CN219398056U - 一种电动病人椅 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动病人椅，包括底座(1)、座垫(5)、靠背(9)、电机和控制系统，所述底座(1)设置为矩形，底座(1)中部设置底板(2)，底座(1)后部设置控制系统箱体(15)、接口模块壳体(16)、电源模块盒体(17)，所述座垫(5)底部设置座垫底板(6)，采用本实用新型的新型控制电路，集成了嵌入式、电机控制、网络通讯、电机驱动状态检测、位置信息检测技术，通过检测电机驱动的电流进行负反馈或PID控制，实现了对电机在启动、停止以及不同位置时的速度调节与不同体型患者速度及推力控制，避免了顿挫感现象；采用满足RS‑485串行总线标准的通讯协议，实现了传输故障信息、患者信息、位置信息，更加智能化和网络化。

Description

一种电动病人椅

技术领域

本实用新型涉及一种电动病人椅。

背景技术

随着社会经济高速发展，生活水平提高，人们对身体健康的重视程度提高、治疗体验感高要求、患者数量剧增，同时智能技术、互联网技术的开发应用，对诊疗或治疗过程使用的病人椅，患者和医护人员也有更高的要求，病人椅的舒适化、智能化、网络化及其快捷方便成为一种趋势，被社会广泛接受。

电动病人椅主要通过电动方式控制患者姿态调整，优化传统机械式病人椅在诊疗或治疗过程中带来的不舒适性、不方便性，如手动调整姿态造成患者顿挫感、患者状态需要医护人员停下治疗进行调整的不方便性、患者信息需要手动输入，若是具备智能化、网络化，如自动根据运行情况调整患者姿态速度，患者位置信息记录、联网上传到患者数据库存储，方便医务人员对患者复查。

目前市面上比较流行的美容椅、电动椅，存在控制简单、速度无法调节、速度恒定、启动或停止易生顿挫感、患者信息无法记录、无上位机联网存储、故障无报警、无智能化、无网络化等一种或多种功能局限性。

CN202011422426.8公开了“一种控制电路、电动椅及其控制方法”，电动椅包括电源模块、微处理器模块、电机接口、行程信号检测模块、方向控制模块和电压信号检测模块，微处理器模块记录电机行程信号，结合电机运动方向信号，得到电机的实时位置，把总行程与实时位置信息储存在芯片的EEPROM中，同时微处理器模块通过处理从信号采集模块接受的电流反馈信号，对电机的驱动信号信息进行实时控制，使得电机在各个位置的运行速度可调，实现电机启动、停止以及在不同位置时的速度调节，从而实现消除椅子运动时的顿挫感及不安全感的问题，提升了用户体验感。

现有技术通过检测电机驱动电压来实现调节电机速度，存在以下缺点：

1、调节过程过长，需要1-10s完成，造成调节速度慢、操作迟钝；

2、对不同体型的患者，电机推力要求不同，通过调节驱动电压方式，无法判断患者体型大小，控制输出合适电机推力，电机推力过小或过大会造成电机无法动作或突然动作，引起使用者顿挫感和不安全感；

3、通过调节驱动电压方式，在患者体型较大同时驱动电压较低时，电机电流急剧提高，非常容易造成电机、驱动电路过流损坏，造成产品失效，甚至短路失火，存在严重的安全隐患；

4、电路运行过程中电机、电路短路、电源异常等故障，无自动处理及报警，未能有效提醒使用人员，进行故障处理，解除安全隐患；

5、未实现将患者信息上传患者数据库，方便医护人员查阅及复查。

发明内容

本实用新型的目的旨在提供一种电动病人椅，克服现有技术的不足，提高诊疗或治疗过程中患者姿态调整和医护人员治疗操作的舒适性、便捷性，实现将患者信息上传患者数据库，方便医护人员查阅及复查。

为实现上述目的，本实用新型的电动病人椅，包括底座、座垫、靠背、电机和控制系统，所述底座设置为矩形，底座中部设置底板，底座后部设置控制系统箱体、接口模块壳体、电源模块盒体，所述座垫底部设置底板，座垫两侧设置界面板，界面板后部设置圆孔，座垫两侧界面板圆孔之间通过固定轴连接，座垫两侧界面板内侧的固定轴上设置转动连接件，转动连接件前端设置圆孔，圆孔内设置轴承，轴承固定在固定轴上，所述靠背下部两侧设置连接件，连接件上部与靠背底部两侧固定连接，连接件下部设置圆孔，圆孔内设置轴承，连接件上部与转动连接件后端固定连接，所述限位件设置在靠背下部的中部，限位件前端设置圆孔，圆孔内设置轴承，轴承固定在固定轴上，限位件后端与靠背固定连接，所述限位器设置在坐垫后部与限位件对应，所述电机包括垂直电机和倾斜电机，所述垂直电机设置在垂直电机的机架上，机架设置在底板上，垂直电机伸缩杆前端与坐垫底板固定连接或通过连接件连接，所述倾斜电机设置在坐垫两侧界面板内侧，倾斜电机伸缩杆前端也设置圆孔并通过轴承与连接件连接，垂直电机、倾斜电机和限位器分别与主控板电连接并信号连通，所述控制系统包括主控板模块，控制系统设置在箱体内，接口模块设置在壳体内，接口模块与主控板电连接并信号连通，电源模块设置在盒体内，主控板模块与电源模块电连接并信号连通。

所述控制系统包括主控板模块、信息采集模块、电机驱动模块、位置信息采集模块、操作器采集模块、通讯模块、限位器采集模块、接口模块、电源模块，主控板模块分别与信息采集模块、电机驱动模块、位置信息采集模块、操作器采集模块、通讯模块、限位器采集模块电连接并信号连通，电源模块分别与信息采集模块、电机驱动模块、位置信息采集模块、操作器采集模块、通讯模块、限位器采集模块电连接，通讯模块和操作器采集模块分别与接口模块电连接并信号连通，接口模块分别与上位机模块和操作器模块电连接并信号连通，限位器采集模块与限位器模块电连接并信号连通。

本实用新型的电动病人椅与现有技术相比具有如下优异效果。

本实用新型的电动病人椅，采用电子软件和硬件相结合的控制系统，有机的与病人椅组合为一体，通过使用恒定电压供电、控制电机驱动电流、电机驱动电流检测、负反馈、嵌入式技术，实现电机的电流快速调节(调节时间＜0.1秒)，根据电流大小与速度、推力大小成正比的关系，改变速度和推力更快且智能化，有效消除了现有技术中的顿挫感和不安全感问题，提升了用户体验感；通过电机驱动电流检测、电源电压检测、电机电源控制，实现电机、电路短路，电源异常类故障自动处理或报警，降低了安全隐患；利用嵌入式控制、传感器技术、电机控制、负反馈控制、计算机网络技术，实现了电动病人椅的智能化、网络化，提高了诊疗或治疗过程中患者或医护人员的舒适性、便捷性。

采用本实用新型的新型控制电路，集成了嵌入式、电机控制、网络通讯、电机驱动状态检测、位置信息检测，实现了对电动病人椅的智能化控制、网络化控制；经过检测电机驱动的电流进行负反馈或PID控制，实现了对电机在启动、停止以及不同位置时的速度调节与不同体型患者速度及推力控制，避免了顿挫感现象；采用满足RS-485串行总线标准的通讯协议，实现了传输故障信息、患者信息、位置信息，更加智能化和网络化，实际应用不限于串行、并行、无线、有限等通讯协议实现通讯。

附图说明

图1为本实用新型的电动病人椅整体示意图。

图2为本实用新型的工作原理方框图。

图3为控制电路组成部件及相关部件关系方框图。

图4为工作流程框图。

图5为速度、推力、方向调节流程框图。

图6为故障信息智能处理及网络通讯框图。

图7为总电路图。

图8为主电源模块及电机驱动模块主电源电路图。

图9为低压电源模块电路图。

图10为主控板(MCU)模块电路图。

图11为电机驱动模块电路图。

图12为信号采集模块电路图。

图13为限位器采集模块电路图。

图14为通讯模块电路图。

图15为操作器采集模块电路图。

图16为位置信息采集模块电路图。

其中：1、为底座，2、为底板，3、为机架，4、为垂直电机，5、为座垫，6、为座垫底板，7、为界面板，8、为转动连接件，9、为靠背，10、为连接件，11、为限位件，12、为倾斜电机，13、为限位器，14、为固定轴，15、为箱体，16、壳体，17、为盒体，18、为垂直电机伸缩杆，19、为倾斜电机伸缩杆。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的电动病人椅做进一步的详细说明。

图1所示的电动病人椅，包括底座1、座垫5、靠背9、电机和控制系统，所述底座1设置为矩形，底座1中部设置底板2，底座1后部设置控制系统箱体15、接口模块壳体16、电源模块盒体17，所述座垫5底部设置座垫底板6，座垫5两侧设置界面板7，界面板7后部设置圆孔，座垫5两侧界面板7圆孔之间通过固定轴14连接，座垫5两侧界面板7内侧的固定轴14上设置转动连接件8，转动连接件8前端设置圆孔，圆孔内设置轴承，轴承固定在固定轴14上，所述靠背9下部两侧设置连接件10，连接件10上部与靠背9底部两侧固定连接，连接件10下部设置圆孔，圆孔内设置轴承，连接件10上部与转动连接件8后端固定连接，所述限位件11设置在靠背9下部的中部，限位件11前端设置圆孔，圆孔内设置轴承，轴承固定在固定轴14上，限位件11后端与靠背9固定连接，所述限位器13设置在座垫5后部并与限位件11对应，所述电机包括垂直电机4和倾斜电机12，所述垂直电机4设置在垂直电机4的机架3上，机架3设置在底板2上，垂直电机4伸缩杆18前端与座垫底板6固定连接或通过连接件连接，所述倾斜电机12设置在座垫5两侧界面板7内侧，倾斜电机伸缩杆19前端也设置圆孔并通过轴承与连接件10连接，垂直电机4、倾斜电机12和限位器13分别与主控板电连接并信号连通，所述控制系统包括主控板(MCU)模块，控制系统设置在箱体15内，接口模块设置在壳体16内，接口模块与主控板电连接并信号连通，电源模块设置在盒体17内，主控板(MCU)模块与电源模块电连接并信号连通。

图2、图3所示，所述控制系统包括主控板(MCU)模块、信息采集模块、电机驱动模块、位置信息采集模块、操作器采集模块、通讯模块、限位器采集模块、接口模块、电源模块，主控板分别与信息采集模块、电机驱动模块、位置信息采集模块、操作器采集模块、通讯模块、限位器采集模块电连接并信号连通，电源模块分别与信息采集模块、电机驱动模块、位置信息采集模块、操作器采集模块、通讯模块、限位器采集模块电连接，通讯模块和操作器采集模块分别与接口模块电连接并信号连通，接口模块分别与上位机模块和操作器模块电连接并信号连通，限位器采集模块与限位器模块电连接并信号连通。

图3所示，所述电机短路、电路短路、电压异常的控制系统包括主控板(MCU)模块、主电源模块及电机驱动模块主电源、电机驱动模块、信号采集模块、通讯模块，主控板(MCU)模块分别与主电源模块及电机驱动模块主电源、电机驱动模块、信号采集模块、通讯模块电连接并信号连通，主电源模块、电机驱动模块主电源及电机驱动模块串联，信号采集模块与电机驱动模块主电源信号连通，通讯模块分别与主控板(MCU)模块和接口模块信号连通。

信号采集模块采集电压、电流信息传输到主控板(MCU)模块，主控板(MCU)模块处理采集信息进行判断电机和电路是否存在短路、电压异常现象；主电源模块及电机驱动模块主电源、电机驱动模块执行主控板(MCU)模块输出的故障处理信号，如短路、电压异常，主控板(MCU)模块输出关断主电源模块及电机驱动模块主电源模块的信号，同时输出信号到电机驱动模块关断电机动作；通讯模块将主控板(MCU)模块处理的信息通过接口模块传输到上位机或其它设备；实现对电机短路、电路短路、电压异常现象的有效控制，保障了电动病人椅的安全运行。

图2所示，电动病人椅的工作原理：

1、工作原理

A、通过接口模块接收来自操作器或上位机模块的信号；

B、控制电路模块接收接口模块传输过来的的信号；

C、控制电路模块处理、判断接收到的信号；

D、控制电路模块处理、判断后，识别接收到的信号是控制电动病人椅姿态的信号，则输出相应控制信号到靠背部件或垂直部件的靠背电机模块或垂直电机模块，否则执行其它操作；

E、靠背部件或垂直部件接收到控制电路输出的信号，内部电机执行相应的动作；

F、电机执行相应的动作后带动相应的结构实现电动病人椅靠背角度、垂直高度的姿态变化，以实现控制病人的姿态；

G、靠背部件或垂直部件将病人位置信息反馈传输给控制电路模块；

H、控制电路模块接收到位置信息、信号采集模块传输来的电机驱动模块主电源的电流、电压信息，结合内部数据，输出对应的控制信号到靠背部件或垂直部件；

I、通过控制电路输出控制信号，接收位置信息、信号采集模块传输来的电机驱动模块主电源的电流、电压信息，不断调整输出信号，实现负反馈控制，以达到消除、降低如下使用情况下的顿挫感、不安全感，提高使用舒适性，a、在启动瞬间由于惯性的存在非常容易造成启动顿挫感；b、同时不同重量的患者需要的推力不同，不同重量的患者使用同一推力易产生顿挫感；c、靠背不同角度时同样的电机伸缩速度靠背改变的速度也不一样，一致的电机伸缩速度，在有的位置角度变化剧烈(在靠背和水平夹角越小变化越剧烈)非常容易引起患者不安全感。

2、组成部件

a、市电：电网电源；为电动病人椅提供初始电源，不能直接用于控制部件；b、电源开关模块：电动病人椅的市电电源总开关模块；

c、外部电源模块：电动病人椅的处理市电电源，输出合适的电源给到控制电路模块的电源处理模块；

d、控制电路模块：采集限位器模块状态、接口信号、处理接收信号、输出电机模块控制信号；

e、限位器模块：电动病人椅的靠背倾斜角度机械位置限位保险装置；

f、接口模块：上位机模块、操作器模块和电动病人椅连接的接口装置；

g、控制部件：电动病人椅的硬件控制电路。包含电源开关模块、外部电源模块、控制电路模块、接口模块、限位器模块；

h、上位机模块：能和电动病人椅通讯的其它通用电气设备；

i、操作器模块：电动病人椅的外接操作控制装置；

图3所示，所述电源模块包括电源开关模块、外部电源模块，电源开关模块与市电电连接并控制开关，外部电源模块对市电电源进行处理，输出合适的电源给到控制电路模块的电源处理模块；提供满足控制电路电力的电源；所述控制电路模块包括主电源模块、电机驱动模块主电源、低压电源模块、主控板(MCU)模块、电机驱动模块、信号采集模块、限位器采集模块、通讯模块、操作器采集模块、位置信息采集模块；主电源模块包括滤波电路、抗浪涌电路、防反接电路、保险丝、主电源控制电路，通过电连接控制低压电源模块供电电源、控制电机驱动模块主电源供电电源、控制电机驱动模块主电源的电力输入开启或关断、接收主控板(MCU)模块控制电机驱动模块主电源的开启或关断信号；电机驱动模块主电源包括滤波电路、抗浪涌电路、防反接电路、保险丝，通过电连接控制电机驱动模块供电电源，同时为信号采集模块的采集信号对象；低压电源模块包括电源转换电路、滤波电路，通过电连接为控制电路的主控板(MCU)模块、限位器采集模块、通讯模块、操作器采集模块、位置信息采集模块、电机驱动模块、信号采集模块提供低压电源；主控板(MCU)模块包括MCU、复位电路、时钟电路、存储电路、指示电路、报警电路、滤波电路、保护电路，通过电连接控制接收限位器采集模块、操作器采集模块、位置信息采集模块、信号采集模块的信号并处理，通过通讯模块与上位机或其他设备进行通讯、交换信息，输出控制信号进行报警、指示、存储，输出关断或开启电机驱动模块主电源信号到主电源模块，输出控制电机动作信号(不限于PWM波、PID算法信号、电机方向控制信号、电机启动、停止信号)到电机驱动模块；电机驱动模块包括电机驱动电路，通过电连接为电机模块提供主电源、接收主控板(MCU)模块控制电机动作信号，控制输入到电机模块的电流的开启或关断、大小、开关频率(实现电机推力和速度的控制)、控制电机模块的运动方向；信号采集模块包括电压、电流传感器、信号放大、处理电路，通过电连接对电机驱动模块主电源电压、电流的信号采集及处理电路，对电机驱动模块主电源工作状态进行检测(通过对电机驱动模块主电源工作状态检测，间接测量了电机驱动模块、电机模块的工作状态)，将采集的信号数据传输到主控板(MCU)模块；限位器采集模块包括外部限位器状态采集电路，通过电连接对电动病人椅外部极限位置状态监控；通讯模块不限于采用串行、并行、有线、无线、隔离非隔离方式进行通讯，通过电连接使电动病人椅与上位机或其他设备通过接口模块信号连通，对上位机控制信息、电动病人椅位置信息、患者信息、故障信息进行传输；操作器采集模块包括操作器状态采集、编码处理电路，通过电连接对操作器操作状态采集和处理；位置信息采集模块包括位置信息采集、处理电路，通过电连接对电动病人椅的位置信息进行采集和处理，采集来自电机模块的位置信息，为电机模块提供低压电源；所述电机模块包括垂直电机模块和倾斜电机模块，是电动病人椅状态位置的动力来源(电机推力与功率正相关，电压恒定时电流和推力正相关)，输出电机的运行位置信息，通过电机驱动模块输出信号进行控制的装置；所述外围模块包括限位器模块、接口模块，限位器模块是电动病人椅的靠背倾斜角度机械位置限位保险装置，通过限位器与限位板的对应设置，能在电动病人椅位置变化到限位器模块的设定位置时，输出一个能让限位器采集模块识别信号的一种装置；接口模块是上位机模块、操作器模块和电动病人椅连接的接口装置；所述配套模块包括操作器模块、上位机模块，操作器模块是外接操作控制装置，通过有线或无线接口输出一个能让操作器采集模块识别的信号，再传输到主控板(MCU)模块进行处理，进而控制电动病人椅进行相关动作的一种装置；上位机模块是控制或和电动病人椅信息交换的其他设备。

图5所示，电动病人椅的速度、推力、方向调节流程：

1、电动病人椅外部电源开启，初始化无故障；

2、状态处在等待使用者操作上位机或操作器，控制电动病人椅工作，使用者操作上位机或操作器，会有控制信号输入到控制电路；

3、外部输入信号被控制电路的通讯模块(上位机)或操作器采集模块采集、处理，然后将控制信号传输到控制电路的主控板(MCU)模块；

4、主控板(MCU)模块对输入信号处理，然后通过和内部存储的电机运行位置、各位置电机运行速度、各位置体型推力对应的数据进行比较，并输出对应的控制信号到电机驱动模块；电机驱动模块对输入的控制信号进行执行，输出控制信号对应的开启或关断、电流大小、电流开关频率、电机方向信号，并输入到对应的电机模块的电机端口；

5、电机模块的电机在电机驱动模块输出的驱动信号驱动下，输出与驱动信号对应的速度、推力、方向，电机带动电动病人椅的结构部件完成相应的速度、推力、方向运动，实现完成改变患者位置状态及舒适性的操作目的；

6、位置信息采集、信号采集模块将电动病人椅的电机运行位置、电机驱动模块主电源电流、电压信号分别采集处理后输入到主控板(MCU)模块；

7、主控板(MCU)模块对输入电机运行位置、电机驱动模块主电源电流、电压信号进行处理转换和内部存储的电机运行位置、各位置电机运行速度、各位置体型推力对应的数据进行比较，若存在偏差超出设定值则采用负反馈或PID算法进行调节，输出调节信号到电机驱动模块；电机驱动模块对输入的调节信号进行执行，输出调节信号对应的开启或关断、电流大小、电流开关频率、电机方向的调节驱动信号，并输出到对应的电机模块的电机端口；

8、电机模块的电机在电机驱动模块输出的调节驱动信号驱动下，输出与调节驱动信号对应的速度、推力、方向，电机带动电动病人椅的结构部件完成相应的速度、推力、方向运动调节，实现调节改变使用者位置状态的速度、推力、方向目的，让使用者更舒适；

9、通过不断地采集电机运行位置、电机驱动模块主电源电流、电压，输出调节信号，实现电动病人椅的电机启动、关断以及在不同位置时的速度调节、不同体型患者速度及推力控制，从而实现消除顿挫感及不安全感的问题，提升了用户体验感；

10、内部存储的电机运行位置；各位置电机运行速度；各位置体型推力对应的数据，可分别通过：

A采集电机模块霍尔模块输出的位置信息信号、电机总行程进行、限位器状态进行计算；

B采集电机模块霍尔模块输出的位置信息数字信号、运行时间计算；

C各位置的推力可根据不同体型重量在不同位置对应的电流，进行计算标定，

11、电机运行速度、推力和电机驱动主电源的电流关系；

A、本发明中采用直流电机，通过电机平均电流与电机运行速度及推力成正相关，不同型号电机存在差异，使用前需要重新标定；

B、电机驱动模块采用H全桥电机驱动，可以实现对电机的电流进行关断、开启、电流大小控制、电流方向控制，从而实现电机速度、推力方向的控制。

图6所示，故障信息智能处理及网络通讯

1、电动病人椅外部电源开启，初始化无故障；

2、状态处在等待使用者操作上位机或操作器，控制电动病人椅动作；

3、主控板(MCU)模块对信号采集模块、位置信息采集模块、通讯模块、限位器模块输入的信号和及内部存储的电机运行位置、电机驱动模块主电源电流、电压信号进行判断是否发生故障；

4、若主控板(MCU)模块处理发现故障，输出相应控制，故障类型如下示例：

A、信号采集模块电压、电流异常：关电机驱动模块电源、报警、通讯上位机；

B、位置信息采集模块信息异常：采用运行时间进行电推位置计算、报警、通讯上位机；

C、通讯模块异常：报警提示；

D、限位器模块异常：报警提示、通讯上位机、采用位置信息采集模块定位；

5、主控板(MCU)模块检测到当故障解除时，控制电路重新进入等待输入状态。

图8所示，主电源模块及电机驱动模块主电源：

1、外部电源端口：外部电源正与外部电源负(外部电源地)作为外部电源输入到控制电路的端口，为控制电路提供电源。外部电源类型为24V直流稳压电源；

2、VDD端口：作为控制电路的主电源的正极，电压24V；(同时是电机驱动模块主电源正极)

3、DGND端口：控制电路的地，作为主电源的负极；

4、COM端口：作为电机驱动模块的主电源的地；(同时是电机驱动模块主电源负极)

5、CP端口：MCU模块通过控制CP端口信号状态(高或低)控制QP2关断和导通，从而控制COM与DGND导通，实现控制电路的电机驱动模块主电源导通和关断；

6、IR端口：主电源模块电流传感器输出，输出到信号采集模块进行放大处理；

7、FP1：32V\6A的保险丝，对控制电路在保险丝后面电路及外部电源进行保护，避免电流过大损坏控制电路、短路造成安全隐患；

8、DP1：TVS管，用作电路雷击、浪涌保护；

9、QP1：NMOS(N型金属-氧化物-半导体)、RP1、RP2为电组，组成低边防反保护电路(成熟技术)；

10、CP1、CP2：电容，组成滤波电路；

11、QP2：NMOS(N型金属-氧化物-半导体)，通过MCU模块通过端口IR输入控制信号控制其导通和关断；

12、RP3：精密低阻电阻，电机驱动模块主电源电流传感器，通过端口IR输出到信号采集模块。

图9所示，低压电源模块：

1、VDD端口：主电源的正极，作为低压电源模块电源输入；

2、DGND端口：控制电路的地，作为主电源的负极及低压电源的地；

3、VCC端口：低压电源模块正极(3.3V)；

4、CD1、CD2：电容，组成滤波电路；

5、电压转换电路：采用成熟技术直流线性稳压芯片电路，24V转3.3V。

图10所示，主控板(MCU)模块：

1、主控板(MCU)：主控板(MCU)是芯片、也是单片机；

2、VCC端口：低压电源模块正极(3.3V)，作为MCU模块的电源；

3、DGND端口：主电源的负极，作为MCU模块的地；

4、上电复位电路、无源晶振电路为MCU芯片规格书设计方案；分别通过RESET、OSC_I、OSC_O端口与MCU相连；作为MCU模块的复位、时钟电路；

5、蜂鸣器报警电路、LED指示电路、EEPROM电路，均是成熟简单电路；分别通过BEEP、LED、SCL、SDA端口与MCU相连，实现报警、指示、存储功能；

6、限位器采集模块信号端口：限位器1信号、限位器2信号、限位器N信号端口，分别作为限位器采集模块采集到限位器模块的第1个限位器1、第2个限位器2、第N个限位器N(表示可以有多个限位器)的状态信号处理后输入到MCU模块的端口；实现控制电路对限位器状态采集；

7、操作器采集模块信号端口：操作器1信号、操作器2信号、操作器N信号端口，分别作为操作器采集模块采集到操作器模块的第1个操作器1、第2个操作器2、第N个操作器N(表示可以有多个操作器)的状态信号处理后输入到MCU模块的端口；实现控制电路对操作器状态采集；

8、位置信息采集模块信号端口：位置1信号、位置2信号、位置N信号端口，分别作为位置信息采集模块采集到电机模块的第1个电机1、第2个电机2、第N个电机N(表示可以有多个电机)的位置信号处理后输入到MCU模块的端口；实现控制电路对电机模块位置信息状态采集；

9、通讯模块信号输入\输出：TXD、R\T、RXD端口，分别作为MCU模块与通讯模块信号通讯通道的写、读写选择、读的输入\输出端口；实现控制电路与上位机或其他设备通讯；

10、信号采集模块输入：IVA、DY端口分别作为信号采集模块采集到的电机驱动模块主电源电流、电压信号输入到MCU模块的端口；作为MCU模块调节电机驱动模块输出状态监控及负反馈，达到控制电机模块的开启或关断、电流大小、电流开关频率、电机方向，进而达到电机输出推力、方向、开启或关断控制；

11、主电源模块电源控制端口：CP端口作为MCU模块输入到主电源模块开启或关断电机驱动模块主电源的端口；实现主电源控制电机驱动主电源控制；

12、电机驱动模块端口：Z+、Z-、F+、F-端口分别作为MCU模块输入到电机驱动模块的端口；实现MCU模块控制电机驱动模块输出到电机模块的电流大小、电流开关频率、转动方向调整，从而使电动病人椅运动速度、推力、方向得到控制。

图11所示，电机驱动模块：

1、VDD端口：主电源正极，作为电机驱动模块主电源正极；

2、VCC端口：低压电源模块正极(3.3V)，作为电机驱动模块低压电源正极；

3、DGND端口：主电源的负极，作为电机驱动模块的低压电源的地；

4、COM端口：电机驱动模块的主电源的地；

5、电机驱动模块：采取H全桥电机驱动电路(成熟技术)，通过驱动芯片控制功率器件NMOS(N型金属-氧化物-半导体)导通和关断实现电机模块的开启或关断、电流大小、电流开关频率、电机方向控制，从而实现电动病人椅运动速度、推力、方向控制；

6、电机驱动模块输入端口：Z+、Z-、F+、F-端口分别作为MCU模块输入到电机驱动模块的端口；

7、电机驱动模块输出端口：M1+、M1-；M2+、M2-；MN+、MN-端口分别作为第1个电机的正极、负极端口；第2个电机的正极、负极端口；第N个电机的正极、负极端口；电机驱动模块通过这些端口实现电机速度调节、推力调节、方向调节；实现电动病人椅的状态调节；

8、电机驱动IC：电机驱动IC1\电机驱动IC2为成熟的半桥电机驱动芯片，2颗半桥电机驱动芯片、四颗功率器件及外围电路组成H全桥电机驱动电路；

9、功率器件：QM1\QM2\QM3\QM4,为功率器件NMOS(N型金属-氧化物-半导体)；

10、电机模块：1个或多个直流电机(通过改变正负极输入极性可以调整转动方向)，电机带霍尔信号模块(输出位置信息的数字信号)输出；

11、电机模块输入\输出端口：

A、VCC\DGND端口作为电机模块霍尔信号模块的电源输入；(低压电源)

B、位置1、位置2、位置N端口分别作为第1个电机、第2个电机、第N个电机的霍尔信号模块信号输出端口；位置信息采集模块通过这些端口采集电动病人椅位置信息；

C、M1+、M1-；M2+、M2-；MN+、MN-端口分别作为第1个电机的正极、负极端口；第2个电机的正极、负极端口；第N个电机的正极、负极端口；

12、电机驱动模块的驱动增加多组电机驱动模块达到驱动多个电机。

图12所示，信号采集模块：

1、VDD端口：主电源的正极，作为电机驱动模块主电源电压采集的输入；

2、VCC端口：低压电源模块正极，作为同相比例运算电路的电源正极；

3、DGND端口：主电源的负极，作为信号采集模块的地；

4、IR端口：主电源模块电流检测传感器输出端口，信号采集模块电流检测输入端口；

5、DY、IVA端口：VA、DY端口分别作为信号采集模块采集到的主电源电流、电压信号输入到MCU模块的端口；

6、主电源电压采集：采用电阻分压进行主电源电压VDD进行分压采集；

7、主电源电流采集：通过检测主电源模块电流在RP3上产生的电压，再经同相比例运算电路(成熟技术)进行放大，再通过IVA端口输入到MCU模块；

8、同比例运算电路：对电压信号进行放大的电路(成熟技术)。

图13所示，限位器采集模块：

1、VCC端口：低压电源模块正极，作为限位器模块、限位器采集模块电源正极；

2、DGND端口：主电源的负极，作为限位器模块、限位器采集模块电源地；

3、限位器模块：采用能将限位器状态改变转换成电信号的限位器；

限位器1、限位器2、限位器N分别为限位器模块的第1个限位器1、第2个限位器2、第N个限位器N的状态输出；

4、限位器采集模块输出端口：限位器1信号、限位器2信号、限位器N信号分别为限位器采集模块的采集到限位器模块第1个限位器1、第2个限位器2、第N个限位器N的状态；

5、限位器采集外围电路：RX1\RX2\RXN\RX12\RX22\RXN2为电阻，组成上拉电路，保证限位器模块状态不改变情况下，限位器采集模块输出信号确定性；

6、限位器采集模块：限位器模块的状态改变输入端口采集及上拉电路组成，将电动病人椅的运动位置信息传输到控制电路。

图14所示，通讯模块：

1、VCC端口：低压电源模块正极，作为通讯模块电源正极；

2、DGND端口：主电源的负极，作为通讯模块电源地；

3、通讯模块信号输入\输出：TXD、R\T、RXD端口，分别作为通讯模块与MCU模块通讯通道的写、读写选择、读的输入\输端口；实现控制电路与上位机或其他设备通讯；

4、通讯模块：采用满足RS-485串行总线标准常规芯片RS485通讯芯片及外围电路组成；

5、端口A\B：常规RS-485串行总线标准的接口定义。

图15所示，操作器采集模块：

1、VCC端口：低压电源模块正极，作为操作器模块、操作器采集模块电源正极；

2、DGND端口：主电源的负极，作为操作器模块、操作器采集模块电源地；

3、操作器模块：采用能将操作器状态改变转换成电信号的操作器；

操作器1、操作器2、操作器N分别为操作器模块的第1个操作器1、第2个操作器2、第N个操作器N的状态输出；

4、操作器采集模块输出端口：操作器1信号、操作器2信号、操作器N信号分别为操作器采集模块的采集到操作器模块第1个操作器1、第2个操作器2、第N个操作器N的状态；

5、操作器采集外围电路：RC1\RC2\RCN\RC12\RC22\RCN2为电阻，组成上拉电路，保证操作器模块状态不改变情况下，操作器采集模块输出信号确定性；

7、操作器采集模块：操作器模块的状态改变输入端口采集及上拉电路组成。

图16所示，位置信息采集模块：

1、VCC端口：低压电源模块正极，作为位置信息采集模块、电机模块霍尔模块电源正极；

2、DGND端口：主电源的负极，作为位置信息采集模块、电机模块霍尔模块电源地；

3、电机模块：采用带有能将位置信息状态改变转换成电信号的霍尔传感器的霍尔模块；位置1、位置2、位置N端口分别作为第1个电机、第2个电机、第N个电机的霍尔信号模块信号输出端口；位置信息采集模块通过这些端口采集电机运行位置，从而知道电动病人椅位置信息；

4、位置信息采集模块输出端口：位置1信号、位置2信号、位置N信号端口分别作为位置信息采集模块采集到的电机模块位置信息的第1个电机、第2个电机、第N个电机的霍尔信号模块信号；位置信息采集模块通过这些端口采集电机运行位置，从而知道电动病人椅位置信息；

5、操作器采集外围电路：RH1\RH2\RHN\RH12\RH22\RHN2为电阻，组成上拉电路，保证电机模块位置信息状态不改变情况下，位置信息采集模块输出信号确定性；

6、位置信息采集模块：电机模块的输入端口采集及上拉电路组成。

Claims (3)

1.一种电动病人椅，包括底座(1)、座垫(5)、靠背(9)、电机和控制系统，所述底座(1)设置为矩形，底座(1)中部设置底板(2)，底座(1)后部设置控制系统箱体(15)、接口模块壳体(16)、电源模块盒体(17)，所述座垫(5)底部设置座垫底板(6)，其特征在于座垫(5)两侧设置界面板(7)，界面板(7)后部设置圆孔，座垫(5)两侧界面板(7)圆孔之间通过固定轴(14)连接，座垫(5)两侧界面板(7)内侧的固定轴(14)上设置转动连接件(8)，转动连接件(8)前端设置圆孔，圆孔内设置轴承，轴承固定在固定轴(14)上，所述靠背(9)下部两侧设置连接件(10)，连接件(10)上部与靠背(9)底部两侧固定连接，连接件(10)下部设置圆孔，圆孔内设置轴承，连接件(10)上部与转动连接件(8)后端固定连接，限位件(11)设置在靠背(9)下部的中部，限位件(11)前端设置圆孔，圆孔内设置轴承，轴承固定在固定轴(14)上，限位件(11)后端与靠背(9)固定连接，限位器(13)设置在座垫(5)后部并与限位件(11)对应，所述电机包括垂直电机(4)和倾斜电机(12)，所述垂直电机(4)设置在垂直电机(4)的机架(3)上，机架(3)设置在底板(2)上，垂直电机伸缩杆(18)前端与座垫底板(6)固定连接或通过连接件连接，所述倾斜电机(12)设置在座垫(5)两侧界面板(7)内侧，倾斜电机伸缩杆(19)前端也设置圆孔并通过轴承与连接件(10)连接，垂直电机(4)、倾斜电机(12)和限位器(13)分别与主控板电连接并信号连通，所述控制系统包括主控板模块，控制系统设置在箱体(15)内，接口模块设置在壳体(16)内，接口模块与主控板电连接并信号连通，电源模块设置在盒体(17)内，主控板模块与电源模块电连接并信号连通。

2.根据权利要求1所述的电动病人椅，其特征在于：所述控制系统包括主控板模块、信息采集模块、电机驱动模块、位置信息采集模块、操作器采集模块、通讯模块、限位器采集模块、接口模块、电源模块，主控板模块分别与信息采集模块、电机驱动模块、位置信息采集模块、操作器采集模块、通讯模块、限位器采集模块电连接并信号连通，电源模块分别与信息采集模块、电机驱动模块、位置信息采集模块、操作器采集模块、通讯模块、限位器采集模块电连接，通讯模块和操作器采集模块分别与接口模块电连接并信号连通，接口模块分别与上位机模块和操作器模块电连接并信号连通，限位器采集模块与限位器模块电连接并信号连通。

3.根据权利要求2所述的电动病人椅，其特征在于：所述电机短路、电路短路、电压异常的控制系统包括主控板、主电源模块及电机驱动模块主电源、电机驱动模块、信号采集模块、通讯模块，主控板模块分别与主电源模块及电机驱动模块主电源、电机驱动模块、信号采集模块、通讯模块电连接并信号连通，主电源模块、电机驱动模块主电源及电机驱动模块串联，信号采集模块与电机驱动模块主电源信号连通，通讯模块分别与主控板模块和接口模块信号连通。