人與物智能區(qū)分座椅的設(shè)計(jì)

于羽康 謝曉民 張 碩 賈益冰 王青涵

（上海工程技術(shù)大學(xué) 數(shù)理與統(tǒng)計(jì)學(xué)院，上海 201620）

隨著人民生活水平的提高，現(xiàn)在很多生活中的座椅上都裝有座椅加熱裝置[1]。但是市面上大部分的座椅加熱都無法識(shí)別坐在座椅上的是人還是放在上面的重物。如果當(dāng)座椅上放的是重物時(shí)座椅就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行加熱，這樣不但會(huì)有燙壞重物的風(fēng)險(xiǎn)，而且座椅一直處于加熱的狀態(tài)會(huì)不斷消耗電能，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞物體，發(fā)生火災(zāi)，使人的生命安全與財(cái)產(chǎn)安全受到威脅。為了解決這一缺陷，本文設(shè)計(jì)了一款能夠?qū)⑷伺c重物區(qū)分開來的座椅加熱裝置，增加了座椅加熱的安全性，可以有效的避免火災(zāi)的發(fā)生，同時(shí)避免了不必要的電能浪費(fèi)。其目的在于解決上述傳統(tǒng)座椅加熱存在的安全隱患以及忘記關(guān)電源浪費(fèi)電能的問題。該加熱墊內(nèi)設(shè)置有電加熱器、熱保護(hù)器、溫度傳感器、壓力傳感器。本文創(chuàng)新點(diǎn)主要在壓力傳感器的使用，在座椅中加入兩個(gè)壓力傳感器，一個(gè)放置于座椅的坐面上，另一個(gè)放置于座椅的靠背處，分別感知來自坐面和坐背的壓力。如果座椅上僅僅是放上重物，壓力主要來自坐面，而座椅上是人的話兩個(gè)壓力傳感器都會(huì)感知壓力信號(hào)。這樣就可以根據(jù)兩個(gè)壓力傳感器的輸出信號(hào)來區(qū)分座椅上的人和重物。

圖1所示為設(shè)計(jì)的電路示意圖，主電路由電源1、開關(guān)2、熱保護(hù)器3和加熱器7組成，控制電路由安裝在座椅坐面和坐背處的壓力傳感器4、5和溫度傳感器6，以及與其相連的繼電器10、9和8組成。開關(guān)2閉合后電路處于待工作狀態(tài)。座椅上未有人坐時(shí)，兩個(gè)壓力傳感器控制的繼電器均未接通，或當(dāng)僅僅只在座椅上放了重物仍有一個(gè)壓力傳感器控制的繼電器未接通，此時(shí)電加熱器呈斷路狀態(tài)，不消耗電能，座椅不發(fā)熱。當(dāng)座椅有人坐時(shí)，兩個(gè)壓力傳感器在人的重力及向后傾靠的力的同時(shí)壓觸下而發(fā)出信號(hào)控制相應(yīng)的繼電器閉合電路，座椅開始加熱，座椅在一直有人坐的過程中，座椅就會(huì)持續(xù)加熱。為了控制座椅加熱的溫度，電路中設(shè)計(jì)了溫度傳感器，當(dāng)溫度超過設(shè)定溫度，溫度傳感器觸發(fā)與其相連的繼電器切斷電路，當(dāng)溫度過低時(shí)，溫度傳感器觸發(fā)繼電器接通電路加熱座椅。這樣溫度傳感器和繼電器控制調(diào)節(jié)達(dá)到座椅恒溫的目的。當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)自動(dòng)斷電，低于一定溫度時(shí)自動(dòng)接入。為了防止溫度傳感器失靈，電路設(shè)計(jì)了熱保護(hù)器做最后一道保護(hù)屏障，溫度超過座椅所設(shè)定的最大溫度時(shí)溫度保護(hù)器自動(dòng)斷路，控制電路不向電加熱墊供電，座椅停止加熱。

圖1 工作原理圖

通過以上分析可知，本文通過在傳統(tǒng)座椅的靠背處增加了一個(gè)壓力傳感器，增加了電熱椅使用的安全性，能智能區(qū)分座椅上的人和重物，避免了座椅上由于存放了重物而使座椅不斷加熱從而浪費(fèi)了有限的電能，也可避免了可能的火災(zāi)的發(fā)生。