CN202600508U

CN202600508U - 自动变形保健枕电路结构

Info

Publication number: CN202600508U
Application number: CN 201220119477
Authority: CN
Inventors: 屈百达
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2022-03-27

Abstract

一种自动变形保健枕电路结构。它采用压控开关-伺服阀控制方式，通过压力控制系统，对枕芯的不同气囊进行充、放气恒压变形控制。控制电路由压力信号处理控制电路、伺服阀驱动电路、加压泵控制执行电路和工作电源电路组成，通过电源线引入市电电源。

Description

自动变形保健枕电路结构

技术领域

本实用新型涉及一种控制电路结构——一种自动变形保健枕的舒适形状压力控制电路结构。

背景技术

目前，公知的枕头均为充填物枕芯外套枕套形式，它们的共同特征是或者不能变形或只能微小变形，或者只可被动变形但形变受限，而又是枕用者本人所不能为的。对于可波动变形的，尽管可以通过双手按压、捧挤，来调整枕芯形状，但还是远远不能满足枕用者健康睡姿的要求。当枕用者仰卧时，枕头不能被压得如所希望的足够低；而枕用者侧卧时，又不能被鼓起如所希望的足够高。久而久之，以颈椎变形为主要根源的多种疾病隐患逐渐积累，造成了颈椎、脊椎、腰、背、四肢等的各种不适或病症。因此，为从根源上消除上述病因，必须改善当前枕睡方式。这就需要改造当前供睡眠者枕用的枕头，即让枕头的形状或高度随着枕用者的不同睡姿，自动地按睡姿希望而同步变化。这种自动而同步的变化必须通过控制系统来行使，控制器起着至关重要的作用，而控制器的核心部分就是控制电路。

发明内容

为实现自动变形保健枕的控制，使其形状和高度随着枕用者的不同睡姿，自动地按睡姿希望而同步变化，本实用新型提供一种自动变形保健枕电路结构。它采用压控开关-伺服阀控制方式，通过压力控制系统，对枕芯的不同气囊进行充、放气恒压变形控制。电路由压力信号处理控制电路、伺服阀驱动电路、加压泵控制执行电路和工作电源电路组成，通过电源线引入市电电源。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

以压控开关-伺服阀控制方式，利用压力感知的压力信号和给定的舒适度信号，通过由信号放大、处理、变换、驱动放大、执行单元组成的控制系统，对枕芯的前、后两个不同气囊进行充、放气恒压变形控制。自动变形保健枕的控制盒内装配有控制装置、压力传感器、电气伺服阀和加压泵。控制盒内的控制装置由压力信号处理控制电路、伺服阀驱动电路、加压泵控制执行电路和工作电源电路组成。在控制盒内，前、后气管的阀前盒内段分别安装有前、后压力传感器；前、后电气伺服阀各通过前、后气管的阀后段与高压管连通，高压管与加压泵的高压输出口连通；加压泵的低压输出口连通有开放管；在高压管和开放管之间，有安全阀并联贯通。

前压力传感器的压力信号通过前压力传感信号端引入到前压力信号放大、处理单元，经放大、处理后，形成前压力低值信号和前压力高值信号输出。后压力传感器的压力信号通过后压力传感信号端引入到后压力信号放大、处理单元经放大、处理后，形成后压力低值信号和后压力高值信号输出。

前压力信号放大、处理单元和后压力信号放大、处理单元均由比较、运算、放大电路和光耦分离电路组成。

在前压力信号放大、处理单元和后压力信号放大、处理单元中，压力传感信号端连接到运算放大器的正向输入端；运算放大器的输出端通过分离阈值电位器与下拉光耦的输入端和上提光耦的输入端连接，再分别以下拉光耦和上提光耦的输出端构成前压力低值信号端和前压力高值信号端。

前压力低值信号和前压力高值信号通过前压力低值信号端和前压力高值信号端引入到前电气伺服阀驱动单元，经处理、放大后，形成前电气伺服阀驱动信号输出。后压力低值信号和后压力高值信号通过后压力低值信号端和后压力高值信号端引入到后电气伺服阀驱动单元，经处理、放大后，形成后电气伺服阀驱动信号输出。

前电气伺服阀驱动单元和后电气伺服阀驱动单元均由或门处理电路和运算放大电路组成。

在前电气伺服阀驱动单元和后电气伺服阀驱动单元中，压力低值信号端和压力高值信号端分别与构成或门的两只二极管负极连接，两二极管的正极均与运算放大器的反相输入端连接，运算放大器的输出端即作为电气伺服阀驱动信号端。

前压力低值信号和后压力低值信号分别通过前压力低值信号端和后压力低值信号端引入到继电器驱动单元，经处理、放大后，形成继电器驱动信号，驱动固体继电器动作。

继电器驱动单元由或门处理电路和运算放大电路组成。前压力低值信号端和后压力低值信号端与构成或门的两只二极管负极连接，两二极管的正极均与运算放大器的反相输入端连接，运算放大器的输出端与固体继电器的继电器驱动信号端连接，固体继电器的继电器常开接点即作为加压泵电动机的电源开关。

本实用新型的有益效果是：电路只通过按舒适度调整给定，就能根据枕面受压情况，自动地产生前电气伺服阀驱动信号、后电气伺服阀驱动信号、泄压驱动信号和加压泵驱动信号，进而通过前电气伺服阀、后电气伺服阀、泄压阀和加压泵的动作配合，实现枕头面自动地按舒适度需要调整高度、根据枕面受压情况改变形状。另外，由于电路系统整洁、结构简单而于调整，可以以不同形式，予以批量生产。

附图说明

下面结合附图所示的实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的自动变形保健枕气动控制系统结构图。

图2是自动变形保健枕的控制系统电路接线图。

图3是自动变形保健枕的控制电路结构图。

图4是控制系统的加压泵控制执行电路结构图。

图5是控制系统的工作电源电路结构图。

在图1～5中：1.前气囊，2.后气囊，3.前气管，4.后气管，5.控制盒，5.1.前压力传感器，5.2.后压力传感器，5.3.前电气伺服阀，5.4.后电气伺服阀，5.5.开放管，5.6.高压管，5.7.安全阀，5.8.加压泵，M为电动机，5.9.泄压电气伺服阀；v_x为泄压驱动信号端，g为信号接地端，E_e为执行电源正极端，v₁为前电气伺服阀驱动信号端，v₂为后电气伺服阀驱动信号端，s₁为前压力传感信号端，s₂为后压力传感信号端。

在图2～5中：5.a.电源开关，5.b.舒适度调节器，r_e1为前舒适度调节给定端，r_e2为后舒适度调节给定端，SC1为前压力信号放大、处理单元，SC2为后压力信号放大、处理单元，a₁为前压力低值信号端，b₁为前压力高值信号端，a₂为后压力低值信号端，b₂为后压力高值信号端，VD1为前电气伺服阀驱动单元，VD2为后电气伺服阀驱动单元，JDr为继电器驱动单元，p_e为继电器驱动限流端，p_o为继电器驱动信号端，J为固体继电器，J-1为继电器常开接点，UPS为工作电源变换单元，m、n为市电输入端。

在图3、5中：R₁₁为前信号分压电阻，R_p1为前压力传感器5.1的等效电阻，R₁₂为前第一工作点分压电阻，R₁₃为舒适度调节器5.b的前联电位器，E_s为信号处理电路电源端，A₁₁为第一运算放大器，LC₁₁为前下拉光耦，G₁为前分离阈值电位器，LC₁₂为前上提光耦，TVS₁为前阈值隧道二极管，D₁₁为前或门第一二极管，D₁₂为前或门第二二极管，R₁₄为前或门下拉电阻，R₁₅为前第二工作点上分压电阻，R₁₆为前第二工作点下分压电阻，A₁₂为第二运算放大器，D₁₃为前续流二极管；R₂₁为后信号分压电阻，R_p2为后压力传感器5.2的等效电阻，R₂₂为后第一工作点分压电阻，R₂₃为舒适度调节器5.b的后联电位器，A₂₁为第三运算放大器，LC₂₁为后下拉光耦，G₂为后分离阈值电位器，LC₂₂为后上提光耦，TVS₂为后阈值隧道二极管，D₂₁为后或门第一二极管，D₂₂为后或门第二二极管，R₂₄为后或门下拉电阻，R₂₅为后第二工作点上分压电阻，R₂₆为后第二工作点下分压电阻，A₂₂为第四运算放大器，D₂₃为后续流二极管。

在图4中：D_e1为驱动或门第一二极管，D_e2为驱动或门第二二极管，R_e3为驱动信号上分压电阻，R_e4为驱动信号下分压电阻，R_e5为驱动工作点上分压电阻，R_e6为驱动工作点下分压电阻，A_e2为驱动运算放大器，R_J为继电器驱动限流电阻，D_J为隔离二极管，D_v为泄压阀续流二极管。

在图5中：C₁为信号处理端滤波电容，C₂为驱动端滤波电容，C₃为整流端滤波电容，U₁为信号处理电路稳压电源，U₂为驱动电路稳压电源，Br整流桥，Tr为电源变压器。

具体实施方式

在图1所示的本实用新型气动控制系统结构图中：前气囊1、后气囊2分别通过前气管3、后气管4与控制盒5内的前电气伺服阀5.3、后电气伺服阀5.4相通；控制盒5内装配有控制装置、前压力传感器5.1、后压力传感器5.2、前电气伺服阀5.3、后电气伺服阀5.4，加压泵5.8和泄压电气伺服阀5.9。在控制盒5内，前气管3、后气管4的阀前盒内段分别安装有前压力传感器5.1、后压力传感器5.2；泄压电气伺服阀5.9以泄压驱动信号端v_x和信号接地端g作为驱动输入端，前电气伺服阀5.3以执行电源正极端E_e和前电气伺服阀驱动信号端v₁作为泄压驱动输入端，后电气伺服阀5.4以执行电源正极端E_e和前电气伺服阀驱动信号端v₂作为驱动输入端，前压力传感器5.1以前压力传感信号端s₁和信号接地端g作为压力信号输出端，后压力传感器5.2以后压力传感信号端s₂和信号接地端g作为压力信号输出端；前电气伺服阀5.3、后电气伺服阀5.4各通过前气管3、后气管4的阀后段与高压管5.6连通，高压管5.6与加压泵5.8的高压输出口连通。在前气管3、后气管4阀后段与高压管5.6的连通处，再连通一泄压管，该泄压管通过泄压电气伺服阀5.9分为受控段与放空段。加压泵5.8的低压输出口连通有低压管5.5，低压管5.5的另一端接有空气过滤器；在加压泵5.8的近输出口处，高压管5.6和低压管5.5之间，由安全阀5.7将高压管5.6与低压管5.5相贯联，用以发生过压时，从高压管5.6向低压管5.5泄压。

在图1所示的自动变形保健枕气动控制系统结构图和在图2所示的自动变形保健枕控制系统电路接线图中：控制盒5内的控制装置由压力信号处理控制电路、伺服阀驱动电路、加压泵控制执行电路和工作电源电路组成，通过电源线6引入市电电源。在控制盒5内，压力信号处理控制电路包括前压力信号放大、处理单元SC1和后压力信号放大、处理单元SC2，伺服阀驱动电路包括前电气伺服阀驱动单元VD1和后电气伺服阀驱动单元VD2，加压泵控制执行电路包括继电器驱动单元JDr、固体继电器J和加压泵5.8的电动机M，工作电源电路包括工作电源变换单元UPS和电源开关5.a。前压力传感器5.1通过前压力传感信号端s₁和信号接地端g与前压力信号放大、处理单元SC1连接，后压力传感器5.2通过后压力传感信号端s₂和信号接地端g与后压力信号放大、处理单元SC2连接；同轴双联电位器即舒适度调节器5.b的前联电位器动臂端和零阻端均连接到前压力信号放大、处理单元SC1的前舒适度调节给定端r_e1，同轴双联电位器即舒适度调节器5.b的后联电位器动臂端和零阻端均连接到后压力信号放大、处理单元SC2的后舒适度调节给定端r_e2，同轴双联电位器即舒适度调节器5.b的各联高阻端均连接到信号接地端g；前压力信号放大、处理单元SC1通过前压力低值信号端a₁和前压力高值信号端b₁与前电气伺服阀驱动单元VD1连接；后压力信号放大、处理单元SC2通过后压力低值信号端a₂和后压力高值信号端b₂与后电气伺服阀驱动单元VD2连接；同时，前压力信号放大、处理单元SC1通过前压力低值信号端a₁和前压力高值信号端b₁，后压力信号放大、处理单元SC2通过后压力低值信号端a₂和后压力高值信号端b₂，均连接到继电器驱动单元JDr；前电气伺服阀5.3的电磁线圈通过前电气伺服阀驱动信号端v₁和执行电源正极端E_e与前电气伺服阀驱动单元VD1连接，后电气伺服阀5.4的电磁线圈通过后电气伺服阀驱动信号端v₂和执行电源正极端E_e与后电气伺服阀驱动单元VD2连接；泄压电气伺服阀5.9的电磁线圈通过泄压驱动信号端v_x和信号接地端g与继电器驱动单元JDr连接；继电器驱动单元JDr通过继电器驱动限流端p_e和继电器驱动信号端p_o与固体继电器J连接；固体继电器J的继电器常开接点J-1与加压泵5.8的电动机M相串联，该串联支路跨接在电源开关5.a的两输出接点之间；工作电源变换单元UPS的两市电输入端m、n跨接在电源开关5.a的两输出接点之间。

前压力传感器5.1的压力信号通过前压力传感信号端s₁引入到前压力信号放大、处理单元SC1，经放大、处理后，形成前压力低值信号和前压力高值信号，通过前压力低值信号端a₁和前压力高值信号端b₁输出。后压力传感器5.2的压力信号通过后压力传感信号端v₂引入到后压力信号放大、处理单元SC2，经放大、处理后，形成后压力低值信号和后压力高值信号，通过后压力低值信号端a₂和后压力高值信号端b₂输出。

前压力信号放大、处理单元SC1和后压力信号放大、处理单元SC2均由比较、运算、放大电路和光耦分离电路组成。

在前压力信号放大、处理单元SC1中，前压力传感信号端s₁连接到第一运算放大器A₁₁的正向输入端；第一运算放大器A₁₁的输出端通过分离阈值电位器G₁与下拉光耦LC₁₁的输入端和上提光耦LC₁₂的输入端连接，再分别以下拉光耦LC₁₁和上提光耦LC₁₂的输出端构成前压力低值信号端a₁和前压力高值信号端b₁。在后压力信号放大、处理单元SC2中，后压力传感信号端v₂连接到第三运算放大器A₂₁的正向输入端；第三运算放大器A₂₁的输出端通过分离阈值电位器G₂与下拉光耦LC₂₁的输入端和上提光耦LC₂₂的输入端连接，再分别以下拉光耦LC₂₁和上提光耦LC₂₂的输出端构成后压力低值信号端a₂和后压力高值信号端b₂。

前压力低值信号和前压力高值信号通过前压力低值信号端a₁和前压力高值信号端b₁引入到前电气伺服阀驱动单元VD1，经处理、放大后，形成前电气伺服阀驱动信号，通过前电气伺服阀驱动信号端v₁输出。后压力低值信号和后压力高值信号通过后压力低值信号端a₂和后压力高值信号端b₂引入到后电气伺服阀驱动单元VD2，经处理、放大后，形成后电气伺服阀驱动信号，通过后电气伺服阀驱动信号端v₂输出。

前电气伺服阀驱动单元VD1和后电气伺服阀驱动单元VD2均由或门处理电路和运算放大电路组成。

在前电气伺服阀驱动单元VD1中，前压力低值信号端a₁和前压力高值信号端b₁分别与构成或门的低值信号二极管D₁₁负极和高值信号二极管D₁₂负极连接，低值信号二极管D₁₁的正极和高值信号二极管D₁₂的正极均与第二运算放大器A₁₂的反相输入端连接，第二运算放大器A₁₂的输出端即作为前电气伺服阀驱动信号端v₁。在后电气伺服阀驱动单元VD2中，后压力低值信号端a₂和后压力高值信号端b₂分别与构成或门的低值信号二极管D₂₁负极和高值信号二极管D₂₂负极连接，低值信号二极管D₂₁的正极和高值信号二极管D₂₂的正极均与第四运算放大器A₂₂的反相输入端连接，第四运算放大器A₂₂的输出端即作为后电气伺服阀驱动信号端v₂。

前压力低值信号和后压力低值信号分别通过前压力低值信号端a₁和后压力低值信号端a₂引入到继电器驱动单元JDr，经处理、放大后，形成继电器驱动信号，通过继电器驱动信号端p_o输出到固体继电器J控制端，驱动固体继电器J动作。

继电器驱动单元JDr由或门处理电路和运算放大电路组成。前压力低值信号端a₁和后压力低值信号端a₂分别与构成或门的前二极管D_e1负极和后二极管D_e2负极连接，前二极管D_e1的正极和后二极管D_e2的正极均与驱动运算放大器A_e2的反相输入端连接，驱动运算放大器A_e2的输出端即作为继电器驱动信号端p_o，与固体继电器J的控制端连接，固体继电器J的继电器常开接点J-1即作为加压泵5.8电动机M的电源开关。

在图3所示的自动变形保健枕的控制电路结构图中：

第一运算放大器A₁₁、第二运算放大器A₁₂、第三运算放大器A₂₁和第四运算放大器A₂₂为单电源四运放器件。

前信号分压电阻R₁₁的一端与信号处理电路电源端E_s连接，另一端与第一运算放大器A₁₁的同相输入端连接；该同相输入连接点作为前压力传感信号端s₁，连接到前压力传感器5.1的等效电阻R_p1的一端，前压力传感器5.1的等效电阻R_p1的另一端连接到信号接地端g；信号接地端g接地。前第一工作点分压电阻R₁₂与信号处理电路电源端E_s连接，另一端与第一运算放大器A₁₁的反相输入端连接；该反相输入连接点连接到舒适度调节器5.b的前联电位器R₁₃的一端，舒适度调节器5.b的前联电位器R₁₃的另一端连接到信号接地端g。第一运算放大器A₁₁的工作电源正极端与信号处理电路电源端E_s连接，第一运算放大器A₁₁的接地端与信号接地端g连接。前下拉光耦LC₁₁的输入端负极连接到信号处理电路电源端E_s，前下拉光耦LC₁₁的输入端正极与前分离阈值电位器G₁的一静臂连接；前下拉光耦LC₁₁的输出端负极连接到执行电源正极端E_e，前下拉光耦LC₁₁的输出端正极连接到前压力低值信号端a₁。前分离阈值电位器G₁的动臂与第一运算放大器A₁₁的输出端连接；前分离阈值电位器G₁的另一静臂与前上提光耦LC₁₂的输入端负极连接，前上提光耦LC₁₂的输入端正极与前阈值隧道二极管TVS₁的正极连接；前阈值隧道二极管TVS₁的负极与信号接地端g连接；前上提光耦LC₁₂的输出端负极连接到执行电源正极端E_e，前上提光耦LC₁₂的输出端正极连接到前压力高值信号端b₁。

前或门第一二极管D₁₁的负极和前或门第二二极管D₁₂的负极分别连接到前压力低值信号端a₁和前压力高值信号端b₁，前或门第一二极管D₁₁的正极和前或门第二二极管D₁₂的正极均与前或门下拉电阻R₁₄的一端连接，该连接点连接到第二运算放大器A₁₂的反相输入端；前或门下拉电阻R₁₄的一端接地。前第二工作点上分压电阻R₁₅的一端与执行电源正极端E_e连接；前第二工作点上分压电阻R₁₅的另一端与前第二工作点下分压电阻R₁₆的一端连接，该连接点与第二运算放大器A₁₂的同相输入端连接；前第二工作点下分压电阻R₁₆的另一端接地。第二运算放大器A₁₂的工作电源正极端与执行电源正极端E_e连接，第二运算放大器A₁₂的接地端接地。前续流二极管D₁₃的正极端与执行电源正极端E_e连接，前续流二极管D₁₃的正极端与第二运算放大器A₁₂的输出端连接，该连接点连接到前电气伺服阀驱动信号端v₁。

后信号分压电阻R₂₁的一端与信号处理电路电源端E_s连接，另一端与第三运算放大器A₂₁的同相输入端连接；该同相输入连接点作为后压力传感信号端s₂，连接到后压力传感器5.2的等效电阻R_p2的一端，后压力传感器5.2的等效电阻R_p2的另一端连接到信号接地端g；信号接地端g接地。后第三工作点分压电阻R₂₂与信号处理电路电源端E_s连接，另一端与第三运算放大器A₂₁的反相输入端连接；该反相输入连接点连接到舒适度调节器5.b的后联电位器R₂₃的一端，舒适度调节器5.b的后联电位器R₂₃的另一端连接到信号接地端g。第三运算放大器A₂₁的工作电源正极端与信号处理电路电源端E_s连接，第三运算放大器A₂₁的接地端与信号接地端g连接。后下拉光耦LC₂₁的输入端负极连接到信号处理电路电源端E_s，后下拉光耦LC₂₁的输入端正极与后分离阈值电位器G₂的一静臂连接；后下拉光耦LC₂₁的输出端负极连接到执行电源正极端E_e，后下拉光耦LC₂₁的输出端正极连接到后压力低值信号端a₂。后分离阈值电位器G₂的动臂与第三运算放大器A₂₁的输出端连接；后分离阈值电位器G₂的另一静臂与后上提光耦LC₂₂的输入端负极连接，后上提光耦LC₂₂的输入端正极与后阈值隧道二极管TVS₂的正极连接；后阈值隧道二极管TVS₂的负极与信号接地端g连接；后上提光耦LC₂₂的输出端负极连接到执行电源正极端E_e，后上提光耦LC₂₂的输出端正极连接到后压力高值信号端b₂。

后或门第一二极管D₂₁的负极和后或门第二二极管D₂₂的负极分别连接到后压力低值信号端a₂和后压力高值信号端b₂，后或门第一二极管D₂₁的正极和后或门第二二极管D₂₂的正极均与后或门下拉电阻R₂₄的一端连接，该连接点连接到第四运算放大器A₂₂的反相输入端；后或门下拉电阻R₂₄的一端接地。后第二工作点上分压电阻R₂₅的一端与执行电源正极端E_e连接；后第二工作点上分压电阻R₂₅的另一端与后第二工作点下分压电阻R₂₆的一端连接，该连接点与第四运算放大器A₂₂的同相输入端连接；后第二工作点下分压电阻R₂₆的另一端接地。第四运算放大器A₂₂的工作电源正极端与执行电源正极端E_e连接，第四运算放大器A₂₂的接地端接地。后续流二极管D₂₃的正极端与执行电源正极端E_e连接，后续流二极管D₂₃的正极端与第四运算放大器A₂₂的输出端连接，该连接点连接到后电气伺服阀驱动信号端v₂。

在图4所示的控制系统加压泵控制执行电路结构图中：驱动或门第一二极管D_e1的负极和驱动或门第二二极管D_e2的负极分别连接到前压力低值信号端a₁和后压力低值信号端a₂，驱动或门第一二极管D_e1的正极和驱动或门第二二极管D_e2的正极均与驱动运算放大器A_e2的反相输入端连接；该反相连接点与驱动信号上分压电阻R_e3的一端和驱动信号下分压电阻R_e4的一端连接；驱动信号上分压电阻R_e3的另一端与执行电源正极端E_e连接；驱动信号下分压电阻R_e4的另一端接地。驱动工作点上分压电阻R_e5的一端和驱动工作点下分压电阻R_e6的一端均与驱动运算放大器A_e2的同相输入端连接；驱动工作点上分压电阻R_e5的另一端与执行电源正极端E_e连接；驱动工作点下分压电阻R_e6的另一端接地。驱动运算放大器A_e2的工作电源正极端与执行电源正极端E_e连接，驱动运算放大器A_e2的接地端接地。继电器驱动限流电阻R_J的一端与执行电源正极端E_e连接，继电器驱动限流电阻R_J的另一端连接到固体继电器J的继电器驱动限流端p_e。隔离二极管D_J的负极端与驱动运算放大器A_e2的输出端连接，该连接点连接到固体继电器J的继电器驱动信号端p_o；隔离二极管D_J的负极端与泄压阀续流二极管D_v的正极连接，该连接点作为泄压驱动信号端v_x；泄压阀续流二极管D_v的负极接地。

在图5所示的控制系统工作电源电路结构图中：信号处理端滤波电容C₁的正极与信号处理电路稳压电源U₁输出端正极连接，该连接点作为信号处理电路电源端E_s；信号处理端滤波电容C₁的负极接地。驱动端滤波电容C₂的正极与信号处理电路稳压电源U₁输入端正极及驱动电路稳压电源U₂输出端正极连接，该连接点作为执行电源正极端E_e，驱动端滤波电容C₂的负极接地。整流端滤波电容C₃的正极与驱动电路稳压电源U₂输入端正极连接，该连接点与Br整流桥的输出端正极连接；整流端滤波电容C₃的负极接地。信号处理电路稳压电源U₁的接地端、驱动电路稳压电源U₂的接地端和整流桥Br的输出端负极均接地。整流桥Br的两输人端分别连接到电源变压器Tr的两输出端。电源变压器Tr的两输人端作为工作电源变换单元UPS的两市电输入端m、n。

Claims

1.一种自动变形保健枕电路结构，其特征是：

在自动变形保健枕的控制盒内，装配有控制装置、前压力传感器、后压力传感器、前电气伺服阀、后电气伺服阀，加压泵和泄压电气伺服阀；

在控制盒内，前气管、后气管的阀前盒内段分别安装有前压力传感器、后压力传感器；泄压电气伺服阀以泄压驱动信号端v_x和信号接地端g作为驱动输入端，前电气伺服阀以执行电源正极端E_e和前电气伺服阀驱动信号端v₁作为泄压驱动输入端，后电气伺服阀以执行电源正极端E_e和前电气伺服阀驱动信号端v₂作为驱动输入端，前压力传感器以前压力传感信号端s₁和信号接地端g作为压力信号输出端，后压力传感器以后压力传感信号端s₂和信号接地端g作为压力信号输出端；前电气伺服阀、后电气伺服阀各通过前气管、后气管的阀后段与高压管连通，高压管与加压泵的高压输出口连通；在前气管、后气管阀后段与高压管的连通处，再连通一泄压管，该泄压管通过泄压电气伺服阀分为受控段与放空段；加压泵的低压输出口连通有低压管，低压管的另一端接有空气过滤器；在加压泵的近输出口处，高压管和低压管之间，由安全阀将高压管与低压管相贯联，用以发生过压时，从高压管向低压管泄压；

控制盒内的控制装置由压力信号处理控制电路、伺服阀驱动电路、加压泵控制执行电路和工作电源电路组成，通过电源线引入市电电源；在控制盒内，压力信号处理控制电路包括前压力信号放大、处理单元SC1和后压力信号放大、处理单元SC2，伺服阀驱动电路包括前电气伺服阀驱动单元VD1和后电气伺服阀驱动单元VD2，加压泵控制执行电路包括继电器驱动单元JDr、固体继电器J和加压泵的电动机M，工作电源电路包括工作电源变换单元UPS和电源开关；

前压力传感器的压力信号通过前压力传感信号端s₁引入到前压力信号放大、处理单元SC1，经放大、处理后，形成前压力低值信号和前压力高值信号，通过前压力低值信号端a₁和前压力高值信号端b₁输出；后压力传感器的压力信号通过后压力传感信号端v₂引入到后压力信号放大、处理单元SC2，经放大、处理后，形成后压力低值信号和后压力高值信号，通过后压力低值信号端a₂和后压力高值信号端b₂输出；

前压力传感器通过前压力传感信号端s₁和信号接地端g与前压力信号放大、处理单元SC1连接，后压力传感器通过后压力传感信号端s₂和信号接地端g与后压力信号放大、处理单元SC2连接；同轴双联电位器即舒适度调节器的前联电位器动臂端和零阻端均连接到前压力信号放大、处理单元SC1的前舒适度调节给定端r_e1，同轴双联电位器即舒适度调节器的后联电位器动臂端和零阻端均连接到后压力信号放大、处理单元SC2的后舒适度调节给定端r_e2，同轴双联电位器即舒适度调节器的各联高阻端均连接到信号接地端g；前压力信号放大、处理单元SC1通过前压力低值信号端a₁和前压力高值信号端b₁与前电气伺服阀驱动单元VD1连接；后压力信号放大、处理单元SC2通过后压力低值信号端a₂和后压力高值信号端b₂与后电气伺服阀驱动单元VD2连接；同时，前压力信号放大、处理单元SC1通过前压力低值信号端a₁和前压力高值信号端b₁，后压力信号放大、处理单元SC2通过后压力低值信号端a₂和后压力高值信号端b₂，均连接到继电器驱动单元JDr；前电气伺服阀的电磁线圈通过前电气伺服阀驱动信号端v₁和执行电源正极端E_e与前电气伺服阀驱动单元VD1连接，后电气伺服阀的电磁线圈通过后电气伺服阀驱动信号端v₂和执行电源正极端E_e与后电气伺服阀驱动单元VD2连接；泄压电气伺服阀的电磁线圈通过泄压驱动信号端v_x和信号接地端g与继电器驱动单元JDr连接；继电器驱动单元JDr通过继电器驱动限流端p_e和继电器驱动信号端p_o与固体继电器J连接；固体继电器J的继电器常开接点J-1与加压泵的电动机M相串联，该串联支路跨接在电源开关的两输出接点之间；工作电源变换单元UPS的两市电输入端m、n跨接在电源开关的两输出接点之间；

前压力低值信号和前压力高值信号通过前压力低值信号端a₁和前压力高值信号端b₁引入到前电气伺服阀驱动单元VD1，经处理、放大后，形成前电气伺服阀驱动信号，通过前电气伺服阀驱动信号端v₁输出；后压力低值信号和后压力高值信号通过后压力低值信号端a₂和后压力高值信号端b₂引入到后电气伺服阀驱动单元VD2，经处理、放大后，形成后电气伺服阀驱动信号，通过后电气伺服阀驱动信号端v₂输出；

前压力信号放大、处理单元SC1和后压力信号放大、处理单元SC2均由比较、运算、放大电路和光耦分离电路组成；前电气伺服阀驱动单元VD1和后电气伺服阀驱动单元VD2均由或门处理电路和运算放大电路组成。

2.根据权利要求1所述的自动变形保健枕电路结构，其特征是：在前压力信号放大、处理单元SC1中，前压力传感信号端s₁连接到第一运算放大器A₁₁的正向输入端；第一运算放大器A₁₁的输出端通过分离阈值电位器G₁与下拉光耦LC₁₁的输入端和上提光耦LC₁₂的输入端连接，再分别以下拉光耦LC₁₁和上提光耦LC₁₂的输出端构成前压力低值信号端a₁和前压力高值信号端b₁；在后压力信号放大、处理单元SC2中，后压力传感信号端v₂连接到第三运算放大器A₂₁的正向输入端；第三运算放大器A₂₁的输出端通过分离阈值电位器G₂与下拉光耦LC₂₁的输入端和上提光耦LC₂₂的输入端连接，再分别以下拉光耦LC₂₁和上提光耦LC₂₂的输出端构成后压力低值信号端a₂和后压力高值信号端b₂；

在前电气伺服阀驱动单元VD1中，前压力低值信号端a₁和前压力高值信号端b₁分别与构成或门的低值信号二极管D₁₁负极和高值信号二极管D₁₂负极连接，低值信号二极管D₁₁的正极和高值信号二极管D₁₂的正极均与第二运算放大器A₁₂的反相输入端连接，第二运算放大器A₁₂的输出端即作为前电气伺服阀驱动信号端v₁；在后电气伺服阀驱动单元VD2中，后压力低值信号端a₂和后压力高值信号端b₂分别与构成或门的低值信号二极管D₂₁负极和高值信号二极管D₂₂负极连接，低值信号二极管D₂₁的正极和高值信号二极管D₂₂的正极均与第四运算放大器A₂₂的反相输入端连接，第四运算放大器A₂₂的输出端即作为后电气伺服阀驱动信号端v₂。

3.根据权利要求2所述的自动变形保健枕电路结构，其特征是：第一运算放大器A₁₁、第二运算放大器A₁₂、第三运算放大器A₂₁和第四运算放大器A₂₂为单电源四运放器件。

4.根据权利要求1所述的自动变形保健枕电路结构，其特征是：前压力低值信号和后压力低值信号分别通过前压力低值信号端a₁和后压力低值信号端a₂引入到继电器驱动单元JDr，经处理、放大后，形成继电器驱动信号，通过继电器驱动信号端p_o输出到固体继电器J控制端，驱动固体继电器J动作；

继电器驱动单元JDr由或门处理电路和运算放大电路组成；前压力低值信号端a₁和后压力低值信号端a₂分别与构成或门的前二极管D_e1负极和后二极管D_e2负极连接，前二极管D_e1的正极和后二极管D_e2的正极均与驱动运算放大器A_e2的反相输入端连接，驱动运算放大器A_e2的输出端即作为继电器驱动信号端p_o，与固体继电器J的控制端连接，固体继电器J的继电器常开接点J-1即作为加压泵电动机M的电源开关。

5.根据权利要求1或2所述的自动变形保健枕电路结构，其特征是：在前压力信号放大、处理单元SC1中，前信号分压电阻R₁₁的一端与信号处理电路电源端E_s连接，另一端与第一运算放大器A₁₁的同相输入端连接；该同相输入连接点作为前压力传感信号端s₁，连接到前压力传感器的等效电阻R_p1的一端，前压力传感器的等效电阻R_p1的另一端连接到信号接地端g；信号接地端g接地；前第一工作点分压电阻R₁₂与信号处理电路电源端E_s连接，另一端与第一运算放大器A₁₁的反相输入端连接；该反相输入连接点连接到舒适度调节器的前联电位器R₁₃的一端，舒适度调节器的前联电位器R₁₃的另一端连接到信号接地端g；第一运算放大器A₁₁的工作电源正极端与信号处理电路电源端E_s连接，第一运算放大器A₁₁的接地端与信号接地端g连接；前下拉光耦LC₁₁的输入端负极连接到信号处理电路电源端E_s，前下拉光耦LC₁₁的输入端正极与前分离阈值电位器G₁的一静臂连接；前下拉光耦LC₁₁的输出端负极连接到执行电源正极端E_e，前下拉光耦LC₁₁的输出端正极连接到前压力低值信号端a₁；前分离阈值电位器G₁的动臂与第一运算放大器A₁₁的输出端连接；前分离阈值电位器G₁的另一静臂与前上提光耦LC₁₂的输入端负极连接，前上提光耦LC₁₂的输入端正极与前阈值隧道二极管TVS₁的正极连接；前阈值隧道二极管TVS₁的负极与信号接地端g连接；前上提光耦LC₁₂ 的输出端负极连接到执行电源正极端E_e，前上提光耦LC₁₂的输出端正极连接到前压力高值信号端b₁。

6.根据权利要求1或2所述的自动变形保健枕电路结构，其特征是：在前压力信号放大、处理单元SC1中，前或门第一二极管D₁₁的负极和前或门第二二极管D₁₂的负极分别连接到前压力低值信号端a₁和前压力高值信号端b₁，前或门第一二极管D₁₁的正极和前或门第二二极管D₁₂的正极均与前或门下拉电阻R₁₄的一端连接，该连接点连接到第二运算放大器A₁₂的反相输入端；前或门下拉电阻R₁₄的一端接地；前第二工作点上分压电阻R₁₅的一端与执行电源正极端E_e连接；前第二工作点上分压电阻R₁₅的另一端与前第二工作点下分压电阻R₁₆的一端连接，该连接点与第二运算放大器A₁₂的同相输入端连接；前第二工作点下分压电阻R₁₆的另一端接地；第二运算放大器A₁₂的工作电源正极端与执行电源正极端E_e连接，第二运算放大器A₁₂的接地端接地；前续流二极管D₁₃的正极端与执行电源正极端E_e连接，前续流二极管D₁₃的正极端与第二运算放大器A₁₂的输出端连接，该连接点连接到前电气伺服阀驱动信号端v₁。

7.根据权利要求1或2所述的自动变形保健枕电路结构，其特征是：在后压力信号放大、处理单元SC2中，后信号分压电阻R₂₁的一端与信号处理电路电源端E_s连接，另一端与第三运算放大器A₂₁的同相输入端连接；该同相输入连接点作为后压力传感信号端s₂，连接到后压力传感器的等效电阻R_p2的一端，后压力传感器的等效电阻R_p2的另一端连接到信号接地端g；信号接地端g接地；后第三工作点分压电阻R₂₂与信号处理电路电源端E_s连接，另一端与第三运算放大器A₂₁的反相输入端连接；该反相输入连接点连接到舒适度调节器的后联电位器R₂₃的一端，舒适度调节器的后联电位器R₂₃的另一端连接到信号接地端g；第三运算放大器A₂₁的工作电源正极端与信号处理电路电源端E_s连接，第三运算放大器A₂₁的接地端与信号接地端g连接；后下拉光耦LC₂₁的输入端负极连接到信号处理电路电源端E_s，后下拉光耦LC₂₁的输入端正极与后分离阈值电位器G₂的一静臂连接；后下拉光耦LC₂₁的输出端负极连接到执行电源正极端E_e，后下拉光耦LC₂₁的输出端正极连接到后压力低值信号端a₂；后分离阈值电位器G₂的动臂与第三运算放大器A₂₁的输出端连接；后分离阈值电位器G₂的另一静臂与后上提光耦LC₂₂的输入端负极连接，后上提光耦LC₂₂的输入端正极与后阈值隧道二极管TVS₂的正极连接；后阈值隧道二极管TVS₂的负极与信号接地端g连接；后上提光耦LC₂₂的输出端负极连接到执行电源正极端E_e，后上提光耦LC₂₂的输出端正极连接到后压力高值信号端b₂。

8.根据权利要求1或2所述的自动变形保健枕电路结构，其特征是：在后压力信号放大、处理单元SC2中，后或门第一二极管D₂₁的负极和后或门第二二极管D₂₂的负极分别连接到后压力低值信号端a₂和后压力高值信号端b₂，后或门第一二极管D₂₁的正极和后或门第二二极管D₂₂的正极均与后或门下拉电阻R₂₄的一端连接，该连接点连接到第四运算放大器A₂₂的反相输入端；后或门下拉电阻R₂₄的一端接地；后第二工作点上分压电阻R₂₅的一端与执行电源正极端E_e连接；后第二工作点上分压电阻R₂₅的另一端与后第二工作点下分压电阻R₂₆的一端连接，该连接点与第四运算放大器A₂₂的同相输入端连接；后第二工作点下分压电阻R₂₆的另一端接地；第四运算放大器A₂₂的工作电源正极端与执行电源正极端E_e连接，第四运算放大器A₂₂的接地端接地；后续流二极管D₂₃的正极端与执行电源正极端E_e连接，后续流二极管D₂₃的正极端与第四运算放大器A₂₂的输出端连接，该连接点连接到后电气伺服阀驱动信号端v₂。

9.根据权利要求1或4所述的自动变形保健枕电路结构，其特征是：在继电器驱动单元JDr中，驱动或门第一二极管D_e1的负极和驱动或门第二二极管D_e2的负极分别连接到前压力低值信号端a₁和后压力低值信号端a₂，驱动或门第一二极管D_e1的正极和驱动或门第二二极管D_e2的正极均与驱动运算放大器A_e2的反相输入端连接；该反相连接点与驱动信号上分压电阻R_e3的一端和驱动信号下分压电阻R_e4的一端连接；驱动信号上分压电阻R_e3的另一端与执行电源正极端E_e连接；驱动信号下分压电阻R_e4的另一端接地；驱动工作点上分压电阻R_e5的一端和驱动工作点下分压电阻R_e6的一端均与驱动运算放大器A_e2的同相输入端连接；驱动工作点上分压电阻R_e5的另一端与执行电源正极端E_e连接；驱动工作点下分压电阻R_e6的另一端接地；驱动运算放大器A_e2的工作电源正极端与执行电源正极端E_e连接，驱动运算放大器A_e2的接地端接地；继电器驱动限流电阻R_J的一端与执行电源正极端E_e连接，继电器驱动限流电阻R_J的另一端连接到固体继电器J的继电器驱动限流端p_e；隔离二极管D_J的负极端与驱动运算放大器A_e2的输出端连接，该连接点连接到固体继电器J的继电器驱动信号端p_o；隔离二极管D_J的负极端与泄压阀续流二极管D_v的正极连接，该连接点作为泄压驱动信号端v_x；泄压阀续流二极管D_v的负极接地。

10.根据权利要求1所述的自动变形保健枕电路结构，其特征是：在工作电源变换单元UPS中，信号处理端滤波电容C₁的正极与信号处理电路稳压电源U₁输出端正极连接，该连接点作为信号处理电路电源端E_s；信号处理端滤波电容C₁的负极接地；驱动端滤波电容C₂的正极与信号处理电路稳压电源U₁输入端正极及驱动电路稳压电源U₂输出端正极连接，该连接点作为执行电源正极端E_e，驱动端滤波电容C₂的负极接地；整流端滤波电容C₃的正极与驱动电路稳压电源U₂输入端正极连接，该连接点与Br整流桥的输出端正极连接；整流端滤波电容C₃的负极接地；信号处理电路稳压电源U₁的接地端、驱动电路稳压电源U₂的接地端和整流桥Br的输出端负极均接地；整流桥Br的两输人端分别连接到电源变压器Tr的两输出端；电源变压器Tr的两输人端作为工作电源变换单元UPS的两市电输入端m、n。