本發(fā)明涉及床上用品領(lǐng)域，特別是涉及一種智能溫控床墊及其控制方法。

背景技術(shù)：

市面上加熱床墊、電熱毯產(chǎn)品層出不窮，各個(gè)廠家之間加熱方式也不斷更新迭代，如何為用戶提高產(chǎn)品加熱的精準(zhǔn)性和安全性，以及產(chǎn)品智能化升級(jí)成為目前同行之間的首要解決的問(wèn)題。

目前的加熱床墊或電熱毯之列一般都采用金屬電熱絲材料作為發(fā)熱源頭，這種方式可能會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體略有危害的電磁波，而且成本及安全方面不占優(yōu)勢(shì)，同時(shí)無(wú)差別大面積發(fā)熱，導(dǎo)致電力能源浪費(fèi)嚴(yán)重，容易引起安全事故的發(fā)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種智能溫控床墊及其控制方法，其通過(guò)將床墊子單元自下而上由慢回彈記憶材料、壓電傳感層和壓感加熱主控層以及氧化銅纖維編織面料層構(gòu)成，將壓感傳感器和溫度傳感器安置在壓電傳感層，加熱單元置于壓感加熱主控層，各床墊子單元按要求連接置于床墊支撐結(jié)構(gòu)上，利用系統(tǒng)控制模塊輸出相應(yīng)控制信號(hào)如脈寬調(diào)制信號(hào)PWM、傳感器選擇信號(hào)PTZsel、床墊子單元選擇信號(hào)Sel、床墊子單元加熱選擇信號(hào)HeaterSel控制加熱模塊及傳感器模塊，以使加熱模塊在系統(tǒng)控制模塊的控制下對(duì)各床墊子單元進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)了對(duì)床墊的智能溫度控制。

為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提出一種智能溫控床墊，包括：

傳感器模塊，用于在系統(tǒng)控制模塊的控制邏輯的控制下實(shí)現(xiàn)各床墊子單元壓力和溫度的檢測(cè)，并將各傳感器輸出的模擬電壓經(jīng)多路選擇器依次傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；

模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述傳感器模塊輸出的模擬信號(hào)經(jīng)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到粗略壓力和溫度信號(hào)，并傳輸給系統(tǒng)控制模塊；

系統(tǒng)控制模塊，用于將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊輸出的粗略壓力和溫度信號(hào)進(jìn)行處理并顯示，根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果輸出相應(yīng)控制信號(hào)至所述傳感器模塊以及加熱模塊；

加熱模塊，用于在所述系統(tǒng)控制模塊的控制下對(duì)各床墊子單元進(jìn)行加熱。

進(jìn)一步地，所述傳感器模塊包括多個(gè)傳感器單元、一第一多路選擇器以及緩沖器，所述緩沖器輸入端接所述系統(tǒng)控制模塊，輸出端接各傳感器單元，該第一多路選擇器輸入端接各傳感器單元，輸出端接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，控制端接所述系統(tǒng)控制模塊輸出的床墊子單元選擇信號(hào)Sel。

進(jìn)一步地，各傳感器單元包括一壓感傳感器、一溫度傳感器、一基準(zhǔn)溫度端子、一開關(guān)以及一第二多路選擇器，所述壓感傳感器正端連接電源，負(fù)端通過(guò)開關(guān)接地，所述壓感傳感器輸出端、溫度傳感器輸出端以及基準(zhǔn)溫度端子連接至所述第二多路選擇器的輸入端，所述第二多路選擇器的輸出端接所述第一多路選擇器的輸入端，控制端連接所述系統(tǒng)控制模塊輸出的傳感器選擇信號(hào)PTZsel。

進(jìn)一步地，所述加熱模塊包括分路器以及多個(gè)加熱單元，所述分路器接收所述系統(tǒng)控制模塊輸出的脈寬調(diào)制信號(hào)PWM以及床墊子單元加熱選擇信號(hào)HeaterSel，輸出端接一加熱單元以控制加熱單元對(duì)各床墊子單元加熱。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)控制模塊包括信號(hào)處理電路、接口電路、控制邏輯及其外圍阻容器件，所述系統(tǒng)控制模塊的信號(hào)處理電路輸出的壓力和溫度信號(hào)至所述接口電路，所述接口電路連接輸入輸出模塊，其輸出喚醒信號(hào)連接至所述控制邏輯，所述控制邏輯輸出所述傳感器選擇信號(hào)PTsel、床墊子單元選擇信號(hào)Sel、脈寬調(diào)制信號(hào)PWM、床墊子單元加熱選擇信號(hào)HeaterSel。

進(jìn)一步地，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的采樣控制端和采樣許可以及通信端連接至所述系統(tǒng)控制模塊的邏輯控制和接口電路，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊輸出的粗略壓力和溫度信號(hào)連接至所述系統(tǒng)控制模塊的信號(hào)處理電路。

進(jìn)一步地，所述床墊還包括輸入輸出模塊，所述輸入輸出模塊由液晶顯示模塊、按鍵或鍵盤組成，連接所述系統(tǒng)控制模塊的接口電路，用于顯示和設(shè)定壓力和溫度等參數(shù)。

進(jìn)一步地，各床墊子單元自下而上包括慢回彈記憶材料、壓電傳感層和壓感加熱主控層以及氧化銅纖維編織面料層，所述壓感傳感器和溫度傳感器安置在壓電傳感層，加熱單元置于壓感加熱主控層，各床墊子單元按要求連接置于床墊支撐結(jié)構(gòu)上。

進(jìn)一步地，所述床墊由若干個(gè)圓柱形單個(gè)床墊子單元構(gòu)成，每一個(gè)單個(gè)床墊子單元可以單獨(dú)壓感加熱，每一個(gè)單個(gè)床墊子單元之間使用圓形的凹凸配位卡扣件相互配合連接，在凹凸配位卡扣件上制作電極觸點(diǎn)，供數(shù)據(jù)及電源供電，按照個(gè)性需求將需要組裝的器件拼裝成所需的形狀。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供一種智能溫控床墊的控制方法，包括如下步驟：

步驟一，利用傳感器模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)各床墊子單元的壓力和溫度的檢測(cè)，并將傳感器模塊輸出的模擬電壓經(jīng)多路選擇器依次傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；

步驟二，利用模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將所述傳感器模塊輸出的模擬信號(hào)經(jīng)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到粗略壓力和溫度信號(hào)，并傳輸給系統(tǒng)控制模塊。

步驟三，所述系統(tǒng)控制模塊將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊輸出的粗略壓力和溫度信號(hào)進(jìn)行處理并顯示，并根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果輸出相應(yīng)控制信號(hào)至加熱模塊、傳感器模塊以對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)控制；

步驟四，所述加熱模塊在所述系統(tǒng)控制模塊的控制下對(duì)各床墊子單元進(jìn)行加熱。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種智能溫控床墊及其控制方法通過(guò)將床墊子單元自下而上由慢回彈記憶材料、壓電傳感層和壓感加熱主控層以及氧化銅纖維編織面料層構(gòu)成，將壓感傳感器和溫度傳感器安置在壓電傳感層，加熱單元置于壓感加熱主控層，各床墊子單元按要求連接置于床墊支撐結(jié)構(gòu)上，利用系統(tǒng)控制模塊輸出相應(yīng)控制信號(hào)如脈寬調(diào)制信號(hào)PWM、傳感器選擇信號(hào)PTZsel、床墊子單元選擇信號(hào)Sel、床墊子單元加熱選擇信號(hào)HeaterSel控制加熱模塊及傳感器模塊，以使加熱模塊在系統(tǒng)控制模塊的控制下對(duì)各床墊子單元進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)了對(duì)床墊的智能溫度控制。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明一種智能溫控床墊的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例中模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的電路示意圖；

圖3為本發(fā)明較佳實(shí)施例中加熱單元的電路示意圖；

圖4為本發(fā)明較佳實(shí)施例中床墊子單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明較佳實(shí)施例中床墊子單元的拼裝示意圖；

圖6為本發(fā)明較佳實(shí)施例中床墊子單元的拼裝結(jié)構(gòu)示意圖

圖7及圖8為本發(fā)明較佳實(shí)施例中床墊外形示意圖；

圖9為一種智能溫控床墊的控制方法的步驟流程圖。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)特定的具體實(shí)例并結(jié)合附圖說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明亦可通過(guò)其它不同的具體實(shí)例加以施行或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾與變更。

圖1本發(fā)明一種智能溫控床墊的電路結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，本發(fā)明一種智能溫控床墊，包括：傳感器模塊10、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊20、系統(tǒng)控制模塊30、加熱模塊40、輸入輸出模塊50、床墊子單元及其支撐構(gòu)件60。

其中，傳感器模塊10由多個(gè)傳感器單元、多路選擇器M0以及緩沖器BUF1構(gòu)成，每個(gè)傳感器單元由壓感傳感器Sk(僅示出S1，其中S2-Sn未示出)、溫度傳感器Tk(僅示出T1，其中T2-Tn未示出)、基準(zhǔn)溫度端子Zk(僅示出Z1，其中Z2-Zn未示出)、多路選擇器Mk(僅示出M1，其中M2-Mn未示出)、開關(guān)Kk(僅示出K1，其中K2-Kn未示出)構(gòu)成，用于在系統(tǒng)控制模塊30的控制邏輯的控制下實(shí)現(xiàn)各床墊子單元壓力和溫度的檢測(cè)，并將各傳感器輸出的模擬電壓經(jīng)多路選擇器依次傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊20；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊20，用于將傳感器模塊10輸出的模擬信號(hào)AD經(jīng)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到粗略壓力和溫度信號(hào)RawPT，并傳輸給系統(tǒng)控制模塊30的信號(hào)處理電路DSP；系統(tǒng)控制模塊30由信號(hào)處理電路DSP、接口電路I/O、控制邏輯及其外圍阻容器件組成，用于將模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊20輸出的粗略壓力和溫度信號(hào)RawPT進(jìn)行處理并顯示，根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果輸出相應(yīng)控制信號(hào)如脈寬調(diào)制信號(hào)PWM、傳感器選擇信號(hào)PTZsel、床墊子單元選擇信號(hào)Sel、床墊子單元加熱選擇信號(hào)HeaterSel；加熱模塊40由分路器MH0、多個(gè)加熱單元H1-Hn(其中H2-Hn未示出)組成，用于在系統(tǒng)控制模塊30的控制下對(duì)床墊子單元進(jìn)行加熱；輸入輸出模塊50由液晶顯示模塊LCD、按鍵或鍵盤組成，用于顯示和設(shè)定壓力和溫度等參數(shù)。

壓感傳感器Sk(本實(shí)施例以S1為例)正端連接電源Vs，其負(fù)端通過(guò)開關(guān)Kk接地，壓感傳感器Sk輸出端、溫度傳感器Tk(本實(shí)施例以T1為例)以及基準(zhǔn)溫度端子Zk(本實(shí)施例以Z1為例)連接至多路選擇器Mk(本實(shí)施例以M1為例)的輸入端，多路選擇器Mk的控制端連接傳感器選擇信號(hào)PTZsel，多路選擇器M1-Mn的輸出端連接至多路選擇器M0的輸入端，多路選擇器M0的控制端連接床墊子單元選擇信號(hào)Sel，多路選擇器M0的輸出端AD連接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊20的輸出端，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊20的采樣控制端和采樣許可Sample/EN以及通信端連接至系統(tǒng)控制模塊30的邏輯控制和接口電路I/O，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊20的輸出粗略壓力和溫度信號(hào)RawPT連接至系統(tǒng)控制模塊30的信號(hào)處理DSP，系統(tǒng)控制模塊30的信號(hào)處理DSP輸出的壓力Presure和溫度信號(hào)Temprature連接系統(tǒng)控制模塊30的接口電路I/O，系統(tǒng)控制模塊30的接口電路I/O連接輸入輸出模塊，其輸出喚醒信號(hào)Wake連接至控制邏輯，系統(tǒng)控制模塊30的控制邏輯輸出傳感器選擇信號(hào)PTZsel、床墊子單元選擇信號(hào)Sel、脈寬調(diào)制信號(hào)PWM、床墊子單元加熱選擇信號(hào)HeaterSel至多路選擇器M1-Mn、多路選擇器M0、分路器MH0。

圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例中模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的電路示意圖。在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊20包括帶模擬信號(hào)處理的ADC(如AD7715)、基準(zhǔn)電壓電路(如AD780)及其外圍阻容和晶體，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊20的采樣控制端和采樣許可Sample/EN以及通信端連接至系統(tǒng)控制模塊30的邏輯控制和接口電路I/O，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊20的輸出粗略壓力和溫度信號(hào)RawPT連接至系統(tǒng)控制模塊30的信號(hào)處理DSP。上電后，系統(tǒng)控制模塊30通過(guò)P1.3發(fā)送復(fù)位信號(hào)使AD7715復(fù)位，在片選信號(hào)P1.6置低時(shí)選中芯片，通過(guò)向P1.2發(fā)送時(shí)鐘，通過(guò)P1.4可以寫入數(shù)據(jù)，在完成AD轉(zhuǎn)換后，AD771512腳向系統(tǒng)控制模塊30之P1.7發(fā)送數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒信號(hào)，通過(guò)P1.4可以讀出數(shù)據(jù)，AD780產(chǎn)生的參考電壓連接至AD7715的參考輸入正端，Ad7715之參考輸入負(fù)端和模擬信號(hào)輸入負(fù)端接地，其模擬信號(hào)輸入正端通過(guò)電阻R6連接至多路選擇器M0之輸出端，電容C2用于濾除輸入信號(hào)的雜波，Ad7715之時(shí)鐘端按要求連接晶體Y1和負(fù)載電容C3、C4，電容C8用于濾波。

圖3為本發(fā)明較佳實(shí)施例中加熱單元的電路示意圖。在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，每個(gè)加熱單元由光電隔離器件(如MOC3063)、可控硅(如BTA16)及外圍阻容器件組成。MOC3063之1腳(內(nèi)部發(fā)光二極管正端)通過(guò)電阻連接至電源，MOC3063之2腳(內(nèi)部發(fā)光二極管負(fù)端)連接脈寬調(diào)制信號(hào)PWM_3063，MOC3063之3、4腳為內(nèi)部過(guò)零檢測(cè)器的輸入和輸出端口，MOC3063之3腳通過(guò)電阻R25連接至可控硅Q2輸入端和加熱片插頭P12之負(fù)端，MOC3063之4腳連接至可控硅Q2之控制端，同時(shí)通過(guò)電阻R27連接至可控硅Q2輸出端(交流電零線)，RC網(wǎng)絡(luò)電阻R26和電容C33串連后并接于可控硅Q2之輸入端和輸出端間用于消除毛刺和放電，加熱片插頭P12之正端通過(guò)保險(xiǎn)絲B1連接至交流電火線，P13為3線交流電連接器，加熱片連接至熱片插頭P12。

圖4為本發(fā)明較佳實(shí)施例中床墊子單元的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，各床墊子單元自下而上包含慢回彈記憶材料1、壓電傳感層和壓感加熱主控層2以及氧化銅纖維編織面料層3，壓感傳感器和溫度傳感器安置在壓電傳感層，加熱單元置于壓感加熱主控層，床墊子單元按要求連接置于床墊支撐結(jié)構(gòu)上。

圖5為本發(fā)明較佳實(shí)施例中各床墊子單元拼裝示意圖。本發(fā)明中，床墊主要由若干圓柱形單個(gè)床墊子單元構(gòu)成，每一個(gè)單個(gè)床墊子單元都可以單獨(dú)壓感加熱，每一個(gè)單個(gè)床墊子單元之間使用圓形的凹凸配位卡扣件相互配合連接，并在凹凸配位卡扣件上制作電極觸點(diǎn)，供數(shù)據(jù)及電源供電，形成如圖6所示的結(jié)構(gòu)，也可按照個(gè)性需求將需要組裝的器件拼裝成自己需要的形狀(如圖7及圖8)，外套床單即完成床墊裝配，將外接的電源線連接在插座即可開始使用。

另外，為保證單元之間連接穩(wěn)定，凹凸配位卡扣件為套在單元下部的硬質(zhì)殼套，這樣方便拆裝。

圖9為一種智能溫控床墊的控制方法的步驟流程圖。如圖9所示，本發(fā)明一種智能溫控床墊的控制方法，包括如下步驟：

步驟901，利用傳感器模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)各床墊子單元的壓力和溫度的檢測(cè)，并將傳感器模塊輸出的模擬電壓經(jīng)多路選擇器依次傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。在本發(fā)明中，傳感器模塊由多個(gè)傳感器單元、多路選擇器M0以及緩沖器BUF1構(gòu)成，每個(gè)傳感器單元由壓感傳感器、溫度傳感器、基準(zhǔn)溫度端子、多路選擇器、開關(guān)構(gòu)成，以在系統(tǒng)控制模塊的控制邏輯的控制下實(shí)現(xiàn)各床墊子單元壓力和溫度的檢測(cè)，并將各傳感器輸出的模擬電壓經(jīng)多路選擇器依次傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。

步驟902，利用模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將所述傳感器模塊輸出的模擬信號(hào)AD經(jīng)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到粗略壓力和溫度信號(hào)RawPT，并傳輸給系統(tǒng)控制模塊。

步驟903，系統(tǒng)控制模塊將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊輸出的粗略壓力和溫度信號(hào)RawPT進(jìn)行處理并顯示，并根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果輸出相應(yīng)控制信號(hào)如脈寬調(diào)制信號(hào)PWM、傳感器選擇信號(hào)PTZsel、床墊子單元選擇信號(hào)Sel、床墊子單元加熱選擇信號(hào)HeaterSel至加熱模塊、傳感器模塊以對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)控制。

步驟904，加熱模塊在所述系統(tǒng)控制模塊的控制下對(duì)各床墊子單元進(jìn)行加熱。

綜上所述，本發(fā)明一種智能溫控床墊及其控制方法通過(guò)將床墊子單元自下而上由慢回彈記憶材料、壓電傳感層和壓感加熱主控層以及氧化銅纖維編織面料層構(gòu)成，將壓感傳感器和溫度傳感器安置在壓電傳感層，加熱單元置于壓感加熱主控層，各床墊子單元按要求連接置于床墊支撐結(jié)構(gòu)上，利用系統(tǒng)控制模塊輸出相應(yīng)控制信號(hào)如脈寬調(diào)制信號(hào)PWM、傳感器選擇信號(hào)PTZsel、床墊子單元選擇信號(hào)Sel、床墊子單元加熱選擇信號(hào)HeaterSel控制加熱模塊及傳感器模塊，以使加熱模塊在系統(tǒng)控制模塊的控制下對(duì)各床墊子單元進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)了對(duì)床墊的智能溫度控制。

上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾與改變。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。