智能电容感应式坐垫的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种安全，耐用，侵入性低并能透水透气的智能电容感应式坐垫，其包括坐垫和外挂在所述坐垫上的控制器，所述坐垫由3层材料构成，其中上下两层为绝缘材料,中间一层为采用导电材料制成的导电层，所述控制器的输入端与所述导电层电连接，所述导电层由一块导电材料构成或者由多块相互并列且不相连的导电材料构成，当所述导电层由多块相互并列且不相连的导电材料构成时，每块导电材料都和所述器的输入端电连接。这种智能坐垫采用电容感应的方式判断人是否落座与坐垫上，其构造能够降低侵入性，提高安全性、耐用性并能排水排气，同时坐垫还具备久坐提醒功能，除了坐垫本身具备提醒功能外，还能与智能手机、智能手环等设备连接发送提醒。
【专利说明】
智能电容感应式坐垫
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种利用电容感应原理制成的，能检测人坐下和离开的智能坐垫。该坐垫能够检测到人坐下和离开坐垫的事件，并通过对这些数据的计算提醒人合理的安排坐的时长和起立活动的时长。同时坐垫具备透气、防水的功效。
【背景技术】
[0002]目前已知的智能坐垫系统检测人坐下和离开的传感器都采用检测坐垫受到压力形变并采用压力传感器把压力信号转变为电信号的方式进行坐下和离开坐垫事件的检测。采用这种方式有以下几方面不足:
[0003]1、抬高人的坐姿。为了在坐垫中集成压力传感器往往会把坐垫做的比较厚，会抬高人的坐姿，对座椅的侵入性比较高；
[0004]2、不透气透水。检测传感器和检测电路集成在坐垫内，为了保护内部的电路和传感器件不受损害，坐垫就无法做到透气、防水；
[0005]3、检测电路，会受到人体坐下时施加的压力和冲击力。使用寿命短，容易损坏。
[0006]4、当人坐在坐垫上时，坐垫的检测电路和电路的供电电源，持续受压，容易发生故障，特别是供电电源，有发生爆炸和自燃的安全隐患。当电源发生故障时，容易损伤到人体。
[0007]5、因为要容纳和保护检测电路，所以坐垫厚度比较厚。透气性能很差。当外界温度较高时，不利于人体排汗。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型要解决的技术问题是提供一种安全，耐用，侵入性低并能透水透气的智能坐垫。
[0009]本实用新型的技术方案为:一种智能坐垫，包括坐垫和外挂在所述坐垫上的控制器，所述坐垫由3层材料构成，其中上下两层为绝缘材料，中间一层为采用导电材料制成的导电层，所述控制器的输入端与所述导电层电连接以采集所述坐垫的电容信息或电容变化
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[0010]所述导电层可以由一块导电材料构成，也可以由多块相互并列且不相连的导电材料构成，当所述导电层由多块相互并列且不相连的导电材料构成时，每块导电材料都和所述器的输入端电连接。
[0011]所述控制器优选位于不与人体接触且不受人体压力的位置，可以采用任意适宜的外挂方式，以实现控制器在使用状态下，即不与人体接触，不受人体温度的影响，也不承受人体压力，不受人体压力的影响。
[0012]所述坐垫优选采用透水透气材料，例如设有透水和透气的孔状结构。
[0013]所述坐垫和所述控制器之间优选采用可拆卸的连接方式连接，例如插接，以方便连接和拆卸。
[0014]所述控制器优选设有或连接有报警器，以便根据使用时间或其他需要报警的因素在需要报警时进行报警。
[0015]例如，所述坐垫由3层材料构成。上下两层为绝缘材料，中间一层为导电材料。这些材料上都有纵向的透气孔洞。当人坐在坐垫上时，人体和坐垫中间的导电材料就构成一个电容。当人离开坐垫时，这个电容会消失。因此通过检测这个电容值的大小，就可以判别出人是否坐在坐垫上。
[0016]在绝缘层和导电层上都有纵向的透气孔洞。用以排水透气，加强人坐在坐垫上时，人体与坐垫接触面的透气排汗能力。
[0017]外挂的控制器由微处理器模块、通信模块、电源模块、时钟模块、存储模块、电容感应检测模块、震动提醒模块和发声提醒模块构成。电容感应检测模块检测到人体坐下或离开这座垫时造成的电容变化，将这种变化转变为电信号传递给微处理器，微处理器会记录坐下或起立事件发生的时刻，并据此计算出人坐下或离开坐垫的时长并把这些数据通过，蓝牙、WIFI或其它的有线或无线通信接口发送给智能手环、智能手表、智能手机、PC电脑和笔记本电脑等设备。也可以通过网络，直接把数据发送到云端服务器，由服务器做进一步的处理。
[0018]坐垫部分和控制器部分通过可以反复连接和拆分的导线相连。通过导线，把坐垫的中间导电层与控制器的电容检测电路相连即可。
[0019]本实用新型的益处是:
[0020]1、坐垫部分的透气孔洞结构让坐垫拥有良好的排气排水特性，可以提高使用者的舒适程度。
[0021]2、坐垫部分结构简单，不含电子元器件，电池，传感器等脆弱和敏感部件。因此能有效抵抗人体坐下时对坐垫造成的冲击力和人体坐在坐垫上对坐垫造成的持续压力。能延长坐垫的使用寿命。能避免电子元器件和电池受压受热发生故障乃起火爆炸。提高使用安全性和耐用性。
[0022]3、因为不需要容纳检测电路供电电源和机械力传感器，所以选用合适的材料可以制作出超薄的坐垫。能够让使用者完全忽略坐垫的存在。降低做点的侵入性。
[0023 ] 4、每块中间导电层只需要一根导线与控制器的电容感应检测模块相连。连接接口简单。可以比较容易的把二者进行拆分和连接。
[0024]5、当外挂控制电路发生故障时，不易对人体造成损害。增强了设备的使用安全性。
【附图说明】
[0025]图1是系统结构示意图。
[0026]图2是多块导体时的坐垫示意图。
[0027]图3是坐垫与控制器的连接示意图。
【具体实施方式】
[0028]如图1所示，整个智能坐垫系统由坐垫部分1、控制器部分2和连接部分3构成。
[0029 ]如图1所示，坐垫部分由1-1和1-3的绝缘材料夹1-2的导电材料构成。在具体实施时1-1和1-3所示的绝缘材料可以选用3D网眼布来制作。1-2所示的导体可以选用打孔的金属箔片或金属箔网、金属纤维纺织材料或与普通纺织品纤维混纺的材料，碳钎维纺织物或与普通纺织纤维的混纺材料。也可以采用在1-1或1-3所示的绝缘材料的结合面附着一层导电涂层的方法来达到目的。
[0030]在具体实施时1-2可以是一整片导电材料，也可以是多块彼此绝缘并独立与图1中2-5所示的电容感应检测模块相连接的导电材料，如图2所示。当采用多片导电材料时，当人坐在坐垫上时，就能通过检测每片导体与人体构成的电容存在与否来计算出人与坐垫的接触面具体在坐垫的那个部位。
[0031]如图1所示，控制器部分的几大构成部件分别是2-1所示的微控制器，可以采用单片机来实现，比如常用的STM8、STM32等。2-2所示的通信模块，可以选用蓝牙、WIF1、2.4G无线、GSM、CDMA等常用的无线通信方式。通信模块与微处理器之间可以通过串口、SP1、CAN或IIC等常用的方式交换数据。2-3所示的电源模块，包括电池(可采用聚合物电池、锂离子电池、锂电池、碱性电池等常用的电池)、充电控制芯片(采用可充电电池的情况下使用)和电量检测模块组成。当检测到电量低时可以通过自带的2-6所示的震动+发声+发光模块进行提醒，也可以通过通信模块发送给其他的设备进行提醒比如发送给手机通过手机中的APP进行提醒，发送给服务器，由服务器发送邮件或者短信提醒。2-4所示的时钟+存储模块，该模块为系统提供授时和数据存储功能。授时可以常用的实时时钟钟芯片如DS12C887、PCF8563T等，为系统提供时刻日历等时信息。存储功能可以使用单片机内置的存储空间也可以集成独立的存储芯片用于存储记录用户坐下或起立的时刻和时长信息以及用户关于最大坐下时长、最小起立时长，最早坐下时刻、最晚坐下时刻信息，用于当作系统的提醒参数。2-5所示的电容感应检测模块，该模块可以采用常用的检测芯片如TTP223-BA6、TTP224-BSB等。也可以建立专门的电感检测电路，结合微处理器来检测。该检测模块要与坐垫的导电层中导体的片数相匹配，一片导体使用一路检测电路。如上文中提到TTP223-BA6芯片为单路检测芯片，TTP224-BSB为4路检测芯片，还有更多的8路、16路检测芯片，可以依据坐垫中的导体的片数选用。2-6所示的提醒模块提供震动、发声、发光三种系统内的提醒方式。震动提醒方式由震动马达来实现，发声提醒用蜂鸣器来实现，发光由发光二极管来实现。为系统提供人体坐下、起立、坐立时长超过预设值、站立时长不到预设值、坐下时刻早于或晚于预设值和电量等情况的提醒。这些事件的提醒除了利用系统内的声、发光和震动方式提醒夕卜，也可以通过通信模块发送提醒信息到远程设备上，由远程设备提醒。例如将提醒信息通过蓝牙、wifi或其他无线通信方式发送给智能手环、手机等智能设备，由智能设备发出提醒。
[0032]如图1所示连接导线部分连接坐垫的中间导电层和控制器部分的电容感应检测模块。该连接部分有多种连接方案可选。
[0033]连接方案一，如图3所示坐垫4-1的对立的两侧分别有连有两条编织带4-2和4-4，这两条编织带采用尼龙纤维编制而成抗拉。这两条带子与坐垫通过4-6尼龙粘扣或子母扣进行紧固连接。另一端分别连接尼龙插扣的公扣4-3和母扣4-5。这样坐垫平铺在椅面上，两条编织带在椅面的背面通过4-3和4-5组成的尼龙插扣相连。其中在4-4所示的编织带上紧固附着着控制器4-9。4-7所示的是FFC/FPC接插件，接插件的一端与坐垫的导电层相连，接插件的另一端通过一条或一排导线4-8与控制器4-9相连。4-4为双层编织带把4-8导线包裹在编织带中。编织带除了能固定控制器外，还为4-8连接导线提供抗拉能力。这样的相连方式可以在需要的时候把控制器和坐垫分离，这样就能单独清洗坐垫部分，或者当坐垫或控制器二者损坏其中一个时也可以进行更换。还带来的好处就是控制器不和坐垫集成在一起，当人坐在坐垫上时不会对控制器部分施加压力，也不会影响控制器的散热。有利于保护控制器部分的敏感部件的使用安全，同时当控制器部分的部件发生自燃、爆炸等事件时也不会影响到人体。
[0034]连接方案二，除了图3所示的连接方式外，也可以去掉图三所示的4-3、4-2、4_5部分，把4-4所示的编织带用尼龙扣或双面胶固定在椅面的背面。
[0035]连接方案三，采用夹持的方式来做为连接接口。把弹性的或机械的夹具固定分别从坐垫中间层和控制器电容感应检测模块引出的导线，让它们联通。
[0036]本实用新型是一种安全，耐用，侵入性低并能透水透气的智能坐垫。该坐垫采用电容感应的方式判断人是否落座与坐垫上。由两片透水透气的非导体材料夹一片柔性的透水透气的导电材料构成电容检测器件，该器件充当电容采集器件。坐垫的智能控制模块外挂在坐垫上并与坐垫的导电层相连。这样构造的坐垫能够降低侵入性，提高安全性、耐用性并能排水排气；同时坐垫还具备久坐提醒功能，除了坐垫本身具备提醒功能外，还能与智能手机、智能手环等设备连接发送提醒。
【主权项】
1.一种智能电容感应式坐垫，其特征是包括坐垫和外挂在所述坐垫上的控制器，所述坐垫由3层材料构成，其中上下两层为绝缘材料，中间一层为采用导电材料制成的导电层，所述控制器的输入端与所述导电层电连接。2.根据权利要求1所述的智能电容感应式坐垫，其特征是所述导电层由一块导电材料构成或者由多块相互并列且不相连的导电材料构成，当所述导电层由多块相互并列且不相连的导电材料构成时，每块导电材料都和所述器的输入端电连接。3.根据权利要求1所述的智能电容感应式坐垫，其特征是所述控制器位于不与人体接触且不受人体压力的位置。4.根据权利要求1所述的智能电容感应式坐垫，其特征是所述坐垫采用透水透气材料。5.根据权利要求1所述的智能电容感应式坐垫，其特征是所述坐垫和所述控制器之间采用可拆卸的连接方式连接。6.根据权利要求1所述的智能电容感应式坐垫，其特征是所述控制器设有或连接有报敏翌m TiFT ο
【文档编号】A47C31/00GK205548129SQ201520959719
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2015年11月27日
【发明人】李志鹏
【申请人】李志鹏