人與物智能區分座椅的設計

于羽康 謝曉民 張 碩 賈益冰 王青涵

（上海工程技術大學 數理與統計學院，上海 201620）

隨著人民生活水平的提高，現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別坐在座椅上的是人還是放在上面的重物。如果當座椅上放的是重物時座椅就會自動進行加熱，這樣不但會有燙壞重物的風險，而且座椅一直處于加熱的狀態會不斷消耗電能，嚴重的會導致損壞物體，發生火災，使人的生命安全與財產安全受到威脅。為了解決這一缺陷，本文設計了一款能夠將人與重物區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的發生，同時避免了不必要的電能浪費。其目的在于解決上述傳統座椅加熱存在的安全隱患以及忘記關電源浪費電能的問題。該加熱墊內設置有電加熱器、熱保護器、溫度傳感器、壓力傳感器。本文創新點主要在壓力傳感器的使用，在座椅中加入兩個壓力傳感器，一個放置于座椅的坐面上，另一個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壓力傳感器都會感知壓力信號。這樣就可以根據兩個壓力傳感器的輸出信號來區分座椅上的人和重物。

圖1所示為設計的電路示意圖，主電路由電源1、開關2、熱保護器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2閉合后電路處于待工作狀態。座椅上未有人坐時，兩個壓力傳感器控制的繼電器均未接通，或當僅僅只在座椅上放了重物仍有一個壓力傳感器控制的繼電器未接通，此時電加熱器呈斷路狀態，不消耗電能，座椅不發熱。當座椅有人坐時，兩個壓力傳感器在人的重力及向后傾靠的力的同時壓觸下而發出信號控制相應的繼電器閉合電路，座椅開始加熱，座椅在一直有人坐的過程中，座椅就會持續加熱。為了控制座椅加熱的溫度，電路中設計了溫度傳感器，當溫度超過設定溫度，溫度傳感器觸發與其相連的繼電器切斷電路，當溫度過低時，溫度傳感器觸發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節達到座椅恒溫的目的。當達到一定溫度時自動斷電，低于一定溫度時自動接入。為了防止溫度傳感器失靈，電路設計了熱保護器做最后一道保護屏障，溫度超過座椅所設定的最大溫度時溫度保護器自動斷路，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，本文通過在傳統座椅的靠背處增加了一個壓力傳感器，增加了電熱椅使用的安全性，能智能區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了有限的電能，也可避免了可能的火災的發生。