一种电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置及方法与流程

本发明涉及牵引器控制技术领域，尤其涉及一种电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置及方法。

背景技术：

牵引器能解除颈部肌肉痉挛、缓解疼痛症状、增大椎间隙和椎间孔、有利于已外突的髓核及纤维环组织稳定、缓解和解除神经根受压与刺激、促进神经根水肿吸取、解除椎对椎动脉的压迫、促进血液循环、有利于局部淤血肿胀及增生消退、松懈黏连的关节囊、改善和恢复钩椎关节、调节小关节错位和椎体滑脱、调整和恢复已被破坏的颈椎内外平衡、恢复颈椎的正常功能。

然而，现有机械控制装置无法对牵引器的牵引力大小实现智能控制与实时监控，使得牵引器的牵引力无法精准可控。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置及方法，能够实现牵引器的电动伸缩杆牵引力大小的智能控制，且简单便捷。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置，其与牵引器的电动伸缩杆相配合，包括单片机、输入模块、控制模块、数显表、变送器和拉力传感器；其中，

所述拉力传感器的一端与所述电动伸缩杆相连，另一端与所述变送器的一端相连，用于实时测量由所述电动伸缩杆运动产生的牵引力，并将所述实时测量的牵引力形成模拟电压信号输出；

所述变送器的另一端与所述数显表的一端相连，用于将所述模拟电压信号由μv级小信号变送成标准ma级的模拟电流信号输出；

所述数显表的另一端与所述单片机的第一输入端相连，用于将所述标准ma级的模拟电流信号转变成数字信号输出；

所述单片机的第二输入端与所述输入模块相连，输出端与所述控制模块的一端相连，用于获取用户在所述输入模块设置的拉力大小，并将所述获得用户设置的拉力大小与所述数字信号经处理后转换成的电动伸缩杆牵引力进行比较，且根据比较结果，输出相应的电平信号组合；其中，所述电平信号组合由高电平信号和低电平信号排列组合成四种；

所述控制模块的另一端与所述电动伸缩杆相连，用于获取所述单片机输出的当前电平信号组合，并根据所述获取到的当前电平信号组合，控制所述电动伸缩杆拉伸或缩短或保持不动。

其中，当所述获得用户设置的拉力大小与所述数字信号经处理后转换成的电动伸缩杆牵引力之间形成的差位于预定范围内时，则所述单片机输出的电平信号组合由两个高电平信号或两个低电平信号组成，且驱动所述控制模块将两个高电平信号或两个低电平信号分别送至所述电动伸缩杆的电压输入正极端和电压输入负极端，控制所述电动伸缩杆保持不动；

当所述获得用户设置的拉力大小与所述数字信号经处理后转换成的电动伸缩杆牵引力之间形成的差大于所述预定范围时，则所述单片机输出的电平信号组合由一个高电平信号和一个低电平信号组成，且驱动所述控制模块将高电平信号送至所述电动伸缩杆的电压输入正极端以及低电平信号送至所述电动伸缩杆的电压输入负极端，控制所述电动伸缩杆缩短；

当所述获得用户设置的拉力大小与所述数字信号经处理后转换成的电动伸缩杆牵引力之间形成的差小于所述预定范围时，则所述单片机输出的电平信号组合由一个高电平信号和一个低电平信号组成，且驱动所述控制模块将高电平信号送至所述电动伸缩杆的电压输入负极端以及低电平信号送至所述电动伸缩杆的电压输入正极端，控制所述电动伸缩杆拉伸。

其中，所述控制模块包括两个高电平触发式继电器，且所述两个高电平触发式继电器均包括信号端、公共端、常闭触点和常开触点；其中，

一高电平触发式继电器的信号端与所述单片机相连，公共端与所述电动伸缩杆的电压输入正极端相连，常闭触点与一内部电压源的输出正极端相连，常开触点与所述内部电压源的输出负极端相连；

另一高电平触发式继电器的信号端与所述单片机相连，公共端与所述电动伸缩杆的电压输入负极端相连，常闭触点与所述内部电压源的输出正极端相连，常开触点与所述内部电压源的输出负极端相连；

其中，当所述两个高电平触发式继电器接收到的电平信号组合内两个电平信号相同时，则控制所述电动伸缩杆保持不动；

其中，当所述两个高电平触发式继电器接收到的电平信号组合内两个电平信号相异时，则控制所述电动伸缩杆拉伸或缩短；其中，若公共端与所述电动伸缩杆的电压输入正极端相连的高电平触发式继电器接收到的电平信号为高电平时，则控制所述电动伸缩杆缩短；反之，则控制所述电动伸缩杆拉伸。

其中，所述单片机为stm32单片机。

其中，所述拉力传感器的灵敏度为2.0±0.05mv/v，非线性度≤±0.03％f·s，滞后性≤±0.03％f·s。

其中，所述变送器的非线性度≤±0.03％f·s。

其中，所述电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置还包括与所述单片机相连的led显示屏。

本发明实施例还提供了一种电动伸缩杆牵引力大小智能控制方法，其在前述的电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置上实现，且所述电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置和牵引器的电动伸缩杆相配合，所述方法包括：

s1、获取用户设置的拉力大小以及所述电动伸缩杆的牵引力大小；

s2、将所述获取到的用户设置的拉力大小与所述获取到的电动伸缩杆的牵引力大小进行比较，并根据比较结果，控制所述电动伸缩杆拉伸或缩短或保持不动。

其中，所述步骤s2具体包括：

当所述获取到的用户设置的拉力大小与所述获取到的电动伸缩杆的牵引力大小之间形成的差位于所述电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置上预设范围时，则控制所述电动伸缩杆保持不动；

当所述获取到的用户设置的拉力大小与所述获取到的电动伸缩杆的牵引力大小之间形成的差大于所述电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置上预设范围时，则控制所述电动伸缩杆缩短；

当所述获取到的用户设置的拉力大小与所述获取到的电动伸缩杆的牵引力大小之间形成的差小于所述电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置上预设范围时，则控制所述电动伸缩杆拉伸。

本发明还提供了一种颈椎腰椎正骨牵引康复仪器，包括有牵引机构、角度调节机构、高度调节机构和电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置；

所述的角度调节机构包括有升降支撑设置于高度调节机构上的平台框体，所述的角度调节机构还包括有平面转动支撑设置于平台框体上的安装板，所述的安装板上固定设置有角度驱动轴，该角度驱动轴上固定设置有驱动齿轮，所述的平台框体上设置有与驱动齿轮驱动联接并使得安装板转动角度的齿条；

所述的牵引机构包括有用于提供牵引力的电动伸缩杆、设置于安装板上的一对滑道，所述的滑道上设置有两对滑块，其中一对滑块上固定设置有垂直框型拉杆，另一对滑块之间连接有拉伸连杆，所述的垂直框型拉杆下端与拉伸连杆之间连接有拉力传感器，所述的拉伸连杆与电动伸缩杆之间通过牵引绳联接；

还包括有伸缩弹簧组，所述的安装板上还设置有与拉伸连杆弹性复位联接的伸缩弹簧，所述伸缩弹簧组在同一平面上水平安装在所述一对滑道中间位置，伸缩弹簧组一端与所述拉伸连杆连接，另一端与平台框体连接，使所述拉伸连杆、拉力传感器、垂直框型拉杆在不受力的时候回到静止时的位置；

电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置与电动伸缩杆相配合，包括单片机、输入模块、控制模块、数显表、变送器；其中，

所述拉力传感器的一端与所述电动伸缩杆相连，另一端与所述变送器的一端相连，用于实时测量由所述电动伸缩杆运动产生的牵引力，并将所述实时测量的牵引力形成模拟电压信号输出；

所述变送器的另一端与所述数显表的一端相连，用于将所述模拟电压信号由μv级小信号变送成标准ma级的模拟电流信号输出；

所述数显表的另一端与所述单片机的第一输入端相连，用于将所述标准ma级的模拟电流信号转变成数字信号输出；

所述单片机的第二输入端与所述输入模块相连，输出端与所述控制模块的一端相连，用于获取用户在所述输入模块设置的拉力大小，并将所述获得用户设置的拉力大小与所述数字信号经处理后转换成的电动伸缩杆牵引力进行比较，且根据比较结果，输出相应的电平信号组合；其中，所述电平信号组合由高电平信号和低电平信号排列组合成四种；

所述控制模块的另一端与所述电动伸缩杆相连，用于获取所述单片机输出的当前电平信号组合，并根据所述获取到的当前电平信号组合，控制所述电动伸缩杆拉伸或缩短或保持不动。

本发明的颈椎腰椎正骨牵引康复仪器优点是由于采用了上述技术方案，本发明提供的颈椎腰椎牵引器具有以下几个明显的优势：

(1)便携式智能颈椎腰椎牵引器能够根据不同人的需求对牵引力的大小、方向、高低做出合适的调整；

(2)通过测力计何人显示器的实时监控，方便了医疗人员的治疗的同时，增加了数据的可靠性和安全性，对治疗者的安全有了进一步的保障；

(3)本发明设计十分巧妙，体型轻巧，占地面积小，便于携带，易于操作；

（4）还具有电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置的智能控制功能。

与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：

1、本发明基于单片机进行主控对比用户及牵引器的电动伸缩杆牵引力大小来自动调整电动伸缩杆的运动方式（如拉伸、缩短以及保持不动），实现牵引器的电动伸缩杆牵引力大小的智能控制，且简单便捷，具有较高的精准可控性；

2、本发明的高电平触发式继电器通过单片机输出的电平信号驱动，且驱动能力强，性能稳定；

3、本发明所的拉力传感器具有精度高、稳定性好、使用寿命长、输出对称性高等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中提供的电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置的系统结构示意图；

图2为图1中控制模块与电动伸缩杆的连接结构示意图；

图3为本发明实施例中提供的电动伸缩杆牵引力大小智能控制方法的流程图；

图4是本发明颈椎腰椎正骨牵引康复仪器的正视图；

图5是本发明颈椎腰椎正骨牵引康复仪器的左视图；

图6是本发明颈椎腰椎正骨牵引康复仪器的俯视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明实施例中，提出的一种电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置及方法，其与牵引器的电动伸缩杆（未图示）相配合，包括单片机41、输入模块42、控制模块43、数显表44、变送器45和拉力传感器26；其中，

拉力传感器26的一端与电动伸缩杆相连，另一端与变送器45的一端相连，用于实时测量由电动伸缩杆运动产生的牵引力，并将实时测量的牵引力形成模拟电压信号输出；在一个实施例中，拉力传感器26的灵敏度为2.0±0.05mv/v，非线性度≤±0.03％f·s，滞后性≤±0.03％f·s

变送器45的另一端与数显表44的一端相连，用于将模拟电压信号由μv级小信号变送成标准ma级的模拟电流信号输出；如4-20ma的模拟电流信号；在一个实施例中，变送器的非线性度≤±0.03％f·s

数显表44的另一端与单片机41的第一输入端a1相连，用于将标准ma级的模拟电流信号转变成数字信号输出；

单片机41的第二输入端a2与输入模块42相连，输出端与控制模块43的一端相连，用于获取用户在输入模块42设置的拉力大小，并将获得用户设置的拉力大小与数字信号经处理后转换成的电动伸缩杆牵引力进行比较，且根据比较结果，输出相应的电平信号组合；其中，电平信号组合由高电平信号和低电平信号排列组合成四种；具体包括高电平信号和高电平信号、高电平信号和低电平信号、低电平信号和高电平信号以及低电平信号和低电平信号；在一个实施例中，单片机为stm32单片机；

控制模块43的另一端与电动伸缩杆相连，用于获取单片机41输出的当前电平信号组合，并根据获取到的当前电平信号组合，控制电动伸缩杆拉伸或缩短或保持不动。

应当说明的是，输入模块42可以通过按键或触摸屏等方式来实现用户对拉力大小的设置。

在本发明实施例中，由于单片机41输出不同的电平信号组合，使得控制模块3驱动电动伸缩杆运动的方式也不同，具体电平信号组合实现方式有多种，设计人员可以根据实际情况进行调整，而且控制模块43驱动电动伸缩杆运动的方式也可以根据实际情况进行调整，包括控制模块43上电平信号的接入和输出。

在一个实施例中，当获得用户设置的拉力大小与数字信号经处理后转换成的电动伸缩杆牵引力之间形成的差位于预定范围内时，则单片机41输出的电平信号组合由两个高电平信号或两个低电平信号组成，且驱动控制模块43将两个高电平信号或两个低电平信号分别送至电动伸缩杆的电压输入正极端和电压输入负极端，控制电动伸缩杆保持不动；

当获得用户设置的拉力大小与数字信号经处理后转换成的电动伸缩杆牵引力之间形成的差大于预定范围时，则单片机41输出的电平信号组合由一个高电平信号和一个低电平信号组成，且驱动控制模块43将高电平信号送至电动伸缩杆的电压输入正极端以及低电平信号送至电动伸缩杆的电压输入负极端，控制电动伸缩杆缩短；

当获得用户设置的拉力大小与数字信号经处理后转换成的电动伸缩杆牵引力之间形成的差小于预定范围时，则单片机41输出的电平信号组合由一个高电平信号和一个低电平信号组成，且驱动控制模块43将高电平信号送至电动伸缩杆的电压输入负极端以及低电平信号送至电动伸缩杆的电压输入正极端，控制电动伸缩杆拉伸。

为了提高驱动能力和性能稳定，因此如图2所示，控制模块43包括两个高电平触发式继电器jk，且两个高电平触发式继电器jk均包括信号端s、公共端c、常闭触点j1和常开触点j2；其中，

一高电平触发式继电器jk的信号端s与单片机41相连，公共端c与电动伸缩杆的电压输入正极端相连，常闭触点j1与一内部电压源u的输出正极端相连，常开触点j2与内部电压源u的输出负极端相连；

另一高电平触发式继电器jk的信号端s与单片机41相连，公共端c与电动伸缩杆的电压输入负极端相连，常闭触点j1与内部电压源u的输出正极端相连，常开触点j2与内部电压源u的输出负极端相连；

其中，当两个高电平触发式继电器jk接收到的电平信号组合内两个电平信号相同时，则控制电动伸缩杆保持不动；

其中，当两个高电平触发式继电器jk接收到的电平信号组合内两个电平信号相异时，则控制所述电动伸缩杆拉伸或缩短；其中，若公共端c与电动伸缩杆的电压输入正极端相连的高电平触发式继电器jk接收到的电平信号为高电平时，则控制电动伸缩杆缩短；反之，则控制所述电动伸缩杆拉伸。

为了显示实时拉力大小及对比结果，电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置还包括与单片机41相连的led显示屏。

如图3所示，为本发明实施例中，提供的一种电动伸缩杆牵引力大小智能控制方法，其在上述电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置上实现，且该电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置和牵引器的电动伸缩杆相配合，所述方法包括：

s1、获取用户设置的拉力大小以及所述电动伸缩杆的牵引力大小；

具体过程为，用户通过上述电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置设置拉力大小，且该用户设置的拉力大小会送至上述电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置设置中单片机等待处理，且上述电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置会同时自动通过拉力传感器获取牵引器的电动伸缩杆的牵引力大小并送至单片机等待处理。

s2、将所述获取到的用户设置的拉力大小与所述获取到的电动伸缩杆的牵引力大小进行比较，并根据比较结果，控制所述电动伸缩杆拉伸或缩短或保持不动。

具体过程为，用户设置的拉力大小与电动伸缩杆的牵引力大小进行比较，根据不同的比较结果，实现对电动伸缩杆不同的控制，具体如下：

当获取到的用户设置的拉力大小与获取到的电动伸缩杆的牵引力大小之间形成的差位于电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置上预设范围时，则控制电动伸缩杆保持不动；

当获取到的用户设置的拉力大小与获取到的电动伸缩杆的牵引力大小之间形成的差大于电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置上预设范围时，则控制电动伸缩杆缩短；

当获取到的用户设置的拉力大小与获取到的电动伸缩杆的牵引力大小之间形成的差小于电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置上预设范围时，则控制电动伸缩杆拉伸。

应当说明的是，上述对电动伸缩杆不同的控制方式，可以依据步骤s2的具体内容并参照实际情况进行调整，在此不在赘述。

与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：

1、本发明基于单片机进行主控对比用户及牵引器的电动伸缩杆牵引力大小来自动调整电动伸缩杆的运动方式（如拉伸、缩短以及保持不动），实现牵引器的电动伸缩杆牵引力大小的智能控制，且简单便捷，具有较高的精准可控性；

2、本发明的高电平触发式继电器通过单片机输出的电平信号驱动，且驱动能力强，性能稳定；

3、本发明所的拉力传感器具有精度高、稳定性好、使用寿命长、输出对称性高等特点。

如图4-6所示，为本发明实施例中所提供的颈椎腰椎正骨牵引康复仪器，包括有牵引机构2、角度调节机构1和高度调节机构3和电动伸缩杆牵引力大小智能控制装置4。

本实施例所述的角度调节机构1包括有升降支撑设置于高度调节机构上的平台框体11，所述的角度调节机构1还包括有平面转动支撑设置于平台框体上的安装板12，本实施例所述的安装板12通过平面轴承13转动支撑安装于平台框体11的底面上。

另外所述的安装板12上固定设置有角度驱动轴121，该角度驱动轴上固定设置有驱动齿轮122，所述的平台框体11上设置有与驱动齿轮驱动联接并使得安装板转动角度的齿条14；作为具体地，使得力的传递更佳平顺稳定，角度调节机构还包括有与驱动齿轮相啮合的小齿轮123，安装板12上固定设置有小齿轮轴124，小齿轮123转动设置于小齿轮轴124上，所述的齿条14与小齿轮123啮合传动进而将力传递给驱动齿轮122，并使得安装板12转动角度。

此外，本实施例所述的牵引机构2包括有用于提供牵引力的电动伸缩杆21、设置于安装板上的一对滑道22，电动伸缩杆21是本领域的常规动力配件，以原理是利用电机驱动丝杆伸长或者回缩，可直接从市场采购，本实施例不再详细赘述，所述的滑道22上设置有两对滑块23，其中一对滑块上固定设置有垂直框型拉杆24，另一对滑块之间连接有拉伸连杆25，所述的垂直框型拉杆24下端与拉伸连杆之间连接有拉力传感器26，所述的拉伸连杆25与电动伸缩杆21之间通过牵引绳（图中未示出）联接。

本实施例还包括有伸缩弹簧组，所述的安装板上还设置有与拉伸连杆弹性复位联接的伸缩弹簧27，所述伸缩弹簧组在同一平面上水平安装在所述一对滑道中间位置，伸缩弹簧组一端与所述拉伸连杆连接，另一端与平台框体连接，使所述拉伸连杆25、拉力传感器26、垂直框型拉杆24在不受力的时候回到静止时的位置。

另外，为了对牵引反向进行调节或者反向，所述的安装板12的侧边设置有用于改变牵引绳牵引方向的定滑轮组，前往看，第一个定滑轮a和电动伸缩杆21在同一直线上，距离推杆尖端3-5厘米处，第二个定滑轮b在左边，距离电动伸缩杆5厘米处，第三个定滑轮c在前面，第四个定滑轮d和拉伸连杆25中点同一直线，第三、第四定滑轮在一直线上。

本实施例所述的高度调节机构为交叉连杆升降装置，该交叉连杆升降装置包括有交叉连杆31、用于驱动交叉连杆交叉摆动的升降驱动丝杆32，以及与升降驱动丝杆驱动联接的升降驱动电机（图中未示出），本实施例所述的升降驱动丝杆32为梯形丝杆t835。另外，本实施例所述交叉连杆上下共八个支脚，上部分四个支脚通过螺钉固定在上底面下表面，下部分四个支脚分为左侧支脚和支脚右侧，左侧支脚固定在下底面上，右侧支脚未固定在下底面上，平轴311中部的垫圈型六角螺母粗大，可以在调节完高度后直接锁死连杆，阻止其滑动，使高度固定。

使用仪器时，仪器正放在床头，人平躺在仪器正前方，两根牵引带一端连接仪器的垂直框型拉杆24的竖杆，一端维系在患部（颈椎、腰椎）处，通过电机驱动旋转升降驱动丝杆32，即可调整牵引力的高度适应不同体型的人；显示屏旁边的电动伸缩杆配套的按钮可以调节输入牵引力的大小，适用于各种不同需求的人；前后滑动齿条外端，改变牵引力的方向，使患者有更舒适的体验。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如rom/ram、磁盘、光盘等。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。