专利名称：一种电子控制全自动头部按摩帽及其控制方式法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子控制全自动头部按摩帽及其控制方法，属于保健用品领域，特别适合用于人体以及头部保健按摩之用。
目前头部保健按摩大多采用人工方式，费力费时又受场合限制，按摩成本较高。所以人们对这个项目一直在进行研究。近年来在中国专利申请案中，已有多件相关的专利申请出现。例如一种按摩头ZL97242106.8，脑按摩器93114081.1，僧帽式电动经穴按摩器8721416U等。而这些采用单一电磁式振动器或电机驱动单一偏心凸轮作为振动源的设计方案，有明显的不足之处；只能产生在一个面振动的按摩效果，不能产生像人手螺旋式上下揉动按摩的舒适效果，在这些设计方案中，由于整机共用一个振动源，导致现有的各类按摩器体积都相对较大，不能实现轻巧便携化，故至今市场上也没有出现可随时使用的轻便可戴在头上的头部按摩帽。
本发明的目的是提供一种电子控制全自动头部按摩帽，它能逼真地模拟人工螺旋式上下按摩的效果，内部机电一体化安装，结构简单小巧轻薄成本低廉，轻便可戴在头上的头部按摩帽。全系统低电压工作，保证人身绝对安全。
本发明的另一个目的是提出这种电子控制全自动头部按摩帽的控制方法，这些按摩方法具有简单容易控制，节电的特点。
本发明设计的电子控制全自动头部按摩帽包括一种能产生螺旋式上下振动的按摩头(1)，具有帽子基本特性的按摩帽头套(3)，带键盘与LED显示器的控制器(C)，有多个受控制器控制的按摩头安装在按摩帽头套内。
按摩头(1)的外壳(5)有圆凸的顶端，外壳中心处有一个固定架(4)，固定架上安装有两个振动方向互相垂直的微型振动马达(D)。
从工作角度上看，按摩头内既可以安装手机常用的振动马达作为振动源器件，也可以安装电磁式振动器件作为振动器件。为了程序控制方便，把振动方向沿着按摩头中心线的微型振动马达的序号定为奇数D1、D3、D5、D7、D9…D111，振动方向垂直于中心线的微型振动马达的序号则定为偶数D2、D4、D6、D8…D112；规定在同一个按摩头中的两只振动马达序号相邻。按常识可知，按摩头内安装一只振动器件时也能工作。
为保证良好的使用效果，按摩帽头套(3)做成适合头戴的帽子式样，按摩头按照一定顺序排列，分别安装在按摩头安装位孔(2)上。
电子控制器(C)，单片机U1的1端接电阻R10的一端，电阻R10的另一端与电阻R9的一端、电容C1的负极、按键开关S0的一端共同联接电阻R9的另一端接地，按键S0的另一端与电容C1的正极共同与电源+V相连接，组成上电自复位电路。
电容C2、C3的一端接地，电容C2、C3的另一端与晶体振荡器X的两端分别连接到U1的4端与5端组成外部振荡电路。
发光二极管LED1～LED8的正极接电源+V，LED1～LED8的负极分别接电阻R1～R8的一端；电阻R1～R8的另一端分别依次连接U1的19～12端，组成显示电路，以显示按摩帽的工作方式。
键盘用于人与单片机对话之用，可进行工作模式选择；在键盘电路中，按键开关S1、S2、S3、S4的一端与U1的8端连接组成键盘输出口线Y1，按键开关S5、S6、S7、S8的一端与U1的9端连接组成键盘输出口线Y2，电阻R11～R14的一端接电源+V；电阻R11的另一端与按键开关S1、S5的另一端连接到U1的19端组成键盘输入口线X1，电阻R12的另一端与按键开关S2、S6的另一端连接到U1的18端组成键盘输入口线X2，电阻R13的另一端与按键开关S3、S7的另一端连接到U1的17端组成键盘输入口线X3，电阻R14的另一端与按键开关S4、S8的另一端连接到U1的16端组成键盘输入口线X4。
开关信号接口，接收单片机串联开关数据并且向振动马达阵列(M)输出并行开关信号。U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8、U9、U10、U11、U12、U13、U14、U15为74LS595，是8位输出锁存移位寄存器；U1的3端与U2的14端连接，接受单片机的串行开关数据；U2的9端与U3的14端连接、U3的9端与U4的14端连接、U4的9端与U5的14端连接....依此类推到U14的9端与U15的14端连接，组成了开关控制信号的多级联串行输入；U2～U15的11端与U1的6端相联，接收单片机的发出的SCLK寄存器移位的脉冲信号；U2～U15的12端与U1的2端相联，接收单片机发出的RCLK数据传输到锁存器的脉冲信号；U2～U15的13端接地，在无输入信号时所有74LS595芯片输出端口均置为高阻状态；U2～U15的15、1、2、3、4、5、6、7端分别与耦合排电阻RP1～RP14的1、2、3、4、5、6、7、8端各对应连接，而RP1～RP14的16、15、14、13、12、11、10、9端顺序对应连接到振动马达阵列(M)中的驱动三极管Q1～Q112的基极(与输出开关信号O1～O112分别对应)。三极管Q1～Q112的发射极接地。三极管Q1～Q112的集电极与分别对应的振动马达D1～D112的一端连接，振动马达D1～D112的另一端与电源+V连接。电源采用3～5V电压供电。
本发明所提出这种电子控制全自动头部按摩帽的控制方法包括上电自动进入工作准备状态，键盘选择工作模式，按摩方式。其特征在于按摩方式包括循环单指点、掌砍、掌拍、揉。
对于按摩头阵列，单片机控制信号按y列初始序号与x行初始序号接通该位置的振动器件，延迟一段时间后，列序号不变行序号加1接通下一位置的振动器件，按此循环直至加完最后一个行号，延迟一段时间后，按某列序号加1与行初始序号接通该位置的振动器件，延迟一段时间后，列序号不变行序号加1接通下一位置的振动器件，按此循环直至加完最后一个行号，...按此循环，当加完最后一个列序号时，再回到按列初始序号与行初始序号的方式循环操作即为循环单指点法；在一条直线上的数只按摩头同时上下振动为掌砍法分行循环与列循环二种行循环按摩时，按摩头按xy行列方式阵列分布，单片机控制信号按从x行初始序号0包括所有列(0～9)接通所在行的振动器件，延迟一段时间后，按行序号加或减1接通下一行的振动器件，并按此循环。列循环按摩时，单片机控制信号按从y列初始序号0包括所有行(0～10)接通所在列的振动器件，延迟一段时间后，按列序号加1或减1接通下一列的振动源器件，并按此循环；在一片按摩头阵列区域内按一定间隔时间，数只按摩头同时上下振动即为“掌拍法”按摩头按xy行列方式阵列分布，单片机控制信号接通从第一点(xm，ym)到第二点(xn，yn)矩形框内的按摩头振动器件。
揉法按摩头在按摩面作相对平行圆周往复振动为“平揉法”；按摩头相对按摩面同时作平行圆周与垂直圆周的往复振动为“螺旋揉法”。
本发明的优点与效果采用手机中常用的微型振动马达作为振动源，电功耗低机械能效率高。以微处理器作为控制核心，电路简单体积小控制方便，使系统结构设计达到最简单，以致使产品小巧轻便可戴在头上。使用不受时间地点限制，对人们解除大脑紧张与疲劳，改善头皮的供血与微循环有立竿见影的良好效果舒适。
本发明所提出这种电子控制全自动头部按摩帽的控制方法具有，控制方法简单，模拟人工按摩效果逼真，节省电能的特点。
图1是按摩头装配示意图。
图1-1是微型振动马达外观示意图。
图1-2是固定架结构示意图。
图1-3是振动马达振动力示意图。
图1-4是外壳结构示意图。
图2是按摩帽头套示意图。
图3是按摩头安装孔阵列示意图。
图4是按摩帽装配示意局部剖视图。
图5是控制器系统框示意图。
图6是控制器电路图。
图7是按摩帽应用示意图。图8是不带帽沿的按摩帽应用示意图。
用下列非限定实施例进一步说明本发明的实施方式及效果本发明外型结构参照人的帽子基本形状设计，产品戴在头上小巧轻便，使用不受时间地点限制。系统采用3.6～5V低电压工作模式以确保使用安全。采用手机常用的微型振动马达作为振动源，具有功耗低效率高的特点。以微处理器作为控制核心，电路简单体积小，并能达到程序控制多个振动点的效果。机电一体集成化安装，使系统结构简单化，使用时通过键盘选择按摩效果控制很方便。
本发明的按摩头(1)，采用手机常用的微型振动马达作为振动元件。图1-1是微型振动马达外观示意图，(D)是振动马达，(7)是马达引出线，该器件具有电体积小功耗低的特点。器件驱动电压为3V，驱动电流约为80mA，最高振动频率12000/rpm，体积为￠12mm×3.4mm每只重量为1.2g。(如果系统电压使用5～12V时就应对微型振动马达加装降压限流的保护措施。)按摩头结构设计思想源于，当在一个按摩头内有两个振动源发生作用时，使两个微型振动马达在同一条中心线上，采用振动方向互相垂直的安装方式，各自沿轴向振动与沿径向作往复振动，就能产生两个面的矢量合力；对这个合力的参数进行调整控制，按摩头就能逼真地模拟人手指在做按摩时上下螺旋揉的动作。改变振动马达的开关电压脉冲宽度，就可以改变按摩头的振动幅度(或强度)。
参见图1，在外壳(5)内，沿中心线安装有一个振动马达安装固定架(4)，振动马达安装固定架(4)上装有两个振动方向互相垂直的微型振动马达Dm与Dm+1(m＝1～111)。在单片机的控制下，通过分别调节沿轴向(奇数序号振动马达)振动的微型振动马达与另一个沿径向(偶数序号振动马达)作圆周振动的振动马达的开关信号脉冲宽度，即可改变所产生的矢量合力，可以使按摩头的振动轨迹类似“螺旋式上下揉”的按摩效果。同理，通过对沿径向振动的电压脉冲宽度调节可以达到“平圆旋转”的幅度大小；当轴向振动为0时(奇数序号振动马达断电，偶数序号振动马达通电)，即为模拟“平揉”；同理，振动马达短促的沿轴向振动(奇数序号振动马达通电)可以达到“点”的按摩效果，而力度则与振动的幅度大小有关系。
多个按摩头在程序控制下能模拟“掌砍”“掌拍”的按摩手法即在一片按摩头阵列区域内按一定间隔时间，数只按摩头同时上下振动即为“掌拍”按摩手法。在一条直线上的数只按摩头同时上下振动即为“掌砍”按摩手法。
另外在外壳(5)内也可以安装电磁式振动器件代替微型振动马达，但是因为不能产生圆周往复振动，所以就不能产生螺旋揉的效果。同理在外壳(5)内安装一只振动器件也是可以工作的，但效果差。
如图1-2所示，固定架(4)采用导热良好的材料可以传导振动马达在工作时产生的热量，散热效果良好会使整机系统工作状态更加稳定良好。
如图2所示，按摩帽头套(3)设计成帽子式样，能可靠地穿戴在头上；按摩帽头套上均匀分布有如图3所示的按摩头安装孔(2)阵列。图中(x3，y0)与(x0，y4)分别指示了定位坐标。
图4是按摩帽装配示意局部剖视图按摩帽头套(3)上每个安装孔(2)安装一个按摩头，阵列中按摩头正对人的头皮部分，前从发际，后至后脑勺进行均匀分布排列，基本覆盖头部穴位。键盘(P)安排在比较方便操作的帽沿上，LED显示器也安排在比较方便观察的帽沿边上，控制器(C)藏于帽沿内。电源可以采用超薄锂电池藏于帽沿内，也可以通过电源插孔由外部供电。
图5是控制器系统框示意图以单片机为控制核心，键盘与LED显示器，开关信号接口，振动马达阵列(M)组成外围设备，实现键盘人机对话与控制；LED显示器显示系统当前工作状态，单片机向开关信号接口发送控制信号，打开或关闭振动马达阵列(M)中的振动马达(D)。3～5V电源电压为系统提供绝对安全的电能。
图6是控制器电路图U1选用89C22051单片机，自带2K字节的Flash Memory供工作程序之用并有128字节的Ram供存放临时数据；U1的1端接电阻R10与电阻R9电容C1按键开关S0互联；组成上电复位电路，能使系统自动进入工作状态。电容C2、C3与晶体振荡器X连接到U1组成外部振荡电路。
发光二极管LED1～LED8的正极接偏置电压+V，连接电阻R1～R8作为限流保护电阻R1～R8的另一端连接到U1的19～12端，P1.0～7当输出位是低电平时该LED灯亮。LED显示器灯亮的组合数显示机器的当前工作方式。
这是典型的行列方式键盘电路，有两条输出口线，四条输入口线。按键开关S1、S2、S3、S4的一端与U1的8端连接组成键盘输出口线Y1，按键开关S5、S6、S7、S8的一端与U1的9端连接组成键盘输出口线Y2；电阻R11～R14共同偏置电压+V；电阻R11的另一端与按键开关S1、S5的另一端连接到U1的19端组成键盘输入口线X1，电阻R12的另一端与按键开关S2、S6的另一端连接到U1的18端组成键盘输入口线X2，电阻R13的另一端与按键开关S3、S7的另一端连接到U1的17端组成键盘输入口线X3，电阻R14的另一端与按键开关S4、S8的另一端连接到U1的16端组成键盘输入口线X4。因为键值与功能是可以任意定义的，在此不作特定说明。
开关信号接口是由U2～U15与排电阻RP1～14组成，功能是接收单片机串联开关数据，并且向按摩头阵列(M)输出112个并行开关信号去控制振动马达。
U2～U15为74LS595，是8位输出锁存移位寄存器；14端为串连输入端，9端为级联输出端；U1的3端发出串连数据到U2的串连输入14端，再由U2的级联输出9端向U3的串连输入端传递数据....依此类推直到U15，组成了开关控制信号的多级联串行输入。
U2～U15的11端并联，接收U1发出的SCLK寄存器移位脉冲信号，即振动马达阵列(M)的控制数据装入。
U2～U15的12端并联，接收U1发出的RCLK移位寄存器的数据传输到锁存器脉冲信号；即控制数据发出生效，表现为阵列(M)中的振动马达受到控制。
U2～U15的13端接地，在无输入信号时所有74LS595芯片输出端口均置为高阻状态，这时阵列(M)中的振动马达不工作。
U2～U15的112个开关信号从耦合排电阻RP1～14的1、2、3、4、5、6、7、8共112个对应点输入，从RP1～14的16、15、14、13、12、11、10、9共112个顺序对应端输出开关信号O1～O112，完成了开关控制信号的多级联并行输出。
振动马达阵列(M)由三极管(Q1～Q112)与微型振动马达(D1～D112)组成。
振动马达阵列中，三极管是微型振动马达的电子开关。开关信号O1～O112分别对应输出到三极管Q1～Q112的基极，三极管Q1～Q112的发射极接地，集电极与分别对应的振动马达D1～D112的一端连接，振动马达D1～D112的另一端与电源+V连接，即可以对振动马达阵列(M)实现控制；开关信号O1～O112中的高电平打开所对应控制的振动马达。开关信号O1～O112中的低电平关闭所对应控制的振动马达。为确保安全电源采用3～5V电压供电。
图7所示是带帽沿的按摩帽使用示意图。图8是不带帽沿的按摩帽，使用方法相同。使用时，长按8号键“开始/停止键”上电开机，机器自动进入准备状态；操作帽沿上的键盘，可以随意选择按摩方式，LED亮灯数显示所选择的功能按键次数，确认所选无误，将按摩帽正戴在头上，按“开始/停止键”，机器开始按所选定的按摩方式自动进行按摩；再按一次8号键，机器停止按摩；长按8号键则断电关机。
例如可按以下操作选择按摩方式1号键功能选“指点”按摩方式。按1次键选中“单指点”循环按摩。
2号键功能选“掌砍”按摩方式。按1次键选“从前向后按摩”，按2次键选“从后向前按摩”。按3次键“从前向后按摩”，按4次键选“从后向前按摩”。
3号键功能选“掌拍”按摩方式。按1次键选小块拍，按2次键选中块拍，按3次键选“满头拍”，按4次键选“从前向后按摩”，按5次键选“从后向前按摩”。
4号键功能选“揉”按摩方式。按1次键选“平揉”，按2次键选“螺旋揉”，按3次键选“满头揉”5号键功能选“穴位”按摩方式；按1次键选“太阳穴”，按2次键选“百汇穴”，按3次键选“玉枕穴”。
6号键功能备用7号键功能备用8号键功能选“开始/停止键”。按键选“开始或停止”，长按键开机或关机。
权利要求
1.一种电子控制全自动头部按摩帽包括按摩头(1)，按摩帽头套(3)，控制器(C)，其特征在于1)所说按摩头(1)内安装有振动器件(D)；2)所说按摩帽头套(3)是帽子形状，适合头戴；3)所说按摩帽头套(3)上安装有按摩头4)所说控制器(C)输出开关信号控制振动器件(D)。
2.按照权利要求1所说的电子控制全自动头部按摩帽，其特征在于1)所说的振动器件可以是微型振动马达，也可以是其它电磁式振动器件；2)所说的按摩头内所安装的两个振动器件振动方向是互相垂直的或不平行的；3)所说的按摩头内可以是装有两个振动器件，也可以是装有一个振动器件；4)所说按摩头与控制器装入按摩帽头套成为一体。
3.一种权利要求1所说的控制方法包括上电自动进入工作准备状态，键盘选择工作模式，按摩方式，其特征在于1)所说按摩方式是，某一个按摩头按摩操作一定时间段停止再启动相邻的另一个按摩头做一定时间段的按摩操作，依此类推向其余循环操作；2)所说按摩方式也可以是在一条直线上的按摩头做按摩操作；3)所说按摩方式又可以是在一片区域内的按摩头做按摩操作；4)所说按摩方式还可以是，按摩头在按摩面作圆周按摩操作或按摩头在按摩面同时作圆周的与上下的按摩操作。
全文摘要
本发明涉及一种电子控制头部按摩帽及其控制方法，适用于头部保健按摩。其特征在于按摩帽头套(3)与控制器(C)同按摩头(1)阵列一体化安装，结构简单小巧轻薄，可以像帽子一样戴在头上随意做按摩；每个按摩头内装有微型振动马达，在开关信号的控制下，能逼真地模拟人手做按摩时循环单指点、掌砍、掌拍、上下螺旋揉的动作。通过按摩帽内多个可独立工作的按摩头与人体头皮部分适当的振动接触，达到舒适的按摩效果；操作键盘(P)选择按摩方式，LED显示工作状态。
文档编号A61H23/02GK1931117SQ20051005727
公开日2007年3月21日 申请日期2005年9月16日 优先权日2005年9月16日
发明者阳一鸣 申请人:阳一鸣