正反转控制电路的控制端与CPLD控制器连接，所述可控开关电路连接在电机11的电源线路中以控制电机11的输入电源的通断从而启动或者关停电机11，所述可控开关电路的控制端与CPLD控制器连接，N个电机控制电路单元分别一对一地连接在N级可折叠台阶组件中的电机11的电源线路中，N个电机控制电路单元与CPLD控制器连接，所述第一光电传感器、第二光电传感器和第三光电传感器分别与CPLD控制器连接。CPLD控制器又名复杂可编程逻辑器，属于现有控制器。

在上述结构中，第三光电传感器可以感知当前可折叠台阶组件是否正在供使用者落脚，向CPLD控制器发送一个信号表示当前可折叠台阶组件供使用者落脚的状态，“1”代表有使用者正在落脚在该可折叠台阶组件上，“0”代表该可折叠台阶组件上没有使用者落脚。

第一光电传感器和第二光电传感器向CPLD控制器发送“0”或“1”的信号，根据第一光电传感器和第二光电传感器发出的信号来判断可折叠台阶组件当前的伸缩状态，第一光电传感器和第二光电传感器未被遮挡的情况下向CPLD控制器发出信号“1”，在被遮挡时会发出信号“0”。可折叠台阶组件收缩时只有上方的第一光电传感器会被齿条9上的感应部遮挡，从而第一光电传感器和第二光电传感器所发出的信号分别为“0”、“1”，代表可折叠台阶组件目前处于收缩状态，台阶板13和第一支撑杆12之间的角度至少150°且两者被收容在框架1内；可折叠台阶组件伸展的时候只有下方的第二光电传感器会被遮挡住，从而第一光电传感器和第二光电传感器发出的信号分别为“1”、“0”，此时代表可折叠台阶组件处于伸展状态，台阶板13与第一支撑杆12之间的角度是锐角且台阶板13处于水平状态。

CPLD控制器接收到第一光电传感器、第二光电传感器和第三光电传感器发送来的信号，通过内在的逻辑算法来判断每级可折叠台阶组件的伸缩状态，CPLD控制器会该可折叠台阶组件相应的电机控制电路单元发出move和direction信号, direction信号给电机11正反转控制电路，电机11正反转控制电路切换电机11的输入电源的正反极从而改变电机11转向，move信号给可控开关电路，可控开关电路导通从而启动电机11，从而来实现对每级可折叠台阶组件状态的更新。

当CPLD控制器检测到有任意两级相邻的可折叠台阶组件中的第三光电传感器发来的信号为“1”，则代表使用者的双脚均有落脚点，此时除去使用者落脚的两级可折叠台阶组件保持伸展状态，其余可折叠台阶组件处于收缩状态；如果当前可折叠台阶组件发来的信号为“1”，而它相邻的两个可折叠台阶组件发来的信号为“0”，则代表使用者一只脚落在该可折叠台阶组件的台阶板13上，而另一只脚正在悬空或者两只脚都落在该可折叠台阶组件的台阶板13上，此时该可折叠台阶组件保持伸展状态，并且CPLD控制器向其相邻的可折叠台阶组件的电机控制电路单元发送move信号，可控开关电路导通从而启动电机11，电机11取动传动齿轮组10旋转从而带动卡条向下运动，卡条的感应部达到第二光电传感器的正前方时，第一光电传感器和第二光电传感器发出的信号分别为“1”、“0”，CPLD控制器接收到了第一光电传感器和第二光电传感器发出的信号，不再向控开关电路发送move信号，控开关电路断开从而关停电机11，卡条静止，相邻的两级可折叠台阶组件已运动到了伸展状态。如果相邻的任意一级可折叠台阶组件中的第三光电传感器发送信号从“0”变成了“1”，则CPLD控制器向相邻的另一级可折叠台阶组件的电机控制电路单元发送move和direction信号，电机11正反转控制电路切换电机11的输入电源的正反极从而改变电机11转向，可控开关电路导通从而启动电机11，电机11反转驱动传动齿轮组10旋转从而带动卡条向上运动，卡条的感应部达到第一光电传感器的正前方时，第一光电传感器和第二光电传感器发出的信号分别为“0、“1”，所述CPLD控制器接收到了第一光电传感器和第二光电传感器发出的信号，不再向电机控制电路单元发送move和direction信号，电机11正反转控制电路切换电机11的输入电源的正反极从而使得电机11恢复了初始运动方向，控开关电路断开从而关停电机11，卡条静止，该级可折叠台阶组件已运动到了收缩状态。

上述电机控制电路单元可实现的具体电路有很多，不限于本发明提供的具体实施例，本发明提供了一种电机控制电路单元的具体电路，如图4所示，所述电机11正反转主控电路包括一双刀双掷继电器、二极管D1、三极管Q2和电阻R11，所述双刀双掷继电器的一控制端用于连接5V电源且与二极管D1的负极连接，另一控制端与二极管D1的正极和三极管Q2集电极连接，所述三极管Q2的射极接地，所述三极管Q2的基极与CPLD控制器连接，所述双刀双掷继电器的开关端子连接在电机11的电源线路中且可切换电机11的输入电源的正反极。所述可控开关电路包括一继电器、二极管D2、三极管Q3和电阻R12，所述继电器的一控制端用于连接5V电源且与二极管D2的负极连接，另一端与二极管D2的正极和三极管Q3集电极连接，所述三极管Q3的射极接地，所述三极管Q3的基极与CPLD控制器连接。该电路结构简单，成本低廉。

在上述实施例的基础上，一种可伸缩楼梯还包括触发电路单元，所述触发电路单元与CPLD控制器连接，优选地，所述触发电路单元包括一按钮开关，所述按钮开关具有一动触点和两静触点，其中一静触点用于连接5V电源，另一静触点接地，一动触点与CPLD控制器连接，所述按钮开关设置在第一级可折叠台阶组件上或者附近，或者所述按钮开关设置在第N级可折叠台阶组件上或者附近。所述触发电路单元用于触发CPLD控制器执行内置指令，一旦触发，CPLD控制器向第一级可折叠台阶组件或者第N级可折叠台阶组件对应的电机控制电路单元发送move信号，可控开关电路导通，第一级可折叠台阶组件或者第N级可折叠台阶组件运动到伸展状态。

为了省电，在上述技术方案的基础上，一种可伸缩楼梯包括第四光电传感器，所述第四光电传感器设置在第一级可折叠台阶组件上或者附近并且其接线端与CPLD控制器连接，所述第四光电传感器用于感应在第一级可折叠台阶组件附近是否有人，如果有人，则唤醒CPLD控制器，使得CPLD控制器处于工作状态，如果没人，则CPLD控制器会进入待机状态（睡眠状态），以节省电能。

为了省电，在上述技术方案的基础上，一种可伸缩楼梯包括第五光电传感器，所述第五光电传感器设置在第N级可折叠台阶组件上或者附近并且其接线端与CPLD控制器连接，所述第五光电传感器用于感应在第N级可折叠台阶组件附近是否有人，如果有人，则唤醒CPLD控制器，使得CPLD控制器处于工作状态，如果没人，则CPLD控制器会进入待机状态（睡眠状态），以节省电能。

为了安全，在上述技术方案的基础上，一种可伸缩楼梯包括第六光电传感器，所述第六光电传感器设置在N级可折叠台阶组件的正下方并且其接线端与CPLD控制器连接，所述第六光电传感器用于感应N级可折叠台阶组件的正下方是否有人。如果有人，则会向CPLD控制器发出warn的信号， CPLD控制器会禁止可折叠台阶组件进行状态转换，待warn信号变回“0”时，可折叠台阶组件状态转换继续进行，使用者继续上下楼，以防止台阶下方有人通过时被正在进行状态转换的台阶伤到。

在具体应用中，所述CPLD控制器是采用MAXⅡ系列复杂可编程逻辑器控制，第三光电传感器、第四光电传感器、第五光电传感器和第六光电传感器均采用基于TCRT5000光电对管的光电传感器，第一光电传感器和第二光电传感器采用 基于GK105A光电对管的光电传感器，所有的光电传感器均为现有技术。

最后应说明的是：上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，对于本技术领域的普通技术人员依然可以对实施例所阐述的技术方案进行修改，而对本发明做出的任何修改和改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种可伸缩楼梯，其特征在于，包括N级可折叠台阶组件和控制电路，所述可折叠台阶组件包括框架、第一横杆、第二横杆、第三横杆、第一导杆、第二导杆、第一滑块、第二滑块、齿条、传动齿轮组、电机、支撑杆、台阶板、第一光电传感器、第二光电传感器和第三光电传感器，所述第一横杆、第二横杆和第三横杆从上到下依次固定于框架内且相互平行，所述第一导杆和第二导杆的上部分别与第一横杆垂直地连接，所述第一导杆和第二导杆的下部分别与第二横杆垂直地连接，所述第一滑块和第二滑块分别开有两个导向孔，所述第一导杆和第二导杆贯穿第一滑块的两个导向孔以使得第一滑块沿着第一导杆和第二导杆上下滑动，所述第一导杆和第二导杆贯穿第二滑块的两个导向孔以使得第二滑块沿着第一导杆和第二导杆上下滑动，所述齿条的上下端分别固定于第一滑块和第二滑块上，所述支撑杆的下部与第三横杆转动连接，所述支撑杆的上部与台阶板的一端转动连接，所述台阶板的另一端与齿条的下部转动连接，所述传功齿轮组固定设置且与齿条组成齿轮副，所述电机的旋转轴连接于传动齿轮组以驱动传动齿轮组旋转从而带动齿条上下升降，所述第一光电传感器和第二光电传感器上下固定于框架上，所述齿条的上端设有一用于给第一光电传感器和第二光电传感器产生感应信号的感应部，所述第三光电传感器固定于台阶板上且用于感应台阶板上是否落脚；所述 N级可折叠台阶组件固定连接为一体且它们的电机、第一光电传感器、第二光电传感器和第三光电传感器分别与控制电路连接，当第M级可折叠台阶组件中的齿条的感应部接近第一光电传感器时，所述控制电路停止驱动电机，齿条停止上升，台阶板和第一支撑杆之间的角度至少150°且两者被收容在框架内，当第M级可折叠台阶组件中的齿条的感应部接近第二光电传感器时，所述控制电路停止驱动电机，齿条停止下降，台阶板与第一支撑杆之间的角度是锐角且台阶板处于水平状态，第M级可折叠台阶组件中的台阶板的水平高度大于第M-1级可折叠台阶组件中的台阶板的水平高度，其中，N＞＝M,且M＞1。

2.如权利要求1所述的一种伸缩楼梯，其特征在于，所述控制电路包括CPLD控制器和N个电机控制电路单元，所述电机控制电路单元包括电机正反转主控电路和可控开关电路，所述电机正反转控制电路连接在电机的电源线路中以切换电机的输入电源的正反极从而改变电机转向，所述电机正反转控制电路的控制端与CPLD控制器连接，所述可控开关电路连接在电机的电源线路中以控制电机的输入电源的通断从而启动或者关停电机，所述可控开关电路的控制端与CPLD控制器连接，N个电机控制电路单元分别一对一地连接在N级可折叠台阶组件中的电机的电源线路中，N个电机控制电路单元与CPLD控制器连接，所述第一光电传感器、第二光电传感器和第三光电传感器分别与CPLD控制器连接。

3.如权利要求2所述的一种伸缩楼梯，其特征在于，所述电机正反转主控电路包括一双刀双掷继电器、二极管D1、三极管Q2和电阻R11，所述双刀双掷继电器的一控制端用于连接5V电源且与二极管D1的负极连接，另一控制端与二极管D1的正极和三极管Q2集电极连接，所述三极管Q2的射极接地，所述三极管Q2的基极与CPLD控制器连接，所述双刀双掷继电器的开关端子连接在电机的电源线路中且可切换电机的输入电源的正反极。

4.如权利要求2所述的一种伸缩楼梯，其特征在于，所述可控开关电路包括一继电器、二极管D2、三极管Q3和电阻R12，所述继电器的一控制端用于连接5V电源且与二极管D2的负极连接，另一端与二极管D2的正极和三极管Q3集电极连接，所述三极管Q3的射极接地，所述三极管Q3的基极与CPLD控制器连接。

5.如权利要求2-4所述的一种伸缩楼梯，其特征在于，包括触发电路单元，所述触发电路单元与CPLD控制器连接，所述触发电路单元用于触发CPLD控制器执行指令。

6.如权利要求5所述的一种伸缩楼梯，其特征在于，所述触发电路单元包括两个按钮开关，所述按钮开关具有一动触点和两静触点，其中一静触点用于连接5V电源，另一静触点接地，一动触点与CPLD控制器连接，一个按钮开关设置在第一级可折叠台阶组件上或者附近，另一个按钮开关设置在第N级可折叠台阶组件上或者附近。

7.如权利要求2-4所述的一种伸缩楼梯，其特征在于，包括第四光电传感器，所述第四光电传感器设置在第一级可折叠台阶组件上或者附近并且其接线端与CPLD控制器连接，所述第四光电传感器用于感应在第一级可折叠台阶组件附近是否有人。

8.如权利要求2-4所述的一种伸缩楼梯，其特征在于，包括第五光电传感器，所述第五光电传感器设置在第N级可折叠台阶组件上或者附近并且其接线端与CPLD控制器连接，所述第五光电传感器用于感应在第N级可折叠台阶组件附近是否有人。

9.如权利要求2-4所述的一种伸缩楼梯，其特征在于，包括第六光电传感器，所述第六光电传感器设置在N级可折叠台阶组件的正下方并且其接线端与CPLD控制器连接，所述第六光电传感器用于感应N级可折叠台阶组件的正下方是否有人。