[发明专利]接近度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及接近度传感器(proximity sensors)。更具体地，本发明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。

背景技术

在本技术领域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(constantexposure)。

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。

发明内容

本发明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。本发明还包括可以用陷入传感器实现的方法。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的轮椅坐垫接近度检测设备的分解透视图；

图2是根据本发明的实施例的接近度检测设备的导电和非导电层的平面图；

图3是根据本发明的实施例的电路图；

图4是根据本发明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是用于根据本发明的实施例的床的空气坐垫的接近度探测器的分解透视图；

图7是根据本发明的另一实施例的电路图；

图8是在根据本发明的实施例的床的坐垫接近度探测器上的传感器布置图；

图9是根据本发明的另一实施例的电路图；

图10是在根据本发明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；

图11是在根据本发明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；

图12是根据本发明的实施例的自动调整的轮椅坐垫的分解透视图；

图13是根据本发明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；

图14是根据本发明的实施例的、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14的实施例的电路图；

图16是包括可视显示设备的本发明的实施例的图；以及