一种防褥疮充气床垫的翻身动作控制电路的制作方法

本发明属于防褥疮床，具体涉及一种防褥疮充气床垫的翻身动作控制电路。

背景技术：

褥疮是重症患者要面临的常见疾病。为了减少这一疾病的发生，发明了防褥疮床。现有防褥疮床的控制方式有两种：手控式和自动式，前者需要护理人员去定时床体的翻身动作控制部件，后者一般采用自动控制单元对翻身动作进行控制。自动控制单元有两种形式，一种采用单片机为核心进行控制，如CN 105534657A记载的一种智能护理床，以及CN 204618651U记载的定时翻身多功能防褥疮床；另外一种采用双稳态振荡电路进行控制，如CN 102160837A记载的交变式充气防褥疮床垫。单片机控制方式的优势在于控制翻身的时间任意可调，不足在于电路设计复杂、需要编写单片机程序以及后期维修难度较大。双稳态控制电路的优势在于电路设计简单、不需要编写程序、维护简单，不足在于只能实现一侧充满气后另外一侧马上开始充气，不符合实际需求。实际中应该是一侧先充气、放气、休息一段时间，然后再控制另外一侧实现同样的过程。

因此，有必要开发一种新的防褥疮充气床垫的翻身动作控制电路。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种防褥疮充气床垫的翻身动作控制电路，能实现防褥疮充气床垫左右侧气路交替充气、放气和平躺休息的功能。

本发明所述的防褥疮充气床垫的翻身动作控制电路，包括第一非稳态振荡器、第二非稳态振荡器、单刀双掷模拟开关、第一固态继电器、第二固态继电器、第一电源和第二电源；

所述的第一非稳态振荡器、第二非稳态振荡器、单刀双掷模拟开关由第一电源供电；

所述第一非稳态振荡器的输出端与单刀双掷模拟开关的公共端电连接；

所述第二非稳态振荡器的输出端与单刀双掷模拟开关的控制端电连接；

所述单刀双掷模拟开关的常开端与第一固态继电器的控制端正极电连接；

所述单刀双掷模拟开关的常闭端与第二固态继电器的控制端正极电连接；

所述第一固态继电器的受控端正极、第二固态继电器的受控端正极分别与第二电源的正极电连接，第一固态继电器的受控端负极、第二固态继电器的受控端负极分别与充气床垫上的左、右侧管路上的电磁阀的正极一一对应连接。

进一步，所述第一非稳态振荡器的输出信号为矩形波，第二非稳态振荡器的输出信号为方波，且方波的周期T2是矩形波的周期T1的两倍，且矩形波和方波的时序具有同步性。

进一步，所述矩形波的第2i-1个周期与方波的第i个周期的前半个周期同时起止，所述矩形波的第2i个周期与方波的第i个周期的后半个周期同时起止，i为正整数。

进一步，所述的第一固态继电器和第二固态继电器均为小直流电压控制大直流电压的固态继电器。

进一步，所述第一非稳态振荡器和第二非稳态振荡器的功能由芯片CD4047实现，芯片CD4047的4脚、5脚、6脚、14脚分别接第一电源的正极，芯片CD4047的7脚、8脚、9脚、12脚分别接第一电源的负极，在芯片CD4047的1脚和3脚之间接电容C，在芯片CD4047的2脚和3脚之间接电阻R, 使芯片CD4047工作在非稳态状态，芯片CD4047的13脚为第一非稳态振荡器1的输出端，芯片CD4047的10脚为第二非稳态振荡器2的输出端。

本发明的有益效果：

（1）能够实现一侧先充气、放气、休息一段时间，然后再控制另外一侧实现同样的过程，使其更适合实际需求；

（2）整个电路主要包括芯片CD4047、芯片MAX4544以及两个固态继电器，所需电子元器件的数量非常少，故电路结构非常简单，成本低，整个电路的稳定性也非常好，且后期维护简单；

（3）不需要编写单片机控制程序；

综上所述，本发明实现了防褥疮充气床垫的翻身动作控制，且电路结构非常简单。

附图说明

图1是本发明的电路结构图；

图2是本发明中第一非稳态振荡器和第二非稳态振荡器的电路原理图；

图3是本发明中单刀双掷模拟开关的内部结构图；

图中：1、第一非稳态振荡器，2、第二非稳态振荡器，3、单刀双掷模拟开关，4、第一固态继电器，5、第二固态继电器，6、第一电源，7、第二电源。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示的防褥疮充气床垫的翻身动作控制电路，包括第一非稳态振荡器1、第二非稳态振荡器2、单刀双掷模拟开关3、第一固态继电器4、第二固态继电器5、第一电源6和第二电源7。其中，单刀双掷模拟开关3除了电源端和接地端外，还有四个功能端，分别为公共端、控制端、常开端和常闭端。第一电源6为直流5V，第二电源7为直流24V。

如图1所示，第一非稳态振荡器1、第二非稳态振荡器2、单刀双掷模拟开关3、第一固态继电器4、第二固态继电器5、第一电源6和第二电源7的连接关系如下：

第一电源6的正极分别与第一非稳态振荡器1、第二非稳态振荡器2和单刀双掷模拟开关3的电源引脚电连接。第一非稳态振荡器1、第二非稳态振荡器2和单刀双掷模拟开关3的地引脚采用共地的方式连接。第一非稳态振荡器1的输出端与单刀双掷模拟开关3的公共端电连接。第二非稳态振荡器2的输出端与单刀双掷模拟开关3的控制端电连接。当单刀双掷模拟开关3的控制端为高电平时，其公共端与常开端导通，当单刀双掷模拟开关3的控制端为低电平时，其公共端与常闭端导通。第一非稳态振荡器1的输出信号为矩形波，第二非稳态振荡器2的输出信号为方波，且方波的周期T2是矩形波的周期T1的两倍。单刀双掷模拟开关3的常开端与第一固态继电器4的控制端正极电连接。单刀双掷模拟开关3的常闭端与第二固态继电器5的控制端正极电连接。第一固态继电器4的受控端正极、第二固态继电器5的受控端正极分别与第二电源7的正极电连接，第一固态继电器4的受控端负极、第二固态继电器5的受控端负极分别与充气床垫上的左、右侧管路上的电磁阀的正极一一对应连接，分别用于充气床垫上左、右侧管路上电磁阀开闭的控制。

如图2所示，第一非稳态振荡器和第二非稳态振荡器的功能由芯片CD4047实现，将芯片CD4047的4脚、5脚、6脚、14脚分别接第一电源6的正极，将芯片CD4047的7脚、8脚、9脚、12脚分别接第一电源6的负极，在芯片CD4047的1脚和3脚之间接电容C，在芯片CD4047的2脚和3脚之间接电阻R, 使芯片CD4047工作在非稳态状态，在芯片CD4047的10脚输出周期为4.4RC的方波，在芯片CD4047的13脚输出周期为2.2RC的方波，该13脚为第一非稳态振荡器1的输出端，该10脚为第二非稳态振荡器2的输出端。芯片CD4047通过13脚、10脚分别与单刀双掷模拟开关的公共端、控制端一一电连接。第一非稳态振荡器1的输出端为高电平时，可控制左、右某一侧床垫气路上的电磁阀开启实现充气，当第一非稳态振荡器1的输出端为低电平时，能控制相应的气路电磁阀关闭，实现气垫放气以及平躺休息。

芯片CD4047的13脚输出的矩形波与其10脚输出的方波在时序上具有同步性，具体为：矩形波的第2i-1个周期与方波的第i个周期的前半个周期同时起止，矩形波的第2i个周期与方波的第i个周期的后半个周期同时起止，i为正整数。在防褥疮充气床垫的翻身动作控制电路上电后，其13脚输出的矩形波的第一个周期与10脚输出的方波的第一个周期的前半个周期同时起止，13脚输出的矩形波的第二个周期与10脚输出的方波的第一个周期的后半个周期同时起止，13脚输出的矩形波与10脚输出的方波在后面的周期也遵循同样的时序。当10脚输出的方波为高电平时，将13脚输出的矩形波给其中一侧气路的电磁阀，当10脚输出的方波为低电平时，将13脚输出的矩形波给另外一侧气路的电磁阀，以实现左右侧气路的交替充气、放气和平躺休息过程。

本发明所述的防褥疮充气床垫的翻身动作控制电路中，实现第一非稳态振荡器1和第二非稳态振荡器2的CD4047芯片的外围电阻R取值均为1MΩ（电阻R的取值可根据充气时间的长短进行调整，不局限于1MΩ），电容C为470uF的无极性电容（电容C的取值可根据充气时间的长短进行调整，不局限于470uF）。

如图3所示，所述单刀双掷模拟开关3采用芯片MAX4544，该芯片MAX4544的8脚为电源引脚，4脚为地，1脚为常开端，2脚为公共端，3脚为常闭端，7脚为控制端，7脚为低电平时，2脚与3脚导通，7脚为高电平时，2脚与1脚导通。

本实施例中，所述第一固态继电器4、第二固态继电器5均为小直流电压控制大直流电压的固态继电器，比如：美格尔固态继电器JGX-1FA。第一固态继电器4的控制端正极、第二固态继电器5的控制端正极分别与芯片MAX4544的1脚和3脚一一对应连接，即：当第一固态继电器4的控制端正极与芯片MAX4544的1脚连接时，第二固态继电器5的控制端正极与芯片MAX4544的3脚连接。

经检测，基于上述元件搭建出的控制电路能实现充气床垫左右侧气路交替充气、放气和休息的功能，就单侧气路而言，充气时间约为17分钟，放气和休息时间总和为约17分钟，基于非稳态振荡器实现了防褥疮充气床垫的翻身动作控制。