專利名稱：多功能防褥瘡護(hù)理床智能控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種護(hù)理床控制裝置，尤其涉及一種多功能防褥瘡護(hù)理床智能控制器。
背景技術(shù)：
多功能防褥瘡護(hù)理床是專為癱瘓病人和長(zhǎng)期臥床不能自理病人而設(shè)計(jì)的一種床具，具有 自動(dòng)翻身、床面交替、自動(dòng)抬臀及左右平移等多項(xiàng)功能，能有效地減少患者身體受壓部位肌 肉的壓迫時(shí)間，有利于血液循環(huán)和通風(fēng)干燥，避免壓迫性潰瘍的發(fā)生，減輕患者痛苦，同時(shí) 也可大大減輕患者陪護(hù)的勞動(dòng)強(qiáng)度。以往防褥瘡護(hù)理床控制器多采用可編程控制器(PLC)作 為控制單元，以時(shí)序控制為主，缺乏故障保護(hù)措施，沒(méi)有直觀的顯示界面，且成本較高。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是為了解決目前防褥瘡護(hù)理床的控制裝置安全性不好，成本較高， 操作不便等問(wèn)題，提供一種具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，人機(jī)界面友好，操作方便，故障保護(hù)措施完善，
造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)的多功能防褥瘡護(hù)理床智能控制器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案
一種多功能防褥瘡護(hù)理床智能控制器，它包括控制面板電路、主控制板電路和繼電器輸 出板電路；其中，
控制面板電路進(jìn)行液晶顯示和按鍵操作，向主控制板電路發(fā)送操作命令，并回讀主控制 板電路的動(dòng)作狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示；
主控制板電路通過(guò)主控核心電路接收控制面板電路的操作命令，通過(guò)輸出驅(qū)動(dòng)電路與繼 電器輸出板電路連接；通過(guò)信號(hào)輸入電路進(jìn)行床體位置檢測(cè)，保障床體不會(huì)因誤動(dòng)作造成損 壞；
繼電器輸出板電路接收到輸出驅(qū)動(dòng)電路控制信號(hào)，通過(guò)多電機(jī)控制電路控制安裝在床體 上的多個(gè)巻布軸電機(jī)和多個(gè)直流推桿電機(jī)工作；同時(shí)多電機(jī)運(yùn)行檢測(cè)電路和多電機(jī)故障檢測(cè) 電路將檢測(cè)的運(yùn)行和故障信號(hào)送入信號(hào)輸入電路；
控制面板電路和主控制板電路之間通過(guò)RS485串行通訊的方式交換信息，組成主從式的 控制結(jié)構(gòu)。
所述控制面板電路包括單片機(jī)UOl、硬件看門狗U02、 RS485串口轉(zhuǎn)換模塊U03、液晶顯 示模塊和4*4鍵盤陣列；單片機(jī)U01的Pl 口連接4*4鍵盤陣列進(jìn)行按鍵掃描檢測(cè)；PO 口總 線與液晶顯示模塊的總線連接，液晶控制信號(hào)線接入P2 口；單片機(jī)UOl的串行接口 RXD、TXD
4接入U(xiǎn)03進(jìn)行RS485電平轉(zhuǎn)換，由U01的P3.3 口控制發(fā)送與接收的切換；硬件看門狗U02 完成上電復(fù)位和程序運(yùn)行監(jiān)測(cè)，在P3.2 口不產(chǎn)生喂狗信號(hào)2.5秒后發(fā)出復(fù)位信號(hào)，確保UOl 不死機(jī)；控制面板電路作為主機(jī)，根據(jù)鍵盤操作命令向主控制板電路發(fā)出動(dòng)作命令，并連續(xù) 回讀主控制板電路的動(dòng)作狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)液晶顯示模塊以漢字形式顯示。
-所述主控核心電路包括單片機(jī)Ul、硬件看門狗U2、 RS48S串口轉(zhuǎn)換U3、數(shù)據(jù)地址鎖存 器U4、掉電保持RAM U5、寫信號(hào)譯碼器U6和讀信號(hào)譯碼器U7。 Ul、 U4、 U5組成標(biāo)準(zhǔn) 的單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀寫電路，U5為內(nèi)帶電池的2K字節(jié)不掉電RAM,無(wú)寫入次數(shù)限制，用 于保存運(yùn)行過(guò)程中的各種實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)；硬件看門狗U2完成上電復(fù)位和程序運(yùn)行監(jiān)測(cè)，在 U1的P3.5 口不產(chǎn)生喂狗信號(hào)2.5秒后發(fā)出復(fù)位信號(hào)，確保U1不死機(jī)；U1的串行接口RXD、 TXD接入U(xiǎn)3進(jìn)行RS485電平轉(zhuǎn)換，主控制板電路作為從機(jī)接平時(shí)工作在接收狀態(tài)，發(fā)送與 接收的切換由P3.4控制，接收到控制面板電路的命令后，執(zhí)行相應(yīng)操作并返送狀態(tài)信息；讀 信號(hào)譯碼器U7通過(guò)地址線和U1的RD讀信號(hào)組合譯碼，輸出8路選通信號(hào)，最多可以讀取 8*8路開關(guān)量信號(hào)輸入；寫信號(hào)譯碼器U6通過(guò)地址線和U1的WR信號(hào)組合譯碼，輸出4路 選通信號(hào)，最大可以輸出4-8路開關(guān)量信號(hào)。
所述信號(hào)輸入電路包括兩個(gè)角度傳感器的6路信號(hào)，各角度傳感器分別安裝在床體巻布 軸電機(jī)上，每個(gè)角度傳感器輸出表示轉(zhuǎn)動(dòng)位置的脈沖信號(hào)、轉(zhuǎn)向信號(hào)和原點(diǎn)信號(hào)共3路，兩 個(gè)角度傳感器均與鎖存器UIO連接，角度傳感器每轉(zhuǎn)輸出1024個(gè)脈沖，脈沖信號(hào)脈寬WOms， Ul每5ms定時(shí)讀取脈沖信號(hào)，根據(jù)轉(zhuǎn)向信號(hào)和原點(diǎn)信號(hào)對(duì)脈沖數(shù)進(jìn)行加減計(jì)數(shù)，保存至掉電 保持RAM U5中，從而確定巻布軸位置，并保證了掉電重新上電后Ul仍能判定巻布軸位置； 信號(hào)輸入電路還包括七對(duì)行程開關(guān)，它們安裝在床體的七只電動(dòng)推桿上，每對(duì)行程開關(guān)均由 一個(gè)高位行程開關(guān)和一個(gè)低位行程開關(guān)組成；各對(duì)行程開關(guān)與鎖存器U8和鎖存器U9連接， 鎖存器U8和鎖存器U9作為輸入緩沖，在U1對(duì)讀譯碼器U7輸出選通信號(hào)的控制下，分時(shí)讀 取信號(hào)狀態(tài)；
同時(shí)直流推桿電機(jī)運(yùn)行信號(hào)和故障信號(hào)采集裝置產(chǎn)生的開關(guān)量信號(hào)送入鎖存器Ull和鎖 存器U12， U1通過(guò)U11和U12在讀譯碼器U7的選通信號(hào)控制下，定時(shí)對(duì)七路推桿電機(jī)的運(yùn) 行和故障信號(hào)進(jìn)行讀取判斷。
所述輸出驅(qū)動(dòng)電路包括9對(duì)繼電器Kl、 K2的驅(qū)動(dòng)，在2只巻布軸電機(jī)和7只直流推桿電 機(jī)上分別安裝一對(duì)繼電器；全部繼電器由3組驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)，每組驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)相同并各自驅(qū)動(dòng) 7只繼電器，每組驅(qū)動(dòng)電路的輸出鎖存器鎖存信號(hào)分別來(lái)自寫譯碼器U6的WYO、 WY1、 WY2;
其中一組驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)輸出鎖存器U13、 7路光電耦合器、 一個(gè)7路驅(qū)動(dòng)器 U14及相應(yīng)電阻，Ul發(fā)出繼電器動(dòng)作信號(hào)，在寫譯碼器U6輸出的選通信號(hào)WYO控制下，鎖存到U13的輸出端，通過(guò)光電耦合器將信號(hào)傳送至24V電源工作的驅(qū)動(dòng)器U14的輸入端，經(jīng) U14驅(qū)動(dòng)后控制7只繼電器動(dòng)作，電阻RP6為光耦輸入限流電阻，電阻RP5、 RP7組成分壓電 阻，以使U14的輸入高低電平達(dá)到規(guī)定的電平要求。
所述多電機(jī)控制電路共有9路，每一路均包括一對(duì)繼電器K1、 K2，它們切換控制直流推 桿電機(jī)或巻布軸電機(jī)的正反轉(zhuǎn)進(jìn)而控制推桿的伸長(zhǎng)、縮短和床面的左右移動(dòng)，繼電器K1、 K2 的常閉觸點(diǎn)互鎖連接防止誤動(dòng)作時(shí)造成電源短路；
運(yùn)行檢測(cè)電路只對(duì)推桿電機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，共有7路，每一路均包括串聯(lián)在直流推桿電機(jī)回 路中的二極管D1、 D2,限流電阻R4和光耦U30，電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的電流會(huì)在Dl、 D2兩端 產(chǎn)生壓降，經(jīng)R4限流后可使光耦U30輸入端發(fā)光，在輸出端產(chǎn)生運(yùn)行信號(hào)；若直流推桿電 機(jī)運(yùn)行時(shí)沒(méi)有該運(yùn)行信號(hào)產(chǎn)生，則可以判定為電機(jī)回路開路；
故障檢測(cè)電路只對(duì)推桿電機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，共有7路，每一路包括串聯(lián)在電機(jī)回路中的自恢 復(fù)保險(xiǎn)絲R3，限流電阻R5和光耦U31，電機(jī)運(yùn)行時(shí)電流在正常范圍內(nèi)，R3的阻值很小，產(chǎn) 生的壓降也很小，不足以使光耦U31的輸入端發(fā)光，光耦輸出端無(wú)信號(hào)輸出；當(dāng)電機(jī)發(fā)生過(guò) 載或短路故障時(shí)，電流大幅增加，R3的阻值迅速變大，從而在兩端產(chǎn)生較大的壓降，這一 電壓經(jīng)R5限流后，使光耦U31輸入端發(fā)光，在輸出端產(chǎn)生故障信號(hào)；主控制板電路信號(hào)輸 入電路采集監(jiān)測(cè)這些信號(hào)，在判斷故障發(fā)生后暫停床體執(zhí)行動(dòng)作，避免造成床體的損壞，并 將故障信息送至控制面板進(jìn)行聲音報(bào)警和LCD故障信息顯示。本實(shí)用新型的智能控制器專為 多功能防褥瘡護(hù)理床而開發(fā)設(shè)計(jì)，以單片機(jī)作為控制核心結(jié)合外圍隔離驅(qū)動(dòng)等硬件電路，通 過(guò)繼電器可分別控制床體的7只電動(dòng)推桿和2只巻布軸電機(jī)的正反向運(yùn)動(dòng)同時(shí)控制器檢測(cè) 床體動(dòng)作位置和巻布軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度，根據(jù)不同的床體動(dòng)作要求，控制各機(jī)械裝置協(xié)調(diào)動(dòng)作，完 成各項(xiàng)床體動(dòng)作功能。本實(shí)用新型的智能控制器專為多功能防褥瘡護(hù)理床而開發(fā)設(shè)計(jì)，以單 片機(jī)作為控制核心結(jié)合外圍隔離驅(qū)動(dòng)等硬件電路，通過(guò)繼電器可分別控制床體的7只電動(dòng)推 桿和2只巻布軸電機(jī)的正反向運(yùn)動(dòng)；同時(shí)控制器檢測(cè)床體動(dòng)作位置和巻布軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度，根據(jù) 不同的床體動(dòng)作要求，控制各機(jī)械裝置協(xié)調(diào)動(dòng)作，完成各項(xiàng)床體動(dòng)作功能。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)為
1. 控制器采用主從式的組成結(jié)構(gòu)，合理地分配了控制功能，簡(jiǎn)化了各部分的硬件結(jié)構(gòu)， 減輕了單片機(jī)的處理工作。
2. 采用漢字液晶顯示器，直觀明確地顯示床體的動(dòng)作過(guò)程、床體位置和故障信息。
3. 采用角度傳感器控制控制巻布軸位置，克服了以時(shí)間控制所產(chǎn)生的累積誤差，精確可靠。
4. 采用PTC自恢復(fù)保險(xiǎn)絲和電流檢測(cè)等檢測(cè)電路，由單片機(jī)智能判斷各電動(dòng)推桿的過(guò)載故障和開路故障，可快速切斷輸出停止動(dòng)作，保證床體不會(huì)因機(jī)械故障而造成床體結(jié)構(gòu)破壞。
5. 采用DC-DC隔離電源、光電耦合、瞬變保護(hù)二極管(TVS)等器件，有效地解決了繼 電器接直流負(fù)載通斷時(shí)所產(chǎn)生的強(qiáng)烈干擾，保證了控制器的可靠運(yùn)行。
6. 具有掉電記憶功能，若床體在工作過(guò)程中掉電，控制器可自動(dòng)記錄斷點(diǎn)，在恢復(fù)供電 后，按"暫停/繼續(xù)"鍵，可從斷點(diǎn)位置繼續(xù)執(zhí)行原動(dòng)作。
7.上電時(shí)通過(guò)規(guī)定的復(fù)合鍵操作可進(jìn)入單機(jī)調(diào)試狀態(tài)，可控制各個(gè)機(jī)械裝置單獨(dú)動(dòng)作， 便于調(diào)試和維修。
本實(shí)用新型的有益效果是本智能控制器具有簡(jiǎn)捷直觀的操作面板，各種操作命令只需 一鍵完成，同時(shí)具備漢字液晶顯示窗口，可動(dòng)態(tài)顯示床體的工作狀態(tài)和位置信息，人機(jī)界面 友好，操作方便，故障保護(hù)措施完善，造價(jià)低。

圖l為本實(shí)用新型的電氣框圖2為控制面板電路電氣原理圖3為主控核心電路電氣原理圖4為信號(hào)輸入電路電氣原理圖5為輸出驅(qū)動(dòng)電路電氣原理圖6為繼電器輸出板電路電氣原理圖7為現(xiàn)有床體的俯視結(jié)構(gòu)示意圖8為圖7的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，1.控制面板電路，2.主控制板電路，3.繼電器輸出板電路，4.主控核心電路， 5.信號(hào)輸入電路，6.電源隔離穩(wěn)壓電路，7.輸出驅(qū)動(dòng)電路，8.運(yùn)行檢測(cè)電路，9.故障檢測(cè) 電路，IO.巻布軸電機(jī)，ll.直流推桿電機(jī)，12.多電機(jī)控制電路。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖l中，它包括控制面板電路l、主控制板電路2和繼電器輸出板電路3;其中，
控制面板電路1進(jìn)行液晶顯示和按鍵操作處理，根據(jù)操作命令向主控制板電路發(fā)送操作 命令，同時(shí)回讀主控制板電路的動(dòng)作狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示；
主控制板電路2通過(guò)主控核心電路4接收控制面板電路1的操作命令，根據(jù)動(dòng)作要求通 過(guò)輸出驅(qū)動(dòng)電路7與繼電器輸出板電路3連接，協(xié)調(diào)控制床體各機(jī)械裝置的正反向運(yùn)動(dòng)通 過(guò)信號(hào)輸入電路5進(jìn)行床體位置檢測(cè)，保障床體不會(huì)因誤動(dòng)作造成損壞；
繼電器輸出板電路3接收到輸出驅(qū)動(dòng)電路7控制信號(hào)，通過(guò)多電機(jī)控制電路控制安裝在床體上的多個(gè)巻布軸電機(jī)10和多個(gè)直流推桿電機(jī)11工作；同時(shí)多電機(jī)運(yùn)行檢測(cè)電路8和多 電機(jī)故障檢測(cè)電路9將檢測(cè)的運(yùn)行和故障信號(hào)送入信號(hào)輸入電路5;
控制面板電路1和主控制板電路2之間通過(guò)RS485串行通訊的方式交換信息，組成主從 式的控制結(jié)構(gòu)。
圖2中，控制面板電路1主要由單片機(jī)UOl、硬件看門狗U02、 RS485串口轉(zhuǎn)換U03、 液晶顯示模塊和4*4鍵盤陣列組成。單片機(jī)UOl的Pl 口連接4*4按鍵陣列進(jìn)行按鍵掃描檢 測(cè)；P0 口總線與液晶顯示器的總線連接，液晶控制信號(hào)線接入P2 口；單片機(jī)U01的串行接 口 RXD、 TXD接入U(xiǎn)03進(jìn)行RS485電平轉(zhuǎn)換，由UOl的P3.3 口控制發(fā)送與接收的切換。硬件 看門狗U02完成上電復(fù)位和程序運(yùn)行監(jiān)測(cè),在P3.2 口不產(chǎn)生喂狗信號(hào)2.5秒后發(fā)出復(fù)位信號(hào)， 確保U01不死機(jī)。液晶顯示器LCD可顯示2*10個(gè)漢字，內(nèi)帶漢字字庫(kù)，支持并行總線接口。 工作方式為控制面板作為主機(jī)，根據(jù)鍵盤操作命令向主控制板發(fā)出動(dòng)作命令，并連續(xù)回讀主 控制板的動(dòng)作狀態(tài)等數(shù)據(jù)，通過(guò)液晶LCD以漢字形式顯示。
圖3中，主控板核心電路4為主控制板的核心，主要由單片機(jī)Ul、硬件看門狗U2、 RS485 串口轉(zhuǎn)換U3、數(shù)據(jù)地址鎖存器U4、掉電保持RAM U5、寫信號(hào)譯碼器U6和讀信號(hào)譯碼器 U7組成。Ul、 U4、 U5組成標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀寫電路，U5選用內(nèi)帶電池的2K字節(jié) 不掉電RAM，沒(méi)有寫入次數(shù)限制，用于保存運(yùn)行過(guò)程中的各種實(shí)吋狀態(tài)數(shù)據(jù)。硬件看門狗U2 完成上電復(fù)位和程序運(yùn)行監(jiān)測(cè)，在Ul的P3.5 口不產(chǎn)生喂狗信號(hào)2.5秒后發(fā)出復(fù)位信號(hào)，確 保Ul不死機(jī)。Ul的串行接口 RXD、 TXD接入U(xiǎn)3進(jìn)行RS485電平轉(zhuǎn)換，主控板作為從機(jī)接 平時(shí)工作在接收狀態(tài)，發(fā)送與接收的切換由P3.4控制，接收到控制面板的命令后，執(zhí)行相應(yīng) 操作并返送狀態(tài)信息。由于床體的位置輸入信號(hào)和驅(qū)動(dòng)輸出很多，單片機(jī)片上的接口資源不 能滿足要求，因此進(jìn)行了輸入輸出口的擴(kuò)展。U7為讀輸入信號(hào)譯碼器，通過(guò)地址線和RD讀 信號(hào)組合譯碼，可以輸出8路選通信號(hào)，最多可以讀取8"路開關(guān)量信號(hào)輸入。U6為寫輸出 信號(hào)譯碼器，通過(guò)地址線和WR信號(hào)組合譯碼，可以輸出4路選通信號(hào)，最大可以輸出4*8 路開關(guān)量信號(hào)。通過(guò)擴(kuò)展?jié)M足了床體輸入輸出的數(shù)量要求，并且通過(guò)地址線統(tǒng)一劃分了 RAM、 讀輸入和寫輸出的地址范圍，沒(méi)有地址交叉沖突，編程時(shí)只要對(duì)不同的地址用MOVX指令操
作，即可完成不同的數(shù)據(jù)讀寫和輸入輸出等功能。
選用不掉電RAM的目的是考慮當(dāng)床體動(dòng)作中突然停電時(shí)，可以保存斷電時(shí)刻的動(dòng)作狀 態(tài)，如動(dòng)作種類、運(yùn)行時(shí)間和角度位置等，重新上電時(shí)床體自動(dòng)進(jìn)入暫停狀態(tài)，按"暫停/ 繼續(xù)"鍵后，床體可以繼續(xù)執(zhí)行掉電前未完成的動(dòng)作，避免位置失控。
圖4中，信號(hào)輸入電路5為主控制板的信號(hào)輸入部分，主要由外部輸入信號(hào)和輸入鎖存 器組成。床體共使用了 7只電動(dòng)推桿，每只推桿都有高位和低位2個(gè)行程開關(guān)信號(hào)，這樣共
8有14路開關(guān)量信號(hào)，由2個(gè)8路鎖存器U8和U9作為輸入緩沖，在Ul對(duì)讀譯碼器輸出選 通信號(hào)的控制下，分時(shí)讀取信號(hào)狀態(tài)。床體的左右平移動(dòng)作是靠2個(gè)巻布軸電機(jī)來(lái)完成的， 為了準(zhǔn)確控制移動(dòng)位置，分別配備了角度傳感器，每個(gè)角度傳感器輸出信號(hào)為表示轉(zhuǎn)動(dòng)位 置的脈沖信號(hào)、轉(zhuǎn)向信號(hào)和原點(diǎn)信號(hào)共3路，通過(guò)U10鎖存器與2只角度傳感器信號(hào)連接。 角度傳感器每轉(zhuǎn)可輸出1024個(gè)脈沖，由于巻布軸運(yùn)行較慢，脈沖信號(hào)脈寬WOms，因此采用 每5ms定時(shí)讀取的方法，結(jié)合軟件數(shù)字濾波采集脈沖信號(hào)，根據(jù)轉(zhuǎn)向信號(hào)和原點(diǎn)信號(hào)對(duì)脈沖 數(shù)進(jìn)行加減計(jì)數(shù)，保存至不掉電RAM U5中，從而確定巻布軸位置，并保證了掉電重新上電 后Ul仍能判定巻布軸位置。為了監(jiān)測(cè)電機(jī)的運(yùn)行情況，還對(duì)7路推桿電機(jī)運(yùn)行信號(hào)和故障 信號(hào)進(jìn)行了采集檢測(cè)，信號(hào)均為開關(guān)量信號(hào)，U1通過(guò)鎖存器U11和U12在讀譯碼器的選通 信號(hào)控制下，定時(shí)進(jìn)行讀取判斷。
圖5中，輸出驅(qū)動(dòng)電路7為主控制板的輸出控制部分，其中7路驅(qū)動(dòng)輸出電路組成如圖 S所示，主要由輸出錟存器U13,、光電耦合器、7路驅(qū)動(dòng)器U14及相應(yīng)電阻組成。由于控制 主板為5V電源工作，繼電器為24V電源工作，Ul輸出的控制信號(hào)需要經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路才能使 繼電器正常動(dòng)作，為了減少繼電器動(dòng)作時(shí)對(duì)主控制電路產(chǎn)生干擾，5V和24V工作電源采用 相互隔離形式，因此使用光電耦合電路將控制信號(hào)傳送到驅(qū)動(dòng)電路。Ul發(fā)出的動(dòng)作信號(hào)，在 寫譯碼器輸出的選通信號(hào)WYO控制下，鎖存到U13的輸出端，通過(guò)光電耦合器將信號(hào)傳送至 24V電源工作的驅(qū)動(dòng)器U14的輸入端，經(jīng)U14驅(qū)動(dòng)后控制繼電器動(dòng)作。電阻RP6為光耦輸入 限流電阻，電阻RP5、 RP7組成分壓電阻，以使U14的輸入高低電平達(dá)到規(guī)定的電平要求。
圖6中，多電機(jī)控制電路12共有9路，每一路均包括一對(duì)繼電器Kl、 K2,它們切換控 制直流推桿電機(jī)或巻布軸電機(jī)的正反轉(zhuǎn)進(jìn)而控制推桿的伸長(zhǎng)、縮短和床面的左右移動(dòng)，繼電 器Kl、 K2的常閉觸點(diǎn)互鎖連接防止誤動(dòng)作時(shí)造成電源短路；
運(yùn)行檢測(cè)電路8只對(duì)推桿電機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，共有7路，每一路均包括串聯(lián)在直流推桿電機(jī) 回路中的二極管D1、 D2，限流電阻R4和光耦U30，電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的電流會(huì)在Dl、 D2兩 端產(chǎn)生壓降，經(jīng)R4限流后可使光耦U30輸入端發(fā)光，在輸出端產(chǎn)生運(yùn)行信號(hào)；若直流推桿 電機(jī)運(yùn)行時(shí)沒(méi)有該運(yùn)行信號(hào)產(chǎn)生，則可以判定為電機(jī)回路開路；
故障檢測(cè)電路9只對(duì)推桿電機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，共有7路，每一路包括串聯(lián)在電機(jī)回路中的自 恢復(fù)保險(xiǎn)絲R3，限流電阻R5和光耦U31,電機(jī)運(yùn)行時(shí)電流在正常范圍內(nèi)，R3的阻值很小， 產(chǎn)生的壓降也很小，不足以使光耦U31的輸入端發(fā)光，光耦輸出端無(wú)信號(hào)輸出；當(dāng)電機(jī)發(fā)生 過(guò)載或短路故障時(shí)，電流大幅增加，R3的阻值迅速變大，從而在兩端產(chǎn)生較大的壓降，這 一電壓經(jīng)R5限流后，使光耦U31輸入端發(fā)光，在輸出端產(chǎn)生故障信號(hào)；主控制板電路信號(hào) 輸入電路采集監(jiān)測(cè)這些信號(hào)，在判斷故障發(fā)生后暫停床體執(zhí)行動(dòng)作，避免造成床體的損壞，并將故障信息送至控制面板進(jìn)行聲音報(bào)警和LCD故障信息顯示。
二只巻布軸電機(jī)沒(méi)有專用的運(yùn)行和故障檢測(cè)電路，對(duì)它們的檢測(cè)是結(jié)合角度傳感器信號(hào) 完成的。當(dāng)巻布軸電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，角度傳感器就會(huì)發(fā)出脈沖和轉(zhuǎn)向信號(hào)，通過(guò)軟件方法可 以判定巻布軸電機(jī)的故障狀態(tài)，若巻布軸電機(jī)運(yùn)行時(shí)沒(méi)有對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)產(chǎn)生，則可判斷為 巻布軸電機(jī)出現(xiàn)故障，暫停執(zhí)行床體動(dòng)作，進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警提示。這樣故障保護(hù)就包括了床 體的所有電機(jī)，保護(hù)措施完善。
電源隔離穩(wěn)壓電路6輸出與24V電源隔離的12V和5V直流電壓。
圖7、圖8給出了現(xiàn)有的床體的結(jié)構(gòu)示意圖，其中巻布軸電機(jī)10分布在床體的兩側(cè)，直 流推桿電機(jī)11共有7個(gè)，其中床體的前后端兩側(cè)各有一個(gè)，在床體中部分別放置三個(gè)。
權(quán)利要求1.一種多功能防褥瘡護(hù)理床智能控制器，其特征是，它包括控制面板電路、主控制板電路和繼電器輸出板電路；其中，控制面板電路進(jìn)行液晶顯示和按鍵操作，向主控制板電路發(fā)送操作命令，并回讀主控制板電路的動(dòng)作狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示；主控制板電路通過(guò)主控核心電路接收控制面板電路的操作命令，通過(guò)輸出驅(qū)動(dòng)電路與繼電器輸出板電路連接，協(xié)調(diào)控制床體各機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)；通過(guò)信號(hào)輸入電路進(jìn)行床體位置檢測(cè)；繼電器輸出板電路接收到輸出驅(qū)動(dòng)電路控制信號(hào)，通過(guò)多電機(jī)控制電路控制安裝在床體上的多個(gè)卷布軸電機(jī)和多個(gè)直流推桿電機(jī)工作；同時(shí)多電機(jī)運(yùn)行檢測(cè)電路和多電機(jī)故障檢測(cè)電路將檢測(cè)的運(yùn)行和故障信號(hào)送入信號(hào)輸入電路；控制面板電路和主控制板電路之間通過(guò)RS485串行通訊的方式交換信息，組成主從式的控制結(jié)構(gòu)。
2. 如權(quán)利要求1所述的多功能防褥瘡護(hù)理床智能控制器，其特征是，所述控制面板電鉻 包括單片機(jī)UOl、硬件看門狗U02、 RS485串口轉(zhuǎn)換模塊U03、液晶顯示模塊和4*4鍵盤陣列； 單片機(jī)U01的Pl 口連接4*4鍵盤陣列進(jìn)行按鍵掃描檢測(cè)；PO 口總線與液晶顯示模塊的總線 連接，液晶控制信號(hào)線接入P2 口；單片機(jī)U01的串行接口 RXD、 TXD接入U(xiǎn)03進(jìn)行RS485 電平轉(zhuǎn)換，由U01的P3.3 口控制發(fā)送與接收的切換；硬件看門狗U02完成上電復(fù)位和程序運(yùn) 行監(jiān)測(cè)；控制面板電路作為主機(jī)，根據(jù)鍵盤操作命令向主控制板電路發(fā)出動(dòng)作命令，并連續(xù) 回讀主控制板電路的動(dòng)作狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)液晶顯示模塊以漢字形式顯示。
3. 如權(quán)利要求1所述的多功能防褥瘡護(hù)理床智能控制器，其特征是，所述主控核心電路 包括單片機(jī)Ul、硬件看門狗U2、RS485串口轉(zhuǎn)換U3、數(shù)據(jù)地址鎖存器U4、掉電保持RAM U5、 寫信號(hào)譯碼器U6和讀信號(hào)譯碼器U7; Ul、 U4、 U5組成標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀寫電路 硬件看門狗U2完成上電復(fù)位和程序運(yùn)行監(jiān)測(cè)；Ul的串行接口 RXD、 TXD接入U(xiǎn)3進(jìn)行RS485 電平轉(zhuǎn)換；主控制板電路作為從機(jī)接平時(shí)工作在接收狀態(tài)，發(fā)送與接收的切換由P3.4控制， 接收到控制面板電路的命令后，執(zhí)行相應(yīng)操作并返送狀態(tài)信息；讀信號(hào)譯碼器U7通過(guò)地址線 和Ul的RD讀信號(hào)組合譯碼；寫信號(hào)譯碼器U6通過(guò)地址線和Ul的WR信號(hào)組合譯碼。
4. 如權(quán)利要求1所述的多功能防褥瘡護(hù)理床智能控制器，其特征是，所述信號(hào)輸入電路 包括兩個(gè)角度傳感器的6路信號(hào)，各角度傳感器分別安裝在床體巻布軸電機(jī)上，每個(gè)角度傳 感器輸出表示轉(zhuǎn)動(dòng)位置的脈沖信號(hào)、轉(zhuǎn)向信號(hào)和原點(diǎn)信號(hào)共3路，兩個(gè)角度傳感器均與鎖存 器U10連接，Ul定時(shí)讀取脈沖信號(hào)，根據(jù)轉(zhuǎn)向信號(hào)和原點(diǎn)信號(hào)對(duì)脈沖數(shù)進(jìn)行加減計(jì)數(shù)，保存至掉電保持RAM U5中；信號(hào)輸入電路還包括七對(duì)行程開關(guān)，它們安裝在床體的七只電動(dòng)推 桿上，每對(duì)行程開關(guān)均由一個(gè)高位行程開關(guān)和一個(gè)低位行程開關(guān)組成；各對(duì)行程開關(guān)與鎖存 器U8和鎖存器U9連接，鎖存器U8和鎖存器U9作為輸入緩沖，在Ul對(duì)讀譯碼器U7輸出 選通信號(hào)的控制下，分時(shí)讀取信號(hào)狀態(tài)；同時(shí)直流推桿電機(jī)運(yùn)行信號(hào)和故障信號(hào)采集裝置產(chǎn)生的開關(guān)量信號(hào)送入鎖存器Ull和鎖 存器U12, U1通過(guò)U11和U12在讀譯碼器U7的選通信號(hào)控制下，定時(shí)對(duì)七路推桿電機(jī)的運(yùn) 行和故障信號(hào)進(jìn)行讀取判斷。
5. 如權(quán)利要求1所述的多功能防褥瘡護(hù)理床智能控制器，其特征是，所述輸出驅(qū)動(dòng)電路 包括9對(duì)繼電器Kl、 K2的驅(qū)動(dòng)，在2只巻布軸電機(jī)和7只直流推桿電機(jī)上分別安裝一對(duì)繼電 器；全部繼電器由3組驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)，每組驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)相同并各自驅(qū)動(dòng)7只繼電器，每組驅(qū)動(dòng) 電路的輸出鎖存器鎖存信號(hào)分別來(lái)自寫譯碼器U6的WYO、 WY1、 WY2;其中一組驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)輸出鎖存器U13、 7路光電耦合器、 一個(gè)7路驅(qū)動(dòng)器 U14及相應(yīng)電阻，Ul發(fā)出繼電器動(dòng)作信號(hào)，在寫譯碼器U6輸出的選通信號(hào)WYO控制下，鎖 存到U13的輸出端，通過(guò)光電耦合器將信號(hào)傳送至24V電源工作的驅(qū)動(dòng)器U14的輸入端，經(jīng) U14驅(qū)動(dòng)后控制7只繼電器動(dòng)作，電阻RP6為光耦輸入限流電阻，電阻RP5、 RP7組成分壓電 阻，以使U14的輸入高低電平達(dá)到規(guī)定的電平要求。
6. 如權(quán)利要求1所述的多功能防褥瘡護(hù)理床智能控制器，其特征是，所述多電機(jī)控制電 路共有9路，每一路均包括一對(duì)繼電器Kl、 K2,繼電器K1、 K2的常閉觸點(diǎn)互鎖連接防止誤 動(dòng)作時(shí)造成電源短路；運(yùn)行檢測(cè)電路只對(duì)推桿電機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，共有7路，每一路均包括串聯(lián)在直流推桿電機(jī)回 路中的二極管D1、 D2,限流電阻R4和光耦U30;故障檢測(cè)電路只對(duì)推桿電機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，共有7路，每一路包括串聯(lián)在電機(jī)回路中的自恢 復(fù)保險(xiǎn)絲R3，限流電阻R5和光耦U31;主控制板電路信號(hào)輸入電路采集監(jiān)測(cè)這些信號(hào)，在 判斷故障發(fā)生后暫停床體執(zhí)行動(dòng)作，并將故障信息送至控制面板進(jìn)行聲音報(bào)警和LCD故障信息顯不。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種多功能防褥瘡護(hù)理床智能控制器。它解決目前防褥瘡護(hù)理床控制裝置安全性不好，成本較高，操作不便等問(wèn)題，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，人機(jī)界面友好，操作方便，故障保護(hù)措施完善，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)為控制面板電路進(jìn)行液晶顯示和按鍵操作處理；主控制板電路通過(guò)主控核心電路接收控制面板電路的操作命令，主控制板的輸出驅(qū)動(dòng)電路與繼電器輸出板電路連接；通過(guò)信號(hào)輸入電路進(jìn)行床體位置檢測(cè)；繼電器輸出板電路接收到輸出驅(qū)動(dòng)電路控制信號(hào)控制電機(jī)動(dòng)作；同時(shí)多電機(jī)運(yùn)行檢測(cè)電路和多電機(jī)故障檢測(cè)電路將檢測(cè)的運(yùn)行和故障信號(hào)送入信號(hào)輸入電路；控制面板電路和主控制板電路之間通過(guò)RS485串行通訊的方式交換信息，組成主從式的控制結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)A61G7/057GK201328963SQ20092001735
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月5日
發(fā)明者侯延進(jìn), 立 孫, 崔新雨, 田永春, 明 白, 董紅海, 敏 許 申請(qǐng)人:山東省科學(xué)院能源研究所