專利名稱：自動變形保健床墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種床墊一一種可以自動改變表面形狀的保健床墊。
背景技術(shù)：
目前，公知的床墊，不論是何種材料和結(jié)構(gòu)的，均表面固定形狀形式，它們的共同特征是或者不能變形或只能微小變形，或者只可被動變形但形變受限，而又是睡臥者本人力所不能為的。對于可波動變形的，盡管可以通過身體不同部位的臥壓，來調(diào)整床墊表面的形狀，但還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足睡臥者健康睡姿的要求。當(dāng)睡臥者仰臥時，床墊表面不能臥壓得如所希望的曲線形狀；而睡臥者側(cè)臥時，又不能被及時改變成應(yīng)有的適合曲線形狀。久而久之，以腰椎變形為主要根源的多種疾病隱患逐漸積累，造成了腰椎 、脊椎、腰、背、四肢等的各種不適或病癥。因此，為從根源上消除上述病因，必須改善當(dāng)前床墊工作方式。這就需要改造當(dāng)前供睡眠者睡臥的床墊，即讓床墊的形狀或不同部位高度隨著睡臥用者的不同睡姿，自動地按睡姿希望而同步變化。

發(fā)明內(nèi)容
為實現(xiàn)床墊的形狀或不同部位高度隨著睡臥者的不同睡姿，自動地按睡姿希望而同步變化，不斷地自動調(diào)整睡臥者的頭、頸、肩、背、腰、胯、臀、腿、膝蓋及腳等受壓程度，即保持睡眠者臥壓部位舒適的狀態(tài)，本發(fā)明提供ー種自動變形保健床墊。自動變形保健床墊的墊芯主體由前氣囊、中氣囊、后氣囊、前氣管、中氣管、后氣管、控制盒和電源線構(gòu)成。前、中、后氣囊平布包裹在墊芯的上層襯瓤夾層中，分別通過前、中、后氣管與控制盒內(nèi)的前、中、后伺服閥相通；控制盒內(nèi)裝配有控制裝置、壓カ傳感器、伺服閥和加壓泵；控制盒內(nèi)的控制裝置由壓カ信號處理控制電路、伺服閥驅(qū)動電路、加壓泵控制執(zhí)行電路和工作電源電路組成，通過電源線引入市電電源。它采用壓控開夫-伺服閥控制方式，通過壓カ控制系統(tǒng)，對床墊的不同部位氣囊進行充、放氣恒壓變形控制。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在床墊體的墊芯上層襯瓤夾層腰臥部即中前部，平布裝嵌扁枕形前氣囊；在床墊體的墊芯上層襯瓤夾層臀臥部即中部，平布裝嵌扁枕形中氣囊；在床墊體的墊芯上層襯瓤夾層股臥部即中后部，緊接中氣囊平布裝嵌扁枕形后氣囊。氣管束中包束有前氣管、中氣管和后氣管；氣管束在控制盒的后端側(cè)面中部引入控制盒。在控制盒正面右側(cè)中部，安裝有舒適度調(diào)節(jié)器；在控制盒正面左側(cè)前部，安裝有電源開關(guān)；在控制盒前端側(cè)面中部，引入電源線?？刂坪袃?nèi)裝配有控制裝置、壓カ傳感器、電氣伺服閥和加壓泵；控制盒內(nèi)的控制裝置由壓カ信號處理控制電路、伺服閥驅(qū)動電路、加壓泵控制執(zhí)行電路和工作電源電路組成，通過電源線引入市電電源。在控制盒內(nèi)，前、中、后氣管的閥前盒內(nèi)段分別安裝有前、中、后壓カ傳感器；前、中、后電氣伺服閥各通過前、中、后氣管的閥后段與高壓管連通，高壓管與加壓泵的高壓輸出ロ連通；加壓泵的低壓輸出ロ連通有低壓管；在高壓管和低壓管之間，有安全閥并聯(lián)貫通。
在加壓泵的近輸出ロ處，由安全閥將高壓管與低壓管相貫聯(lián)，用以發(fā)生過壓吋，從高壓管向低壓管泄壓。在前、中、后氣管閥后段與高壓管的連通處，再連通ー泄壓管，該泄壓管通過泄壓電氣伺服閥分為受控段與放空段。
前、中、后壓カ傳感器的壓カ信號分別通過前、中、后壓カ傳感信號端引入到前壓力信號放大、處理單元、中壓カ信號放大、處理單元和后壓カ信號放大、處理單元，經(jīng)放大、處理后，形成前、中、后壓カ低值信號和前、中、后壓カ高值信號輸出。前、中、后壓カ信號放大、處理単元均由比較、運算、放大電路和光耦分離電路組成。在前、中、后各壓カ信號放大、處理単元，壓カ傳感信號端連接到運算放大器的正向輸入端；運算放大器的輸出端通過分離閾值電位器與下拉光耦的輸入端和上提光耦的輸入端連接，再分別以下拉光耦和上提光耦的輸出端構(gòu)成壓カ低值信號端和壓カ高值信號端。前、中、后各壓カ低值信號和壓カ高值信號通過各壓カ低值信號端和壓カ高值信號端引入到各電氣伺服閥驅(qū)動単元，經(jīng)處理、放大后，形成前電氣伺服閥驅(qū)動信號輸出。前、中、后各電氣伺服閥驅(qū)動単元均由或門處理電路和運算放大電路組成。在前、中、后各電氣伺服閥驅(qū)動単元中，壓カ低值信號端和壓カ高值信號端分別與構(gòu)成或門的兩只ニ極管負(fù)極連接，兩ニ極管的正極均與運算放大器的反相輸入端連接，運算放大器的輸出端即作為電氣伺服閥驅(qū)動信號端。前、中、后各壓カ低值信號分別通過前、中、后對應(yīng)壓カ低值信號端引入到繼電器驅(qū)動單元，經(jīng)處理、放大后，形成繼電器驅(qū)動信號，驅(qū)動固體繼電器動作。以壓控開關(guān)-伺服閥控制方式，利用壓カ感知的壓カ信號和給定的舒適度信號，通過由信號比較放大、處理、變換、驅(qū)動放大、執(zhí)行單元組成的控制系統(tǒng)，對墊芯的前、中、后三個不同氣囊進行充、放氣恒壓變形控制。當(dāng)前(、中或后)氣囊壓カ低于低限值，而后(、中或前)氣囊壓カ處于高、低限值之間時，前(、中或后)壓カ傳感信號通過前(、中或后)壓カ傳感信號端子，經(jīng)前(、中或后)壓カ信號放大、處理単元的放大、處理，形成升高的前(、中或后)壓カ低值信號，而后(、中或前)壓カ低值信號仍為零值或低于閾值狀態(tài)，該信號經(jīng)電氣伺服閥驅(qū)動単元處理、放大，控制前(、中或后)電氣伺服閥開通，而后(、中或前)電氣伺服閥保持關(guān)斷；同時，升高的前(、中或后)壓カ低值信號通過其壓カ低值信號端送入繼電器驅(qū)動單元，經(jīng)繼電器驅(qū)動單元的處理、放大，驅(qū)動繼電器，接通開啟加壓泵電動機，帶動加壓泵為高壓管加壓。高壓管壓力升高一前(、中或后)氣囊壓力升高一前(、中或后)氣囊膨起；當(dāng)前(、中或后)氣囊壓カ達(dá)到或高于低限值時，前(、中或后)壓カ傳感信號通過前(、中或后)壓カ信號放大、處理単元的放大、處理，形成零值或低于閾值的前(、中或后)壓カ低值信號，該信號不能開啟前(、中或后)電氣伺服閥驅(qū)動単元一控制前(、中或后)電氣伺服閥關(guān)斷，保持系統(tǒng)當(dāng)前壓カ和氣囊形態(tài)；同時，零值或低于閾值的前、后壓カ低值信號不能開啟繼電器驅(qū)動單元一繼電器關(guān)斷一加壓泵關(guān)停。當(dāng)前(、中或后)氣囊壓力高于高限值，而后(、中或前)氣囊壓カ處于高、低限值之間時，前(、中或后)壓カ傳感信號通過前(、中或后)壓カ傳感信號端子，經(jīng)前(、中或后)壓カ信號放大、處理単元的放大、處理，形成升高的前(、中或后)壓カ高值信號，而后(、中或前)壓カ高值信號仍為零值或低于閾值狀態(tài)，該信號經(jīng)前電氣伺服閥驅(qū)動単元處理、放大，控制前(、中或后)電氣伺服閥開通，而后(、中或前)電氣伺服閥保持關(guān)斷；同時，降低的前(、中或后)壓カ低值信號通過其壓カ低值信號端送入繼電器驅(qū)動單元，經(jīng)繼電器驅(qū)動單元的處理、放大，控制泄壓電氣伺服閥開通，使得高壓管通過泄壓電氣伺服閥泄壓。高壓管壓力降低一氣管壓力降低一前(、中或后)氣囊壓力降低一前(、中或后)氣囊收落；當(dāng)前(、中或后)氣囊壓力降低達(dá)到或低于高限值時，前(、中或后)壓カ傳感信號通過前(、中或后)壓カ信號放大、處理単元的放大、處理，形成零值或低于閾值的前(、中或后)壓カ高值信號，該信號不能開啟電氣伺服閥驅(qū)動単元一控制電氣伺服閥關(guān)斷，保持系統(tǒng)當(dāng)前壓カ和氣囊形態(tài)。本發(fā)明的有益效果是在實現(xiàn)床墊表面不同部位在按舒適度需要調(diào)整高度的同時，可根據(jù)墊面受壓情況自動地改變形狀，從而使睡臥者毫無憂慮地變換睡姿，即徹底消除了由于床墊形態(tài)不能與睡姿同步變化而導(dǎo)致各種疾病的源頭。另外，由于系統(tǒng)整潔、結(jié)構(gòu)簡單而極易標(biāo)準(zhǔn)化，可以以不同形式，作為醫(yī)院、家庭等床上用品的配套，予以批量生產(chǎn)。


下面結(jié)合附圖所示的實施例對本發(fā)明進ー步說明。
圖I是本發(fā)明的一個實施例——自動變形保健床墊的整體構(gòu)成示意圖。圖2是自動變形保健床墊結(jié)構(gòu)的A-A向剖視(局部)圖。圖3是自動變形保健床墊的氣動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖4是自動變形保健床墊的控制系統(tǒng)電路接線圖。圖5是自動變形保健床墊工作過程的側(cè)臥睡姿狀態(tài)示意圖。圖6是自動變形保健床墊工作過程的仰臥睡姿狀態(tài)示意圖。在圖廣4中1.床墊體，I. I.前氣囊，I. 2.中氣囊，I. 3.后氣囊，2.氣管束，2. I.前氣管，2. 2.中氣管，2. 3.后氣管，3.控制盒，3. a.舒適度調(diào)節(jié)器，3. b.電源開關(guān)，3. I. I.前壓カ傳感器，3. I. 2.中壓カ傳感器，3. I. 3.后壓カ傳感器，3. 2. I.前電氣伺服閥，3. 2. 2.中電氣伺服閥，3. 2. 3.后電氣伺服閥，3. 3.泄壓電氣伺服閥，3. 4.低壓管，3. 5.高壓管，3.6.安全閥，3.7.加壓泵，M為電動機；Vx為泄壓驅(qū)動信號端，g為信號接地端，艮為執(zhí)行電源正極端，V1為前電氣伺服閥驅(qū)動信號端，V2為中電氣伺服閥驅(qū)動信號端，V3為后電氣伺服閥驅(qū)動信號端，S1為前壓カ傳感信號端，S2為中壓カ傳感信號端，S3為后壓カ傳感信號端。在圖3 4中rgl為前舒適度調(diào)節(jié)給定端,rg2為中舒適度調(diào)節(jié)給定端,rg3為后舒適度調(diào)節(jié)給定端，SCl為前壓力信號放大、處理單元，SC2為中壓力信號放大、處理單元，SC3為后壓カ信號放大、處理単元，B1為前壓カ低值信號端，Id1為前壓カ高值信號端，a2為中壓力低值信號端，b2為中壓カ高值信號端，a3為后壓カ低值信號端，b3為后壓カ高值信號端，VDl為前電氣伺服閥驅(qū)動単元，VD2為中電氣伺服閥驅(qū)動単元，VD3為后電氣伺服閥驅(qū)動単元，JDr為繼電器驅(qū)動單元，Pe為繼電器驅(qū)動限流端，P0為繼電器驅(qū)動信號端，J為固體繼電器，J-I為繼電器常開接點，UPS為工作電源變換單元，m、η為市電輸入端。在圖2和圖5、6中由不規(guī)則黑點填充的圖形區(qū)域為床墊墊芯的襯瓤。
具體實施例方式在圖I所示的自動變形保健床墊整體構(gòu)成示意圖和圖2所示的自動變形保健床墊結(jié)構(gòu)A— A向剖視(局部)圖中在床墊體I的墊芯上層襯瓤夾層腰臥部即中前部，平布裝嵌扁枕形前氣囊I. I ;在床墊體I的墊芯上層襯瓤夾層臀臥部即中部，平布裝嵌扁枕形中氣囊I.2 ;在床墊體I的墊芯上層襯瓤夾層股臥部即中后部，緊接中氣囊I. 2平布裝嵌扁枕形后氣囊I. 3。氣管束2中包束有前氣管2. I、中氣管2. 2和后氣管2.3 ;氣管束2的始端在控制盒3的后端側(cè)面中部引入控制盒3。如氣管2. I、中氣管2. 2和后氣管2. 3的末端分別連接到前氣囊I. I、中氣囊I. 2和后氣囊1.3的右側(cè)端，與前氣囊I. I、中氣囊I. 2和后氣囊1.3貫通。在控制盒3正面右側(cè)中部，安裝有舒適度調(diào)節(jié)器3. a ;在控制盒3正面左側(cè)前部，安裝有電源開關(guān)3. b ;在控制盒3前端側(cè)面中部，引入電源線4。在圖I所示的自動變形保健床墊整體構(gòu)成示意圖、圖2所示的自動變形保健床墊 結(jié)構(gòu)A-A向剖視(局部)圖和圖3所示的自動變形保健床墊氣動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中前氣囊I. I、中氣囊I. 2、后氣囊I. 3分別通過前氣管2. I、中氣管2. 2、后氣管2. 3與控制盒內(nèi)的前電氣伺服閥3. 2. I、中電氣伺服閥3. 2. 2、后電氣伺服閥3. 2. 3相通；控制盒內(nèi)裝配有電路結(jié)線、前壓力傳感器3. I. I、中壓カ傳感器3. I. 2、后壓カ傳感器3. I. 3、前電氣伺服閥3. 2. I、中電氣伺服閥3. 2. 2、后電氣伺服閥3. 2. 3，加壓泵3. 7和泄壓電氣伺服閥3.3。加壓泵3. 7采用微型打氣泵；前電氣伺服閥3. 2. I、中電氣伺服閥3. 2. 2、后電氣伺服閥3. 2. 3和泄壓電氣伺服閥3. 3均采用微型負(fù)開ロ單邊雙通電氣伺服閥。在控制盒內(nèi)，前氣管2. I、中氣管2. I和后氣管2. 3的閥前盒內(nèi)段分別安裝有前壓力傳感器3. I. I、中壓カ傳感器3. I. 2、后壓カ傳感器3. I. 3 ;泄壓電氣伺服閥3. 3以泄壓驅(qū)動信號端Vx和信號接地端g作為驅(qū)動輸入端，前電氣伺服閥3. 2. I以執(zhí)行電源正極端氏和前電氣伺服閥驅(qū)動信號端V1作為泄壓驅(qū)動輸入端，中電氣伺服閥3. 2. 2以執(zhí)行電源正極端Ee和中電氣伺服閥驅(qū)動信號端V2作為泄壓驅(qū)動輸入端，后電氣伺服閥3. 2. 3以執(zhí)行電源正極端氏和后電氣伺服閥驅(qū)動信號端V3作為驅(qū)動輸入端；前壓カ傳感器3. I. I以前壓カ傳感信號端S1和信號接地端g作為壓カ信號輸出端，中壓カ傳感器3. I. 2以中壓カ傳感信號端S2和信號接地端g作為壓カ信號輸出端，后壓カ傳感器3. 1.3以后壓カ傳感信號端S3和信號接地端g作為壓カ信號輸出端；前電氣伺服閥3. 2. I、中電氣伺服閥3. 2. 2、后電氣伺服閥3. 2. 3各通過前氣管2. I、中氣管2. 2、后氣管2. 3的閥后段與高壓管3. 5連通，高壓管3. 5與加壓泵3. 7的高壓輸出ロ連通。在前氣管2. I、氣管2. 3閥后段與高壓管3. 5的連通處，再連通ー泄壓管，該泄壓管通過泄壓電氣伺服閥3. 3分為受控段與放空段。加壓泵3. 7的低壓輸出ロ連通有低壓管3. 4，低壓管3. 4的另一端接有空氣過濾器；在加壓泵3. 7的近輸出口處，高壓管3. 5和低壓管3. 4之間，由安全閥3. 6將高壓管3. 5與低壓管3. 4相貫聯(lián)，用以發(fā)生過壓吋，從高壓管3. 5向低壓管3. 4泄壓。在圖3所示的自動變形保健床墊氣動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和圖4所示的自動變形保健床塾控制系統(tǒng)電路接線圖中控制盒內(nèi)的電路結(jié)線由壓力信號處理控制電路、伺服閥驅(qū)動電路、加壓泵控制執(zhí)行電路和工作電源電路組成，通過電源線引入市電電源。壓カ信號處理控制電路包括前壓力信號放大、處理單元SCI、中壓カ信號放大、處理單元SC2和后壓カ信號放大、處理單元SC3，伺服閥驅(qū)動電路包括前電氣伺服閥驅(qū)動單元VD1、中電氣伺服閥驅(qū)動單元VD2和后電氣伺服閥驅(qū)動単元VD3，加壓泵控制執(zhí)行電路包括繼電器驅(qū)動單元JDr、固體繼電器J和加壓泵3. 7的電動機M，工作電源電路包括工作電源變換單元UPS和電源開關(guān)3. b。前壓カ傳感器3. I. I通過前壓カ傳感信號端S1和信號接地端g與前壓カ信號放大、處理単元SCl連接，中壓カ傳感器3. I. 2通過中壓カ傳感信號端S2和信號接地端g與中壓カ信號放大、處理単元SC2連接，后壓カ傳感器3. I. 3通過后壓カ傳感信號端S3和信號接地端g與后壓カ信號放大、處理単元SC3連接；同軸三聯(lián)電位器即舒適度調(diào)節(jié)器3. a的前聯(lián)電位器動臂端和零阻端均連接到前壓カ信號放大、處理単元SCl的前舒適度調(diào)節(jié)給定端rgl，同軸三聯(lián)電位器即舒適度調(diào)節(jié)器3. a的中聯(lián)電位器動臂端和零阻端均連接到中壓カ信號放大、處理単元SC2的中舒適度調(diào)節(jié)給定端rg2，同軸三聯(lián)電位器即舒適度調(diào)節(jié)器3. a的后聯(lián)電位器動臂端和零阻端均連接到后壓カ信號放大、處理単元SC3的后舒適度調(diào)節(jié)給定端rg3，同軸三聯(lián)電位器即舒適度調(diào)節(jié)器3. a的各聯(lián)高阻端均連接到信號接地端g ;前壓カ信號放大、處理単元SCl通過前壓カ低值信號端和前壓カ高值信號端Id1與前電氣伺服閥驅(qū)動單元VDl連接；中壓カ信號放大、處理単元SC2通過中壓カ低值信號端a2和中壓カ高值信號端b2與中電氣伺服閥驅(qū)動単元VD2連接；后壓カ信號放大、處理単元SC3通過后壓カ低值信號端a3和后壓カ高值信號端b3與后電氣伺服閥驅(qū)動単元VD3連接；同時，前壓力信號放大、處理単元SCl通過前壓カ低值信號端和前壓カ高值信號端b1;中壓カ信號放大、處理単元SC2通過中壓カ低值信號端a2和中壓カ高值信號端b2，后壓カ信號放大、處理単元SC3通過后壓カ低值信號端a3和后壓カ高值信號端b3，均連接到繼電器驅(qū)動單元JDr ；、前電氣伺服閥3. 2. I的電磁線圈通過前電氣伺服閥驅(qū)動信號端V1和執(zhí)行電源正極端氏與前電氣伺服閥驅(qū)動単元VDl連接，中電氣伺服閥3. 2. 2的電磁線圈通過中電氣伺服閥驅(qū)動信號端V2和執(zhí)行電源正極端Ee與中電氣伺服閥驅(qū)動単元VD2連接，后電氣伺服閥3. 2. 3的電磁線圈通過后電氣伺服閥驅(qū)動信號端V3和執(zhí)行電源正極端氏與后電氣伺服閥驅(qū)動単元VD3連接；泄壓電氣伺服閥3. 3的電磁線圈通過泄壓驅(qū)動信號端Vx和信號接地端g與繼電器驅(qū)動單元JDr連接；繼電器驅(qū)動單元JDr通過繼電器驅(qū)動限流端Pe和繼電器驅(qū)動信號端P0與固體繼電器J連接；固體繼電器J的繼電器常開接點J-I與加壓泵3. 7的電動機M相串聯(lián)，該串聯(lián)支路跨接在電源開關(guān)3. b的兩輸出接點之間；工作電源變換單元UPS的兩市電輸入端m、η跨接在電源開關(guān)3. b的兩輸出接點之間。前壓カ傳感器3. I. I的壓カ信號通過前壓カ傳感信號端S1引入到前壓カ信號放大、處理単元SC1，經(jīng)放大、處理后，形成前壓カ低值信號和前壓カ高值信號，通過前壓力低值信號端ai和前壓カ高值信號端bi輸出。中壓カ傳感器3. I. 2的壓カ信號通過中壓カ傳感信號端S2引入到中壓カ信號放大、處理単元SC2，經(jīng)放大、處理后，形成中壓カ低值信號和中壓カ高值信號，通過中壓カ低值信號端a2和中壓カ高值信號端b2輸出。后壓カ傳感器3. I. 3的壓カ信號通過后壓カ傳感信號端V3引入到后壓カ信號放大、處理単元SC3，經(jīng)放大、處理后，形成后壓カ低值信號和后壓カ高值信號，通過后壓カ低值信號端a3和后壓カ高值信號端b3輸出。前壓カ信號放大、處理單元SCI、中壓カ信號放大、處理單元SC2和后壓カ信號放大、處理単元SC3均由比較、運算、放大電路和光耦分離電路組成。前壓カ低值信號和前壓カ高值信號通過前壓カ低值信號端和前壓カ高值信號端ん引入到前電氣伺服閥驅(qū)動単元VD1，經(jīng)處理、放大后，形成前電氣伺服閥驅(qū)動信號，通過前電氣伺服閥驅(qū)動信號端V1輸出。中壓カ低值信號和中壓カ高值信號通過中壓カ低值信號端a2和中壓カ高值信號端b2引入到中電氣伺服閥驅(qū)動単元VD2，經(jīng)處理、放大后，形成中電氣伺服閥驅(qū)動信號，通過中電氣伺服閥驅(qū)動信號端V2輸出。后壓カ低值信號和后壓カ高值信號通過后壓カ低值信號端a3和后壓カ高值信號端b3引入到后電氣伺服閥驅(qū)動単元VD3，經(jīng)處理、放大后，形成后電氣伺服閥驅(qū)動信號，通過后電氣伺服閥驅(qū)動信號端V3輸出。前電氣伺服閥驅(qū)動単元VD1、中電氣伺服閥驅(qū)動単元VD2和后電氣伺服閥驅(qū)動單元VD3均由或門處理電路和運算放大電路組成。前壓カ低值信號、中壓カ低值信號和后壓カ低值信號分別通過前壓カ低值信號端ai、中壓カ低值信號端a2和后壓カ低值信號端a3引入到繼電器驅(qū)動單元JDr，經(jīng)處理、放大后，形成繼電器驅(qū)動信號，通過繼電器驅(qū)動信號端P。輸出到固體繼電器J控制端，驅(qū)動固體繼電器J動作。在圖5所示的自動變形保健床墊工作過程的側(cè)臥睡姿狀態(tài)示意圖中前氣囊壓力處于平衡狀態(tài)，即處于處于高、低限值之間，使得該氣囊保持原狀。中氣囊由于受重壓而使其壓カ遠(yuǎn)高于高限值，因而在控制作用下，中氣囊大幅泄壓，使得該氣囊大幅收落。收落后的中氣囊由于壓カ達(dá)到平衡狀態(tài)，即處于處于高、低限值之間，使得該氣囊保持該已收落狀態(tài)。后氣囊壓カ由于稍高于高限值而受控小幅泄壓，使得該氣囊小幅收落。收落后的后氣囊由于壓カ達(dá)到平衡狀態(tài)，即處于處于高、低限值之間，使得該氣囊保持該已收落狀態(tài)。 在圖6所示的自動變形保健床墊工作過程的仰臥睡姿狀態(tài)示意圖中前氣囊由于所在部位懸空使其壓カ低于低限值，因而在控制作用下，前氣囊加壓，使得該氣囊膨起。膨起后的前氣囊由于壓カ達(dá)到平衡狀態(tài)，即處于處于高、低限值之間，使得該氣囊保持該已膨起狀態(tài)。中氣囊由于受重壓而使其壓カ遠(yuǎn)高于高限值，因而在控制作用下，中氣囊大幅泄壓，使得該氣囊大幅收落。收落后的中氣囊由于壓カ達(dá)到平衡狀態(tài)，即處于處于高、低限值之間，使得該氣囊保持該已收落狀態(tài)。后氣囊壓カ處于平衡狀態(tài)，即處于處于高、低限值之間，使得該氣囊保持原狀。
權(quán)利要求
1.一種自動變形保健床墊，其特征是在床墊體的墊芯上層襯瓤夾層腰臥部即中前部，平布裝嵌扁枕形前氣囊；在床墊體的墊芯上層襯瓤夾層臀臥部即中部，平布裝嵌扁枕形中氣囊；在床墊體的墊芯上層襯瓤夾層股臥部即中后部，緊接中氣囊平布裝嵌扁枕形后氣囊；氣管束中包束有前氣管、中氣管和后氣管；氣管束在控制盒的后端側(cè)面中部引入控制盒；在控制盒正面右側(cè)中部，安裝有舒適度調(diào)節(jié)器；在控制盒正面左側(cè)前部，安裝有電源開關(guān)；在控制盒前端側(cè)面中部，引入電源線；控制盒內(nèi)裝配有控制裝置、壓力傳感器、電氣伺服閥和加壓泵；控制盒內(nèi)的控制裝置由壓力信號處理控制電路、伺服閥驅(qū)動電路、加壓泵控制執(zhí)行電路和工作電源電路組成，通過電源線引入市電電源；在控制盒內(nèi)，前、中、后氣管的閥前盒內(nèi)段分別安裝有前、中、后壓力傳感器；前、中、后電氣伺服閥各通過前、中、后氣管的閥后段與高壓管連通，高壓管與加壓泵的高壓輸出口連通；加壓泵的低壓輸出口連通有低壓管；在高壓管和低壓管之間，有安全閥并聯(lián)貫通； 在加壓泵的近輸出口處，由安全閥將高壓管與低壓管相貫聯(lián)，用以發(fā)生過壓時，從高壓管向低壓管泄壓；在前、中、后氣管閥后段與高壓管的連通處，再連通一泄壓管，該泄壓管通過泄壓電氣伺服閥分為受控段與放空段； 前、中、后壓力傳感器的壓力信號分別通過前、中、后壓力傳感信號端引入到前壓力信號放大、處理單元、中壓力信號放大、處理單元和后壓力信號放大、處理單元,經(jīng)放大、處理后，形成前、中、后壓力低值信號和前、中、后壓力高值信號輸出；前、中、后壓力信號放大、處理單元均由比較、運算、放大電路和光耦分離電路組成； 在前、中、后各壓力信號放大、處理單元，壓力傳感信號端連接到運算放大器的正向輸入端；運算放大器的輸出端通過分離閾值電位器與下拉光耦的輸入端和上提光耦的輸入端連接，再分別以下拉光耦和上提光耦的輸出端構(gòu)成壓力低值信號端和壓力高值信號端；前、中、后各壓力低值信號和壓力高值信號通過各壓力低值信號端和壓力高值信號端引入到各電氣伺服閥驅(qū)動單元，經(jīng)處理、放大后，形成前電氣伺服閥驅(qū)動信號輸出； 前、中、后各電氣伺服閥驅(qū)動單元均由或門處理電路和運算放大電路組成；在前、中、后各電氣伺服閥驅(qū)動單元中，壓力低值信號端和壓力高值信號端分別與構(gòu)成或門的兩只二極管負(fù)極連接，兩二極管的正極均與運算放大器的反相輸入端連接，運算放大器的輸出端即作為電氣伺服閥驅(qū)動信號端； 前、中、后各壓力低值信號分別通過前、中、后對應(yīng)壓力低值信號端引入到繼電器驅(qū)動單元，經(jīng)處理、放大后，形成繼電器驅(qū)動信號，驅(qū)動固體繼電器動作； 以壓控開關(guān)-伺服閥控制方式，利用壓力感知的壓力信號和給定的舒適度信號，通過由信號比較放大、處理、變換、驅(qū)動放大、執(zhí)行單元組成的控制系統(tǒng)，對墊芯的前、中、后三個不同氣囊進行充、放氣恒壓變形控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自動變形保健床墊，其特征是在床墊體I的墊芯上層襯瓤夾層腰臥部即中前部，平布裝嵌扁枕形前氣囊I. I ;在床墊體I的墊芯上層襯瓤夾層臀臥部即中部，平布裝嵌扁枕形中氣囊I. 2 ;在床墊體I的墊芯上層襯瓤夾層股臥部即中后部，緊接中氣囊I. 2平布裝嵌扁枕形后氣囊1.3 ;氣管束2中包束有前氣管2. I、中氣管2. 2和后氣管2. 3 ;氣管束2的始端在控制盒3的后端側(cè)面中部引入控制盒3 ;前氣管2. I、中氣管2. 2和后氣管2. 3的末端分別連接到前氣囊I. I、中氣囊I. 2和后氣囊I. 3的右側(cè)端，與前氣囊I.I、中氣囊I. 2和后氣囊I. 3貫通；在控制盒3正面右側(cè)中部，安裝有舒適度調(diào)節(jié)器3. a ；在控制盒3正面左側(cè)前部，安裝有電源開關(guān)3. b ;在控制盒3前端側(cè)面中部，引入電源線4。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自動變形保健床墊，其特征是前氣囊I.I、中氣囊I. 2、后氣囊I. 3分別通過前氣管2. I、中氣管2. 2、后氣管2. 3與控制盒內(nèi)的前電氣伺服閥3. 2. I、中電氣伺服閥3. 2. 2、后電氣伺服閥3. 2. 3相通；控制盒內(nèi)裝配有電路結(jié)線、前壓力傳感器3. I. I、中壓力傳感器3. I. 2、后壓力傳感器3. I. 3、前電氣伺服閥3. 2. I、中電氣伺服閥3.2. 2、后電氣伺服閥3. 2. 3，加壓泵3. 7和泄壓電氣伺服閥3. 3 ;加壓泵3. 7采用微型打氣泵；前電氣伺服閥3. 2. I、中電氣伺服閥3. 2. 2、后電氣伺服閥3. 2. 3和泄壓電氣伺服閥3. 3均采用微型負(fù)開口單邊雙通電氣伺服閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自動變形保健床墊，其特征是在控制盒內(nèi)，前氣管2.I、中氣管2. I和后氣管2. 3的閥前盒內(nèi)段分別安裝有前壓力傳感器3. I. I、中壓力傳感器3. I. 2、后壓力傳感器3. I. 3 ;泄壓電氣伺服閥3. 3以泄壓驅(qū)動信號端Vx和信號接地端g作為驅(qū)動輸入端，前電氣伺服閥3. 2. I以執(zhí)行電源正極端艮和前電氣伺服閥驅(qū)動信號端Vl作為泄壓驅(qū)動輸入端，中電氣伺服閥3. 2. 2以執(zhí)行電源正極端艮和中電氣伺服閥驅(qū)動信號端V2作為泄壓驅(qū)動輸入端，后電氣伺服閥3. 2. 3以執(zhí)行電源正極端艮和后電氣伺服閥驅(qū)動信號端V3作為驅(qū)動輸入端；前壓力傳感器3. I. I以前壓力傳感信號端S1和信號接地端g作為壓力信號輸出端，中壓力傳感器3. I. 2以中壓力傳感信號端S2和信號接地端g作為壓力信號輸出端，后壓力傳感器3. I. 3以后壓力傳感信號端S3和信號接地端g作為壓力信號輸出端；前電氣伺服閥3. 2. I、中電氣伺服閥3. 2. 2、后電氣伺服閥3. 2. 3各通過前氣管2. I、中氣管2.2、后氣管2. 3的閥后段與高壓管3. 5連通，高壓管3. 5與加壓泵3. 7的高壓輸出口連通；在前氣管2. I、氣管2. 3閥后段與高壓管3. 5的連通處，再連通一泄壓管，該泄壓管通過泄壓電氣伺服閥3. 3分為受控段與放空段；加壓泵3. 7的低壓輸出口連通有低壓管3. 4，低壓管3. 4的另一端接有空氣過濾器；在加壓泵3. 7的近輸出口處，高壓管3. 5和低壓管3. 4之間，由安全閥3. 6將高壓管3. 5與低壓管3. 4相貫聯(lián)，用以發(fā)生過壓時，從高壓管3. 5向低壓管3. 4泄壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的自動變形保健床墊，其特征是控制盒內(nèi)的電路結(jié)線由壓力信號處理控制電路、伺服閥驅(qū)動電路、加壓泵控制執(zhí)行電路和工作電源電路組成，通過電源線引入市電電源；壓力信號處理控制電路包括前壓力信號放大、處理單元SCl、中壓力信號放大、處理單元SC2和后壓力信號放大、處理單元SC3，伺服閥驅(qū)動電路包括前電氣伺服閥驅(qū)動單元VD1、中電氣伺服閥驅(qū)動單元VD2和后電氣伺服閥驅(qū)動單元VD3，加壓泵控制執(zhí)行電路包括繼電器驅(qū)動單元JDr、固體繼電器J和加壓泵3. 7的電動機M，工作電源電路包括工作電源變換單元UPS和電源開關(guān)3. b。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的自動變形保健床墊，其特征是前壓力傳感器3.I. I通過前壓力傳感信號端S1和信號接地端g與前壓力信號放大、處理單元SCl連接，中壓力傳感器3. I. 2通過中壓力傳感信號端S2和信號接地端g與中壓力信號放大、處理單元SC2連接，后壓力傳感器3. I. 3通過后壓力傳感信號端S3和信號接地端g與后壓力信號放大、處理單元SC3連接；同軸三聯(lián)電位器即舒適度調(diào)節(jié)器3. a的前聯(lián)電位器動臂端和零阻端均連接到前壓力信號放大、處理單元SCl的前舒適度調(diào)節(jié)給定端rgl，同軸三聯(lián)電位器即舒適度調(diào)節(jié)器3. a的中聯(lián)電位器動臂端和零阻端均連接到中壓力信號放大、處理單元SC2的中舒適度調(diào)節(jié)給定端rg2，同軸三聯(lián)電位器即舒適度調(diào)節(jié)器3. a的后聯(lián)電位器動臂端和零阻端均連接到后壓力信號放大、處理單元SC3的后舒適度調(diào)節(jié)給定端rg3，同軸三聯(lián)電位器即舒適度調(diào)節(jié)器3. a的各聯(lián)高阻端均連接到信號接地端g ;前壓力信號放大、處理單元SCl通過前壓力低值信號端和前壓力高值信號端Id1與前電氣伺服閥驅(qū)動單元VDl連接；中壓力信號放大、處理單元SC2通過中壓力低值信號端a2和中壓力高值信號端b2與中電氣伺服閥驅(qū)動單元VD2連接；后壓力信號放大、處理單元SC3通過后壓力低值信號端a3和后壓力高值信號端b3與后電氣伺服閥驅(qū)動單元VD3連接；同時，前壓力信號放大、處理單元SCl通過前壓力低值信號端％和前壓力高值信號端匕，中壓力信號放大、處理單元SC2通過中壓力低值信號端a2和中壓力高值信號端b2，后壓力信號放大、處理單元SC3通過后壓力低值信號端a3和后壓力高值信號端b3，均連接到繼電器驅(qū)動單元JDr ;前電氣伺服閥3. 2. I的電磁線圈通過前電氣伺服閥驅(qū)動信號端V1和執(zhí)行電源正極端Ee與前電氣伺服閥驅(qū)動單元VDl連接，中電氣伺服閥3. 2. 2的電磁線圈通過中電氣伺服閥驅(qū)動信號端V2和執(zhí)行電源正極端艮與中電氣伺服閥驅(qū)動單元VD2連接，后電氣伺服閥3. 2. 3的電磁線圈通過后電氣伺服閥驅(qū)動信號端V3和執(zhí)行電源正極端艮與后電氣伺服閥驅(qū)動單元VD3連接；泄壓電氣伺服閥3. 3的電磁線圈通過泄壓驅(qū)動信號端Vx和信號接地端g與繼電器驅(qū)動單元JDr連接；繼電器驅(qū)動單元JDr通過繼電器驅(qū)動限流端pe和繼電器驅(qū)動信號端P。與固體繼電器J連接；固體繼電器J的繼電器常開接點J-I與加壓泵3. 7的電動機M相串聯(lián)，該串聯(lián)支路跨接在電源開關(guān)3. b的兩輸出接點之間；工作電源變換單元UPS的兩市電輸入端m、n跨接在電源開關(guān)3. b的兩輸出接點之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的自動變形保健床墊，其特征是前壓力傳感器3.I. I的壓力信號通過前壓力傳感信號端81引入到前壓力信號放大、處理單元SC1，經(jīng)放大、處理后，形成前壓力低值信號和前壓力高值信號，通過前壓力低值信號端和前壓力高值信號端Id1輸出；中壓力傳感器3. I. 2的壓力信號通過中壓力傳感信號端S2引入到中壓力信號放大、處理單元SC2，經(jīng)放大、處理后，形成中壓力低值信號和中壓力高值信號，通過中壓力低值信號端a2和中壓力高值信號端b2輸出；后壓力傳感器3. I. 3的壓力信號通過后壓力傳感信號端V3引入到后壓力信號放大、處理單元SC3，經(jīng)放大、處理后，形成后壓力低值信號和后壓力高值信號，通過后壓力低值信號端a3和后壓力高值信號端b3輸出； 前壓力信號放大、處理單元SCI、中壓力信號放大、處理單元SC2和后壓力信號放大、處理單元SC3均由比較、運算、放大電路和光耦分離電路組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自動變形保健床墊，其特征是前壓力低值信號和前壓力高值信號通過前壓力低值信號端B1和前壓力高值信號端Id1引入到前電氣伺服閥驅(qū)動單元VD1，經(jīng)處理、放大后，形成前電氣伺服閥驅(qū)動信號，通過前電氣伺服閥驅(qū)動信號端V1輸出；中壓力低值信號和中壓力高值信號通過中壓力低值信號端a2和中壓力高值信號端b2引入到中電氣伺服閥驅(qū)動單元VD2，經(jīng)處理、放大后，形成中電氣伺服閥驅(qū)動信號，通過中電氣伺服閥驅(qū)動信號端％輸出；后壓力低值信號和后壓力高值信號通過后壓力低值信號端％和后壓力高值信號端b3引入到后電氣伺服閥驅(qū)動單元VD3，經(jīng)處理、放大后，形成后電氣伺服閥驅(qū)動信號，通過后電氣伺服閥驅(qū)動信號端V3輸出； 前電氣伺服閥驅(qū)動單元VDl、中電氣伺服閥驅(qū)動單元VD2和后電氣伺服閥驅(qū)動單元VD3均由或門處理電路和運算放大電路組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自動變形保健床墊，其特征是前壓力低值信號、中壓力低值信號和后壓力低值信號分別通過前壓力低值信號端S1、中壓力低值信號端a2和后壓力低值信號端a3弓丨入到繼電器驅(qū)動單元JDr，經(jīng)處理、放大后，形成繼電器驅(qū)動信號，通過繼電器驅(qū)動信號端P。輸出到 固體繼電器J控制端，驅(qū)動固體繼電器J動作。
全文摘要
一種自動變形保健床墊。自動變形保健床墊的墊芯主體由前氣囊、中氣囊、后氣囊、前氣管、中氣管、后氣管、控制盒和電源線構(gòu)成。前、中、后氣囊平布包裹在墊芯的上層襯瓤夾層中，分別通過前、中、后氣管與控制盒內(nèi)的前、中、后伺服閥相通；控制盒內(nèi)裝配有控制裝置、壓力傳感器、伺服閥和加壓泵；控制盒內(nèi)的控制裝置由壓力信號處理控制電路、伺服閥驅(qū)動電路、加壓泵控制執(zhí)行電路和工作電源電路組成，通過電源線引入市電電源。它采用壓控開關(guān)-伺服閥控制方式，通過壓力控制系統(tǒng)，對床墊的不同部位氣囊進行充、放氣恒壓變形控制。
文檔編號A61G7/05GK102657454SQ20121015158
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者屈百達(dá) 申請人:江南大學(xué)