CN2865607Y - 微电脑控制倒吊自动床 - Google Patents

Abstract

一种微电脑控制倒吊自动床，在床底座上固定有床板水平支架、床板转动支架、顶拉直线驱动电机，床板转动连接在床板转动支架上，顶拉直线驱动电机的顶拉伸缩杆端头铰接在床板上，床板上还固定有脚扣机构，脚扣机构由固定板、承力板、锁扣道轨、锁杆、锁扣连杆、传动装置、锁扣电机、脚扣环组成，锁扣电机和顶拉直线驱动电机由微电脑电路输出控制。本实用新型安全可靠，人性化设计，智能化控制，理疗健身效果好。

Description

微电脑控制倒吊自动床

技术领域

本实用新型涉及人一种类日常生活用品，具体涉及一种微电脑控制倒吊自动床。

背景技术

在当今世界，人们由于生活节奏的加快、精神的高度集中以及工作学习的压力增大，而对身体健康自顾不暇。人长期处于站立或端坐以及注意力高度集中、高度辛劳，容易引起下肢静脉曲张、痔疮、腰椎盘突出、脊椎骨增生、颈椎骨质增生、肩周炎和心脑血管疾病如脑动脉硬化、脑梗塞、脑血栓、脑萎缩等。而倒立，能使人的身体在一定的时间内处于一种相反的状态，使原来受挤压的部分如腿、腰椎、颈椎得到了舒展，腹腔内部脏器官得到反向作用运动，加速了血液循环，原来受压的地方得到充分供血，改善了血管的张力，增大了脑部的血流量，改善了全身的血液循环，这对预防和治疗上述疾病有着良好的作用。倒立对无疾病的人也是一种很好的健身运动，能改善循环，增强体质。然而，人靠自身长期倒立是不可能的，头与手臂也不可能长期受力。因此，人们迫切需要研制出一种新型倒吊理疗健身床，以满足人们治病健身的需求。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对上述现有技术的不足，而提供一种安全可靠、操作方便、人性化设计、智能化控制、理疗健身效果好的微电脑控制倒吊自动床。

本实用新型采用的技术方案是：这种微电脑控制倒吊自动床，具有床底座、床板，床底座上固定有床板水平支架、床板转动支架、顶拉直线驱动电机，床板通过轴套、轴承、轴杆转动连接在床板转动支架上，顶拉直线驱动电机的顶拉伸缩杆端头铰接在床板上，床板上还安装固定有脚扣机构，脚扣机构由固定板、承力板、锁扣道轨、锁杆、锁扣连杆、传动装置、锁扣电机、脚扣环组成，锁扣道轨、固定板、床板、承力板连接固定在一起，锁扣道轨内具有脚扣环孔和锁杆孔，锁杆在锁杆孔内进出，脚扣环两边下端各有一孔，脚扣环插入锁扣道轨内的脚扣环孔中，并由锁杆一端插入脚扣环下端的孔内锁住定位，锁杆另一端与锁扣连杆连接联动，锁扣电机通过传动装置连接带动锁扣连杆，锁扣电机和顶拉直线驱动电机由微电脑电路输出控制。

上述技术方案中，传动装置由齿轮、齿条组成，齿轮固定在锁扣电机轴端，齿条一端与锁扣连杆连接，齿轮和齿条啮合。

上述技术方案中，锁扣道轨为四套，安装固定在固定板上，固定板固定在床板下面，承力板则固定在床板上面，锁扣道轨、固定板、床板、承力板四者固定在一起。

上述技术方案中，微电脑电路以单片机为核心，其输入端分别连接输入电路、检测电路，其输出端分别连接显示电路、控制电路以及电瓶充放电电路；输入电路由多个功能按键微动开关及电阻、二极管分压电路组成，检测电路由掉电检测和位置检测组成，掉电检测连接于市电整流输出，位置检测为多个磁敏感元件，安装在锁扣导轨内孔底部、床板水平支架上、角度盘旁等处；脚扣环底端与锁杆底端嵌有磁性材料，角度盘均匀分布嵌有磁性材料；控制电路由顶拉直线驱动电机控制电路和锁扣电机控制电路组成，两控制电路都为H桥控制电路。

本实用新型的主要内容归纳如下

1.本实用新型将轴承杆支架即床板转动支架固定在床底座上，床板通过轴承杆上安装的轴承转动，将一台顶拉直线驱动电机安装于床底座上，通过单片机电路控制顶拉直线驱动电机推动床板做0-90°转动；

2.本实用新型设计了脚扣环和锁扣道轨，倒吊人将双脚分别置于脚扣环中，且将脚扣环插入锁扣道轨内，锁扣电机在单片机控制下，推动锁杆插入脚扣环中而将脚扣环锁住，将倒吊人牢牢的置于床板上保证安全；

3.设计一角度盘，安装于同心圆轴杆上，在角度盘中，嵌有磁性材料作为角度计数用；

4.在脚扣环和锁杆端部嵌有磁性材料作为检测到位用；

5.设计掉电检测电路、H桥控制电路和电瓶充放电电路，保证倒吊人员的安全。

本实用新型设计合理，操作方便，安全可靠，人性化设计，智能化控制，功能齐全，技术性能优良。本实用新型能有效改善人体血液、体液循环过程中势能差的减少，显著地减轻心脏和其它脏器的负担，促进神经体液的协同调节，对内脏的下垂具有较好疗效；对运动神经元疾病的康复治疗还具有较好的疗效，并弥补了运动不足而引发的一系列疾病，对恢复健康，预防并发症具有较大意义，而且能起到健康长寿的作用：本实用新型对于下肢静脉曲张、痔疮、腰椎盘突出、脊椎骨增生、颈椎骨质增生、肩周炎和心脑血管疾病如脑动脉硬化、脑梗塞、脑血栓、脑萎缩等具有较好的疗效。这是由于本实用新型能使人的身体在一定时间内处于一种相反状态，而使原受挤压的部分得到舒展，腹腔内部脏器官得到反向作用运动，加速了血液循环，原来受压的地方得到充分供血，也提高了血管的张力，增大了脑部的血流量，因此，这对预防和治疗上述疾病有着良好的作用，同时对于头面部有美容美发和增智健脑保健作用。所以本实用新型既是一种可调控的舒适的人类日常生活用品，又是一种很好的治病健身的医疗理疗器械。

附图说明

图1为本实用新型立体示意图

图2为本实用新型床板45°时侧视图

图3为本实用新型床板水平时侧视图

图4为本实用新型脚扣机构立体示意图

图5为本实用新型脚扣环示意图

图6为本实用新型局部放大图

图7为本实用新型单片机主控电路原理图

图8为本实用新型显示器控制电路原理图

具体实施方式

参见附图，本实用新型由床底座1、床板2、床板水平支架3、床板转动支架4、转动轴套5、轴杆6、轴承7、脚扣环8、锁扣道轨9、锁杆10、锁扣连杆11、齿轮12、齿条13、锁扣电机14、固定板15、承力板16、顶拉直线驱动电机17、顶拉伸缩杆18、角度盘19、单片机20、输入电路21、显示电路22、检测电路23、控制电路24、电瓶充放电电路25、电瓶26、主控箱27等组成。

床底座1、床板2为空心矩形钢管结构，床板转动支架4固定在床底座的横杆上。轴杆6固定在床底座两边的床板转动支架4上。轴杆6的两端分别装有轴承。转动轴套5由上、下两部分组成。上半部先固定在床板2上。然后将床板上的轴套(上半部)放置在轴承上，下半部轴套对准上半部轴套由锣钉扭紧固定。轴承7为床板与床底座的转动支点。顶拉直线驱动电机17底端安装在床底座中部支架上，顶拉直线驱动电机17通过顶拉伸缩杆18上端动安装在离轴杆230mm至260mm的床板支架上，二个轴承和顶拉伸缩杆上端接合点构成床板的三个点平衡。顶拉伸缩杆由蜗杆、丝杆及电机转速来改变伸缩，控制顶起与收回，实现床板的升、降，可控制床板在0°～90°范围内转动。

脚扣机构的固定板15安装固定在床板1下面。脚扣环的承力板16与固定板15、床板1固定连接。四套锁扣道轨9固定在脚扣机构固定板15上。锁扣道轨9内具有脚扣环孔、锁杆孔，锁杆10在锁杆孔内进出。脚扣环8两边下端各有一孔，脚扣环8插入锁扣道轨9内的脚扣环孔内，并由锁杆10插入脚扣环下端的孔内栓住定位。锁杆10与锁扣连杆11联动，锁扣连杆11与齿条13一端连接，齿条13由锁扣电机14带动齿轮12连接传动。当脚扣环8插入锁扣道轨孔内需要加锁时，锁扣电机14带动齿轮推动齿条、锁扣连杆、锁杆。将四根锁杆10分别插入脚扣环下端孔内。当需要开锁时，锁扣电机14带动齿条、连杆及四根锁杆从脚扣环下端孔内拔出。

角度盘19为90°角度盘。在盘面的弧型边上等距离嵌有磁性材料，角度盘安装于轴杆同心圆处。

参见图7、图8实施电路图，CN1与CN2为两个转接插座，外面由14根导线对应相连，承担开关输入和显示信息传递任务。

输入电路由R7、R8、R9、R10、R11、R14、D8、D9、D10、D11、C11及K1、K2、K3、K4组成，K1、K2、K3、K4为功能按键微动开关，控制加锁、开锁和床板上升、下降。当有一开关按下时，在IC1的39脚产生一个中断，同时K端口获得一变化的电压，中断程序对IC1的13脚进行A/D转换，可以判别那一个键按下。

显示电路由IC2、LED1、LED2、G10、G11、G12、G13组成，IC2是七段译码器，型号为MC14513；LED1、LED2双位数码管，型号为KPD-5261C；G10至G13为9013；本路电路为动态扫描显示，显示内容由IC1的28至31脚输出送至IC2译码，由G10、G11、G12、G13控制一位显示。LED1显示床板所处的坡度，LED2显示已倒吊的时间。

输入电路与显示电路装在一个手持小盒中供使用者操作、观看。

检测电路由掉电检测和位置检测组成。掉电检测电路由C1、R1、R2、D5、D6组成。当有市电时，A点为一个高电平。当突然没有市电时，C1为一个10uF小电容，C2、C4为1000uF大电容，由于D5、D6、D7的作用，C2、C4的电荷不可能通过R1、R2放电，而C1的电容电荷很快通过R1、R2放掉。A点电压由高变低，在IC1的37脚产生一个中断，中断程序进行掉电处理。位置检测电路由H1、H2、H3、H4、H5、H6、R12、R13、C12组成，检测工作过程后述。检测点设置于脚扣环插入的锁扣导轨终点、锁杆终点及床板水平支架处和角度盘旁。H1至H6为磁敏感元件。

控制电路由MOS管M1至M4、达林顿管T3至T6、三极管G2至G5和电阻R15至R38、R57、R58组成。M1至M4为IRF9530和IRF530，T3至T6为TIP127和TIP122，G2至G5为9014。

控制电路包括顶拉直线驱动电机控制电路和锁扣电机控制电路，顶拉直线驱动电机控制电路由单片机的两个I/O口控制G2、G3，而G2、G3集电极公共点电压是控制H桥MOS管栅极电压，在公共点上分别有电阻接MOS管栅极，在公共点上还分别有四个电阻R17至R20和R21至R25。当需要电流从M1流向M4时，控制G3截止，在R21、R25分压得到一个安全栅级电压，使M1、M4同时工作；控制G2饱和导通，使G2集电极电压趋向于0V，控制M3、M2截止。同理，当需要电流从M3流向M2时，控制G2截止，在R17、R20分压得到一个安全栅极电压，使M3、M2同时工作；控制G3饱和导通，使G3集电极电压趋向于0V，控制M1、M4截止。

锁扣电机控制电路由单片机的两个I/O口控制G4、G5和直接驱动T4、T6，在G4、G5集电极上分别接有R29、R30和R35、R36，T3的基极接在R29、R30之间，T5的基极接在R35、R36之间，达林顿管T3、T4、T5、T6构成H桥控制电路。当需要电流从T3流向T6时，控制IC1第10脚输出为高，使G4、T3、T6工作；控制IC1第11脚为低，使G5、T5、T4截止。同理，当需要电流从T5流向T4时，控制IC1第11脚为高，使G5、T5、T4工作；控制IC1第10脚为低，使G4、T3、T6截止。

电瓶为24V电源。

掉电检测电路为：在D1、D2、D3、D4整流输出端并接有C1、R1、R2，而R1、R2是串连连接，R1、R2公共点直接与单片机中断口连接，用于检测掉电。在C1、R1公共端串接有D5、D6，用一个或两个二极管阻止C2向R1、R2放电。

电瓶放电电路由J1、J2、R46至R48、G8、D13组成，G8为9014，正常时，J1则处于常闭状态，当需要接通电瓶电源时，单片机控制G8工作，使J2吸合使电瓶供电。

电瓶充电电路由J1、T2、G9、R49至R52组成。T2为TIP127，G9为9014，正常时，J1处于常闭状态，当需要充电时，单片机控制G9、T2工作，对电瓶进行脉冲充电。

本自动床所用单片机是SN1706，IC1是单片机，电机控制采用H桥控制电路，选用MOS管或达林顿管驱动，磁敏感元件采用霍尔DN6851。变压器、整流电路、电源电路、主控电路全部放在主控箱内。

工作原理和工作过程：

第一步：插入脚扣环

插上电源，单片机首先检查床是否处于水平状态。若不是水平状态，H5输出为低，在IC1第2脚将会检测到一个低电平，单片机控制将床板自动放平。若处于水平状态，人坐于床上，将双脚置于脚扣环内，然后将脚扣环插入锁扣道轨内。当脚扣环完全插到位时，由于脚扣环的底端嵌有磁性材料，H3、H4能检测到脚扣环的磁性状态，单片机能从3、5脚读到一个高电平。若H3或H4任一个输出为低，说明脚扣环有一个未插上，单片机不允许进行下步操作。若出现操作，蜂鸣器发出两短声，提示前面的工作未作好。当单片机3、5脚为高时，允许进行下步操作。

第二步：脚扣环上锁

在操作盒上按K1键，单片机根据上步操作，在IC1的第10脚输出为“1”，使G4、T3、T6工作；第11脚输出为“0”，使G5、T4、T5截止；电流从D2A端流向D2B端，使锁扣电机正转，带动齿轮推动齿条、锁扣连杆、锁杆，将四根锁杆沿着锁扣道轨孔插过脚扣环孔，到达锁扣道轨末端。由于在锁杆末端嵌有磁性材料，在H1、H2能检测到锁杆的磁性状态。单片机能从6、7脚读到高电平。只有保证6、7脚都为高电平时，单片机才允许做下步工作。

第三步：将床板调整为一定坡度

人平趟在床板上，在操作盒上按K3键，单片机控制顶拉直线驱动电机工作，在IC1的8脚输出为“1”，使G2导通，使M2、M3截止；在第“9”脚输出为“0”，使G3截止，在R21、R22、R23、R25公共点获得一个10至14V电压，使M1、M4工作，从而使电流从D1A端流向D1B端，使顶拉直线驱动电机正转，将顶拉伸缩杆推出，推动床板以轴承为支点一端抬高，使人置于头低脚高状态，使血液倒流。

若想将坡度增大，继续按K3键。

当到床板离开水平面后，H5输出为低，在IC1的第2脚可读到一个低电平时，开始计数倒吊时间，以分为单位送至LED2显示。同时，当床板以轴杆为中心转动时，角度盘同心转动，H6能检测到嵌在角度盘上磁性材料位置，在C12产生一个低跳变脉冲，在IC1的38脚产生一个中断，在中断处理时校准显示的坡度。

顶拉直线驱动电机推动床板上升、下降，作用在电机上的电压是一个脉冲电压，根据人体的重量有一定的占空比要求，根据输出脉冲的个数，计算出坡度，坡度数值立即送LED1显示。

第四步：静止倒吊

当人体调整到一个合适的坡度，人可闭目养神倒吊静躺在床板上，也可听听悦耳的音乐，也可睡一睡觉，进行几分钟至半小时的倒吊身体锻炼，在地球引力作用下，使血液倒流，使原来受压的地方得到充分放松、舒展，使大脑、颈、颈椎、肩、腰椎等得到充分供血，加速了血流循环，使血流畅通，达到治病强体的目的。

第五步：放下床板

当人在原来的坡度倒吊一段时间，感到坡度大而不舒服，可按K4键，将床板放低。单片机接受K4键输入在IC1第8脚输出“0”，使G2截止，在R17、R18、R19、R20公共点获得一个10至14V电压，使M2、M3工作；在IC1的9脚输出为“1”，使G3导通，使M1、M4截止；从而使电流从D1B端流向D1A端，使顶拉直线驱动电机反转，将顶拉伸缩杆收回，使床板降低。同时，根据输出脉冲的个数，减去坡度数值，坡度数值立即送LED1显示。H6检测角度盘的变化，在中断中对减去坡度数进行校准，使显示的坡度与实际值相同。

倒吊自动床程序可设定最长时间为30分钟，当计时达30分钟，单片机控制床板自动放下。或看操作盒上的显示时间，看达到了时间，可连续按K4键放下床板。在整个放下过程中，根据脉冲输出的个数和H6检测到的角度盘的变化，坡度显示随着床板下降在减少，到达水平位置，坡度显示为0。

第六步：开锁

当单片机检测到床板离开水平位置，单片机不允许任何开锁，确保倒吊人员的安全。

当床板处于水平位置时，按K2键，IC1的第11脚输出为“1”，使G5、T5、T4工作；第10脚输出为“0”，使G4、T3、T6截止；电流从D2B端流向D2A端，使锁扣电机反转，带动齿轮推动齿条、锁扣连杆、锁杆，将四根锁杆从脚扣环孔内抽出，同时H1、H2输出为低电平，单片机在第6、7脚检测到低电平，控制输出脉冲个数，将锁杆从脚扣环孔中完全抽出。此时，人坐起拔出脚扣环，倒吊锻炼结束，关断220V电源。

在倒吊过程中，若遇突然停电，C1电容的容量很小，通过R1、R2很快放电，在A点出现低电平，在IC1的37脚产生一个中断，而C2、C4的容量很大，可以保证单片机较长时间工作，单片机控制使IC1的19脚输出为高，使J2吸合，由于J1处于常闭状态而接通电瓶电源。然后，单片机控制床板放下，确定到水平位置，控制开锁拔出锁杆在19脚输出一个低电平，关断电源。

倒吊自动床在开始工作时，在IC1的18脚输出一个高电平，使J1吸合，控制17脚做A/D转换采样，判断电瓶电压是否低于规定值；采样完毕，在18脚输出一个低电平，使J1释放处于常闭状态。若低于规定值，单片机控制20脚连续输出脉冲，使G9、T2导通，由于J2处于常开，J1处于常闭，向电瓶B24V充电。充电达规定值后，控制20脚输出“0”，结束充电。

锁扣电机、顶拉直线驱动电机工作于24V电压，检测、控制电路工作于5V电压，设备用电安全。

顶拉直线驱动电机升降速度为6mm/秒，脚扣环圆弧周围包有海棉套，人体躺在床板倒吊平衡而舒适。本自动床床板控制在30°以下，也可作仰卧起坐锻炼。

本床适合于健身房、康复中心、医院和家庭使用。人靠自身长期倒立是不可能的，头与手臂不可能同时受力，特加别是50岁以上的老年人，本实用新型采用反吊处理解决此问题。

本实用新型具有结构简单、安全可靠、操作轻松、使用方便、体感舒适、倒吊自然、状态明了、知已知情、适应人群范围广。

Claims (6)

1.一种微电脑控制倒吊自动床，具有床底座、床板，其特征在于床底座上固定有床板水平支架、床板转动支架、顶拉直线驱动电机，床板通过轴套、轴承、轴杆转动连接在床板转动支架上，顶拉直线驱动电机的顶拉伸缩杆端头铰接在床板上，床板上还安装固定有脚扣机构，脚扣机构由固定板、承力板、锁扣道轨、锁杆、锁扣连杆、传动装置、锁扣电机、脚扣环组成，锁扣道轨、固定板、床板、承力板连接固定在一起，锁扣道轨内具有脚扣环孔和锁杆孔，锁杆在锁杆孔内进出，脚扣环两边下端各有一孔，脚扣环插入锁扣道轨内的脚扣环孔中，并由锁杆一端插入脚扣环下端的孔内锁住定位，锁杆另一端与锁扣连杆连接联动，锁扣电机通过传动装置连接带动锁扣连杆，锁扣电机和顶拉直线驱动电机由微电脑电路输出控制。

2.根据权利要求1所述的微电脑控制倒吊自动床，其特征在于所述的传动装置由齿轮、齿条组成，齿轮固定在锁扣电机轴端，齿条一端与锁扣连杆连接，齿轮和齿条啮合。

3.根据权利要求1所述的微电脑控制倒吊自动床，其特征在于锁扣道轨为四套，安装固定在固定板上，固定板固定在床板下面，承力板则固定在床板上面，锁扣道轨、固定板、床板、承力板四者固定在一起。

4.根据权利要求1所述的微电脑控制倒吊自动床，其特征在于微电脑电路以单片机为核心，其输入端分别连接输入电路、检测电路，其输出端分别连接显示电路、控制电路以及电瓶充放电电路；输入电路由多个功能按键微动开关及电阻、二极管分压电路组成，检测电路由掉电检测和位置检测组成，掉电检测连接于市电整流输出，位置检测为多个磁敏感元件，安装在锁扣导轨内孔底部、床板水平支架上、角度盘旁；脚扣环底端与锁杆底端嵌有磁性材料，角度盘均匀分布嵌有磁性材料；控制电路由顶拉直线驱动电机控制电路和锁扣电机控制电路组成，两控制电路都为H桥控制电路。

5.根据权利要求4所述的微电脑控制倒吊自动床，其特征在于顶拉直线驱动电机控制电路由单片机的两个I/O口控制两个三极管G2、G3，而G2、G3集电极公共点电压是控制H桥MOS管栅极电压，在公共点上分别有电阻接MOS管栅极；锁扣电机控制电路由单片机的两个I/O口控制两个三极管G4、G5和直接驱动达林顿管T4、T6，另两个达林顿管T3、T5基极分别连接G4、G5的集电极两串联电阻之中，达林顿管T3、T4、T5、T6构成H桥控制电路。

6.根据权利要求4所述的微电脑控制倒吊自动床，其特征在于掉电检测电路的整流输出串联电阻公共点直接与单片机中断口连接。

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