一種氣囊的壓力測量控制裝置及其壓力測量控制方法與流程

本發明涉及充氣產品的壓力測量控制領域，具體涉及一種氣囊的壓力測量控制裝置及其壓力測量控制方法。

背景技術：

現今充氣膨脹的各種材質氣囊越來越普及，例如空氣床、充氣船、熱氣球、輪胎等等，但是對于此類產品的精確控制一直不盡如人意。

充氣產品一般是通過對充氣產品的氣囊進行充氣以使之膨脹。當判斷氣囊的膨脹度是否達到要求一般是通過人工經驗判斷，而當充氣產品在使用過程中出現泄氣的情況時，也通過人工判斷是否進行補氣，這種依據人工經驗判斷來控制氣囊壓力的方法達不到精確的要求。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種氣囊的壓力測量控制裝置及其壓力測量控制方法，其通過壓電式傳感器監測氣囊內的壓力并將壓力值傳送至控制芯片，通過控制芯片控制氣泵和閥門來改變氣囊內的壓力值，實現對氣囊內的壓力的精確控制。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種氣囊的壓力測量控制裝置，其包括控制芯片以及至少一個連接控制芯片的監測動作單元，所述監測動作單元包括設置在氣囊內部的壓電式傳感器以及設置氣囊上的充氣裝置和放氣裝置，所述壓電式傳感其連接控制芯片并向控制芯片傳送壓力值信息，所述充氣裝置和放氣裝置連接控制芯片并由控制芯片控制。

所述壓電式傳感器包括底板和壓電材料板，底板和壓電材料板形成一密閉空腔，該密閉空腔內部為真空狀態；在底板上設有至少一個電極，該電極與壓電材料板接觸。

所述壓電材料板和底板的外周設置一保護殼，該保護殼上設有通氣孔。

所述控制裝置還包括一設置在氣囊外部并連接控制芯片的壓電式傳感器。

所述控制芯片設定有限定充氣裝置和放氣裝置運行與否的壓力差值范圍。

所述氣囊內設置兩個以上壓電式傳感器。

所述充氣裝置為充氣泵，所述放氣裝置為放氣泵或者閥門。

一種氣囊的壓力測量控制方法，具體包括以下步驟：

步驟1、通過壓電式傳感器對氣囊內部的壓力值進行測量，并將測量得到的壓力值傳送至控制芯片；

步驟2、控制芯片將測量得到的壓力值與所想達到的壓力值進行比較，當測量得到的壓力值小于所想達到的壓力值時，轉至步驟3，當測量得到的壓力值大于所想達到的壓力值時，轉至步驟4，所述所想達到的壓力值由控制芯片設定；

步驟3、控制芯片向充氣裝置發出指令，充氣裝置運行，直到壓電式傳感器測量得到的壓力值等于所想達到的壓力值，充氣裝置停止運行；

步驟4、控制芯片向放氣裝置發出指令，放氣裝置運行，直到壓電式傳感器測量得到的壓力值等于所想達到的壓力值，放氣裝置停止運行。

一種氣囊的壓力測量控制方法，具體包括以下步驟：

步驟1、通過壓電式傳感器分別測量氣囊內部壓力值和氣囊外部壓力值，并將測量得到的壓力值傳送至控制芯片；

步驟2、控制芯片將氣囊內部的壓力值與氣囊外部的壓力值相減得到氣囊內部的相對壓力值，將該氣囊內部的相對壓力值與所想達到的相對壓力值進行比較：當氣囊內部的相對壓力小于所想達到的相對壓力值，轉至步驟3，當氣囊內部的相對壓力大于所想達到的相對壓力值，轉至步驟4；

步驟3、控制芯片向充氣裝置發出指令，充氣裝置運行，直到壓電式傳感器測量得到的壓力值的差值即氣囊內部的相對壓力值等于所想達到的相對值壓力值，充氣裝置停止運行；

步驟4、控制芯片向放氣裝置發出指令，放氣裝置運行，直到壓電式傳感器測量得到的壓力值的差值即氣囊內部的相對壓力值等于所想達到的相對值壓力值，放氣裝置停止運行。

一種氣囊的壓力測量控制方法，具體包括以下步驟：

步驟1、通過壓電式傳感器分別測量氣囊內部壓力值和氣囊外部壓力值，并將測量得到的壓力值傳送至控制芯片；

步驟2、控制芯片將氣囊內部的壓力值與氣囊外部的壓力值相減得到氣囊內部的相對壓力值，然后將該氣囊內部的相對壓力值與所想達到的相對壓力值進行比較：當氣囊內部的相對壓力小于所想達到的相對壓力值，且兩者之間的差值大于壓力差值范圍時，轉至步驟3，當氣囊內部的相對壓力大于所想達到的相對壓力值，且兩者之間的差值大于壓力差值范圍時，轉至步驟4；

步驟3、控制芯片向充氣裝置發出指令，充氣裝置運行，直到壓電式傳感器測量得到的壓力值的差值即氣囊內部的相對壓力值等于所想達到的相對值壓力值，充氣裝置停止運行；

步驟4、控制芯片向放氣裝置發出指令，放氣裝置運行，直到壓電式傳感器測量得到的壓力值的差值即氣囊內部的相對壓力值等于所想達到的相對值壓力值，放氣裝置停止運行。

一種氣囊的壓力測量控制方法，具體包括以下步驟：

步驟1、通過兩個以上壓電式傳感器分別測量氣囊內部不同位置的壓力值和氣囊外部壓力值，并將測量得到的壓力值傳送至控制芯片；

步驟2、將氣囊內部的每個壓電式傳感器測量得到的壓力值與氣囊外部壓力值相減得到多個差值，將每個差值乘上偏差校準值k后取平均值得到氣囊內部的相對壓力值；

步驟3、控制芯片將綜合的氣囊內部壓力值與氣囊外部壓力值相減得到氣囊內部的相對壓力值，然后將該氣囊內部的相對壓力值與所想達到的相對壓力值進行比較：當氣囊內部的相對壓力小于所想達到的相對壓力值，且兩者之間的差值大于壓力差值范圍時，轉至步驟4，當氣囊內部的相對壓力大于所想達到的相對壓力值，且兩者之間的差值大于壓力差值范圍時，轉至步驟5；

步驟4、控制芯片向充氣裝置發出指令，充氣裝置運行，直到壓電式傳感器測量得到的壓力值的差值即氣囊內部的相對壓力值等于所想達到的相對值壓力值，充氣裝置停止運行；

步驟5、控制芯片向放氣裝置發出指令，放氣裝置運行，直到壓電式傳感器測量得到的壓力值的差值即氣囊內部的相對壓力值等于所想達到的相對值壓力值，放氣裝置停止運行。

本發明通過采用壓電式傳感器對氣囊內部的壓力值進行準確測量，為控制氣囊內部壓力值提供了可靠基礎；然后配合控制芯片以及充氣裝置和放氣裝置對氣囊內部的壓力值進行了有效的控制，實現了氣囊的精確控制。

此外，通過在氣囊外部增設一壓電式傳感器，使氣囊的內部壓力隨外部壓力的變化而變化，以保證充氣產品能夠靈活應用于不同的環境。通過在氣囊內設置兩個以上壓電式傳感器，可以避免氣囊內部的壓力出現在短時間內分布不一致的情況下導致的測量得到的氣囊內部壓力值不夠精確的問題，保證氣囊內部壓力值測量的精確度，進而保證對氣囊的精確控制，兩個以上的壓電式傳感器可以設置在不同的位置處。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖；

圖2為本發明氣囊應用于不同外部環境時的結構示意圖；

圖3為本發明氣囊內部氣壓不一致時的結構示意圖；

圖4為本發明應用于兩個氣囊時的結構示意圖；

圖5為本發明壓電式傳感器結構示意圖；

圖6為本發明壓電式傳感器剖視圖。

具體實施方式

以下將結合附圖和具體實施例對本發明進行詳述。

本發明揭示了一種氣囊的壓力控制裝置，其包括控制芯片3以及至少一個連接控制芯片3的監測動作單元，該監測動作單元包括設置在氣囊2內部的壓電式傳感器1以及設置氣囊2上的充氣裝置和放氣裝置。其中，壓電式傳感器1連接控制芯片3并向控制芯片3傳送壓力值信息，充氣裝置和放氣裝置連接控制芯片3并由控制芯片3控制。

上述壓電式傳感器1不需要外部提供信號，自身通過變形、震動產生信號，由此測量氣囊內的壓力值，該壓電時傳感器1電路簡單、功耗低以及精確度極高，從而提高了該氣囊的壓力測量控制裝置的控制精確度。

如圖5和圖6所示，上述壓電式傳感器1包括底板104和壓電材料板103，底板104和壓電材料板103形成一密閉空腔，該密閉空腔內部為真空狀態；在底板104上設有至少一個電極105，該電極105與壓電材料板103接觸。當壓電式傳感器1外部壓力大于0pa時，將會在壓電材料板103上產生壓力，壓電材料板103受力產生電信號，通過測量至少一個電極102傳輸出來的電信號，計算得出壓電材料板103受到力的大小，從而算出該壓電式傳感器1的外部壓力的準確數值。

為了保護該壓電式傳感器1，可以在壓電材料板103和底板104的外周設置一保護殼101，該保護殼101上設有通氣孔102。

充氣裝置可以采用充氣泵4，放氣裝置可以采用放氣泵或者閥門5，當然充氣裝置和放氣裝置也可以采用充放氣泵。

如圖1所示，在本實施例中，充氣裝置采用充氣泵4來實現，放氣裝置采用閥門5來實現。

對應該氣囊的壓力測量控制裝置的氣囊的壓力測量控制方法如下：

步驟1、通過壓電式傳感器1對氣囊2內部的壓力值進行測量，并將測量得到的壓力值傳送至控制芯片3。

步驟2、控制芯片3將測量得到的壓力值與所想達到的壓力值進行比較，當測量得到的壓力值小于所想達到的壓力值時，轉至步驟3，當測量得到的壓力值大于所想達到的壓力值時，轉至步驟4，上述所想達到的壓力值由控制芯片3設定；

步驟3、控制芯片3向充氣泵4發出指令，充氣泵4運行，直到壓電式傳感器1測量得到的壓力值等于所想達到的壓力值，充氣泵4停止運行；

步驟4、控制芯片3向閥門5發出指令，閥門5開啟，直到壓電式傳感器1測量得到的壓力值等于所想達到的壓力值，閥門5關閉。

通過該氣囊的壓力測量控制裝置及方法可以實現對氣囊內部壓力值的精確控制。

在實際應用過程中，氣囊2的膨脹取決于氣囊2內外部壓力的差，如果外部壓力改變了，而內部壓力不變化的話，氣囊膨脹的情況將會改變。因此，為了使氣囊2的內部壓力隨外部壓力的變化而變化，以保證充氣產品能夠靈活應用于不同的環境，如圖2所示，氣囊的壓力測量控制裝置在氣囊2外部設置一連接控制芯片3的壓電式傳感器6。

此時，氣囊的壓力測量控制方法具體如下：

步驟1、通過壓電式傳感器1、6分別測量氣囊2內部壓力值和氣囊2外部壓力值，并將測量得到的壓力值傳送至控制芯片3；

步驟2、控制芯片3將氣囊2內部的壓力值與氣囊2外部的壓力值相減得到氣囊2內部的相對壓力值，將該氣囊2內部的相對壓力值與所想達到的相對壓力值進行比較：當氣囊2內部的相對壓力小于所想達到的相對壓力值，轉至步驟3，當氣囊2內部的相對壓力大于所想達到的相對壓力值，轉至步驟4；

步驟3、控制芯片3向充氣泵4發出指令，充氣泵4運行，直到壓電式傳感器1、6測量得到的壓力值的差值即氣囊內部的相對壓力值等于所想達到的相對值壓力值，充氣泵4停止運行；

步驟4、控制芯片3向閥門5發出指令，閥門5開啟，直到壓電式傳感器1、6測量得到的壓力值的差值即氣囊內部的相對壓力值等于所想達到的相對值壓力值，閥門5關閉。

通過該氣囊的壓力測量控制裝置及方法可以實現氣囊2內部壓力值的精確控制，同時，當氣囊2應用于不同壓力值的外部環境時，氣囊2內部的壓力值能夠隨外部環境的變化而變化，使氣囊2內的相對壓力值保持不變，提高氣囊2的使用效果。

如圖3所示，為了防止充氣泵4和閥門5的頻繁工作，控制芯片3設定一壓力差值范圍，只有當氣囊內部相對壓力值與所想達到的相對壓力值之間的差值超出壓力差值范圍時，控制芯片3才會控制充氣泵4或閥門5運行，有效避免了充氣泵4和閥門5因頻繁工作而引起的損壞問題。

此時，氣囊的壓力測量控制方法具體如下：

步驟1、通過壓電式傳感器1、6分別測量氣囊2內部壓力值和氣囊2外部壓力值，并將測量得到的壓力值傳送至控制芯片3；

步驟2、控制芯片3將氣囊2內部的壓力值與氣囊2外部的壓力值相減得到氣囊2內部的相對壓力值，然后將該氣囊2內部的相對壓力值與所想達到的相對壓力值進行比較：當氣囊2內部的相對壓力小于所想達到的相對壓力值，且兩者之間的差值大于壓力差值范圍時，轉至步驟3，當氣囊2內部的相對壓力大于所想達到的相對壓力值，且兩者之間的差值大于壓力差值范圍時，轉至步驟4；

步驟3、控制芯片3向充氣泵4發出指令，充氣泵4運行，直到壓電式傳感器1、6測量得到的壓力值的差值即氣囊2內部的相對壓力值等于所想達到的相對值壓力值，充氣泵4停止運行；

步驟4、控制芯片3向閥門5發出指令，閥門5開啟，直到壓電式傳感器1、6測量得到的壓力值的差值即氣囊2內部的相對壓力值等于所想達到的相對值壓力值，閥門5關閉。

如圖4所示，在某些特殊的情況下，氣囊2內部的壓力會出現在短時間內分布不一致的情況，那么在該種情況下，可能會導致測量得到的氣囊2內部壓力值不夠精確，從而作出放氣或充氣動作，使得氣囊2內部壓力果高或過低而影響充氣產品的使用效果。為了解決該種情況下氣囊2的壓力測量不精確的問題，可以在氣囊2內設置三個壓電式傳感器11、12、13，用于測量氣囊2內部的壓力值，然后將三個壓電式傳感器11、12、13測量得出的壓力值與氣囊外部壓力值進行比較計算，從而提高氣囊2的壓力測量精確度，三個壓力傳感器11、12、13設置在不同位置處。

此時，氣囊的壓力測量控制方法具體如下：

步驟1、通過三個壓電式傳感器11、12、13分別測量氣囊2內部不同位置處的壓力值和氣囊2外部壓力值，并將測量得到的壓力值傳送至控制芯片3；

步驟2、將氣囊內部的每個壓電式傳感器測量得到的壓力值與氣囊外部壓力值相減得到多個差值，將每個差值乘上偏差校準值k后取平均值得到氣囊內部的相對壓力值；

步驟3、將該氣囊2內部的相對壓力值與所想達到的相對壓力值進行比較：當氣囊內2部的相對壓力小于所想達到的相對壓力值，且兩者之間的差值大于壓力差值范圍時，轉至步驟4，當氣囊2內部的相對壓力大于所想達到的相對壓力值，且兩者之間的差值大于壓力差值范圍時，轉至步驟5；

步驟4、控制芯片3向充氣泵4發出指令，充氣泵4運行，直到壓電式傳感器1、6測量得到的壓力值的差值即氣囊2內部的相對壓力值等于所想達到的相對值壓力值，充氣泵4停止運行；

步驟5、控制芯片3向閥門5發出指令，閥門5開啟，直到壓電式傳感器1、6測量得到的壓力值的差值即氣囊2內部的相對壓力值等于所想達到的相對值壓力值，閥門5關閉。

當一個充氣產品設有兩個氣囊21、22時，每一個氣囊21、22上均設有一監測動作單元，該監測動作單元包括設置在氣囊21、22內部的壓電式傳感器14、15以及設置氣囊2上的充氣裝置和放氣裝置。其中，壓電式傳感14、15其連接控制芯片3并向控制芯片3傳送壓力值信息，充氣裝置和放氣裝置連接控制芯片3并由控制芯片3控制，在氣囊2外還設有一監測氣囊2外部的壓力值的壓電式傳感器6。

此時，氣囊的壓力測量控制方法具體如下：

步驟1、通過壓電式傳感器14、15分別測量兩個氣囊21、22的內部壓力值和外部壓力值，并將測量得到的壓力值傳送至控制芯片3；

步驟2、控制芯片將每一個氣囊21、22的內部壓力值與其外部壓力值相減得到氣囊21、22內部的相對壓力值，然后將該氣囊21、22內部的相對壓力值與所想達到的相對壓力值進行比較：當氣囊21、22內部的相對壓力小于所想達到的相對壓力值，且兩者之間的差值大于壓力差值范圍時，轉至步驟3，當氣囊21、22內部的相對壓力大于所想達到的相對壓力值，且兩者之間的差值大于壓力差值范圍時，轉至步驟4；

步驟3、控制芯片3向充氣泵4發出指令，充氣泵4運行，直到壓電式傳感器14、15、6測量得到的壓力值的差值即氣囊內部的相對壓力值等于所想達到的相對值壓力值，充氣泵4停止運行；

步驟4、控制芯片3向閥門5發出指令，閥門5開啟，直到壓電式傳感器14、15、6測量得到的壓力值的差值即氣囊2內部的相對壓力值等于所想達到的相對值壓力值，閥門5關閉。

例如，當該氣囊的壓力監測控制裝置應用于只有一個氣囊2的充氣產品時，由壓電式傳感器1、6和控制芯片3計算得出氣囊2內部的壓力值為103865pa和氣囊2外部的壓力值為101325pa，氣囊內部相對壓力值就為103865-101325=2540pa，而想要達到的相對壓力值為4000pa，氣囊內部相對壓力值2540pa小于所想達到的壓力值4000pa，并且兩個數值差4000pa-2540pa=1460pa大于控制芯片3設定的壓力差值范圍100pa，此時控制芯片3就會控制充氣泵4啟動充氣，假設氣囊2外部的壓力值不改變仍舊為101325pa，那么當控制芯片2計算壓電式傳感器1測量到的壓力值為105325pa時,即氣囊2內部相對壓力值為105325pa-1101325pa=4000pa時充氣泵4停止；假設氣囊2外部的壓力值改變為101210pa，那么當控制芯片3計算壓電式傳感器1測量到的壓力值為105210pa，即氣囊2內部相對壓力值為105210pa-101210pa=4000pa時，充氣泵4停止。

如果由壓電式傳感器1、6和控制芯片計算得出氣囊2內部的壓力為103865pa和氣囊2外部的壓力值為101325pa，氣囊2內部相對壓力值就為103865-101325=2540pa，而我們想要達到的相對壓力值為1000pa，氣囊2內部相對壓力值2540pa大于所想達到的壓相對力值1000pa，并且兩個數值差2540pa-1000pa=1540pa大于系統內設定的壓力差值范圍100pa，此時控制芯片3就會控制閥門5啟動放氣。假設氣囊2外部的壓力值不改變仍舊為101325pa，那么當控制芯片3計算壓電式傳感器1測量到的壓力值為102325pa,即氣囊2內的相對壓力值為102325pa-101325pa=1000pa時閥門5停止；假設氣囊2外部的壓力值改變為101210pa，那么當控制芯片3計算壓電式傳感器1測量到的壓力值為102210pa，即氣囊2內的相對壓力值為102210pa-101210pa=1000pa時閥門5停止。

本發明的關鍵在于，本發明通過采用壓電式傳感器1對氣囊2內部的壓力值進行準確測量，為控制氣囊2內部壓力值提供了可靠基礎；然后配合控制芯片3以及充氣裝置和放氣裝置對氣囊2內部的壓力值進行了有效的控制，實現了氣囊2的精確控制。

此外，通過在氣囊2外部增設一壓電式傳感器6，使氣囊2的內部壓力隨外部壓力的變化而變化，以保證充氣產品能夠靈活應用于不同的環境。通過在氣囊2內的不同位置處設置多個壓電式傳感器11、12、13，可以避免氣囊2內部的壓力出現在短時間內分布不一致的情況下導致的測量得到的氣囊2內部壓力值不夠精確的問題，保證氣囊2內部壓力值測量的精確度，進而保證對氣囊2的精確控制。

以上所述，僅是本發明實施例而已，并非對本發明的技術范圍作任何限制，故凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。