CN109130987A - 一种记忆合金式腰托 - Google Patents

Abstract

一种记忆合金式腰托，其特征在于，包括气囊、按键检测电路、微控制单元MCU、合金丝PWM信号输出电路和系统电源管理电路，按键检测电路检测输入的按键的信号；微控制单元MCU连接按键检测电路生成PWM脉冲宽度调制信号；生成的PWM脉冲宽度调制信号输出到合金丝PWM信号输出电路控制形状记忆合金丝两端的电流，电流变化使形状记忆合金丝发生形变、产生应变力控制气囊。本发明解决了现有汽车腰托中电磁阀体积大、成本高的问题，提供了一种成本低、寿命高、重量小的汽车腰托。

Description

一种记忆合金式腰托

技术领域

本发明属于汽车座椅配件领域，具体涉及一种记忆合金式腰托。

背景技术

汽车座椅腰托的原理就是在座椅腰部位置安装了可活动的支撑垫，可以通过手动或电动的方式，持续或者分档位进行调节。汽车腰托完美贴合人体腰部，给予人体良好的支撑，有效缓解长时间开车带来的腰部劳累和疲倦，靠垫对人体没有压迫点，因此对腰椎疼痛有着很好的缓解作用。

形状记忆合金(shape memory alloys,SMA)是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应(shape memory effect,SME)的由两种以上金属元素所构成的材料。形状记忆合金是目前形状记忆材料中形状记忆性能最好的材料。形状记忆合金由于具有许多优异的性能，因而广泛应用于航空航天、机械电子、生物医疗、桥梁建筑、汽车工业及日常生活等多个领域。

现有的汽车腰托一般是通过控制电磁阀的通和断，由气泵实现对气袋的充气放气。电磁阀工作原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。然而这种汽车腰托的成本高、体积大。

发明内容

本发明所需要解决的技术问题在于提供一种记忆合金式腰托解决了现有汽车腰托的磁铁阀成本高、体积大的问题。本发明的记忆合金式腰托用形状记忆合金丝代替电磁阀来控制气囊的气袋的充气和放气。

为解决上述技术问题，本发明的记忆合金式腰托技术方案如下：

一种记忆合金式腰托，包括：

气囊、按键检测电路、微控制单元MCU、合金丝PWM信号输出电路和系统电源管理电路，其中：

所述系统电源管理电路连接所述按键检测电路、微控制单元MCU和合金丝PWM信号输出电路；

按键检测电路，检测输入的按键的信号；

微控制单元MCU，连接所述按键检测电路，所述微控制单元MCU读取输入的按键的信号并生成PWM脉冲宽度调制信号；

合金丝PWM信号输出电路，连接所述微控制单元MCU和气囊，所述合金丝PWM信号输出电路接收生成的PWM脉冲宽度调制信号并控制形状记忆合金丝两端的电流；

所述形状记忆合金丝连接并控制所述气囊。

生成的PWM脉冲宽度调制信号控制形状记忆合金丝两端的电流，电流变化使形状记忆合金丝发生形变，从而产生应变力控制气囊。

进一步地，所述气囊包括上气袋和下气袋。

进一步地，所述按键检测电路包括上按键、下按键、前按键、后按键，每个按键对应不同的电平值，按键检测电路通过检测到的电平值判断按键的信号。所述按键检测电路还包括按摩按键，按摩按键的信号与上按键的信号、下按键的信号、前按键的信号、后按键的信号不同。

进一步地，所述微控制单元MCU生成4路PWM脉冲宽度调制信号、分别是PWM1、PWM2、PWM3、PWM4。所述上按键、下按键、前按键、后按键分别对应生成的4路PWM脉冲宽度调制信号；上按键对应PWM1、下按键对应PWM2、前按键对应PWM3、后按键对应PWM4。

进一步地，所述合金丝PWM信号输出电路包括四根形状记忆合金丝，分别是形状记忆合金丝1、形状记忆合金丝2、形状记忆合金丝3、形状记忆合金丝4。

进一步地，所述生成的4路PWM脉冲宽度调制信号分别输入到四根形状记忆合金丝的两端；PWM1输入到形状记忆合金丝1两端、PWM2输入到形状记忆合金丝2两端、PWM3输入到形状记忆合金丝3两端、PWM4输入到形状记忆合金丝4两端。

进一步地，上按键通过PWM1和形状记忆合金丝1控制上气袋充气放气、下按键通过PWM2和形状记忆合金丝2控制下气袋充气放气、前按键通过PWM3和形状记忆合金丝3控制上下气袋同时充气，后按键通过PWM4和形状记忆合金丝4控制上下气袋同时放气。

本发明的有益效果：

本发明提供的记忆合金式腰托通过改变四根形状记忆合金丝两端的电流，使形状记忆合金丝发生形变产生应变力，从而分别控制气囊的两个气袋的充放气，以实现调整记忆合金式腰托位置或者按摩的功能。

附图说明

图1为本发明一实施例的硬件结构图。

图2为本发明一实施例的程序流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的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。

如图1所示记忆合金式腰托包括气囊50、按键检测电路20、微控制单元MCU30连接按键检测电路20、合金丝PWM信号输出电路40连接微控制单元MCU30、系统电源管理电路10为可以对12V的电压进行切换从而控制系统的功耗。

所述按键检测电路20采用单线式4按键检测电路20，分别为上按键、下按键、前按键、后按键，每个按键串联不同阻值的电阻，从而使得每个按键的输出电平不一致，因此系统可以通过识别输入的电平来识别输入的按键。气囊50包括上气袋和下气袋，上按键控制上气袋的充气或放气，下按键控制下气袋的充气或放气，前按键控制上下气袋同时充气，后按键控制上下气袋同时放气。所述按键检测电路20还包括一个按摩按键，按摩按键启动内置按摩程序，通过控制上下前后按键的不同组合模式使得两个气袋充放气达到按摩功效。按摩按键和上下前后按键通过两路不同信号传输到微控制单元MCU30。

微控制单元MCU30的CPU采用美国microchip公司的PIC16F15345。按键检测电路20输入两路信号至CPU、一路信号是上下前后按键的输入信号、一路信号是按摩按键的输入信号。CPU具有读取时钟信号和计数功能，计数功能通过定时计数器完成，当计数值超过定时计数器最大值，CPU会初始化所有设置。CPU通过输入的信号，输出四路PWM脉冲宽度调制信号PWM1、PWM2、PWM3、PWM4至合金丝PWM信号输出电路40。同时CPU预留两个引脚分别用于反馈上气袋和下气袋的状态和检测气袋的异常情况，如气袋内的压力、气袋的充放气状态等。

合金丝PWM信号输出电路40有四条形状记忆合金丝一一对应上下前后键即形状记忆合金丝1对应上按键、形状记忆合金丝2对应下按键、形状记忆合金丝3对应前按键、形状记忆合金丝4对应后按键，CPU输出的四路PWM脉冲宽度调制信号分别输入到四条形状记忆合金，即PWM1输入到形状记忆合金丝1、PWM2输入到形状记忆合金丝2、PWM3输入到形状记忆合金丝3、PWM4输入到形状记忆合金丝4。PWM脉冲宽度调制信号是占空比0％～100％的12V电压信号，形状记忆合金丝是一种低阻值的电阻器件，当通过形状记忆合金丝的电流发生变化并产生热量时，形状记忆合金丝会受热发生形变，从而产生应变力，达到控制气袋充气或放气的作用。

如图2所示当记忆合金式腰托启动时，进行如下步骤：

S1：微控制单元MCU30中的CPU初始化；

S2：外围设备包括ADC模数转换电路、PWM脉冲宽度调制电路、WDT定时计数器初始化；

S3：系统运行的参数包括气囊50的PWM参数配置、时钟读取、气囊50按摩模式初始化；

S4：微控制单元MCU30的CPU读取时钟信号；

S5：按键检测电路20实时检测用户的按键指令并判断输入的按键指令是上、下、前、后、按摩按键中的哪一个或哪几个，通过ADC模数转换电路将按键输入的数字信号转化为模拟信号并输入微控制单元MCU30；

S6：微控制单元MCU30的数据与参数存储处理模块存储用户个性化按摩动作数据，当按键指令判断是按摩，按摩工作模式和参数通过数据与参数存储处理模块提供给微控制单元MCU30的CPU；

S7：微控制单元MCU30的CPU处理输入的按键指令、按摩数据和时钟信号，输出四路PWM控制信号到合金丝PWM信号输出电路40的四根形状记忆合金丝，四根形状记忆合金丝受PWM控制信号的控制而发生形变并产生应变力；

S8：气囊50的两个气袋受到四根形状记忆合金丝的应变力影响进行充气放气动作；

S9：气囊50的当前运行状态通过微控制单元MCU30的CPU的预留引脚返回，从而判断气囊50是否运行正常；

S10：微控制单元MCU30的CPU进行计数处理；

S11：进行定时计数器判断，若当前计数值超出定时计数器最大值，计数值清零并返回到步骤S1，若当前计数值未超出定是计数器最大值，则返回到步骤S4。

Claims (9)

1.一种记忆合金式腰托，其特征在于，包括气囊、按键检测电路、微控制单元MCU、合金丝PWM信号输出电路和系统电源管理电路，其中：

所述系统电源管理电路连接所述按键检测电路、微控制单元MCU和合金丝PWM信号输出电路；

按键检测电路，检测输入的按键的信号；

微控制单元MCU，连接所述按键检测电路，所述微控制单元MCU读取输入的按键的信号并生成PWM脉冲宽度调制信号；

合金丝PWM信号输出电路，连接所述微控制单元MCU和气囊，所述合金丝PWM信号输出电路接收生成的PWM脉冲宽度调制信号并控制形状记忆合金丝两端的电流；

所述形状记忆合金丝连接并控制所述气囊。

2.根据权利要求1所述的记忆合金式腰托，其特征在于，所述气囊包括上气袋和下气袋。

3.根据权利要求1所述的记忆合金式腰托，其特征在于，所述按键检测电路包括上按键、下按键、前按键、后按键，每个按键对应不同的电平值，按键检测电路通过检测到的电平值判断按键的信号。

4.根据权利要求3所述的记忆合金式腰托，其特征在于，所述按键检测电路还包括按摩按键，按摩按键的信号与上按键的信号、下按键的信号、前按键的信号、后按键的信号不同。

5.根据权利要求1所述的记忆合金式腰托，其特征在于，所述微控制单元MCU生成4路PWM脉冲宽度调制信号、分别是PWM1、PWM2、PWM3、PWM4。

6.根据权利要求3或4或5所述的记忆合金式腰托，其特征在于，所述上按键、下按键、前按键、后按键分别对应生成的4路PWM脉冲宽度调制信号；上按键对应PWM1、下按键对应PWM2、前按键对应PWM3、后按键对应PWM4。

7.根据权利要求1所述的记忆合金式腰托，其特征在于，所述合金丝PWM信号输出电路包括四根形状记忆合金丝，分别是形状记忆合金丝1、形状记忆合金丝2、形状记忆合金丝3、形状记忆合金丝4。

8.根据权利要求5或6或7所述的记忆合金式腰托，其特征在于，所述生成的4路PWM脉冲宽度调制信号分别输入到四根形状记忆合金丝的两端；PWM1输入到形状记忆合金丝1两端、PWM2输入到形状记忆合金丝2两端、PWM3输入到形状记忆合金丝3两端、PWM4输入到形状记忆合金丝4两端。

9.根据权利要求5或6或7或8所述的记忆合金式腰托，其特征在于，上按键通过PWM1和形状记忆合金丝1控制上气袋充气放气、下按键通过PWM2和形状记忆合金丝2控制下气袋充气放气、前按键通过PWM3和形状记忆合金丝3控制上下气袋同时充气，后按键通过PWM4和形状记忆合金丝4控制上下气袋同时放气。