預警保健床墊的製作方法

2023-07-03 12:54:46 1

專利名稱：預警保健床墊的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種床墊，特別是一種具有預警兼保健功能的床墊。
技術背景目前防火防盜報警系統大都是採用聲光報警，但是這種報警方式只是針對 普通人，對於聾人只有光的報警起作用，而在夜間睡眠時，聾人將完全無法獲 得報警信息，即使是普通人也有可能因睡眠過深而無法獲得報警信息。專利號為200620008784.3的專利提供了一種用於聾人安全緊急警醒的裝置，它主要由 基板、傳動繩、扳機和擊打錘組成，其錘柄和錘頭均為彈性體，錘柄一端通過 固定銷與基板相接，其基板釘在床板底部，使用時，扳機在回位裝置的作用下 發生轉動，張開的擊打錘迅速回位並反覆擊大基板，產生震動，達到驚醒聾人 的目的。該裝置可在遠端叫醒沉睡中的人或盲人，但是該裝置不能檢測是否有 緊急情況，並且不能自動驚醒沉睡中的人或盲人，從而在火災發生時無法保障 生命安全。 發明內容本發明提供一種可自動檢測是否有危險情況，並能自動驚醒沉睡中的人或 盲人的床墊。本發明的解決方案是:在床墊1內安置有震動器2，在床墊1外設置傳感器、控制器3及為其供電的電源系統6。震動器2分布在床墊1的床面內，控制器3 採集傳感器的信號，將其與控制器3內設定的閾值做比較來控制震動器2的啟 動。其中，傳感器包括火焰傳感器，氧氣傳感器，可燃氣體傳感器4，煙霧 傳感器，溫度傳感器，紅外探測器。為保障緊急情況下電力的供應，上述的電源系統6包括有可充電的後備電 池及充電電路，該電源將220V的市電轉換成供震動器2、傳感器、控制器3使 用的直流電。本發明可具有按摩保健功能，上述的控制器3可通過手動來控制震動器2 的啟停，並且可分別控制不同震動器2的啟停。上述的分布在床墊1的床面內的震動器2可均勻分布在床墊1的床面內，也可按人體接觸床墊1的部位分布 在床墊l的床面內。為了用於集體宿舍的警情監控，本發明中的控制器3可將從傳感器採集來 的預警信號通過傳輸網絡發送到外部遠端的監控臺，可以通過有線網絡發送信 息，也可以通過無線網絡發送信息，尤其可利用目前較發達的GPRS網絡將信 息發送到GPRS覆蓋的任意遠端的監控臺。本發明的有益效果是採用上述方案後，遇到緊急情況(火災或竊賊)時 可通過床墊的震動驚醒沉睡中的人或盲人。多種傳感器及備用電池保證高可靠 性。本床墊兼有按摩作用。可併入通信網絡，實現集體宿舍的警情監控。


圖1是本發明的預警保健床墊上震動點的分布示意圖； 圖2是本發明的預警保健床墊中控制器的原理圖。圖3是本發明的預警保健床墊的控制器採用T8030作為GPRS輸出功放時 的電位轉換原理圖。圖中，l床墊，2、震動器，3、控制器，4、可燃氣體傳感器，5、 SIM100-E 模塊電路，6、電源系統。
具體實施方式
本發明主要由多種傳感器組成的探測系統、震動器2和控制器3組成的報 警控制系統、通信系統及為各系統供電的電源系統組成。下面對各個系統分別 加以說明。一、多種傳感器組成的探測系統，通過探測火災發生時室內火焰，氧氣、可 燃氣體、—霧、空氣溫度，來確定火災的發生，通過紅外探測來確定是否有人 進入，從裙判斷是否發生盜竊。下面對本發明用到的各種傳感器分別加以介紹。 火焰傳感器通過XZ2-BZY-60火焰檢測器來探測火焰，它是由控制器與 火焰傳感器集成為一體的紫外火焰監測儀，結構簡單，安裝方便，能可靠地檢 測、監測到火焰是否存在及其狀態的顯示。其工作電壓為DC24V，報警時內部 繼電器導通，輸出24V電壓值，工作溫度-2(TC-8(TC。氧氣傳感器發生火災時空氣中氧氣含量將會發生變化，這是火災發生 時一個很重要的信息。氧氣檢測採用氧氣撿測探頭CGD-I-D02，該探頭量程 為0-30°/。 vol,對應的輸出電流信號為4-20mA，我們在檢測儀和控制器之間接 一個電阻，將電流信號轉化為電壓信號輸入控制器3的帶A/D轉換的管腳AIN1，由控制器3檢測電壓變化。控制器3內由軟體設計一個電壓門限，當 檢測到的電壓達到門限電壓後，控制器3輸出報警信號。工作溫度為-10。C-60 °C，檢測精度3%，反映時間〈OS。可燃氣體傳感器4:火災發生前，通常都伴有可燃氣體洩露，因此檢測可燃 氣體含量可避免火災的發生。可燃氣體檢測採用TGS813可燃氣體傳感器4，該 傳感器可探測天然氣、液化氣、煤氣、 一氧化碳等多種氣體，工作電壓為24V, 加熱絲電壓為5V。如圖2中的可燃氣體傳感器4的電路圖所示，TGS813的引 腳1和引腳3短接後接迴路電壓；弓|腳4和引腳6短接後作為傳感器的信號輸 出端；引腳2和引腳5為傳感器的加熱絲的兩端，外接加熱電壓。TGS813經負 載電阻RL(10K的可調電阻)轉化輸出為電壓信號，電壓信號輸入到S3C44B0X 帶A/D轉換功能的管腳AINO,由S3C44B0X檢測TGS318輸出電壓變化。 S3C44B0X中通過軟體設定電壓門限，當檢測到TGS318輸出電壓超過門限後 進行報警。採用10K的可調電阻作為TGS318的負載電阻RL，輸出信號的範圍 可以通過調整可調電阻的比值實現微調。煙霧傳感器這種傳感器是通常的火災報警系統首選的傳感器。大多數的 火災發生時，首先的物理現象是產生了煙霧，這是火災發生的重要信息。採用 JTY-GD-T12型光電感煙探測器。該探測器工作電壓為DC8V-28V寬電壓，工作 環境為-10'C-5(TC。該探測器內置智能處理器和自動漂移補償算法，內設煙霧濃 度報警門限，當探測煙霧達到報警門限時，探測器報警並輸出5V電壓信號。溫度傳感器採用新型數字溫度傳感器DS18B20,該晶片只佔用一根I/O 數據線傳輸數據，結構簡單，不需要外接電路，測量數據準確可靠。溫度測量 範圍為-55。C-125。C。 DS18B20中的溫度傳感器完成對溫度的測量，用16位符 號擴展的二進位補碼讀數形式提供，以0.0625"C/LSB形式表達，其中S為符號 位。例如+ 125'C的數字輸出為07D0H，十25.0625-C的數字輸出為0191H,這 樣我們也是在S3C44B0X中設定溫度門限對溫度進行監控。紅外探測器紅外探測器是用來檢測是否有小偷進入。採用BISS0001紅外 人體檢測組件，該組件工作電壓為5V，工作溫度為-20'C-7(TC最大探測距離為 7111,有人時可輸出4.25￥髙電平，無人時為OV低電平。紅外探測的傳感器具有 方向性，在安裝時安裝在對著窗子外和門外的方向不會由使用者存在產生誤報 信號。二、 震動器和控制器組成的報警控制系統。震動器2採用普通按摩椅用的震動電機。震動電機使用的電壓一般為 5-24V，可持續轉動3000h以上。控制器3採用基於S3C44BOX構成的電路，包括S3C44BOX、液晶屏、繼 電器、外圍電路等，如圖2。本控制器3選用S3C44BOX作為主控制器，並使用16位總線。S3C44BOX 的AIN0 AIN1、 GPA1 GPA2腳、GPE2 GPE3腳作為各傳感器的接入端。火焰 傳感器、氧氣傳感器分別接入S3C44BOX的AIN0 AIN1腳，可燃氣體傳感器4、 煙霧傳感器的輸出分別通過電阻R4、 R6接入S3C44BOX的GPE2 GPE3腳， AIN0 AIN1、 GPE2 GPE3腳與地線之間分別接電阻RL、 R5、 R7、 R3。溫度 傳感器的輸出直接接入S3C44BOX的GPA1腳,GPA1腳與+5V之間接電阻Rl 。 紅外探測器的輸出通過電阻R9接入S3C44BOX的GPA2腳，且與地之間接電 阻RIO。(如圖2)液晶屏採用ARM7標準配置的NEC 256色240x320/3.5英寸真彩液晶屏， S3C44BOX的B0 B7腳作為液晶屏的數據埠 ， S3C44BOX的VFRAME腳、 VM腳、VLINE腳、VCLK腳作為液晶屏的控制埠，分別經兩個驅動晶片 74HCT245接到液晶屏。 一個74HCT245的A0 A7腳分別接S3C44BOX的B0 B7 腳，其B0 B7腳接到液晶屏。另一個74HCT245的A0 A3分別接S3C44BOX 的VFRAME腳、VM腳、VLINE腳、VCLK腳，其B0 B3腳接到液晶屏。S3C44BOX的GPE3腳作為控制震動電機啟停的埠 ，通過R8接三極體 Ql的控制端(基極)，Ql的發射極接地、集電極接繼電器控制端，繼電器並接 一個保護二極體Dl (如圖2)。通過繼電器控制各震動電機的啟停。震動電機 使用24V電源。若實現按摩功能，可在S3C44BOX的一個輸入埠設置一個手動的開關， 通過輸入開關信號控制震動電機的啟停。若需要床墊1上不同位置的震動電機 分別啟停，需要設置多個手動開關，輸入到S3C44BOX不同的輸入埠，同時 S3C44BOX不同的輸出埠分別控制多個繼電器，不同位置的震動電機分別受 不同繼電器控制，使不同位置的震動電機分別啟停。 三、通信系統S3C44BOX具有可編程通信功能，可實現有線或無線串行通信。本實施例 使用GPRS無線網絡。因S3C44BOX功率較低需要GPRS模塊LT8030進行放大。因LT8030使用RS232接口，本實施例中使用MAX232進行串行通信接口 與RS232接口之間的電平轉換。如圖3， MAX232的T1IN腳接S3C44BOX的 TXD腳，MAX232的TIOUT腳接S3C44BOX的RXD腳。MAX232使用+5V 電源，MAX232的V+腳與+5V間接10nF電容、V-腳與地間接10nF電容,MAX232 的VCC腳與地間接O.lnF電容，MAX232的Cl+腳與Cl-腳間接10nF電容， MAX232的C2+腳與C2-腳間接10nF電容。MAX232的T20UT腳與T1IN腳 接至GPRS模塊LT8030的TXD和RXD。為了更方便地利用GPRS網絡，還可以採用基於SIM100-E的GPRS模塊 (如圖2)。 SIM100-E模塊是SIMCOM公司提供的GPRS模塊，具有標準AT 命令接口，可採用鋰電池供電，電壓範圍為3.3-4.6V,支持GSM900/DCS1800 雙頻，外接SIM卡，可以提供GPRS數據通信、短消息、GSM語音等業務。 在本報警震動床中引入SIM100-E模塊，我們主要使用的是短消息業務。當有 任何一項監控參數超標時，S3C44B0X微處理器會同時給該模塊發出命令，由 模塊中的SIM卡接口電路部分發送一條預先編輯好的簡訊息如"1121室發生 火災"到小區保安或親屬的手機上，簡訊息的內容可以在該模塊的軟體設計中 設定。模塊支持外部SIM卡，可直接與3.0VSIM卡連接，SIMJ/0為SIM輸 入輸出數據接口。對於SIM100-E，串口部分的電平基準為2.8V，可以串接一 個100Q的電阻實現電平的匹配，因此S3C44B0X的TXD和RXD分別通過兩 個100 Q電阻接到SIM100-E的TXD和RXD。 SIM100-E模塊的外圍電路和 元件如圖2所示的SIM100-E模塊電路5。S3C44BOX是可編程晶片，其埠可通過編程實現不同功能，其變化不局 限在以上的方案。 四、電源系統本實施例使用的電源採用5V和24V兩種直流電源。並且備有24V的可充 電蓄電池。本實施例使用的電源包含24V充電電路。其電路組成如下為防止市電斷電時影響該系統工作，在電源系統6中加入了斷電應急電路， 原理圖見圖2的電源系統6。它由交流供電迴路，切換控制電路等組成。其中 變壓器B1起市電檢測與降壓作用，BG1工作在開關狀態。當市電正常時，若 要向蓄電池E充電，則可合上開關K1接通市電，此時，市電通過變壓器B1 降壓，QL整流，C1濾波得到24V直流電。此直流電一方面經R1， R2分壓， 使三極體BG1導通，繼電器J吸合兩動觸頭合向l-l'端，這樣兩觸頭間可直接從A、 B間獲得24V直流電壓。另一方面經二極體D1向蓄電池充電。當市電中斷時，變壓器B1次級與整流電路無電壓輸出，二極體D1和三級 管BG1截止，繼電器J處於釋放狀態，其兩動觸頭合向2-2，端，此時，蓄電池 向兩觸頭間供電。得到24V電壓後，為滿足系統5V電壓需要，通過三端穩壓器GM7805來 獲得DC5V，兩端加電容濾波(輸入端接0.33 U F的電容C25，輸出端接0.1 u F 的電容C26)，為減少7805發熱問題，我們在輸入端串接一個電阻(50Q的電 阻R25)來達到分壓、限流的作用，另外在實際工作中為7805加裝散熱片來條 低溫度。這樣整個系統在市電斷電後仍可正常工作，做到不間斷監控報警。電路中的蓄電池可使用各種類型的24V蓄電池。本實施例中使用鎳氫電池。
權利要求
1. 預警保健床墊，震動器(2)放在床墊(1)內，傳感器、控制器(3)及為其供電的電源放在床墊(1)外，其特徵在于震動器(2)分布在床墊(1)的床面內；控制器(3)採集傳感器的信號，將其與控制器(3)內設定的閾值做比較來控制震動器(2)的啟動。
2. 根據權利要求1所述的預警保健床墊，其特徵在於所述的傳感器包括: 火焰傳感器，氧氣傳感器，可燃氣體傳感器(4)，煙霧傳感器，溫度傳感 器，紅外探測器。
3. 根據權利要求1所述的預警保健床墊，其特徵在於所述的電源帶有可 充電的後備電池及充電電路。
4. 根據權利要求1所述的預警保健床墊，其特徵在於所述的控制器(3)可通過手動來控制震動器(2)的啟停。
5. 根據權利要求4所述的預警保健床墊，其特徵在於所述的控制器(3)可 通過手動來分別控制不同震動器(2)的啟停。
6. 根據權利要求1所述的預警保健床墊，其特徵在於所述的震動器(2)均勻分布在床墊(l)的床面內。
7. 根據權利要求1所述的預警保健床墊，其特徵在於所述的震動器(2)按人體接觸床墊(l)的部位分布在床墊(l)的床面內。
8. 根據權利要求1-7中任一項所述的預警保健床墊，其特徵在於所述的控 制器(3)可通過傳輸網絡，將從傳感器採集來的預警信號傳輸到外部的監控臺。
9. 根據權利要求8所述的預警保健床墊，其特徵在於所述的控制器(3)可通過無線傳輸網絡，將從傳感器採集來的預警信號傳輸到外部的監控臺。
10. 根據權利要求9所述的預警保健床墊，其特徵在於所述的控制器(3)可 通過GPRS傳輸網絡，將從傳感器採集來的預警信號傳輸到外部的監控 臺。
11. 根據權利要求l、 3所述的預警保健床墊，其特徵在於所述的電源電路 如下受開關Kl控制的220V市電經變壓器Bl降壓、整流橋QL整流、電容C1濾波，得到24V直流，該直流通過電阻R12、 Rll分壓，使三極 管BG1工作在開關狀態，220V市電接通時三極體BG1導通，220V市電 斷開時三極體BG1截止；三極體BG1控制繼電器J，繼電器J控制將直 流24V—方面輸出，另一方面經二極體D1向24V蓄電池E充電，或將 蓄電池E的24V輸出；當繼電器J吸合時將直流24V輸出和向24V蓄電 池E充電，當繼電器J斷開時將蓄電池E的24V輸出；輸出的24V直流 電一方面作為24V電源的輸出，另一方面送到電壓轉換晶片7805使其作 為輸出5V的直流電源；在電壓轉換晶片7805兩端加電容C25、 C26濾 波，輸入端電容值為0.33uF，輸入端電容值為0.1liF，並在輸入端串接 50Q的電阻R25來達到分壓、限流的作用，且在實際工作中為7805加裝 散熱片來降低溫度。
全文摘要
預警保健床墊，涉及一種床墊，特別是一種具有預警兼保健功能的床墊。本發明在床墊1內安置有震動器2，在床墊1外設置多種傳感器、控制器3及為其供電的電源系統6。震動器2分布在床墊1的床面內，控制器3採集傳感器的信號，將其與控制器3內設定的閾值做比較來控制震動器2的啟動。其中，傳感器包括火焰傳感器，氧氣傳感器，可燃氣體傳感器4，煙霧傳感器，溫度傳感器，紅外探測器。電源系統6包括有可充電的後備電池及充電電路。本發明中的震動器2具有手動控制機構，使床墊具有按摩保健功能。並且發明中的控制器3可以通過無線網絡發送信息，尤其可利用目前較發達的GPRS網絡將報警信息發送到GPRS覆蓋的任意遠端的監控臺。
文檔編號G08B6/00GK101238936SQ20081010119
公開日2008年8月13日 申請日期2008年2月29日 優先權日2008年2月29日
發明者進 徐, 田景文, 高美娟 申請人:北京聯合大學