CN212679469U - 一种多功能智能护理床控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多功能智能护理床控制器。该控制器主要由主控芯片、传感器模块、电机控制模块、人机交互模块、无线通信模块、水温风温控制模块、污物冲洗与臀部清洗模块、电源电路、时钟电路、复位电路等部分组成。在工作时，用户可选择不同的操控方式，主控芯片对传感器模块和人机交互模块的输入量进行相应的分析处理，来控制电机控制模块、水温风温控制模块、污物冲洗与臀部清洗模块，进行电机推杆、水温风温、污物冲洗与臀部清洗等方面的控制；其无线通信模块可实现护理床和使用者之间短距离的无线通信，从而实现手机端的操控。该控制器可实现床体形态变换、实时监测身体状态、大小便自动处理、水温风温调节等功能，具有功耗低、可靠性强、功能多等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能护理床领域，具体是一种多功能智能护理床控制器。
背景技术
随着人口老龄化进程的加快，我国老年人口的数量越来越多。老年人肌体的活性较低，身体容易出现许多障碍和病变，导致很多老年人需要长期卧床、生活上不能完全自理、必须依靠他人的看护和照料。目前传统的医疗护理方式已经无法应对老龄化加剧带来的各种问题，护理床的智能化发展能极大的缓解老龄化给社会带来的巨大压力，所以世界各国的研究人员不断地研究智能护理床，使其更加人性化、智能化、网络化。
智能护理床和普通的床不同，它是机械和电子结合的产物。它可以放置在家中、疗养院中、医院中用来帮助老人、半失能患者进行抬/降背、伸/曲腿、左/右翻身、方便如厕等。其主要功能是帮助老人、半失能患者更好的自理，增强病人的自尊心，也可以减轻家庭的负担。
目前国内外的智能护理床融合了大量的自动化技术，通过对控制指令和外界环境信息的识别、处理，进而发出相应的控制指令，以实现床体形态变换、实时监测身体状态、大小便自动处理、语音提示、风温调节、水温调节等功能。其控制系统不仅要有足够快的处理速度，还要有足够高的正确度。
智能护理床研究的目的是为了帮助使用者完成改变躺卧姿势、自己如厕，并可以把使用者生理参数监测传输显示。这需要多种传感器对使用者的生理信息以及床体、轮椅部分和坐便器的信息进行探测，就要求传感器对周围环境信息进行实时采集传递，为了高效的利用这些信息就要对其综合处理、融合。
智能护理床的基本功能有实现抬/降背、伸/曲腿、方便如厕等。这就需要护理床的机械系统和电气系统相结合，通过电机推杆来推动床体的机械部分来实现使用者姿势的转换，通过控制智能马桶来实现使用者的自由如厕。
人机交互接口是用户与智能护理床之间的直接对话。由于智能护理床主要的使用对象是老人或长期卧床患者，在设计人机交互接口时就要考虑使用者的特殊情况，使其具有操作灵活、简便易用等特点。目前智能护理床中有多种人机交互方式，如：按键控制、操作杆控制、触摸屏控制、姿势控制、语音控制等，每种控制方式都有自己独特的优势，所以通常在一个控制系统中，采用多种控制方式，以此来适应不同的使用人群。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种多功能智能护理床控制器，其利用先进低功耗控制芯片、高精度传感器、控制模块、无线通信模块来实现智能护理床的床体形态变换、实时监测身体状态、大小便自动处理、风温调节、水温调节等功能。
本实用新型的目的通过以下技术方案实现：
一种多功能智能护理床控制器，主要由主控芯片、传感器模块、电机控制模块、人机交互模块、无线通信模块、水温风温控制模块、污物冲洗与臀部清洗模块、电源电路、时钟电路、复位电路等部分组成。使用者通过按键可选择不同的人机交互模式，如按键操控、操作杆操控和手机操控；通过传感器模块来检测温度信息、大小便信息、桶位置信息、障碍物位置信息；电机控制模块主要是对电机推杆进行控制以实现床体的形态变换；系统通过水温、风温控制模块完成水温、风温的控制，用来实现坐便器的污物的冲洗、温水洗臀和暖风烘干功能；无线通信模块主要是用来实现主控芯片与手机之间对的通信，这样通过手机客户端即可对系统进行操控。
所述主控芯片选用意法半导体公司(ST公司)的STM32F103ZET6，具有较高的实时性、较低的功耗、丰富的片外扩展能力、强大的数据处理能力等。
所述传感器模块主要有温度传感器、红外对射传感器、桶位置传感器、超声波传感器等，来检测温度信息、大小便信息、桶位置信息、障碍物位置信息；
进一步地，所述温度传感器选用DS18B20芯片，用来测量风管道入口风温、出口风温、水管入口水温和出口水温；红外对射传感器选用HS0038一体化红外接收头设计红外收发电路，来检测大/小便信息；桶位置传感器采用LE10SF05DNO芯片，来检测清水桶或污物桶是否在正确位置上。
进一步地，所述电机控制模块为电机推杆驱动电路，采用大功率P-NMOS管H桥电路控制电机推杆的正转、反转以及制动，使用灌电流驱动方式，支持单片机直接驱动，还可以通过PWM调节两个直流电机推杆的转速，实现床体部分的抬/降背、伸/曲腿等功能。
进一步地，所述人机交互模块由按键、触摸屏和手机端三部分组成：按键电路设置六个按键，与主控芯片相接，用来控制床体的姿势变换，实现抬背、降背、伸腿、曲腿、座椅、平躺六个功能；触摸屏采用电容屏，用来设置等待时间、冲洗时间、清洗时间、暖风烘干时间、风温、水温等参数，同时可以实时显示风温、水温、患者的生理信号等相关信息；手机端通过无线通信模块与主控芯片相连，进行相应操控。
进一步地，所述无线通信模块由蓝牙通信模块组成：蓝牙通信模块选用HC-05蓝牙芯片，可以通过蓝牙信号将手机和护理床相连，来设置相关参数、查看相关信息。
进一步地，所述水温风温控制模块采用光耦和N沟道场效应管来控制鼓风机和PTC风加热片开关信号的通断，用来进行水温风温的控制。
进一步地，所述污物冲洗与臀部清洗模块采用型号为ZC-A260的齿轮自吸泵来抽送清水冲洗污物、清洗臀部，水泵、电磁阀控制电路采用NPN型三极管和P沟道场效应管控制水泵、电磁阀的通断进行冲洗。
进一步地，所述电源模块、时钟电路和复位电路为主控芯片提供最基本的工作电路。
本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：通过抗干扰性强的低功耗微处理器STM32F103ZET6对数据进行安全可靠的处理；智能护理床分为床体部分和坐便器部分，坐便器安装在床体中间，使用方便；除了具有床体形态变换功能，还能进行大小便自动处理。
附图说明
图1为：一种多功能智能护理床控制器的总体结构图。
图2为：一种多功能智能护理床控制器的主控芯片电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型主要由十个部分组成：主控芯片1、传感器模块2、电机控制模块3、人机交互模块4、无线通信模块5、水温风温控制模块6、污物冲洗与臀部清洗模块7、电源电路8、时钟电路9、复位电路10。在工作过程中，电源电路8、时钟电路9、复位电路10为主控芯片1提供最基本的工作电路，使其能正常工作。使用者通过人机交互模块4可选择不同人机交互方式进行操控，传感器模块2采集护理床自身和外部环境的信息，再加上人机交互输入的信息，经主控芯片1分析处理后，控制电机控制模块3、水温风温控制模块6与污物冲洗与臀部清洗模块7进行床体变换、水温风温加热、污物冲洗与臀部清洗等相关操作，其无线通信模块5用来连接手机和控制器，进行手机端操控。
如图2所示，图中主控芯片STM32F103ZET6基于ARM Cortex-M3内核，最高工作频率可72MHZ，是新型的32位嵌入式微处理器，其具有高性能、低功耗、极低成本、计算能力强等优点。电源电路采用3.3V直流电压供电。电源指示灯用以检测主控制器电路是否正常供电。复位电路包含上电复位和按键复位两种电路，可进行上电复位、按键复位两种复位。时钟电路配置两个晶振，一个为8MHz，常用外部高频；另一个为32.768KHz，在系统待机或低功耗时用。JTAG下载电路用来下载程序，来进行微处理器内部的测试及智能护理床控制系统的仿真与调试。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。
Claims (8)
1.一种多功能智能护理床控制器，其特征在于：主要由主控芯片(1)、传感器模块(2)、电机控制模块(3)、人机交互模块(4)、无线通信模块(5)、水温风温控制模块(6)、污物冲洗与臀部清洗模块(7)、电源电路(8)、时钟电路(9)、复位电路(10)组成，其中，传感器模块(2)、电机控制模块(3)、人机交互模块(4)、无线通信模块(5)、水温风温控制模块(6)、污物冲洗与臀部清洗模块(7)、电源电路(8)、时钟电路(9)、复位电路(10)均与主控芯片(1)相连；主控芯片即用于接收与其相连的传感器模块(2)、电机控制模块(3)、人机交互模块(4)、无线通信模块(5)、水温风温控制模块(6)、污物冲洗与臀部清洗模块(7)模块所收集的数据，并对这些数据进行判断处理。
2.根据权利要求1所述的一种多功能智能护理床控制器，其特征在于：所述的传感器模块(2)主要有温度传感器、红外对射传感器、桶位置传感器及超声波传感器，来检测温度信息、大小便信息、桶位置信息、障碍物位置信息。
3.根据权利要求1所述的一种多功能智能护理床控制器，其特征在于：所述的电机控制模块(3)为电机推杆驱动电路，采用大功率P-NMOS管H桥电路控制电机推杆的正转、反转以及制动，实现床体部分的抬/降背、伸/曲腿功能。
4.根据权利要求1所述的一种多功能智能护理床控制器，其特征在于：所述的人机交互模块(4)由按键、触摸屏和手机端三个部分组成，可根据需要选择不同的操控方式。
5.根据权利要求1所述的一种多功能智能护理床控制器，其特征在于：所述的无线通信模块(5)由蓝牙通信模块组成，用来实现护理床和使用者之间短距离的无线通信。
6.根据权利要求1所述的一种多功能智能护理床控制器，其特征在于：所述的水温风温控制模块(6)采用光耦和场效应管来控制鼓风机和PTC风加热片开关信号的通断，用来进行水温风温的加热控制。
7.根据权利要求1所述的一种多功能智能护理床控制器，其特征在于：所述的污物冲洗与臀部清洗模块(7)采用三极管和场效应管相结合的电路来控制水泵、电磁阀的通断，进行冲洗污物、清洗臀部。
8.根据权利要求1所述的一种多功能智能护理床控制器，其特征在于：所述的电源电路(8)、时钟电路(9)、复位电路(10)为主控芯片STM32F103ZET6 的最小系统，使其能进行正常的工作。
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2020
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