CN211610447U - 排便护理机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种排便护理机控制系统，以解决现有的护理机自动化程度低，协调能力不足的技术问题。本实用新型包括主控模块及对应连接于主控模块输出端的检测模块、抽吸模块、加热模块、冲洗模块，主控模块包括MCU，检测模块包括用于检测小便的液位传感器和用于检测大便的红外对射传感器，抽吸模块包括真空泵，真空泵正极连接电源，负极通过MOS管和主控模块对应连接；加热模块包括PTC加热器，其通过场效应管与主控模块对应连接，冲洗模块包括隔膜泵，其通过继电器与主控模块对应连接。本实用新型的有益效果在于：自动化程度高、使用方便、节能环保。

Description

排便护理机控制系统

技术领域

本实用新型涉及护理机技术领域，具体涉及一种排便护理机控制系统。

背景技术

随着科技的进步，各个行业都在向自动化，智能化方向发展。另一方面，我国老年人口规模呈现总量扩张，增量提速的发展态势，进一步扩大了护理的需求，因此通过机器来帮助自理能力差的病人或老人变得非常必要。

今年来国内外的工作人员在智能护理机方面进行了大量的研究，现有的护理机大多是床的扩展，在使用者平躺的位置下增加马桶，连接抽水管道，处理排泄物，之后通过喷头清洗身体，但是这种护理机仅能完成一些分散的动作，相互之间不能有效的结合，需要护理人员进行操控，虽然一定程度上减轻了护理人员的工作量，但自动化程度仍有待提高。

实用新型内容

本实用新型提供一种排便护理机控制系统以解决现有的护理机自动化程度低，协调能力不足的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

设计一种排便护理机控制系统，包括主控模块及对应连接于主控模块输出端的检测模块、抽吸模块、加热模块、冲洗模块，主控模块包括MCU，检测模块包括用于检测小便的液位传感器和用于检测大便的红外对射传感器，抽吸模块包括真空泵，真空泵正极连接电源，负极通过MOS管和主控模块对应连接；加热模块包括PTC加热器，其通过场效应管与主控模块对应连接，冲洗模块包括隔膜泵，其通过继电器与主控模块对应连接。

优选的，冲洗模块包括刀状扇形出水喷头。

优选的，传感器模块还包括用于测量水温的温度传感器和用于检测翻身的倾角传感器。

优选的，电源模块，所述电源模块包括24V转12V的DC-DC开关电源，12V转5V的稳压芯片78M05，5V转3.3V的HT7130A芯片。

优选的，包括消毒模块，消毒模块包括紫外光发生单元，其通过电压比较器LMV258与主控模块连接。

优选的，包括显示模块，显示模块包括触摸屏，触摸屏通过MAX485通讯芯片与主控模块对应连接。

优选的，包括语音模块，语音模块包括语音芯片WT588D-20SS，其通过电压比较器LM4890调节音量。

优选的，包括排气风扇，其通过MOS管与主控模块连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果在于：

1.本实用新型利用主控模块协调个单元之间的工作，自动完成冲便、清洗、烘干、排风等一系列动作，各环节集中控制，智能化程度高，有利于减少人工劳动需求。

2.本实用新型设计了大小便监测，能即时区分大小便并给出相应冲洗的工作模式，快速反应保证了排泄物第一时间被处理；配合温水清洗、温风烘干，给被护理人员一个舒适干净的环境。

3.本实用新型带消毒功能的循环式水加热功能：循环式水加热确保加热器外置，保证了足够的安全性；循环式水加热的回路上串接有UV消毒器，可以达到99%左右的常见细菌和病毒的杀灭率。

4.本实用新型采用双喷头技术，出于对使用者护理清洁程度的考虑，设计针对人体的上冲喷头以及主冲喷头；并且主冲喷头也采用了刀状扇形出水喷头，保证对臀部缝隙的覆盖面积，完成最大效率的清洗清洁。

附图说明

图1为本实用新型排便护理机控制系统的结构示意图。

图2为本实用新型排便护理机控制系统的主控模块电路图。

图3为本实用新型排便护理机控制系统的电源模块电路图。

图4为本实用新型排便护理机控制系统的抽吸模块电路图。

图5为本实用新型排便护理机控制系统的加热模块电路图。

图6为本实用新型排便护理机控制系统的消毒模块电路图。

图7为本实用新型排便护理机控制系统的冲洗模块电路图。

图8为本实用新型排便护理机控制系统的显示模块电路图。

图9本实用新型排便护理机控制系统的语音模块电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本实用新型的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本实用新型，并不以任何方式限制本实用新型的范围。

以下实施例中所涉及或依赖的程序均为本技术领域的常规程序或简单程序，本领域技术人员均能根据具体应用场景做出常规选择或者适应性调整。

以下实施例中所涉及的单元模块、零部件、结构、机构或传感器等器件，如无特别说明，则均为常规市售产品。

实施例1：一种排便护理机控制系统，参见图1，包括主控部分，传感部分和驱动部分；

（1）主控部分

参见图2，采用瑞萨MCU，R5F100LEAFB单片机实现智能控制，此芯片具有以下显著特点：8位×32个寄存器（8位x8个寄存器x4组），ROM：16至512KB，RAM，2至32KB，数据闪存：-/4/8KB，内置高速片上振动器时钟，内置上电复位（POR）电路和电压检测电路（LVD），内置时钟输出/蜂鸣器输出控制电路，输入输出端口：16至120（N沟开漏：0至4），串行接口（CSI：2至8通道，UART/UART（支持LIN-bus）：2至4通道，I2C/简易I2C通信：2至8通道），8/10位分辨率A/D转换器（VDD=EVDD=1.6至5.5V）：6至26通道，待机功能：HALT，STOP，SNOOZE模式。

主控部分还包括电源模块，参见图3，输入电源为24V，经过24V转12V的DC-DC模块MD1以后范围两路，上面一路经78M05转换为5V，下面一路先由78M05转换为5V，然后送入HT7130A转换为3.3V。

（2）传感部分

小便传感器：由于使用者中会有很大一部分人群属于常年卧床的老年人，无法做到一次排便的完全性，因此在设计小便传感器的时候就需要感应精度相对较高，而且也要保证不会因为工作头内壁残留的水渍等带来传感器的误触发。本实施例中小便传感器选择的是电容式传感器，能保证最大限度的降低或者限制温度、湿度、压力、物质的导电性等因素对传感器的识别能力产生的影响，具有极高的抗干扰性和可靠性。

大便传感器：通过采用红外对射传感器来达成对大便的检测功能。当有排便进入容便器时，红外光束被挡住，传感器将信号回馈至CPU，CPU接收到此信号时，就会判断为出现大便，执行大便处理流程。红外对射全名叫“光束遮断式感应器”（Photoelectric BeamDetector），其基本的构造包括瞄准孔、光束强度指示灯、球面镜片、LED指示灯等。侦测原理是利用红外线经LED红外光发射二极体，再经光学镜面做聚焦处理使光线传至很远距离，由受光器接受。当光线被遮断时就会发出警报。

翻身角度传感器：使用者躺在床上翻身的状况并不算少见，但若是在排便状态下，出现翻身或者侧卧的情况，则会严重影响对排便的处理。本实施中采用倾角传感器，把MCU，MEMS加速度计，模数转换电路，通讯单元全都集成在一块非常小的电路板上面。可以直接输出角度等倾斜数据，让人们更方便的使用它。硅微机械传感器测量（MEMS）以水平面为参面的双轴倾角变化。输出角度以水准面为参考，基准面可被再次校准。因此，通过配备这种传感器，可以即时监控使用者的卧床状态，一旦翻身状态下检测到排便，系统会立刻报警提示，请求护理人员手动处理或对使用者进行姿势矫正。

烘干温度检测传感器：烘干温度传感器因为涉及到直接与使用者安全性相关的体表接触温度，所以选用传感器的时候采用温度敏感性较高较灵敏的热敏电阻，选材的时候采用NTC热敏电阻。NTC是Negative Temperature Coefficient的缩写，意思是负的温度系数，指负温度系数很大的元器件或者半导体材料，所谓NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。它是以具有半导体性质的金属氧化物制成，因为在导电方式上完全类似绪、硅等常规半导体。而温度低时，因这些氧化物的载流子数目少而导致其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加电阻值会逐渐降低。NTC热敏电阻器在室温下的变化范围100~1000000欧姆，温度系数-2%~-6.5%。

（3）驱动部分

真空抽吸模块：参见图4，抽吸模块中电机的控制由MOS管Q1和Q2完成，由于上述电机是一个用于抽吸真空的电机，因此不管是出于对整机抽吸能力的判别亦或是对电机运行状态的考量，都需要添加一个对于真空度测试的传感器来回馈信号给电路以保证对真空度的监控。本实施例选择精确度相对较高的数字气压传感器。该传感器利用MEMS技术在单晶硅片上加工出真空腔体和惠斯登电桥，惠斯登电桥桥臂两端的输出电压与施加的压力成正比，经过温度补偿和校准后具有体积小，精度高，响应速度快，不受温度变化影响的特点。而且数字信号输出方式和单片机连接方便，是市场上的主流精度传感器。由于这里可能会出现抽吸的污水被高速转动的真空电机带入电机内部的情况，考虑在电机组件与污桶之间设计U型结构除水过滤器，过滤器采用探针式脉冲交替检测传感器检测过滤器水量状态作为辅助。在排水管道上可以安装负离发生器配合抽风机进行通风除臭。

水循环加热模块：参见图5，作为护理机的水循环加热系统，在设计时需要同时考虑到舒适性以及安全性，因此在设计控制电路之前，要先将水循环的流程确认好。首先，循环水泵将净水桶的冷水从水桶中抽出，经过水路选择器以后，进行水消毒，消毒完成后通过PTC加热器进行水加热，加热完成后，热水贮存在加热水箱，保证水温。然后，在需要使用热水时，输出水泵会将水从加热水箱抽出，输送至工作头水路选择器，选择将净水用于处理排泄物还是排便部位。在此过程中，考虑到可能会有长期处于加热水箱未有排除的状况，所以在输出水泵抽水输送时，要求水箱中水重新经过循环系统才能送出。最后，通过真空抽吸系统，将汇集在容便器中的污水引导入污水桶，而其间产生的水汽和臭气会经过除臭组件进行除臭后释放。图5所示加热驱动包括场效应管A04800，加热所用的PTC加热器连接在端口J7上。

消毒模块：参见图6，众所周知的是，日常用水或者是长时间放置于加热水箱中的水都有可能滋生细菌或其他有害物质，水加热系统对于水加热的稳定仅限定在人体能接触的水温，这个水温不足以杀死水中可能存在的细菌或有害物质，反而还有可能反过来起到温养作用。因此，在水路循环中加入水消毒器的目的也就是为了避免这种有可能不干净水接触到人体肌肤，而且是属于下体私处这类敏感的部位。水消毒器的工作方式有多种，有通过电解电化学反应的、有通过压力蒸汽灭菌的、也有很简单的通过物材质过滤的；然而从设计角度以及需求来看，电解化学反应类的不适用于电子类产品、压力蒸汽灭菌型由于设备规模较大也无法作用于护理机器人中、物理材质过的需要频繁更换过滤材料且过滤效果也不尽如人意，而选用紫外消毒的方式则避免恶上述缺陷。紫外线消毒器的工作原理是采用特殊设计的高效率、高强度和长寿命的紫外UV发生装置产生的强紫外UV光照射流水。当水中的细菌、病毒等受到一定剂量的V光（波长253.7nm）照射后。其细胞DNA及结构被破坏，细胞再生无法进行，而达到水的消毒和净化。并且出于净化效率高、体积小、寿命长等特点，UV消毒的结构体系完美适合于机器人内部密封环境下的水消毒需求。图5中，紫外光发射器通过光敏电阻，正常运行时向电压比较器的5脚输入高电位，此时输出脚P54为高电位，若紫外光发射器异常，则5脚没有信号输入，此时P54输出低电位，进而使主控模块根据P54的输出情况判断紫外光发射器是否正常。

冲洗模块，参见图7，通过MOS管Q11驱动的继电器控制水泵，在水循环完成后，将净水输送给喷头。采用24V微型隔膜泵，微型隔膜泵因其具有自吸功能（自吸压力高，自吸高度可达5m），噪音低、耐腐蚀、压力高，并且体积小巧、移动安装方便的特点，被广泛应用于过滤机、喷雾装置、工业设备、卫生、环保等等行业和领域。其介质温度可达60℃，并且允许干转，且内置压力开关以保护泵运转时不受损坏，也装有溢流阀来控制泵的正常运行；因此，在对水路安全性要求极高的护理机器人中作为水路输出的关键模块，从器件本身来说，起到了比较好的机械防护作用。而冲洗喷头则采用扇形刀状出水喷头，使机器人在对屁股缝进行清洗的时候能覆盖到整个排便部位，保证最大程度的清洁度，在冲洗完成后，使用热风扇对私处进行烘干，该热风扇通过继电器和主控模块连接。

人机交互：参见图8和图9，触摸屏模块通过RS-485通讯实现其功能，在触摸屏上可以查看查看护理机的工作状态，还可以手动干预机器运行，使用更加灵活方便。在本实施中还增设语音芯片，包括语音存储芯片WT588D-20SS，单片机能够从该芯片总提取响应的播报内容，然后送入LM4890功放芯片接入扬声器输出语音。

上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本实用新型宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本实用新型的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (8)

1.一种排便护理机控制系统，其特征在于：包括主控模块及对应连接于所述主控模块输出端的检测模块、抽吸模块、加热模块、冲洗模块，所述主控模块包括MCU，所述检测模块包括用于检测小便的液位传感器和用于检测大便的红外对射传感器，所述抽吸模块包括真空泵，所述真空泵正极连接电源，负极通过MOS管和所述主控模块对应连接；所述加热模块包括PTC加热器，其通过场效应管与所述主控模块对应连接，所述冲洗模块包括隔膜泵，其通过继电器与所述主控模块对应连接。

2.根据权利要求1所述的排便护理机控制系统，其特征在于：所述冲洗模块包括刀状扇形出水喷头。

3.根据权利要求1所述的排便护理机控制系统，其特征在于：所述传感器模块还包括用于测量水温的温度传感器和用于检测翻身的倾角传感器。

4.根据权利要求1所述的排便护理机控制系统，其特征在于：还包括电源模块，所述电源模块包括24V转12V的DC-DC开关电源，12V转5V的稳压芯片78M05，5V转3.3V的HT7130A芯片。

5.根据权利要求1所述的排便护理机控制系统，其特征在于：还包括消毒模块，所述消毒模块包括紫外光发生单元，其通过电压比较器LMV258与所述主控模块连接。

6.根据权利要求1所述的排便护理机控制系统，其特征在于：还包括显示模块，所述显示模块包括触摸屏，所述触摸屏通过MAX485通讯芯片与所述主控模块对应连接。

7.根据权利要求1所述的排便护理机控制系统，其特征在于：还包括语音模块，所述语音模块包括语音芯片WT588D-20SS，其通过电压比较器LM4890调节音量。

8.根据权利要求1所述的排便护理机控制系统，其特征在于：还包括排气风扇，其通过MOS管与所述主控模块连接。

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