CN101987582B - 自动调节式舒适型椅及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种自动调节式舒适型椅，其组成包括椅身、弹簧和控制***，椅身与弹簧相连；弹簧对椅身施力点为压强点，此控制***包括：可变电容，包括弹簧、介质层和金属片，可变电容持续输出每个弹簧压强点的振荡频率；检测电路，持续扫描可变电容输出的振荡频率并发送给微处理器；微处理器，根据检测电路提供的数据判断每个压强点电容的振荡频率是否相同，通过控制电路控制弹簧收缩力，保持所有压强点对人的作用力数值一致；控制电路，根据微处理器计算结果，对压强值大于当时压强最小点的压强点弹簧通以适当电流，导致通电后产生的弹簧收缩力抵消一部分弹簧对人体的作用力，使得该压强点对人的作用力值等于当时压强最小点的值。一种自动调节式舒适椅的控制方法，包括：控制***通过检测电路持续检测每个压强点受力情况，由控制电路控制弹簧收缩力直到各压强点对人体作用力一致。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动调节式舒适型椅及其控制方法。
背景技术
随着人们生活水平和对汽车需求的提高，在驾乘汽车时已经不单单注重汽车的外观、动力性和可操作性，座椅的舒适程度也成为了关注的焦点。舒适的座椅可以使驾乘者身心愉悦，解除疲惫，减少事故发生率。
目前市面上的汽车座椅有些是通过可自由调节座椅的高度、倾斜角来增加乘坐舒适度；有些通过增加头枕、腰托、靠背等来增加乘坐舒适度。但是，由于每个人身高、体型、脊椎形状的不同，一般的座椅无法做到让每个人的身体每一部位在乘坐时受力均匀。长期受力不均会造成血脉不畅、腰椎酸疼、下肢麻木，不利于驾车和乘客休息。
有鉴于此，有必要提供一种新型座椅克服以上问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种自动调节式舒适型椅。
本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种自动调节式舒适型椅的控制方法。
自动调节式舒适椅，包括椅身和控制***，此控制***包括：
可变电容，包括弹簧、介质层和金属片，弹簧对椅身施力点为压强点，可变电容持续输出每个弹簧压强点的振荡频率；
检测电路，持续扫描可变电容输出的振荡频率并发送给微处理器；
微处理器，根据检测电路提供的数据判断每个压强点电容的振荡频率是否相同，通过控制电路控制弹簧收缩力，保持所有压强点对人的作用力数值一致；
控制电路，根据微处理器计算结果，对压强值大于当时压强最小点的压强点弹簧通以适当电流，导致通电后产生的弹簧收缩力抵消一部分弹簧对人体的作用力，使得该压强点对人的作用力值等于当时压强最小点的值。
自动调节式舒适椅的控制方法，包括：控制***通过检测电路持续检测每个压强点受力情况，由控制电路控制弹簧收缩力直到各压强点受力一致。
本发明的有益效果：
由于每个人身高、体型、脊椎形状的不同，一般的座椅无法做到让每个人的身体每一部位在乘坐时受力均匀。长期受力不均会造成血脉不畅、腰椎酸疼、下肢麻木，不利于驾车和乘客休息。本发明可以让驾乘者在使用座椅的过程中，尤其是在长途旅行中，始终保持身体与座椅之间接触部分均匀受力，感觉舒适，使得使用者身心愉悦，解除疲惫。
附图说明
图1为本发明实施例座椅整体效果图。
图2为本发明实施例可变电容分布示意图。
图3为本发明实施例可变电容结构示意图。
图4为本发明实施例控制***框图。
图5为本发明实施例控制***工作流程图。
具体实施方式
下面，结合附图详细说明本发明的一个实施例。
图1是实施例座椅整体效果图，图2是实施例可变电容分布示意图，该自动调节式舒适型椅，包括椅身和控制***，此控制***包括微处理器、检测电路、可变电容和控制电路。
进一步的，如图3所示，每个可变电容包括弹簧3、介质层11、12和金属片21、22，弹簧3两端首先各自连接介质层11、12，本发明介质层优选陶瓷，然后在介质层11上连接金属片21，在介质层12上连接金属片22，通电之后，可变电容形成RC振荡回路，输出振荡频率。
进一步的，如图4所示，控制电路与每个可变电容中的弹簧3相连，检测电路与每个可变电容的金属片21、22相连，微处理器与检测电路和控制电路相连。
如图5所示，所述控制***具体工作步骤为：
步骤a.控制***的数据初始化；
步骤b.通电后可变电容形成RC振荡回路，可变电容输出RC振荡回路的频率；
步骤c.微处理器通过检测电路对振荡频率进行持续扫描，并且判断每个压强点电容的频率是否相同；
步骤d.如果检测到的所有压强点的频率相同，则回到步骤b继续扫描；如果不同，则以当时压强最小点的数值作为标准，微处理器通过计算由控制电路对压强值大于最小压强点的压强点弹簧通以适当电流，导致通电后产生的弹簧收缩力抵消一部分弹簧对人体的作用力，使得该压强点对人的作用力值等于当时压强最小点对人的作用力值。
步骤e.其中微处理器通过控制电路调整各压强点对人体作用力一致后，回到步骤b。
具体的，控制***控制各个可变电容中弹簧收缩力F′的计算原理，设定此时检测到的最小压力为N；设定控制***中包括n个可变电容，所以包括n个弹簧，n≥1，分别为弹簧1、弹簧2...弹簧n。下面设定的分析对象为单个弹簧。
控制***开启之前，每个弹簧在人坐下时受到压力为Fn，由公式：
Fn＝k dn (1)
k为胡克系数，dn为各个弹簧收缩量。
控制***开启后，Fn保持不变。可变电容形成RC振荡回路，可变电容输出振荡电路的频率f，微处理器通过检测电路对于振荡频率f进行扫描，如果检测到的所有压强点的频率相同，则继续扫描；如果不同，则以当时压强最小点的压力数值N作为标准，微处理器通过计算由控制电路对压强值大于最小压强点的压强点弹簧通以适当电流I，导致通电后产生的弹簧收缩力F′抵消一部分弹簧对人体的作用力，使得所有压强点对人体的作用力为N。理想状态下，基本推算原理为：
由公式：
N＝kdn(min) (2)
dn(min)为当时检测到的压强点弹簧最小收缩量。
fmax＝1/(2πRCmin) (3)
fmax为最大振荡频率，R为电阻值，计算出最小电容Cmin。再通过公式：
Cmin＝sε/(4πK Dn(max)) (4)
s为金属片面积，ε为介电常数，π为圆周率，K为静电力常数，Dn为可变电容金属片之间的距离，得出可变电容金属片之间的最大距离Dn(max)，设定未受力时可变电容金属片之间的初始距离为D，则：
dn(min)＝D-Dn(max) (5)
由公式(3)、(4)、(5)代入(2)，得出：
N＝kD-(sεkRfmax)/2K (6)
当振荡频率f取最大值fmax时，Dn为最大值Dn(max)，即dn为最小值dn(min)，由振荡频率最大值fmax得出通电前弹簧对人体的最小力N。
具体的，控制***通过控制电路对可变电容中弹簧通以适当电流I，控制弹簧收缩力F′，推导过程为：
N＝Fn-F′ (7)
可计算F′。
磁场强度公式如下：
B＝NLI (8)
B为磁场强度，N为弹簧匝数，L为电感，I为通电电流。
弹簧间总的收缩磁力库伦磁力定律公式如下：
F′＝mk2(B2S2)/l2 (9)
F′为通电后弹簧间总的收缩力，S为弹簧面积，l为螺距，k2＝1/(4πμ)，π为圆周率，μ是磁导率，m＝D/l。
将公式(8)带入(9)，得出：
F′＝Dk2(N2L2I2S2)/l3 (10)
由公式(10)可知，F′可以通过控制通入电流I来控制。
综上所述，以上仅为本发明在汽车座椅上实施例而已，是为了帮助理解本专利的精神和要点，但并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种自动调节式舒适型椅，其组成包括椅身和控制***，其特征在于：
此控制***包括：
可变电容，包括弹簧、介质层和金属片，所述弹簧两端各自连接介质层，所述介质层分别连接金属片，弹簧对椅身施力点为压强点，可变电容持续输出每个弹簧压强点的振荡频率；通电之后，可变电容形成RC振荡回路，输出振荡频率，所述每个可变电容都符合以下公式：
N＝kD-(sεkRfmax)/2K，
N为通电前弹簧对人体的最小力，k为胡克系数，K为静电力常数，D为设定未受力时可变电容金属片之间的初始距离，s为金属片面积，ε为介电常数，R为电阻值，fmax为振荡频率f的最大值；
检测电路，持续扫描可变电容输出的振荡频率并发送给微处理器；
微处理器，根据检测电路提供的数据判断每个压强点电容的振荡频率是否相同，通过控制电路控制弹簧收缩力，保持所有压强点对人的作用力数值一致；
控制电路，根据微处理器计算结果，对压强值大于当时压强最小点的压强点弹簧通以适当电流，导致通电后弹簧收缩力抵消一部分弹簧对人体的作用力，使得该压强点的值等于当时压强最小点的值。
2.一种自动调节式舒适椅的控制方法，其中自动调节式舒适椅包括椅身和控制***，此控制***包括可变电容、检测电路、微处理器和控制电路，所述可变电容包括弹簧、介质层和金属片，弹簧对椅身施力点为压强点；
该自动调节式舒适椅的控制方法，包括：
控制***通过检测电路持续检测每个压强点受力情况，由控制电路控制弹簧收缩力直到各压强点对人体作用力一致，所述控制电路根据微处理器计算结果，对压强值大于当时压强最小点的压强点弹簧通以适当电流，导致通电后产生的弹簧收缩力抵消一部分弹簧对人体的作用力，使得该压强点对人的作用力值等于当时压强最小点的值。
3.如权利要求2所述的控制方法，其中控制***工作步骤为：
步骤a.控制***的数据初始化；
步骤b.通电后可变电容形成RC振荡回路，可变电容输出RC振荡回路的频率；
步骤c.微处理器通过检测电路对RC振荡回路的频率进行持续扫描，并且判断每个压强点RC振荡回路的频率是否相同；
步骤d.如果检测到的所有压强点的RC振荡回路的频率相同，则回到步骤b继续扫描；如果不同，则以当时压强最小点的数值作为标准，微处理器通过计算由控制电路对压强值大于最小压强点的压强点弹簧通以适当电流，导致通电后产生的弹簧收缩力抵消一部分弹簧对人体的作用力，使得该压强点对人的作用力值等于当时压强最小点的值；
所述控制***包括：
可变电容，包括弹簧、介质层和金属片，所述弹簧两端各自连接介质层，所述介质层分别连接金属片，弹簧对椅身施力点为压强点，可变电容持续输出每个弹簧压强点的振荡频率；通电之后，可变电容形成RC振荡回路，输出振荡频率，所述每个可变电容都符合以下公式：
N＝kD一(sεkRfmax)/2K，
N为通电前弹簧对人体的最小力，k为胡克系数，K为静电力常数，D为设定未受力时可变电容金属片之间的初始距离，s为金属片面积，ε为介电常数，R为电阻值，fmax为振荡频率f的最大值；弹簧收缩量dn与可变电容介质层之间的距离Dn以及可变电容介质层之间的原始的距离D具有如下关系：
dn(min)＝D-Dn(max)，
dn(min)为当时检测到的压强点弹簧最小收缩量，Dn(max)为可变电容金属片之间的最大距离。
4.如权利要求3所述的控制方法，其中微处理器通过控制电路调整各压强点对人体作用力一致后，回到上述步骤b。
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