一种温度自调节式电热毯制造技术

本发明专利技术涉及一种温度自调节式电热毯，包括电热毯主体(1)，所述的电热毯内铺设电加热丝(2)，还包括压电薄膜传感器(3)和控制装置，所述的压电薄膜传感器(3)内置于穿戴式设备中，所述的控制装置包括单片机(5)以及分别与单片机(5)连接的继电器(6)和控制按键(8)，所述的继电器(6)一端与电加热丝(2)连接，另一端通过电源线和电线插头(9)与220V家用电连接，所述的控制按键(8)用于设定使用者身份，与现有技术相比，本发明专利技术设计的电热毯根据使用者呼吸频率来调节工作模式，并防止过度加热，保证了舒适度和安全性。

A Temperature Self-regulating Electric Heating Blanket

The invention relates to a temperature self-regulating electric heating blanket, which comprises an electric heating blanket body (1), an electric heating wire (2) laid inside the electric heating blanket, a piezoelectric film sensor (3) and a control device. The piezoelectric film sensor (3) is embedded in a wearable device. The control device includes a single chip computer (5) and relays (6) and control keys (8) connected with a single chip computer (5), respectively. One end of the relay (6) is connected with an electric heating wire (2) and the other end is connected with 220 V household appliances through a power cord and a wire plug (9). The control button (8) is used to set the user's identity. Compared with the existing technology, the electric heating blanket designed by the invention adjusts the working mode according to the user's breathing frequency and prevents overheating, thus ensuring comfort and safety.

【技术实现步骤摘要】
一种温度自调节式电热毯
本专利技术涉及一种电热毯，尤其是涉及一种温度自调节式电热毯。
技术介绍
在我国北方，冬季天气寒冷而潮湿，必要的御寒措施是非常有必要的。由于电热毯价格较便宜、操作简单、功耗低，在我国城乡居民，尤其在广大农村中使用增温快、保暖好的电热毯来提高温度进而达到取暖效果的行为是十分普遍。温度控制对电热毯使用的舒适性和安全性起着重要的作用。然而，传统的家用普通电热毯存在诸多弊端：一是，只有高、低两个档位，在使用时往往存在高温档温度太高，低温档温度太低的现象，而低档温度太低，舒适性较差，持续高温档会使温度过高进而可能引起灼热、点燃棉被等意外情形，存在安全隐患；二是，使用者经常被温度过高或过低而惊醒，这会使人身体感觉不适，严重影响了使用者的睡眠质量；三是，不能根据不同使用人群(老人，小孩，病人等)来选择不同的控温模式，未能满足不同使用者的需求。因此，设计开发新型电热毯的温控系统，提高电热毯舒适度、安全性和方便性，已成为研究人员亟需解决的问题和不断努力的方向。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种温度自调节式电热毯，实现温度的动态控制和加热定时，并可满足不同人群的使用需求，解决传统电热毯所显露出的诸多弊端，可以作为一种新型电热毯进行推广和使用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种温度自调节式电热毯，包括电热毯主体，所述的电热毯内铺设电加热丝，还包括压电薄膜传感器和控制装置，所述的压电薄膜传感器内置于穿戴式设备中，所述的控制装置包括单片机以及分别与单片机连接的继电器和控制按键，所述的继电器一端与电加热丝连接，另一端通过电源线和电线插头与220V家用电连接，所述的控制按键用于设定使用者信息，使用时，先设定使用者信息，使用者信息中包括预设呼吸频率f设、加热时长、使用者类型等，然后使用者通过穿戴式设备将呼吸信号传递给压电薄膜传感器，所述的控制装置计算实时呼吸频率f实，根据f实和f设比较结果，继电器内部相应电路接通，使电热丝工作在低温加热、高温加热或停止加热模式。当f实－f设≥5次/分钟时，电热丝工作在高温加热模式，当1次/分钟＜f实－f设＜5次/分钟时，电热丝工作在低温加热模式，当f实≤f设时，电热丝工作在停止加热模式。所述的单片机连有多级放大电路和峰值检测电路。所述的单片机内部带有EEPROM芯片，用于存储身份信息。所述的控制装置还包括与单片机连接的显示面板。所述的穿戴式设备为松紧式腰带。所述的继电器为型号为BRD-SS-112L的家用电器专用型继电器。所述的单片机内部设有时长控制模块。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术设计的温度自调节式电热毯增添了加热控制模块，它能根据人体自身呼吸信号的频率变化来实现温度维持在人体舒适睡眠状态。当人体因温度过热或过低而不由自主加快呼吸频率，呼吸频率的改变会和存储在单片机EEPROM芯片的标准参数进行比较，进而触发继电器处于断开状态并停止加热。(2)增添了加热时长控制模块，使用者可以根据自身状况和外界环境因素自由设置加热时间。不仅可以节约用电量，还能够有效避免由于忘记关掉电源而长时间使用电热毯而带来一系列不确定事件发生。(3)可以满足不同人群的需求，通过ATmega32单片机内部自带的非易失性EEPROM芯片来存储根据医学中不同人群(老人，孩子和成年人等)标准呼吸频率参数的数据。使用者可以通过功能按键根据自身需求来选择不同的控温模式。(4)相比于市场上普通的电热毯和基于温度传感器的温控电热毯，本设计所采用是人体自身的生理信号(即呼吸信号)来智能控制电热毯，更加符合人们的生活习性，并且操作简易，适用范围广和实用性更强。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术中控制器的整体系统框图；图3是本专利技术中呼吸采集模块的电荷放大电路和前置放大电路；图4是本专利技术中呼吸信号峰值检测的电路；图5是本专利技术中并联式继电器控温电路；附图标记说明：1-电热毯主体；2-电加热丝；3-压电薄膜传感器；4-松紧式腰带；5-单片机；6-继电器；7-显示面板；8-功能按键；9-电线插头。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例结合图1和图2，本专利技术包括电热毯主体1，电热毯主体1内铺设电加热丝2，并且电加热丝2通过两个继电器6与单片机的PA1和PA2引脚相连，通过引脚的高低电平来实现对电加热丝2的加热控制；腰带式PVDF压电薄膜传感器4，压电薄膜传感器是一种具有良好的弯曲性能的物质，能够很好地将人体的呼吸信号检测出来，该传感器作为输入信号接入所设计的图3中电荷放大电路的input端，之后信号依次进行前置放大和峰值检测，最终获得平均呼吸频率并数字化展示在显示面板7上。控制装置以单片机5为核心，单片机5为ATmega32微处理器，内部有采集电路、峰值检测电路、加热模式电路和电源模块，外部顶面有显示面板7和控制按键8，其中控制按键可以设定加热时间，也能够选择适合不同人群控温模式，显示面板7将呼吸频率、电池电量和定时时间显示出来。峰值检测电路如图4所示，使用OPA8421D运放器、电阻、电容和二极管等元器件所自我设计的，它能够精确地辨别出每一个波峰，来智能控制继电器的“通”和“断”状态。单片机5自带的非易失性EEPROM芯片中可实现存储适合不同人群的呼吸频率参数，其内部自带的8位定时器可精确计算时间来达到定时加热的功能，其强大的驱动能力可直接控制继电器的通断。电源模块使用纽扣电池或USB接口就能够实现对控制器和相关电路的供电。在系统完成时，本设计根据医学中不同人群(老人，孩子，成年人等)的标准呼吸频率参数，事先把这些参数存储在单片机的非易失性EEPROM芯片中，这就构成了本设计的控温模式。在实际应用中，使用者在睡前可以通过按键将加热时间t和不同控温模式发送至单片机5，并驱动继电器6接通电加热丝2对电热毯本体1进行加热。使用者使用时需将PVDF传感器置于腹部或胸部，利用传感器采集人体的呼吸信号，并通过相关电路和单片机5最终获得平均呼吸频率，并将该参数经A/D转换后送单片机5，由显示面板7实时显示人体的呼吸频率；将设定的呼吸频率(记为f设)和实际采集的呼吸频率(记为f实)进行比较来控制加热状态。刚开始加热时，若f实大于f设并且差值大于等于5次时，第二个继电器6接通，若f实大于f设但差值在1～5次范围内时，第一个继电器6接通，单片5机会根据当时环境和人体的状况，选择第二个继电器6或第一个继电器接通使电热毯温度逐渐上升，此时人体舒适度将不断改善，呼吸频率逐渐降低；当f设等于f实时，说明呼吸频率已达到所设定的呼吸频率，单片机5控制第二个继电器6和第一个继电器6都断开，电加热丝2停止加热，人体呼吸均匀，感觉良好，拥有良好的睡眠环境；随着热量的不断散失，温度逐渐下降，此时使用者由于微冷而不由小幅度加快呼吸，当f实略大于f设时，单片机5会驱动第一个继电器6接通电加热丝2开始低温加热，电热毯温度再次缓慢上升。如此过程使得电热毯温度始终处于一个人体舒服的状态，更好促进睡眠，进而满足温度自调节控制要求。而在电热毯工作过程中，单片机5内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温度自调节式电热毯，包括电热毯主体(1)，所述的电热毯内铺设电加热丝(2)，其特征在于，还包括压电薄膜传感器(3)和控制装置，所述的压电薄膜传感器(3)内置于穿戴式设备中，所述的控制装置包括单片机(5)以及分别与单片机(5)连接的继电器(6)和控制按键(8)，所述的继电器(6)一端与电加热丝(2)连接，另一端通过电源线和电线插头(9)与220V家用电连接，所述的控制按键(8)用于设定使用者信息，使用时，先设定使用者信息，使用者信息包括预设呼吸频率f设，然后使用者通过穿戴式设备将呼吸信号传递给压电薄膜传感器(3)，所述的控制装置计算实时呼吸频率f实，根据f实和f设比较结果，继电器(6)内部相应电路接通，使电热丝(2)工作在低温加热、高温加热或停止加热模式。

【技术特征摘要】
1.一种温度自调节式电热毯，包括电热毯主体(1)，所述的电热毯内铺设电加热丝(2)，其特征在于，还包括压电薄膜传感器(3)和控制装置，所述的压电薄膜传感器(3)内置于穿戴式设备中，所述的控制装置包括单片机(5)以及分别与单片机(5)连接的继电器(6)和控制按键(8)，所述的继电器(6)一端与电加热丝(2)连接，另一端通过电源线和电线插头(9)与220V家用电连接，所述的控制按键(8)用于设定使用者信息，使用时，先设定使用者信息，使用者信息包括预设呼吸频率f设，然后使用者通过穿戴式设备将呼吸信号传递给压电薄膜传感器(3)，所述的控制装置计算实时呼吸频率f实，根据f实和f设比较结果，继电器(6)内部相应电路接通，使电热丝(2)工作在低温加热、高温加热或停止加热模式。2.根据权利要求1所述的一种温度自调节式电热毯，其特征在于，当f实－f设≥5次/分钟时，电热丝(2)工作在高温加热模式，...

【专利技术属性】
技术研发人员：严荣国，赵伟兵，孙琦，刘玉忠，刘亚萍，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31