接近度传感器制造技术

一种用于确定人在坐垫或床垫中的相对陷入的与坐垫１０或床垫２０８一起使用的陷入传感器１２，坐垫或床垫包括传感器１８、地面２８和用于测量电容的电路３０。该传感器包括导电材料片，并且地面包括第二导电材料片。该电路适用于将短电流脉冲发送到传感器和电容器４６。该电路还适用于测量电流脉冲向所述电容器充电所花费的时间的长度。基于所测量的时间，电路基于向电容器充电所花费的时间计算物体的接近度。还公开了一种可以用陷入传感器实现的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及接近度传感器(proximity sensors )。更具体地,本专利技术涉及通 过探测电荷转移中的变化来探测物体距传感器的相对距离的传感器。
技术介绍
在本
中已知用于探测传感器与物体之间的实际或相对距离的接 近度传感器。例如，Arie Ariav的美国专利号6,621,278公开了通过发射循环 重复波(cyclically-repeating wave )来测量距离的方法。然后在介质中的第二 位置处接收该波。系统探测在第二位置处所接收的循环重复波中的预定点， 并根据在第二位置处所接收的每个接收的循环重复波的探测点来连续改变循 环重复能量波的发射频率，以便在第二位置处所接收的波的数量是整数。为 产生预定参数的测量的频率变化被用于确定波已经传播的距离。但是，这种 系统具有缺点，尤其在于在电子实现和传感器构建中，该传感器过于复杂。主要用于探测物体的出现或离开的其它类型的探测器使用超声波和无线 电频率发射器和探测器，该探测器接收当物体出现在感兴趣的区域中时反射 的能量。但是，这些探测器不能实际地用于探测实际或相对距离，尤其是在 短距离中。在某些设置中，由于干扰，这些类型的设备所生成的RF能量的 量是不可接受的。此外，有些人已经开始关注对RF能量的恒定曝光(constant exposure )。很多应用要求低功率消耗和探测在感兴趣的范围内的相对距离。例如， 必须膨胀轮椅的坐垫以承受足够的压力，以使人合适地陷入坐垫中而防止轮 椅上的人形成褥疮溃疡。但是，诸如截瘫或四肢瘫痪的被束缚在轮椅上的人 通常没有能力感觉他们何时合适地陷入坐垫中。对于这些人，其他人必须定 期检查他陷入坐垫的程度，以确保他既没有处于过度膨胀的状态，以致仅人 体的一小部分在承受其重量，也没有处于膨胀不足的状态，以致他已经"降 至最低点"并且不再完全受坐垫的支撑。在坐垫没有充气的情况下也类似， 当确定合适的坐垫陷入时，还是存在问题。但是，目前，不存在探测人的陷入的可接受的手段。仅可利用坐垫中内在压力的间接测量。这种类型的测量 取决于所有在测量的适用性方面产生重大限制的构建材料和结构构造。类似地，当要在床上躺很久时，被束缚在医院的病床上的人们必须避免 褥疮溃疡。为了实现该目的，通常使用膨胀气垫，并且必须监视气垫的膨胀 程度，以便维持合适的陷入，以防止气垫的过度膨胀或膨胀不足。此外，由 于人的重量集中在整个背部上，所以必须检查多个位置的膨胀不足或过度膨 胀。结果，需要被分成区域传感器来检查病人陷入床垫的程度。
技术实现思路
本专利技术包括用于测量人陷入坐垫或床垫的陷入深度的坐垫或床垫使用的 陷入传感器，该坐垫或床垫包括传感器、地面和/或防护罩以及用于测量容量 的电路。传感器包括导电材料片，并且地面包括第二导电材料片。该电路适 用于将短电流脉冲发送到传感器和参考电容器。电路还适用于测量电流脉冲 向电容器充电所花费的时间的长度。基于所测量的时间，电路基于向电容器 充电所花费的时间计算物体的接近度。本专利技术还包括可以用陷入传感器实现 的方法。附图说明图1是根据本专利技术的实施例的轮椅坐垫接近度检测设备的分解透视图； 图2是根据本专利技术的实施例的接近度检测设备的导电和非导电层的平面图3是根据本专利技术的实施例的电路图； 图4是根据本专利技术的实施例的电荷转移设备的电路图； 图5A、 5B、 5C、 5D是示出图3的电路的硬件和软件操作的流程图； 图6是用于根据本专利技术的实施例的床的空气坐垫的接近度探测器的分解 透视图7是根据本专利技术的另一实施例的电路图8是在根据本专利技术的实施例的床的坐垫接近度探测器上的传感器布置图9是根据本专利技术的另一实施例的电路图10是在根据本专利技术的另一实施例的床的坐垫的接近度探测器上的传感器布置图11是在根据本专利技术的另一实施例的床的坐垫的接近度探测器上的传 感器布置图12是根据本专利技术的实施例的自动调整的轮椅坐垫的分解透视图13是根据本专利技术的实施例的包括相对较大区域的第一传感器和相对较小表面区域的第二传感器的设备的实施例的透视图14是根据本专利技术的实施例的、带有地平面的、包括相对较大区域的第一传感器和相对较小表面区域的第二传感器的设备的实施例的透视图； 图15是用于操作图i4的实施例的电路图； 图16是包括可视显示设备的本专利技术的实施例的图；以及 图17是在根据本专利技术的另一实施例的床的坐垫的接近度探测器上的传感器布置图。具体实施例方式虽然本专利技术能以很多不同形式的实施例实现，但是在图中已示出并且将 在此详细描述本专利技术的优选实施例，被理解为将本公开看作是本专利技术的原理 的范例，而不是要将本专利技术的广阔方面限制于所示的实施例。本专利技术的优选实施例是利用电荷转移测量技术和大区域电容性薄板来确 定物体距电容性薄板的距离的接近度传感器。用短、低工作循环脉冲(duty cycle burst)的功率使用电荷转移测量。脉冲模式允许功率消耗在低的微安培 范围内，由此显著降低无线电频率(RF)发射，并且还允许有极好的响应时 间。内在地，优选数字地处理信号以生成所需的输出信号。优选电荷转移测 量设备开关和电荷测量硬件功能都在电荷转移测量设备的内部。最后，将通过例子而不是限制来参考轮椅的坐垫描迷本专利技术。参考图1， 示出了可膨胀坐垫10，例如美国专利号4,541,136中描述的坐垫。坐垫下面 安放的是根据本专利技术的用于检测人在坐垫内的陷入的传感器12。传感器12 包括两个氯丁橡胶的外部片14。夹在橡胶片之间的是薄泡沫层16,在泡沫层 16之间的是传感器18。图2的传感器层18包括粘在非导电片22上的导电片20。优选导电片20 由铜制成，并且优选非导电片22由聚酯膜制成。传感器18也可以由任何其 他导电材料制成，比如导电聚合物。当优选由铜制成时，导电片20具有大约0.0005英尺的厚度。优选通过沿着区域24蚀刻或冲切来切割导电片20以形 成传感器区26和地平面(grounding plane)区28。当将传感器层18被描述 为铜和聚酯层时，不需要非导电片并且其可以省略，并且导电片可以由诸如 在非导电基地上印制了导电材料的导电带、网、或屏的导电材料制成。另夕卜， 虽然示出了传感器区24是矩形，但是可以适当地改变传感器区26的形状和 位置，以便向要感测的物体提供最适宜的几何形状。在图2的例子中，传感 器区被限定于传感器的后方部分，当坐在轮椅中时一个人的臀部将位于该部 分。由于当坐下时，人的大部分重量分布在该位置，所以该位置最可能降至 最低点。但是，这在要在所坐区域的任意位置或多个位置提供传感器的本发 明的范围内。给轮椅坐垫使用电荷转移或电容技术由接地层解决的问题是没有可供使 用作为参考的好的接地。位于传感器区26周围的区域中的地平面区域39允 许相对于人与传感器和接地区26和28的距离来做出电容测量。本专利技术被附 于如图3所示的电路30。该电路通常包括微控制器32，比如可从亚利桑那州 的Chandler公司的微型芯片技术中获得的16LF 818。由3.5伏特的电池34为 微控制器32供电。与微控制器32的使能线36相连的是电压稳压器39，用 于调整微控制器32的输入电压。与时钟线38和数据线40相连的是电荷转移 传感器42。数据线40将数据从电荷转移传感器42传输到指示物体的距离的 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量人陷入坐垫或床垫的陷入深度的与坐垫或床垫一起使用的陷入传感器，包括：　　　　包括导电材料的传感器；　　　　地面，包括与所述传感器电隔离并至少部分地围绕所述传感器的第二导电材料；　　　　电路，包括参考电容器，该电路适用于将短电流脉冲发送到所述传感器和参考电容器，该电路适用于测量所述电流脉冲向所述参考电容器充电所花费的时间的长度，并且该电路适用于基于向所述参考电容器充电所花费的时间来计算物体的接近度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃文W考尔，肯特W梅比，
申请(专利权)人：罗霍股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]