CN220305662U - 一种气囊床垫控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气囊床垫控制电路，包括有电源电路、主控电路、电磁阀控制电路和气泵控制电路，气泵控制电路连接气泵，主控电路通过信号处理电路连接有气体压力传感器；主控电路采用双主控芯片，包括有主控芯片U5和主控芯片U9，通过主控芯片U9配合主控芯片U5接收信号处理电路送来的气体压力信号，再通过主控芯片U5调整气泵的工作电压，以实现气泵对气囊进行静音微动补气。本实用新型通过两个主控芯片配合使用以匹配气囊床垫较多数量的气囊，使电路结构更易于设计，且相对于现有智能气囊床垫的控制电路更为简单，使用的芯片数量更少，成本更低。

Description

一种气囊床垫控制电路

技术领域

本实用新型涉及智能家居产品控制技术领域，具体涉及一种用于气囊床垫的控制电路。

背景技术

随着技术的发展，智能家居产品的出现为人们的生活带来了更多方便，比如智能气囊床垫。现有的床垫，如席梦思床垫，比较柔软，虽然睡起来舒服，但有腰椎病、颈椎病等疾病的人群，长期直接睡此类较柔软的床垫会加重病症。但如果一直睡较硬的床垫，则又会让人不舒服，造成失眼等其它问题。为此，人们发明一些气囊床垫，此类床垫能够通过给气囊充气来改变床上局部区域的高低，以便起到托腰、按摩等功能效果，使人们睡得更舒服，又有利于病症的改善，因而受到众多用户的欢迎。目前此类气囊床垫通过其控制电路根据床垫气囊的压力情况启动气泵进行充气或者启动电磁阀进行排气，但是，由于采用不变的工作电压(如额定电压)驱动气泵工作，造成气泵工作时噪声较大，导致在睡觉时充气会对用户造成不良影响；另外，目前的气囊床垫因气囊数量较多，导致电路结构很复杂，尤其是需要数量众多的芯片，导致成本较高、电路设计难度大。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是现有技术的缺陷，提供一种电路结构更为简单、成本更低、能实现床垫气囊静音充气的气囊床垫控制电路。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种气囊床垫控制电路，包括有电源电路、主控电路和气泵控制电路，电源电路连接主控电路和气泵控制电路，主控电路连接气泵控制电路，气泵控制电路连接气泵，通过气泵给床垫中的气囊进行充气；主控电路还连接有电磁阀控制电路以实现对气囊的排气，并通过信号处理电路连接有气体压力传感器，气体压力传感器连接电源电路；其特征在于：主控电路采用双主控芯片，包括有主控芯片U5和主控芯片U9，主控芯片U5的型号为CA51F253L3，主控芯片U9的型号为CA51F005S3，主控芯片U9的第12脚和第13脚分别与主控芯片U5的第8脚和第9脚连接；主控芯片U5的第30脚气泵控制电路，通过主控芯片U9配合主控芯片U5接收信号处理电路送来的气体压力信号，再通过主控芯片U5调整气泵的工作电压，以实现气泵对气囊进行静音微动补气。

进一步地，所述信号处理电路包括有若干个运算放大器，运算放大器的型号为LM324，其输入端连接气体压力传感器；所述气体压力传感器的型号为XGZP101S。

作为优选，所述气体压力传感器共设置有16个，配合16个气囊，所述信号处理电路包括有16个运算放大器，每个气体压力传感器对应一个运算放大器；16个运算放大器的输出端分别连接主控芯片U9的第5-7脚、第9-11脚、第14-15脚和主控芯片U5的第14-21脚，以形成共同采集气体压力信号的结构。

所述气泵控制电路包括有MOS管Q20、电阻R152和电阻R153，MOS管Q20的G极通过电阻R152连接主控芯片U5的第30脚，电阻R153从电阻R152与MOS管Q20的G极之间接出并接地，MOS管Q20的S极接地。

进一步地，电源电路采用DC24V电源输入接口，其包括有DC24V转12V模块、DC12V转5V模块、DC5V转3.3V模块和DC24V转AC24V电路，DC24V电源给DC24V转AC24V电路及电磁阀控制电路供电，DC12V转5V模块给气体压力传感器及信号处理电路供电，DC5V转3.3V模块给主控电路供电，DC24V转AC24V电路连接主控芯片U5的第28、29脚并且给气泵控制电路供电。

为了配合16个气囊，电磁阀控制电路包括有17个电磁阀，各电磁阀分别与主控芯片U5的第38-54脚连接，以实现对气囊的充排气控制。

还包括有按键电路，按键电路包括有六个开关K1-K6，六个开关分别与主控芯片U5的第22-27脚连接。

进一步地，主控芯片U5和主控芯片U9分别连接有程序升级接口，以便分别对两个主控芯片进行程序升级。

本实用新型通过两个主控芯片配合使用以匹配气囊床垫较多数量的气囊，使电路结构更易于设计，且相对于现有智能气囊床垫的控制电路更为简单，使用的芯片数量更少，成本更低。同时，通过主控芯片接收气体压力传感器送来的气体压力信号，经过程序运算后控制电磁阀进行充排气，充气时主控芯片控制气泵控制电路根据接收的气体压力信号，通过主控芯片调整气泵的工作电压，实现气囊静音微动补气，从而给用户更佳的静音体验。

附图说明

图1为本实用新型整体架构示意框图；

图2为主控电路原理图；

图3为电源电路原理图；

图4为DC24V转AC24V电路原理图；

图5为气泵控制电路原理图；

图6为按键电路原理图；

图7为信号处理电路原理图；

图8为气体压力传感器模块图；

图9为电磁阀控制电路原理图。

具体实施方式

本实施例中，参照图1-图9，所述气囊床垫控制电路，包括有电源电路、主控电路和气泵控制电路，电源电路连接主控电路和气泵控制电路，主控电路连接气泵控制电路，气泵控制电路连接气泵，通过气泵给床垫中的气囊进行充气；主控电路还连接有电磁阀控制电路以实现对气囊的排气，并通过信号处理电路连接有气体压力传感器，气体压力传感器连接电源电路；其特征在于：主控电路采用双主控芯片，包括有主控芯片U5和主控芯片U9，主控芯片U5的型号为CA51F253L3，主控芯片U9的型号为CA51F005S3，主控芯片U9的第12脚和第13脚分别与主控芯片U5的第8脚和第9脚连接；主控芯片U5的第30脚气泵控制电路，通过主控芯片U9配合主控芯片U5接收信号处理电路送来的气体压力信号，再通过主控芯片U5调整气泵的工作电压，以实现气泵对气囊进行静音微动补气。

所述信号处理电路包括有16个运算放大器，运算放大器的型号为LM324，其输入端连接气体压力传感器；所述气体压力传感器的型号为XGZP101S。

所述气体压力传感器共设置有16个，配合16个气囊，每个气体压力传感器对应一个运算放大器；16个运算放大器的输出端分别连接主控芯片U9的第5-7脚、第9-11脚、第14-15脚和主控芯片U5的第14-21脚，以形成共同采集气体压力信号的结构。

所述气泵控制电路包括有MOS管Q20、电阻R152和电阻R153，MOS管Q20的G极通过电阻R152连接主控芯片U5的第30脚，电阻R153从电阻R152与MOS管Q20的G极之间接出并接地，MOS管Q20的S极接地。

电源电路采用DC24V电源输入接口，其包括有DC24V转12V模块、DC12V转5V模块、DC5V转3.3V模块和DC24V转AC24V电路，DC24V电源给DC24V转AC24V电路及电磁阀控制电路供电，DC12V转5V模块给气体压力传感器及信号处理电路供电，DC5V转3.3V模块给主控电路供电，DC24V转AC24V电路连接主控芯片U5的第28、29脚并且给气泵控制电路供电。

为了配合16个气囊，电磁阀控制电路包括有17个电磁阀，各电磁阀分别与主控芯片U5的第38-54脚连接，以实现对气囊的充排气控制。

还包括有按键电路，按键电路包括有六个开关K1-K6，六个开关分别与主控芯片U5的第22-27脚连接。

主控芯片U5和主控芯片U9分别连接有程序升级接口，以便分别对两个主控芯片进行程序升级。

主控芯片U9和主控芯片U5同时接收信号处理电路送来的气体压力信号，经过程序运算后通过主控芯片U5控制电磁阀充排气。充气时，主控芯片U5的第30脚控制气泵控制电路，通过程序判断接收的气体压力信号，再通过主控芯片U5的第28、29脚来调整气泵的工作电压。即程序根据实时气体压力来判断是需要全速充气还是静音模式补气(或者微动调节气压)，从而实现气囊静音微动补气，给用户带来更为静音的体验，这是利用了电机工作在较低工作电压(工作电压范围内)下噪音会明显改善的原理。

工作模式：

上电后把所有通道充满气(所有气囊可能有两种情况：全为空或不全为空)，充满后进入正常模式。

充放气控制过程：(考虑同时充所有通道会造成电流过大，每次分4个一起充)

1、上电后，开启充气电磁阀，对前面4个通道进行充气，实时从上到下，对逐个气垫检测ADC值，每检测完一个，就判断当前气压值是否为目标值。如果小于目标值则打开此通道的气阀开始充气，已经是目标值或目标值以上，则关闭此通道的电磁阀，直到4个通道都充满。

2、对后面4个通道进行充气，到达目标值的通道则关闭对应电磁阀，小于目标值的通道则继续充气，直到4个通道都充满气，关闭电磁阀。

3、对另外8通道重复1)和2)，直到所有通道都充满。

进入正常模式。

正常模式：

模式说明：实时从上至下逐个检测，如果有小于4路(具体数量待定)过压，不需要自动调整，超过4路(待定)才需要调整。

充放气控制过程:

(1)实时从上至下逐个检测，统计8个通道中气压超过上限值的数量。

(2)判断如果有超过4个通道的气压超过上限值，则同时对这些通道放气。

(3)从上到下逐个检测ADC值，达到目标值则停止对应通道放气。

腰托模式：

模式说明：腰部牵引，把第4和第5路(具体数量待定)充到最高，其它全放空。

充放气控制过程:

1)除第4和第5路外，对所有其它通道放气，

2)实时从上至下逐个检测(除第4和第5路外)，直到这些气垫的值都到达最小值，关闭放气。

3)打开充气，对第4通道进行充气，充到目标值，关闭第4通道的充气。

4)对第5通道进行充气，充到目标值，关闭第5通道的充气。

5)实时检测第4和第5通道，小于目标值则充气。

按摩模式：

模式说明：奇数通道充气，偶数通道放气，停留一小段时间，切换成奇数通道放气，偶数通道充气，停留一小段时间，前一半通道放气，后一半通道充气。

充放气控制过程：

Step1：把所有偶数通道放气，实时检测这些通道的ADC值，直到这些气垫的值都到达最小值，关闭放气。

Step2：从上到下逐个检测奇数通道，如果小于目标值则充气，达到目标值则停止充气。

Step3：停留3秒。

Step4：把所有奇数通道放气，实时检测这些通道的ADC值，直到这些气垫的值都到达最小值，关闭放气。

Step5：逐个检测偶数通道，如果小于目标值则充气，达到目标值则停止充气。

Step6：停留3秒。

Step7：对1～4通道放气，直到这些气垫的值都到达最小值，关闭放气。

Step8：逐个检测5～8通道，如果小于目标值则充气，达到目标值则停止充气。

Step9：停留3秒。

Step10：对5～8通道放气，直到这些气垫的值都到达最小值，关闭放气。

Step11：逐个检测1～4通道，如果小于目标值则充气，达到目标值则停止充气。

Step12：重复step1～step11。

以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。

Claims (8)

1.一种气囊床垫控制电路，包括有电源电路、主控电路和气泵控制电路，电源电路连接主控电路和气泵控制电路，主控电路连接气泵控制电路，气泵控制电路连接气泵，通过气泵给床垫中的气囊进行充气；主控电路还连接有电磁阀控制电路以实现对气囊的排气，并通过信号处理电路连接有气体压力传感器，气体压力传感器连接电源电路；其特征在于：主控电路采用双主控芯片，包括有主控芯片U5和主控芯片U9，主控芯片U5的型号为CA51F253L3，主控芯片U9的型号为CA51F005S3，主控芯片U9的第12脚和第13脚分别与主控芯片U5的第8脚和第9脚连接；主控芯片U5的第30脚气泵控制电路，通过主控芯片U9配合主控芯片U5接收信号处理电路送来的气体压力信号，再通过主控芯片U5调整气泵的工作电压，以实现气泵对气囊进行静音微动补气。

2.根据权利要求1所述的气囊床垫控制电路，其特征在于：所述信号处理电路包括有若干个运算放大器，运算放大器的型号为LM324，其输入端连接气体压力传感器；所述气体压力传感器的型号为XGZP101S。

3.根据权利要求2所述的气囊床垫控制电路，其特征在于：所述气体压力传感器共设置有16个，所述信号处理电路包括有16个运算放大器，每个气体压力传感器对应一个运算放大器；16个运算放大器的输出端分别连接主控芯片U9的第5-7脚、第9-11脚、第14-15脚和主控芯片U5的第14-21脚，以形成共同采集气体压力信号的结构。

4.根据权利要求1所述的气囊床垫控制电路，其特征在于：所述气泵控制电路包括有MOS管Q20、电阻R152和电阻R153，MOS管Q20的G极通过电阻R152连接主控芯片U5的第30脚，电阻R153从电阻R152与MOS管Q20的G极之间接出并接地，MOS管Q20的S极接地。

5.根据权利要求1所述的气囊床垫控制电路，其特征在于：电源电路采用DC24V电源输入接口，其包括有DC24V转12V模块、DC12V转5V模块、DC5V转3.3V模块和DC24V转AC24V电路，DC24V电源给DC24V转AC24V电路及电磁阀控制电路供电，DC12V转5V模块给气体压力传感器及信号处理电路供电，DC5V转3.3V模块给主控电路供电，DC24V转AC24V电路连接主控芯片U5的第28、29脚并且给气泵控制电路供电。

6.根据权利要求3所述的气囊床垫控制电路，其特征在于：电磁阀控制电路包括有17个电磁阀，各电磁阀分别与主控芯片U5的第38-54脚连接，以实现对气囊的充排气控制。

7.根据权利要求1所述的气囊床垫控制电路，其特征在于：还包括有按键电路，按键电路包括有六个开关K1-K6，六个开关分别与主控芯片U5的第22-27脚连接。

8.根据权利要求1所述的气囊床垫控制电路，其特征在于：主控芯片U5和主控芯片U9分别连接有程序升级接口。